Реле

Реле представляет собой автоматическое устройство, в котором задающий импульс управляющего процесса вызывает разрывное управление исполнительным процессом. Таким образом, реле вызывает скачкообразное изменение состояния управляемого устройства, например: включено - выключено; открыто- закрыто и т. п. Реле, которые фиксируют два положения, наиболее распространены; они называются двухпозиционными или нейтральными.

Наиболее широко применяется реле із качестве промежуточных элементов в цепях электроавтоматики. Здесь электрические реле служат в качестве усилителя сигнала управляющей цепи для приведения в действие исполнительного механизма более мощной управляемой цепи, для разветвления одного сигнала по нескольким каналам, увеличения или сокращения времени действия сигнала и т. п.

Реле могут быть применены и в качестве первичных чувствительных элементов измерительного или командного действия, т. е. использоваться как датчики. Однако в этом случае они вызывают не плавное, а скачкообразное воздействие на последующие цепи автоматических устройств. Реле, используемые в качестве датчиков, иногда называют датчиками релейного действия.

Кроме электрических, в автоматических устройствах применяют механические, гидравлические и пневматические реле.

Механические реле работают в результате внешних механических воздействий. В зависимости от характера выходной величины различают механические реле, не преобразующие внешние воздействия, т. е. с механическим перемещением подвижных частей на выходе, и реле, которые в результате внешнего механического воздействия на входе изменяют состояние электрических цепей на выходе, например осуществляют замыкание или размыкание этих цепей. Чаще применяют реле второго типа. Известны также разного рода гравитационные механические реле (например, в телефонных и других автоматах), использующие силу тяжести для замыкания электрических цепей, центробежные реле, реле ускорений и другие.

В качестве промежуточных элементов, приводящих в действие одну или несколько управляемых электрических цепей, в автоматике значительно шире механических применяются электрические реле.

Основными параметрами электрических реле являются:
1) мощность срабатывания -величина электрической мощности на входе реле, при которой происходит его срабатывание, т. е. воздействие на управляемую цепь;
2) время срабатывания Zcpa6-интервал времени от подачи управляющего импульса на вход реле до воздействия его на управляемую цепь;
3) мощность управления- величина электрической мощности управляемой цепи;
4) коэффициент усиления по мощности kw (коэффициент управления) характеризует реле как усилитель и представляет собой отношение мощности управления к мощности срабатывания:
 

Численные значения упомянутых параметров имеются в паспортах реле. В табл. 17 приводятся сравнительные параметры реле.

Безынерционными считают реле при^сраб <Ы0~3 сек.; быстродействующими при /сраб < 5-Ю*2 сек.; нормальными при cpa6 -от 5-Ю-2 до 15-10_2сек.; замедленными при^pafiOT 15-IO-2 до 1 сек.

Из электрических в автоматических устройствах распространены электромагнитные и электронные реле.

Чаще других используются нейтральные (двухпозиционные) многоконтактные электромагнитные реле для усиления командного импульса и размножения команд.

В некоторых устройствах реле должно реагировать на полярность сигнала. В этих случаях применяют электро- м агнитные поляр изованн ые реле с постоянным магнитом.

Технические характеристики наиболее распространенных электромагнитных реле приведены в табл. 18.

К недостаткам контактных электромагнитных реле относится отказ в работе (несрабатывание) в случае неисправности их контактов, например в результате подгорания, запыления и т. п. Это способствовало внедрению в автоматические устройства бесконтактных реле: магнитных и электронных.

Бесконтактные электромагнитные реле бывают индуктивные, срабатывающие при изменении индуктивности катушек, и гистерезисные с сердечниками из ферромагнитного сплава, характеризующиеся прямоугольной формой петли гистерезиса.

Индуктивные бесконтактные электромагнитные реле, например МЗАЛ (СКБ-8), используются обычно в качестве путевых или конечных командных переключателей вместо обычных электроконтактных устройств того же назначения.

Гистерезисные бесконтактные электромагнитные реле применяются в качестве «запоминающих» элементов различных автоматических счетных устройств. Сердечник такого реле (рис. 33,а) обычно выполняется в виде ферритового кольца очень малого размера (наружный диаметр 1,5-2 мм) и имеет две или три обмотки. Свойства феррита и малые размеры реле позволяют пользоваться малыми токами и работать на высокой частоте запоминания и считывания сигналов.

