РЕЛЕ С ПОВЫШЕННЫМ БЫСТРОДЕЙСТВИЕМ

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться в качестве реле контроля наличия напряжения в устройствах восстановления напряжения в кабельных сетях.
Известно реле с повышенным быстродействием, содержащее источник питания с плюсовой и минусовой клеммами и последовательно соединенные добавочный резистор, используемый в качестве устройства ограничения тока, катушку, размещенную на сердечнике, якорь, замыкающие и размыкающие контакты, причем устройство ограничения тока шунтировано конденсатором, используемым в качестве бесконтактного переключателя, вход указанного устройства подключен к плюсовой клемме источника питания, а свободный вывод катушки соединен с минусовой клеммой источника питания [1]. Данное реле нашло широкое применение в различных областях техники из-за схемной простоты и высокой надежности, однако, размеры конденсатора шунтирующего добавочный резистор зависят от многих параметров: напряжения, тока коммутации и нередко принимают недопустимые диапазоны, что и ограничивает область использования реле.
Техническим результатом полезной модели является повышение быстродействия реле при минимальных габаритах элементов бесконтактного переключателя.
Требуемый технический результат достигается тем, что в реле с повышенным быстродействием, содержащем источник питания, с плюсовой и минусовой клеммами, последовательно соединенные устройство ограничения тока и катушку, размещенную на сердечнике, якорь, замыкающие и размыкающие контакты, причем устройство ограничения тока шунтировано бесконтактным переключателем, вход указанного устройства подключен к плюсовой клемме источника питания, а свободный вывод катушки соединен с минусовой клеммой источника питания, катушка разделена на две последовательно соединенные части, первую используют в качестве устройства ограничения тока, а вторую используют в качестве пусковой обмотки, бесконтактный переключатель выполнен на транзисторном ключе, содержащим цепь смещения тока базы, образованную последовательно соединенными диодом обратного включения, резистором и конденсатором, и непосредственно транзистор, при этом катод диода обратного включения соединен с плюсовой клеммой источника питания, анод указанного диода соединен с базой транзистора, эмиттер которого подключен к входу устройства ограничения тока, снабженного диодом прямого включения, а коллектор транзистора подключен к выходу указанного устройства, при этом свободный вывод конденсатора цепи смещения тока базы соединен с минусовой клеммой источника питания.
На чертеже показана принципиальная электрическая схема реле с повышенным быстродействием.
Реле содержит источник питания 1 с плюсовой 1-1 и минусовой 1-2 клеммами, транзисторный ключ 2, содержащий цепь смещения тока базы (не обозначена), образованную последовательно соединенными диодом обратного включения 2-1, резистором 2-2 и конденсатором 2-3, и непосредственно транзистор 2-4, причем катод диода обратного включения 2-1 (не обозначен) подключен к плюсовой клемме 1-1, анод указанного диода (не обозначен) соединен с базой (не обозначена) транзистора 2-4, свободный вывод (не обозначен) конденсатора 2-3 подключен к минусовой клемме 1-2 источника питания 1; последовательно соединенные устройство ограничения тока 3, на входе которого включен диод прямого включения 3-1 и пусковая обмотка 4, свободный вывод которой подключен к минусовой клемме 1-2 источника питания 1, при этом эмиттер (не обозначен) транзистора 2-4 подключен к входу устройства ограничения тока 3, а коллектор (не обозначен) транзистора 2-4 подключен к выходу указанного устройства 3. Все элементы схемы реле серийно выпускаются отечественной промышленностью, при этом якорь, замыкающие и размыкающие контакты на схеме не показаны. Транзисторный ключ 2 является малогабаритным быстродействующим бесконтактным переключателем, при этом параметры элементов цепи смещения базы, а именно: резистора 2-2 и конденсатора 2-3 выбираются такими, что бы во время срабатывания катушки 4 транзистор 2-4 были полностью открыт, при этом сопротивления перехода эмиттер-коллектор транзистора будет равно нулю и устройство ограничения тока 3 (удерживающая обмотка) станет закороченным. Диод прямого включения 3-1 предназначен для препятствия действию ЭДС, возникающей при возрастании тока в пусковой обмотке 4.
Реле работает следующим образом. При наличии напряжения на вход источника питания 1 на его плюсовой 1-1 и минусовой 1-2 клеммах появляется напряжение. Благодаря настройке элементов цепи смещения, а именно: выбора диода обратного включения 2-1, резистора 2-2, конденсатора 2-3 формируется импульс на базе транзистора 2-4 и последний полностью открывается, тогда все напряжение источника питания 1 будет приложено к пусковой обмотке 4, поскольку устройство ограничения тока 3, выполняющее функции обмотки удерживания, будет шунтировано. Под действием приложенного напряжения возрастает ток срабатывания катушки 4; увеличивается магнитодвижущая сила и якорь реле изменяет свое положение, при этом замыкающие и размыкающие контакты коммутируют соответствующие цепи. После заряда конденсатора 2-3 сопротивления перехода эмиттер-коллектор транзистора 2-4 станет большим и ток будет проходить через диод 3-1 и обмотку 3-2, после чего наступает установившийся режим, при котором величина тока реле будет определятся суммой сопротивлений удерживающей обмотки 3-2 и пусковой обмотки 4. Поскольку обмотки 3 и 4 магнитно связаны, то диод 3-2 препятствует току пусковой обмотки 4.
Таким образом, предлагаемое реле характеризуется повышенным быстродействием, так как постоянная времени транзистора много меньше постоянных времени пассивных элементов типа конденсатора и бесконтактный переключатель является малогабаритным.
Источники, принимаемые во внимание:
[1] Родштейн Л.А. Электрические аппараты. Л.: Энергоатомиздат, 1989, стр. 144, рис. 8.12, б.