8.5.2. Безконтактні магнітні реле

На базі магнітних підсилювачів створені безконтактні магнітні реле (БМР). Для створення БМР магнітний підсилювач (МП) переводиться в релейний режим. Для цієї мети в МП вводиться обмотка зворотної связиwо.с. Схема МП з обмоткою зворотного зв'язку, у якому струм Iо.с пропорційний напрузі на навантаженні U_н, наведена на рис.26. Результуюча МРС керування складається з МРС обмотки керування I_уw_у й МРС обмотки зворотного зв'язку I_о.сw_о.с. Принцип дії БМР пояснимо за допомогою характеристик, наведених на рис. 8.30.

Рис. 8.30. Схема безконтактного магнітного реле на МП з зворотним зв’язком по напрузі.

На рис.8.31, а крива I являє собою характеристику керування магнітного підсилювача без зворотного зв'язку; пряма II – залежність напруги на навантаженні U_н від струму зворотного зв'язку, наведеного до обмотки керування,

,

де R_з.з – опір обмотки зворотному зв'язка; R_доб – додатковий опір для регулювання коефіцієнта зворотному зв'язка k_з.з.

Пряма II проведена так, що tga = I_з.з /U_н.

При I_у=0 результуюча МРС створюється тільки струмом зворотного зв'язку I_з.з. Напруга на навантаженні U_н0 визначається крапкою перетинання 0 прямій II з характеристикою I. При струмі керування I_у1 результуюча МРС підсумується з МРС обмоток керування й МРС обмотки зворотного зв'язку:

,

де – результуючий струм керування.

Рис. 8.31. Релейна характеристика безконтактного магнітного реле.

Напруга на навантаженні U_н1 визначається крапкою перетинання 1 прямій II з характеристикою I. Струму I_у1 відповідають також точки 6 і 7. Однак точку 6 є крапкою хиткої рівноваги, з якої режим роботи підсилювача переходить у точку 1, а в точку 7 режим роботи підсилювача переходить тільки по галузі 3,7 і 4.

При струмі I_у2 стан визначається крапками 2 і 3. При незначному зростанні струму I_у по модулю (I_у<0) відбуваються стрибкоподібні переходи режиму роботи із крапки 2 у крапку 3 і напруги на навантаженні з U_н2 до U_н3. При подальшому збільшенні по модулю струму I_у (I_у<0) напруга на навантаженні змінюється незначно (галузі характеристики 1 уліво від точки 3).

При зменшенні по модулю струму I_у (рух вправо по осі I_у + Iз.з) і досягненні значення I_у = I_у4 відбувається стрибкоподібний перехід режиму роботи із крапки 4 у крапку 5. Напруга на навантаженні при цьому різко міняється з U_н4 до U_н5.

Таким чином, описаний режим роботи магнітного підсилювача відповідає релейному режиму: при відсутності струму I_у напруга на навантаженні максимально U_н0; при русі по характеристиці I уліво ( тобто при збільшенні по модулю струму I_у) і досягненні струмом I_у значення I_у2 відбувається стрибкоподібне зменшення напруги на навантаженні з U_н2 до U_н3, при подальшому русі по характеристиці I уліво напруга на навантаженні міняється незначно; при русі по характеристиці I вправо (при зменшенні по модулю струму I_у) і досягненні струмом керування значення I_у4 відбувається стрибкоподібне зростання напруги на навантаженні U_н4 до U_н5. Описаний режим роботи магнітного підсилювача зображений результуючою характеристикою (рис. 8.31, б). Розглянутий режим магнітного підсилювача аналогічний режиму роботи реле з розмикальними контактами: при I_у0=0 напруга на навантаженні максимально («контакти» замкнені), при I_у = I_у2 напруга U_н різке зменшується («контакти» розмикаються). У реальних магнітних підсилювачах U_н2/U_н3³ 100, а значення U_н3 дуже мале.

Для одержання релейного режиму магнітного підсилювача необхідно, щоб дотримувалася нерівність a < g (рис. 8.31, а).

При введенні в магнітний підсилювач додаткової обмотки зсуву можна одержувати характеристики « вхід-вихід» безконтактних магнітних реле, наведені на рис. 8.32. При негативному зсуві I_с1w_с2/w_у безконтактне реле має замикаючий контакт (рис. 8.32, а); при відсутності зсуву – розмикальний контакт (рис. 8.31, б).

Рис. 8.32. Характеристика вхід/вихід безконтактного магнітного реле.

При зменшенні негативного зсуву [(I_с2w_с2/w_у) << (I_с1w_с2 / w_у)] реле має характеристику із двома стійкими станами (рис.8.32, б). Якщо спочатку реле перебувало в режимі, що відповідає точці 1, і поданий позитивний сигнал +I_у1, то після зняття сигналу напруга на навантаженні залишиться рівним U_н1. При подачі негативного сигналу I_у2 напруга стрибком знизиться до значення U_н2. Після зняття сигналу I_у2 напруга залишиться рівним U_н2. Таким чином, при роботі (рис.8.32, б) безконтактне реле функціонує аналогічно поляризованому реле.

На основі реверсивних магнітних підсилювачів одержують реле зі зміною знака напруги на навантаженні (рис.8.32, в).

Істотна перевага безконтактних магнітних реле – відсутність комутуючих контактів, які часто виходять із ладу; недолік – їх інерційність. Робота БМР залежить від напруги живлення, частоти, температури навколишнього середовища.