1.3.2 Реле постійного струму

Реле постійного струму за принципом дії являються електромагнітними, а за конструкцією поділяються на наступні типи:

Нейтральні реле НМШ, НШ, АНШ

Це двопозиційні реле з одним якорем, який притягується до полюсів котушок при проходженні через них постійного струму в будь-якому напрямку, тобто реле нейтральні до полярності постійного струму. Усі ці реле відносяться до І класу надійності і можуть бути нормально- і повільнодіючими.

Нейтральне малогабаритне штепсельне реле типу НМШ (див.рис.нижче) складається з осердя 4 з надітими на нього котушками 5 і 6, Г-подібного ярма 2 та якоря 7 з противагою 3. Бронзовий упор 8 на якорі потрібний для унеможливлювання його залипання, оскільки він перешкоджає доторканню якоря в притягнутому положенні до полюса осердя 4. Якір двома тягами 9 управляє контактною системою. Фронтові контакти (Ф) 1 виготовляють з вугілля зі срібним наповненням, а загальні (О) 11 та тилові (Т) 10 - із срібла. Таке поєднання матеріалів виключає зварюваність фронтових контактів із загальними при пропусканні по них струму значної величини.

Умовне позначення реле і його контактів, а також нумерація контактів показані на рисунку б (див.рис.нижче).

Реле РЭЛ (див.рис.нижче) має дві незалежні обмотки 2, кожна з яких складається з двох котушок, розташованих на різних осердях. Магнітна система реле розгалужена, має якір 5, ярмо 1 і два осердя 11, на кожному з яких розташовано по дві котушки. Якір закріплений на ярмі за допомогою скоби 6 та може вільно повертатися про роботі реле. На якорі закріплена бронзова пластина 4, яка забезпечує зазор між якорем і обома осердями. Для утяжеління якоря є два обважнювача, які закріплені на якорі згином планки 7.

Контактна система містить вісім незалежних контактів. Кожний перемикаючий контакт складається із фронтового 8, рухомого 9 і тилового 10 контактів. Контактна система виконана у вигляді окремого вузла, закріпленого на ярмі. Контакти розміщені в один рядок. Реле закрите прозорим ковпаком і запломбоване.

При модернізації реле РЭЛ змінені схема магнітопроводу реле та конструкція котушок реле. Таке реле маркується літерою Н і представляє собою нерозгалужену магнітну систему з одним осердям замість двох і двома котушками замість чотирьох. Реле Н та їх різновиди за встановленими розмірами, параметрами і схемами включення обмоток взаємо замінювані з реле РЭЛ.

Поляризоване реле ИМШ

Це двопозиційні реле, в магнітній системі якого є постійний магніт, під дією якого якір перемикається з одного положення в інше в залежності від напрямку струму в обмотці. Реле ИМШ швидкодіюче і не відноситься до реле І класу надійності. Воно призначене для імпульсної роботи, їх магнітна система може виконуватися з нейтральним регулюванням якоря або з регулюванням на перевагу, тобто з поверненням якоря у вихідне положення при виключенні струму. Такі реле знайшли широке використання в пристроях СЦБ в якості колійного реле в перегінних рейкових колах, оскільки вони мають високу чутливість і велику швидкість спрацювання від імпульсів струму.

Імпульсне малогабаритне штепсельне реле ИМШ (див.рис.нижче) складається з постійного магніту 2; котушки 3, всередині якої розташовується якір з рухомими контактами 6; магнітопроводу 4 з чотирма полюсними наконечниками; регулювальних гвинтів 1. Деталі магнітної системи змонтовані на корпусі 7 і закриті ковпаком з ручкою, якір закріплений на металевій основі 8. Контактна система складається з нерухомих контактів 5 і рухомих контактів 6, виготовлених з металокерамічної композиції. Контактна система розрахована на 20 млн. перемикань.  

