Поляризованное реле: принцип действия

Чувствительность реле

У высокочувствительных реле Ру

Значение Ку у высокочувствительных реле достигает нескольких тысяч. По значению мощности Рк реле подразделяют на сильноточные (Рк > 500 Вт), нормальной мощности или промежуточные (Рк

Все рассмотренные реле относятся к типу нейтральных, т. е. не реагирующих на полярность электрического сигнала в цепи управления они срабатывают при любом направлении тока в обмотке возбуждения. В случаях, когда требуется, чтобы реле срабатывало при определенном направлении тока, применяют поляризованные реле.

В поляризованном реле в магнитную цепь включается постоянный магнит 2 (рис. 2.25). Этот магнит создает основной магнитный поток Ф0, и если якорь J реле занимает среднее положение в зазоре магнитной системы, то на него действуют две равные по значению и противоположные по направлению силы притяжения к полюсам постоянного магнита. Положение якоря неустойчиво, и для удержания его в среднем положении якорь укрепляют на плоской пружине, упругость которой создает устойчивость. Если в катушке электромагнита 1 появляется ток /у, то возбуждается дополнительный магнитный поток Фу того или иного направления в зависимости от направления магнитодвижущей силы.

Таким образом, изменяются результирующие магнитные потоки в зазорах между якорем и полюсами N—S постоянного магнита (рис. 2.25): в одном из этих зазоров магнитный поток увеличивается, в другом — уменьшается. Сила притяжения якоря пропорциональна квадрату магнитного потока, и, следовательно, якорь, преодолевая сопротивление пружины, притягивается к тому или другому полюсу постоянного магнита — реле срабатывает — контакты 4 замыкают одну либо другую цепь в зависимости от направления тока управления.

Поляризованные реле являются достаточно быстродействующими (время срабатывания достигает тысячных долей секунды), чувствительными (Ру = 0,01—5 мВт), позволяют коммутировать токи 0,21 А при напряжении до 24 В. Высокое быстродействие дает возможность использовать их для коммутации с частотой включений 100-200 Гц.

Особый класс аппаратов с герконами составляют реле с электромагнитной памятью (рис. 2.26). Геркон / помещен в магнитное поле магнитотвердого феррита 4 с наконечниками 2. Импульс тока в катушке 3 приводит к срабатыванию реле контакты 5 замыкаются, оставаясь замкнутыми и после окончания импульса тока управления за счет намагничивания ферритового сердечника. Для отпускания реле необходимо подать импульс тока обратного направления.

Источник

Управление однообмоточным поляризованным реле без использования полумостовой схемы

Одннобмоточные поляризованные реле находят применение в системах маршрутизации сигналов, аудио и автомобильных системах. Для максимального использования и уменьшения потребляемой мощности, ток через их обмотку должен течь в обоих направлениях. Ток, текущий от положительного вывода поляризованного реле к отрицательному выводу переводит якорь реле в положение сброса. Ток, текущий от отрицательного вывода к положительному выводу переводит якорь реле в рабочее положение. Реле остается в этом положении даже при обесточенной обмотке, позволяя экономить мощность после переключения реле.

Поляризованные реле имеют преимущества перед обычными реле, поскольку после переключения реле оно может оставаться в текущем положении без потребления энергии. Таким образом, отсутствие потребления тока приводит к уменьшению нагрева, уменьшению размеров радиаторов, и значительного увеличения срока службы батарей портативных устройств. В некоторых случаях, использование поляризованных реле позволяет значительно упростить электрическую схему.

Хотя поляризованные реле могут обеспечивать значительные преимущества перед классическими реле других типов, область их применения ограничена, поскольку они требуют большего внимания к деталям проектирования. В общем случае, схема управления поляризованным реле оказывается более сложной, чем схема управления классическим реле. Традиционным решением для управления поляризованным реле является полумостовая схема, которая может оказаться дорогой и сложной в наладке. Кроме того, часто требуется схема размагничивания, использующая специальный резистор для ограничения тока в соответствие с требованиями производителя.

