Устройство для управления поляризованным реле. Схема управление поляризованным реле

Управление бистабильным поляризованным реле с двумя обмотками постоянным (логическим) уровнем

Как следует из названия, эти реле имеют два стабильных положения якоря. Это означает, что для перевода реле в другое стабильное состояние, на соответствующую обмотку необходимо подать короткий переключающий импульс. В промежутке между переключающими импульсами реле обесточено и энергии не потребляет. Это относится к реле с двумя обмотками, существуют поляризованные реле с одной обмоткой. У них для перевода реле в другое стабильное состояние требуется кратковременно подать импульс противоположной полярности. Это требует усложнения схемы (применение Н-моста), и в данной статье не рассматривается. Общим для всех бистабильных поляризованных реле является то, что это реле импульсные. Т.е. управлять ими нужно короткими импульсами. Подача постоянного напряжения на обмотку импульсного реле в течении достаточно долгого времени способна вывести его из строя. Обычно это зафиксировано в паспорте реле. Импульсное же управление зачастую приводит к неоправданому переусложнению схемы устройства. Ниже приведен схемотехнический прием для управления импульсным реле постоянным уровнем.

Можно заметить, что элементы DD1 включены по схеме «исключающее ИЛИ-НЕ» с выводами от промежуточных элементов и интегрирующей цепью R1C1 на входе обратной связи. Элемент DD1.4 в работе схемы не участвует и служит только о сигнализации о нештатных (аварийных) ситуациях. Не буду здесь приводить таблицу истинности элемента «исключающее ИЛИ-НЕ», приложу проект Proteus (XOR-NOT.zip), желающие могут составить ее самостоятельно.

О назначении интегрирующей цепи R1C1. На время переключения контактов реле один вход составного элемента «повисает» в воздухе. Это может привести к неработоспособности схемы или паразитной генерации. Поэтому на время переключения этот вход «исключающее ИЛИ-НЕ» удерживается в предыдущем состоянии за счет инерционности С1. Постоянная времени цепи R1C1 влияет только на время перезарядки через контакты реле. А вот постоянная времени С1+«Входное сопротивление двух логических элементов» должна превышать время переключения контактов. Расчитать его проблематично, нужно подбирать на макетке. Но и завышать его не нужно, от него зависит время токопотребления реле. Нагрузочная способность выходов примененных логических элементов тут не влияет, т.к. зарядка/разрядка конденсатора С1 производится через контакты реле. О необходимости элемента DD1.4. Он нужен только для генерации сигнала ошибки при неисправности реле. Короткие импульсы на время переключения глазом не фиксируются. Если у вас модуль с одиночным реле, сигнализацию можно сделать так (Рис. 1):

Если же модулей несколько, сигнал ошибки можно обьединить (Рис. 2).

Наглядный пример как это работает в Proteus, на входе логический 0:

На входе логический 1:

Хорошо видно, что в обоих случаях обмотки реле обесточены, токопотребление схемы определяется ничтожным статическим током КМОП микросхемы. Недостаток данной схемы в требовании применения двухкатушечного бистабильного реле с «лишним» переключающим контактом для обратной связи.

Приложены (примеры для Proteus 7):

Xor-not.zip — учебный пример для понимания логики работы элемента «исключающее ИЛИ-НЕ»; PLBI_Direct.zip — пример применения бистабильного реле в данной схеме;

P.S. Схема была применена с реле РПС20 паспорт РС4.521.754Аналогичные реле использовались в блоке памяти истребителей МИГ-15, МИГ-17.P.P.S. Из двухобмоточного поляризованного реле легко сделать однообмоточное, соединив обмотки последовательно в правильной полярности. Пример (классика), Радио, 1986 г. №8, стр.19. Квазисенсорный сетевой выключатель:

we.easyelectronics.ru

Поляризованное реле: принцип действия

В электрических цепях широко используются различные виды реле. Они производят замыкание и размыкание цепи на различных участках при условии изменений электрических, механических и других величин на входе этих устройств. Все приборы этого типа различаются между собой по сигналу управления. Среди них, часто применяется поляризованное реле, принцип действия которого такой же, как и на электромагнитных выключателях.

Основные виды электромагнитных реле

Главным назначением этих устройств является коммутация при больших токах нагрузки. Иначе говоря, они выполняют функции переключателей, которые посредством слабых токов включают цепи с большими токами. Если такую цепь включать напрямую без реле, то проводка и кнопка просто не выдержит высоких токов и расплавится. Реле принимает на себя большую токовую нагрузку и производит коммутацию с помощью мощных контактов.

Электромагнитные выключатели разделяются на две основные группы:

Нейтральные реле имеют наиболее простую конструкцию. В его состав входит контактная и магнитная система. Каждая контактная группа включает в себя два неподвижных и один общий подвижный контакт. Магнитная система состоит из подвижного якоря, сердечника, обмотки и ярма.
Поляризованное реле состоит из таких же систем. Однако в магнитной системе присутствует два сердечника с обмотками, а также контактная тяга и постоянный магнит.

В отличие от нейтральных, электромагнитные поляризованные устройства способны срабатывать в зависимости от полярности управляющего сигнала. Для изготовления сердечника используется электротехническая листовая сталь, что позволяет значительно увеличить быстроту действия прибора.

Действие поляризованных устройств

При отсутствии тока в обмотках, устройство находится в исходном положении. Однако в нем уже имеется магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом. Происходит замыкание силовых линий на два контура прибора. Первый контур состоит из самого магнита, ярма, левого сердечника, якоря и снова магнита. Другой контур проходит через магнит и ярмо к правому сердечнику и якорю, а затем вновь возвращается в исходную точку.

Между якорем и левым сердечником полностью отсутствует воздушная прослойка. При этом якорь и правый сердечник разделен значительным зазором. Из-за большого сопротивления воздуха значение магнитного потока в правом контуре будет значительно ниже, чем в левом. Поэтому якорь будет притягиваться к левому сердечнику более сильным магнитным потоком.

