книги / Электротехнические устройства радиосистем

контакты полусферической формы, выполненные в зависимости от

кас катушки. Обмотки катушек реле выполняются с различным чис­ лом витков и диаметром провода, в зависимости от которых изме­ няется ток срабатывания. В реле описанного типа ток срабатыва­

механических воздействий и т. д.

Поэтому для надежной работы реле необходимо, чтобы рабочий ток превышал паспортный ток срабатывания. Рабочий коэффициент за­ паса по току срабатывания для реле телефонного типа обычно не менее 1,6. Время срабатывания реле РКН находится в пределах 7—70 мсек и зависит от числа витков. С увеличением числа витков время срабатывания реле возрастает, так как увеличивается посто­ янная времени цепи обмотки.

Для получения замедленного реле на его сердечнике размещают массивную медную гильзу, располагаемую для замедления на притя­ жение впереди катушки, а для замедления на отпускание — сзади катушки. Наводимый в гильзе ток создает магнитный поток, задер­ живающий нарастание или спадание основного магнитного потока, благодаря чему замедляется перемещение якоря.

Время срабатывания и отпускания реле может быть изменено не только конструктивными, но и схемными способами.

На рис. 10-5,а показана схема включения, которая дает замед­ ление срабатывания и отпускания реле в 2—3 раза.

При включении цепи конденсатор С задерживает нарастание тока в обмотке реле, поэтому время срабатывания реле увеличи­ вается. При выключении цепи конденсатор, разряжаясь на обмотку реле, задерживает спадание магнитного потока, вследствие чего увеличивается время отпускания реле.

Схема, представленная на рис. 10-5,6, позволяет получить за­ медление на отпускание.

Время замедления в обоих случаях возрастает с увеличением емкости С.

Время отпускания может быть увеличено также с помощью дио­ да, включенного параллельно обмотке реле в направлении, обрат­ ном направлению тока в реле (рис. 10-5,б). При выключении цепи ток в обмотке поддерживается через диод за счет э. д. с. самоин­ дукции. Время отпускания увеличивается при атом в 2—8 раз.

Ускорение срабатывания реле достигается при схеме, изображен­ ной на рис. 10-5,г.

В момент включения цепи ток проходит через конденсатор, представляющий для него малое сопротивление. Так как зарядный ток конденсатора может быть достаточно большим, то реле быстрее срабатывает. Кратковременность процесса включения исключает опасность перегрева обмотки реле.

При выборе реле необходимо учитывать соответствие его усло­ виям эксплуатации: диапазон тем­ ператур, влажность, вибрационные и ударные нагрузки, допустимые колебания питающих напряжений, коммутируемые токи и напряже­ ния, износоустойчивость (число срабатываний).

iB современных радиоустрой­ ствах широко используются ми­ реле типов РЭС-9 и РЭС-Ю.

Впоследнее время разработаны и применяются миниатюрные герметизированные реле. Обмотка и контакты таких реле находятся

всреде инертных газов, что значительно повышает надежность и долговечность реле. Вес отдельных типов новых герметизированных реле составляет 3,5 г и менее.

Вчисле новых перспективных реле находятся реле на магнито­ управляемых контактах (язычковые реле).

Магнитоуправляемый контакт (геркон) представляет собой не­ большую герметизированную стеклянную капсулу, внутри которой расположены контактные язычки из ферромагнитного материала, покрытые на концах слоем родия или золота (рис. 10-6). При раз­ мещении магиитоуправляемого контакта внутри цилиндрической ка­

тушки, по обмотке которой создан ток, язычки намагничиваются так, что на их свободных концах образуются полюсы противопо­ ложной полярности Взаимодействие полюсов приводит к замыканию контактных язычков. В одной катушке може^г быть несколько магиитоуправляемых контактов, образующих многокоитактиое реле. Реле на магнитоуправляемых контактах благодаря отсутствию механиче­ ской системы передачи воздействия на контакты и герметизации обладают большим сроком службы, быстродействием и высокой надежностью. Износоустойчивость магнитоуправляемых контактов до 10® срабатываний. Время срабатывания 1 мсек, отпускания — 0,3 сек. Частота срабатываний до 400 гц.

Описанные выше электромагнитные реле относятся к реле по­ стоянного тока.

Значительно меньше в радиоустройствах распространены реле переменного тока. Если в обмотке реле постоянного тока возникнет переменный ток, то якорь будет вибрировать. Во избежание этого реле переменного тока делают с утяжеленным якорем или с корот­ козамкнутым витком. Для уменьшения потерь реле переменного тока

изготовляют из шихтованной стали. Реле переменного тока имеют

существенные недостатки. Сила притяжения якоря у реле перемен­ ного тока вдвое меньше, чем у реле постоянного .тока, поэтому реле переменного тока тяжелее и потребляют большую мощность, чем реле постоянного тока.

