Нейтральные и поляризованные электромагнитные реле

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:

1. 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.
2. 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.

РП-3, 4, 5, 7

Реле поляризованные типа РП-4, 5, 7

Назначение

Поляризованные реле типов РП-3, РП-4, РП-4М, РП-5 и РП-7 предназначены для коммутирования электрических цепей в аппаратуре автоматики, связи (в приемных и передающих цепях аппаратуры тонального телеграфа) и сигнализации. Также реле используется в составе устройств релейной защиты и автоматики как высокочувствительные и быстродействующие элементы.

Разработчик и производители: Поляризованные реле типа РП-3, РП-4 (РП-4М), РП-5, РП-7 были разработаны в начале 50-х годов в ОКБ-3 завода Красная Заря, там же и было налажено их серийное производство. Реле были скопированы с крупногабаритных поляризованных реле, установленных в системе управления ракетой ФАУ-2. Более миниатюрными аналогами этих реле стали поляризованные реле РПС-11/3, РПС-11/4, РПС-11/5, РПС-11/7, разработанные в 1957 году тем же ОКБ-3. В дальнейшем производство реле было передано Уфимскому завод телефонной аппаратуры, а также Стародубскому , который поначалу освоил в производстве литье из силумина несущего корпуса реле РП-3, РП-4, РП-5 и РП-7 и поставлял эту деталь и Красной Заре, и Уфимскому завод телефонной аппаратуры, но затем на Стародубском заводе освоили производство и самих реле целиком. Поляризованные реле РП-3, РП-4 (РП-4М), РП-5, РП-7 выпускались в соответствии с техническими условиями РС0.452.020 ТУ и общими техническими условиями РХ0.074.005 ТУ.

Аппаратура (техника), в которой применялось реле

Устройства релейной защиты и автоматики: РИС-Э3М – реле РП-4; КРС-4, ДЗ-2, ДФЗ-201, ДФЗ-504, ДФЗ-401, ДФЗ-402, ДЗЛ-1, КРБ-125, КРБ-126 – реле РП-7; ………………….

Конструкция и принцип действия

Поляризованные реле типа РП выполнены в форме параллелепипеда и выпускались в нескольких модификациях: РП-3, РП-4 (РП-4М), РП-5, РП-7. Все внутренние элементы реле смонтированы на несущем корпусе, выполненном из силумина. Для предотвращения попадания на внутренние элементы реле пыли и мелких стальных опилок (поле постоянного магнита реле обладает большой силой) на них сверху надевается кожух, который удерживается на несущем корпусе при помощи двух винтов, при этом у более ранних реле один из винтов вставлялся через пломбировочную чашку, позже винты стали просто снаружи закрашивать краской. Кожухи у реле чаще всего выполнялись из некрашеного алюминия. Иногда с порошковой окраской серого цвета. Для поляризованных реле РП-7, которые наиболее часто применялись в устройствах релейной защиты и автоматики, помимо алюминиевых также изготовлялись кожухи из черной пластмассы со стеклянным окошком и кожухи из прозрачной пластмассы, что позволяло наблюдать за контактными системами реле без снятия кожухов. На кожухах обычно наносились год изготовления, логотип предприятия изготовителя и служебные отметки.

Рисунок 1. Общий вид поляризованных реле типа РП: а – реле РП-3, РП-4, РП-4М; б – реле РП-5; в – реле РП-7.

Выводы обмоток и контактов контактной системы реле припаяны к 16 плоским контактным штифтам (ламелям) специальной штепсельной колодки из фенопласта. Эта колодка прикреплена двумя винтами и двумя направляющими штифтами к несущему корпусу. На колодке нанесен децимальный номер реле (паспорт), его тип и логотип (товарный знак) предприятия изготовителя, а также нумерация выводов. Включение реле в цепь питания и коммутируемые цепи производится при помощи соединительной (штепсельной) колодки типа СК, позволяющей производить быструю смену реле. Для извлечения реле из колодки на кожухе имеется специальная петля. Один из направляющих штифтов у каждого типа реле выполняет роль ключа, он имеет скос с одной стороны и у каждого типа этот скос повернут в свою сторону. На соединительной колодке для каждого типа реле имеется ответная часть, металлическая накладка (смотрите рисунок 2). Благодаря такой конструкции каждый тип реле подходит только в свою соединительную колодку, это позволяет избежать ошибок при установке реле. Внешние провода к соединительной колодке присоединяются при помощи пайки. На шасси аппаратуры соединительная колодка крепится при помощи двух винтов.

Рисунок 2. Общий вид соединительных колодок типа СК для поляризованных реле типа РП (вид со стороны установки реле в колодку): а – РСЗ.656.009 Сп для реле РП-3, РС3.656.055 Сп для реле РП-4 и РПБ-4, РС3.656.092 Сп для реле РП-4М, РС3.656.065 Сп для реле 64П; б – РС3.656.056 Сп для реле РП-5 и РПБ-5; в – РС3.656.057 Сп для реле РП-7 и РПБ-7, РСЗ.656.000 Сп для реле ОР65.