Таким образом, работает поляризованное реле, принцип действия которого основан на магнитных свойствах. Это позволяет изменять направление тока, подаваемого на обмотку, при прямой и обратной полярности.

electric-220.ru

Поляризованные и импульсные реле

Поляризованные реле отличаются от нейтральных наличием в магнитной системе постоянного магнита. Они имеют поляризованный якорь, который переключается из одного (нормального) положения в другое (переведенное) в зависимости от направления (полярности) тока, протекающего по обмоткам катушек. По надежности действия они не отвечают требованиям реле I класса, поэтому при использовании в ответственных схемах правильность их работы проверяется схемным способом.

2.4. Конструкция реле ПМПШ 150/150

Поляризованное малогабаритное пусковое реле ПМПШ-150/150 применяют в схеме включения стрелочного электропривода совместно с реле НМПШЗ-0,2/220. Магнитная система поляризованного реле (рис. 2.4) состоит из катушек 1, надетых на сердечники 2; постоянного магнита 3 и поляризованного якоря 4. К якорю шарнирно прикреплена изоляционная планка 5, с помощью которой осуществляется переключение контактов. Усиленные контакты НУ (нормальный усиленный)и ПУ (переведенный усиленный)снабжены магнитами дугогашения искры.

При отсутствии тока в обмотках якорь остается и удерживается потоками постоянного магнита в том положении, в котором он находился в момент выключения тока. Якорь реле (см. рис. 2.4) показан в нормальном положении. В этом состоянии общие контакты о замкнуты с нормальными контактами Н. Магнитный поток ФП постоянного магнита 3 разветвляется по двум параллельным ветвям (как показано сплошными линиями) в виде потоков ФП1 и ФП2. Эти потоки были бы равны, если бы якорь занимал среднее положение. Однако якорь никогда среднего положения не занимает и всегда находится в одном из крайних положений (на рис. 2.4 в левом). Благодаря увеличению воздушного зазора справа и уменьшению его слева поток левого сердечника превышает поток правого. За счет разности этих потоков ΔФП= ФП1—ФП2 якорь удерживается в левом положении. Магнитный поток ФК, создаваемый катушками, всегда в одном стержне складывается с потоками постоянного магнита, а в другом — вычитается. Для того чтобы якорь перебросился в правое положение, необходимо по обмоткам катушек пропустить ток такой полярности, чтобы магнитные потоки постоянного магнита и катушек складывались в правом стержне (в левом они будут вычитаться). За счет суммарного магнитного потока якорь реле перебросится в правое положение. После выключения тока якорь остается в этом положении, так как теперь уже поток ФП2 будет превышать поток ФП1. Для возвращения якоря в прежнее положение необходимо пропустить ток другой полярности.

Реле ПМПШ-150/150 (ПМП-150/150) имеет четыре контактные группы, из них две — с усиленными контактами (контактная формула 2 нупу, 2 нп, усиленные контакты 111-112-113 и 141-142-143). Контакты поляризованного якоря нумеруются трехзначными числами. Реле ПМПШ-150/150 рассчитано на номинальное рабочее напряжение 24 В. Обмотки его включаются раздельно.Якорь реле занимает нормальное положение, замыкаются контакты 111-112, 121-122, 131-132, 141-142. Расстояние между усиленными контактами не менее 7,5 мм, между остальными — 5 мм. Каждый усиленный контакт обеспечивает не менее 100000 переключений цепи постоянной тока 4 А при напряжении 240 В, а остальные контакты — цепи постоянного тока 2 А при напряжении 24 В. Замкнутые контакты выдерживают в течение 1 ч ток 15 А. Температура нагрева контактов при этом не превышает температуру окружающей среды более чем на 100 °С.

Импульсные поляризованные реле применяют в качестве путевых и их повторителей в импульсных рельсовых цепях, а также в некоторых других устройствах автоматики и телемеханики.

Импульсные реле обладают высокой чувствительностью, что позволяет использовать их для работы от маломощных коротких импульсов тока определенной полярности. Они не отвечают требованиям реле I класса надежности, поэтому в ответственных схемах, непосредственно обеспечивающих безопасность движения поездов, осуществляется непрерывный контроль притяжения и отпускания якоря и переключения контактов. Например, в рельсовых цепях применяют специальные релейно-конденсаторные или релейные дешифраторы, обеспечивающие такой контроль.

Импульсные реле в зависимости от регулировки их магнитной системы могут срабатывать от токов разных направлений, переключая якорь вправо или влево в зависимости от направления тока в обмотке (нейтральная регулировка) или от тока только одного направления (регулировка с преобладанием). Импульсные путевые реле имеют регулировку с преобладанием.

Путевые реле имеют один переключающий контакт о-ф-т из металлокерамического сплава. Магнитную систему реле (рис. 2.5) образуют постоянный магнит 1 с полюсными наконечниками 2 и 4, якорь 3 и катушка 5. Полюсные наконечники и якорь выполнены из магнитомягкой стали, а постоянный магнит — из магнитотвердой. Средняя часть якоря находится внутри неподвижной катушки 5. Нижняя часть якоря укреплена на неподвижной плоской пружине. Верхний конец якоря жестко связан с контактной пружиной 6 (общий контакт), которая в правом крайнем положении замыкается с тыловым контактом, а в крайнем левом – с фронтовым.

Реле имеет регулировку с преобладанием вправо, чтобы его якорь при прекращении тока в обмотке возвращался в исходное положение. Преобладание вправо в данном случае достигнуто более близким расположением правого верхнего и левого нижнего полюсных наконечников. Магнитный поток ФП, создаваемый постоянным магнитом, проходит от северного полюса N к южному S через полюсные наконечники 2 и 4. Часть магнитного потока проходит также через якорь 3 и воздушные зазоры у правого верхнего и левого нижнего наконечников в виде дополнительного потока ΔФП. Поэтому общий магнитный поток в правом верхнем и левом нижнем зазорах превышает поток в левом верхнем и правом нижнем зазорах, и якорь занимает правое положение. В этом положении он удерживается также дополнительным усилием, создаваемым плоской пружиной.

