ИНСТИТУТ АГРОИНЖЕНЕРИИ ФГБОУ ВО ЮЖНО–УРАЛЬСКИЙ ГАУ
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ АГРОИНЖЕНЕРИИ ФГБОУ ВО ЮЖНО–УРАЛЬСКИЙ ГАУ
| УТВЕРЖДАЮ |
| Проректор по УР __________________К.Сазонов «___» _____________________ 2016 г. |
Кафедра Электротехники и автоматики
ПРАКТИКУМ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ АВТОМАТИКИ
Выпуск 1
Для направления 35.03.06 Агроинженерия
Уровень высшего образования – бакалавриат
Челябинск
Настоящий практикум по изучению дисциплины «Автоматика» составлен в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования, утвержденного Приказом Министерства образования и науки Российской Федерации 20.10.2015 г. № 1172. Практикум предназначен для подготовки бакалавра по направлению 35.03.06 Агроинженерия.
Составители:
Попова С.А. – кандидат технических наук, доцент (ИАИ ЮУрГАУ)
Рычкова Н.М. – ст. преподаватель (ИАИ ЮУрГАУ)
СОДЕРЖАНИЕ
| Первичные измерительные преобразователи (ПИП)……….. 1.1 Контрольные вопросы по теме | ||
| Исследования сельсинов в различных режимах работы……. 2.1 Контрольные вопросы по теме | ||
| Изучение электромагнитных реле 3.1 Контрольные вопросы по теме | ||
| Изучение работы системы автоматической стабилизации напряжения у автомобильного генератора………………….. 4.1 Контрольные вопросы по теме | ||
| Экспериментальное определение передаточной функции объекта управления……………………………………………. 5.1 Контрольные вопросы по теме |
Лабораторно – практическое занятие №1
ПЕРВИЧНЫЕ измерительные преобразователи (ПИП)
Часть 1 ПИП линейных перемещений
Цель работы: ознакомиться с общими принципами построения ПИП линейных перемещений, конструктивным исполнением отдельных ПИП. Изучить принцип действия потенциометрических и индуктивных датчиков, схему и устройство бесконтактного выключателя. Изучить статические свойства ПИП как элементов автоматического управления.
Общие сведения
Первичным измерительным преобразователем (датчиком) называют устройство, выполняющее функции преобразования измеряемой (управляемой) величины в величину более удобную для дальнейшего использования. ПИП линейных перемещений используют и самостоятельно (например, для измерения уровня жидкости, размеров деталей, перемещения узлов механизма), и как составные элементы многих других, более сложных ПИП. Так, многие ПИП давления, расхода, температуры, влажности и т.п. содержат чувствительные элементы, преобразующие измеряемую величину в перемещение и далее в выходной сигнал.
Измерительные преобразователи, которые изучаются в приведенной работе, преобразуют линейные перемещения в электрический сигнал (напряжение или ток), изменяя параметры электрической цепи, которые связаны известной функциональной зависимостью:
| I=Uc/Z , | (1) |
где I - ток в электрической цепи.
Uc - напряжение питания.
Z - полное сопротивление цепи.
Для цепей постоянного тока Z=R, а для цепей переменного тока
 , | (2) |
где R - активное сопротивление цепи;
С - емкость цепи;
h - индуктивность;
- частота питающего напряжения.
Анализируя выражение 1 и 2 можно сделать вывод, что для получения выходного сигнала J при питании ПИП постоянным током перемещение должно влиять на Uc или R, а при питании переменным можно изменять также h, C и .
Кроме ПИП, преобразующих перемещение в электрический сигнал, на практике применяются и измерительные преобразователи, использующие свойство предметов перекрывать направленные потоки энергии. Нашли применение оптические, радиоактивные, рентгеновские преобразователи, в которых перемещение преобразуется вначале в промежуточную величину, а затем в электрический сигнал.
Потенциометрические (реостатные ) ПИП перемещения.
