Электромагнитное реле, что это такое, какой принцип действия?

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:

1. 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.
2. 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.

Использование поляризованного реле в автомобиле.

Материал от Максима с сайта: https://www.drive2.ru

Итак очередная полезная доработка минимальной сложности. При частых и не очень длинных поездках в течение дня приходится каждый раз выходя из машинки отключать габариты и магнитолу, а возвратившись – включать все обратно. Вот и задумался над задачей — как автоматизировать этот процесс, поручив его блоку автосигнализации, при этом предусмотрев блокировку отключения габаритов, когда это необходимо по соображениям безопасности на дороге.

Заранее прошу — комментарии, наподобие «А у меня магнитола замком зажигания отключается, и нафиг это все надо?» не писать, просто закройте эту страничку. Цель этой статьи, как и остальных в моем блоге – доступно описать подход и применяемую элементную базу в реализации задачи. Сразу оговорюсь, изложенное ниже применимо для охранных систем, имеющих дополнительные программируемые выходы (сервисные каналы). Например, у StarLine, Sheriff, Pantera и др. предусмотрено от 4 и более дополнительных каналов. В моем, достаточно бюджетном варианте Sheriff-ZX725 – 6 доп. каналов. Постепенно были задействованы 4 канала — упр. замком багажника; доводчик стекол, упр. магнитолой и габаритами, вежливый свет при снятии с охраны. . Если этих каналов нет – возможно подключение к дверным актуаторам ЦЗ, как вариант. Требования к доработке: — простота и повторяемость; — минимальный ток потребления (а еще лучше — его отсутствие!); — надежность; — низкая стоимость деталей. Если Вы, уважаемый читатель, полистаете форумы — найдете множество схем на обычных реле, подключенных к центрозамку, сигнализации (к каналам блокировки двигателя). Основной их недостаток – ток потребления реле во включенном состоянии, а это порядка 0,05-0,2А (в зависимости от типа). Получается следующее: реле под током либо при выключенной сигнализации, либо при включенной – в зависимости от конкретного схемного решения. А между тем, существует еще одна разновидность электромагнитного реле – поляризованное реле – достаточно интересное по своему функционалу и широко применяемое в средствах автоматики. Более подробно описано тут: electricalschool.info/spr…lektromagnitnye-rele.html

Итак: находим реле HFD2/012-M-L2-D, (HFD2/012-S-L2-D), RT314F12 или аналогичные, широко доступные в продаже. Стоимость (на сегодня) порядка 50 грн. / 100 руб. ($2,1). Ссылка на параметры: www.dart.ru/cataloguenew/…relays_hf/html/hfd2.shtml

Поляризованное реле

Кратко о теории. Поляризованное реле содержит две независимых обмотки и две группы (мех. связанных) переключающих контактов как у обычного реле. Принцип действия несколько отличается от обычного реле – для переключения контактных групп достаточно короткого, порядка 0,1с импульса., поданного на одну из обмоток. При подаче импульса на другую обмотку – контактные группы переключаются в противоположное состояние. Все предельно просто. Реле больше похоже на «ячейку памяти» — удерживает свое состояние без питания. Вот это очень привлекательно в данной задаче. Теперь о подключении.

Программируем алгоритм работы дополнительных каналов. В различных охранных системах они называются по разному, потому назовем их условно «канал А, канал В». Канал А должен быть запрограммирован на появление отрицательного импульса (замыкание на массу от 0,5 с и более) при постановке авто на охрану, канал В – отрицательный импульс при снятии с охраны. Эти же каналы в моем случае используются для управления доводчиком стекол PWM-200. Схему можно собрать «навесным монтажом» припаяв провода к выводам, загнув их и поместив в термоусадку или разместить все на макетной плате с клеммами под винт. Диоды — защитные, можно и не устанавливать. Одну группу контактов используем для управления магнитолой ( в разрыв красного провода). Вторая группа контактов разрывает цепь габаритных огней, (в разрыв бело-черного провода) от выключателя габаритов. Кнопка с фиксацией SB1 — предназначена для блокировки отключения габаритов, например при парковке на проезжей части и др. случаи, на усмотрение водителя и по соображениям дорожной безопасности.

Тема 18. Нейтральные и поляризованные реле.

