книги из ГПНТБ / Кукушкин В.К. Электромагнитные реле постоянного тока учебное пособие

В основание реле запрессовано пять штырьков для

должно отказывать, если вибрации имеют частоту поряд­

Реле РЭС-6. Электромагнитное нейтральное реле РЭС-6 представляет собой миниатюрное реле с магнитной систе­ мой клапанного типа. Общий вид реле представлен на рис. 1.8

Основной магнитный поток замыкается через сердеч­ ник с полюсным наконечником 4, скобу 2 и якорь 3.

Контактная система реле, состоящая из двух контакт­ ных групп 8, собранных в общий пакет, крепится двумя винтами 9 к скобе. Каждая контактная группа состоит из

подвижного (переключающего) и двух неподвижных кон­ тактов. Кроме образцов реле с переключающими контак­ тами, имеются также реле с нормально разомкнутыми контактами.

20

Сердечник вместе с намотанной на него обмоткой 5 прикреплен к скобе с помощью гайки 6', навинчиваемой на хвостовик сердечника 7. С помощью этого Хвостовика и специальной гайки реле укрепляется на монтажной плате.

Якорь имеет Г-образную форму. В той его части, кото­ рой якорь прижимается к сердечнику при срабатывании реле, закреплен штифт отлипания.

На вертикальной части якоря укреплена колодка с дву­ мя штифтами из изоляционного материала, посредством ко­ торых обеспечивается замыкание нормально разомкнутых контактов и размыкание нормально замкнутых при срабаты­ вании реле. Нижний конец якоря заужен, и при отпущен­ ном состоянии якорь упирается им в скобу. Этим обеспе­ чивается ограничение движения якоря при отпускании.

Плоская возвратная пружина прижимает нижнюю часть якоря к скобе и одновременно верхней своей частью при­ жимает якорь к призме скобы, на которой осуществляется его вращение. Возвратная пружина укреплена на специ­ альных выступах скобы.

Снаружи реле закрыто алюминиевым пылезащитным чехлом /, который удерживается П-образной пружиной 10 из стальной проволоки.

Реле предназначено для эксплуатации в передвижной малогабаритной аппаратуре при колебаниях температуры

1.2. ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ

От электромагнитных нейтральных поляризованные реле отличаются тем, что направление перемещения якоря

21

у них зависит от полярности подаваемого на обмотку

управления напряжения.

Как и в нейтральных реле, воспринимающим элементом поляризованных реле является электромагнит. Но в отли­ чие от первых в магнитной системе поляризованных реле, кроме потока управления, который создается током, про­ текающим по обмотке управления wy , имеется еще поля­

ризующий поток. Этот поток создается или постоянным магнитом, или постоянной (по величине и направлению) намагничивающей силой, создаваемой специальной поля­

ризующей обмоткой с током wn .

тывания. Последняя достигает в некоторых поляризован­ ных реле 10 мквт при намагничивающей силе 0,5— 1 а. Наибольшая чувствительность нейтральных реле, рассчи­ танных на ту же работу, составляет около 10 мвт при на­ магничивающей силе 25—30 а.

Более высокая чувствительность и меньшее время сра­ батывания поляризованных реле по сравнению с нейтраль­ ными достигается путем уменьшения хода якоря, наличия поляризующего потока, малого контактного давления, ма­ лых нерабочих зазоров, а также за счет применения высо­ кокачественного материала магнитной цепи.

Электромагнитные поляризованные реле нашли широ­ кое применение в проводных линиях связи, в автоматике и телемеханике. В автоматике они применяются не только в качестве релейных элементов, но и для решения задач суммирования, усиления, генерирования и селекции импуль­ сов напряжения или тока. Кроме того, некоторые специ­ альные типы электромагнитных поляризованных реле ис­ пользуются для преобразования электрических величин (напряжения, тока) в пропорциональное (линейное или угловое) перемещение якоря. В этом случае реле называют поляризованным преобразователем.

По схемам магнитных цепей поляризованные реле раз­ деляются на следующие типы:

1.Поляризованные реле с последовательной магнитной цепью.

2.Поляризованные реле с дифференциальной магнит­ ной цепью.

3.Поляризованные реле с мостовой магнитной цепью.

22

Поляризованное трехпозиционное реле с последовательной магнитной цепью

Конструкция такого реле в одном из крайних положе­ ний схематично представлена на рис. 1.9.

