Электромеханические реле постоянного и переменного тока

Особенностью их конструкции является наличие подвижной системы, вызывающей замыкание или размыкание выходных контактов при воздействии входного сигнала.

Различают: электромагнитные (постоянного и переменного тока), магнитоэлектрические, индукционные, электродинамические.

Электромагнитные реле.

Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого током, протекающего по катушке реле с подвижным якорем устройства.

Количество выходных блок-контактов от 2 до 16.

При подаче на вход напряжения в катушке появляется ток, приводящий к появлению магнитного поля и возникновению электромагнитной силы, действующей на якорь. При нарастании тока эта сила преодолевает силу упругости пружины, обеспечивая перемещение якоря. В результате происходит замыкание или размыкание контактов.

Электромагнитная сила:

- для постоянного тока ;

- для переменного тока ,

где m_о - магнитная проницаемость среды;

W - число витков катушки;

S - площадь воздушного зазора;

d - величина воздушного зазора.

В конструктивном исполнении реле постоянного и переменного токов одинаковы. Несмотря на переменный характер тока у последних, направление электромагнитной силы, действующей на якорь, не меняется [(Iw)² ], обеспечивая этим перемещение якоря и срабатывание реле.

- значение электромагнитной силы меньше, т.к. sinw t < 1;

- наличие вибрации в силу переменного характера токаи как следствие подгорание контактов (для устранения этого недостатка в обмотке реле используют специальный короткозамкнутый виток).

Статические характеристики:

1 – расчетная зависимость;

2 – реальная зависимость;

3 – зависимость F_{max =} f(d);

(F_max – суммарные механические силы сопротивления возвратных и контактных пружин.)

Изменение на участке d_н обусловлено влиянием токов рассеивания, а на участке d_к влиянием магнитного сопротивления стального магнитопровода (d_к ¹ 0, т.к. на якоре устанавливают немагнитные прокладки или штифты). При подаче входного напряжения F_э < F _max и в начальный момент происходит нарастание тока (L= const) ,

где Т₁ = L₁ /R - постоянная реле времени;

R - сопротивление обмотки реле;

L₁ – индуктивность катушки при d_н

Затем при F_э ³ F _max срабатывает реле. При снятии U_вх осуществляется падение тока в катушке по экспоненте ,

где Т₂ = L₂ /R - постоянная реле времени;

L₂ – индуктивность катушки при d_к

Таким образом при F_э ³ F _max происходит отпускание реле. Якорь возвращается в первоначальное положение.

Полупроводниковые реле.

Среди них различают контактные и бесконтактные устройства.

Контактные. Такие реле представляют собой сочетание электронного (полупроводникового) усилителя и выходного электромеханического реле.

Е_см – дополнительное напряжение

смещения (используется для надежной

работы транзисторов при широком

изменении частоты)

На выходе полупроводникового усилителя подключена катушка электромагнитного реле. Усиление входного сигнала повышает чувствительность реле. Подобные схемы могут быть реализованы на переменном токе.

Бесконтактные. Такими устройствами являются реле, у которых и воспринимающая и исполнительная части не имеют механического контакта, а выходным сигналом является скачек напряжения.

Данные реле можно реализовать на двухкаскадных транзисторных усилителях постоянного тока с положительной обратной связью. У обычного двухкаскадного усилителя статическая характеристика U_вых = f(U_вх) имеет линейный характер, если напряжение на выходе при изменении сигнала на входе изменяется плавно без скачков. При достаточно глубокой положительной ОС такой усилитель приобретает релейную характеристику. Возможно введение ОС по току (эмиттерная ОС) и по напряжению (коллекторная ОС).

Рассмотрим усилитель с эмиттерной ОС, являющимся транзисторным реле. ОС между VT2 и VT1 осуществляется через резистор R_э, включенный в эммитерную цепь. При этом падение напряжения на нем прикладывается к входу первого каскада. При отсутствии входного сигнала транзистор VT1 заперт, а VT2 открыт и находится в состоянии насыщения. Выходной сигнал имеет минимальное значение

,

где R_к, E_к - сопротивление и ЭДС в цепи коллектора.

При подаче входного сигнала отрицательной полярности и достижении им параметра срабатывания (а именно U_вх.ср) транзистор VT1 отпирается, а VT2 запирается. Транзисторное реле скачкообразно переходит из одного устойчивого состояния в другое при котором напряжение на выходе равно напряжению источника - E_к. Увеличение входного сигнала не изменяет состояние схемы. При его уменьшении состояние схемы сначала не изменяется. Однако при U_вх = U_.возв. происходит скачкообразное изменение состояния устройства и схема возвращается в исходное состояние.

Фотореле.

Такие устройства состоят из усилителя, на входе которого есть воспринимающее устройство (в виде фотоэлемента), и исполнительной части - электромеханического реле. В качестве фотоэлемента могут быть применены фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы.

Фотореле, работающие на двух уровнях освещенности, преобразуют при помощи фотоэлементов падающий на них световой поток в изменение сопротивления или ЭДС.

В цепь фоторезистора включено слаботочное реле постоянного тока К1, выполняющее функции промежуточного усилителя и управляющее мощным выходным сигналом реле К2. При затемнении сопротивление ВLR велико и ток в цепи КV1 мал, а следовательно U_вых = 0. При освещении фоторезистора, его сопротивление резко падает, что ведет к увеличению тока в цепи катушки первого реле. Оно срабатывает и включает в работу более мощное реле. В результате появляется выходной сигнал.

Реле с магнитоуправляемыми контактами (МК).

Данные электромагнитные реле являются безъякорными и находят все большее применение в системах электроавтоматики.

Реле с МК представляют собой стеклянную ампулу, заполненную инертным газом или вакуумированную, в которую впаяны тонкие упругие ферромагнитные платины, выполняющие одновременно роль контактов, упругих элементов и части магнитопровода. Поэтому они также называются герконами (герметизированными контактами).

При подаче сигнала вход реле ток, протекающий по катушке, создает магнитный поток, замыкающийся внутри катушки по ферромагнитным пластинам. Пластинки намагничиваются и приобретают противоположную полярность, что приводит к их притяжению и замыканию. В результате на выходе появляется сигнал.

Дата добавления: 2014-12-16