3.2 Нейтральні реле

Нейтральні реле

Електромагнітні реле постійного струму отримали найбільш широке розповсюдження, оскільки вони мають просту будову і надійні в роботі. Реле постійного струму поділяють на нейтральні, поляризовані, комбіновані та самоутримуючі комбіновані.

Нейтральні реле не реагують на напрямок струму в обмотці (вони нейтральні до полярності струму). Якір нейтрального реле притягується, перемикаючи контакти при будь-якій полярності струму в обмотках. Після вимикання струму якір повертається у вихідне положення. Таким чином, нейтральне реле є двопозиційним (під струмом/знеструмлене).

Електромагнітна система нейтрального малогабаритного реле типу НМШ складається з осердя 1 з двома котушками 2, Г-подібного ярма 3 і якоря 4 з противагою. Бронзовий упор на якорі виключає його залипання, оскільки перешкоджає торканню якоря в притягнутому положенні до полюса осердя. Якір двома тягами 5 керує контактною системою. Фронтові контакти 7 виготовляють з графіту зі срібним наповнювачем, а загальні 8 і тилові 9 - зі срібла. Контактуючий матеріал поміщається на кінці контактних пружин. Поєднання контактів графіт - срібло виключає можливість зварювання фронтових контактів із загальним при пропусканні по ним струму, який в декілька раз перевищує номінальний.

Кінці контактних пружин (7, 8, 9), виведені назовні через основу 6, утворюють штепсельну розетку. Реле закривається прозорим кожухом 12 з ручкою 11. Кожух кріпиться до основи реле затяжним гвинтом 10. Для включення реле в схему виведені назовні контакти вставляють в гнізда штепсельної розетки, до якої припаюють монтажні дроти.

Розташування і нумерацію контактів дивись на першому рисунку. Перша котушка підключається до виводів 1 і 3, друга, яка розміщується зі сторони якоря, - до виводів 2 і 4. Котушки можуть вмикатися роздільно, послідовно і паралельно.

Фронтові (ф) та тилові (т) контакти, які працюють з одним загальним контактом (о), утворюють контактну групу або трійник. Реле типів НМШ1 та НМШМ1 (як на фото) мають вісім контактних груп і позначаються 8фт. Номер кожного контакту нейтрального реле складають з двох цифр, перша з яких вказує на номер контактної групи, а друга - тип контакту. Усі цифрові позначення загальних контактів закінчуються цифрою 1, фронтові - цифрою 2, а тилові - цифрою 3. Наприклад, номер 72 означає, що це фронтовий контакт сьомої групи. Контакти розраховані на перемикання кіл при струмі навантаження до 2А. 

Малогабаритні реле для встановлення в закритих релейних блоках електричної централізації випускають без захисного кожуха. Вони мають такі ж електричні і механічні характеристики, що і відповідні їм штепсельні реле із захисним кожухом. Реле без кожуха в номенклатурі не мають літери Ш, наприклад НМ - нейтральне малогабаритне, НММ - нейтральне малогабаритне з уповільненням. Ці реле призначені для роботи в опалювальних приміщеннях при температурі навколишнього середовища від +5 до +35°С.

Малогабаритні реле автоблокування АНШ2, АНШМ2 та АНШ5 для встановлення в релейних шафах аналогічні по конструкції, але мають кращу герметизацію та меншу потужність спрацювання (більш чутливі). Вони можуть працювати при температурі навколишнього середовища від -50 до +60°С. Менша потужність спрацювання досягається збільшенням магнітопроводу та числа витків котушок, а також скороченням числа контактних груп до 4 при тих же габаритах, що і реле НМШ. Контакти реле АНШ розташовані у верхній частині і їх нумерація відрізняється від нумерації контактів НМШ. Реле АНШ2 та АНШМ2 (див.рис.нижче) мають чотири контактних групи (першу, третю, п'яту та сьому), котушки реле підключаються до виводів 21-61 і 41-81.

Реле АНШМ-380 має аналогічну контактну систему і відрізняється тим, що на місці першої котушки встановлена мідна гільза.

У реле АНШ5 контактна система має два повних трійника і два неповних (2фт, 2т). Наявність тільки двох фронтових контактів дозволяє знизити потужність спрацювання.

Нейтральні реле відносяться до реле І класу надійності.

