Материал: 2015 [Тынчеров] Основы автоматизации ТПНП

ется вправо лишь на время протекания в управляющей обмотке тока соответствующей полярности.

Трехпозиционное реле имеет симметрично расположенные от нейтральной линии неподвижные контакты (рис. 7.3, в). Якорь при отсутствии управляющего сигнала удерживается в среднем положении с помощью специальных пружин (с двух сторон) или закрепляется на плоской пружине, упругость которой создает устойчивое положение равновесия в среднем положении. При подаче сигнала в управляющую обмотку контакт на якоре замыкается с левым или правым контактом (в зависимости от полярности сигнала) и возвращается в нейтральное положение после снятия сигнала.

Поляризованные реле находят широкое применение в схемах автоматики благодаря своим характерным особенностям. Наличие нескольких обмоток позволяет использовать их в качестве логических элементов; небольшая мощность срабатывания — в качестве элементов контроля небольших электрических сигналов; малое время срабатывания и чувствительность к полярности входных сигналов — в качестве амплитудных модуляторов и демодуляторов. Благодаря высокой чувствительности поляризованные реле часто используют в маломощных цепях переменного тока с включением через выпрямитель.

7.1.3. Электромагнитные реле переменного тока

В тех случаях, когда основным источником энергии является сеть переменного тока, желательно применять реле, обмотки которых питаются переменным током. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь будет притягиваться к сердечнику так же, как и при постоянном токе. При одинаковых конструктивных размерах реле и равных значениях максимальной индукции среднее значение электромагнитного усилия у реле переменного тока вдвое меньше, чем у реле постоянного тока.

Электромагнитное усилие меняется (пульсирует) с удвоенной частотой 2ω, обращаясь в нуль дважды за период питающего напряжения. Следовательно, якорь реле может вибрировать, периодически оттягиваться от сердечника возвратной пружиной, что вызывает дрожание якоря и, как следствие, износ оси якоря.

Реле переменного тока имеют худшие параметры, чем реле постоянного тока, так как при одинаковых размерах имеют меньшее электромагнитное усилие и менее чувствительны. Кроме того, они сложнее и дороже, поскольку необходимо иметь шихтованный маг-

нитопровод (набранный из отдельных листов), а также применять специальные меры для устранения вибрации якоря (явление, которое нежелательно, так как может привести к обгоранию контактов, прерыванию электрической цепи и др., поэтому для ослабления вибрации принимают специальные конструктивные меры).

Рассмотрим три способа устранения вибрации якоря реле пере-

менного тока.

1.Применение утяжеленного якоря. Утяжеленный якорь благо-

даря большой инерции не может вибрировать с удвоенной частотой (2ω), т. е. он не успевает отходить от сердечника в те моменты времени, когда ток в обмотке реле переходит через нуль. Вибрация якоря в этом случае уменьшается. Однако применение утяжеленного якоря вызывает увеличение его размеров, что приводит к уменьшению чувствительности реле. Кроме того, габариты, вес и стоимость реле увеличиваются. Этот способ находит применение в том случае, если исполнительный механизм, связанный с якорем реле, обладает большой инерцией.

2.Применение двухфазного реле. Двухфазное реле переменного тока (рис. 7.5) имеет две обмотки, расположенные на двух сердечниках ЭМ1 и ЭМ2, имеющих общий якорь. Обмотки реле соединены параллельно относительно друг друга. В цепь одной из обмоток включен конденсатор С, благодаря чему токи в обмотках реле оказываются сдвинутыми по фазе на угол π/2. Так как токи в обмотках проходят через нуль в разные моменты времени, то результирующее тяговое усилие, действующее на якорь, никогда не обращается в нуль и имеет постоянное значение, т. е. не содержит переменной составляющей (при сдвиге токов в обмотках двух электромагнитов на угол

π/2).

Рис. 7.5 — Двухфазное реле переменного тока: 1 — магнитопровод; 2 — катушка; 3 — якорь

3. Применение короткозамкнутого витка (экрана). Короткоза-

мкнутый виток, охватывающий часть конца сердечника (расщепленный сердечник), является более эффективным способом.

На рисунке 7.6 изображена схема реле переменного тока с короткозамкнутым витком. Конец сердечника, обращенный к якорю, расщеплен (пропилен) на две части, на одну из которых надета короткозамкнутая обмотка — экран Э (один или несколько витков).

Рис. 7.6 — Реле переменного тока с короткозамкнутым витком

Магнитопровод выполнен из отдельных листов для уменьшения потерь.

Принцип работы реле заключается в следующем. Переменный магнитный поток Фосн основной обмотки ωосн, проходя через разрезанную часть сердечника, делится на две части. Часть потока Ф2 проходит через экранированную половину полюса сечением Sδ2, в которой размещается короткозамкнутая обмотка, а другая часть потока Ф1 проходит через неэкранированную половину полюса сечением Sδ1. Поток Ф2 наводит в короткозамкнутом витке ЭДС (екз), которая создает ток iкз. При этом возникает еще один магнитный поток Фкз, который воздействует на магнитный поток Ф2 и вызывает отставание этого потока по фазе относительно потока Ф1 на угол φ = 60–80 градусов. Благодаря этому результирующее тяговое усилие Fэ никогда не доходит до нуля, так как оба потока проходят через нуль в разные моменты времени.

Рис. 7.7 — Обозначение реле на схемах:

1 — обмотка реле (A1, A2 — управляющая цепь); 2 — контакт замыкающий; 3 — контакт размыкающий, 4 — контакт замыкающий с замедлителем при срабатывании; 5 — контакт замыкающий с замедлителем при возврате;

6 — контакт импульсный замыкающий, 7 — контакт замыкающий без самовозврата; 8 — контакт размыкающий без самовозврата; 9 — контакт размыкающий с замедлителем при срабатывании; 10 — контакт размыкающий с замедлителем при возврате; 11 — общий контакт; 11–12 — нормально замкнутые контакты; 11–14 — нормально разомкнутые контакты

7.2. Магнитоуправляемые контакты (герконы)

Геркон — это сокращение от «герметичный контакт» — такое коммутационное устройство, которое замыкает контакты при воздействии магнитного поля. Переключение геркона из между состоянием «включен» и «выключен» происходит под действием магнитного поля постоянного магнита или электромагнита, поэтому герконы еще называют магнитоуправляемыми контактами.

Рис. 7.8 — Общий внешний вид герконов (слева)

иустройство геркона с разомкнутыми контактами (в центре)

изамкнутыми контактами (справа)