Файл: Кукушкин В.К. Электромагнитные реле постоянного тока учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 1
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
окружающего воздуха |
от |
-- 60 до -j- 85, влажности до 98% |
|
при 20°, вибрациях от |
50 до 1000 гц |
с ускорением до 20 g |
|
и атмосферном давлении |
до 5 мм рт. |
ст. |
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 .
Работа по перемещению |
якоря и |
связанных с |
ним де |
талей выполняется частично за счет |
источника |
энергии |
|
поляризующего потока, что |
уменьшает мощность |
сраба |
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.
Благодаря высокой |
чувствительности |
могут |
быть до |
стигнуты высокие значения коэффициента |
запаса |
по току. |
|
Малый ход якоря и его |
малая масса позволяет |
получить |
|
высокое быстродействие порядка 1—2 мсек. |
|
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
правленное вправо. Так как Фп> |
> ФПа , то / п > / п |
и ре |
зультирующая электромагнитная |
сила / э = / П1 —•/„ |
будет |
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
ка ФП| и Фп, направлены |
в разные стороны, а поток |
||
управления в одну и ту |
же |
сторону, т. е. так |
же, как и |
в рабочих зазорах реле |
с |
дифференциальной |
магнитной |
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