Дія імпульсного реле аналогічна поляризованому (читай ТУТ), однак при віддаленні від нейтральної лінії верхнього або нижнього лівого полюсних наконечників виходить регулювання реле з перевагою праворуч, а при віддаленні від нейтральної лінії верхнього лівого і правого нижнього полюсних наконечників - з перевагою праворуч. В цьому випадку імпульсне реле буде працювати тільки від імпульсів певної полярності і не спрацьовувати від імпульсів іншої полярності. Налаштування реле на роботу з магнітною перевагою якоря виконується шляхом зміщення гвинтів полюсних наконечників 1 від нейтральної лінії. Ця властивість імпульсного поляризованого реле використовується в імпульсних рейкових колах постійного струму для захисту від помилкового спрацювання при замиканні ізостиків в суміжних рейкових колах.

В якості приймача імпульсів змінного струму ще використовується імпульсне малогабаритне штепсельне реле ИМВШ-110. Відмінною особливістю цього реле в порівнянні з реле ИМШ є те, що всередині ИМВШ-110 на корпусі закріплена панель з випрямлячем, який складається з чотирьох кремнієвих діодів. Крім того, властивість вибірковості до напрямку струму в реле ИМВШ не використовується, оскільки змінний струм потрапляє в обмотку через випрямляч, тобто завжди в одному напрямку.

В теперішній час замість реле ІМВШ розповсюдження отримало реле ІВГ (імпульсне з випрямляючою приставкою герконове). Воно має нейтральну систему. На полюсному наконечнику сердечника встановлений ртутний магнітокерований геркон (герметизований контакт). 

Геркон складається (див.рис.нижче) зі скляного балона 5, всередині якого знаходиться водень. На кінцях балону впаяні нерухомі 4 та 3 і рухома 1 пласка контактні пружини. При дії магнітного поля рухома контактна пружина 1 переміщується, розмикаючи тиловий і замикаючи фронтовий контакти. На контактну поверхню 2 при роботі геркону по капілярам пружини 1 постійно надходить ртуть. Змочування контактів ртуттю забезпечує їх низький і стабільний опір. Контактні пружини герметизовані і не піддаються окисленню і забрудненню, тому геркон має високу надійність. Число спрацювань герконового реле в десятки і навіть сотні раз більше, ніж у звичайного електромагнітного реле.

Комбіноване малогабаритне штепсельне реле типу КМШ

Це реле складається (див.рис.нижче) складається з двох котушок 1 і 4, надітих на осердя 2, нейтрального якоря 7 та постійного магніту 3, з яким зв'язаний поляризований якір 5. Нейтральний та поляризований якорі за допомогою тяг 6 і 8 перемикають контакти. Умовні позначення комбінованого реле і його контактів показані на рисунку б.

Якщо струм в котушках реле відсутній, то поляризований якір займає завжди одне з крайніх положень, а саме те, в якому він знаходився у момент вимкнення струму; нейтральний якір при цьому відпущений. Магнітний потік постійного магніту розгалужується на два паралельних магнітних потоки Фп1 та Фп2. Оскільки поляризований якір знаходиться в крайньому лівому положенні, то завдяки меншому повітряному зазорі ліворуч магнітний потік Фп1 в цьому осерді отримає приріст Фп і за рахунок цього перевищує магнітний потік Фп2 в правому осерді. Через різницю цих потоків якір утримується біля правого осердя. При пропусканні струму через котушки в осердях виникає магнітний потік Фк, який розгалужується по двох паралельних гілках: через нейтральний і поляризований якорі. Магнітний потік Фк в правому осерді співпадає за напрямком з магнітним потоком Фп2, а в лівому осерді направлений назустріч магнітному потоку Фп1, тому в правому осерді магнітний потік підсилюється (Фк+Фп2), а в лівому - послаблюється (Фп1 - Фк). Через це поляризований якір переключається в праве положення, замикаючи загальні контакти з переведеними. Потім під дією частини потоку Фк, що проходить через нейтральний якір, він притягується, замикаючи загальні контакти з фронтовими.