В деяких пристроях потрібно мати уповільнення на спрацювання або відпускання реле. Існують конструктивні та схемні способи зміни часових параметрів реле. Вище було сказано, що для уповільнення на відпускання нейтральних реле використовують мідні гільзи. В деяких випадках на місці першої котушки встановлюють суцільну мідну гільзу, яка представляє собою короткозамкнутий виток. При вимиканні струму магнітне поле наводить в гільзі ЕРС, через що в ній протікає струм, який створює магнітний потік. Цей магнітний потік підтримує магнітне поле, що зникає. Цим досягається уповільнення на відпускання. Час уповільнення залежить від маси гільзи (чим вона більше, тим більше уповільнення) і прикладеної напруги. Практично цим способом досягається уповільнення на відпускання: нейтральних реле НМШМ - до 0,6 с, АНШМ - до 0,9 с.

В пристроях СЦБ широко використовують схемні методи зміни часових параметрів реле. Використання короткозамкненої обмотки (див.рис. нижче "а"), в якій при розмиканні кола індукується ЕРС і протікає струм, який створює магнітний потік. Цей магнітний потік співпадає за напрямком з робочим магнітним потоком, що зникає, тим самим забезпечуючи уповільнення на відпускання якоря. Короткозамкнена обмотка створює також уповільнення на спрацювання реле, оскільки при включенні кола в короткозамкненій обмотці також індукується ЕРС і протікає струм. Створюваний в цьому випадку магнітний потік перешкоджає наростанню робочого магнітного потоку. Якщо за умовами роботи реле необхідно забезпечити уповільнення тільки на відпускання або тільки на притягання якоря, то використовують схеми, зображені на рис. "б" або "в" відповідно (див.нижче). Використання короткозамкненої обмотки дає менше уповільнення на відпускання в порівнянні з мідними гільзами (приблизно 0,2 с).

Роль короткозамкненої обмотки може виконувати робоча обмотка при шунтуванні її діодом (рис. "г") або резистором (рис."д"). Останній спосіб менш ефективний, оскільки резистор знижує струм, що індукується, і збільшує витрати потужності від джерела живлення, причому ці якості взаємно протилежні. Для виключення короткого замикання при пробої діода послідовно з ним може включатися резистор, однак час уповільнення при цьому знижується.

Найбільш розповсюдженим і ефективним способом отримання уповільнення на відпускання є підключення паралельно обмотці реле конденсатора (рис. "е"). Після розмикання кола конденсатор розряджається на обмотку реле. Для обмеження струму заряда конденсатора послідовно з ним включають резистор. При включенні другого резистора послідовно з обмоткою реле досягається уповільнення на відпускання і притягання якоря (рис. "ж"). При замиканні кола внаслідок падіння напруги на резисторі R2 від струму заряда повільно наростає напруга на конденсаторі і досягається уповільнення реле на спрацювання. Після розмикання кола конденсатор розряджається на обмотку реле, чим досягається уповільнення на відпускання якоря.

За необхідності швидкого розряду і повільного розряду конденсатора використовують комбіновану схему з розділенням кіл заряду і розряду діодом (рис."з"). Конденсатор в цьому випадку заряджається через діод VD і резистор R1 з малим опором. Конденсатор розряджається на обмотку реле через резистор R2 з великим опором. Використання конденсаторів різної ємності дозволяє отримати необхідне уповільнення на відпускання від декількох мілісекунд до хвилини і більше.

Нейтральні пускові реле

Нейтральні пускові реле відрізняються від звичайних нейтральних наявністю посилених контактів з металокерамічного сплаву марки СрКд86-14, а у деяких типів пускових реле також наявністю магнітного дугогасіння зі збільшеною відстанню між контактами.

Нейтральне малогабаритне реле з металокерамічними контактами НМПШ2-400 слугує для комутації кіл світлофорних ламп мигаючих вогнів. Реле має контактну систему 4фт, усі контакти виконані зі спеціального металокерамічного сплаву і здатні витримати не менше 2 млн. перемикань кіл постійного струму 2А при напрузі 12В. Реле призначене для роботи при номінальній напрузі постійного струму 12В. Розташування і нумерація контактів реле НМПШ2-400 приведені на рисунку нижче.