Потенциометрический измерительный преобразователь состоит из каркаса с намотанным на него проводом и подвижной токосъемной щетки (скользящего контакта). Провод, применяемый для намотки, должен иметь высокое удельное сопротивление, мало зависящее от температуры. Обычно применяют константановые, манганиновые, фехралевые проволоки; в особо ответственных случаях – провод из сплавов на основе платины. Для изготовления каркасов применяют керамические материалы, пластмассы, алюминиевые сплавы, покрытые защитным лаком. Токосъемная щетка выполняется из упругой проволоки или в виде ролика.
Простейшая схема включения потенциометрического ПИП приведена на рисунке 1.
Рисунок1 – Нереверсивная схема включения потенциометрического
ПИП (а) и его характеристика (б)
При непрерывной намотке проволоки напряжение питания Uc распределяется равномерно по длине потенциометра, поэтому без нагрузки (сопротивление нагрузки 
) потенциал щетки пропорционален перемещению 
 | (3) |
где l -длина потенциометра;
х - перемещение скользящего контакта.
При включенной нагрузке выходное напряжение не пропорционально перемещению щетки, так как часть потенциометра шунтируется нагрузкой, и ток в этой части меньше, чем в той части потенциометра, которая находится до подвижного контакта.
В этом случае
 | (4) |
Из выражения (4) видно, что зависимость выходного напряжения от измеряемой величины тем ближе к линейной, чем меньше отношение сопротивления потенциометра Ro к сопротивлению нагрузки. Зависимость близка к линейной, если Rн > 10Ro.
При несоблюдении этого условия будет сказываться шунтирующее действие нагрузки и статическая характеристика схемы будет иметь вид кривой 2 (рис.1-б).
При активной нагрузке потенциометр практически безинерционен. При значительной емкости или индуктивности нагрузки в схеме будут иметь место переходные прцессы.
Схема, приведенная на рис.1, является нереверсивной, т.к. при любом положении ползунка знак выходного напряжения или его фаза не изменяется.
Различные варианты реверсивных схем включения потенциометров представлены на рисунке 2. В этих схемах измеряемое перемещение может быть положительным или отрицательным и в соответствии с этим меняется знак или фаза выходного напряжения.
Рисунок 2 – Реверсивные схемы включения потенциометров:
а) потенциометр со средней точкой; б) мостовая схема с двумя
потенциометрами
В первом ПИП на рисунке 2а выходное напряжение снимается с движка и средней точки потенциометра, которая принимается за начало отсчета перемещения движка. При прохождении движком средней точки меняется знак выходного напряжения, если ПИП питается постоянным током, и на 180° меняется фаза напряжения, если потенциометр питается переменным током.
У второго ПИП (рисунок 2б) напряжение снимается с двух движков, перемещающихся симметрично относительно средних точек двух потенциометров. Очевидно, что при одинаковом перемещении Х выходное напряжение у второго датчика в два раза больше, чем у первого.
Основным недостатком потенциометрических ПИП является наличие скользящего контакта, снижающего надежность работы, поэтому срок службы при замере высокочастотных перемещений невелик. Контактную поверхность трудно изолировать от внешней среды. Достоинства потенциометров заключаются в конструктивной простоте и возможности применения источников питания переменного и постоянного тока.
Индуктивные измерительные преобразователи.
Работа индуктивных ПИП основана на изменении индуктивного сопротивления катушки со стальным стержнем при передвижении подвижного якоря или при перемещении стального сердечника внутри катушки. В простейшей нереверсивной схеме (рисунок 3) обмотка дросселя подключается последовательно с сопротивлением нагрузки к источнику переменного тока. При изменении величины воздушного зазора или при перемещении сердечника изменяется индуктивное сопротивление дросселя. В результате будет изменяться ток в цепи и, соответственно, падение напряжения на нагрузке.
Простейший индуктивный ПИП имеет характеристику близкую к линейной. Отклонения от линейной зависимости на начальном и конечном участках характеристики вызваны тем, что дроссель не может иметь сопротивление равное нулю или бесконечности при любых перемещениях сердечника или якоря.
