3. СД постоянными магнитами. По способу пуска эти двигатели делятся: на самозапускающиеся двигатели и двигатели с асинхронным пуском. Самозапускающиеся двигатели выполняются на небольшие мощности (обычно доли ватта) и низкие частоты вращения (не более 400 об/мин). Они рассчитываются на работу от однофазной сети переменного тока. Их магнитное поле либо пульсирует, либо имеет резко выраженный эллиптический характер. Пуск этих двигателей происходит за полпериода изменения тока за счет всегда существующего в синхронных двигателях пульсирующего момента. Нагрузка должна быть малоинерционной. В противном случае они пускаются в холостую а затем нагружаются. Для пуска используются различные устройства, обеспечивающие вращение двигателя в заданном направлении, например . клювообразные полюса статора -. КПД таких двигателей невелик - 3ч5 % и менее.

Синхронные микродвигатели с асинхронным пуском имеют на роторе короткозамкнутую обмотку типа "беличьей клетки", которая выполняется в полюсных наконечниках. Эта обмотка во время пуска участвует в создании асинхронного момента и разгоняет двигатель до скорости, близкой к синхронной. В синхронном режиме она демпфирует колебания ротора при резких изменениях нагрузки.

4. Пуск и вход в синхронизм СД.

Недостатком СД является то, что управление скоростью возможно только через изменение частоты вращения поля, а следовательно, частоты питающего напряжения. Недостатком СД является то, что двигатель должен войти в синхронизм, недостатком является также малый пусковой момент, поэтому, чтобы запустить двигатель, необходимы дополнительные меры. У синхронных двигателей отсутствует пусковой момент. Это объясняется тем, что электромагнитный вращающий момент, воздействующий на неподвижный ротор, меняет свое направление два раза за период Т переменного тока. Из-за своей инерционности, ротор не успевает тронуться с места и развить необходимое число оборотов.

Подавляющее большинство синхронных микродвигателей пускается как асинхронные, для чего они или снабжаются пусковой обмоткой или используется схема включения СД с асинхронным запуском. Рис. 93.

Рис. 93. Схема включения СД с асинхронным запуском.

Здесь, на роторе находится обмотка, которая в момент запуска замыкается либо накоротко, либо на внешнее сопротивление. В этом случае двигатель ведет себя как асинхронный и у него есть значительный пусковой момент. Когда ротор разгоняется до скорости, близкой к скорости поля, ключ переключается в другое положение и на ротор подается постоянное напряжение. Такой СД при пуске асинхронно разгоняется до 90-95% от скорости поля, затем входит в синхронизацию и далее ведет себя, как синхронный. Есть другая модификация, у которой на роторе есть дополнительная короткозамкнутая обмотка, например, беличья клетка. Эти обмотки работают лишь при запуске. Когда частота вращения ротора приближается к частоте вращения поля, и двигатель вращается с синхронной скоростью, короткозамкнутая обмотка не перемещается относительно поля, вихревые токи в ней не индуктируются, асинхронный пусковой момент становится равным нулю.

Процесс входа в синхронизм является сложным и ответственным моментом в работе синхронных микродвигателей. Ротор, достигший скорости близкой к синхронной должен за счет взаимодействия полей статора и ротора (в двигателе с постоянными магнитами) или упругих свойств линий поля (в синхронном реактивном двигателе) скачком втянуться в синхронизм. Поэтому момент входа в синхронизм в сильной степени зависит от момента инерции ротора и момента нагрузки.

8.2 Специальные синхронные двигатели

В автоматике используется СД малой мощности, от 0,1 до 500 Вт, Есть различные типы СД: редукторные, гистерезисные, бесконтактные, различные виды шаговых двигателей.

8.2.1 Гистерезисные двигатели

Гистерезисным двигателем называется синхронный двигатель, в котором вращающий момент создается за счет явления гистерезиса при перемагничивания ферромагнитного материала ротора. Статор гистерезисного двигателя подобен статору обычной машины переменного тока. Ротор представляет собой стальной цилиндр из ферромагнитного магнитотвердого материала (имеющего широкую петлю гистерезиса) без обмотки. С целью удешевления ротор делают сборным: кольцо из ферромагнитного материала и немагнитная или магнитомягкая втулка (рис.94).