Внутри конструкция всех модификаций реле РП практически одинакова. Они различаются регулировкой контактной системы, обмоточными данными и некоторыми несущественными деталями. Такая же конструкция у поляризованных реле типа 64П и ОР65. Реле типов РП-3 и РП-4 (РП-4М) двухпозиционные, двустабильные, они имеют нейтральную регулировку с магнитной блокировкой якоря. Контакты установлены симметрично относительно нейтрали. При выключении и отключении тока якорь реле удерживается у того полюса, к которому он притянулся. Реле типа РП-3 отличается от реле типа РП-4 меньшей чувствительностью, большим давлением в контактах при отсутствии тока в обмотке за счет более тонкой подвесной пружины якоря. Реле РП-4М имеет фторопластовую прокладку между пружинами якоря. Прокладка предназначена для уменьшения дребезжания якоря. Реле типа РП-5 трехпозиционное, одностабильное. Якорь реле при отсутствии возбуждения находится в среднем положении и не касается контактов. Реле типа РП-5 отличается от реле типа РП-4 большей толщиной подвесной пружины якоря. Реле типа РП-7 представляет собой двухпозиционное, одностабильное с преобладанием. Оба контакта расположены по одну сторону от нейтрали. При отсутствии тока в обмотке якорь реле типа РП-7 всегда прижат к правому контакту. По числу обмоток в зависимости от паспорта поляризованные реле РП выпускались: — РП-3 семиобмоточные; — РП-4 двухобмоточные, трехобмоточные, семиобмоточные; — РП-5 однообмоточные, двухобмоточные, трехобмоточные, четырехобмоточные, пятиобмоточные, шестиобмоточные и семиобмоточные; — РП-7 однообмоточные, двухобмоточные, трехобмоточные, четырехобмоточные, пятиобмоточные и семиобмоточные. Контакты поляризованных реле РП имеют сферическую контактную поверхность. Материал контактов, в зависимости от паспорта и года выпуска может быть: ПлИ-10, Ср999, ПдЦрХ-1, ВС-70, ЗлНк95-5. Поляризованные реле РП состоят из следующих частей (смотри рисунок 3): постоянного магнита 1, катушки с обмотками 2 с подковообразным магнитопроводом 3, якоря 4, язычка с подвижными контактами 5 и двух неподвижных контактов 6. В один из полюсов постоянного магнита, залитого в несущий корпус из немагнитного материала, ввернуты две шпильки с фигурными гайками 7, крепящие концы подковообразного магнитопровода к корпусу реле. На концах магнитопровода имеются утолщения 8, образующие полюсные надставки постоянного магнита. Магнитопровод выполнен из пермаллоя, что обеспечивает высокую чувствительность реле. Якорь реле из мягкой стали подвешен к рамке 9 на плоской стальной пружинке 10, заменяющей ось. В верхней части якоря имеются крылышки 11, расположенные в собранном реле над вторым полюсом постоянного магнита. Язычок 5, на котором укреплены подвижные контакты, состоит из двух пружинок, приклепанных к якорю. Во время срабатывания реле при ударе подвижного контакта о неподвижный одна пружинка скользит с определенным трением по другой, уменьшая тем самым вибрацию контактов. Для этой же цели неподвижные контакты 6 также укреплены на плоских пружинках, упирающихся в регулировочные винты 12, закрепляемые стопорными винтами 16. Ток к подвижным контактам подводится через рамку и пружину, на которой подведен якорь. Оба неподвижных контакта и рамка с якорем смонтированы на фарфоровой колодке 13, прикрепленной двумя винтами 14 к корпусу реле. Благодаря этому рамка и якорь оказываются изолированными от корпуса реле. На нижней части якоря с обеих его сторон имеются по две цилиндрических накладки 15 из изоляционного материала, препятствующие соприкосновению якоря с магнитопроводом.

Рисунок 3. Конструкция поляризованного реле типа РП: 1 – постоянный магнит; 2 – катушка реле; 3 – магнитопровод; 4 – якорь, 5 – язычок с подвижными контактами; 6 – неподвижные контакты; 7 – шпильки с фигурными гайками; 8 – полюсная надставка; 9 – рамка; 10 – плоская пружинка; 11 – крылышки; 12 – регулировочные винты; 13 – фарфоровая колодка; 14 – винты, крепящие колодку; 15 – изоляционные цилиндрические накладки; 16 – стопорные винты; 17– винты, при помощи которых рамка прикрепляется к колодке.

Принцип действия поляризованных реле РП

При подаче от источника тока положительного потенциала на начало обмотки и отрицательного — на конец обмотки якорь реле замыкается с правым контактом реле. При противоположном направлении тока по обмотке якорь замыкается с левым контактом. От полюса N постоянного магнита через две шпильки и полюсные надставки магнитный поток, пройдя через два воздушных зазора, входит с обеих сторон в якорь. Пройдя по нему, поток переходит в крылышки, расположенные в верхней части якоря, и через воздушный зазор замыкается на полюсе S магнита. В свою очередь, магнитный поток, создаваемый током; протекающим по обмотке реле, циркулирует по цепи, состоящей из подковообразного магнитопровода с полюсными надставками и воздушного зазора, пронизывая нижнюю часть якоря, расположенную в этом зазоре. Если якорь реле установить по средней линии ОМ, то такое симметричное его расположение вызовет деление магнитного потока постоянного магнита в воздушном зазоре между каждой из полюсных надставок и нижней частью якоря на две равные части Фо/2. В этом положении на якорь будут действовать две равные и противоположно направленные силы F1 и F2, в результате чего якорь будет находиться в положении равновесия. Но это равновесие неустойчивое, так как малейшая несимметрия или внешний толчок могут вывести якорь из его среднего положения (по линии ОМ), и он переместится в сторону ближайшего конца магнитопровода, допустим, по часовой стрелке, до упора язычка в неподвижный контакт. Вследствие того, что нижняя часть якоря будет в этом случае ближе к левому концу магнитопровода, поток между ними будет больше потока между якорем и правым концом магнитопровода, соответственно через силу F1 станет больше силы F2, и в результате якорь будет прижат к правому контакту силой F = F1 — F2. Если якорь отклонить на тот же угол против часовой стрелки от нейтральной линии, то с одинаковой по величине силой F = F2 — F1 якорь будет прижат к левому контакту. При протекании тока по обмотке реле в подковообразном магнитопроводе появляется дополнительный магнитный поток Фi, который между концами магнитопровода взаимодействует в воздушном зазоре с потоком постоянного магнита. В результате суммарный поток с левой стороны якоря увеличивается, а с правой уменьшается, и якорь под действием результирующей силы будет перемещаться по часовой стрелке.

