Устройство и принципы действия

РЕЛЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Нейтральные реле

Устройство нейтрального реле показано на рис. 2.1. Основными элементами реле являются сердечник 2 с обмоткой 1, якорь 3 с противовесом (грузом) 6, ярмо 5, контактная тяга 8 с двумя штифтами – верхним 9 и нижним 10, контактная система, состоящая из контактных пружин 7 и контактов 11 трех типов – общего О, фронтового Ф и тылового Т.

Якорь и контактная система крепятся на ярме. Сердечник с обмоткой, ярмо и якорь составляют электромагнит, который является воспринимающей частью реле и преобразует электрический сигнал в механическое перемещение якоря. Контакты и контактные пружины составляют исполнительную часть реле. Якорь является подвижной частью и служит для механического воздействия на контактные пружины. Контактные пружины могут изменять свое положение при перемещении якоря, в результате чего контакты будут замыкаться или размыкаться, осуществляя коммутацию внешних электрических цепей.

Принцип действия реле заключается в следующем. В исходном состоянии, когда обмотка реле отключена от источника электрического тока (рис. 2.1, а), между якорем и сердечником существует воздушный зазор (якорь отпущен), верхний штифт оказывает механическое давление на контактную пружину О, создавая нажатие на тыловом контакте. Тыловой контакт замкнут, фронтовой – разомкнут. Такое состояние реле называется обесточенным или выключенным.

При подаче тока в обмотку в сердечнике образуется магнитный поток Ф_П, который протекает через ярмо, якорь и воздушный зазор между якорем и сердечником. При достижении магнитным потоком номинального значения якорь притягивается к сердечнику. В результате нижний штифт оказывает механическое давление на контактную пружину О, которая перемещается вверх, создавая нажатие

Рис. 2.1,а,б - Устройство и принцип действия нейтрального реле

на фронтовом контакте. Происходит размыкание тылового и замыкание фронтового контакта (рис. 2.1, б). Этот процесс называется срабатыванием (включением) реле или притяжением якоря, а состояние реле - «под током» или включенным.

При отключении обмотки от источника тока магнитный поток исчезает, и якорь возвращается в исходное положение под действием силы тяжести, создаваемой противовесом. В результате перемещения контактной пружины О фронтовой контакт размыкается, а тыловой замыкается. Этот процесс возврата якоря в исходное положение называется отпусканием (выключением реле). Реле переходит в обесточенное состояние.

Работа нейтрального реле не зависит от полярности (направления) тока, протекающего по обмотке.

Таким образом, реле имеет два устойчивых состояния - «Включено» («Якорь притянут») и «Выключено» («Якорь отпущен»). Переход из одного состояния в другое происходит скачкообразно, дискретно. Процесс изменения состояний реле подчиняется релейной характеристике, показанной на рис. В.1 (Y _ВЫКЛ=0). Входная величина (X) - электрический ток - подается в обмотку реле и изменяется непрерывно. Выходная величина (Y) - ток, протекающий через контакты, изменяется скачкообразно. Под входной величиной можно понимать как ток, так и напряжение или мощность. Для исключения врéменного залипания якоря в притянутом положении при отсутствии тока в обмотке на якоре устанавливается штифт 4, который изготавливается из ненамагничивающихся металлов.

Поляризованные реле

Поляризованные реле отличаются от нейтральных тем, что реагируют на направление (полярность) тока, протекающего по обмотке, то есть срабатывают только при определенном направлении тока.

Устройство поляризованного реле показано на рис. 2.2. Основными элементами реле являются П-образный сердечник 4 с двумя обмотками 5, постоянный магнит 6, поляризованный якорь 3, контактная тяга 2, контактная система, состоящая из контактных пружин 7 и контактов 1. Якорь при помощи связанной с ним контактной тяги управляет контактными пружинами, замыкая и размыкая контакты реле. Контакты у поляризованного реле трех типов – общий (перекидной) О, нормальный Н и переведенный П. Буква У в обозначении контактов означает, что контакт усиленный (см. раздел 4).

Принцип действия поляризованного реле заключается в следующем. В магнитной системе реле постоянно существует поляризующий магнитный поток Ф_П, который образуется постоянным магнитом и состоит из двух потоков Ф_П1 и Ф_П2. При показанном на рис. 2.2 положении якоря магнитный поток Ф_П1 будет значительно больше потока Ф_П2, так как на пути прохождения магнитного потока Ф_П2 находится значительный воздушный зазор между якорем и правой стороной электромагнита. Магнитным потоком Ф_П1 якорь надежно удерживается притянутым к левой стороне электромагнита, замыкая нормальные контакты.

Для изменения положения якоря в обмотку реле необходимо подать ток такого направления, чтобы рабочий магнитный поток Ф_Р, образующийся в электромагните, был направлен против потока Ф_П1 и совпадал с направлением Ф_П2. Тогда поток Ф_П2+Ф_Р будет значительно больше потока Ф_П1–Ф_Р. В результате якорь изменит свое положение, притягиваясь к правой стороне электромагнита. Нормальные контакты разомкнутся, переведенные - замкнутся. Для возвращения якоря в прежнее положение необходимо в обмотку реле подать ток обратного направления. При отключении обмотки поляризованного реле от источника тока якорь остается в последнем положении, в отличие от нейтрального реле, якорь которого возвращается в исходное состояние.