На рис1 показана простейшая схема, использующая микроконтроллер MC9S08QE128 компании Freescale для управления однообмоточным поляризационным реле Finder 40.61.6.005 и стандартную сборку транзисторов Дарлингтона ULN2003 с открытыми коллекторами и защитой от обратного тока. Защитные диоды на каждом выходе микросхемы ULN2003 предотвращают транзисторы от пробоя напряжением электромагнитной индукции, возникающем в момент обесточивания обмотки реле. Поскольку в схеме размагничивания используются низкоомные резисторы, необходимо соединить последние два транзистора с открытым коллектором микросхемы ULN2003 с обоими выводами катушки реле, чтобы обеспечить достаточную величину электрического тока при выключении микроконтроллера.

На листинге 1 показана подпрограмма для перевода реле в положение сброса или рабочее положение, путем подачи высоких логических уровней на соответствующие выводы микроконтроллера в течение 50 мсек. Ток протекает через выходы микросхемы ULN2003 с открытым коллектором и переводит реле в положение сброса или рабочее положение, в соответствии с направлением тока через катушку реле. После того, как реле переключилось, микроконтроллер переводит соответствующий свой выход в состояние с низким логическим уровнем, чтобы закрыть буфер с открытым коллектором микросхемы ULN2003 для уменьшения рассеиваемой мощности. Следует, однако, быть особенно внимательным при выборе времени подачи сигнала установки/сброса. Выход микроконтроллера должен переводиться в состояние низкого логического уровня только после того, как прошло заданное время. Добавление небольшого времени ожидания гарантирует, что реле переключится в заданное положение.

Конструктивное строение прибора

Электромагнитные устройства подключаются к электроцепи, осуществляющей контроль или регулировку изделий, которые подключены к силовому узлу, для преобразования. Запуск может осуществляться влиянием различного рода факторов: электропитание, световая энергия, гидростатическое или давление газа.

Конструктивное устройство электромагнитного реле:1 – пружина; 2 – подвижный якорь; 3 – ферромагнитный стержень (сердечник); 4 – катушка; 5 – основание; 6 – один или несколько неподвижных контактов; 7 – исполнительный орган

Согласно стандартам, простейшее контактное устройство координируется тремя основными участками: воспринимающий, промежуточный и исполнительный. Каждый из них представлен индивидуальным механизмом, отвечающим за определенные действия в коммутационной системе.

Первичный, так называемый чувствительный, элемент производит реакцию на входящий параметр и трансформирует его в физическую величину, требующуюся для функционирования контактора.

Такой воспринимающий механизм воплощен в электромагнитной катушке с сердечником — на схеме обозначен номером 4. В зависимости от сети, к нему может быть подключено или переменное, или постоянное напряжение.

Промежуточное звено начинает сравнительный анализ преобразованной величины с заложенным образцом. Как только достигается заданное значение, узел передает сигнал чувствительного механизма исполнительному. Этот участок состоит из пружин противодействия (1) и успокоителей.

Успокоительные элементы в контакторе используются для устранения колебаний подвижных сегментов, а в реле времени – для обеспечения необходимого временного интервала

В производственной части посредством коммутационных линий (6), расположенных на корпусе над колодкой, воспроизводится влияние на подчиненную линию и контакты замыкаются.

Импульсное реле — что это такое

Ответ на этот вопрос заложен в самом название изделия. Импульсное реле, которое по-другому называется бистабильным, имеет одно существенное отличие от обычного электромагнитного варианта, которое подключает или отключает нагрузку при постоянном прохождение электрического тока через катушку индуктивности. При отсутствии на ней напряжения контакты устройства возвращаются в исходное состояние. Бистабильный переключатель управляется коротким импульсом, поступающим на электронный или электромеханический модуль включения/выключения изделия. При этом контакты реле удерживаются в постоянном положении за счет специального магнитопровода.