Реле состоит из электромагнита, на сердечнике 4 кото­ рого помещается обмотка управления Wy , контактных

органов, постоянного магнита 5, якоря 6 и возвратной пру­ жины 7,

На рис. 1.10 изображена эквивалентная схема магнит­ ной цепи. На схеме постоянный магнит представлен сосре­ доточенной намагничивающей силой Fn и эквивалентной

магнитной проводимостью gn . Сердечник электромагнита

с обмоткой управления изображен в виде сосредоточенной намагничивающей силы Fy и проводимости gc ; якорь пред­

ставлен в виде проводимости ga . На схеме показаны про­ водимость нерабочего (gBH) и переменного рабочего (gB) воздушных зазоров.

При отсутствии тока в обмотке управления якорь на­ ходится в промежуточном (нейтральном) положении, и контакты разомкнуты. В этом положении якорь удержи­ вается электромагнитной силой, созданной поляризующим потоком Фп постоянного магнита, и равной ей по вели-

23

чине, но обратной по знаку силой пружины 7. При подаче тока в обмотку управления wy создается управляющий по­

ток Фу , магнитные линии которого проходят по тому же

пути, что и магнитные линии поляризующего потока. Это обстоятельство характерно для реле с последовательной схемой магнитной цепи. Если поток управления направлен навстречу поляризующему потоку, то результирующий по­ ток и сила притяжения якоря к полюсному наконечнику уменьшаются и якорь перемещается вверх, замыкая кон­ такты 1, 3. Если же поток управления направлен согласно с поляризующим потоком, то результирующий поток в ра­ бочем зазоре и сила притяжения якоря к полюсному нако­ нечнику увеличатся. Якорь притянется к полюсному на­ конечнику, замыкая контакты 2, 3. При выключении управ­ ляющего тока якорь вновь займет промежуточное поло­ жение. Таким образом, реле работает как трехпозицион­ ное (т. е. имеющее три фиксированных положения якоря). Однако реле с последовательной магнитной цепью может быть отрегулировано для работы в качестве двухпозицион­ ного (якорь может иметь два фиксированных положения). Для этого достаточно увеличить усилие пружины 7 до такой величины, при которой, при отсутствии тока управ­ ления, обеспечивалось бы необходимое контактное давле­ ние между контактами /, 3.

Основным недостатком реле с последовательной магнит­ ной цепью является общность магнитной цепи для поляри­ зующего и управляющего потоков

Поток управления проходит через постоянный магнит, который имеет большое магнитное сопротивление, требую­ щее дополнительных ампер-витков управления. Это сни­ жает чувствительность реле. Кроме того, на работу реле оказывает большое влияние нестабильность регулировки возвратной пружины. Вследствие этих недостатков и ряда других (например, наличие паразитного нерабочего воз­ душного зазора, чувствительность к вибрациям) магнитные реле с последовательной схемой магнитной цепи приме­ няются крайне редко и в настоящее время не изготовля­ ются промышленностью.

Поляризованное реле с дифференциальной магнитной цепью

Схематическое изображение конструкции поляризован­ ного реле с дифференциальной магнитной цепью представ­ лено на рис. 1.11 и 1.12 На рис. 1.11 изображено реле, поляризующий поток которого Фп , создается постоянным

магнитом; на рис. 1.12 —обмоткой подмагничивания wn .

24

Кроме частей, отмеченных выше в описании реле с последовательной магнитной цепью, данное реле имеет ярмо магнитной цепи управления, изготавливаемое из магнитномягкого материала. Якорь также выполнен из магнитномягкого материала. Он укрепляется на оси, обе­ спечивающей вращение вокруг точки О. Возвратной пру­ жины данное реле не имеет.

Реле, изображенные на рис. 1.11 и 1.12 —двухпозицион­ ные, т. е. имеют два фиксированных положения: в одном замкнуты контакты 3, 1, а в другом 3, 2.

25

На рис. 1.13 приведена эквивалентная схема магнитной цепи рассматриваемого реле. Стрелками показаны направ­ ления магнитных поляризующих потоков Фп , ФП] , ФПа и

потока управления Фу .

Поляризующий поток Фп во внешней цепи постоянного

магнита проходит по двум параллельно включенным уча­ сткам магнитной цепи. Вследствие различной величины рабочих зазоров 8, и о, составляющие поляризующего по­ тока ФП) и ФП9 различны.