В отдельных случаях применяют выпрямительные (детекторные) реле, состоящие из реле постоянного тока и выпрямительного эле­ мента.

Поляризованные реле, в отличие от нейтральных, реагируют не только на величину тока, но и на его направление.

Это достигается исходной поляризацией магнитной системы реле с помощью постоянного магнита (рис. 10-7). Магнитный поток по­

онными с нейтральной регулировкой. Имеются двухпозиционные реле с преобладанием. В таких реле якорь смещен в сторону одного из полюсов, поэтому его магнитный поток преобладает и при исчезно­ вении тока якорь всегда возвращается к одному и тому же кон­ такту.

!Помимо двухпозиционных, существуют трехпозиционные поля­ ризованные реле, в которых при отсутствии тока в обмотках якорь посредством пружины удерживается в среднем нейтральном поло­ жении. При возникновении тока в обмотке якорь перемещается влево или вправо в зависимости ог направления тока в обмотке.

Широко распространены поляризованные реле типа РПС. Реле

ствительностью— мощность срабатывания 0,007 мет.

Реле выпускаются с большим числом обмоток, имеющих раз­ личные сопротивления, что позволяет решать ряд схемных логиче­ ских задач. Для этого обмотки можно включать в разные цепи

.таким образом, что магнитные потоки отдельных обмоток будут складываться или вычитаться.

Одной из разновидностей поляризованных реле являются ди­ станционные переключатели, которые потребляют ток только в мо­ мент переключения, а удержание якоря осуществляется при помощи постоянного магнита.

Реле защиты, основанные на электротепловом действии, исполь­ зуются для защиты электрических цепей и потребителей от перегру­

зок. Основу электротепловых (электротермических) реле составляет биметаллический элемент, состоящий из двух разнородных металли­ ческих пластин с разными коэффициентами линейного расширения, механически соединенных между собой (рис. 10-8). При подогреве биметаллической пластины электрическим током она изгибается

пластины /, нагревательного элемента 2, спиральной пружины 3, регулировочного винта 4, плоской пружины 5, компенсационной пла­ стины 6 с укрепленной на ней стальной пластиной 7 и контактной системы 8. При возникновении тока в обмотке нагревательного эле­ мента, выполненной из нихромового провода, термобнметалл нагре­ вается, вследствие чего свободный конец пластины / воздействует через регулировочный винт на спиральную пружину и последняя переводит плоскую пружину от левого контакта к правому (пры­ гающий контакт). Компенсационная пластина 6 служит для регули­ ровки изгиба пластины 1 при изменении температуры окружающей среды. Недостатки тепловых реле времени заключаются в большой зависимости времени срабатывания реле о.т колебаний питающего

напряжения, а также в необходимости полного остывания реле для повторного срабатывания с заданной выдержкой времени.

Наибольшей точностью и постоянной готовностью к действию обладают электромеханические реле времени. Такие реле выполня­ ются в виде часового механизма, приводимого в действие электро­ двигателем, и позволяют получать фиксированные или изменяемые выдержки времени, а также целую программу выдержек времени. При отключении реле возвращаются в исходное положение. Элек­ тромеханические реле времени имеют относительно небольшие из­

на полупроводниках и магнитных элементах. Накопление заряда на емкости, деление частоты, вырабатываемой задающим генератором с помощью транзисторных или ферротранзисторных элементов, та­

реле, но и некоторые бесконтактные элементы. К таким элементам относятся, например, тиратроны и магнитные элементы с прямо­ угольной петлей гистерезиса. У отдельных бесконтактных элементов релейный эффект может быть получен искусственным путем во взаимодействии с другими элементами, не имеющими релейной ха­ рактеристики. Таким путем релейный эффект получают, в частно­ сти, на полупроводниковых элементах и на магнитных усилителях.

Тиратрон, как известно, представляет собой трехэлектродную газонаполненную лампу. Анодный ток в тиратроне благодаря иони­ зации газа может быть значительно выше, чем в вакуумной элек­ тронной лампе, поэтому тиратроны используют для управления до­ статочно мощными цепями.

Тиратрон обладает релейными свойствами, так как изменение напряжения на сетке может привести к зажиганию тиратрона, т. е. к скачкообразному возрастанию анодного тока.