Условия получения высокого коэффициента возврата

Если выбрать достаточно большое значение бк и малый рабочий ход якоря, то характеристика противодействующей пружины достаточно близко подойдет к тяговой и коэффициент возврата может быть получен примерно 0,7—0,8. Большими возможностями согласования характеристик обладает электромагнитная система с поворотным движением якоря (рис. 9.5). Якорь 3 Г-образной формы выполнен из тонкой электротехнической стали. При малом рабочем зазоре он насыщается, благодаря чему значение Ризб уменьшается и kB возрастает. Изменяя форму якоря и полюсов, можно получить практически любую тяговую характеристику. Помимо указанных факторов на коэффициент возврата реле оказывают влияние трение перемещающихся деталей электромагнита и гистерезис материала магнитопровода.

Будет интересно Реле времени: что это такое и где применяется

Трение является дополнительным усилием сопротивления и вызывает увеличение тока трогания. Трение препятствует и отпусканию. Усилие возвратной пружины уменьшается, что вызывает уменьшение тока отпускания. В результате коэффициент возврата уменьшается. Для того чтобы трение меньше сказывалось на коэффициенте возврата, усилие противодействующей пружины должно значительно превышать силу трения. В ряде случаев необходимо контролировать уменьшение входного параметра. Эта задача решается с помощью минимальных реле. Так, например, контакты минимального реле напряжения отключают установку при снижении напряжения сети ниже допустимого.

Электромагнитное реле.

Виды пускового реле для холодильника

Все многообразие видов реле на бытовой холодильник можно разделить на два класса:

позисторные («таблетки»);
индукционные.

Устройство позисторного реле

Пускатель состоит из двух элементов: конденсатора и позистора (вид теплового резистора).

Конденсатор в схеме компрессора стоит между шинами рабочей (R) и стартовой (S) обмотки. Он обеспечивает смещение фазы, необходимое для включения двигателя компрессора.

Позистор последовательно подключен со стартовой обмоткой. При комнатной температуре в момент пуска его сопротивление незначительно (порядка 30 Ом), и в это время ток через обмотку протекает в своем максимальном значении. Во время прохождения пускового тока, позистор нагревается, его сопротивление значительно увеличивается, что практически полностью блокирует вспомогательную обмотку.

Остывать позистор начинает после прекращения подачи напряжения на компрессор.

К такому типу относятся пускозащитные реле серии РТ и РКТ холодильников Атлант, серии ПЗР и РП3П2 холодильников Nord. А также реле серии 6SP для холодильников Индезит, AEG, Электролюкс, Stinol.

Работа индукционного реле

Основной элемент схемы — соленоид, определенным образом размещенный в корпусе реле. Катушка соленоида последовательно подключена с рабочей обмоткой мотор-компрессора. В момент «старта», при еще неподвижном роторе, по цепи катушки протекает максимальный ток. Создается сильное магнитное поле, которое втягивает в катушку якорь с токопроводящим контактом — он замыкает цепь пусковой обмотки. И ротор разгоняется.

При выходе ротора на рабочие обороты ток через катушку уменьшается до величины, при которой действие магнитного поля станет меньше силы компенсации пружины (или веса якоря). В это время сердечник возвращается в начальное состояние, контакты в цепи пусковой обмотки размыкаются.

Реле сработает на включение, когда двигатель после остановки запустится вновь.

К такому типу относятся реле серии РТК для холодильников Бирюса, Ока, ЗИЛ, Юрюзань. Или реле серии Р-4 холодильников Мир-101 КШД 270/80.

Схема подключения теплового реле

Чаще всего, подключение теплового реле осуществляется непосредственно к магнитному пускателю. Силовые контакты устройства позволяют выполнить его монтаж на МП без проводов. Также существуют модели тепловой защиты, которые можно установить как самостоятельный модуль на монтажную панель или DIN-рейку в электрический шкаф. На следующем рисунке представлена структурная схема подключения теплового реле в соответствии с действующим ГОСТом.

На следующем рисунке приведена схема управления электродвигателем, отключающим его от сети в случае возникновения аварийной ситуации: перегрузке по току или обрыву провода одной из фаз.

