3.3.2. Электромагнитные реле

Электромагнитные реле находят наиболее широкое применение в схемах автоматики. По роду тока различают реле постоянного тока и реле переменного тока. По реакции на полярность реле постоянного тока делят на нейтральные и поляризованные.

На рис. 3.9. представлены схемы нейтральных электромагнитных реле постоянного тока. Реле с поворотным (рис. 3.9, а) и втягивающим якорем (рис. 3.9, б) содержат магнитопровод 1, обмотку 2, возвратную пружину 3, контакты 4, ограничитель хода якоря 5, якорь 6 и немагнитную прокладку 7 для исключения залипания якоря. Безъякорное электромагнитное реле (рис. 3.9, в), называемое герконовым, содержит магнитоуправляемый герметизированный контакт (стеклянная ампула, заполненная инертным газом, в которую впаяны упругие ферромагнитные пластинки, выполняющие роль контактов и части магнитопровода) и обмотку.

Принцип действия электромагнитных реле весьма прост. При подаче на вход реле напряжения в обмотке возникает ток, который создает магнитный поток, под действием которого якорь притягивается к сердечнику, вызывая изменение состояния контактов: их замыкание или размыкание. В герконовом реле магнитный поток, создаваемый током обмотки, намагничивает ферромагнитные пластинки противоположной полярностью, вызывая взаимное притяжение.

В герконовых реле на концах пластин наносится слой серебра (золота или родия) для уменьшения переходного сопротивления контактов, а также для исключения их залипания.

Поляризованные реле реагируют на величину и знак входного сигнала. Это достигается введением в магнитную цепь реле постоянного магнита, который создает подмагничивающий (поляризующий) поток. Поляризованное реле может иметь двух- или трехпозиционную настройку (см. рис. 3.8, г, д).

Электромагнитные реле переменного тока по устройству и принципу действия аналогичны электромагнитным реле постоянного тока. Их особенностью является пульсация магнитного потока, обусловленная синусоидальным характером тока. Электромагнитная сила притяжения якоря к сердечнику, пропорциональная квадрату магнитного потока, будет пульсировать с удвоенной частотой и вызывать вибрацию якоря. Для устранения вибрации применяют короткозамкнутый виток, устанавливаемый на расщепленном полюсе сердечника.

Рис. 3.9. Электромагнитные реле с поворотным (а), втягивающим якорем (б) и герконовые (в)

3.3.3. Полупроводниковое реле

Полупроводниковые реле могут быть выполнены с контактным и бесконтактным выходом.

Полупроводниковое контактное реле (рис. 3.10, а) представляет собой сочетание полупроводникового усилителя на транзисторе VT и электромагнитного реле К. Введение усилителя повышает чувствительность реле.

Транзисторное бесконтактное реле представляет собой в общем случае двухкаскадный усилитель постоянного тока с положительной обратной связью, благодаря которой усилитель приобретает релейную характеристику.

Полупроводниковое бесконтактное реле, приведенное на рис. 3.10, б, представляет собой триггер Шмитта, выполненный на интегральных логических элементах И-НЕ (микросхеме D1). Такое реле имеет двухпозиционную характеристику (см. рис. 3.8, а).

Фотоэлектрическое реле с контактным выходом (рис. 3.10, в) состоит из фотодиода VD1, усилителя на транзисторе VT и выходного электромагнитного реле К. При затемнении фотодиода его сопротивление в непроводящем направлении велико, транзистор заперт и сигнал на выходе реле отсутствует (контакт К разомкнут). При освещении фотодиода его сопротивление обратному току многократно уменьшается, возникает ток в цепи базы, транзистор отпирается, вызывая срабатывание реле К и появление сигнала на выходе.

Оптоэлектронное реле (рис. 3.10, г) имеет оптронную гальваническую развязку между цепями управления и нагрузкой и бесконтактный выход. При подаче сигнала управления светодиод оптрона VT1 излучает свет, который открывает его фототранзистор. В результате этого транзистор VT2 закрывается, а тиристор VS, коммутирующий нагрузку, открывается, вызывая протекание через нагрузку пульсирующего тока (тиристор VS открывается каждый полупериод).

При тиристор закрывается, ток в нагрузке становится равным .

Рис. 3.10. Полупроводниковое реле: контактное (а); бесконтактное (б); фотоэлектрическое с контактным выходом (в); оптоэлектронное (г)