• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Поляризовані електромагнітні реле

Поляризовані електромагнітні реле одержали в даний час широке поширення в техніці. Незважаючи на розвиток і удосконалювання приладів і пристроїв безконтактної комутації, застосування поляризованих реле в сучасній апаратурі автоматики збільшується і промисловий випуск їх з кожним роком зростає.

Поляризовані реле відрізняються від нейтральних електромагнітних реле спрямованістю дії, тобто залежністю переміщення якоря від напрямку струму в робочих обмотках, більшою чутливістю і швидкодією. В апаратурі автоматики вони відіграють роль логічних і вимірювальних.

Висока чутливість поляризованих реле досягається завдяки наявності допоміжного джерела енергії (зазвичай постійного магніту, але може бути застосований і електромагніт), що здійснює підмагнічування магнітної системи, а також завдяки порівняно малому робочому ходу якоря і невеликим зусиллям у контактній системі.

Потужність спрацювання малогабаритних поляризованих реле становить 10 – 70 мкВт, що в багато разів менше потужності спрацьовування чутливих нейтральних електромагнітних реле (20 – 100 мВт).

У поляризованих електромагнітах є два незалежних потоки: поляризації і робочий. Магнітний потік поляризації у більшості випадків створюється постійним магнітом, а робочий – обмоткою керування. Існує багато конструкційних різновидів поляризованих реле, що класифікуються за рядом ознак. За конструкційною схемою магнітного кола розрізняють реле з послідовним, паралельним (диференціальним) і мостовим магнітним колом; за кількістю обмоток керування – однообмоткові і багатообмоткові, за кількістю стійких положень якоря – двопозиційні і трипозиційні.

Поляризоване реле, як і всяке реле, складається зі сприймаючої і виконавчої частин. Кожна з цих частин має свої параметри і характеристики. Основними параметрами реле прийнято вважати параметри спрацювання, повернення і тимчасові параметри. Параметри спрацювання і повернення визначаються потужністю або МРС, необхідними для спрацювання чи повернення реле.

Виконавчий (вихідний) орган характеризується параметрами, що визначають надійність дії і комутаційну здатність реле. До цих параметрів відносяться: сила контактного натискання, що забезпечує надійне замикання кола, номінальне значення струму, що протікає через контакти, і напруга на розімкнутих контактах.

У поляризованих реле звичайно використовують диференціальні і мостові схеми магнітних кіл, що мають багато різновидів. Одна з принципових схем поляризованого реле з диференціальним магнітним колом зображена на рис. 4.11, а. Вона складається з магнітопроводу 1, на якому розміщена робоча обмотка 2, що складається з двох котушок, включених послідовно і згідно. З магнітопроводом жорстко скріплений постійний магніт 3, що створює потік Ф_п поляризації. Поворотний якір 4 одним кінцем закріплений на осі, розташованій біля торця постійного магніту, а інший кінець може переміщатися від одного полюса магнітопроводу до іншого.

Рис. 4.11. Поляризовані реле:

а – з диференціальним магнітним колом;

б – з мостовим магнітним колом

Потік Ф_п постійного магніту проходить через якір і потім розгалужується на два потоки Ф_пd1 і Ф_пd2, що проходять через повітряні проміжки d₁ і d₂. При відсутності струму в робочій обмотці і середньому положенні якоря між полюсами на нього діють рівні, але протилежно спрямовані електромагнітні сили. Однак це положення якоря є нестійким, тому що при незначному зсуві якоря до одному з полюсів сила притягання до цього полюса збільшується, а до іншого зменшується. У результаті цього зсув якоря зростає, і він переходить до одного з полюсів, наприклад до правого, замикаючи при цьому правий контакт 5.

Після включення обмоток з'являється додаткова МРС, що створює робочий потік Ф_р, що проходить послідовно через два повітряних проміжки d₁ і d₂. При цьому біля одного з полюсів відбувається додавання магнітних потоків, а біля іншого – віднімання. Якщо полярність струму робочої обмотки така, що додавання потоків відбувається в проміжку d₁, то при певному значенні струму якір перекинеться до лівого полюса і замкне лівий контакт 6. При зміні полярності струму якір перекинеться в протилежну сторону.

Принцип дії одного з поляризованих реле з мостовим магнітним колом ілюструється рис. 4.11, б. Магнітна систем складається з С-подібного магнітопроводу 1, на якому розташована обмотка 5, постійного магніту 2, двох полюсних наконечників 3і 4. Постійний магніт і жорстко зв'язані з ним полюсні наконечники можуть повертатися на деякий кут навколо центральної осі. Потік постійного магніту розгалужується на потоки Ф'_п і Ф"_п. Потік Ф’_п проходить через повітряні проміжки d₁ і d₂, а потік Ф"_п – через проміжки d₃ і d₄. При протіканні струму по робочій обмотці створюється робочий потік Ф_р, що розгалужується на потоки Ф'_р і Ф"_р. Якщо полярність струму така, що відбувається додавання магнітних потоків у проміжках d₁ і d₃, а віднімання у проміжках d₂ і d₄, то постійний магніт разом з полюсними наконечниками повернеться за годинниковою стрілкою. У тому випадку, коли додавання потоків відбувається в проміжках d₂ і d₄, а віднімання в проміжках d₁ і d₃, постійний магніт повернеться проти годинникової стрілки. У тому випадку, коли додавання потоків відбувається в зоні верхнього правого і нижнього лівого полюсів, а віднімання біля двох інших полюсів, якір повернеться за годинниковою стрілкою.

