ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ НЕЙТРАЛЬНЫЕ РЕЛЕ

§ 17.1. Назначение. Принципдействия

Всистемах автоматики одним из наиболее распростра­ненных элементов является реле— устройство, в котором при плав­ном изменении входного (управляющего) сигнала осуществляется скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала.

В электромеханических реле изменение (переключение) выход­ного сигнала осуществляется посредством контактов, а усилие, перемещающее контакты, создается электромеханическим преобразо­вателем электрической энергии в механическую. Простейшим из таких преобразователен является электромагнит. Поэтому из электромеханических реле наибольшее распространение получили электромагнитные реле.

Пусть входной сигнал х_вх изменяется во времени непрерывно (т. е. может принимать любые значения) от нуля до некоторого значения, а затем также непрерывно уменьшается, как показано на рис. 17.1, а. Сначала при малых значениях х_вх выходной сигнал х_вых равен нулю. Но когда входной сигнал увеличится до некоторого значения х_вхср выходной сигнал скачком примет значение х_выхср (рис. 17.1, б). При дальнейшем увеличении входного сигнала вы­ходной сигнал не изменяется и остается равным х_выхср. При умень­шении сигнала х_вх значение выходного сигнала не изменяется, но при уменьшении его до значения х_выхотп выходной сигнал скачком уменьшается до нуля. При дальнейшем уменьшении входного сиг­нала нулевое значение выходного сигнала сохраняется. Зависи­мость выходного сигнала от входного показана на рис. 17.1, а.

Значение входного сигнала х_вхср, при котором выходной сигнал скачком изменяется от 0 до х_выхср, называется сигналом срабаты­вания. Значение входного сигнала х_вхотп, при котором выходной сигнал скачком изменяется от х_выхср до 0, называется сигналом от­пускания. Как правило, сигнал срабатывания больше сигнала от­пускания (.х_вхср>х_выотп). Поэтому изменение х_вых при увеличении *вх происходит по одному графику, а при уменьшении х_вх —по дру­гому (рис. 17.1, в). В этом случае можно сказать, что характеристика реле имеет петлю гистерезиса. В ряде случаев, когда значения сигналов срабатывания и отпускания близки, гистерезисом можно пренебречь. В этом случае зависимость х_вых—f(х_вх) показана на рис. 17.1, г. Теперь рассмотрим изменение выходного сигнала при изменении полярности входного сигнала. Если полярность выход­ного сигнала не влияет на полярность выходного сигнала, то при х_вс=—х_вхср выходной сигнал скачком изменяется от нуля до х_выхср (рис. 17.1, д). Такую характеристику имеют нейтральные реле. Если полярность выходного сигнала влияет на полярность вы­ходного сигнала, то при х_вх=—х_вхср выходной сигнал скачком изменяется от нуля до —х_выхср (рис. 17.1, е). Такую характеристи­ку и подобные ей имеют поляризованные реле.

По принципу дейстивя различают электромеханические реле, магнитные бесконтактные реле, электронные, полупроводниковые и фотоэлектрические реле и др.

Реле применяются в схемах автоматического управления, а так­же для сигнализации, защиты и блокировки.

Рассмотрим работу реле на примере схемы сигнализации, пока­занной на рис. 17.2, с использованием реле. Реле состоит из обмот­ки 1, размещенной на неподвижном сердечнике 2, подвижного яко­ря 3 и контактов 4, 5, 6. Сердечник с обмоткой и якорем представ ляет собой электромагнит. Когда под действием напряжения Uпо обмотке 1 проходит ток 1, якорь 3 притягивается к сердечнику 2 и перемещает подвижный контакт 6 влево. При этом контакты 5 и 6 размыкаются, а контакты 6 и 4 замыкаются. Контакт 6 размещен на плоской пружине. Когда ток в обмотке 1 прекратится, сила при­тяжения якоря 3 к сердечнику 2 будет равна нулю и усилие сжатой пружины контакта 6 заставит якорь вернуться в прежнее положе­ние. При этом снова замкнутся контакты 5, 6 и разомкнутся кон­такты 6 и 4. Таким образом, основными частями реле являются электромагнит, контактный узел и противодействующая пру­жина.

Схема на рис. 17.2 работает следующим образом. Пока кнопка не нажата, ток в реле не поступает и горит лампа H L.1 (зеленая), которая питается напряжением сети переменного тока U.. через замкнутые контакты 5 и 0. Лампа HL2 (красная) при этом не го­рит, поскольку контакты 6 и 4 разомкнуты. Если нажата кнопка, то ток идет в обмотку реле, оно срабатывает (т. е. в электромагни­те якорь 3 притягивается к сердечнику 2) и замыкаются контакты 6. 4, а контакты 5, 6 размыкаются. Загорается лампа HL2 (крас­ная), получая питание через контакты 6, 4, а лампа HL1 гаснет. Так будет до тех пор, пока нажата кнопка. Если ее отпустить, то схема возвратится в исходное состояние.

На рис. 17.3 показана электрическая схема, соответствующая рис. 17.2, на которой использованы стандартные условные обозна­чения элементов. Обмотка реле обозначена прямоугольником. Кон­тактные пары 5—6 и 6—4 показаны в том состоянии, в котором они находятся, когда ток по обмотке реле не проходит. Контакты 5—6 называются размыкающими, контакты 6—4 — замыкающими. Об­ратите внимание на то, что обмотка реле и его контакты обозначе­ны одинаковыми буквами К. На электрической схеме они могут находиться в самых разных местах, хотя конструктивно относятся к одному и тому же устройству. Одно реле может иметь несколько замыкающих и размыкающих контактов, но все они должны обоз­начаться одинаковыми буквами (или буквами и цифрами, если в схеме используется несколько реле).

Ток и мощность в цепи обмотки реле обычно значительно мень­ше, чем ток и мощность в цепи нагрузки, переключения в которой осуществляются с помощью контактов этого реле. Поэтому можно говорить о эффекте усиления, обеспечиваемом реле. Это значит, что кнопка а пени обмотки реле может быть маломощной. Например, вместо нее можно применить путевой выключатель или микропере­ключатель. А контакты реле уже могут быть достаточно мощными, но они размещены в более благоприятных условиях, чем управляю­щие контакты путевого выключателя, находящегося непосредствен­но на производственном механизме. Само реле находится обычно в каком-либо шкафу управления, а в конструкции реле предусмот­рены меры но защите контактов.