2.2. Классификация реле

Конструкцию электромагнитного реле (см. рис. 2.2) можно разбить на две части: воспринимающую и исполнительную. Воспри­нимающая часть реагирует на входную величину х. К ней относят­ся обмотка, сердечник, ярмо и якорь, т. е. электромагнит, который реагирует на значение тока в обмотке. Исполнительная часть, воз­действующая на внешние цепи, представляет собой контактную систему.

Реле классифицируют в зависимости от физической природы величины х и принципа действия воспринимающей части. Сущест­вуют электрические, механические, тепловые, пневматические, гид­равлические, акустические и оптические реле. Наибольшее распро­странение получили электрические реле, как имеющие простую кон­струкцию и высокую надежность действия.

У механических реле в качестве входной величины х используют­ся скорость, ускорение, перемещение в пространстве или деформа­ция.

Центробежное реле (рис. 2.4, а) реагирует на частоту вращения вала. При увеличении частоты вращения под действием центробежных сил грузы Г расходятся и подвижная муфта ПМ перемещается вправо, что приводит к замыканию контакта К.

Тепловые, или термореле срабатывают под влиянием темпера­туры окружающей среды или от нагрева током, протекающим по обмотке. Биметаллическое термореле (рис. 2.4, б) используют в ка­честве реле времени или для защиты электрических цепей от пере­грузок по току. Реле состоит из двух плоских биметаллических пла­стинок, один конец которых закрепляют неподвижно, другой связан с контактом. Биметаллическая пластинка образуется из двух слоев металлов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. При нагреве током, протекающим по обмотке, оба слоя расширяются неодинаково и пластина изгибается в сторону металла с меньшим температурным коэффициентом расширения. В результате изгиба замыкается контакт.

Пневматические (рис. 2.4, в) и гидравлические реле срабатыва­ют под действием давления сжатого воздуха или жидкости. Их удоб­но использовать в том случае, если техническая система имеет соот­ветствующую компрессорную установку. В пневматическом реле сжатый воздух из воздушной магистрали 5 поступает в цилиндр 4 и перемещает поршень 3, который с помощью штока 1 связан с кон­тактной системой. Контакты замыкаются. При уменьшении давле­ния в воздушной магистрали поршень под действием пружины 2 перемещается вправо и контакты размыкаются.

В устройствах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи в основном используют электрические реле. По принципу действия воспринимающей части электрические реле делятся на электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, электронные, полупроводниковые, магнитные и др. Наибольшее распространение имеет электромагнитное реле (см. рис. 2.2).

Работа магнитоэлектрического реле (рис. 2.5, а) основана на использовании силы, действующей на проводник (рамку) 1с током, размещенный в магнитном поле постоянного магнита 2. В электро­динамическом реле (рис. 2.5, б) подвижная обмотка 3 располагается в магнитном поле электромагнита, состоящего из обмотки 1 и магнитопровода 2.

По принципу действия исполнительной части электрические ре­ле бывают контактные и бесконтактные. Контактные реле воздей­ствуют на нагрузку R_н вследствие механического замыкания или размыкания цепей (рис. 2.6, а). В бесконтактных реле это осущест­вляется благодаря резкому изменению какого-либо параметра це­пи (сопротивление, индуктивность, емкость) без механического раз­мыкания цепи. Управлять нагрузкой можно, резко изменяя сопро­тивление некоторого элемента (рис. 2.6, б). Таким элементом может являться, например, транзистор, работающий в ключевом режиме (рис. 2.6, в). Достоинством контактного способа коммутации явля­ется полное гальваническое отключение нагрузки I_выкл = 0, что не обеспечивается при бесконтактном способе І_выкл ≠ 0 (см. рис. 2.3 и 2.1). Однако контактный способ коммутации имеет более низкую надежность по сравнению с бесконтактным способом.

В зависимости от рода питающего тока реле могут быть постоян­ного или переменного тока. Подавляющее большинство используе­мых реле постоянного тока. Это связано с тем, что их конструкция более проста и, кроме того, реле постоянного тока можно использо­вать и в цепях переменного тока, включая их через выпрямитель.

По характеру работы якоря электромагнитные реле могут быть разделены на реле с угловым перемещением якоря [поворотный якорь (см. рис. 2.2)] и реле с линейным перемещением якоря [реле соленоидного типа (рис. 2.7)]. Наибольшее распространение получи­ли реле с поворотным якорем, так как они потребляют меньшую мощность. У этих реле три способа возврата якоря в исходное поло­жение при выключении обмотки: под действием силы упругости контактных пружин (см. рис. 2.2), под действием собственной массы якоря (рис. 2.8, а) и под действием специальной возвратной пружи­ны (рис. 2.8, б). Наиболее надежным является способ возврата под действием массы якоря, поскольку сила тяжести никогда не исчеза­ет, а возвратные пружины в процессе длительной работы могут потерять свойства упругости.

Электромагнитные реле постоянного тока бывают нейтральные, поляризованные и комбинированные. Работа нейтрального реле не зависит от полярности подключения к выводам обмотки полюсов питающей батареи. Его якорь (нейтральный) притягивается к сер­дечнику независимо от направления тока в обмотке. Среди реле железнодорожной автоматики и связи к нейтральным относятся реле НМШ, РЭЛ, НШ, HP, КДР, РКН, РПН, РЭС. Работа поляри­зованного реле зависит от полярности подключения выводов обмот­ки. Поляризованный якорь переключается в одно из двух положе­ний в зависимости от направления тока в обмотке (реле ПМПШ, ИМШ, ПЛ). Комбинированное реле имеет нейтральный и поляри­зованный якори (реле КМШ, КШ).