Поляризованные реле

Основные временные параметры реле

Быстродействие реле характеризуют временные параметры:

время притяжения t _пр – время, отсчитанное от момента включения энергии до момента замыкания замыкающих (фронтовых) контактов;

время отпускания t _отп – промежуток времени от момента выключения энергии до момента замыкания размыкающих (тыловых) контактов;

время перелета – время перемещения якоря из состояния покоя в рабочее.

В зависимости от времени срабатывания реле подразделяют на быстродействующие – с временем срабатывания на притяжение и отпускание якоря до 0,03 с; нормальнодействующие – с временем срабатывания до 0,3 с; медленнодействующие – с временем срабатывания до 1,5 с; временные (реле выдержки времени) – с временем срабатывания свыше 1,5 с.

Лекция 3. Поляризованные и комбинированные реле

Работа поляризованных реле, в отличие от нейтральных, зависит от полярности подключения полюсов питающей батареи к выводам рабочей обмотки. Это достигается вследствие действия в магнитной цепи реле двух независимых магнитных потоков: поляризующего Ф_п и рабочего Ф_р. Поток Ф_п создается постоянным магнитом или специальной (второй) поляризующей обмоткой и действует в магнитной цепи постоянно. Поэтому при отсутствии тока в рабочей обмотке на якорь действует сила притяжения, создаваемая потоком Ф_п.

Поляризованные реле имеют два преимущества по сравнению с нейтральными:

1) способность решать функционально более сложную задачу – реагировать не только на значение питающего тока, но и на его полярность;

2) более высокое быстродействие и высокая чувствительность.

Это определяется тем, что в магнитной цепи поляризованного реле существует постоянное подмагничивание потоком Ф_п. Поэтому при включении рабочей обмотки и появлении потока Ф_р общий магнитный поток достигает значения срабатывания реле быстрее, чем у нейтрального реле. Конструкция большинства поляризованных реле выполнена так, что постоянная времени их обмоток мала, ход якоря невелик, а сам якорь изготовляют легким.

В зависимости от схемы магнитной цепи поляризованные реле делят на реле с последовательной, параллельной (дифференциальной) и мостовой магнитными цепями.

В последовательной схеме (рис. 3.1) потоки Ф_п и Ф_р проходят по общей цепи. Если рабочая обмотка 2 отключена, то в магнитной цепи действует только поток Ф_п, создаваемый постоянным магнитом 1 (рис. 3.1, а) или постоянно включенной поляризующей обмоткой 4 (рис. 3.1, б). Их МДС недостаточны для срабатывания якоря 3, поэтому Ф_п < Ф_ср, и замкнут нормальный контакт Н.

Рис. 3.1

Если полярность подключения рабочей обмотки такова, что в воздушном зазоре потоки Ф_п и Ф_р имеют встречное направление, то общий поток меньше Ф_п, и якорь остается в прежнем положении. При другой полярности подключения потоки складываются. При этом Ф_п + Ф_р > Ф_ср, и якорь переключается, замыкая переведенный контакт П. При отключении рабочей обмотки якорь возвращается в исходное положение вследствие собственной массы или возвратной пружины. Такой режим работы поляризованного якоря, когда после отключения рабочей обмотки он возвращается в исходное положение, называют режимом с преобладанием.

В данном случае режим с преобладанием обеспечивается нормальным контактом Н.

Подобные реле называют еще однополярными, так как у них якорь переключается только при одной полярности тока. Недостаток конструкции реле (см. рис. 3.1, а) заключается в том, что рабочий поток проходит через постоянный магнит, выполненный из магнитотвердого материала и имеющий большое магнитное сопротивление. Поэтому значительная часть МДС рабочей обмотки затрачивается на проведение потока по постоянному магниту, чувствительность таких реле сравнительно невелика. Реле (см. рис. 3.1, б) не имеет этого недостатка, но есть другой – потребление тока при обесточенной рабочей обмотке.

В реле с дифференциальной магнитной цепью (рис. 3.2) имеются два воздушных зазора δ₁ и δ₂.

Рис. 3.2

Поляризующий поток разветвляется по двум параллельным цепям Ф_п1 и Ф_п2 и имеет разное направление (по часовой стрелке и против) в зазорах δ₁ и δ₂. Рабочий поток Ф_р имеет одно направление в обоих зазорах и не ответвляется в цепь магнита, поскольку его магнитное сопротивление велико. Если электромагнит выключен и δ₂ < δ₁, то Ф_п2 > Ф_п1 и f ₂ > f ₁, где f ₁, f ₂ – силы, действующие на якорь в зазорах δ₁ и δ₂. На якорь действует разность сил, возникающих в воздушных зазорах, и якорь удерживается у правого сердечника.