Когда в обмотках реле тока нет, в магнитопроводе имеется остаточная индукция - B0 (рис. 33,6). Если в обмотку W1 подать ток такой величины, чтобы напряженность магнитного поля была положительна и больше Hm, то сердечник перемаг- нитится и при прекращении тока индукция в нем составит +So- При подаче в ту же обмотку такого же тока, но обратного направления сердечник вновь перемагнитится и его остаточная индукция снова будет равна -B0. При повторной подаче в обмотку импульсов тока одного и того же знака сердечник перемагничиваться не будет.

* Условные обозначения для контактов: п - -переключение; з - замыкание; р - размыкание.
** Двухпозиционное.
*** Трехпозиционное.
**** Время выдержки до 60 сек.

При перемагничивании сердечника в обмотке вследствие резкого изменения индукции возникает импульс э.д.с. значительной величины, который используется как выходной сигнал реле.

В запоминающих элементах автоматических устройств обычно используют ферритовые сердечники с тремя обмотками, из которых две (рис. 33,в) используются для перемагничива- ния, а одна S для считывания информации. На рис. 33,в изображена схема такого элемента, состоящего из шести ячеек, каждая из которых может запомнить одну двоичную цифру (О или 1).

Для перемагничивания сердечника любой ячейки необходимо, чтобы электрические импульсы были поданы одновременно на обе катушки например для перемагничивания элемента 6 импульсы должны быть поданы на входы и . В момент перемагничивания в обмоткесчитывания S6 сердечника возникает электрический импульс обозначающий изменение ранее записанного числа, используемый в дальнейших звеньях устройства.

Сердечники остальных элементов будут возбуждаться только одной обмоткой w, что недостаточно для их перемагничивания. Следовательно, они будут сохранять («запоминать») ранее записанную информацию.

Гистерезисные бесконтактные ферроэлек- трические реле по принципу действия аналогичны предыдущим. Ho в них вместо импульсов тока используются импульсы напряжения, изменяющие величину диэлектрической проницаемости ферроэлектрического материала. Как и в электромагнитных реле, входной импульс воспринимается только той ячейкой запоминающего устройства, которая находится на пересечении входных проводов, обозначенных числами и разрядами (рис. 33,г). Электризация ферроэлектрического материала ячейки возбуждает напряжение в проводах считывания (на схеме эти провода условно показаны в виде одного общего провода).

Электронные реле выгодно отличаются от электромагнитных большим коэффициентом усиления и малым временем срабатывания, поэтому за последнее время получают широкое распространение.

Схема электронного реле, работающего на постоянном токе, приведена на рис. 34,а.

Трехэлектродная электронная лампа (трио,д) снабжена тремя электродами: накаленной нитью или катодом К, питание которого осуществляется от батареи накала Бя, металлической пластинкой (или полым цилиндром) анодом А, соединяемым с положительным полюсом анодной батареи Ба, и сеткой С, расположенной между анодом и катодом и присоединенной через сопротивление к сеточной батарее Б с.

С помощью сетки можно регулировать количество электронов, перелетающих от накаленного катода к аноду. Когда выключатель В, осуществляющий так называемый «сеточный ко и- т акт», разомкнут, на сетке лампы образуется достаточный отрицательный потенциал и электроны отталкиваются отрицательно заряженной сеткой обратно на катод. Анодный ток во внешней цепи лампы при этом отсутствует, и лампа, как говорят, «заперта».

Если выключатель включен, то сетка окажется соединенной с положительным потенциалом входного напряжения и не будет препятствовать эмиссии электронов к аноду. Во внешней цепи лампы при этом появляется анодный ток. Когда лампа «заперта», через обмотку электромагнитного реле, включенного в цепь анодного тока электронной лампы, проходит анодный ток /а, сила которого меньше силы тока срабатывания реле. /а регулируется подбором постоянного отрицательного напряжения смещения, подаваемого на сетку лампы через сопротивление смещения. Пока сила анодного тока меньше силы тока срабатывания, контакты электромагнитного реле разомкнуты. Если включить выключатель и подать на сетку лампыположительное (относительно катода) напряжение сигнала , величина отрицательного смещения на сетке уменьшается и сила анодного тока, проходящего через обмотки реле, становится больше В результате этого срабатывает электромагнитное реле и контакты исполнительной цепи замыкаются. При выключении выключателя напряжение сигнала снимается, анодный ток становится меньше и контакты электромагнитного реле вновь размыкаются.

Схема электронного реле на переменном токе приведена на рис. 34,6. Ее отличие от предыдущей заключается в замене батарей постоянного тока трансформатором Гр переменного тока и в применении конденсатора С емкостью 4-8 мкф для шунтирования обмотки электромагнитного реле.