Чтобы якорь перебросился в левое положение, необходимо пропустить по обмотке ток такого направления, чтобы поток Фк, создаваемый обмоткой катушки (показан штриховой линией), складывался в левом верхнем и правом нижнем зазорах. В правом верхнем и левом нижнем зазорах он будет при этом вычитаться. За счет суммарного потока ФП+ФК якорь переключается в левое положение, в котором общий контакт замыкается с фронтовым. Для срабатывания реле необходимо, чтобы усилие, создаваемое потоком ΔФК, превышало усилие, создаваемое потоком ΔФП и реакцией плоской пружины. После выключения тока в обмотке якорь под действием усилия, создаваемого реакцией пружины, возвратится в исходное (правое) положение.

Рис. 2.5. Схема Рис.2 .6.Конструкция

импульсного реле реле ИМШ1

При другом направлении тока в обмотке магнитный поток ФК будет складываться с потоком постоянного магнита в правом верхнем и левом нижнем зазорах, и якорь останется в прежнем (правом) положении. Таким образом, при прохождении тока определенной полярности якорь реле действует так же и у нейтрального реле. Однако принципиальное отличие состоит в том, что импульсное поляризованное реле работает только от импульсов определенной полярности и не срабатывает от импульсов другой полярности.

Поляризованные реле.

Поляризованные реле имеют значительно большую чувствительность по сравнению с неполяризованными. Мощность срабатывания их в 10-50 раз меньше, чем у неполяризованных реле. Поляризованные реле имеют высокую термическую стойкость и допускают продолжительное протекание тока до 20-30-кратного по отношению к току срабатывания. Вследствие малого хода якоря, легкости подвижной системы, малых постоянных времени катушек время срабатывания поляризованных реле может быть 2-3 мс. Разрывная способность контактов достигает 10-30 Вт. Поляризованные реле допускают большую частоту срабатывания и имеют высокую механическую и коммутационную износостойкость. Применяются они как реле защиты, автоматики и связи, реже — как реле управления электроприводами.

Реле могут выполняться с последовательной, параллельной или мостиковой магнитной цепью, с поляризацией от постоянного магнита или электромагнита.

В отличие от неполяризованных реле, у которых якорь может находиться только в двух положениях притянутом отпущенном), поляризованные реле могут выполняться с якорем, занимающим как два, так и три положения.

На рис.15изображено поляризованное реле типа ТРМ,применяемое в схемах телеграфии и в устройствах автоматики.

Рис.15

Реле состоит из двух сердечников с катушками 7, двух П-образных постоянных магнитов 6, якоря 5, контактной системы — неподвижных 3 и подвижных. 2 контактов, основания 9, штепсельного разъема 10 и чехла 8.

Магнитная цепь реле построена по дифференциальной схеме и имеет нейтральную регулировку. Якорь укреплен на оси, вращающейся во втулках, запрессованных в корпусе. Контактная система (2 и 3) состоит из двух неподвижных стоек с микрометрическими контактными винтами 4, позволяющими производить регулировку зазоров между контактами, и подвижных контактов, прикрепленных к двум плоским пружинам 1.

В поляризованных реле контакты приводятся в действие поляризованным электромагнитом, в котором на якорь действуют два потока: поляризующий, создаваемый постоянным магнитом, и поток, создаваемый катушкой, по которой проходит управляющий ток.

Отличительной особенностью поляризованного электромагнита является изменение направления силы, действующей на якорь, при изменении направления тока в катушке.

На рис.16, а показана поляризованная система, получившая большое применение благодаря своей чувствительности и быстродействию. На том же рисунке дана примерная картина потоков в системе. Потоки постоянного магнита в зазорах d1 и d2 равны.

Рис.16. Поляризованное реле.

Следует отметить, что сила нажатия подвижного контакта на неподвижный определяется разностью зазоров d1 и d2. Чем ближе зазор d1 к зазору d2, тем меньше сила, действующая на контакты.

Поляризованные реле могут иметь различное исполнение контактной системы (рис.17).

Рис.17. Исполнения контактной системы поляризованного реле.

В первом исполнении контакты регулируются так, как показано на рис.17, а. При подаче тока в направлении срабатывания размыкается левый и замыкается правый контакты. При отключении тока снова замыкается левый контакт (однопозиционная настройка с преобладанием). В случае, изображенном на рис.17,б система имеет двухпозиционную настройку. Положение контактов зависит от полярности предыдущего импульса тока.

Если якорь укреплен на плоской пружине, как это показано на рис.17, в, то он находится в нейтральном положении. В зависимости от полярности тока замыкается левый или правый контакт. После отключения тока якорь возвращается в нейтральное положение.

Устройство для управления поляризованным реле

Ой ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (11)), 445084

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ъ, (6l) зависимое от авт. свидетельствавЂ” (2 Заявлено 04. 10.72 (21)1834138/ с присоединением заявкн вЂ”

/24-7 (51) М,Кл.

Н 01 В 47/20

Н 03к 17/18 тосударственный комитет

C0BsTB Министров СССР оо делам изобретений н открытий (З2) Г1риоритетвЂ”

Опу6ликовано30.09,74Бюллетень № 36 (БЗ) УДК

621.318.562.3-52 (088.8) Дата опубликования описания

10.10 74 (72) Автор нзо6ретения

Б.А.Переверзев (7с) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫМ РЕЛЕ

Изобретение относится к уст.ройствам для управления реле и может быть использовано в области электротехники.

Известны устройства для управления поляризованны реле с двумя обмотками, содержащие включенные последовательно первой из них первый конденсатор и последовательно второИ конденсатор и схему его раз- 10 ряда. Недостатком таких устройств является узкая область применения.

Их нельзя применить, если пауза между импульсами,- поступающими на одну из обмоток йоляризованного ре- дб ле, слишком мала для того, чтобы усйел разрядиться включенйый последовательно этой обмотке конденсатор. В этом случае койденсатор остается заряженным к моменту прихода следующего и пульса, и переключения реле не происходит. Контакты его остаются в одном и том же положении несмотря на то, что пауза между импульсами, постуйающими на вторую обмотку, достаточна, чтобы ус пел разрядиться второИ йонденсатор, 2 включенный последовательно второй обмотке.