Рисунок 4. Принципиальная схема магнитных цепей поляризованного реле типа РП

Регулировка поляризованных реле типа РП Все поляризованные реле РП проходят регулировку на заводе, поэтому в эксплуатации не требуется специальная регулировка. В случаях нарушения регулировки и несоответствия техническим требованиям необходимо произвести перерегулировку реле. Наиболее просто в небольших пределах токи срабатывания и возврата реле могут быть отрегулированы поворотом упорных винтов 12 неподвижных контактов. Так, для увеличения тока срабатывания реле упорный винт 12 левого неподвижного контакта вывинчивается, а для уменьшения — ввинчивается. Для увеличения тока возврата реле упорный винт правого неподвижного контакта ввинчивается, а для уменьшения — вывинчивается. В тех случаях, когда указанная регулировка не дает желательных результатов, необходимо произвести более сложную регулировку по приведенным ниже указаниям: а) ослабляется затяжка гаек 7, крепящих магнитопровод. Увеличивается зазор между полюсами магнитопровода до максимально возможного, после чего гайки вновь надежно затягиваются. Увеличение зазора производится путем раздвигания концов магнитопровода отверткой, вставленной в воздушный зазор между его концами. Увеличивать зазор нужно осторожно, чтобы не повредить якорь и крепящую его пружинку; б) устанавливается максимально возможное расстояние между подвижными контактами; в) фарфоровая колода устанавливается в таком положении, чтобы при протекании тока на 5-7 % больше тока срабатывания происходил отрыв якоря от правой полюсной надставки магнита, после чего винты, крепящие колодку, слегка затягиваются; г) точная регулировка реле на заданный ток срабатывания осуществляется поворотом упорного винта 12 левого неподвижного контакта. В случае нечеткой работы реле, когда якорь, отрываясь от правого полюса, не доходит до левого полюса, а остается в промежуточном положении (якорь «плавает»), следует немного уменьшить зазор между полюсами магнитопровода (обычно достаточно приблизить левый конец магнитопровода) и произвести регулировку реле вновь; д) после срабатывания реле ввинчивается винт 12 правого неподвижного контакта до надежного замыкания НО контакта. При этом проверяется коэффициент возврата реле: если коэффициент возврата реле ниже требуемого, то его необходимо увеличить до требуемой или большей величины путем ввинчивания упорного винта 12 правого неподвижного контакта. При этом нужно следить за тем, чтобы была обеспечена достаточная величина нажатия на неподвижный правый контакт реле; е) проверяется величина зазора между контактами. Если величина зазора окажется меньше допустимой, необходимо вновь произвести регулировку реле; ж) надежно затягиваются винты 14 и стопорные винты 16, после чего производится повторная проверка величины токов срабатывания и возврата реле. Изменяя перемещением фарфоровой колодки положение якоря в воздушном зазоре, можно получить регулировку реле на нейтраль, то есть когда якорь располагается по осевой линии, или на преобладание, когда якорь прижат к одному из неподвижных контактов. Рабочее положение реле любое.

Краткие технические характеристики

Входные параметры: Ток срабатывания: 0,029 — 33 мА в зависисмости от паспорта Выходные параметры:Ток коммутируемый контактами: 0,2 А Напряжение на розомкнутых контактах: не более 27 В Габариты: 98,7 х 27,5 х 42,6 мм (В х Ш х Д) без соединительной колодки Вес: не более 220 г.

Дополнительная информация (источники информации)

1. Северная заря 1974-2014. Сохраняя прошлое, создавать настоящее и будущее. (Корпоративное издание ОАО НПК «Северная заря») Автор: Малащенко А.А. Санкт-Петербург, 2014 2. Расчет электромагнитных реле для аппаратуры автоматики и связи. Издание третье переработанное и дополненное. Автор: М.И. Витемберг. М-Л.: Энергия, 1961. 16-3. Поляризованные реле типов РП. Страницы 479-481. Описание реле РП (DjVu, 93 кБ.) 3. Справочник по электромагнитным реле. Игловский И. Г. и Владимиров Г. В. -Л.: Энергия, 1975 4. Справочник по слаботочным электрическим реле. Издание второе, переработанное и дополненное. Игловский И. Г. и Владимиров Г. В. — Л.: Энергоатомиздат, 1984 5. Справочник по слаботочным электрическим реле. Издание третье, переработанное и дополненное. Игловский И. Г. и Владимиров Г. В. — Л.: Энергоатомиздат, 1990 6. Справочник. Реле и контакторы. Проектно-конструкторское бюро, 1962. Поляризованные реле РП-4,. РП-4М, РП-5 и РП-7 . Описание реле и технические данные. (DjVu, 572 кБ.) 7. Справочник. Реле и контакторы. Проектно-конструкторское бюро, 1962. Колодка для реле РП-3, РП-4, РП-5 и РП-7. (DjVu, 63 кБ.) 8. Некоторые старые паспорта (Уххххххх) реле РП-4, РП-5, РП-7 можно посмотреть в справочном листке из журнала Радио >> перейти9. Справочник по элементам автоматики и телемеханики. Электромагнитные реле. И. Е. Декабрун и Н. Р. Тедер. Под редакцией Б. С. Сотскова. Переводные таблицы реле завода Красная заря. М.-Л.: ГЭИ, 1958 10. Наладка и эксплуатация релейной части дифференциально-фазных высокочастотных защит линий 400 — 500 кВ (ДФЗ-401 и ДФ3-402). В. В. Кочетов, Е. Д. Сапир и Г. Г. Якубсон. Регулировка реле РП-7. М.-Л.: ГЭИ, 1962 11. Руководящие указания по наладке, проверке и эксплуатации продольной защиты линии типа ДЗЛ-. Я. М. Сморядинский, В. М. Волков. Регулировка реле РП-7. М.-Л.: ГЭИ, 1962 12. Поляризованное реле типа РП-7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОБК 469.349. Издание 16 13. Отраслевой стандарт ОСТ4 Г0.452.017. Редакция 1-72. Реле поляризованные типа РП-4, РП-4М, РП-5, РП-7. Руководство по выбору 14. Отраслевой стандарт ОСТ4 Г0.452.015. Редакция 1-72. Реле поляризованное типа РП-3. Руководство по выбору 15. Отраслевой стандарт ОСТ4 Г0.365.001. Редакция 1-72. Колодки соединительные типа СК. Руководство по выбору

Механические характеристики реле типа ПМПУШ – 150/150.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПОВ ДЕЙСТВИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ РЕЛЕ

Цель:изучить конструкцию и принцип действия поляризованных реле.

Оборудование и раздаточный материал: поляризованные реле типа ПМПУШ – 150/150;

Альбом «Реле и трансмиттеры»

Рисунок 2.1 — Конструкция реле типа ПМПУШ – 150/150.

Конструкция реле типа ПМПУШ – 150/150.

