Схеми та принцип дії безконтактних магнітних реле

Безконтактні магнітні реле (БМР) призначені для вмикання різноманітних пристроїв при подачі сигналу управління. Таким чином, вони використовуються з тією ж метою, що і звичайні електромагнітні реле. Але якщо вмикання навантаження за допомогою електромагнітних реле відбувається за рахунок замикання електричних контактів, то в безконтактних реле вмикання навантаження відбувається за рахунок значної і дуже швидкої зміни опору. Отже, вмикання і розмикання відбуваються без розриву кола і відповідно без пов’язаних із таким розривом наслідків: іскріння, дугоутворення, окислення і зношування контактів.

Основною перевагою безконтактних реле є висока надійність, що обумовлена саме відсутністю контактів і рухливих частин. Крім того, слід зазначити й інші переваги безконтактних реле перед контактними: можливість експлуатації у вибухонебезпечних і запилених приміщеннях, в умовах підвищеної вологості і хімічно агресивних парів; стабільність параметрів спрацьовування і відпускання при наявності вібрації, ударних навантажень, невагомості, при зміні просторового положення; простота експлуатації, висока чутливість.

Принцип дії безконтактного магнітного реле заснований на використанні в магнітному підсилювачі позитивного зворотного зв’язку з Кзз > 1. У § 2.2.2 була розглянута побудова характеристики магнітного підсилювача з позитивним зворотним зв’язком. З цієї побудови видно, що із збільшенням коефіцієнта зворотного зв’язку характеристика стає усе більш несиметричною і її права вітка зростає усе крутіше і крутіше. Теоретично вже при Кзз = 1 виникає стрибкоподібне збільшення струму в навантаженні, тобто релейний режим. Практично внаслідок втрат енергії в осерді і відхилення його характеристики намагнічування від ідеальної релейний режим наступає при Кзз = 1,05 ¸ 1,3.

Для отримання великих значень Кзз в схемах з внутрішнім зворотним зв’язком вводиться додатково і спеціальна обмотка зворотного зв’язку. Схеми з зовнішнім і внутрішнім зворотним зв’язком називаються схемами зі змішаним зворотним зв’язком. Вони найбільш раціональні в конструктивному відношенні, оскільки дозволяють знизити число витків обмотки зворотного зв’язку, а отже, зменшити габарити і спростити виготовлення безконтактного магнітного реле.

Слід зазначити, що безконтактні реле виготовляються не тільки на базі магнітного підсилювача з позитивним зворотним зв’язком. Вони можуть бути створені і на базі напівпровідникових елементів, у першу чергу транзисторів і тиристорів. Виконаємо графічну побудову характеристики безконтактного магнітного реле за допомогою методу, розглянутого в § 2.2.2.

image005Насамперед будуємо характеристику магнітного підсилювача без зворотного зв’язку, відкладаючи по осі абсцис напруженість поля Hу (і відповідне їй значення струму управління Iу) і по осі ординат напруженість H~сер (і відповідне їй значення струму навантаження Iн). Для ідеального магнітного підсилювача H~сер= Hу , тому лінійна ділянка характеристики 1 на рис. 2.7.1. має кут нахилу до осі ординат 45°. На цьому ж графіку будуємо характеристику зворотного зв’язку, що є прямою 2, проведеною по відношенню до осі ординат під кутом a = arctg Kзз. Оскільки ми проводимо побудову для випадку Kзз > 1, то a > 45 і пряма 2 проходить нижче лінійної ділянки характеристики 1. Перетин характеристики 1 і прямої 2 дає значення струму навантаження при Iу = 0. Потім проводимо декілька прямих, паралельних прямій 1 з різних точок, що відповідають новим значенням Iу < 0. Зверніть увагу, що при цьому перетин відбувається не в одній, а в двох і навіть трьох точках. Теоретично характеристика Ін = f(Iу) має S-подібну форму. Частина цієї характеристики (ділянка бв на рис. 2.7.1.) показана пунктиром. Робота підсилювача на цій ділянці неможлива, оскільки електричне коло знаходиться в нестійкому режимі. Реальна характеристика Ін=f(Iу) показана суцільною лінією. При поступовій зміні сигналу управління (починаючи з великих негативних значень -Іу) у бік збільшення (абсолютне значення струму при цьому зменшується) струм у навантаженні спочатку плавно змінюється до точки в. Подальша зміна струму Іу у цьому ж напрямку призводить до стрибкоподібної зміни струму: перехід із точки в у точку а. Потім знову відбувається плавна незначна зміна струму навантаження: ділянка характеристики правіше точки а.

image006

Рис. 2.7.2. Схеми і характеристики безконтактних магнітних реле

При зміні струму управління в протилежному напрямку (від позитивних значень Іу до негативних) струм навантаження спочатку плавно змінюється до точки б, у якій відбувається стрибок до мінімального значення в точці г. В результаті характеристика має вигляд, як у поляризованого реле з контактом, що розмикає. Максимальне значення струму Ін відповідає замиканню контакту, а мінімальне значення струму навантаження – розми-

канню контакту. У звичайному контактному реле це мінімальне значення струму навантаження природно дорівнює нулю.

Схеми безконтактних магнітних реле із зміщенням показані на рис. 2.7.2, а, б. У схемі на рис. 2.7.2, а обмотка зміщення живиться від самостійного джерела живлення. На практиці завдяки зміщенню можливо отримати різний вигляд характеристик безконтактного реле (рис. 2.7.2, в).

Якщо змістити характеристику вправо таким чином, щоб вісь ординат проходила посередині петлі гістерезису (рис. 2.7.2, в), то безконтактне магнітне реле може виконувати роль тригера, тобто запам’ятовувального пристрою. При Іу = 0 реле має два стійких стани (точки а і б на рис. 2.7.2, в). Реле буде знаходитися в тому стані, в якому воно знаходилося до зняття сигналу управління Іу. Якщо раніше струм управління був від’ємним, то стан реле визначається точкою а (мінімальний струм навантаження). Якщо раніше струм управління був позитивним, то стан реле визначається точкою б (максимальний струм навантаження). Виходить, таке реле «запам’ятовує» свій попередній стан.

Правда, якщо тимчасово буде відключений струм живлення, то після його повторного вмикання стан реле буде невизначеним (а або б). Це обумовлено випадковими причинами: неідентичністю осердь і обмоток.

У схемі на рис. 2.7.2, б обмотка зміщення живиться випрямленим струмом від того ж джерела, що і робоча обмотка. Цим забезпечується стабілізація струму спрацьовування при коливаннях напруги живлення.

Для основних параметрів безконтактного магнітного реле прийняті ті

ж терміни, що і для звичайних контактних реле. Струм управління, при якому струм навантаження змінюється стрибком від мінімального до максимального значення, називають струмом спрацьовування. Відповідно струм управління, при якому струм навантаження стрибком зменшується, називають струмом відпускання.

Недоліками безконтактних магнітних реле є такі їх відмінності від звичайних реле: переключення відбувається лише в одному колі (ніби замінюється тільки одна пара контактів), мінімальний струм відмінний від нуля.

Васюра А.С. – книга “Елементи та пристрої систем управління автоматики”

Оставьте комментарий к статье