Целы изобретения является обеспечение возможности работы реле при малых импульсах или при отсутствии их и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве параллельно первому конденсатору включен первый дополнительный конденсатор и параллельно второму вЂ” второй дополнительный конденсатор с дополнительной схемой его разряда, а последовательно каждому кондейсатору включен соответствующий контакт двухпозиционнсго поляризованного реле с первой и второй обмотками, которые последовательно соответственно с первым и вторым диодами и общим для них тиристором включены в цепи, шунтирующие соответственно первый основной и первый дополнительнйй конденсаторы. Включенные последовательно с одйим иэ основных и дополнительных конденсаторов контакты через токоограничивающее И50 сопротивление соединены с унравляющим электродом тиристора и с шиной питания. В цепь, соединяющую шину питания с первым основным и первым дополнительным конденсата- б ром, включен третий диод. В результате такого построения схемы устройства по окончании каждого цикла срабатывания управляемого реле ктой его обмотке, на которую поступают импульсы с малыми или равными нулю паузами, всегда оказывается подключеннйм контактами управляющего реле полностью разряженный конденсатор.

На чертеже приведена схема устройства. устройство для управления поляризованным реле с обмотками I u

2 содержит включенные последовательно с, обмоткой I первый основной конденсатор 3 и первыИ дополнительный конденсатор 4 и последовательно с обмоткой 2 вЂ” второй основной конденсатор 5 и второИ дополнительный конденсатор 6 и схемы их разряда, например резисторы

7,8. Последовательно ионденсатоам 3,4, 5,6 включены контакты 9-

2 двухйозйционного поляризованно- зо

ro реле типа HIC с обмотками IS u

И. Обмотки эти последовательно диодами I5 I6 и общим для них тиристором I(включены в цепи шунтируощие конденсаторы 3 и 4. боклю- з ченные последовательно этим конден.саторам контакты 9,IO через токоограничивающее сопротивление IB соединены с управляющим электродом тиристора 17 и с шиной I9 питания. В цепь, соединяющую эту шину с конденсаторами 3 и е, включен диод 20. Контакт 2i поляуйзованного реле с обмотками I и 2 служит для выдачи выходного сигнала.

Работает устройство следующим образом.

При поступлении на обмотку 2 поляризованного реле импульса напряжения при показанном на чертеже положении контактов реле происходит заряд конденсатора 5. через обмотку 2 протекает так, и это еле срабатывает. Через контакт 2 ,напряжение поступает на выход уст роИства (диаграммы входных и выходного напряжениИ в функции времени показаны на чертеже). После прекращения поступления импульса напряжения на обмотку 2 положение контактов реле не изменяется.

При поступлении импульса напряжения на обмотку I поляризованного реле происходит заряд конден84

1 сатора 3. Через эту обмотку протекает ток, и реле срабатывает, отключая напряжение с выхода устройства. Через обмотку IS двухпозиционного поляризованного реле при этом также протекает ток, но, так как величина его ограничйвается высокоомным сопротивлением I8, реле не срабатывает. На управляющем электроде тиристора I7 имеется отрицательныИ по отношению к катоду тиристора потенциал (за счет токов утечек, протекающих через диод 20), поэтому тиристор не открывается.

После прекращения поступления импульса напряжения на обмотк7 источник питания для реле с оомотками IS,I4 и тиристора I7 становится конденсатор 3. При протекании тока его разряда через обмотку I3, диод I5, сопротивление IB и управляющий электрод тиристора I7 происходит отпиуа и тиристора. После этого конденсатор 3 разряжается чеез обмотку IS, дисд I5 и тиристор

7. Падение найряжения на éèðèñòope мало, поэтому реле срабатывает и цепи с его контактами 9,II размыкаются, а цепи с его койтактами

I0,I2 замыкаются. Заряженные Коидейсаторы 3,5 отсоединяются от обмоток I,2 уйравляемого поляризованного реле и продолжают разряжаться. Конденсатор 3 вЂ” через тиристор I7, конденсатор 5 через резистор 7, разряженные конденсатоы 4,6 подсоединяются к обмоткам ,2.

При дальнейшем поступлении импульсов напряжения сначала на обмотку, 2, затем на обмотку I поляризованйого реле устройство работает аналогичным образом с тем отличием, что происходит заряд не конденсаторов 3,5, а конденсаторов 4,6 и разряд йоследних происходит соответственно через обмотку

I4 двухпозиционного поляризованного реле и через резистор 8. После прекращения поступления импульса напряжения на обмотку I контакты двухпозиционного поляризованного реле с обмотками IS, 14 будут замкнуты, как показано на чертеже.

При описанноИ выше работе устроИства передний фронт выходного импульса совпадает по времени с передним фронтом импульса, поступающего на обмотку 2. В том случае, если пауза между импульсами, поступающими на эту обмотку, станет равна нулю, или на эту обмотку будет поступать постоянное напряжение, тогда как на обмотку I вЂ”5

+ импульсы, то передний фронт выхсдного импульса будет совпадать по времени с задним фронтом импульса, поступающего на обмотку I. Это совпадение объясняется тем, что в момент прохождения через обмотку 1 заднего фронта импульса отпирается тиристор I7 и к обмотке 2 подсоединяется разряженные конденсаторы 5 или 6.

Предмет изобретения

Устройство для управления поляризэванным реле с двумя обмотками, содержащее источник питания, включенные последовательно с каждой обмоткой основные конденсаторы с разрядными резисторами, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности работы реле в импульсном режиме с одинаковой частотой следования импульсов в него введен один дополнительный конденсатор со схемой разряда, %50&4 подключенный параллельно одному из основных конденсаторов, другой дополнительный конденсатор, включен" ный параллельно другому основному

5 конденсатору, последовательно с каждым дополйительным конденсаторон подключена соответствующая контактная пара дополнительного двухпоаиционного реле с двумя обмотками и о соединенными последовательно с ними соответствующими двумя диодами, подключенными к тиристору и образующими совместно с ним цепь, шунтирующую один из основных и допол з нительных конденсаторов, причем контактные пары указанного дополнительного двухпозиционного реле, включенные последовательно с од= ним из основных и дополнительных

2о конденсаторов, соединены через токоограничивающее сопротивление с управляющим электродом указанного тиристора и с шиной источника пита ния, соединенной также с теми же конденсаторами через третий дополнительный диод.