Конструкция поляризованного малогабаритного реле типа ПМПУШ 150\150 представляет собой

Контактная система (с указанием контактирующего материала)

13.Усиленный переведенный контакт

14.Усиленный перекидной контакт

15.Усиленный нормальный контакт

Объясните цифровые обозначения контактов поляризованного реле типа ПМПУШ 150\150:

111.Усиленный перекидной контакт первого тройника

132.Нормальный контакт третьего тройника

143.Усиленный переведенный контакт четвертого тройника.

Первая цифра обозначает: Тип системы

вторая цифра обозначает: Номер группы

третья цифра обозначает: Тип контакта.

Контакты рассчитаны на переключение цепей при токе нагрузки до 2 А.

Выводы от обмоток подключаются к выводам 1-3

и
2-4
(см. рис).

При последовательном включении обмоток соединяют перемычкой выводы 2-3,

а при параллельном —
1-2
и
3-4.
Обоснуйте выбор материалов, из которых изготовлены контакты реле.

Контакты изготовляют из графита с серебряным наполнением, а общие и тыловыеиз серебра. Сочетание контактов графит-серебро исключает возможность сваривания фронтовых контактов с общими при пропускании по ним тока, в несколько раз превышающего номинальный.

Принцип действия реле типа ПМПУШ – 150/150.

При отсутствии тока в катушках в магнитопроводе действует разветвленный магнитный поток Фп1 и Фп2 от постоянного магнита, который удерживает якорь в одном из крайних положений. При включении питания, от тока, протекающего в катушках, в магнитопроводе создается магнитный поток Фк. В зависимости от направления тока в катушках создаваемый током магнитный поток в магнитопроводе будет направлен по часовой или против часовой стрелки. В одном из сердечников магнитные потоки будут складываться, а в другом иметь встречное направление. Якорь будет притягиваться к сердечнику в котором магнитные потоки будут складыватся.

Содержание отчета

1.Эскиз конструкции реле типа ПМПУШ – 150/150.

2. Пояснение конструкции поляризованного реле типа ПМПУШ – 150/150.

3. Пояснение принципа действия поляризованного реле типа ПМПУШ – 150/150.

Выводо области применения реле ПМПУШ – 150/150.

В системах автоматики реле используется в схемах управления стрелочным электродвигателем постоянного тока.

Что означает слово поляризованное?

Означает, что состояние коммутируемых контактов зависит от направления протекания тока в обмотке его электромагнита, то есть от полярности его подключения.

В каких состояниях может находиться поляризованное реле?

Состояние прямой и обратной полярности тока

Типы поляризованных реле и область их применения.

ПМП 150/15, ПМШ-1400, ПМШ 150/150, ПМПУШ – 150/150, ПМПШ 150/150. Применяются в железнодорожной автоматике.

Принцип работы поляризованного реле.

Основан на магнитных свойствах, позволяющих изменять направление тока подаваемого на обмотку при прямой и обратной полярности.

Нумерация контактов поляризованного реле.

Четыре полные группы контактов, где нормальный контакт обозначается цифрой -2, перекидной цифрой – 1, а переведенный цифрой — 3

Конструкция поляризованного реле типа ПМПУШ – 150/150.

Приведена в лабораторной работе.

Электрические характеристики реле типа ПМПУШ – 150/150.

Номинальное напряжение – 24В.

Напряжение перебрасывания якоря – 10-16В

Напряжение перегрузки – 36В

Сопротивление каждой из двух обмоток реле – 150Ом.

Механические характеристики реле типа ПМПУШ – 150/150.

Физический зазор между полюсом и притянутым якорем, измеренный у края якоря, мм, не менее – 0,15.

Люфт якоря, мм – 0,2-0,4(по оси цапф), 0,05-0,12(перпендикулярно оси цапф)

Расстояние от нормальный и переведенных контактов до подвижных, мм, не менее – 7,5(Усиленных) 5,0 (Неусиленных)

Нажатие на каждый контакт, при любом положении якоря, Н(гс), не менее – 0,45(45) усиленных, 0,25(25) неусиленных.

Неодновременность замыкания или размыкания контактов, мм, не более – 0,4

Осевое смещение контактных площадок, мм, не более – 0,5

Ход якоря, измененный под штифтом, обеспечивающий скольжение контактов, мм, не менее – 0,7

Источник

Поляризованные и импульсные реле

Поляризованные реле отличаются от нейтральных наличием в магнитной системе постоянного магнита. Они имеют поляризо­ванный якорь, который переключается из одного (нормального) положения в другое (переведенное) в зависимости от направле­ния (полярности) тока, протекающего по обмоткам катушек. По надежности действия они не отвечают требованиям реле I клас­са, поэтому при использовании в ответственных схемах правиль­ность их работы проверяется схемным способом.

2.4. Конструкция реле ПМПШ 150/150

Поляризованное малогабаритное пусковое реле ПМПШ-150/150 применяют в схеме включения стрелочного электропривода совместно с реле НМПШЗ-0,2/220. Магнитная система поляри­зованного реле (рис. 2.4) состоит из катушек 1, надетых на сердечники 2;

постоянного магнита
3
и поляризованного якоря
4.
К якорю шарнирно прикреплена изоляционная планка 5, с помощью которой осуществляется переключение контактов. Усиленные контакты
НУ
(нормальный усиленный)и
ПУ
(переведенный усиленный)снабжены магнитами дугогашения искры.

При отсутствии тока в обмотках якорь остается и удержи­вается потоками постоянного магнита в том положении, в кото­ром он находился в момент выключения тока. Якорь реле (см. рис. 2.4) показан в нормальном положении. В этом состоянии общие контакты о замкнуты с нормальными контактами Н.

