3. Электромагнитные реле переменного тока

В тех случаях, когда основным источником энергии является сеть переменного тока, желательно применять реле, обмотки ко­торых питаются переменным током. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь будет притягиваться к сердечнику так же, как и при постоянном токе. Это объясняется тем, что электромагнитное (тяговое) усилие пропорционально квадрату намагничи­вающей силы, а значит, и квадрату тока в обмотке. Поэтому, хотя переменный ток и меняет периодически свое направление, знак тягового усилия остается неизменным.

Рис.7.6. Графики изменения тока электромагнитного усилия в обмотке реле переменного тока

Рис. 7.7. Схемы включения реле постоянного тока в сеть переменного тока с однополупериодным (а) и двухполупериодным (б) выпрямлением

Изменение тока i в обмотке и соответствующее изменение электромагнитного усилия Fэ во времени изображены на рис. 7.6. Якорь будет притягиваться к сердечнику под действием среднего значения электромагнитного усилия, т.е. его постоянной составля­ющей Г_эср.

Несмотря на то что переменный ток является более распространенным, чем постоянный, реле постоянного тока нашли большее распространение, чем реле переменного тока. В частности, возможно включение реле постоянного тока в сеть переменного тока через выпрямительные устройства.

3. Поляризованные электромагнитные реле

В отличие от рассмотренных ранее нейтральных электромагнитных реле у поляризованных реле направление электромагнитного усилия зависит от полярности сигнала постоянного тока в обмотке. Поляризация таких реле осуществляется с помощью постоянного магнита.

Существует много разновидностей поляризованных реле, которые классифицируются по ряду признаков. По конструктивной схеме магнитной цепи различают реле с последовательной, параллельной (дифференциальной) и мостовой цепями, по числу обмоток управления — одно- и многообмоточные, по способу настройки контактов (числу устойчивых положений якоря) — двух -и трёхпозиционные.

Поляризованные реле получили большое распространение в маломощной автоматике, особенно в следящих системах при управлении реверсивными двигателями.

К числу достоинств поляризованных реле относятся:

высокая чувствительность, которая характеризуется малой мощностью срабатывания и составляет 105 Вт;

большой коэффициент управления;

малое время срабатывания (единицы миллисекунд).

Недостатки по сравнению с нейтральными электромагнитными реле следующие: некоторая сложность конструкции и большие габаритные размеры, масса и стоимость.

В поляризованных реле используют дифференциальные и мостовые схемы магнитных цепей разных видов (название цепи определяется типом электрической схемы замещения электромагнитной системы). На рис. 7.8 изображено поляризованное реле с дифференциальной схемой магнитной цепи.

В этой схеме на якорь 4 реле действует два независимых друг от друга потока: поток Ф₀(_П), создаваемый постоянным магнитом 3 и не зависящий от рабочего состояния схемы, в которую включено реле, и рабочий (управляющий) поток Ф_Э(_Р), определяемый намагничивающей силой катушек 1, т. е. протекающим по их обмоткам током. Электромагнитное усилие, действующее на якорь 4, зависит таким образом от суммарного действия потоков Ф_э(р) и Ф_0(П). Изменение направления электромагнитного усилия при изменении полярности тока в рабочей обмотке происходит вследствие изменения направления рабочего потока Ф_э(р) относительно поляризующего Фо(п)

П оляризующий поток Ф_0(П) проходит по якорю и разветвляется на две части — Ф₀₁ и Ф₀₂ в соответствии с проводимостями воздушных зазоров слева и справа от якоря — (δ_Л и δ_пр). В зависимости от полярности управляющего сигнала рабочий поток Ф_э(р) вычи­тается из потока Ф₀₁ в зазоре слева от якоря и прибавляется к потоку Ф₀₂ справа от якоря, как показано на рисунке, или наоборот. В данном случае якорь перекинется из левого положения в правое.

Рис.7.8. Схема поляризованного

реле с дифференциальной схемой

магнитной цепи:

1—намагничивающие катушки;

2—ярмо; 3—постоянный магнит;

4—якорь;5—неподвижные контакты

При снятии сигнала якорь будет возвращаться в то положение, которое он занимал до его поступления. Таким образом, результирующее электромагнитное усилие, действующее на якорь, будет направлено в сторону того зазора, где магнитные потоки суммируются.

Поляризованные реле выпускаются трех видов. Реле, изображенное на рис. 7.8 является двухпозиционным. Если его неподвижные контакты 5 симметрично расположены относительно нейтральной линии (якорь отрегулирован симметрично), то при снятии управляющего сигнала якорь реле остается в том же положении, которое он занимал при наличии управляющего сигнала. Повторная подача управляющего сигнала прежней полярности не вызовет изменения положения якоря. Если изменить полярность управляющего сигнала, то якорь перебросится в другое положение, и останется в нем после снятия сигнала. Такая настройка называется нейтральной, или двухпозиционной.

Если один из контактных винтов выдвинут за нейтральную линию (рис. 7.9, а), то реле является двухпозиционным с преобладанием к одному из контактов. В показанном на данном рисунке случае при выключенном реле якорь всегда прижат к левому контакту, т.е. контакту 1 и перебрасывается вправо лишь на время протекания в управляющей обмотке тока соответствующей полярности.

а

Рис. 7.9. Схемы поляризованных реле:

а—двухпозиционного с преобладанием к одному из контактов; б—трёхпозиционного; 1,2—неподвижные контакты

Трехпозиционное реле имеет симметрично расположенные от нейтральной линии неподвижные контакты (рис. 7.9, б). Якорь при отсутствии управляющего сигнала удерживается в среднем положении с помощью специальных пружин, расположенных с двух сторон, или закрепляется на плоской пружине, упругость которой создает устойчивое положение равновесия в среднем положении. При подаче сигнала в управляющую обмотку контакт на якоре замыкается в зависимости от полярности сигнала с левым или правым неподвижным контактом и возвращается в нейтраль­ное положение после снятия сигнала.

Поляризованные реле находят широкое применение в схемах автоматики благодаря своим характерным особенностям: наличие нескольких обмоток позволяет использовать их в качестве логи­ческих элементов, небольшая мощность срабатывания — в качестве элементов контроля небольших электрических сигналов, малое время срабатывания и чувствительность к полярности входных сигналов — в качестве амплитудных модуляторов и демодуляторов. Благодаря высокой чувствительности поляризованные реле часто используют в маломощных цепях переменного тока, включая их через выпрямитель.