Устройство для управления поляризованным реле

www.findpatent.ru

Поляризованные и импульсные реле

2.4. Конструкция реле ПМПШ 150/150

Рис. 2.5. Схема Рис.2 .6.Конструкция

импульсного реле реле ИМШ1

Комбинированные реле

Комбинированные реле представляют собой сочетание нейтрального и поляризованного реле с общей магнитной системой. Они имеют нейтральный и поляризованный якоря. При прохождении через обмотки тока любой полярности нейтральный якорь притягивается, в результате чего замыкаются управляемые им фронтовые контакты. Переключение поляризованного якоря и замыкание управляемых им контактов происходят в зависимости от полярности тока, протекающего через обмотки.

Комбинированное реле является трехпозиционным, так как оно может находиться в трех различных состояниях: без тока, возбуждено током прямой или обратной полярности.

Электромагнитная система комбинированного малогабаритного штепсельного реле КМШ (рис. 2.7) состоит из двух катушек 1, надетых на сердечник 2 с ярмом 3; нейтрального якоря 6; постоянного магнита 4 и поляризованного якоря 5. Нейтральный и поляризованный якоря управляют связанными с ними контактами посредством изолирующих планок 7 и 8. Если ток в обмотках реле отсутствует, то нейтральный якорь, не связанный с потоком постоянного магнита, находится в отпущенном положении; его общие контакты замкнуты с тыловыми контактами. При протекании по обмоткам тока любого направления нейтральный якорь притягивается, и его общие контакты замыкаются с фронтовыми. Таким образом, нейтральный якорь комбинированного реле действует так же, как и якорь обычного нейтрального реле.

Поляризованный якорь управляется магнитным потоком постоянного магнита и потоком, создаваемым обмотками катушек. При отсутствии тока в обмотках поляризованный якорь находится в одном из крайних положений (на рис. 2.7 в левом). Магнитный поток постоянного магнита разветвляется по двум параллельным ветвям в виде потоков ФП1 и ФП2. Благодаря меньшему воздушному зазору слева поток ФП1 превышает поток Ф П2 на ΔФП, удерживая якорь в левом положении.

При пропускании тока через обмотки катушек создается магнитный поток ФК, замыкающийся через сердечник по двум параллельным ветвям: через нейтральный и поляризованный якоря. Нейтральный якорь под действием этого потока притягивается. Поток постоянного магнита ФП2 и поток, создаваемый обмоткой катушки ФК, складываются с правой стороны и вычитаются с левой. Усилие, создаваемое суммарным потоком ФП2+ФК, превышает усилие, создаваемое с левой стороны потоком ФП1–ФК, поэтому поляризованный якорь переключается в правое положение, замыкая общие контакты поляризованного якоря с переведенными.

После выключения тока поляризованный якорь остается в правом положении, так как теперь благодаря уменьшению воздушного зазора справа и увеличению слева поток ФП2 будет превышать поток ФП1 на ΔФП. Усилие, создаваемое потоком ΔФП, будет удерживать поляризованный якорь в правом положении. Для того чтобы поляризованный якорь перебросился в первоначальное (левое) положение, необходимо через обмотки реле пропустить ток другого направления. Таким образом, в комбинированном реле, как и в поляризованном, осуществляется сравнение двух потоков: постоянного магнита и потока, создаваемого катушками при пропускании по ним тока. В одном из сердечников в зависимости от направления тока в катушках эти потоки складываются, а в другом вычитаются. Поляризованный якорь переключается в сторону сердечника, в котором складываются магнитные потоки.

Рис. 2.7. Схема и нумерация Рис. 2.8. Схема управления

…контактов комбинированного реле КМШ огнями трехзначного светофора

Зазор между нейтральным якорем и полюсами обеспечивается упорным штифтом на якоре. Таким же образом обеспечивается зазор между полюсами и поляризованным якорем.

Контактная система реле (см. рис. 2.7) состоит из двух контактных групп на переключение 2 фт, управляемых нейтральным якорем, и двух контактных групп на переключение 2 нп, управляемых поляризованным якорем. Контактирующие части подвижных пружин поляризованного и нейтрального якорей и тыловых пружин нейтрального якоря изготовлены из серебра, контактирующие части остальных контактов графито-серебряные. Контактная система рассчитана на переключение электрических цепей постоянного тока 2 А при напряжении 24 В или цепей переменного тока 0,5 А при напряжении 220 В.

Всем комбинированным реле присущ недостаток, заключающийся в том, что при изменении полярности тока в обмотках изменяется направление магнитного потока, и в момент его прохождения через нулевое значение реле отпускает нейтральный якорь. Этот недостаток ограничивает область применения комбинированных реле. Если использовать комбинированное реле для управления огнями трехзначного светофора (рис. 2.8, а), то при смене желтого огня на зеленый или наоборот происходит проблеск красного огня на светофоре. В этой схеме при отсутствии тока в обмотках реле (блок-участок занят) нейтральный якорь находится в отпущенном положении, замкнуты его контакты 11-13, на светофоре горит красный огонь.