Для непосвященного человека все эти принципиальные схемы не значат ровно ничего, поэтому на следующей картинке будет представлена более доступная для понимания простым потребителем схема подключения электротеплового реле с фотографиями всех элементов, входящих в систему защиты электрических моторов от токовых перегрузок.

Коротко рассмотрим, как действует данная компоновка защиты электродвигателей. Входной автомат обеспечивает подачу одной фазы через нормально-замкнутую аварийную кнопку «Стоп» на разомкнутую кнопку «Пуск». При ее включении, напряжение питания попадается на обмотку магнитного пускателя, который последовательно включает электромотор. Все фазы питающей электросети, поступающие на электрический двигатель, проходят через обмотки реле с биметаллическими элементами. В случае увеличения тока нагрузки до максимальных значений срабатывает тепловая защита и силовая установка обесточивается.

Преимущества устройства

По своей сути, тепловое реле является автоматическим устройством отключения электрооборудования от сети питания. Но в отличие от простого автомата включения/отключения электротепловое реле имеет ряд следующих существенных преимуществ:

возможность регулировки времени и момента срабатывания в зависимости от тока перегрузки и длительности его воздействия на электрооборудование;
разные варианты коммутации: дистанционный монтаж в электрических щитах или непосредственная установка на магнитных пускателях.

К другим достоинствам тепловых реле можно отнести малые габариты, массу и, конечно же, стоимость, а также простоту конструкции и высокую эксплуатационную надежность. Определенным недостатком устройства является необходимость в периодических настройках и поверках.

Краткая историческая справка создания реле

Большинство исторических документов указывают, что первые действующие экземпляры электрических устройств аналогичных современным реле, которые использовали принцип электромагнитного действия, были получены американским физиком Джозефом Генри в 1835 году. Они стали результатом работы над усовершенствованием телеграфного аппарата, который был изобретён Дж. Генри в 1831 году. Уже в 1837 г. устройство поступило в массовое производство и получило широкое применение в телеграфии. Однако следует отметить, что первые полученные устройства являлись некоммутационными, то есть не выполняли основные функции, возложенные теперь на релейные механизмы управления.

В соответствии с другими источниками первые релейные устройства были созданы в период с 1830 по 1932 гг. русским ученым изобретателем Шиллингом П.Л. Они использовались в вызывном устройстве электромагнитного телеграфного аппарата, разработанного совместно с механиком И. А. Швейкиным, который был продемонстрирован 21 октября 1832 года. Однако большое количество электрокабелей, необходимых для функционирования этого устройства, сделали его дальнейшую эксплуатацию нецелесообразной и релейные элементы в его схеме не получили широкой известности.

В качестве самостоятельного устройства, известного под своим названием, реле упоминаются в патентных заявках на телеграфный аппарат Самюэля Морзе в 1837 году.

Телеграфный аппарат Шиллинга — электромагнитный, шестимультипликаторный вариант. Производился ограниченной серией

Принцип работы пускового реле

Трехфазному двигателю не нужно пусковое устройство. Через три катушки статора проходят переменные токи, фаза каждого из которых сдвинута относительно другого на 120°. Таким образом вокруг ротора создается «вращающееся» магнитное поле.

В неподвижном роторе, который выполнен в виде полого цилиндра из токопроводящих материалов или содержит короткозамкнутую обмотку (по принципу «беличьей клетки»), генерируются вихревые токи. А они в свою очередь взаимодействуют с электромагнитным полем статора, увлекаются за ним, стараясь его «догнать». Так генерируется электродвижущая сила, которая раскручивает ротор.

Как только частота (скорость) вращения ротора приближается к скорости вращения поля статора, в токопроводящей части роторе начинают «затухать» электромагнитные процессы, он начинает тормозить, снова возбуждается и разгоняется. То есть, ротор относительно магнитного поля статора вращается асинхронно.

В бытовых условиях используется однофазная сеть. Но одна рабочая обмотка не может «раскрутить» неподвижный ротор — для создания пускового момента на статоре необходима вторая обмотка со смещенной фазой.