Магнитный поток ФП постоянного магнита
3
разветвляется по двум парал­лельным ветвям (как показано сплошными линиями) в виде потоков ФП1 и ФП2. Эти потоки были бы равны, если бы якорь занимал среднее положение. Однако якорь никогда среднего положения не занимает и всегда находится в одном из крайних положений (на рис. 2.4 в ле­вом). Благодаря увеличению воздушного зазора справа и уменьше­нию его слева поток левого сердечника превышает поток правого. За счет разности этих потоков ΔФП= ФП1—ФП2 якорь удерживается в левом положении. Магнитный поток ФК, создаваемый катушками, всегда в одном стержне складывается с потоками постоянного магнита, а в другом — вычитается. Для того чтобы якорь перебросился в правое положение, необходимо по обмоткам катушек пропу­стить ток такой полярности, чтобы магнитные потоки постоянного магнита и катушек складывались в правом стержне (в левом они будут вычитаться). За счет суммарного магнитного потока якорь реле перебросится в правое положение. После выключения тока якорь остается в этом положении, так как теперь уже поток ФП2 будет превышать поток ФП1. Для возвращения якоря в прежнее положение необходимо пропустить ток другой полярности.

Реле ПМПШ-150/150 (ПМП-150/150) имеет четыре контактные группы, из них две — с усиленными контактами (контактная формула 2 нупу, 2 нп,

усиленные контакты
111-112-113
и
141-142-143).
Контакты поляризованного якоря нумеруются трехзначными числами. Реле ПМПШ-150/150 рассчитано на номинальное рабочее напряжение 24 В. Обмотки его вклю­чаются раздельно.Якорь реле занимает нормаль­ное положение, замыкаются контакты
111-112, 121-122, 131-132, 141-142.
Расстояние между усиленными контактами не менее 7,5 мм, между остальными — 5 мм. Каждый усиленный контакт обеспечивает не менее 100000 переключений цепи постоянной тока 4 А при напряжении 240 В, а остальные контакты — цепи постоянного тока 2 А при напряжении 24 В. Замкнутые контакты выдерживают в течение 1 ч ток 15 А. Температура нагрева контактов при этом не превышает температуру окружающей среды более чем на 100 °С.

Импульсные поляризованные реле применяют в качестве путе­вых и их повторителей в импульсных рельсовых цепях, а также в некоторых других устройствах автоматики и телемеханики.

Импульсные реле обладают высокой чувствительностью, что позволяет использовать их для работы от маломощных коротких импульсов тока определенной полярности. Они не отвечают тре­бованиям реле I класса надежности, поэтому в ответственных схемах, непосредственно обеспечивающих безопасность движения поездов, осуществляется непрерывный контроль притяжения и от­пускания якоря и переключения контактов. Например, в рельсо­вых цепях применяют специальные релейно-конденсаторные или релейные дешифраторы, обеспечивающие такой контроль.

Импульсные реле в зависимости от регулировки их магнитной системы могут срабатывать от токов разных направлений, переклю­чая якорь вправо или влево в зависимости от направления тока в обмотке (нейтральная регулировка) или от тока только одного направления (регулировка с преобладанием). Импульсные путевые реле имеют регулировку с преобладанием.

Путевые реле имеют один переключающий контакт о-ф-т

из металлокерамического сплава. Магнитную систему реле (рис. 2.5) образуют постоянный магнит 1 с полюсными наконечниками
2
и
4,
якорь
3
и катушка 5. Полюсные наконечники и якорь выполнены из магнитомягкой стали, а постоянный магнит — из магнитотвердой. Средняя часть якоря находится внутри неподвижной катуш­ки
5.
Нижняя часть якоря укреплена на неподвижной плоской пружине. Верхний конец якоря жестко связан с контактной пружи­ной
6
(общий контакт), которая в правом крайнем положении замыкается с тыловым контактом, а в крайнем левом – с фрон­товым.

Реле имеет регулировку с преобладанием вправо, чтобы его якорь при прекращении тока в обмотке возвращался в исходное положение. Преобладание вправо в данном случае достигнуто более близким расположением правого верхнего и левого ниж­него полюсных наконечников. Магнитный поток ФП, создаваемый постоянным магнитом, проходит от северного полюса N

к южному S через полюсные наконечники 2 и
4.
Часть магнитного потока проходит также через якорь
3
и воздушные зазоры у правого верхнего и левого нижнего наконечников в виде дополнитель­ного потока ΔФП. Поэтому общий магнитный поток в правом верхнем и левом нижнем зазорах превышает поток в левом верхнем и правом нижнем зазорах, и якорь занимает правое положение. В этом положении он удерживается также дополнительным усилием, созда­ваемым плоской пружиной.

Чтобы якорь перебросился в левое положение, необходимо пропустить по обмотке ток такого направления, чтобы поток Фк, создаваемый обмоткой катушки (показан штриховой ли­нией), складывался в левом верхнем и правом нижнем зазорах. В правом верхнем и левом нижнем зазорах он будет при этом вычитаться. За счет суммарного потока ФП+ФК якорь переключает­ся в левое положение, в котором общий контакт замыкается с фронтовым. Для срабатывания реле необходимо, чтобы усилие, создаваемое потоком ΔФК, превышало усилие, создаваемое потоком ΔФП и реакцией плоской пружины. После выключения тока в обмотке якорь под действием усилия, создаваемого реакцией пружины, возв­ратится в исходное (правое) положение.

Рис. 2.5. Схема Рис.2 .6.Конструкция

импульсного реле реле ИМШ1

При другом направлении тока в обмотке магнитный поток ФК будет складываться с потоком постоянного магнита в правом верхнем и левом нижнем зазорах, и якорь останется в прежнем (правом) положении. Таким образом, при прохождении тока определенной полярности якорь реле действует так же и у нейтрального реле. Однако принципиальное отличие состоит в том, что импульсное поляризованное реле работает только от импульсов определенной полярности и не срабатывает от импульсов другой полярности.

Комбинированные реле

Комбинированные реле представляют собой сочетание нейтрального и поляризованного реле с общей магнитной системой. Они имеют нейтральный и поляризованный якоря. При прохожде­нии через обмотки тока любой полярности нейтральный якорь притягивается, в результате чего замыкаются управляемые им фронтовые контакты. Переключение поляризованного якоря и замыкание управляемых им контактов происходят в зависимости от полярности тока, протекающего через обмотки.

Комбинированное реле является трехпозиционным, так как оно может находиться в трех различных состояниях: без тока, возбуждено током прямой или обратной полярности.

