9.4. Поляризованные реле

В поляризованных реле кроме основного потока, создаваемого катушкой, действует дополнительный поляризую­щим магнитный поток, который создается установленным it реле постоянным магнитом. Благодаря поляризующему Потоку направление электромагнитного усилия, действую­щего на якорь, изменяется в зависимости от направления тока в катушке.

Па рис. 9.9 показаны возможный вариант выполнения магнитной системы поляризованного реле и схема замеще­ния его магнитной цепи.

Потоки постоянного магнита в зазорах δ₁ и δ₂

Ф_м1 = ; Ф_м2 = (9.4)

где F_M — МДС постоянного маг­нита; R_δ1 и R_δ2 — магнитные соп­ротивления зазоров δ1и δ2; R_δ— магнитное сопротивление пара­зитного зазора δ, обусловленного конструкцией магнитопровода.

Магнитный поток, создавае­мый катушкой,

Ф_к = (9.5)

где F_K — МДС катушки.

Результирующее усилие, дей­ствующее на якорь, равно разно­сти усилий, создаваемых в зазо­рах 6i и бг. Воспользовавшись (5.52), получим

P_я,рез = P_δ1 - P_δ2 = [(Ф_м1 - Ф_к)² – (Ф_м2 - Ф_к)²], (9.6)

где S_п = S_δ1 = S_δ2—площадь рабочего зазора. Срабатывание реле происходит при

P_я,рез 0 (9.7)

Для определения потока срабатывания Ф_к,ср, создавае­мого катушкой, воспользуемся предельным случаем, когда перед изменением знака усилие проходит через нулевое значение. Из (9.6) и (9.7)

(Ф_м1 + Ф_м2)(Ф_м1 – Ф_м2 – 2Ф_к,ср) = 0 (9.8)

Поскольку Ф_м1 + Ф_м2 0. То

Ф_к,ср =

Тогда из (9.4) — (9.6) получим

F_к.ср = (9.9)

Если значения δ₁ и δ₂ близки, то МДС срабатывания очень мала. Благодаря этому мощность поляризованных реле снижается до 10^-6 Вт. Следует отме­тить, что сила контактного нажатия Р_к определяется раз­ностью значений δ₁ и δ₂.

Из рис. 9.9 следует

P_к = P_я = ( )

Чем ближе значения δ₁ и δ₂, тем ближе значения Ф_м1 и Ф_м2 и тем меньше контактное нажатие, которое обычно не превышает (1 5) 10^-2 Н.

Контактные системы могут иметь различные исполнения (рис. 9.10). При подаче в обмотку реле тока такого направ­ления, что поляризующий поток и поток катушки склады­ваются у правого рабочего зазора (рис. 9.10,а), происхо­дит размыкание левого контакта и замыкание правого.

При отключении тока снова замыкается левый контакт (однопозиционная настройка с преобладанием). На рис. 9.10,б показана система с двухпозиционной настройкой. Здесь δ_к1 и δ_к2 — расстояние неподвижных контактов от осевой линии симметрии реле. Положение контактов зави­сит от полярности предыдущего импульса тока. Якорь, укрепленный на плоской пружине (рис. 9.10, б), при обес­точенной обмотке находится в нейтральном (среднем) по­ложении. В зависимости от полярности тока катушки замыкается левый или правый контакт. После отключения тока якорь возвращается в нейтральное положение.

В практике наиболее широко распространены реле ти­на РП, допускающие частоту переключений до 200 в се­кунду при МДС срабатывания 1,5—2 А. Контактное на­жатие при отсутствии тока в обмотке составляет (1 5)10^-2 Н, длительный ток контактов 0,2 А, напряжение ком­мутируемой цепи 24 В.

Поляризованные электромагнитные реле имеют сле­дующие преимущества перед нейтральными:

1. Выходной параметр (состояние контактной системы) зависит от полярности управляющего импульса, что рас­ширяет функциональные возможности реле.

2. Реле могут управляться кратковременными импуль­сами тока.

3. Замкнутое состояние контактов сохраняется после окончания управляющего импульса, что позволяет исполь­зовать реле как элемент памяти.

4. После срабатывания не потребляется мощность для удержания якоря в притянутом положений.

5. Высокая чувствительность и высокий коэффициент усиления по мощности.

6. За счет положения упоров можно осуществлять однопозиционную, нейтральную и двухпозиционную настрой­ку реле.

Развитие конструкции электромагнитных и поляризо­ванных реле идет в направлении уменьшения массы, раз­меров, увеличения надежности и удобства монтажа на пла­тах. Микроминиатюризация элементов автоматики привела к созданию электромагнитных реле с улучшенными мас­согабаритными характеристиками и повышенной долговечностыо. Микроминиатюрные реле [9.6] имеют магнитные и контактные системы, располагаемые в герметичном кожухе, заполненном сжатым сухим чистым воздухом или с примесью гелия. Внутренние компоненты реле выполня­ются из материалов, которые в процессе длительной эксплуатации не выделяют паров газов. Штыревые выводы легко впаиваются в монтажные плиты. Примером таких ре­ле является РЭС-49. Масса реле 3,5г, размеры 10 5.2 22.8 мм. Реле имеет один переключающий контакт с ком­мутируемым током 1 А при напряжении 36 В. На рис. 9.11, а представлена его магнитная система. Плоский якорь 1 вращается на оси 2, воздействуя на подвижный контакт. Неподвижные полюсы системы образованы пластинами 4. МДС создается обмоткой 3. На рис. 9.11,6 показана кон­тактная система реле. Размыкающий контакт образуется пластиной 1, на которую действует якорь, и контактом 2, замыкающий — пластиной 1 и контактом 3. На рис. 9.12 представлен внешний вид некоторых малогабаритных реле.