Рис. 94. Ротор гистерезисного двигателя и схема возникновения гистерезисного момента.

В гистерезисном двигателе ротор, вращающийся с синхронной скоростью, представляет собой постоянный магнит. Так как ротор выполнен из магнита твердого материала, то элементарные магнитики перемагничиваются не мгновенно, а с отставанием из-за гистерезиса, это и создает гистерезисный момент. Ось магнита из-за явления гистерезиса отстает от оси вращающегося магнитного поля на угол и_г гистерезисного сдвига, вследствие чего возникает тангенциальная составляющая f_г сил взаимодействия между полюсами ротора и потоком статора. Величина силы f_г и создаваемый ею момент не зависят от скорости вращения, а определяются шириной петли гистерезиса ферромагнитного материала.

Если нагрузочный момент больше М_г, то двигатель перейдет в асинхронный режим работы, т.е. появится дополнительный асинхронный момент М_а. Движущий момент ротора создается двумя составляющими: моментом вихревых токов и гистерезисным моментом. Рис. 95.

Рис. 95.Механическая характеристика гистерезисного двигателя.

Асинхронный момент М_а есть результат взаимодействия вращающегося магнитного поля с вихревыми токами, которые индуктируются этим полем в сердечнике ротора. Т к. ротор имеет большое активное сопротивление, то характеристика М_а=f(s) практически линейна и асинхронный гистерезисный момент максимален при s=1.Рис. 95.

,

где П_2Н - потери на перемагничивание ротора при неподвижном роторе; П_вихр.Н - потери на вихревые токи при неподвижном роторе;

Двигатель используется в приводах небольшой мощности до 2000 Вт, частота f=50, 400 и 500 Гц.

Достоинства гистерезисного двигателя: простота, надежность, плавность входа в синхронизм, значительный пусковой момент, бесшумность, малый пусковой ток, сравнительно высокий КПД (до 60%).

Недостатки: дороговизна, склонность к качаниям при резких изменениях нагрузки, значительный нагрев ротора.

8.2.2 Шаговые двигатели

Шаговыми двигателями называются синхронные двигатели, преобразующие команду, заданную в виде импульсов, в фиксированный угол поворота двигателя или в фиксированное положение подвижной части двигателя без датчиков обратной связи. Шаговый двигатель имеет не менее двух положений устойчивого равновесия ротора в пределах одного оборота.

Напряжение питания обмоток управления шагового двигателя представляет собой последовательность однополярных или двуполярных прямоугольных импульсов, поступающих от электронного коммутатора Результирующий угол соответствует числу переключений коммутатора, а частота вращения двигателя соответствует частоте переключений электронного коммутатора.

Шаговые двигатели различаются по числу фаз и типу магнитных системна ШД с активным ротором (с постоянными магнитами), ШД реактивного типа и индукторные.

Мощность шаговых двигателей лежит в диапазоне от единиц ватт до одного киловатта.

1 .Шаговые двигатели с активным ротором. В отличие от синхронных машин непрерывного вращения шаговые двигатели имеют на статоре явно выраженные полюса, на которых расположены катушки обмоток управления. Ротор обычно представляет собой многополюсную звездочку из специального сплава. Есть варианты двух-, трех- и четырехфазных двигателей. Трехфазные двигатели имеют лучшие динамические характеристики и более равномерный ход. Управление ШД производится однополярными импульсами, поочередно подаваемыми на обмотки статора. Каждый импульс вызывает поворот ротора на единичный шаг.

Рассмотрим принцип действия простейшего двухфазного двухполюсного ШД с активным ротором в виде постоянного магнита. При включении фазы под постоянное напряжение (условно положительной полярности) вектор намагничивающей силы НС статора совпадет с осью фазы А. В результате взаимодействия НС статора с полем постоянного магнита ротора возникнет синхронизирующий момент М_с = M_maxsinq, где q - угол между осью ротора и вектором НС. Рис. 96.