Электромагнитная система комбинированного малогабаритного штепсельного реле КМШ (рис. 2.7) состоит из двух катушек 1, надетых на сердечник 2

с ярмом
3;
нейтрального якоря
6;
постоянного магнита
4
и поляризованного якоря
5.
Нейтральный и поляризованный якоря управляют связанными с ними контактами посредством изолирующих планок 7 и
8.
Если ток в обмотках реле отсутствует, то нейтральный якорь, не связанный с потоком постоянного магнита, находится в отпущенном положении; его общие контакты замкнуты с тыловыми контактами. При протекании по обмоткам тока любого направления нейтральный якорь притягивается, и его общие контакты замыкаются с фронтовыми. Таким образом, нейтральный якорь комбинированного реле действует так же, как и якорь обычного нейтрального реле.

Поляризованный якорь управляется магнитным потоком постоянного магнита и потоком, создаваемым обмотками катушек. При отсутствии тока в обмотках поляризованный якорь находит­ся в одном из крайних положений (на рис. 2.7 в левом). Магнитный поток постоянного магнита разветвляется по двум параллельным ветвям в виде потоков ФП1 и ФП2. Благодаря меньшему воздушному зазору слева поток ФП1 превышает поток Ф П2 на ΔФП, удерживая якорь в левом положении.

При пропускании тока через обмотки катушек создается магнитный поток ФК, замыкающийся через сердечник по двум параллельным ветвям: через нейтральный и поляризованный якоря. Нейтральный якорь под действием этого потока притягивается. Поток постоянного магнита ФП2 и поток, создаваемый обмоткой катушки ФК, складываются с правой стороны и вычитаются с левой. Усилие, создаваемое суммарным потоком ФП2+ФК, превышает усилие, создаваемое с левой стороны потоком ФП1–ФК, поэтому поляризованный якорь переключается в правое положение, замыкая общие контакты поляризованного якоря с переведенными.

После выключения тока поляризованный якорь остается в правом положении, так как теперь благодаря уменьшению воздушного зазора справа и увеличению слева поток ФП2 будет превышать поток ФП1 на ΔФП. Усилие, создаваемое потоком ΔФП, будет удерживать поляризованный якорь в правом положении. Для того чтобы поляризованный якорь перебросился в первоначальное (левое) положение, необходимо через обмотки реле пропустить ток другого направления. Таким образом, в комбинированном реле, как и в поляризованном, осуществляется сравнение двух потоков: постоянного магнита и потока, создаваемого катушками при пропускании по ним тока. В одном из сердечников в зависимости от направления тока в катушках эти потоки складываются, а в другом вычитаются. Поляризованный якорь переключается в сторону сердечника, в котором складываются магнитные потоки.

Рис. 2.7. Схема и нумерация Рис. 2.8. Схема управления

…контактов комбинированного реле КМШ огнями трехзначного светофора

Зазор между нейтральным якорем и полюсами обеспечивается упорным штифтом на якоре. Таким же образом обеспечивается зазор между полюсами и поляризованным якорем.

Контактная система реле (см. рис. 2.7) состоит из двух контактных групп на переключение 2 фт,

управляемых нейтраль­ным якорем, и двух контактных групп на переключение 2
нп,
управ­ляемых поляризованным якорем. Контактирующие части подвижных пружин поляризованного и нейтрального якорей и тыловых пружин нейтрального якоря изготовлены из серебра, контактирующие час­ти остальных контактов графито-серебряные. Контактная система рассчитана на переключение электрических цепей постоянного тока 2 А при напряжении 24 В или цепей переменного тока 0,5 А при напряжении 220 В.

Всем комбинированным реле присущ недостаток, заключаю­щийся в том, что при изменении полярности тока в обмотках изменяется направление магнитного потока, и в момент его прохождения через нулевое значение реле отпускает нейтраль­ный якорь. Этот недостаток ограничивает область применения комбинированных реле. Если использовать комбинированное ре­ле для управления огнями трехзначного светофора (рис. 2.8, а

), то при смене желтого огня на зеленый или наоборот происходит проблеск красного огня на светофоре. В этой схеме при отсутствии тока в обмотках реле (блок-участок занят) нейтральный якорь находится в отпущенном положении, замкнуты его контакты 11-13
, на светофоре горит красный огонь.
При свободности одного блок-участка линейное реле (в ка­честве которого использовано комбинированное реле) возбужда­ется током обратной полярности, замыкаются контакты 11-12нейтрального и 111-113поляризованного якорей. На светофоре загорается лампа желтого огня. После освобождения второго блок-участка в линейном реле меняется полярность тока с об­ратной на прямую. Поляризованный якорь перебрасывается и замыкаются его контакты 111-112.

На светофоре загорается зеле­ный огонь. Однако при изменении полярности тока в обмот­ках и магнитного потока в сердечниках в момент его прохожде­ния через нулевое значение реле кратковременно отпускает нейтральный якорь, замыкается тыловой контакт и на светофо­ре кратковременно появляется красный огонь, а затем нейтраль­ный якорь притягивается, замыкается фронтовой контакт и заго­рается зеленый огонь. Таким образом, смена желтого огня на зеленый происходит через красный огонь, т. е. появляется проблеск красного огня, что недопустимо, так как машинист, увидев непо­нятный сигнал, остановит поезд. Аналогичная ситуация создается и при обратной смене сигнала — с зеленого на желтый.

Исключить этот недостаток схемным способом замедления на отпускание (например, с помощью конденсаторов) не пред­ставляется возможным, так как при смене полярности тока прохож­дение его через нулевое значение неизбежно.

Для устранения указанного недостатка в схему управле­ния огнями светофора включается не контакт нейтрального яко­ря линейного комбинированного реле, а контакт его повтори­теля ПЛ

(рис. 2.8,
б
). Последний имеет замедление на отпуска­ние якоря и при кратковременном отпускании нейтрального якоря реле
Л
удерживает якорь притянутым и проблеска красного огня не происходит.

Комбинированные реле в части работы нейтрального якоря и связанных с ним контактов отвечают требованиям, предъявляе­мым к реле I класса надежности. Правильную работу контактов поляризованного якоря необходимо проверять схемным путем, так как в части работы поляризованного якоря комбинированные реле не отвечают требованиям реле I класса надежности.