При свободности одного блок-участка линейное реле (в качестве которого использовано комбинированное реле) возбуждается током обратной полярности, замыкаются контакты 11-12нейтрального и 111-113поляризованного якорей. На светофоре загорается лампа желтого огня. После освобождения второго блок-участка в линейном реле меняется полярность тока с обратной на прямую. Поляризованный якорь перебрасывается и замыкаются его контакты 111-112. На светофоре загорается зеленый огонь. Однако при изменении полярности тока в обмотках и магнитного потока в сердечниках в момент его прохождения через нулевое значение реле кратковременно отпускает нейтральный якорь, замыкается тыловой контакт и на светофоре кратковременно появляется красный огонь, а затем нейтральный якорь притягивается, замыкается фронтовой контакт и загорается зеленый огонь. Таким образом, смена желтого огня на зеленый происходит через красный огонь, т. е. появляется проблеск красного огня, что недопустимо, так как машинист, увидев непонятный сигнал, остановит поезд. Аналогичная ситуация создается и при обратной смене сигнала — с зеленого на желтый.

Исключить этот недостаток схемным способом замедления на отпускание (например, с помощью конденсаторов) не представляется возможным, так как при смене полярности тока прохождение его через нулевое значение неизбежно.

Для устранения указанного недостатка в схему управления огнями светофора включается не контакт нейтрального якоря линейного комбинированного реле, а контакт его повторителя ПЛ (рис. 2.8, б). Последний имеет замедление на отпускание якоря и при кратковременном отпускании нейтрального якоря реле Л удерживает якорь притянутым и проблеска красного огня не происходит.

Комбинированные реле в части работы нейтрального якоря и связанных с ним контактов отвечают требованиям, предъявляемым к реле I класса надежности. Правильную работу контактов поляризованного якоря необходимо проверять схемным путем, так как в части работы поляризованного якоря комбинированные реле не отвечают требованиям реле I класса надежности.

Реле переменного тока

В устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики применяют реле переменного тока: двухэлементные секторные реле ДСШ, используемые в основном в качестве путевых реле. Для контроля целостности нитей светофорных ламп применяют нейтральные реле постоянного тока с выпрямителями ОМШ, для переключения питания устройств на резервный источник предназначены аварийные реле АОШ, АПШ и АСШ.

Двухэлементные штепсельные реле переменного тока ДСШ широко применяют как путевые реле в рельсовых цепях переменного тока 50 и 25 Гц. В метрополитенах применяют реле ДСШ-2 в качестве путевых и линейных реле. Реле ДСШ I класса надежности являются индукционными, работающими только от переменного тока.

Принцип действия двухэлементного реле основан на взаимодействии переменного магнитного потока одного элемента с током, индуцируемым в секторе переменным магнитным потоком другого элемента. В соответствии с законом электромагнитной индукции на проводник с током (сектор), помещенный в магнитное поле, действует сила, приводящая его в движение. Сектор реле поворачивается и переключает контакты. Сила, действующая на сектор, пропорциональна произведению токов местного и путевого элементов и зависит от угла сдвига фаз между ними.

Электромагнитная система реле ДСШ (рис. 2.9, а) имеет два элемента — местный и путевой. Местный элемент состоит из сердечника 1 и катушки 2. На сердечнике путевого элемента 3 помещена катушка 4. Между полюсами сердечников расположен алюминиевый сектор 5. Ток, проходящий по местной обмотке, образует совпадающий с ним по фазе магнитный поток ФМ, который индуцирует в секторе токи iМ , отстающие по фазе от потока ФМ на угол 90° (рис. 2.9, б). Под действием тока путевого элемента возникает магнитный поток ФП, индуцирующий в секторе токи iП.

Взаимодействие индуцированных токов iМ с магнитным потоком ФП создает вращающий момент M1, а токов iМс магнитным потоком ФМ — вращающий момент М2. Под действием суммарного вращающего момента М = М2 + М1 сектор перемещается вверх и замыкает фронтовые контакты. При выключении тока в путевой или местной обмотке сектор возвращается в исходное положение (вниз) под действием собственного веса. Поворот сектора ограничивается сверху и снизу роликами, которые для смягчения ударов могут перемещаться в направляющих их держателях.

Положительный вращающий момент и движение сектора вверх возможны только при определенном соотношении фаз между токами (напряжениями) путевого и местного элементов. Так как магнитные потоки ФП и Фм и индуцируемые ими в секторе токи iПи iМ пропорциональны токам путевого и местного элементов, вращающий момент пропорционален произведению токов путевого и местного элементов и зависит от угла сдвига фаз между ними:

M = IП I M sin (φ),

где φ — угол сдвига фаз IП и I M.

Наибольший вращающий момент реализуется при угле сдвига фаз между токами путевого и местного элементов, равном 90°.

Таким образом, токи и совпадающие с ними потоки путевого и местного элементов должны быть сдвинуты на угол 90°. Если бы катушки и сердечники путевого и местного элементов были одинаковы, то и опережающие ток напряжения UПи UМтакже были бы сдвинуты между собой на угол 90°. Однако из-за некоторого отличия характеристик катушек и сердечников путевого и местного элементов UМопережает по фазе IМ на 72°, a UПопережает по фазе IП на 65°. Поэтому напряжения UMи UП сдвинуты по фазе не на 90°, а на 97°.

Рис. 2.9. Принципиальная схема реле ДСШ

Рис.2.10. Векторная диаграмма реле ДСШ

Практически для индукционных реле ДСШ обычно задается такой угол сдвига фаз между напряжением местного элемента и током путевого элемента, при котором реализуется максимальный вращающий момент.

Для реле ДСШ при частотах сигнального тока 50 и 25 Гц для реализации максимального вращающего момента необходимо, чтобы напряжение местной обмотки опережало ток путевой обмотки на угол (162±5)°. Этот угол называется идеальным углом сдвига фаз. Напомним, что угол сдвига фаз между токами и магнитными потоками путевого и местного элементом составляет при этом 90°.

Идеальные фазовые соотношения характеризуются следующими углами сдвига фаз (рис. 2.10): 900 между токами и магнитными потоками путевого и местного элементов; 162° между током путевого и напряжением местного элементов; 97° между напряжениями путевого и местного элементов.

Если фазовые соотношения отличаются от идеальных, то для обеспечения работы реле и получения необходимого вращающего момента требуется увеличить напряжение UПна обмотке путевого элемента до величины:

где φИ и φД — идеальный и действительный фазовые углы.