Поток управления проходит через рабочие зазоры 8j и 8, и ярмо. Часть его в общем случае ответвляется и про­ ходит через якорь и постоянный магнит. Однако ввиду большого магнитного сопротивления постоянного магни­ та (RM), величина ответвляющейся части потока управле­

ния весьма мала. Как будет показано ниже, уменьшение ответвляющейся части потока управления улучшает элек­ тромеханическую характеристику поляризованного реле. Этому способствует наличие нерабочего воздушного зазо­ ра 8Н. Увеличением его сопротивления (/?§ ) можно све­

сти величину ответвляющегося потока управления практи­ чески до нуля. Поэтому в расчетах этой частью потока управления обычно пренебрегают.

Направление потока управления Фу зависит от направ­ ления тока управления /у . Предположим, что при отсут­ ствии тока управления якорь находится в левом положе­

26

нии (см. рис. 1.11) и контакты 3, 1 замкнуты. При этом величина левого зазора 3; меньше правого.

Поляризующий поток ФП] в левом зазоре 3: образует тяговое усилие / п , приложенное к якорю и направленное влево, а поток Фп,; в нравом зазоре 32 —усилие /„ , на­

направлена влево. Эта сила обеспечивает создание необхо­ димого контактного давления между контактами 3,1 в по­ ложении покоя.

При протекании тока управления по обмотке wy в на­

правлении, указанном на рис. 1.11, результирующий поток в левом зазоре будет уменьшаться, а в правом увеличи­ ваться.

При некотором значении тока управления результи­ рующий поток в правом зазоре, равный ФП] -f Фу , станет

больше результирующего потока в левом зазоре, равного ФП1 — Фу , т. е. будет выполняться неравенство

Фп2+ Ф у > Ф п , - Ф у

Следовательно, при прочих равных условиях суммарная электромагнитная сила, действующая на якорь, будет на­ правлена вправо, и, как только она превысит сопротивле­ ние трения, якорь переместится вправо. Контакты 3, 1 разомкнутся, а контакты 3,2 замкнутся. Реле сработает. При подаче тока обратного направления якорь переме­ стится влево.

Поляризованное реле с мостовой схемой магнитной цепи

'Основным недостатком поляризованных электромагнит­ ных реле с дифференциальной схемой магнитной цепи является прохождение всего поляризующего потока через ярмо магнитной системы потока управления (см. рис. 1.11, 1.12, 1.13). Это ведет к увеличению насыщения ярма. Для того, чтобы ярмо не насыщалось, необходимо увеличивать его сечение. Последнее увеличивает вес реле, расход ма­ териала (в том числе меди) и мощность срабатывания.

Этот недостаток отсутствует в реле с мостовой схемой магнитной цепи. Конструкция такого реле схематично изо­ бражена на рис. 1.14.

Реле состоит из якоря /, ярма магнитной системы управления 2, обмотки управления wy , постоянного маг­

нита 3, яр.ма поляризующего потока 4 и контактов 1, 2, 3.

27

На рис. 1.15 представлена эквивалентная схема магнит­ ной цепи рассматриваемого реле. Наличие в цепи поляри­ зующего потока воздушных зазоров, проводимость кото­

рых G{= G2 (на схеме g, = g2), делает сопротивление ниж­ ней ветви между точками а, в весьма большим по сравне­ нию с сопротивлением рабочих зазоров (на схеме верхняя ветвь моста). Поэтому почти* весь ноток управления Фу

проходит через рабочие зазоры (Ф'у ~ Фу ) и лишь малая часть его Ф"у ответвляется в цепь поляризующего потока.

Поляризующий магнитный поток Фп проходит через

якорь, разветвляется и замыкается через рабочие воздуш­ ные зазоры, причем в левом зазоре (о,) проходит ФП] , а

в правом (82) поток Фщ .

Так как сопротивление ярма магнитной цепи управле­ ния весьма мало (проводимости gc и gC2 велики), то при

отсутствии тока в обмотке управления намагничивающая сила между точками а и в тоже весьма мала, т. е. эти точки можно считать эквипотенциальными. Следовательно,

28

при этом условии поляризующие потоки, проходящие по

Фп участкам ас и вс, должны выравняться до значения —

Отсюда следует, что по ярму магнитной системы управле­ ния будет проходить небольшой поляризующий поток

Фп — Фп

-----2------ —. По абсолютному значению эта полуразность

равна потоку управления при срабатывании и направлена противоположно ему.

В рабочих зазорах составляющие поляризующего пото­

цепью. Следовательно, тяговое усилие, действующее на якорь, будет аналогично тяговому усилию реле с диффе­ ренциальной магнитной цепью. Поэтому все соотношения, касающиеся электромагнитной силы и режимов работы, справедливы как для реле с мостовой, так и с дифферен­

29