Реле переменного тока

В устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики применяют реле переменного тока: двухэлементные секторные реле ДСШ, используемые в основном в качестве путевых реле. Для контроля целостности нитей светофорных ламп применяют нейтральные реле постоянного тока с выпрямителями ОМШ, для переключения питания устройств на резервный источник предназначены аварийные реле АОШ, АПШ и АСШ.

Двухэлементные штепсельные реле переменного тока ДСШ широко применяют как путевые реле в рельсовых цепях переменного тока 50 и 25 Гц. В метрополитенах применяют реле ДСШ-2 в качестве путевых и линейных реле. Реле ДСШ I класса надежности являются индукционными, работающими только от переменного тока.

Принцип действия двухэлементного реле основан на взаимодействии переменного магнитного потока одного элемента с током, индуцируемым в секторе переменным магнитным потоком другого элемента. В соответствии с законом электромагнитной индукции на проводник с током (сектор), помещенный в магнитное поле, действует сила, приводящая его в движение. Сектор реле поворачивается и переключает контакты. Сила, действующая на сектор, пропорциональна произведению токов местного и путе­вого элементов и зависит от угла сдвига фаз между ними.

Электромагнитная система реле ДСШ (рис. 2.9, а)

имеет два элемента — местный и путевой. Местный элемент состоит из сердечника 1 и катушки 2. На сердечнике путевого элемента
3
помещена катушка
4.
Между полюсами сердечников расположен алюминиевый сектор 5. Ток, проходящий по местной обмотке, образует совпадающий с ним по фазе магнитный поток ФМ, который индуцирует в секторе токи
iМ
, отстающие по фазе от потока ФМ на угол 90° (рис. 2.9, б). Под действием тока путевого элемента возникает магнитный поток ФП, индуцирующий в секторе токи
iП.
Взаимодействие индуцированных токов iМ

с магнитным потоком ФП создает вращающий момент
M1,
а токов
iМ
с магнитным потоком ФМ — вращающий момент
М2.
Под действием суммарного вращающего момента
М = М2 + М1
сектор перемещается вверх и замыкает фронтовые контакты. При выключении тока в путевой или местной обмотке сектор возвращается в исходное положение (вниз) под действием собственного веса. Поворот сектора ограничивается сверху и снизу роликами, которые для смягчения ударов могут перемещаться в направляющих их держателях.

Положительный вращающий момент и движение сектора вверх возможны только при определенном соотношении фаз между токами (напряжениями) путевого и местного элементов. Так как магнитные потоки ФП и Фм и индуцируемые ими в секторе токи iП

и
iМ
пропорциональны токам путевого и местного элементов, вращающий момент пропорционален произведению токов путевого и местного элементов и зависит от угла сдвига фаз между ними:

M = IП I M sin (φ),

где φ — угол сдвига фаз IП и I M.

Наибольший вращающий момент реализуется при угле сдвига фаз между токами путевого и местного элементов, равном 90°.

Таким образом, токи и совпадающие с ними потоки путевого и местного элементов должны быть сдвинуты на угол 90°. Если бы катушки и сердечники путевого и местного элементов были одинаковы, то и опережающие ток напряжения UП

и
UМ
также были бы сдвинуты между собой на угол 90°. Однако из-за некоторого отличия характеристик катушек и сердечников путевого и местного элементов
UМ
опережает по фазе IМ на 72°, a
UП
опережает по фазе IП на 65°. Поэтому напряжения
UM
и
UП
сдвинуты по фазе не на 90°, а на 97°.

Рис. 2.9. Принципиальная схема реле ДСШ

Рис.2.10. Векторная диаграмма реле ДСШ

Практически для индукционных реле ДСШ обычно задается такой угол сдвига фаз между напряжением местного элемента и током путевого элемента, при котором реализуется максимальный вращаю­щий момент.

Для реле ДСШ при частотах сигнального тока 50 и 25 Гц для реализации максимального вращающего момента необходимо, чтобы напряжение местной обмотки опережало ток путевой обмотки на угол (162±5)°. Этот угол называется идеальным углом сдвига фаз. Напомним, что угол сдвига фаз между токами и магнитными потоками путевого и местного элементом составляет при этом 90°.

Идеальные фазовые соотношения характеризуются следующими углами сдвига фаз (рис. 2.10): 900 между токами и магнитными потоками путевого и местного элементов; 162° между током путевого и напряжением местного элементов; 97° между напряжениями путевого и местного элементов.

Если фазовые соотношения отличаются от идеальных, то для обеспечения работы реле и получения необходимого вращающего момен­та требуется увеличить напряжение UПна обмотке путевого элемента до величины:

,

где φИ и φД — идеальный и действительный фазовые углы.

Приведенная формула верна при φИ>φД и φИ<�φД, так как функ­ция сos.φ одинакова при положительном и отрицательном углах.

Практически в условиях эксплуатации угол расстройки не должен превышать 25—30°. При отклонении угла расстройки на ±30° вращающий момент изменяется незначительно. Так как cos.30°=0,867, то требуется увеличение напряжения на путевой обмотке на 13—14% по сравнению со случаем идеальных фазовых соотношений. При дальнейшей расстройке функции соs(φИ – φД) изменяется более резко, рельсовая цепь работает неустойчиво, так как дальнейшие незначительные возрастания расстройки приводят к заметному снижению вращающего момента и силы подъема сектора. При расстройке 60° требуется увеличить напряжение на путевой обмотке в два раза.

Трансмиттеры

Маятниковый трансмиттер МТ-1 применяют для импульсного питания рельсовых цепей постоянного тока. Он вырабатывает импульсы тока с интервалами между ними: длительность импульсов и интервалов одинакова и равна 0,3 с.

Основными частями маятникового трансмиттера (рис. 2.11) являются электромагнитная система, ось с шайбами и маятником и контактная система. Электромагнитная система состоит из двух сердечников 1 с полюсными наконечниками, между которыми помещен якорь 2.