Рисунок 3 – Схема простейшего индуктивного ПИП (а)
и его характеристика (б)
Недостатки простейшего индуктивного ПИП вызваны большими усилиями при перемещениях якоря (ПИП – электромагнит), сильным влиянием напряжения и частоты источника питания, температуры и других факторов.
Широкое применение находят ПИП, выполненные по дифференциально – трансформаторной и мостовой схемам.
Рисунок 4 – Схема реверсивного индуктивного ПИП (а)
и его характеристика (б)
Дифференциальный индуктивный ПИП (рисунок 4) конструктивно выполнен в виде соленоида. На изоляционный каркас намотано три катушки, первичные L1, L2, вторичная L3, в катушках перемещается ферромагнитный сердечник, который соединяется с рабочими механизмами. Обмотки L1 и L2 включены встречно. Через них пропускается переменный ток, с обмотки L3 получают сигнал. За начало отсчета при перемещении принимается среднее положение сердечника. В нулевом положении сердечника схема будет уравновешена и напряжение на нагрузке Uвых будет также равно нулю. При небольших отклонениях сердечника выходное напряжение будет возрастать практически линейно, причем с изменением знака перемещения (переход якоря через нулевое положение в противоположную сторону) фаза выходного сигнала зменяется на 180°. Балансировка нуля в реверсивных схемах индуктивных ПИП затруднена тем, что здесь необходимо добиться одновременного равенства не только реактивных, но также и активных параметров обеих частей схемы. Для дифференциальных фазочувствительных схем с выпрямителями характерны высокая увствительность, ослабление влияния колебания питающего напряжения, применимость со вторичными приборами постоянного тока.
В автоматических системах, управляющих перемещением объектов, применяются контактные и бесконтактные путевые ыключатели. Щелевые бесконтактные путевые выключатели (БПВ) имеют два ферритовых сердечника с расположенными на них обмотками. Сердечники и все остальные элементы схемы (кроме реле) размещаются в небольшом капроновом корпусе и герметизируются. На одном сердечнике расположена контурная обмотка и обмотка положительной обратной связи Lпс, а на другом сердечнике обмотка отрицательной обратной связи Lос. Обмотки обратной связи включены последовательно и навстречу друг другу. Электронная схема БПВ (рис.5) представляет собой автогенератор, у которого самовозбуждаются колебания в контуре Lк-С 3.
Чтобы эти колебания не затухали, нужно, чтобы в такт им открывался и закрывался транзистор. Обмотка Lпс способствует этому, а обмотка Lос, включенная навстречу, препятствует. Если в зазор между сердечниками попадает алюминиевых экран, то связь между обмотками Lк и Lос ослабевает, генератор самовозбуждается, открывается транзистор VT1, вызывая срабатывание реле КV
Если в зазоре экрана нет, усиливается влияние обмотки отрицательной обратной связи Lос, генерация колебаний прекращается и закрывается транзистор. Погрешность срабатывания щелевых бесконтактных выключателей на одном транзисторе составляет около 1 мм.
Многоэлементные БПВ имеют точность в десять раз больше.
Контрольные вопросы:
1) Определить значения выходного напряжения для приведенных ниже рисунков
2) Что такое ПИП, и какие бывают разновидности их по принципу действаия?
3) Для каких целей снимают характеристики всех ПИП?
4) Укажите по рисункам 1-4, где входная величина, а где выходная?
5) Какой из ПИП приведенных на рисунке « надежнее и почему?
6) Какое напряжение можно измерить на выходе ПИП на рисунке 4, если сердечник размещен симметрично и почему?
7) Какую часть характеристики следует учитывать при выборе ПИП на рисунках 3 и 4 и почему?
8) Как будет выглядеть характеристика на рисунке 4, если полностью вынуть сердечник из ПИП?
9) Почему с увеличением входной величины на рисунке 3 увеличивается выходная величина?
Часть 2 ПИП температуры
Общие сведения.
В качестве измерительных преобразователей температуры применяют такие элементы, которые существенно изменяют свои свойства в зависимости от температуры. В терморезисторах используются свойства металлов и полупроводников изменять при нагревании и охлаждении электрическое сопротивление.