Нейтральне малогабаритне реле з посиленими контактами НМПШ-900 з контактною системою 2 фу, 4 ф використовують для комутації в пристроях СЦБ кіл постійного і змінного струму підвищеної потужності. Реле має тільки фронтові контакти, виконані з металокерамічного сплаву. Два фронтові контакти мають магнітне дугогасіння (2 фу) і посилене контактне натиснення. Відстань між всіма контактами збільшена: для контактів з магнітним дугогасінням до 5,5 мм, для решти контактів - до 3,8 мм (у звичайних нейтральних реле відстань між контактами рівна 1,3 мм).

Контакти з магнітним дугогасінням можуть комутувати постійний струм 8 А при напрузі 220 В і до 15 А при напрузі 60 В. Плюсовий зажим підключають до загального контакту, а мінусовий до фронтового. Ці ж контакти можуть комутувати кола змінного струму 12 А при напрузі 220 В. Решта контактів реле НМПШ-900 може комутувати кола постійного струму 10 А при напрузі 30 В або кола змінного струму 6 А при напрузі 220 В. Номінальна робоча напруга реле 24 В. Слід зазначити, що нумерація контактів з магнітним дугогасінням не відповідає загальноприйнятій. Ця зміна пов'язана з розміщенням магнітів дугогасіння.

Нейтральне пускове малогабаритне реле НМПШ3-0,2/220 з контактною системою 2 фут, 2 ф призначене для роботи в пусковому колі схеми включення стрілочного електроприводу з двигуном постійного струму в спільній схемі з поляризованим малогабаритним пусковим реле ПМПШ.

Фронтові контакти цього реле виконані з металокерамічного сплаву і призначені для пропуску робочого струму електродвигуна. Загальні і тилові контакти виконані із срібла і призначені для перемикання контрольних кіл схеми. Обмотки реле включені роздільно: обмотка 220 Ом - збудження, 0,2 - струмова, для утримання якоря. 

Реле НМПШ-0,3/90 призначене для роботи в схемах керування стрілками з двигунами змінного струму. Реле НМП3-0,2/220 і НМП-0,3/90 не мають захисного кожуха і встановлюються в закритих релейних блоках електричної централізації. Відстань від фронтових і тилових контактів до загальних 2,5 мм, натиснення на кожен з фронтових контактів не менше 0,5 Н. Кожен контакт з магнітним дугогасінням (41-42 і 61-62) реле НМПШ3-0,2/200 і НМП3-0,2/220 забезпечує не менше 100000 перемикань кола постійного струму 5 А при напрузі 220 В, а решта всіх контактів - не менше 400 000 комутацій кіл постійного струму 5 А при напрузі 24 В для реле НМПШ-0,3/90 і струму 2 А при напрузі 24 В для реле НМПШ2-0,2/220.

Напруга спрацювання для обмотки збудження 220 Ом реле НМПШ 2-0,2/220 (НМП3-0,2/220) складає не більше 7 В, відпускання - не менше 2,1 В. Напруга відпускання струмової обмотки 0,2 Ом не менше 0,3 А. Напруга спрацювання обмотки збудження 90 Ом реле НМПШ-0,3/90 (НМП-0,3/90) складає не більше 3,8 В, відпускання - не менше 1,1 В. Струм відпускання струмової обмотки 0,3 Ом не менше 0,2 А. 

В експлуатації знаходяться пускові штепсельні реле (великі) НПШ1-150, а також пускові реле раніших випусків з контактно-болтовим з'єднанням НПР 1-150, НПР2-150, НПР2-150/300 і НПР4-150/300. Відстань між посиленими контактами з магнітним дугогасінням у реле НПР рівна 12,5-13,5 мм. Контакти розраховані для включення робочих кіл стрілочних електроприводів, маршрутних покажчиків, електродвигунів, автошлагбаумів та інших кіл з великими струмами.

Нейтральні реле з випрямлячами

Нейтральні реле з випрямлячами використовують в якості колійних, вогневих та аварійних. Конструкція електромагнітної і контактної систем цих реле аналогічна конструкції нейтральних реле НМШ та АНШ. Відмінність у тому, що всередині реле на ізоляційній панелі змонтовані приставки з діодами, які включають по різним схемам. Для забезпечення більш високого коефіцієнта повернення в реле збільшений повітряний зазор між полюсом і якорем в притягнутому положенні і встановлена більш масивна противага.