Приведенная формула верна при φИ>φД и φИ<φД, так как функция сos.φ одинакова при положительном и отрицательном углах.

Практически в условиях эксплуатации угол расстройки не должен превышать 25—30°. При отклонении угла расстройки на ±30° вращающий момент изменяется незначительно. Так как cos.30°=0,867, то требуется увеличение напряжения на путевой обмотке на 13—14% по сравнению со случаем идеальных фазовых соотношений. При дальнейшей расстройке функции соs(φИ – φД) изменяется более резко, рельсовая цепь работает неустойчиво, так как дальнейшие незначительные возрастания расстройки приводят к заметному снижению вращающего момента и силы подъема сектора. При расстройке 60° требуется увеличить напряжение на путевой обмотке в два раза.

Трансмиттеры

Маятниковый трансмиттер МТ-1 применяют для импульсного питания рельсовых цепей постоянного тока. Он вырабатывает импульсы тока с интервалами между ними: длительность импульсов и интервалов одинакова и равна 0,3 с.

Основными частями маятникового трансмиттера (рис. 2.11) являются электромагнитная система, ось с шайбами и маятником и контактная система. Электромагнитная система состоит из двух сердечников 1 с полюсными наконечниками, между которыми помещен якорь 2. На ось якоря насажены маятник 3 и гетинаксовые шайбы 4, 5 и 6, которые переключают контакты. На сердечники помещены катушки К1 и К2. Якорь насажен на ось так, чтобы в спокойном положении маятника ось якоря не совпадала с магнитной осью M1 и М2. В этом положении кулачковой шайбой 4 замкнут управляющий контакт УК. При включении тока якорь 2 под действием магнитного поля поворачивается против часовой стрелки, стремясь занять положение по оси М1-М2. Вместе с якорем поворачиваются маятник и кулачковые шайбы 4, 5 и 6. Управляющий контакт при этом размыкается и размыкает цепь питания обмоток. Маятник по инерции продолжает замедленное движение за счет запасенной кинетической энергии, затем под действием силы тяжести маятник вместе с осью и якорем начинает движение в обратном направлении. Проходя исходное (среднее) положение, шайба 4 замыкает контакт УК, включая обмотку. Однако маятник по инерции еще продолжает движение, затем движение возобновляется против часовой стрелки.

При прохождении якоря через среднее положение снова замыкаются контакты УК, и обмотки включаются. Якорь вместе с маятником получают дополнительное усилие. Таким образом, за счет энергии источника питания при каждом прохождении среднего положения маятник получает дополнительное ускоряющее усилие, устанавливаются незатухающие автоматические колебания. Трансмиттер МТ-1 совершает 95—115 колебаний в минуту. С такой же частотой замыкаются и размыкаются контакты 31-32 и 41-42. Через эти контакты в рельсовую цепь передаются импульсы тока. Трансмиттер МТ-2 имеет аналогичное устройство и отличается длительностью вырабатываемых импульсов и интервалов. Он совершает 40 + 2 колебаний в минуту, его контакт 31-32 замкнут и разомкнут в течение (0,75 + 0,1) с, а контакт 41-42 замкнут в течение (1+0,05) с, а разомкнут в течение (0,5 + 0,1) с. В положении покоя контакт 41-42 замкнут, а контакт 31-32 разомкнут. Трансмиттер МТ-2 применяют в схемах включения светофоров для обеспечения мигающего режима горения ламп. Маятниковые трансмиттеры рассчитаны для работы от источников постоянного тока напряжением 12 и 24 В.

Рис. 2.11. Принципиальная схема маятникового трансмиттера МТ-1

Кодовые путевые трансмиттеры переменного тока КПТШ служат для образования кодовых сигналов, используемых в системах числовой кодовой автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации.

Трансмиттеры КПТШ-515 и КПТШ-715 используют в системе числовой кодовой автоблокировки и АЛСН переменного тока 50 Гц, КПТШ-815 и КПТШ-915 — при частоте сигнального тока 75 Гц. Продолжительность кодового цикла у трансмиттеров КПТШ-515 и КПТШ 815 составляет 1,6 с, а у трансмиттеров КПТШ-715 и КПТШ-915 — 1,86 с.

Основными частями трансмиттера являются однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, редуктор, кулачковые шайбы и контактная система. Статор имеет две обмотки, смещенные в пространстве на угол 90°. Параллельно одной из обмоток у трансмиттеров, работающих от переменного тока 50 Гц, включен конденсатор емкостью 6 мкФ для расщепления фазы (у трансмиттеров, работающих от тока частотой 75 Гц, для этой же цели включен конденсатор емкостью 2 мкФ последовательно с обмоткой).

Благодаря пространственному смещению обмоток и электрическому смещению тока в одной из них включением конденсатора при питании статора однофазным переменным током создается переменное вращающееся магнитное поле, подобно вращающемуся магнитному полю трехфазных асинхронных двигателей. Переменное магнитное поле статора наводит ток в короткозамкнутом роторе. Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора с наведенным током ротора создает вращающий момент, и ротор (якорь) начинает вращаться. Частота его вращения при заданных параметрах двигателя пропорциональна частоте тока, питающего обмотки статора. При частоте питающего тока 50 Гц частота вращения якоря электродвигателя равна 982 об/мин, а при частоте 75 Гц—1473 об/мин (в 1,5 раза выше). Во всех трансмиттерах применяют одинаковые электродвигатели.

Рис. 2.12. Контактная система трансмиттера КПТШ

При вращении якоря через редуктор приводятся во вращение кодовые кулачковые шайбы, связанные с контактами. Редуктор снижает частоту вращения до 30,8 или 36,5 об/мин в зависимости от типа трансмиттера. С такой частотой вращаются кодовые шайбы КЖ, Ж и 3, которые имеют различное число выступов, отличающихся длиной, что обеспечивает различную продолжительность замыкания и размыкания контактов, связанных с шайбами КЖ, Ж и 3 (рис.2.12), укрепленными на одной общей оси. Каждая шайба вырабатывает определенный кодовый сигнал: КЖ — с одним, Ж — с двумя и 3 — с тремя импульсами в кодовом цикле. За один оборот шайбы КЖ вырабатывается два кодовых цикла, а шайб Ж и 3 — один. Кодовые шайбы расположены выступами так, что большие интервалы кодовых циклов КЖ, Ж и 3 совпадают (вернее, совпадают моменты их окончания, а начало не совпадает из-за их различной продолжительности). Такое расположение шайб улучшает условия работы устройств автоматической локомотивной сигнализации при смене кодовых сигналов в рельсах, например при движении поезда к путевому светофору, когда желтый огонь меняется на зеленый.

