Электромагнитные реле

Электромагнитные реле составляют наиболее многочисленную группу приборов, применяемых для коммутации устройств управ­ления электроприводом. Электромагнитные реле являются устрой­ствами дистанционного управления, так как ими можно управлять, находясь от них на значительном расстоянии, путем подачи в их катушку электрического сигнала (напряжения).

Рассмотрим принцип действия электромагнитного контактно­го реле управления (рис.2).

Рис.2. Электромагнитное реле:

/ — сердечник; 2 — катушка; 3 — якорь; 4 — регулировочный винт; 5 — регулиро­вочная гайка; 6 и 8 — неподвижные контакты; 7 — подвижные контакты; 9 — возвратная пружина

Электромагнит реле состо­ит из катушки 2, сердечника 1 и подвижного магнитопровода 3, называемого якорем. Якорь 3 и полюс сердечника 1 разделены воздушным зазором δ. Контактная группа состоит из неподвижных контактных деталей 6 и 8 и подвижного мостика 7. При подаче электрического сигнала (напряжения) U опре­деленного значения на клеммы катушки 2 в этой катушке появля­ется ток, который создает намагничивающую силу Iw, где w — число витков в катушке реле. При этом в магнитной системе реле наводится магнитный поток Ф и на якоре появляется тяговое уси­лие F. Под действием силы F якорь 3, преодолевая противодей­ствие пружины 9, притягивается к сердечнику, т.е. происходит механическое перемещение якоря 3 на величину воздушного зазора δ. В результате поднимается стержень с мостиком 7, вызывая замыкание контакта 6 и размыкание контакта 8. Этот процесс называют срабатыванием реле.

При снятии сигнала (напряжения) U с клемм катушки 2 реле отпускает, при этом якорь 3 под воздействием пружины 9 возвра­щается в исходное положение, контакты 8 размыкаются, а кон­такты 6 замыкаются.

Таким образом, реле может находиться в одном из двух устой­чивых состояний: состояние «сработано», при наличии на клем­мах катушки напряжения определенного уровня, и состояние «от­пущено», когда напряжение на клеммах катушки реле отсутствует или его величина меньше установленного значения.

Электромагнитное реле характеризуется следующими парамет­рами.

Напряжение (ток) срабатывания реле — наименьшее значение напряжения на клеммах катушки или наименьшее значение тока в ней, при которых якорь надежно притягивается к сердечнику, а контакты переходят из разомкнутого состояния в замкнутое, и наоборот. В паспорте реле указано номинальное напряжение, на которое рассчитано включение катушки, несколько превышаю­щее напряжение срабатывания. Этим обеспечивается надежность срабатывания реле.

Напряжение (ток) отпускания реле — наибольшее напряжение на клеммах катушки или наибольший ток в ней, при которых тя­говое усилие, действующее на якорь, уменьшается до значения, необходимого для надежного отпадания якоря от сердечника, а контакты переходят из замкнутого состояния в разомкнутое, и на­оборот.

Коэффициент возврата реле — отношение напряжения (тока) отпускания к напряжению (току) срабатывания.

Время срабатывания реле — промежуток времени с момента подачи напряжения срабатывания на катушку реле до момента переключения его контактов.

Время отпускания реле — промежуток времени с момента сня­тия напряжения с катушки реле до момента возвращения контак­тов в исходное положение.

Уставка реле — величина напряжения или тока, на которые отрегулировано реле и при которых оно срабатывает или отпус­кает.

По времени срабатывания /_ср или времени отпускания t_0Tn реле подразделяют на быстродействующие (t_cp < 50 мс) и нормальные (t _ср = 50+250 мс). Для получения времени срабатывания или отпус­кания больше 250 мс применяют специальные реле, называемые реле времени.

Регулировочными элементами реле являются винт 4 и гайка 5. Так, при затяжке пружины 9 гайкой 5 увеличивается усилие, про­тиводействующее повороту якоря при срабатывании реле, что ве­дет к повышению напряжения (тока) срабатывания. Таков же эф­фект и от увеличения воздушного зазора δ посредством винта 4.

В зависимости от рода тока, проходящего по катушке реле, по­следние подразделяют на реле постоянного и переменного тока. В реле постоянного тока сердечник и якорь изготовляют из полос электротехнической стали сплошного сечения.

В реле переменного тока сердечник электромагнита систематически перемагничивается и в нем возникают вихревые токи, вызывающие его нагревание. Для ослабления вихревых токов сердечники реле переменного тока делают шихтованны­ми, т.е. набирают из тонких пластин электротехнической стали, изолиро­ванных друг от друга. Другой конструк­тивной особенностью реле переменно­го тока является наличие короткозамкнутого витка в торце сердечника (рис. 6.10), охватывающего 1/3 площади тор­ца. Этот виток, исполняя роль демп­фера (успокоителя), позволяет избе­жать вибраций якоря, вызываемых ну­левыми значениями переменного тока в катушке реле. В результате индуциро­вания в этом витке тока якорь в моменты нулевых значений тока в катушке реле удерживается притянутым к сердечнику.