Рис. 96. Принцип работы ШД.

При отсутствии тормозного момента ротор займет положение, при котором его ось совпадет с осью фазы А (рис. 96, первый такт). Если теперь отключить фазу А и включить фазу В, вектор НС и ротор повернуться на 90^о(второй такт). При включении фазы А на напряжение обратной полярности (третий такт) НС и ротор повернутся еще на 90^о и т.д.

Если к ротору ШД приложен момент нагрузки, то при переключении фаз ротор будет отставать от вектора НС на некоторый угол q_н = arcsin(M_н/M_max).

В зависимости от типа электронного коммутатора управление ШД может быть:

одноплярным или разнополярным;

симметричным или несимметричным;

потенциальным или импульсным.

При однополярном управлении напряжение каждой фазе изменяется от 0 до +U, а при разнополярном - от -U до +U.

Управление называется симметричным, если в каждом такте коммутации задействуется одинаковое число обмоток, и несимметричным - если разное.

При потенциальном управлении напряжение на обмотках изменяется только в моменты поступления управляющих импульсов. При отсутствии управляющего сигнала обмотка или группа обмоток находятся под напряжением, а положение ротора фиксируется полем обмоток. При импульсном управлении напряжение на обмотки подается только на время отработки шаг, после чего оно снимается и ротор удерживается в заданном положении либо реактивным моментом, либо внешним фиксирующим устройством.

В двухполюсной машине число устойчивых положений в пределах одного оборота ротора n при разных способах коммутации может быть равно 1, 2, 4m, где m - число фаз: В многополюсных ШД число устойчивых положений возрастает пропорционально числу пар полюсов р.

Одним из определяющих параметров ШД является шаг ротора, т.е. угол поворота ротора, соответствующий одному управляющему импульсу (угол между двумя соседними устойчивыми состояниями): = 360/pn.

ШД с активным ротором удается выполнить с шагом до 15^о. Дальнейшее уменьшение шага ограничено технологическими трудностями создания ротора в виде постоянного магнита с числом пар полюсов больше шести.

2. Реактивные шаговые двигатели. Гораздо более мелкий шаг (до долей градуса) можно получить в реактивных редукторных ШД. Редукторные ШД выполняются с числом фаз m = 2ё4. Они имеют ферромагнитный зубчатый ротор с равномерно расположенными z_p зубцами и гребенчатые зоны статора, смещенные относительно друг друга на угол 2p/(mz_p) рис.97. Число пазов статора и ротора, их геометрические размеры выбираются такими, чтобы обеспечить необходимую величину шага и синхронизирующего момента при заданном виде коммутации токов.

Электромагнитный синхронизирующий момент реактивного двигателя обусловлен, как и у обычного синхронного двигателя, разной величиной магнитных сопротивлений по продольной и поперечной осям двигателя. Основным недостатком шагового реактивного двигателя является отсутствие синхронизирующего момента при обесточенных обмотках статора.

Реактивные шаговые двигатели позволяют редуцировать частоту вращения ротора. При большом числе зубцов ротора Z_р его угол поворота значительно меньше угла поворота поля статора. Величина углового шага редукторного шагового двигателя определится выражением: = 360/Z_p. В результате можно получить шаговые двигатели с угловым шагом, составляющим доли градуса.

Индукторные (гибридные) шаговые двигатели. совмещают преимущества активного шагового двигателя (большой удельный синхронизирующий момент на единицу объема, наличие фиксирующего момента) и реактивного шагового двигателя (малая величина шага).

Рис. 96. Конструкция реактивного ШД.

Во всех конструкциях индукторных шаговых двигателей вращающий момент создается за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого обмотками статора и постоянного магнита в зубчатой структуре воздушного зазора. При этом синхронизирующий момент шагового индукторного двигателя по природе является реактивным и создается намагничивающей силой обмоток статора, а постоянный магнит, расположенный либо на статоре, либо на роторе, создает фиксирующий момент, удерживающий ротор двигателя в заданном положении при отсутствии тока в обмотках статора.

3. Режимы работы ШД.