Рис. 2.13. Графики кодовых сигналов трансмиттеров КПТШ

Графики кодовых сигналов, вырабатываемых трансмиттерами различных типов, приведены на рис. 2.13.

Электродвигатель мощностью 16,5 Вт (при частоте 50 Гц) получает питание от сети переменного тока напряжением 110 или 220 В.

Коэффициент полезного действия электродвигателя равен 0,3, cos.φ=l, потребляемый ток — 0,13 А при частоте питающего тока 50 Гц и 0,1 А при 75 Гц.

Каждая кодовая шайба (КЖ, Ж и 3) имеет две пары контактов на замыкание, выполненных из серебра или металлокерамического сплава. Контакты трансмиттера не рассчитаны на коммутирование больших мощностей, поэтому непосредственно в рельсовую цепь не включаются. Через контакты трансмиттера включаются трансмиттерные реле, через усиленные контакты которых мощные кодовые сигналы передаются в рельсы.

infopedia.su

Поляризованные реле

Разновидностью слаботочных реле являются поляризованные электромагнитные реле. Их принципиальное отличие от нейтральных реле состоит в способности реагировать на полярность управляющего сигнала. Магнитная цепь такого реле дифференциального типа имеет постоянный магнит. Поляризующий магнитный поток Ф0 проходит по якорю, разветвляется на два потока Ф1 и Ф2 в воздушных зазорах 1 и 2 и замыкается по сердечнику. Для увеличения быстродействия реле сердечник собран из листовой электротехнической стали. Якорь также собран из двух пластинок электротехнической стали и подвешен на стальной пружине. Поток управления Фу создается двумя намагничивающими обмотками, расположенными на сердечнике.

Контактная система реле имеет один переключающий контакт. Положение неподвижных контактов можно регулировать, изменяя постройку реле.

Если в обмотках управления ток отсутствует, то под действием силы притяжения, созданной потоком Ф0 якорь может находиться в одном из крайних положений.

Потоки Ф1 и Ф2 обратно пропорциональны величине воздушных зазоров между якорем и соответствующим полюсом сердечника. В среднем нейтральном положении потоки Ф1 и Ф2 одинаковы, и силы притяжения якоря к обоим сердечникам равны: F1 = F2. Однако это положение сердечника неустойчиво. При смещении якоря влево Ф1 усиливается, а поток Ф2 ослабевает и происходит перераспределение сил притяжения между полюсами F1 > F2.

Действие тока управления зависит от его полярности. Для переключения реле необходим ток, который создает в зазоре магнитный поток Фу, совпадающий по направлению с потоком Ф2. Ток обратной полярности усиливает поток Ф1 и приводит только к увеличению контактного нажатия. Для срабатывания реле поток Фу должен превышать max значения Ф1 при min значении зазоре .

По мере движения якоря вправо зазор 1 увеличивается и его проти-водействующее влияние уменьшается. В среднем положении наступает дина-мическое равновесие, после чего возрас-тающий поток Ф2 создает дополнитель-ную силу, ускоряющую якорь. Это повышает быстродействие поляризован-ных реле. Для возврата контактной системы в начальное положение необходимо вновь изменить полярность тока в управляющей обмотке.

Поляризованные реле, имеющие такую настройку, называются двухпозиционными. Они переключаются под действием разнополярных импульсов, причем после прекращения действия управляющего импульса контактная система реле не возвращается в исходное состояние.

Существуют трехпозиционные поляризованные реле в которых якорь удерживается пружинами в нейтральном положении. В зависимости от полярности управляющего сигнала замыкается либо левый, либо правый контакт. При прекращении действия входного сигнала якорь возвращается в нейтральное положение. Такое реле эквивалентно двум поляризованным реле с преобладанием.

Катушки реле включаются согласно и последовательно друг другу.

В двухпозиционном поляризованном реле с преобладанием один из неподвижных контактов выдвинут за нейтральную линию. Такое реле реагирует на управляющий импульс только определенный полярности и возвращается в исходное положение, когда управляющий импульс снят.

Поляризованное реле обладает высокой чувствительностью, мощность срабатывания 0,01-5 мВт. Разрывная мощность реле 0,2-1,0 А при U = 24 В. Высокое быстродействие допускает работу реле с частотой включения 100-200 Гц (200 раз в секунду). Напряжение коммутируемых цепей  24 В.

Преимущества:

- расширенные функциональные возможности, выходной параметр зависит от полярности управляющего импульса;

- управление кратковременным импульсом;

- используется как логический элемент «память». Замкнутое состояние контактов продолжает сохраняться после окончания действия управляющего сигнала.

- после срабатывания не потребляется мощность из сети для удержания якоря в притянутом положении;

- высокая чувствительность и высокий коэффициент усиления по мощности;

- за счет положения упоров можно осуществлять однопозиционную, нейтральную и двухпозиционную настройку реле.

Тип реле РЭВ.

Существует большое разнообразие поляризованных электромагнитов, которые можно различать по ряду признаков. Наиболее характерными определяющими основные свойства электромагнита являются:

- конструктивная схема магнитной цепи;

- количество устойчивых положений якоря при отсутствии тока в обмотке и направление возможных его перемещений;

- характер движения якоря относительно полюсов магнитопровода.

Различают:

- электромагниты с последовательной магнитной цепью;

- электромагниты с параллельной (дифференциальной) магнитной цепью;

- электромагниты с мостовой магнитной цепью.

studfiles.net