18>

Кроме нейтральных реле типа РПН и РЭС – 14 применяются поляризованные реле. Они обладают высокой чувствительностью, большой скоростью срабатывания и управления токами двух направлений. Поляризованное реле (рис. 25 а) состоит из постоянного магнита 1,

полюсных наконечников 2, управляющих обмоток
3,
якоря
4
и контактных винтов 5. Магнитная цепь реле построена по дифферен­циальной (разветвленной) схеме. Постоянный магнит с полюсами
N
и S создает магнитные потоки
Ф1
и Ф2, проходящие через полюсные нако­нечники и воздушные промежутки
а1
и а2. Величины потоков Ф 1и Ф2 зависят от воздушных зазоров
а1
и
а2
соответственно: чем больше вели­чина воздушного зазора, тем меньше значение магнитного потока. В левом положении якоря (см. рис. 25 а)
а1 <�а2,
следовательно, Ф1 >Ф2 и поэтому якорь реле будет притянут к левому полюсному наконечнику, а язычок якоря прижат к левому контактному винту.

Чтобы якорь перебросился к правому контакту, необходимо пропу­стить импульс тока через обмотки управления. При протекании тока через обмотки реле создается магнитный поток Фi, который проходит последовательно через оба воздушных зазора. Направление потока Фi-должно быть противоположно потоку Ф1 а его величина больше разности потоков Ф1—Ф2. При выполнении указанных условий якорь под воздействием потока Фi, будет переброшен к правому контактному винту. После выключения тока якорь остается притянутым к правому полюсному наконечнику, так как теперь воздушный зазор а1>а2

и, следовательно, Ф1< Ф2.

Таким образом, поляризованное реле имеет два источника магни­тодвижущей силы, которые создают два магнитных потока: рабочий, создаваемый обмотками электромагнита, и поляризующий, созданный постоянным магнитом. Чтобы вернуть якорь реле обратно (к левому контактному винту), необходимо через обмотки реле пропустить импульс тока в другом направлении.

Основными параметрами поляризованного реле, определяющими качество его работы, являются:

чувствительность, характеризуемая минимальным значением тока, при котором якорь реле перебрасывается в другое положение (ток срабатывания); время трогания якоря — время, в течение которого ток в обмотках реле нарастает от нуля до величины тока срабатывания.

Рисунок 25 – Конструкция поляризованного реле

Качество работы реле во многом зависит от его регулировки. Регу­лировка поляризованного реле заключается в установке воздушных зазоров b1

и
b2
между якорем и полюсными наконечниками (рис.
25 б).
Регулировка может быть проведена нейтрально или с преобладанием. Нейтральная регулировка характеризуется тем, что при пропускании через его обмотку одинаковых по продолжительности и амплитуде импульсов тока обоих направлений якорь замыкается с каждым кон­тактом на одинаковое время. Как правило, поляризованные реле регу­лируют нейтрально. При этом расстояние
b 1
между полюсным наконеч­ником и якорем при левом положении якоря и. соответствующее рассто­яние
b2
при правом положении якоря одинаковы. Силы, удерживающие якорь в одном и другом состояниях при отсутствии тока в обмотках, тоже одинаковы.

При регулировке с преобладанием расстояния b1

и
b2
выполняются неодинаковыми, что приводит к разным величинам токов срабатывания при переключении якоря из одного состояния в другое и наоборот. Регулировка расстояний
b1
и
b2
осуществляется с помощью кон­тактных винтов 5. Проверка регулировки реле осуществляется с помо­щью специальных приборов ИП-5, ДИНИР и др.

Наибольшее распространение в приборах сельских АТС (для приема индуктивных сигналов в комплектах РСЛ) получили поляризованные реле следующих типов: ТРМ, РП-4 и РП-5 (малогабаритные). Послед­ние обладают более высокой чувствительностью, чем реле ТРМ; реле РП-5 отличается от реле РП-4 тем, что в исходном состоянии его якорь находится в среднем положении, т. е. не касается контактных винтов.

18>

Дата добавления: 2020-06-09; просмотров: 120; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Узнать еще:

Плюсы и минусы

Как и у любого элемента, у реле есть свои преимущества и недостатки, тем не менее несмотря на минусы, в некоторых случаях без применения эти устройств просто не обойтись.

Плюсы

1. Простая конструкция
2. Легко ремонтируется, всегда можно разобрать чтобы подчистить контакты, заменить отдельные элементы
3. Низкое сопротивление на контактах

Минусы

1. Ограниченный ресурс, так как используются механические элементы
2. Контакты иногда обгорают
3. Низкая скорость при срабатывании в отличие от полупроводниковых элементов, механическое устройство в сто раз медленнее электронного, но при этом скорость срабатывания все равно достаточно велика
4. Возможно дребезжание контактов при недостаточном напряжении на катушке
5. Щелчки при переключении

Поляризованные электромагнитные реле

В отличие от рассмотренных ранее нейтральных электромагнитных реле, у поляризованного реле направление электромагнитного усилия зависит от полярности сигнала постоянного тока в обмотке. Поляризация этих реле осуществляется при помощи постоянного магнита.