Реле АНВШ2-2400 використовують в якості колійного в рейкових колах змінного струму частотою 50 Гц з безперервним живленням на лініях з автономною тягою та однониткових рейкових колах при електротязі постійного струму. Реле має випрямну приставку з чотирьох діодів, розміщену в кожусі на контактною системою. Малогабаритне реле НМВШ2-900/900 призначене для роботи в якості колійного в однониткових рейкових колах змінного струму 50 Гц з безперервним живленням. Це реле має меншу чутливість, ніж реле АНВШ2-2400, оскільки має менший опір обмоток. 

Вогневе реле ОМШ2-46 малогабаритне, використовується в електричній централізації для контролю цілісності ниток ламп лінзових світлофорів потужністю 15 та 25 Вт, напругою 12 В при живленні електричним струмом частотою 50 Гц. Обмотка реле включається послідовно з первинною обмоткою сигнального трансформатора СТ-3 або СТ-2А. 

Реле АОШ2-180/0,45 слугує для контролю цілісності нитки лампи лінзового світлофора потужністю 15, 25 та 35 Вт, напругою 12 В при живленні змінним струмом частотою 50 і 75 Гц. Низькоомну обмотку реле включають послідовно з лампою світлофора. Для включення з лампами різної потужності обмотка має декілька виводів. При лампі потужністю 25 Вт використовують виводи 21-82. У випадку живлення лампи постійним струмом використовують ці самі виводи, при цьому плюсовий затискач підключають до виводу 82, а мінусовий - до виводу 21, щоб розташований всередині діод не шунтував обмотку. Високоомну обмотку 180 Ом використовують для контролю цілісності нитки ламп в холодному стані (виводи 41-62).

Аварійні реле призначені для автоматичного включення резервного живлення при припиненні подачі електроживлення від основного джерела. Їх використовують в колах загального живлення напругою 110 або 220 В, частотою 50 та 75 Гц, а також в колах світлофорних ламп, що мають джерело живлення напругою 12 або 24 В. Цифри, які стоять на останньому місці в позначенні аварійних реле, вказують на номінальну робочу напругу, на яку розраховане реле, наприклад реле АШ2-220 призначене для роботи в колах змінного струму з напругою 220 В, АСШ2-12 - при напрузі в 12 В тощо.

Конструкція електромагнітної системи реле АШ2 аналогічна конструкції реле АНШ2. Контакти представляють собою бронзові пружини з наклепами з металокерамічного сплаву.

Використовують три різновиди малогабаритних аварійних штепсельних реле - АШ2, АСШ2 та АПШ1. Всі аварійні реле мають металокерамічні контакти, збільшений зазор між ними та призначені для перемикання кіл великої потужності.

Реле АШ2-12/24 витримує не менше 50 тис. перемикань, а АСШ2-12/24 - не менше 100 тис. перемикань кіл постійного струму 4 А при напрузі 24 В. Реле АШ2-110/220 та АСШ2-110/220 витримують таку ж кількість перемикань між послідовно з'єднаними трійниками кіл змінного струму 10 А напругою 110 В або кіл з напругою 220 В при струмі 5 А. Замкнуті контакти цих реле витримують протягом 2 годин без деформації безперервне навантаження 15 А. В якості випрямлячів в цих реле використовують кремнієві діоди типу Д226, встановлені під кожухом реле.

Реле АСШ, крім діодів, мають кремнієві стабілітрони, що включаються послідовно з обмоткою. Наявність стабілітронів, які відкриваються при досягненні напруги порогу спрацювання і закриваються при зниженні напруги нижче порогу спрацювання, дозволяє отримати більш високий коефіцієнт повернення (не менше 0,7 с).

Напруга відпускання у відповідності з діючими технічними умовами повинна бути не менше 85% фактичної напруги спрацювання. 

Реле АПШ використовують в живлячих установках для перемикання на резервне живлення у випадку аварії основної живлячої мережі і виготовляють трьох типів: АПШ-110/127 на номінальну напругу 110 та 127 В змінного струму частотою 50 Гц, АПШ-220 на номінальну напругу 220 В і АПШ-24 на номінальну напругу 24 В постійного струму.