1. Статический режим - это режим, при котором ротор фиксируется в одной из позиций, а по обмоткам статора протекает постоянный ток, создающий неподвижное в пространстве магнитное поле.

2. Квазистатический режим - это режим отработки единичных шагов, при котором переходные процессы от предыдущего такта коммутации полностью затухли и скорость ротора в начале следующего шага равна нулю.

3. Установившийся режим - это режим, соответствующий постоянной частоте следования управляющих импульсов. При частоте управляющих импульсов f₁, меньшей частоты собственны колебаний двигателя f₀, движение ротора носит колебательный характер, что увеличивает динамическую ошибку при отработке заданного перемещения. При частоте управляющих импульсов f₁ = f₀/k, где k - целое число, возникает явление электромеханического резонанса, которое при слабом демпфировании колебаний может привести к нарушению нормального движения ротора и выпадению его из синхронизма. При f₁ > f₀ имеют место вынужденные колебания с частотой управляющих импульсов; амплитуда их монотонно уменьшается с увеличением частоты.

4. Переходный режим - это основной эксплуатационный режим работы ШД. Он включает в себя пуск, реверс, торможение, переход с одной управляющей частоты на другую. Основное требование к ШД в переходных режимах заключается в отсутствии потери шага, т.е. сохранение синхронизма при любом характере изменения управляющих импульсов.

Предельная механическая характеристика - это зависимость допустимого момента сопротивления от частоты управляющих импульсов в установившемся режиме работы (рис.97). С ростом частоты сказывается запаздывание в нарастании тока, обусловленное индуктивностью обмоток. При некоторой предельной частоте момент двигателя становится равным нулю. Предельную механическую характеристику рассматривают обычно при f>f_0.

Рис. 97. Механические характеристики ШД

Максимальная частота управляющих импульсов, при которой возможен пуск без потери шага, называется частотой приемистости f_пр. Частота приземистости является важным показателем переходного режима ШД Частота приемистости растет с увеличением максимального синхронизирующего момента, уменьшением шага, снижением постоянной времени обмоток, нагрузки и момента инерции. Для современных ШД f_пр = 100ё1000 Гц.

Предельная динамическая характеристика - зависимость частоты приемистости от момента сопротивления и момента инерции нагрузки. Такие характеристики называются предельными динамическими характеристиками пуска. Существуют также предельные динамические характеристики реверса и торможения

8.3 Бесконтактные двигатели переменного тока

Бесконтактные двигатели постоянного тока состоят из трех элементов (рис. 98):

1. двигателя с m-фазной обмоткой на статоре и возбужденным ротором обычно в виде постоянного магнита;

2. датчика положения ротора (ДПР), выполненного в одном корпусе с двигателем и предназначенного для выработки сигналов управления моментами времени и последовательностью коммутации токов в обмотках статора;

3. коммутатора, как правило, транзисторного, осуществляющего по сигналам ДПР коммутацию токов в обмотках статора.

Рис. 98. Состав бесконтактного двигателя постоянного тока.

Принцип действия подобен ДПТ:: при включении транзисторов Т1 и Т2 по обмотке статора потечет ток i в указанном направлении. В статоре возбудится магнитное поле, появится движущий момент, ротор повернется таким образом, чтобы векторы Fc и Fp совместились. Когда векторы совместятся, сигнал с ДПР закроет Т1 и Т2 и откроет Т3 и Т4. Ток в обмотке статора поменяет направление, движущий момент заставит ротор вращаться дальше и повернуться на 180.

Для плавного хода число обмоток обычно 3 и выше. В этой схеме транзисторы и коммутатор работают в ключевом режиме. Транзисторами управляют схемы формирования Фа, Фб, Фс. На эти схемы подаются управляющие импульсы с датчика положения ротора. ДПР имеет и статор и ротор. На статоре имеются полюса, на которых поочередно располагаются обмотки управления а, б, с и обмотки возбуждения (5-30 кГц). Ротор ДПР имеет сектор из магнита мягкого материала. При повороте этот сектор замыкает два соседних полюса и в соответствующей обмотке управления наводится ЭДС, включается соответствующая статорная обмотка и роторы двигателя и ДПР поворачиваются на 120. Затем сектор замыкает два следующих полюса, в результате роторы поворачиваются еще на 120 и т.д.