Существует много конструктивных разновидностей поляризованных реле, которые классифицируются по ряду признаков. По конструктивной схеме магнитной цепи различают реле с последовательной, параллельной (дифференциальной) и мостовой магнитными цепями, по числу обмоток управления — одно и многообмоточные, по способу настройки контактов (числу устойчивых положений якоря) — двух- и трехпозиционные.

Поляризованные реле могут быть использованы также в качестве вибропреобразователей, но наибольшее распространение они получили в маломощной автоматике, особенно в следящих системах при управлении реверсивными двигателями.

К числу достоинств поляризованных реле относятся: высокая чувствительность, которая характеризуется малой мощностью срабатывания и составляет 10-5 Вт; большой коэффициент управления; малое время срабатывания (единицы миллисекунд).

Недостатки по сравнению с нейтральными электромагнитными реле следующие: несколько сложнее конструкция; большие габаритные размеры, вес и стоимость.

В поляризованных реле используют дифференциальные и мостовые схемы магнитных цепей, которые имеют много разновидностей (название цепей определяется типом электрической схемы замещения электромагнитной системы). На рис. 11.11 изображено поляризованное реле с дифференциальной схемой магнитной цепи.

На якорь реле действует два независимых друг от друга потока: поток Ф0(п), создаваемый постоянным магнитом 3

и не зависящий от рабочего состояния схемы, в которую включено реле, и рабочий (управляющий) поток Фэ(р), создаваемый намагничивающими катушками 1 и 1’ и зависящий от тока, протекающего по их обмоткам.

Электромагнитное усилие, действующее на якорь 4,

зависит, таким образом, от суммарного действия потоков Фэ(р) и Ф0(п). Изменение направления электромагнитного усилия при изменении полярности тока в рабочей обмотке происходит вследствие того, что изменяется направление рабочего потока относительно поляризующего.

Поляризующий поток Ф0(п) проходит по якорю и разветвляется на две части — Ф01 и Ф02 в соответствии с проводимостями воздушных зазоров слева δЛ и справа δпр от якоря. В зависимости от полярности управляющего сигнала рабочий поток Фэ(р) вычитается из потока Ф01 в зазоре слева от якоря и прибавляется к потоку Ф02 справа от якоря (как показано на рис. 11.11), или наоборот. В случае, показанном на рисунке, якорь перекинется из левого положения в правое. При выключении сигнала якорь будет находиться в том положении, которое он занимал до выключения сигнала. Таким образом, результирующее электромагнитное усилие, действующее на якорь, будет направлено в строну того зазора, где магнитные потоки суммируются.

В поляризованном реле с мостовой схемой магнитной цепи

(рис. 11.12) силы притяжения якоря, включенного в одну из диагоналей этой схемы, действуют так же, как и в дифференциальной схеме, т.е. в воздушном зазоре с одной стороны якоря рабочий поток Фэ(р) направлен согласно с поляризующим потоком Ф0(П), а с другой — встречно. Мостовые схемы поляризованных реле имеют более высокую стабильность параметров и устойчивость к внешним механическим воздействиям.

Поляризованные реле выпускаются трех видов настройки. Реле, изображенное на рис. 11.11, является двухпозиционным. Если неподвижные контакты 5 и 5′ симметрично расположены относительно нейтральной линии (якорь отрегулирован симметрично), то при выключении управляющего сигнала якорь реле остается в том же положении, которое он занимал при наличии управляющего сигнала. Повторное включение управляющего сигнала прежней полярности не вызовет изменения положения якоря. Если изменить полярность управляющего сигнала, то якорь перебросится в другое положение и останется в нем после снятия сигнала. Такая настройка называется нейтральной или двухпозиционной.

Если (рис. 11.13, а)

один из контактов
1
или
2
выдвинут за нейтральную линию, то реле является двухпозиционным с преобладанием к одному из контактов. В этом случае при выключенном реле якорь всегда прижат к левому контакту
1
(к правому контакту
2,
если за нейтральную линию выдвинут левый контакт) и перебрасывается вправо лишь на время протекания в управляющей обмотке тока соответствующей полярности.

Трехпозиционное реле имеет симметрично расположенные от нейтральной линии неподвижные контакты (рис. 11.13, б).

Якорь при отсутствии управляющего сигнала удерживается в среднем положении с помощью специальных пружин, расположенных 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.

5. Герконы