Смещение фазы для тока пусковой обмотки создается с помощью катушки индуктивности или конденсатора. Но работа второй обмотки нужна только при пуске двигателя — движущийся ротор будет разгонять (или тормозить) вращение магнитного поля статора, поэтому для работы будет достаточно, если по основной обмотке протекает переменный ток.

Если резюмировать сказанное, то чтобы запустить мотор компрессора необходимо устройство, которое выполняет следующие функции:

смещает фазу тока для пусковой обмотки;
включает пусковую обмотку при запуске двигателя;
отключает пусковую обмотку, когда ротор «разогнался».

Отсюда и название этой детали холодильника — пусковое реле.

Области использования прибора

Электротепловые реле предназначены для предотвращения выхода из строя электромоторов от перегрузок по показателям рабочего тока, в результате которых происходит превышение нормативных показателей рабочей температуры последних. Любой электрический двигатель имеет номинальный рабочий ток. Критическое превышение этой технической характеристики в течение длительного времени приведет к перегреву обмоток силовой установки, разрушению изоляционного слоя и выходу из строя мотора в целом.

Устройство электротепловой защиты отключит электрический двигатель и не допустит аварии и выхода из строя электромотора. Термореле защиты от перегрузок применяются и в других сферах народного хозяйства, быту и производстве, но основное их предназначение — это защита электрических силовых установок от увеличения тока нагрузки до критических значений. Без этого прибора безопасно эксплуатировать электрические двигатели невозможно!

О реле промежуточном

Опубликовано: 25 мая 2014 г. в 09:36, 2082 просмотра Комментировать

Реле промежуточные применяются для передачи команд исполнительными элементами в цепи замыкания катушки, методом коммутации электрических цепей различными переключающими контактами. Широкое распространение реле промежуточное имеет в цепях управления при выполнении переключения цепей постоянного и переменного электрического тока.

Применяется в разнообразных устройствах автоматизации и управления оборудованием и всевозможными производственными процессами, а также в сфере телекоммуникации. Реле предназначены для выполнения коммутации во вспомогательных цепях и цепях управления, защиты и сигнализации.

Промежуточное реле служит как вспомогательное устройство и применяется, когда нужно провести:

замыкание или размыкание одновременно нескольких независимых цепей — размножить контакты (так, к примеру, одним контактом отключаем выключатель, а другим — выдаем аварийный сигнал в схему сигнализации);
управление реле большей мощности, коммутриущим цепи с большими токами (так, к примеру, требуется провести подачу напряжения на включающий соленоид привода выключателя, при чем ток включения достигнет 63 ампер, однако с помощью одного промежуточного реле выполнить такую операцию не представляется возможным, потому вначале нужно подать напряжение на катушку промежуточного реле, после чего уже своими контактами включит контактор большей мощности, что скоммутирует уже большие токи;
создание искусственного замедления действия релейной защиты.

Тема: драйвер для поляризованного реле?

Опции темы

Я не автор темы, но у меня тоже проблема с находкои драивера релюшек для аттенюатора Никитина. Реле Takamisawa AL- 5 W-K. 1) 5-6 штук 2) 5В (еше написано «pulse wave voltage 3.75V»), катушка 250ом 3) одновремменое срабатывание нескольких (не всех!)

Ну народ дает, релюшка ест 20мА, и уже надо непременно целый драйвер. А по одному биполяру на релюшку уже не кошерно?

Лучше какой-нибудь BS170 по рублю за ведро.

pupsik46, для Вашего случая (5 В, 20 мА) вполне подойдет управление на логике 74AC/74ACT (КР1554/1594) у нее выходной ток нуля/единицы 24 мА для одного выхода. Только надо не превысить суммарный ток по выводам питания при одновременном переключении нескольких реле.