На ось якоря насажены маятник
3
и гетинаксовые шайбы
4, 5 и 6,
которые переключают контакты. На сердечники помещены катушки
К1
и
К2.
Якорь насажен на ось так, чтобы в спокойном положении маятника ось якоря не совпадала с магнитной осью
M1
и
М2.
В этом положении кулачковой шайбой
4
замкнут управляющий контакт
УК.
При включении тока якорь
2
под действием магнитного поля поворачивается против часовой стрелки, стремясь занять положение по оси
М1-М2.
Вместе с якорем поворачиваются маятник и кулачковые шайбы
4, 5 и 6.
Управляющий контакт при этом размыкается и размыкает цепь питания обмоток. Маятник по инерции продолжает замедленное движение за счет запасенной кинетической энергии, затем под действием силы тяжести маятник вместе с осью и якорем начинает движение в обратном направлении. Проходя исходное (среднее) положение, шайба
4
замыкает контакт
УК,
включая обмотку. Однако маятник по инерции еще продолжает движение, затем движение возобновляется против часовой стрелки.

При прохождении якоря через среднее положение снова замыка­ются контакты УК,

и обмотки включаются. Якорь вместе с маятни­ком получают дополнительное усилие. Таким образом, за счет энергии источника питания при каждом прохождении среднего по­ложения маятник получает дополнительное ускоряющее усилие, устанавливаются незатухающие автоматические колебания. Транс­миттер МТ-1 совершает 95—115 колебаний в минуту. С такой же частотой замыкаются и размыкаются контакты
31-32
и
41-42.
Через эти контакты в рельсовую цепь передаются импульсы тока. Трансмиттер МТ-2 имеет аналогичное устройство и отличается длительностью вырабатываемых импульсов и интервалов. Он совер­шает 40 + 2 колебаний в минуту, его контакт
31-32
замкнут и разом­кнут в течение (0,75 + 0,1) с, а контакт
41-42
замкнут в течение (1+0,05) с, а разомкнут в течение (0,5 + 0,1) с. В положении покоя контакт
41-42
замкнут, а контакт
31-32
разомкнут. Трансмиттер МТ-2 применяют в схемах включения светофоров для обеспечения мигающего режима горения ламп. Маятниковые трансмиттеры рассчитаны для работы от источников постоянного тока напряже­нием 12 и 24 В.

Рис. 2.11. Принципиальная схема маятникового трансмиттера МТ-1

Кодовые путевые трансмиттеры переменного тока КПТШ служат для образования кодовых сигналов, используемых в системах число­вой кодовой автоблокировки и автоматической локомотивной сигна­лизации.

Трансмиттеры КПТШ-515 и КПТШ-715 используют в системе число­вой кодовой автоблокировки и АЛСН переменного тока 50 Гц, КПТШ-815 и КПТШ-915 — при частоте сигнального тока 75 Гц. Про­должительность кодового цикла у трансмиттеров КПТШ-515 и КПТШ 815 составляет 1,6 с, а у трансмиттеров КПТШ-715 и КПТШ-915 — 1,86 с.

Основными частями трансмиттера являются однофаз­ный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, редуктор, кулачковые шайбы и контактная система. Статор имеет две обмотки, смещенные в пространстве на угол 90°. Параллельно одной из обмо­ток у трансмиттеров, работающих от переменного тока 50 Гц, включен конденсатор емкостью 6 мкФ для расщепления фазы (у трансмит­теров, работающих от тока частотой 75 Гц, для этой же цели включен конденсатор емкостью 2 мкФ последовательно с обмоткой).

Благодаря пространственному смещению обмоток и электрическо­му смещению тока в одной из них включением конденсатора при питании статора однофазным переменным током создается перемен­ное вращающееся магнитное поле, подобно вращающемуся магнит­ному полю трехфазных асинхронных двигателей. Переменное магнит­ное поле статора наводит ток в короткозамкнутом роторе. Взаимо­действие вращающегося магнитного поля статора с наведенным током ротора создает вращающий момент, и ротор (якорь) начинает вращаться. Частота его вращения при заданных параметрах дви­гателя пропорциональна частоте тока, питающего обмотки статора. При частоте питающего тока 50 Гц частота вращения якоря электро­двигателя равна 982 об/мин, а при частоте 75 Гц—1473 об/мин (в 1,5 раза выше). Во всех трансмиттерах применяют одинаковые электродвигатели.

Рис. 2.12. Контактная система трансмиттера КПТШ

При вращении якоря через редуктор приводятся во вращение кодовые кулачковые шайбы, связанные с контактами. Редуктор снижает частоту вращения до 30,8 или 36,5 об/мин в зависимости от типа трансмиттера. С такой частотой вращаются кодовые шайбы КЖ, Ж

и 3, которые имеют различное число выступов, отличаю­щихся длиной, что обеспечивает различную продолжительность за­мыкания и размыкания контактов, связанных с шайбами
КЖ, Ж
и 3 (рис.2.12), укрепленными на одной общей оси. Каждая шайба вырабатывает определенный кодовый сигнал:
КЖ
— с одним, Ж — с двумя и 3 — с тремя импульсами в кодовом цикле. За один оборот шайбы
КЖ
вырабатывается два кодовых цикла, а шайб Ж и 3 — один. Кодовые шайбы расположены выступами так, что большие интервалы кодовых циклов
КЖ, Ж
и
3
совпадают (вернее, совпадают моменты их окончания, а начало не совпадает из-за их различной продолжи­тельности). Такое расположение шайб улучшает условия работы устройств автоматической локомотивной сигнализации при смене ко­довых сигналов в рельсах, например при движении поезда к путе­вому светофору, когда желтый огонь меняется на зеленый.

Рис. 2.13. Графики кодовых сигналов трансмиттеров КПТШ

Графики кодовых сигналов, вырабатываемых трансмиттерами различных типов, приведены на рис. 2.13.

Электродвигатель мощностью 16,5 Вт (при частоте 50 Гц) получа­ет питание от сети переменного тока напряжением 110 или 220 В.

Коэффициент полезного действия электродвигателя равен 0,3, cos.φ=l, потребляемый ток — 0,13 А при частоте питающего тока 50 Гц и 0,1 А при 75 Гц.

Каждая кодовая шайба (КЖ,

Ж и 3) имеет две пары контактов на замыкание, выполненных из серебра или металлокерамического сплава. Контакты трансмиттера не рассчитаны на коммутирование больших мощностей, поэтому непосредственно в рельсовую цепь не включаются. Через контакты трансмиттера включаются трансмиттерные реле, через усиленные контакты которых мощные кодовые сиг­налы передаются в рельсы.