Термосопротивление платиновое (обозначается ТСП) имеет в качестве чувствительного элемента тонкую платиновую проволоку, медное термосопротивление (обозначают ТСМ) - проволоку из электролитической меди.
В металлах при повышении температуры увеличивается хаотическое движение электронов, они чаще сталкиваются с ионами, направленное движения электронов затрудняется и вследствие этого, электрическое сопротивление возрастает.
Зависимость сопротивления проводника от температуры определяется по формуле:
 | (1) |
где С – коэффициент, зависящий от материала проводника;
Т – абсолютная температура, °К;
– температурный коэффициент;
е – основание натуральных логарифмов.
Температурный коэффициент характеризует чувствительность терморезистора к измерению температуры. Для металлических термосопротивлений температурный коэффициент положительный.
Достоинства металлических термосопротивлений: высокая точность измерений, стабильность характеристик. Недостаток: температурный коэффициент мал, поэтому в схемах измерения необходимо использовать электронные усилители.
Характеристики полупроводниковых термосопротивлений в отличие от металлических зависят от большого числа факторов: химического состава полупроводника, диапазона температур, приложенного напряжения и т.д. Наиболее распространены в качестве измерительных преобразователей температуры термисторы - термосопротивления с отрицательным температурным коэффициентом. При нагревании термистора в нем увеличивается количество свободных электронов и резко возрастает электропроводность. Для определения сопротивления термистора в диапазоне допустимых токов и температур можно использовать выражение (1), но температурный коэффициент aт в этом случае будет отрицательным, а по величине в 6...10 раз больше, чем у металлических термосопротивлений.
Термисторы имеют небольшие габариты и стоимость, широкий диапазон номинальных сопротивлений, большой срок службы. Благодаря высокой чувствительности, могут применяться в безусилительных схемах, например, для измерения температуры двигателей. Недостатки термисторов: нелинейность температурных характеристик, большой разброс параметров, что ограничивает их взаимозаменяемость.
В зависимости от материала полупроводниковые терморезисторы делятся на медно-марганцевые (ММТ) и кобальто-марганцевые (КМТ) .
Использовать в качестве измерительных преобразователей температуры можно не только серийные термосопротивления, но и транзисторы и диоды. Известно, что у них при увеличении температуры значительно снижается сопротивление p-n - перехода. Германиевые элементы чаще используются для этих целей, так как их температурная чувствительность в 2...4 раза выше, чем кремниевых.
Если при измерении температуры не требуется высокая точность, то применяются устройства с механическими измерительными преобразователями.
В датчике температуры камерном биметаллическом (ДТКБ) в качестве измерительного устройства применяется биметаллическая пластинка, которая при нагревании или охлаждении изменяет свои размеры. Если температура становится ниже установленного задатчиком значения, то замыкаются контакты и включается нагревательный элемент или сигнальное устройство.
Аналогично работает устройство с гидравлическим преобразователем. При увеличении температуры возрастает давление жидкости в закрытом объеме. Камера, имеющая форму спирали или гармошки изменяет свои размеры и включает контактное устройство.
Общие сведения
В современной технике возникает необходимость синхронизировать поворот валов отдельных механизмов. При небольшом расстоянии между валами их можно связать механической или гидравлической передачами. Если расстояние между валами большое, связь удобнее сделать электрической. Наибольшее распространение получили системы, в которых используются однофазные сельсины.
Однофазные сельсины - это небольшие индукционные машины, которые имеют однофазную обмотку возбуждения и трехфазную обмотку синхронизации. Питаются сельсины переменным током частотой 50 или 400 Гц. В системах дистанционной передачи угла, сельсины работают в паре. На ведущем валу устанавливается сельсин-датчик СД, а на ведомом - сельсин-приемник СП. Их обмотки соединяются линиями связи.