Рис. 99. Схема бесконтактного двигателя постоянного тока.(а) и его механические характеристики (б).

На рис. 99 показаны схема и механические характеристики бесконтактного двигателя при разных индуктивностях обмоток статора L. Видно, что с увеличением L нелинейность характеристик увеличивается.

Частоту вращения бесконтактных двигателей можно регулировать в широких пределах путем изменения напряжения питания.

Однако на практике чаше применяется импульсный способ, сущность которого заключается в изменении не величины постоянно подводимого напряжения, а длительности питания двигателя номинальным напряжением.

9. Электромагнитные устройства автоматики

К данной группе относят устройства, обеспечивающие коммутацию силовых и управляющих электрических цепей посредством механических контактов. К ним относят электромагнитное реле постоянного и переменного тока, поляризованное реле, магнитные пускатели, контакторы, переключатели силовых цепей и т. д.

9.1 Электромагнитное реле постоянного и переменного тока

9.1.1 Реле. Общие сведения

Релейный элемент - переключательное устройство с двумя или более состояниями устойчивого равновесия, каждое из которых может скачком сменяться другим под влиянием внешнего воздействия (управления).

Реле - устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу управления. Реле в системах управления часто являются одновременно усилителями и управляющими элементами для электродвигателей и исполнительных устройств. Электрическое реле в общем случае является промежуточным элементом, приводящим в действие одну или несколько управляемых электрических цепей

Основными параметрами, характеризующими работу реле, являются мощность срабатывания, мощность управления,. время срабатывания.

а) Мощность срабатывания: Р_ср (Вт) - это минимальная электрическая мощность, которая должна быть подведена к реле от управляющей цепи для его надежного срабатывания, т.е. приведения в действие управляющей цепи. Мощность срабатывания определяется общими электрическими и конструктивными параметрами реле.

б) Мощность управления: Р_упр. (Вт) - это максимальная величина электрической мощности, коммутируемая в управляемой цепи. Р_упр. определяется параметрами контактов реле, переключающих управляемую цепь. Выбор типа реле производится на основании значений Р_ср и Р_упр, т.к. эти параметры постоянны для определенных конструкций реле.

в) Время срабатывания: T_ср (сек) - интервал времени от момента поступления сигнала из управляющей цепи до замыкания контактов реле.

г) Допустимая разрывная мощность Р_р (Вт) определяется для сильноточных реле, как мощность, разрываемая контактами при определенном токе или напряжении без образования устойчивой электрической дуги.

9.1.2 Основные этапы работы реле

Вследствие инерционности управляющей цепи и реле в целом входной ток реле возрастает и убывает не мгновенно, а по некоторой кривой. В связи с этим различают следующие этапы работы реле: срабатывание реле, работа реле, возврат реле. рассмотрим их на примере работы электромагнитного реле постоянного тока.

В реле за счет индуктивности катушки ток нарастает или убывает не мгновенно, а постепенно по некоторой кривой. Работа реле складывается из различных временных интервалов: рис. 100.

Рис. 100. Временная диаграмма работы реле

1. Этап срабатывания реле состоит из двух временных интервалов: времени трогания t_ТР и время движения якоря t_ДВ. Тогда t_СР = t_ДВ + i_ТР.

2. Этап работы реле тоже включает два участка: на участке А-B после срабатывания реле ток продолжает увеличиваться до достижения установившегося значения, чтобы обеспечить надежное притяжения якоря к сердечнику, исключающее вибрацию якоря, на участке B-C величина тока остается неизменной.

3. Этап возврата реле тоже включает два участка: участок отпускания реле С-Д (t_отп),. участок возврата в исходное состояние (t_дв).

У реле часто используют следующие параметры.

Кb - коэффициент возврата - это отношение тока отпускания к току срабатывания (обычно Kb=0,4 0,8):

.

К_ЗАП - коэффициент запаса реле по срабатыванию - это отношение установившегося тока i_УСТ к величине тока срабатывания i_СР (показывает надежность работы реле).