Зміна напрямку струму в котушках реле викликає зміни напрямку магнітного потоку Фк, що призводить до підсилення магнітного потоку в лівому осерді і послабленню в правому, в результаті чого поляризований якір притягнеться до лівого осердя, а нейтральний якір буде короткочасно відпадати, а потім заново притягуватися через перемагнічування осердя.

Самоутримуюче комбіноване реле СКШ, СКПШ. Дане реле трипозиційне з магнітною системою, яка аналогічна магнітній системі комбінованого реле, але доповнена самоутримуючою магнітною системою для утримання нейтрального якоря в притягнутом положенні в момент зміни напрямку струму в основних котушках реле. Самоутримуюча система представляє собою електромагнітне реле, встановлене в нижній частині контактів нейтрального якоря. Якір утримуючого електромагніта жорстко зв'язаний спеціальною тягою з нейтральним якорем основної магнітної системи реле.

Розглянемо принцип дії самоутримуючого комбінованого реле на прикладі рисунку нижче (а). При зміні напрямку струму в котушках реле магнітний потік змінюється, в результаті чого в додатковій обмотці виникає ЕРС, яка створює імпульс струму в котушці 2 утримуючого електромагніту 1. Тому якір 3 електромагніту і зв'язаний з ним жорсткою тягою нейтральний якір 4 деякий час утримуються в притягнутому положенні. Цього часу достатньо, щоб при зміні полярності струму в котушках реле нейтральний якір не був відпущений.

Умовне позначення самоутримуючого комбінованого реле і його контактів показані на рисунку нижче (б).

Кодові реле КДРШ

Ці реле двопозиційні з одним нейтральним якорем, який працює незалежно від напрямку струму в обмотці реле. Ці реле не відносяться до реле І класу надійності, а за часом спрацювання можуть бути нормально- і повільнодіючими.

Кодові реле КДР, КДРШ представляють собою електромагнітні реле постійного струму полегшеної конструкції. В кодових реле використовуються три різновиди магнітної системи: нерозгалужена з Г-подібним ярмом (рис.нижче, а), розгалужена з П-подібним ярмом (рис.нижче, б), і посилена розгалужена (рис.нижче, в) в повільнодіючих реле. Умовне позначення реле та його контактів показано на рисунку г.

Електромагнітна система реле КДР складається з котушки 1, осердя 2, ярма 3 (на даній схемі - Г-подібне) та пластинчастого полегшеного якоря 4. Перемикання контактів здійснюється бакелітовою пластиною 5, жорстко зв'язаною з якорем.

При притяганні якоря 4 бакелітова пластина 5 піднімається вгору і розмикає нижні (тилові) та замикає верхні (фронтові) контакти з рухомими контактами 6. Для виключення залипання якоря на ньому є мідний наклеп. 

Реле КДРШ за конструкцією аналогічні реле КДР, але мають штепсельне включення.

На базі кодових реле типу КДРТ зконструйовані трансмітерні реле Т, які призначені для передачі сигнальних кодових сигналів в рейкові кола в пристроях АБ і АЛС. Трансмітерне реле ТШ-65В працює від імпульсів постійного струму напругою 12 В. Відмінною особливістю трансмітерних реле від кодових є наявність посилених контактів і схемного захисту, що забезпечує бездугове комутування, завдяки чому ці реле більш надійні в експлуатації, чим кодові реле.

Усі реле постійного струму розраховані для роботи в електричних колах напругою 12 або 24 В. Деякі реел постійного струму використовують для роботи в колах змінного струму. До таких реле відносяться реле типу НМВШ і АНВШ, АОШ і ОМШ, АПШ і АСШ, ИМВШ. За принципом дії і конструкцією ці реле аналогічні відповідним типам реле постійного струму. Відмінність полягає у тому, що всередині цих реле встановлені випрямлячі, які перетворюють змінний струм в постійний. В позначеннях цих реле всередині кружечка, який позначає обмотку реле, показується умовне позначення випрямляча.

Основними електричними характеристиками перерахованих типів реле є: напруга або струм повного підйому якоря; напруга перекидання поляризованого якоря; напруга або струм відпускання якоря.