При значительном отрицательном потенциале на сетке, завися­ щем от величины анодного напряжения, тиратрон заперт и ток в анодной цепи отсутствует. При определенном уменьшении отрица­ тельного потенциала на сетке тиратрон зажигается. Зависимость

ция Uа и Uс, соответствующая точке, взятой в заштрихованной области, обеспечивает переход тиратрона в режим зажигания. По­ сле зажигания тиратрона сетка теряет управляющее действие. По­ вышение отрицательного потенциала на сетке не вызовет погасания тиратрона, так как положительные ионы нейтрализуют потенциал сетки. Тиратронное реле аналогично при этом контактному реле с самоблокировкой (реле с памятью). Для выключения тиратронного реле нужно значительно снизить или снять анодное напряже­ ние. Управлять тиратронным .реле по одной и той же входной цепи можно при питании анода переменным током. При этом после сня^- тия с сетки потенциала зажигания тиратрон гаснет в ближайший полупериод в момент прохождения анодного напряжения через ну­ левое значение.

Релейной характеристикой обладают также так называемые магнитно-гистерезисные элементы, основу которых составляют торо­

идальные сердечники из материала, имеющего практически прямо­ угольную петлю гистерезиса. На 'Сердечнике размещаются две или более обмотки (рис. 10-10,а). Особенность материалов с прямоуголь­

практически неизменной. Если же величина импульса такова, что

индуктирована э. д. с. После прекращения импульса в обмотке управления напряженность поля уменьшается до нуля и сердечник

В)

Рис. 10-11. Схема магнитно-гистерезисного элемента (а) и его магнитная характеристи­ ка (б).

переходит в состояние 1. Теперь подача <в обмотку управления положительного импульса нс вызовет импульса э. д. с. в выходной обмотке, исключая небольшой паразитный импульс за счет движения индукции от + В 0 до +Вмакс. Если входной импульс гока будет отрицательным и напряженность магнитного поля превысит —Нс, сердечник псремагнитится до значения индукции —Вмакс, в выход­ ной обмотке возникает очередной импульс э. д. с., а сердечник перейдет в состояние 0. Таким образом, в рассмотренном элементе постоянный сигнал на входе вызывает импульсные сигналы на выходе.

не перемагничивается. При этом в выходной обмотке wtt, к которой подключена нагрузка, э. д. с. не наводится. Для срабатывания реле необходимо в промежутке между питающими импульсами подать в пусковую обмотку Допуск пусковой импульс, обратный по своей

полярности питающим импульсам. Этот импульс переведет сердеч­

лению диодов в цепях этих обмоток. Следующий за пусковым им­ пульс питания перемагнитнт сердечник в состояние 1. Электродви­ жущая сила, наведенная при этом в обмотке вызовет импульс тока в нагрузке, а э. д. с. в блокировочной обмотке Доел зарядит конденсатор С. В интервале, следующем за импульсом питания,

в обмотках возникнут импульсы тока и т. д. Таким образом, в ре­ зультате поступления в обмотку w„ пускового импульса по нагрузке будет проходить серия положительных импульсов в такт с питаю­ щими импульсами (называемыми также тактовыми). Состояние реле соответствует самоблокированию. Для выключения реле служит об­ мотка остановки аУост. Импульс остановки подается в интервале между питающими импульсами и имеет одинаковое с ними направ­ ление. Поэтому, когда в интервале между питающими импульсами происходит разряд конденсатора С на обмотку о>бл, напряженность поля последней компенсируется напряженностью поля обмотки w 0Cr и леремаг.ничивания сердечника не происходит. В результате сер­ дечник к концу разряда конденсатора сохраняет состояние 1 и все последующие питающие импульсы подтверждают его. Отсутствие перемагничивания сердечника приводит к прекращению импульсов

тока н нагрузке.

Остановимся на бесконтактных реле, в которых релейный эф­ фект достигается применением элементов с нерелейиой характери­

стикой. На полупроводниковые элементах (равно как и на элек­ тронных лампах) может быть построен ряд релейных схем. К таким схемам относятся триггерные схемы (триггеры). Аналогом контакт­ ного реле с самоблокировкой является триггер с двумя устойчивыми состояниями.

Устойчивым называется такое состояние выхода, которое со­ храняется неопределенно долгое время, пока на входе не будет нового воздействия.