Схема для управления от микроконтроллера может быть примерно такая, как на рисунке. На входы ON/OFF подаем нужную комбинацию включения/выключения от портов и после этого подаем импульс низкого уровня на вывод PULSE# (он общий для всех реле). Все реле переключатся одновременно. Если надо переключать реле не одновременно, соединяем вместе выводы ON/OFF для всех реле, выставляем на этом выводе нужный сигнал для очередного реле и дергаем раздельными для каждого реле сигналами PULSE#.

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:

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.
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.

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

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

Минусы

Ограниченный ресурс, так как используются механические элементы
Контакты иногда обгорают
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
Возможно дребезжание контактов при недостаточном напряжении на катушке
Щелчки при переключении

Действие поляризованных устройств

При отсутствии тока в обмотках, устройство находится в исходном положении. Однако в нем уже имеется магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом. Происходит замыкание силовых линий на два контура прибора. Первый контур состоит из самого магнита, ярма, левого сердечника, якоря и снова магнита. Другой контур проходит через магнит и ярмо к правому сердечнику и якорю, а затем вновь возвращается в исходную точку.

Между якорем и левым сердечником полностью отсутствует воздушная прослойка. При этом якорь и правый сердечник разделен значительным зазором. Из-за большого сопротивления воздуха значение магнитного потока в правом контуре будет значительно ниже, чем в левом. Поэтому якорь будет притягиваться к левому сердечнику более сильным магнитным потоком.

Таким образом, работает поляризованное реле, принцип действия которого основан на магнитных свойствах. Это позволяет изменять направление тока, подаваемого на обмотку, при прямой и обратной полярности.

Магнитный пускатель: принцип действия

Электромагнитные реле в системах автоматики

Электромагнитные реле работают, делают цепь замкнутой, только в течение того времени, пока на него подается напряжение. Этот момент является определяющим в управлении электроснабжением потребителей. Именно поэтому электромагнитное реле не может работать с кнопками, так как кнопка — это не выключатель с фиксацией, который «запоминает» внешнее воздействие (сигнал) человека. Кнопка подает только кратковременный сигнал для включения, выключения. А вот если нажать клавишу выключателя в положение «включено», электрическая цепь будет замкнута до тех пор (и напряжение на реле будет подаваться, соответственно), пока кто-либо не изменит положение выключателя.

https://youtube.com/watch?v=t1sb2WaXASw

Поэтому с фиксируемым выключателем электромагнитное реле работает, а с кнопкой — нет. Это раз, так как среди предлагаемой производителями электротехнической продукции и фурнитуры — огромное множество различных коммутирующих устройств, но не все они будут работать с этими реле. Во всех примерах здесь мы не рассматриваем простейшие ручные схемы управления освещением, когда нажал на фиксируемый выключатель, реле им удерживается, и свет включается, пока не нажать на клавишу фиксируемого выключателя в положение «выключено».

В системах управления освещения с автоматикой всегда применяются кнопки, а не фиксированные выключатели, поэтому на работу всех реле будем смотреть, принимая во внимание их взаимодействие с кнопками (или выключателями без фиксации). Однако если подключить кнопки к контроллеру, а от контроллера — к реле, то все будет работать нормально

Контроллер будет подавать управляющее, удерживающее напряжение на реле, и цепь будет замкнута до тех пор, пока с кнопки на вход контроллера не поступит следующий, отключающий напряжение сигнал.

Если говорить о реле в общем, в контексте систем управления и автоматизации, то все реле, к примеру, для автоматизации систем освещения в проходных зонах, применяются только с контроллерами. Именно контроллер в данном случае является этим «запоминателем» состояния включения света. Причем в проходной зоне с 3–4-мя входами-выходами, в которой включением света управляют, к примеру, 3–4 выключателя (и более), расположенные у каждой двери (а еще и датчики), только контроллер может знать, что делать с включением, выключением света, если от одного из выключателей поступил управляющий сигнал. Шум от работы этих реле присутствует, но его величина не особенно критична, поэтому монтаж электромагнитных реле может производиться на этажах, то есть в данном случае возможна поэтажная разводка электропроводки.

Схема устройства электромагнитного реле.

Устройство, принцип действия и особенности поляризованного реле