Oslash; Магнитные и электронные реле

Магнитные бесконтактные реле. Для реле этого типа используют магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), а также схемы магнитного усилителя с положительной обратной связью. Последние рассмотрены в лекции 7. Магнитные элементы с ППГ представляют собой пермаллоевые или ферритовые торроидальные сердечники с одной или несколькими входными и несколькими выходными обмотками. При отсутствии магнитного потока в сердечнике сопротивление выходных катушек настолько велико, что по ним может протекать только относительно небольшой ток холостого хода. При подаче тока на входную обмотку намагниченность сердечника меняется скачкообразно в силу прямоугольности петли магнитного гистерезиса материала сердечника. Сопротивление выходной катушки так же скачкообразно уменьшается в десятки и сотни раз, вызывая соответствующее увеличение тока выходной катушки. Отсутствие контактных групп резко повышает долговечность этих реле по отношению к контактным.

Электронные реле. Схема реле на базе транзистора с p–n–p-перехо­дом приведена на ри­с. 77. Это реле есть тран­зисторный усилитель, в выход­ную цепь которого включена обмотка Р малогабаритного реле постоянного тока. Вели­чина сопротивления базы R_Б та­кова, что при отсутствии сиг­нала на входных клеммах 1 – 2 транзистор заперт. При подаче на вход сигнала такой полярно­сти, что положительный потен­циал на базе возрастает, транзи­стор отпирается и по эмиттер – коллекторной цепи (следова­тельно, через катушку Р) начинает течь ток, превышающий ток срабатыва­ния. Так как реле в целом обладает дискретными свойствами, то об­ратным влиянием стартового тока катушки на коэффициент усиления транзистора можно пренебречь. Принцип действия и схема электронного реле на базе лампового триода полностью идентичны таким же у транзисторного реле. Достоинствами электронного реле являются высокая чувствительность и малая инерционность.

Фериттранзисторные реле сочетают в себе два последних из рассмотренных типов: электронное и магнитное бесконтактное.

В основе его лежит ячейка (рис. 78), которая состоит из фериттового сердечника, имеющего прямоугольную петлю гистерезиса, на который намотаны обмотки: входная W_ВХ, обратной связи W_ОС, усилительная W₁ и выходная W₂; усилительного контура с p–n–p-транзистором Тр и одной из нагрузок R_Н1 и выходного контура, в который включается нагрузка R_Н2. При появлении напряжения во входном контуре (клеммы 1 – 2) катушка W_ВХ наводит эдс в катушках W_ОС, W₁ и W₂.

Если на клемму 1 подается положительный потенциал, то направление тока через катушку W_ОС такое, что положительный потенциал на базе больше, чем на эмиттере и эмиттер – коллекторная цепь транзистора заперта. Через W₁ и, следовательно, через нагрузку R_Н1 ток практически не течет. Вместе с тем через выходной контур течет ток в направлении, совпадающем с направлением пропуска диода Д. Этот ток проходит и через нагрузку R_Н2. При отсутствии потенциала на входной клемме 1 эдс во всех контурах не наводится, транзистор заперт, и через обе нагрузки ток не течет. При отрицательном потенциале на клемме 1 направление тока в катушках противоположно ранее рассмотренному. Диод не пропускает ток обратного направления и нагрузка R_Н2 обесточена. Положительный потенциал на базе транзистора оказывается меньше, чем на эмиттере, транзистор отпирается через нагрузку R_Н1, начинает протекать ток. Так как материал сердечника – феррит, обладающий практически прямоугольной петлей гистерезиса, при незначительном изменении тока катушки W_ВХ перемагничивание сердечника происходит лавинообразно, практически мгновенно. Соответственно мгновенным является и переход нагрузок из одного режима в другой. Фериттранзисторная ячейка по принципу действия является триггером – она обладает двумя выходными цепями, появление выходного сигнала в которых зависит от полярности входного сигнала. Помимо этого, переключение производится бесконтактным способом. Эти свойства привели к применению фериттранзисторных ячеек в качестве элементарных ячеек оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) ряда микропроцессоров небольшой мощности. К сожалению, катушки индуктивности и фериттный сердечник нельзя уменьшить далее определенного предела, что ограничивает применение данных ячеек в более мощных процессорах.

Тиристорные реле . В силу ряда своих специфических свойств, в частности, очень крутой характеристики отпирания при определенных условиях (см. лекцию 1), тиристоры с успехом могут использоваться как бесконтактные переключатели силовых цепей, т. е. как контакторы. В тиристорное реле помимо самого тиристора (как правило, используются управляемые диоды – динисторы) входит цепь управления. Схемы управления тиристорами крайне разнообразны. Наиболее простая из них (рис. 79) представляет собой электронное реле по рис. 77, в выходную цепь которого вместо катушки малогабаритного реле включен управляющий электрод тиристора. Схемы тиристорного управления электродвигателями будут рассмотрены в курсе «Управление техническими системами».