Триггерная схема при подаче небольших управляющих напря­ жений скачком переходит из одного устойчивого состояния в другое (спусковая схема). Простейшая триггерная схема с двумя устойчи­

выми состояниями показана на рис. 10-13. Она состоит из двух триодов, соединенных так, что выход одного связан с входом дру­ гого, а выход второго — с входом первого. Наличие такой обратной связи приводит к тому, что один триод всегда открыт, а другой за­ крыт. При подаче на схему питающего напряжения один из триодов открывается раньше, чем другой, так как имеется разброс пара­ метров триодов. Допустим, что первым открылся триод Т[. Тогда на Выходе 1 отрицательный потенциал уменьшится, что вызовет повышение положительного смещения на базе триода Т2 и будет способствовать удержанию последнего в закрытом состоянии. При этом на Выходе 2 будет все время отрицательный потенциал, кото­ рый подается на базу триода Тi и надежно удерживает его в от­ крытом состоянии. Схема находится в одном из устойчивых состоя­

питания Мпых^Ип. Для перевода схемы во второе устойчивое со­ стояние нужно подать на базу триода Тi положительный сигнал. При этом триод Т1 запирается, на Выходе 1 появится отрицатель­ ный потенциал, который воздействует на базу триода Т2 и перево­ дит его в открытое состояние. На Выходе 2 уменьшится отрица­ тельный потенциал, что вызовет увеличение положительного смеше­ ния на базе триода Тi и будет удерживать его в запертом состоя­ нии. Схема перешла во второе устойчивое состояние и остается в этом состоянии, несмотря на снятие входного сигнала. Появляется

Если сигнал будет положительным, то он только подтвердит второе устойчивое состояние. Следовательно, для перевода схемы в первое устойчивое состояние сигнал на Входе 1 должен быть обратной полярности. Если же нужно управлять триггерной схемой однополяр­ ными импульсами, то для управления используется второй вход. Действительно, при подаче на Вход 2 положительного импульса три­ од То заперт, а триод Т\ отперт, т. е. схема вернется в исходное состояние.

в обмотку обратной связи w0.c для подмагничивания магнитопровода, т. е. для управления магнитным усилителем. Обмотка обрат­ ной связи включена таким образом, что ее намагничивающая сила направлена согласно с намагничивающей силой обмотки управления wy. Такая обратная связь называется положительной. Влияние об­ ратной связи характеризуется коэффициентом обратной связи, т. е. отношением числа витков обмотки обратной связи w 0.с к числу

рис. 10-14,6. При наличии положительной обратной связи увеличе­ ние тока управления сопровождается более резким увеличением тока нагрузки, а изменение тока^ управления до отрицательных значений, противодействующих подмагничиванию токами обратной связи, за­ держивает рост тока нагрузки. По мере роста коэффициента об­ ратной связи правая ветвь нагрузочной характеристики становится более крутой, а левая более пологой (рис. 10-14,в). Одновременно растет ток холостого хода /о, .т. е. ток в нагрузке, соответствующий отсутствию тока в обмотке управления. При к0.с>1 характеристика получает релейный вид (рис. 10-14,г). Если повышать ток управле­

управления в нагрузке ток незначительнсг'изменится до значения, соответствующего точке Зу и при значении тока отпускания /отп скачком уменьшится до значения, соответствующего точке 4. Релей­ ную характеристику можно смещать вправо или влево по оси абс­ цисс, регулируя ток в обмотке смешения шсм, намагничивающая сила которой противоположна действию обмотки обратной связи. Тем самым можно изменять характер входного сигнала, обеспечи­ вающего .состояния отпускания и срабатывания реле. Рассмотренное магнитное бесконтактное реле имеет относительно большую инерци­ онность, значительные вес и габариты, поэтому его применение целе­ сообразно только для управления достаточно большими мощностя­ ми. Вообще следует отметить, что бесконтактные реле имеют пре­ имущества перед контактными только в быстродействии и большем сроке службы, так как у них отсутствует контактная система.

Контактные реле в отличие от ряда бесконтактных позволяет гальванически отделить вход от выхода, полностью исключают на­ личие тока в выходной цепи в выключенном состоянии, обладают универсальной способностью коммутировать постоянные и перемен­

ные напряжения, сохраняют работоспособность после перегрузок, мало зависят в своей работе от температурных изменений и т. д.

По объему, весу и стоимости применение контактных реле в ряде случаев также дает выигрыш. Так, например, полупроводниковым

Рис. 10-14. Схема релейного элемента на магнитном усилителе (а), характеристика управления при отсутствии обратной связи (б) с по­ ложительной обратной связью (в), характеристика релейного элемен­ та (г).

эквивалентом контакта на переключение является схема на двух транзисторах. Увеличение числа контактов мало отражается на га­ баритах, весе и стоимости реле, тогда как применение полупровод­ никового реле приведет в этом случае к существенному росту пере­ численных показателей. Увеличение числа элементов сказывается также на надежности. Поэтому при выборе коммутационных элемен­ тов следует учитывать достоинства и недостатки каждого класса эле­ ментов. Контактные реле являются наиболее распространенным видом коммутационной аппаратуры. В последние годы имеются большие до­ стижения в области создания высоконадежных малогабаритных реле.