Поляризованные электромагнитные реле

Разновидностью электромагнитных реле являются поляризованные электромагнитные реле. Их принципиальное отличие от нейтральных реле состоит в способности реагировать на полярность управляющего сигнала, заключающееся в том, что при изменении полярности приложенного напряжения меняется направление притяжения якоря.

Поляризованные реле работают на электромагнитном принципе. Отличительной особенностью их является то, что на якорь реле действуют два независимых магнитных потока: поляризующий Ф_П, создаваемый постоянным магнитом, и рабочий Ф_P, создаваемый током, проходящим по обмоткам реле. Различают две системы поляризованных реле: дифференциальную и мостовую.

На рис. 60 показан принцип действия поляризованного реле дифференциальной системы. Реле состоит из постоянного магнита 1, создающего поляризующий магнитный поток Ф_П, электромагнита 2 с обмоткой 3, создающей рабочий магнитный поток Ф_Р, якоря 4 с укрепленными на нем подвижными контактами 5 и неподвижных контактов 6.

При отсутствии тока в обмотке реле (рис. 60, а) в воздушном зазоре замыкается только поляризующий магнитный поток Ф_П. Если якорь реле установить в строго нейтральное положение, то поляризующий магнитный поток будет разветвляться на две равные части, левую и правую, т. е.

Ф_п.прав. = Ф_{п. лев}. = 0,5 Ф_а

В этом случае на якорь действуют равные по величине, но противоположно направленные силы притяжения к левому и правому полюсам электромагнита. Поскольку результирующая сила,	Рис. 60. Принципиальная схема поляризованного электромагнитного реле
действующая на якорь, будет при этом равна нулю, то якорь будет в равновесии и должен оставаться в нейтральном положении.

Такое положение является неустойчивым и практически недостижимым. Достаточно небольшой ассимметрии в воздушных зазорах или внешнего толчка, смещающего якорь с нейтрального положения, как равенство магнитных потоков в правом и левом зазорах, а следовательно, и сил, воздействующих на якорь, нарушится. В результате якорь притянется к тому полюсу электромагнита, сила притяжения к которому стала больше (например, к левому на рис. 60, б).

При положении якоря у левого полюса левый зазор меньше правого и, следовательно, Ф_п.лев. > Ф_п.прав.. Если теперь подать на обмотку реле напряжение постоянного тока U_раб указанной на рис. 60, б полярности (минус на зажим «+» и плюс на зажим «—»), то под влиянием тока I_р в воздушном зазоре появится магнитный поток Ф_р, направленный от правого полюса электромагнита к левому. При этом суммарные магнитные потоки в правом и левом воздушном зазорах будут равны:

Ф_{сумм.лев.} = Ф_п.лев + Ф_р

Ф_{сумм.прав.} = Ф_п.прав – Ф_р

В результате того, что магнитный поток в левом зазоре увеличился, а в правом — уменьшился, якорь будет еще сильнее притягиваться к левому полюсу, замыкая левый контакт.

Если изменить полярность напряжения U_раб, как показано на рис. 60, в (плюс на зажим «+» и минус на зажим «—»), то направление тока I_р и магнитного потока Ф_р изменится на противоположное. В этом случае суммарные магнитные потоки в правом и левом воздушных зазорах будут равны:

Ф_{сумм.лев.} = Ф_п.лев – Ф_р

Ф_{сумм.прав.} = Ф_п.прав + Ф_р

В результате того, что магнитный поток в левом зазоре уменьшился, а в правом — увеличился, якорь притянется к правому полюсу электромагнита. При этом разомкнётся левый и замкнется правый контакт реле.

При снятии рабочего напряжения якорь реле останется у правого полюса электромагнита, продолжая замыкать правый контакт. Для того чтобы реле переключилось и замкнуло левый контакт, необходимо подать на его рабочую обмотку напряжение обратной полярности (как в случае, показанном на рис. 60, б). После снятия этого напряжения якорь реле останется у левого полюса, замыкая левый контакт.

Из рассмотренного принципа действия следует, что поляризованное реле срабатывает при определенной полярности рабочего напряжения.