Применяются две схемы синхронной передачи угла: индикаторная и трансформаторная. При индикаторной схеме (рисунок 1) соединения сельсинов питание от сети переменного тока подается на обмотки возбуждения, как сельсина-датчика, так и сельсина - приемника. Обмотки синхронизации сельсинов соединяются при этом звездой. Переменный ток, протекающий по обмоткам возбуждения, создает в сельсинах магнитные потоки, которые в свою очередь индуцируют ЭДС в обмотках синхронизации. Если роторы СД и СП одинаково расположены относительно обмотки синхронизации (такое положение называется согласованным), то ЭДС в обмотках синхронизации будут иметь одинаковую величину и фазу, а так как они направлены навстречу друг другу, то в линиях связи и обмотках синхронизации ток возникать не будет. Если взаимное расположение роторов в СД и СП различно, то различно и направление векторов магнитных потоков, создаваемых обмотками возбуждения. В этом случае в обмотках синхронизации СП и СД будут возникать различные ЭДС, которые вызовут токи в этих обмотках и линиях связи.
Рисунок 1– Схема работы сельсинов в индикаторном режиме
Чтобы ротор сельсина стремился повернуться, необходимо воздействие двух магнитных потоков. Это возможно только в рассогласованном положении, когда возникает дополнительный магнитный поток, вызываемый токами в обмотках синхронизации.
Величина синхронизирующего момента на валу сельсина-приемника зависит от параметров сельсина и угла рассогласования.
 | (1) |
где Mc - синхронизирующий момент;
Mmax - максимальный синхронизирующий момент;
- угол рассогласования.
Выражение (1) позволяет сделать важный вывод: значительный синхронизирующий момент получается только при большом угле рассогласования, т.е. чем больше сопротивление на валу сельсина-приемника, тем хуже точность. В индикаторном режиме применяют сельсины только тогда, когда нужно преодолеть небольшой момент сопротивления (повернуть стрелку указателя и т.д.).
При трансформаторной схеме (рисунок 2) питание подается от сети а обмотку возбуждения сельсина-датчика, обмотки синхронизации сельсинов соединены линиями связи, а с обмотки возбуждения сельсина-приемника снимается выходной сигнал, который после усиления управляет электродвигателем.
Рисунок 2 – Схема работы сельсинов в трансформаторном режиме
В трансформаторном режиме через обмотки синхронизации сельсинов все время протекает ток, который вызывает в СП магнитный поток. В согласованном режиме этот поток не создает ЭДС в обмотке возбуждения, а при рассогласовании величина ЭДС равна:
 | (2) |
где Uвых max –максимальное выходное напряжение;
КОНТАКТНЫЕ СЕЛЬСИНЫ - конструктивно лишь незначительно отличаются от однофазных асинхронных машин малой мощности. Они имеют изготовленные из электротехнической стали статор и ротор и выполняются чаще всего двухполюсными с однофазной первичной (обмотка возбуждения) и трехфазной вторичной (обмотка синхронизации) обмотками. В сельсинах с явно выраженными полюсами обмотка возбуждения сосредоточенная (располагается на полюсах). В сельсинах с неявно выраженными полюсами - распределенная (размещается в пазах). Обмотку возбуждения располагают или на статоре (сельсины с тремя контактными кольцами), или на роторе (сельсины с двумя кольцами).
В соответствии с этим различное расположение имеет и обмотка синхронизации, которая всегда выполняется распределенной.
Фазы обмоток синхронизации обычно всегда соединяют в звезду. Большим недостатком контактных сельсинов является наличие у них скользящих контактов - колец и щеток. С целью уменьшения сопротивления и увеличения надежности, кольца и щетки сельсинов выполняют из сплавов серебра. Однако и это не может полностью избавить контактный сельсин от присущих ему недостатков. Именно поэтому в последнее время начали выпускаться в больших количествах бесконтактные сельсины.
Бесконтактные сельсины, как и контактные, имеют две обмотки: однофазную обмотку возбуждения и трехфазную обмотку синхронизации. Однофазную выполняют в виде двух кольцеобразных катушек, расположенных в торцах между статором и тороидами. Катушки соединяют последовательно и согласно. Трехфазную обмотку синхронизации делают распределенной и располагают в пазах статора. Фазы обмоток синхронизации соединяют в звезду.