При включении электромагнита с полярностью, указанной на рис. 3.2, а, поток Ф_р направлен против часовой стрелки. Результирующие потоки в воздушных зазорах Ф₁ = Ф_р + Ф_п1; Ф₂ = Ф_р – Ф_п2. МДС рабочей обмотки рассчитывается так, чтобы Ф₁ > Ф₂ и f ₁ > f ₂. В результате этого якорь переключается к левому сердечнику и контакты переключаются. После отключения электромагнита якорь сохраняет свое положение благодаря МДС постоянного магнита, так как δ₁ < δ₂. Такой режим работы поляризованного якоря называют режимом с удержанием или режимом с нейтральной регулировкой.

На рис 3.2 показана магнитная цепь реле ПМПУШ-150/150. Постоянный магнит изготавливают из магнитотвердого материала типа Альнико, представляющего собой сплав алюминия, никеля и кобальта. Реле имеет два усиленных металлокерамических контакта с магнитным дутьем, которые используют в пусковых цепях стрелочных электродвигателей, и два неусиленных переключающих контакта. Реле ПМПУШ не относится к реле I класса надежности, так как не выполняется основное требование: возвращение якоря в исходное положение под действием силы тяжести. Поэтому в схемах, обеспечивающих безопасность, необходимо контролировать его работу.

Мостовую магнитную цепь (рис. 3.3) применяют в железнодорожных импульсных реле типа ИМШ. Они представляют собой быстродействующие электромагнитные реле, реагирующие на короткие импульсы тока. Это свойство и определило название реле Их используют в качестве путевых реле в импульсных рельсовых цепях. Реле типа ИМШ1 работает от импульсных сигналов постоянного тока. Реле типа ИМВШ-110 имеет выпрямитель, поэтому его применяют в рельсовых цепях переменного тока.

Рис. 3.3

Магнитная система импульсного реле имеет якорь 3, который представляет собой плоскую упругую пружину, находящуюся внутри катушки с обмоткой 6; постоянный магнит 5; два магнитопровода 7, имеющие две пары полюсных наконечников в виде винтов 4, 1, 9, 8; пружину 2 общего контакта, укрепленную на якоре. Магнитная цепь называется мостовой, так как имеет четыре воздушных зазора δ₁, δ₂, δ₃, δ₄, которые образуют плечи моста. Воздушные зазоры изменяют перемещением полюсных наконечников.

При выключенной обмотке в магнитной цепи действует поляризующий поток Ф_п. Поскольку δ₁ < δ₂ и δ₃ < δ₄, то f ₁ > f ₂, f ₃ > f ₄ и концы якоря притягиваются к сердечникам 4 и 9. Замкнут контакт Н. При подключении к обмотке напряжения, полярность которого указана на рис. 3.3, возникает рабочий поток Ф_р (штриховая линия) такого направления, что в зазорах δ₂ и δ₄ потоки Ф_р и Ф_п складываются, а в зазорах δ₁ и δ₃ – вычитаются. Поэтому f ₂ > f ₁, f ₄ > f ₃ и якорь переключается к сердечникам 1 и 8. Замыкается контакт П.

Импульсное реле работает в режиме с преобладанием – при обесточивании реле якорь возвращается в исходное положение, и замыкается контакт Н. Это достигается благодаря несимметричному расположению полюсных наконечников и контакта относительно оси крепления якоря. Это расположение таково, что даже при переключении якоря к контакту П оказывается, что δ₁ < δ₂ и δ₃ < δ₄. Поэтому при обесточивании реле имеют место неравенства f ₁ > f ₂, f ₃ > f ₄, и якорь возвращается к контакту Н.

Поляризованные реле с мостовой магнитной цепью обладают наибольшими чувствительностью и быстродействием, поскольку силы притяжения действуют согласно на оба конца якоря, и якорь выполнен легким (с небольшими площадью сечения и массой).

Реле ИМШ1 и ИМВШ-110 имеют один контактный тройник. Контакты изготавливают из металлокерамического сплава СрКд 86-14. Эти реле относятся ко II классу надежности. Их используют в ответственных схемах (рельсовые цепи) с контролем импульсного характера работы реле. Напряжение переключения якоря реле ИМВШ-110 2-2,3 В; напряжение возврата якоря 1,0 В.

Дата добавления: 2014-11-16