К_ЗАП = i_УСТ/i_СР.

Коэффициент управления: К_упр- это величина характеризующая отношение Р_упр к Р_ср реле. Если реле рассматривать как усилитель, то это коэффициент усиления по мощности.

9.1.3 Типы реле

Реле, применяемое в системах автоматики, можно классифицировать по различным принципам.

1) по назначению (управления, защиты и сигнализации);

2) по принципу действия:

3) по замеряемой величине:

а) электрические: тока, напряжения, мощности, сопротивления, частоты, коэффициента мощности;

4) по мощности управления:

а) маломощные с мощностью управления, ;

б) средней мощности, ;

в) мощные, Рупр?10Вт.

5) по времени срабатывания:

а) безинерционные ;

б) быстродействующие ;

в) замедленные tср = (0,151) cек;

г) реле времени .

Наиболее распространенными реле являются электромеханические, в которых изменение входной электрической величины вызывает механическое перемещение подвижной части реле (якоря), приводящее к замыканию или размыканию контактов реле. Наиболее широкое применение в устройствах автоматики, телемеханики и в вычислительной технике нашли электромагнитные реле.

9.1.4 Электромагнитное реле постоянного тока

Электромагнитные реле по роду используемого тока делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные.

Электромагнитное нейтральное реле

Нейтральные реле одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, т.е. усилие на якоре не зависит от направления тока в обмотке реле. По характеру движения якоря электромагнитные нейтральные реле делятся на два типа: с угловым движением якоря (рис. 101)и с втяжным якорем.

Рис. 101. Электромагнитное нейтральное реле постоянного тока.

1- сердечник с катушкой; 2-основание (или ярмо); 3-якорь (или коромысло); 4-штифт; 5-система контактов.

При отсутствии управляющего сигнала якорь удален от сердечника на максимальное расстояние за счет возвратной пружины. При этом размыкающие контакты РК замкнуты, а замыкающие контакты ЗК - разомкнуты. При подаче тока в обмотку создается магнитный поток, который, проходя через сердечник, ярмо, якорь и воздушный зазор _к(о) создает магнитное усилие, притягивающее якорь к сердечнику. При этом якорь, воздействуя на колодку, перемещает ее так, что контакты ЗК замыкаются, а контакты РК размыкаются.

Для малых токов в устройствах телемеханики, связи и сигнализации применяются маломощные контакты, представляющие собой плоские пружины из фосфоритной бронзы или нейзильбера с контактными наклепками из серебра и вольфрама, иногда из золота, палладия, платины и ее сплавов. Применяются точечные или плоско - цилиндрические наклепки .

Для средних токов (0,5-5А) применяются твердые и тугоплавкие металлы и их сплавы: вольфрам, платина - иридий, вольфрам - молибден, золото - палладий, вольфрам - платина - иридий.

Для больших токов применяются контакты из меди или из композиций (механических смесей), изготовленных спеканием порошков (металлокерамика). Для средних и больших токов контакты, используются контакты линейного и плоскостного типа.

Тяговая и механические характеристики реле

В процессе срабатывания реле изменяется длина воздушного зазора, а значит, изменяется электромагнитное усилие на якоре. Зависимость электромагнитного усилия от величины воздушного зазора F_э = f() между якорем и сердечником называется тяговой характеристикой реле.

Рис.102. Тяговая характеристика реле.

Если пренебречь магнитным сопротивлением стальных элементов магнитопровода, то тяговая характеристика должна иметь форму гиперболы, но магнитное сопротивление воздушного зазора R_м при малых значениях зазора уменьшается и становится сравнимым с_..сопротивлением магнитопровода R_мст. Поэтому электромагнитное усилие F_э не может иметь бесконечно большое значение, оно достигает некоторого F_э.mах. При больших значениях зазора R_м >> R_мст электромагнитное усилие имеет значение F_э.min. После отключения обмотки реле магнитопровод сохраняет некоторое намагничивание и при возможно залипание якоря, для исключения его применяют немагнитный штифт.

