Поляризованные реле широко применяются в системах автоматики и защиты благодаря высокой чувствительности и быстродействию. Давайте разберемся, что это за устройства и чем они отличаются от обычных электромагнитных реле.
Общее описание поляризованных реле
Поляризованное реле - это разновидность электромагнитного реле, в конструкции которого присутствует постоянный магнит. Благодаря этому поляризованное реле реагирует на полярность подаваемого на обмотку напряжения и срабатывает только от постоянного тока определенного направления.
Основное назначение поляризованных реле:
- Коммутация электрических цепей при срабатывании от слабых сигналов
- Использование в схемах автоматики и релейной защиты энергосистем
- Применение в устройствах телемеханики и связи
По принципу действия поляризованные реле работают следующим образом. Постоянный магнит создает в магнитопроводе поляризующий магнитный поток. При подаче управляющего тока на катушку возникает второй магнитный поток. В зависимости от соотношения этих потоков подвижный якорь реле притягивается к одному из полюсов и переключает контакты.
Устройство и схема поляризованных реле
Конструктивно поляризованное реле состоит из следующих основных элементов:
- Магнитопровод (сердечник) в форме буквы Ш с обмотками
- Подвижный якорь
- Постоянный магнит
- Контактная система
- Пружины
- Катушка обмотки
Применение поляризованных реле
Поляризованные реле используются:
- В схемах автоматики и телемеханики
- Для релейной защиты электрооборудования
- В системах контроля и сигнализации
- Для коммутации сигнальных цепей в энергосистемах
Например, поляризованные реле применяются в составе:
- Устройств автоматического повторного включения
- Дифференциально-фазной защиты трансформаторов
- Блокировки при качаниях в энергосистеме
Поляризованные реле используются в силовых цепях, где требуется высокая чувствительность и быстродействие:
- Системы автоматики самолетов (закрылки, шасси)
- Электроприводы технологического оборудования
- Установки с регулируемой скоростью вращения
Благодаря компактности, поляризованные реле часто используются в радиоэлектронной аппаратуре для коммутации слаботочных цепей.
Преимущества поляризованных реле
По сравнению с нейтральными электромагнитными реле, поляризованные реле имеют ряд преимуществ:
- Высокая чувствительность - срабатывают от малых значений тока (десятки мА)
- Быстродействие - время срабатывания в 2-10 раз меньше, чем у нейтральных реле
- Большой коэффициент усиления (до 1000)
- Компактность и небольшой вес
- Долговечность и надежность работы
За счет этих качеств поляризованные реле получили широкое распространение в системах автоматики и связи.
Недостатки поляризованных реле
При всех достоинствах у поляризованных реле есть и некоторые недостатки:
- Работают только на постоянном токе
- Ограничение по максимальному коммутируемому току (не более 1 А)
- Требуют тщательной юстировки и настройки
- Подвержены влиянию внешних магнитных полей и вибраций
Поэтому применение поляризованных реле ограничено в основном слаботочными цепями. В мощных цепях используют нейтральные электромагнитные или полупроводниковые реле.
Управление поляризованным реле
Управление поляризованным реле осуществляется подачей электрического тока определенной полярности на катушку обмотки. В зависимости от схемы включения изменяется направление тока в обмотке и происходит срабатывание реле.
На рисунке показана схема управления поляризованным реле от двухпозиционного (тумблерного) переключателя. В одном положении переключателя ток в обмотке протекает слева направо, в другом - справа налево, что обеспечивает срабатывание якоря в разные стороны.
Реле поляризованное двустабильное
Особой разновидностью поляризованных реле являются двустабильные реле. Они имеют два устойчивых фиксированных положения якоря и контактов. Переключение между этими состояниями происходит при подаче на катушку импульсов тока разной полярности. После снятия питания якорь остается в том положении, в которое был переключен под действием последнего импульса.
Такие двустабильные поляризованные реле применяются для:
- Управления исполнительными механизмами по заданной программе
- Реализации операций "память" в логических схемах автоматики
- Фиксации аварийных режимов в системах контроля
Двустабильные реле позволяют упростить схемы и снизить энергопотребление за счет отсутствия необходимости постоянно подавать напряжение в установившемся режиме.
Модификации поляризованных реле
Существует множество конструктивных модификаций поляризованных реле, отличающихся формой катушки, типом контактов, способом крепления и другими параметрами:
- Поляризованные реле качания
- Поляризованные реле прямого действия
- Герметизированные поляризованные реле
- Поляризованные реле с задержкой срабатывания
- Миниатюрные поляризованные реле
Это позволяет подобрать оптимальный вариант поляризованного реле для конкретных условий эксплуатации и требований к габаритам, массе, надежности.
Правила эксплуатации поляризованных реле
Для обеспечения надежной работы поляризованных реле необходимо соблюдать следующие правила:
- Соблюдать допустимые значения коммутируемого тока и напряжения
- Исключить влияние внешних магнитных полей
- Защищать от попадания пыли, влаги и агрессивных сред
- Проводить периодическое техобслуживание контактов
При эксплуатации поляризованных реле следует учитывать их температурные ограничения и режим работы обмоток.
Перспективы развития поляризованных реле
Совершенствование поляризованных реле идет по нескольким направлениям:
- Повышение быстродействия и чувствительности
- Расширение температурного диапазона
- Увеличение коммутируемых токов и напряжений
- Улучшение помехозащищенности
Перспективны комбинированные реле, объединяющие электромагнитный и электронный принципы действия. Это позволит расширить функциональность поляризованных реле при сохранении их основных преимуществ.
Применение поляризованных реле в быту
Несмотря на кажущуюся сложность, поляризованные реле находят применение и в бытовой технике для построения схем автоматики и блокировок:
- Реле контроля напряжения в электросети
- Датчики контроля уровня жидкости
- Сигнализаторы затопления, движения, дыма
- Реле времени для бытовых приборов