Лабораторная работа 8 исследование поляризованных реле

Цель работы. Ознакомление с конструкциями поляризованных реле, выявление параметров, влияющих на их эксплуатационные характеристики.

1. Основные положения

Поляризованные реле отличаются от нейтральных электромагнитных реле направленностью действия (т.е. зависимостью перемещения якоря от направления тока в рабочей обмотке реле), большой чувствительностью, высоким коэффициентом усиления и быстродействием.

Поляризованные магнитные реле характеризуются наличием двух независимых потоков: поляризующего и рабочего (рис.8.1 и рис.8.2).

Поляризующий магнитный поток создается в большинстве случаев постоянным магнитом и реже - специальной поляризующей обмоткой, подключенной к источнику постоянного тока. Рабочий поток создается током рабочей обмотки.

Магнитные цепи поляризованных электромагнитов бывают трех видов: последовательная, параллельная (рис.8.1) и мостовая (рис.8.2).

В последовательной магнитной цепи путь для прохождения магнитных потоков и одинаков. В параллельной магнитной цепи путь для прохождения магнитного потока выходит из якоря и разветвляется на и и идет по двум параллельным путям, причем направления потоков в рабочих воздушных зазорах и противоположны друг другу. Рабочий магнитный поток пересекает рабочий зазор в одном направлении. В мостовой схеме пути поляризующего и рабочего потоков разделены, причем якорь реле является как бы диагональю моста.

В параллельной магнитной цепи (рис.8.1) распределение поляризующего потока на и происходит пропорционально магнитным проводимостям воздушных зазоров и ( , ). Ввиду малости зазоров и магнитные проводимости и потоки можно определить так:

, ,

, , .

Когда тока в рабочей обмотке нет ( ), на якорь реле действует сила притяжения , создаваемая поляризующим магнитным потоком, и сила противодействующей пружины . Результирующая сила

,

или с учетом вышеприведенных равенств

.

Рис.8.1. Схема параллельной цепи поляризованного реле

Рис.8.2. Схема мостовой цепи поляризованного реле

При протекании тока в рабочей обмотке возникает рабочий магнитный поток , его направление зависит от направления . Если в зазоре магнитные потоки и будут направлены противоположно друг другу, то в зазоре _направления потоков и совпадут. Якорь реле будет находиться под воздействием результирующей силы , приблизительно ее можно определить, считая,

,

где .

,

.

Для переброса якоря от левого полюса к правому необходимо, чтобы

,

т.е.

.

В реле (рис. 8.1) постоянный магнит представляет собой цилиндр, намагниченный по диаметру. Неподвижный контакт выдвинут за нейтраль, поэтому и поляризующая сила всегда притягивает якорь к левому полюсу. Значение поляризующего магнитного потока можно изменять, поворачивая постоянный магнит вокруг его оси, т.е. изменяя поляризующую силу .

Если , то якорь притянут к левому полюсу, контакты реле разомкнуты. Для срабатывания реле (переброса якоря к правому полюсу) необходим рабочий поток , направленный противоположно . Это зона работы реле типа РП как поляризованного реле.

Если , то якорь притянут к правому полюсу, контакты реле разомкнуты. Для срабатывания реле в этом случае необходимо другое направление рабочего потока , так как теперь необходимо преодолеть силу пружины и усилить действие поляризующей силы , т.е. направление рабочего потока должно быть согласно с . Это зона работы реле типа РП как электромагнитного реле.

В лабораторной работе исследуется работа электромагнитного поляризованного реле типа РП, общий вид которого показан на рис.8.3.

Реле типа РП выпускается в трех исполнениях: двухпозиционные (РП4), двухпозиционные с преобладанием (РП7) и трехпозиционные (РП5). Конструктивное исполнение их одинаково. Реле РП5 имеет лишь более жесткую подвесную пружину, чем реле РП4 (толщиной 0,28 мм вместо 0,23 мм).

Магнитная цепь реле РП имеет мостовую схему (рис.8.2). Постоянный магнит Г-образной формы из никельалюминиевого сплава типа АЛНИ сечением 7,2 х 17,2 мм² и длиной 23 мм. Магнитопровод 4 и полюсные наконечники 5 набраны из листового молибденового пермаллоя толщиной 1 мм (сечение магнитопровода 3,8 х 4 мм² средняя длина - 90 мм, сечение полюсных наконечников 9,5 х 10 мм²). Якорь реле 3 выполнен из двух пластин стали марки 3 сечением 1 х 10,3 мм², он подвешивается на стальной ленте сечением 0,8 х 0,23 мм² или 0,8 х 0,28 мм² - в силуминовой рамке 6. К якорю прикреплены две контактные пружины 7 из оловянно-фосфористой бронзы толщиной 0,2 мм. Концы этих пружин изогнуты таким образом, что на площади 2 х 5 мм² давят друг на друга с силой 21 … 26 г.

Катушка 1 изготовлена из монолита. Площадь обмотки составляет 24,8 х 9,6 мм². Внутренний диаметр обмотки равен 7,4 мм. На катушке наматываются от одной до семи обмоток в зависимости от модификации реле. Обычно обмотки выполняются проводом марки ПЭЛ, очень редко ПЭЛШО. Контакты реле выполнены из платины. Поверхность их сферическая. Зазор между контактами для реле РП4 не менее 0,06 мм, для реле РП5 - не менее 2 х 0,08 мм и для реле PП7 - не менее 0,07 мм. Реле имеет общий корпус 8 из силумина. Рамка с якорем и неподвижные контакты 2 собираются на керамическом мостике 9, который крепится к общему корпусу. Постоянный магнит залит в него.

Рис.8.3. Общий вид поляризованного реле типа РП

Выводы обмоток и контактов припаяны к плоским ламелям штепсельной колодки, укрепленной на основании, которое изготовлено из фенопласта.

Включение реле в схему осуществляется с помощью специальных переходных колодок из пластмассы с шестнадцатью гнездами. Такая конструкция позволяет производить быструю замену реле или в случае необходимости - подрегулировку и очистку контактов.

Реле снабжено кожухом из алюминия, защищающим от пыли и механических повреждений.

Выпускается очень большое количество модификаций всех исполнений реле типа РП, которые отличаются друг от друга количеством обмоток (от 1 до 7) и обмоточными данными: числом витков (от 300 до 34000) и сопротивлением (от 1,5 до 10500 Ом).

Реле могут нормально работать в следующих условиях: при температуре от –50 °С до +50 °С и нормальной влажности (до 70 %); при нормальной температуре (15 … 25 °С) и повышенной влажности (до 98 %); при вибрации мест крепления с частотой 45 Гц при амплитуде  0,5 мм.