Поляризовані реле, спроектовані на мостових схемах, мають ряд переваг у порівнянні з реле на диференціальних схемах. До цих переваг належать в першу чергу можливість зменшення габаритних розмірів і маси реле, більш висока стійкість до зовнішніх механічних впливів і більш висока стабільність параметрів при зміні температури довкілля.

Сучасні поляризовані реле здебільшого виготовляються з двома і більше котушками. Якір реле може кріпитися на осях чи на пружинному підвісі. У ряді конструкцій поляризованих реле якір підвішується на плоскій пружині, що дозволяє одержати однакові конструкції двопозиційних і трипозиційних реле, що розрізняються тільки жорсткістю пружини.

Поляризовані реле можуть бути одностабільними і двостабільними. Двостабільні реле можуть бути у свою чергу двопозиційними і трипозиційними.

Рис. 4.12. Настроювання контактів реле:

а – двопозиційне настроювання; б – настроювання з переважанням;

в – трипозиційне настроювання

При двопозиційному настроюванні (рис. 4.12,а) контакти реле 1 установлюються симетрично і якір перекидається від одного контакту до іншого при однаковому значенні струму робочої обмотки. При відсутності струму в робочій обмотці якір реле залишається біля контакту, до якого він був попередньо перекинений. Якір такого реле займає два стійких положення – біля лівого чи біля правого контакту. При одностабільному настроюванні обидва контакти розташовуються по одну сторону від осі симетрії (рис. 4.12, б) і спрацювання реле відбувається при одному певному напрямку струму в обмотці. Після вимикання струму якір повертається у вихідне положення. У випадку трипозиційного настроювання (рис. 4.12, в) контакти розташовуються симетрично і при знятті струму в обмотці реле якір займає середнє положення під дією пружини. При протіканні струму в обмотці якір відхиляється і замикає правий чи лівий контакт. Якір таких реле має три положення, що досягається закріпленням його на досить жорсткій підвісній пружині.

Визначимо електромагнітну силу притягання якоря диференціального поляризованого реле (рис. 4.11, а) виходячи з таких допущень: магнітний опір магнітопроводу дорівнює нулю; потоками розсіювання знехтуємо; магнітне поле в повітряних проміжках вважаємо рівномірним.

При відсутності струму в робочій обмотці потоки в повітряних проміжкахd₁ і d₂ визначаються співвідношеннями

; , (4.3)

де Ф_п – потік постійного магніту; R_мd1 і R_мd2 – магнітні опори проміжків d₁ і d₂.

Ці потоки створюють електромагнітні сили, що діють одночасно і спрямовані в протилежні сторони:

; .

Тут S – перетин полюса.

Таким чином, при відсутності струму в робочій обмотці на якір з боку потоків, створених постійним магнітом, діє результівна сила

. (4.4)

Підставивши значення потоків Ф_пd1 і Ф_пd2 з (4.3) у (4.4), одержимо

.

Якщо якір розташований на осі симетрії, то d₁ = d₂, сумарне стискальне зусилля Р_ем.п=0.

При протіканні струму в робочій обмотці реле створюється потік Ф_р, що замикається через повітряні проміжки d₁ і d₂

,

де F_p – сумарна МРС робочої обмотки.

Сумарні потоки, створювані постійним магнітом і струмом робочої обмотки відповідно в проміжках d₁ і d₂

; .

Результівна електромагнітна сила, що діє на якір,

. (4.5)

У момент рушання якоря Р_ем=0 і, отже,

.

З виразу (4.5) випливає, що при від’ємній МРС (протилежній до показаної на рис 4.11, а) сила, що діє на якір вправо, зростає і перекидання його з одного положення в інше не відбудеться. При певному значенні додатної МРС сила змінить напрямок і якір перейде від одного полюса до іншого.

На рис. 4.13 наведені залежності сили, що діє на якір, від величини МРС робочої обмотки для фіксованих положень якоря. Ці залежності носять лінійний характер і показують зміну напрямку дії сили при зміні знаку МРС.

Рис. 4.13. Залежності електромагнітної сили від значення МРС

Электромеханические аппараты автоматики: Учеб. для вузов по спец. «Электрич. аппараты» / Б. К. Буль, О. Б. Буль, В. А. Азанов, В. Н. Шоффа. – М.: Высш. школа, 1998. – 303 с. (с. 104 – 108).

Чунихин А. А. Электрические аппараты: Общий курс. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 720 с. (с. 351 – 355).

Коробков Ю. С., Флора В. Д. Электромеханические аппраты автоматики. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 344 с. (с. 95 – 98).

Читайте також:

1. Вимушені електромагнітні коливання
2. ЕЛЕКТРИЧНІ І МАГНІТНІ ПОЛЯ ТА ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ВИПРОМІНЮВАННЯ ПРОМИСЛОВОЇ ЧАСТОТИ І РАДІОЧАСТОТНОГО ДІАПАЗОНУ
3. Електромагнітні виконавчі механізми
4. Електромагнітні випромінювання
5. Електромагнітні випромінювання комп'ютера
6. Електромагнітні випромінювання радіочастотного діапазону
7. Електромагнітні зв'язки та їх еквівалентні схеми
8. Електромагнітні і радіоактивні випромінювання в медицині
9. Електромагнітні коливання
10. Електромагнітні процеси в коаксіальних парах
11. Електромагнітні процеси в симетричних кабелях
12. Електромагнітні хвилі

Переглядів: 1567