Электромагнитное реле.

В качестве источника энергии для усиления сигналов чувствительного элемента используют электрические системы. В системах электроавтоматики большое распространение получили электрические реле. Они срабатывают от сравнительно слабого сигнала, но включают при этом электрическую лень, по которой проходит значительный ток. Это промежуточное звено между цепью слабого тока и цепью значительно большей мощности. При действии на реле электрического сигнала чувствительного элемента системы автоматики приводятся в действие одна или несколько управляемых электрических цепей.

Реле — это устройства, включающие, выключающие или переключающие электрические цепи при помощи электрического тока. В аппаратуре автоматического управления наибольшее распространение имеют электромагнитные реле. По родутока, используемого для приведения реле в действие, их делят на реле постоянного и переменного тока, а по принципу действия — на нейтральные и поляризованные.

Нейтральное реле срабатывает при любом направлении тока, проходящего через обмотку электромагнита, а поляризованное *— только при определенном направлении тока.

Электромагнитное нейтральное реле включает электромагнит, состоящий из катушки, на которую намотан изолированный провод, с помещенным внутри сердечником из мягкой стали (рис. 1). С одной стороны он прикреплен к неподвижной части магнитопровода, а с другой оканчивается полюсным наконечником, который немного выступает из катушки. На ярмо подвижно закреплен якорь, который с помощью возвратной пружины удерживается на некотором расстоянии от полюсного наконечника. На якоре укреплена тонкая упругая пластинка с контактом. Это подвижный контакт реле. Против него на некотором расстоянии находится неподвижный контакт, расположенный на упругой тонкой пластинке. При пропускании тока по обмотке сердечник намагничивается и притягивает якорь. Реле срабатывает, контакты при этом замыкаются. При отключении обмотки от источника тока сердечник размагничивается, якорь под действием пружины возвращается в прежнее положение и контакты размыкаются. Электромагнитные реле могут иметь размыкающие и переключающие контакты.

Электромагнитное поляризованное реле обладает высокой чувствительностью и большей скоростью срабатывания, чем нейтральное реле. Основные части поляризованного реле — две катушки, намотанные изолированным проводом, постоянный магнит, неподвижная часть магнитопровода и якорь.

Рис. 1. Устройство электромагнитного нейтрального реле:

1 — магнитопровод; 2 — сердечник; 3 — катушка; 4 — корпус катушки; 5 и 6 — неподвижный и подвижный контакты; 7 — пружина.

Якорь свободно перемещается внутри неподвижной части магнитопровода так, что может замыкать или левый или правый неподвижные контакты, укрепленные на регулировочных винтах. Для переброски якоря из одного крайнего положения в другое обмотку реле надо подключить к источнику постоянного тока. При протекании по обмотке тока на якорь действует дополнительная магнитная сила, образованная током. Направление действия этой силы определяется направлением тока в обмотке.

Положение якоря поляризованного реле после отключения катушки от источника тока зависит от положения регулировочных винтов, на которых расположены неподвижные контакты, а также наличия или отсутствия пружин, удерживающих якорь в среднем положении.

Магнитоуправляемые контакты (герконы) надежнее, чем обычные электромагнитные реле. Магнитоуправляемый контакт представляет собой устройство, одна или две контактные пластины которого (всего их две или три) изготовлены из ферромагнитного материала. Пластины расположены в параллельных плоскостях и герметически впаяны в стеклянную колбу с инертным газом. Срабатывание (замыкание и размыкание) контактов происходит под воздействием внешнего магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом или электромагнитом. Рабочие поверхности контактных пластин покрыты слоем золота, серебра или их сплавов.

Герконы отличаются высокой надежностью, большим числом срабатываний, малым сопротивлением контактов. Основные недостатки — незначительная мощность контактов и слабая перегрузочная способность.

На базе герконов конструируют путевые переключатели с постоянными магнитами на подвижных частях механизмов. В доильной установке АДМ-8 и доильном аппарате почетвертного доения их используют при учете молока. Реле на магнитоуправляемых контактах используют для коммутации цепей логической автоматики и для связи полупроводниковых приборов с аппаратами, где протекает ток значительной силы.

Программные реле времени, управляющие работой автоматической системы по заданной программе, представляют собой реле времени с несколькими независимыми выдержками.

Выдержки времени до 5 с можно получать посредством несложных схемных решений, которые позволяют замедлить нарастание или спадание токов в обмотках электромагнитных реле постоянного тока (рис. 2). Для этого параллельно обмотке реле можно включить резистор, полупроводниковый диод, конденсатор или использовать короткозамкнутый виток. Шунтирование обмотки реле резистором или диодом позволяет после отключения напряжения поддерживать протекание тока по обмотке в прежнем направлении за счет ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке.

Для создания выдержек времени в широком диапазоне (от сотых долей секунды до десятков минут) применяют электронные реле времени или моторные. В моторных реле времени выдержка создается часовым механизмом или синхронным электродвигателем.

Шаговые искатели — электромагнитные импульсные переключатели, передвигающие контактные щетки при каждом импульсе с одного неподвижного контакта (ламели) на другой. Переключение может происходить в начале импульса — искатели прямого действия и после окончания импульса — искатели обратного действия.

Применяемые в схемах искатели ШИ-11, ШИ-17 (прямого действия) и ШИ-25, ШИ-50 (обратного действия) имеют в каждом контактном ряду соответственно по 11, 17, 25 и 50 рабочих ламелей. Допустимое значение тока, разрываемого контактами, составляет 0,2А, потребляемая электромагнитами мощность 60 ... 79 Вт, время срабатывания 0,007 ... 0,01 с, а отпускания — 0,04 ... 0,007 с.

Рис. 2 Схемы выдержек времени электромагнитных реле.

а — c резистором; б — с диодом; в — с конденсатором

В последнее время в системах автоматики при управлении быстро протекающими процессами, требующими большой точности момента срабатывания или большой частоты срабатывания, применяют бесконтактные электрические реле. В связи с отсутствием в них подвижных деталей такие реле практически безынерционны и обеспечивают любую частоту срабатываний в единицу времени. Могут применяться различные усилители постоянного или переменного тока для управления при помощи слабых электрических сигналов.

Системы автоматического управления и элементы автоматики.