Поляризованные реле могут применяться для работы только на постоянном токе. При подаче переменного тока якорь реле будет попеременно притягиваться то к правому, то к левому полюсу электромагнита, т. е. вибрировать с частотой приложенного напряжения.

У рассмотренного выше поляризованного реле неподвижные контакты были расположены по обе стороны нейтральной линии и на равном расстоянии от нее. Такая настройка контактов называется нейтральной. Особенностью нейтральной настройки контактов является то, что при снятии рабочего напряжения якорь реле остается в том же положении, в которое переместился при подаче этого напряжения, и что для переключения контактов реле необходимо подать на его обмотку напряжение обратной полярности.

Применяется также другая настройка контактов «на преобладание». Для этого один из контактов, например правый, выдвигается за нейтральную линию. При такой настройке левый зазор между якорем и полюсом электромагнита всегда меньше правого и, следовательно, Фп.лев. > >Фп.прав.	Рис. 61. Виды настройки контактов поляризованного реле
Поэтому при снятии рабочего напряжения якорь реле будет всегда возвращаться к левому полюсу.

На рис. 61, в показана еще трехпозиционная настройка контактов: при подаче напряжения одной полярности замыкается один контакт, другой полярности — другой контакт, а при снятии напряжения якорь возвращается пружиной в нейтральное положение.

Широкое применение поляризованные реле получили благодаря их высокой чувствительности и быстродействию.

Реле времени создает выдержку времени в системе автоматического регулирования. Многодиапазонное реле времени, предназначено для коммутации электрических цепей с определенными, предварительно установленными выдержками времени, применяется в системах управления объектами народного хозяйства. Выдержка времени – это интервал времени от момента подачи напряжения на обмотку реле до момента изменения положения его контактов.

Рис. 62. Реле времени

Классификация усилителей по виду используемой энергии:

- гидравлические;

- пневматические;

- электрические.

Совокупность объекта регулирования и управляющих им автоматических регуляторов называется системой автоматического регулирования (САР).

Система автоматического регулировании (САР) позволяет поддерживать нормальное протекание рабочего процесса в автоматическом режиме, без участия людей, обеспечивает более полно безопасность, а также экономию топливно-энергетических ресурсов.

Надежность САР характеризуется безотказной работой системы.

САР включает в себя следующие элементы:

- датчик;

- усилитель или управляющий орган, воспринимающий сигнал, усиливающий и преобразующий его;

- исполнительный механизм, воспринимающий сигнал и воздействующий на регулирующий орган;

-регулирующий орган, преобразующий сигнал, полученный от исполнительного механизма.

САР – замкнутая цепь, в которой процесс регулирования осуществляется передачей воздействия от одного звена к другому по замкнутому контуру.

Выход из строя одного из звеньев делает САР неработоспособной.

Объект регулирования – это объект, в котором протекает автоматически регулируемый технологический процесс.

Параметр, характеризующий условия протекания процесса и поддерживаемый регулятором, называется регулируемым параметром.

Емкость объекта – способность объекта аккумулировать среду.

Возмущение – действие нагрузки.

Самовыравнивание – способность объекта регулирования после возмущения приходить к новому установившемуся значению без вмешательства регулятора.

Время разгона – промежуток времени, необходимый для изменения величины регулируемого параметра в объекте от нуля до заданного его значения.

Запаздывание – отставание во времени отклонения регулируемого параметра при воздействии возмущения.

Сигнал – воздействие одного звена на другое.

Входной сигнал – сигнал, получаемый звеном.

Выходной сигнал – сигнал, передаваемый звеном.

Командный сигнал – сигнал, поступающий от усилителя.

Среда называется регулируемой, если на нее влияет положение регулирующего органа.

Объект находится в равновесном состоянии, если приток среды равен расходу.

Статический объект – объект с самовыравниванием, т. к. каждому значению нагрузки соответствует установившееся значение выходного параметра.

Астатический объект (без самовыравнивания) – это когда нарушение выходного параметра пропорционально возмущению.

Система стабилизации поддерживает регулируемый параметр с заданной точностью постоянным во времени.

Система программного регулирования изменяет значение регулируемого параметра во времени по заданной программе.