Работа электромагнитного реле сводится к замыканию и размыканию контактных пружин, количество которых в разных реле колеблется в пределах 2-16 и более. Перемещению якоря по направлению к сердечнику в процессе притяжения противодействуют силы упругости возвратной пружины и контактных пружины. При разных положениях якоря эти силы различны, т.е. величина противодействующих сил зависит от величины воздушного зазора . Зависимость механических (противодействующих) сил от величины зазора между якорем и сердечником называется механической характеристикой реле F_э = f(). Рис. 103.

Рис.103. Механическая и тяговые характеристики реле

В процессе работы реле якорь сначала преодолевает натяжение возвратной пружины. Участок аb характеризует усилие, действующего на якорь, чтобы сдвинуть его из начального положения. Участок bс - это ход якоря до первой контактной пружины. На участке cd якорь преодолевает совместное сопротивление возвратной спирали и нижней контактной пружины и т. д.

Тяговая характеристика должна располагаться выше механической, оптимально, если они касаются в одной точке.

Если коммутируемая цепь достаточно мощная, то процесс размыкания протекает значительно сложнее, чем процесс первичной коммутации (возникающая ЭДС самоиндукции стремится сохранить значение тока коммутируемой цепи). Этот процесс может сопровождаться возникновением искрового или дугового разряда. Дуга сильно разрушает контакты. Для преодоления возникновения дугового режима необходимо использовать или увеличение активного сопротивления или специальные конструктивные методы:

Поляризованное электромагнитное реле.

Это такие реле, у которых направление электромагнитного усилия зависит от полярности сигнала постоянного тока в обмотке. Поляризация таких реле осуществляется при помощи постоянного магнита. Существует много конструктивных разновидностей поляризованных систем, по конфигурации магнитной цепи они делятся на: дифференциальные и мостовые. Существует 3 типа поляризованного реле в зависимости от настройки контактов:

реле двухпозиционное;

реле двухпозиционное с преобладанием (влево или вправо);

трехпозиционное реле (реле с зоной нечувствительности).

Принцип действия двухпозиционного поляризованного реле поясняет схема на рис. 104.

Рис. 104. Дифференциальное поляризованное реле: 1 и 2- намагничивающие катушки; 3- ярмо; 4- постоянный магнит; 5- якорь; 6 и 6- контакты.

Намагничивающие катушки 1 и 2- создают в ярме 3 магнитный поток Ф_э (рабочий). Постоянный магнит 4 создает постоянный магнитный поток Ф_оп. Если якорь находится в строго симметричном нейтральном положении, то имеет место разделение поляризующего магнитного потока Ф_оп на две равные части: Ф_о1 и Ф_о2. Если управляющего сигнала нет, нет и рабочего потока обмоток Ф_э. На якорь в этот момент действуют два равных и противоположных потока Ф_о1 и Ф_о2., поэтому тяговое усилие, равно нулю.

При появлении тока в обмотках реле в зависимости от полярности управляющего сигнала рабочий поток Ф_э вычитается из потока Ф_о1 и прибавляется к потоку Ф_о2 или наоборот. Суммарный поток через якорь и тяговое усилие становится не нулевым. В зависимости от полярности напряжения якорь перекинется слева на право или наоборот. Изменение направления тягового усилия при изменении полярности тока в рабочей обмотке происходит из-за того, что изменяется направление рабочего потока относительно поляризующего Ф_оп..

Достоинства: высокая чувствительность (мощность срабатывания Вт); большой коэффициент управления; малое время срабатывания (единиц миллисекунд).

Недостатки: сложность конструкции; большие габариты, вес и стоимость.

9.1.5 Электромагнитное реле переменного тока

Электромагнитное реле переменного тока отличается от электромагнитного реле постоянного тока тем, что непосредственно подключается к сети, т.е. Uм(t)=Uм sin(щt), f = 50-400 Гц. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь будет притягиваться к сердечнику так же, как и при постоянном токе, т.к. электромагнитное (тяговое) усилие пропорционально квадрату намагничивающей силы, а стало быть, и квадрату тока в обмотке, т.е. знак тягового усилия не зависит от направления тока и останется неизменным.