Ротор бесконтактного сельсина имеет два полюса, разделенных между собой магнитным промежутком. Полюса ротора набираются из листов электротехнической стали, которые располагаются в аксиальном направлении. Оба полюса укрепляют на оси путем заливки силумином.
Тороиды в концах статора бесконтактного сельсина имеют вид колец. Их набирают из листов электротехнической стали. С внешней стороны в аксиальных пазах корпуса, отлитого из силумина, к тороидам примыкают стержни внешнего магнитопровода, тоже набранного из листов электротехнической стали. Магнитный поток бесконтактного сельсина создается переменным током обмотки возбуждения. Поток проходит по стержням внешнего магнитопровода, тороида, и полюсам ротора. Между полюсами поток встречает большое магнитное сопротивления в виде немагнитного промежутка (силумина). Это заставляет его изменить свое направление и идти из одного полюса ротора к другому по зубцам и спинке статора.
Проходя по статору, поток обмотки возбуждения пересекает обмотку синхронизации. Величина этого потока зависит от положения ротора. Отсутствие скользящих контактов значительно увеличивает надежность работы и стабильность характеристики бесконтактного сельсина по сравнению с контактным.
Двухканальные устройства
Точность обычных сельсинов, как правило, не превышает десятой доли градуса. Главной причиной погрешности являются неизбежные дефекты изготовления: электрическая и магнитная не симметрия, недостаточная центровка ротора и т.п. Указанные выше точности (десятые доли градуса) во многих случаях не соответствуют требованиям, предъявляемым к соответствующим следящим системам. Для повышения точности используют двухканальные устройства, принцип работы которых состоит в том, что следящие системы применяют две сельсинные пары: пара грубого канала, роторы которых непосредственно соединены с входными и выходными валами и пара точного канала, роторы которой соединены с этими же валами через повышающие редукторы с одинаковым передаточным числом. Нулевые положения грубого и точного каналов делают совпадающими, но показания точного канала могут быть использованы только в пределах малого угла рассогласования, определяемого передаточным отношением редуктора. За пределами этого угла появляется неоднозначность, и по величине ЭДС сельсина - приемника точного канала нельзя судить о действительном рассогласовании валов, подобно тому, как нельзя определить время дня, взглянув только на минутную стрелку часов. Поэтому грубый канал работает в системе только при больших углах рассогласования. При достижении малых углов рассогласования система с помощью соответствующих релейных устройств (поляризованные реле и др.) автоматически переводится на точный канал. При возрастании рассогласования осуществляется обратное переключение.
Сельсинный указатель уровня
Реле поплавкового типа РП-1966-1 с сельсинным датчиком и сельсинным указателем СУ-66 выполнено в литых алюминиевых корпусах и применяется для контроля уровня воды в водосборниках. Поплавок и груз рекомендуется устанавливать в вертикальных трубах. Установка срабатывания контактной группы (синхропереключателя) или сигнализации предельного уровня регулируется путем перемещения упора на тросике с поплавком. При установке реле с реверсивным датчиком необходимо согласовать положение поплавка с положением стрелки на шкале вторичного прибора (сельсина - указателя СУ-66). В этом случае поплавок устанавливается на нулевую или максимальную отметку контактируемого уровня. Подав напряжение на сельсины, устанавливают стрелку вторичного прибора на начальном или предельном делении шкал, после чего надевают тросик на ролик. Сельсин - датчик и сельсин - приемник получают питание от одного источника переменного тока и работают в индикаторном режиме.
Сельсинная пара рассматривается как безинерционное устройство.
Контрольные вопросы:
1. Как устроены контактные и бесконтактные сельсины?
2. В каких режимах могут работать сельсины?
3. Каковы теоретические зависимости момента и выходного напряжения сельсинов- приемников от угла рассогласования?
4. Почему при работе сельсинов в трансформаторном режиме первоначальный угол рассогласования устанавливается равным 0 или 180°?
5. Чем отличается трансформаторный режим от индикаторного?