Большим распространением пользуются электронные реле времени. Их преимущество перед электромагнитными реле- времени заключается в возможности использования для подачи командных импульсов весьма слабых токов. В СССР выпускается электронное реле времени ЭРВ-99 для напряжения тока 220 в, с настройкой времени от 3 до 60 сек., потребляемой мощностью 15 вт; ЭРВ-60 - с настройкой от 0,2 до 60 сек. и потребляемой мощностью 60 вт и др.

 
Для включения исполнительных цепей вместо контактных можно использовать бесконтактные электронные релес обычными электронными лампами. Такие схемы называются триггерными. Сущность работы бесконтактного триггерного реле с двумя трехэлектродными лампами заключается в том, что в каждый данный момент анодный ток может проходить только через одну из ламп. Для этого две электронные лампы блокируются таким образом, что в зависимости от величины или полярности входного электрического сигнала поочередно отпирается то одна, то другая, так как увеличивается отрицательное смещение на сетке одной лампы при увеличении анодного тока другой. Увеличение отрицательного смещения на сетке лампы вызывает снижение анодного тока и запирание этой лампы. Для снятия выходного напряжения в анодные цепи ламп включаются анодные сопротивления.

В реле, показанном на рис. 35, применены две одинаковые электронные лампы JIx и JI2. Сетка лампы JIx через активное сопротивление R0 соединена с анодом лампы JJ2, а сетка лампы JI2 - с анодом лампы Лx. При таком включении достигается перекрестная обратная связь для обеих ламп: увеличение силы анодного тока в одной из ламп вызывает уменьшение тока в другой. Рабочие сеточные смещения на лампах снимаются с сопротивлений Rc. Реле срабатывает при подключении внешнего (входного) напряжения U вх и сопротивления R к точкам А и В или в том случае, если сеточный или анодный потенциал изменяется, вызывая снижение анодного тока отпертой лампы или появление его в запертой лампе. Выходное напряжение Увых Для подачи к исполнительной цепи снимается с одного из анодных сопротивлений R.

Триггерные реле практически безынерционны, характеризуются очень небольшой мощностью срабатывания и высоким коэффициентом усиления. Поэтому их целесообразно применять для автоматизации и измерений быстропроте- кающих процессов. Вместо двух-трех электродных ламп можег быть использована одна пятиэлектродная (пентод).

К новейшим электронным схемам относятся тиратронные реле. Тиратрон представляет собой трехэлектродную электронную лампу, колба которой наполнена газом (аргоном или неоном). Наличие газа дает возможность значительно увеличить силу анодного тока по сравнению с током вакуумной лампы. Поэтому тиратрон может быть использован для непосредственного управления исполнительными цепями, без электромагнитных реле (рис. 36).

 
 
Особенностью работы тиратрона является ступенчатость (релейность) его характеристики, проявляющаяся в особых условиях возникновения анодного тока. Этот ток появляется только при таком определенном значении отрицательного напряжения на сетке тиратрона, которое соответствует ионизации газа. Ионизация начинается мгновенно. Возникает газовый разряд, в тиратроне появляется анодный ток: тиратрон, как говорят, «зажигается».

Другая особенность тиратрона, питаемого постоянным током, - отсутствие управляющего действия его сетки.

Величина анодного тока «зажженного» тиратрона зависит только от напряжения анодной батареи и сопротивления его анодной цепи. Изменение потенциала сетки не влияет на работу зажженного тиратрона. Возникший ионный ток прерывается только при разрыве анодной цепи или при значительном снижении анодного напряжения. Если тиратрон питается переменным током, то сетка оказывает управляющее воздействие.

При использовании тиратрона в качестве реле в схеме следует предусмотреть возможность управления его зажиганием и гашением.

Существует различие в схемах управления тиратроном при постоянном и переменном анодных напряжениях.
При постоянном анодном напряжении гашение тиратрона путем разрыва цепи анодного тока неудобно, так как оно исключает возможность управления тиратроном от одного сигнала. Такое управление можно осуществить, применяя два тиратрона, один из которых (вспомогательный) может быть маломощным.

Схемы управления тиратроном при переменном анодном напряжении проще, чем при постоянном анодном напряжении. В этом случае для гашения тиратрона используется управляющее напряжение на сетке, что дает возможность ограничиться одним тиратроном [78, 79].

 отрывки из книги Автоматизация технологических процессов в деревообработке, Н. В. МАКОВСКИЙ (внимание! возможны ошибки распознавания)   

UP

Вход/Регистрация - Присоединяйтесь! Ваше имя: (или войдите через соц. сети ниже)

Комментарии и отзывы ( потяните за правый нижний край для увеличения окна ):

Введите код, который Вы видите на изображении выше (чувствителен к регистру). Для обновления изображения нажмите на него.