6. Каким звеном является сельсинная пара в динамическом исполнении? Что является входом и выходом звена? Какова его передаточная функция?
7. Приведите примеры применения сельсинов в с.х. производстве или других областях техники.
9. Может ли система иметь несколько сельсинов-приемников?
Общие сведения
Реле - это устройство, которое служит для автоматического переключения электрических цепей под действием управляющего сигнала. Электромагнитное реле реагирует на силу тока, проходящего по обмотке электромагнита, который действует на систему подвижных и неподвижных контактов. В зависимости от рода тока, питающего катушку реле, различают реле постоянного и переменного тока. В свою очередь реле постоянного тока бывают, как нейтральные, так и поляризованные. Нейтральные реле не реагируют на знак входного сигнала, в то время как поляризованные реле реагируют на полярность питающего напряжения. По времени срабатывания реле бывают быстродействующие (tср.<0.05c), нормальнодействующие (tср=0.05...0.15с), медленнодействующие (tср>0,15с) и реле времени. По току нагрузки на контакты реле делятся на слаботочные и сильноточные. По числу положений подвижных контактов реле бывают двух-, трех- и многопозиционными.
Устройство нейтрального реле постоянного тока показано на рисунке 1. Якорь 1 притягивается к сердечнику 2 под действием электромагнитной силы, возникающей в обмотке реле 3. Перемещение якоря приводит к замыканию одних и размыканию других контактов. При отсутствии тока в обмотке электромагнита якорь и контакты возвращаются в исходное положение под действием возвратной пружины 5. На якоре установлен штифт 6 из латуни или алюминия, который не даст прилипать якорю к сердечнику под действием остаточного магнитного потока. Для уменьшения остаточного магнитного потока сердечник реле изготавливают из магнитномягкого материала.
 | 1 – якорь 2 – сердечник 3 – обмотка 4 – контакты 5 – пружина 6 – штифт отлипания |
Рисунок 1 – Устройство нейтрального реле постоянного тока
В реле переменного тока для устранения вибрации контактов от протекающего через обмотку переменного тока принимают специальные меры: якорь делают более массивным, а на сердечнике, вместе с обмоткой размещают короткозамкнутый виток, магнитный поток которого удерживает якорь в момент изменения направления тока в основной обмотке. Чтобы уменьшить потери на вихревые токи сердечник реле набирают из пластин электротехнической стали.
Устройство поляризованного реле показано на рисунке 2. Постоянный магнит 1 повышает чувствительность реле, а также позволяет изменить направление срабатывания реле в зависимости от полярности приложенного к обмотке напряжения. Поток постоянного магнита на пути от южного полюса S разветвляется на два равных потока и по магнитопроводящим виткам 2 проходит через часть сердечника электромагнита 3. Далее обе части потока Фо проходят с противоположных сторон в якорь 4 и по магнитопроводящему лепестку 5 возвращаются к северному полюсу электромагнита. Направление магнитного потока Ф зависит от полярности напряжения, приложенного к обмотке реле. Следовательно, в одном из полюсов электромагнита потоки Ф и Фо будут суммироваться, а в другом - вычитаться. Поэтому якорь реле будет поворачиваться вокруг оси 6 в сторону большего потока и замыкать соответствующие контакты. При изменении напряжения якорь перебросится в противоположную сторону и замкнет другую контактную группу. Поляризованные реле выпускают двухпозиционные, когда при исчезновении тока в обмотке якорь продолжает замыкать контакты и трехпозиционными, когда якорь в этом случае возвращается в нейтральное положение.
 | 1 – постоянный магнит 2 – магнитопроводящие винты 3 – сердечник электромагнита 4 – якорь 5 – магнитопроводящий лепесток 6 – ось |
Рисунок 2 – Устройство поляризованного реле
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ АГРОИНЖЕНЕРИИ ФГБОУ ВО ЮЖНО–УРАЛЬСКИЙ ГАУ
| УТВЕРЖДАЮ |
| Проректор по УР __________________К.Сазонов «___» _____________________ 2016 г. |
Кафедра Электротехники и автоматики