Реле постоянного тока подразделяют на нейтральные и поля­ризованные. В нейтральных реле направление тока в катушке не влияет на процесс срабатывания реле. В поляризованных реле при одном направлении тока в катушке якорь притягивается к одной стороне сердечника и при этом срабатывают контакты одной груп­пы, а при другом направлении тока в катушке якорь притягивает­ся к другой стороне сердечника и при этом срабатывает другая группа контактов.

Надежность работы реле в основном определяется надежнос­тью контактов, которые предназначены для коммутации электри­ческих цепей и должны без вибрации и с требуемым усилием сжа­тия замыкать электрические цепи определенной мощности без оплавления и подгорания, обеспечивая тем самым малое переходное сопротивление.

Надежность контактов зависит от материалов, из которых они изготовлены. Для контактов обычно применяют материалы, обла­дающие достаточной механической прочностью, высокой темпе­ратурой плавления, электропроводностью. Контакты реле малой мощности изготовляют из серебра, платины, золота, платино-иридиевого и других сплавов. Эти материалы создают малое пере­ходное сопротивление контакта. Контакты реле большей мощности изготовляют из латуни, меди, вольфрама, а также сплавов воль­фрама с серебром. Контакты из вольфрама и его сплавов обладают наибольшей механической прочностью и высокой температурой плавления.

Чтобы уменьшить искрообразование на контактах, применяют искрогасящие цепочки RC из конденсатора и резистора, включае­мые параллельно контактам.

По виду соприкасающихся поверхностей (в точке, по линии или по плоскости) контакты подразделяют на точечные, линей­ные и плоскостные. Для маломощных цепей применяют точечные контакты, которые обеспечивают очищение контактов от пленки оксидов на контактных поверхностях, а также равномерный из­нос контактов. Наиболее тяжелым режимом работы контактов яв­ляется размыкание цепей постоянного тока (особенно большой мощности), так как при этом на контактах возникает и поддержи­вается некоторое время электрическая дуга. При размыкании це­пей переменного тока дуга на контактах гаснет намного быстрее, так как в течение каждого периода переменный ток дважды про­ходит через нулевые значения. Поэтому с помощью одних и тех же контактов можно разрывать цепи переменного тока с мощностью, в 3 — 4 раза превышающей мощность цепей постоянного тока.

Для повышения надежности контактов созданы реле на герконах. Контакт геркона выполнен в виде плоских пружинящих пластин (полос) из сплава пермаллой, обладающего высокой маг­нитной проницаемостью. Контактные пластины запаяны в герметичную стеклянную колбу (рис.3).

б)

а)

Рис.3. Герконовое реле:

1 - контакт; 2 - обмотка; 3 – постоянный магнит

Если геркон поместить внутрь катушки с током (рис.3 а) или вблизи постоянного магнита (рис.3 б), то магнитный поток, про­ходя по контактным пластинам геркона и воздушному зазору между ними, вызовет смыкание контактных пластин. Таким образом герконовое реле сработает. При отключении ка­тушки или удалении постоянного магнита контакт геркона, благодаря упругости контактных пластин, разомкнется, т. е. реле отпустит.

Если в катушку поместить несколько герконов, то полу­чим реле с несколькими контактами, т.е. многоконтактное герко­новое реле.

По сравнению с обычными электромагнитными реле герконовые реле имеют высокое быстродействие и более надежную работу контактов. Основной недостаток герконовых реле - малая допус­каемая токовая нагрузка на контакты (при превышении допусти­мой нагрузки возникает опасность сваривания контактов). Другой недостаток - «дребезг» контактов при срабатывании реле, т. е. их вибрация, вызванная упругостью контактов геркона.

Помимо герконовых реле с замыкающими контактами существу­ют герконовые реле с размыкающими контактами. Такое реле кроме катушки включает в себя постоянный магнит. Пока на катушку не подан сигнал, контакты геркона под действием магнитного поля по­стоянного магнита замкнуты. С появлением сигнала в катушке маг­нитное поле катушки накладывается на поле магнита и ослабляет его, при этом силами упругости контакты размыкаются. С прекраще­нием действия сигнала в катушке магнитное поле постоянного маг­нита восстанавливается и контакты вновь замыкаются. Герконы изго­товляют на ток до 2 А напряжением до 300 В.

Если количество контактов какого-либо реле в схеме управления недостаточно или допускаемый ток на его контактах слишком мал, то применяют промежуточные реле. На рис.4 показано устройство промежуточного реле ЭП-41.

.Рис.4. Устройство промежуточного реле ЭП-41:

1- замыкающие контакты, 2 – размыкающие контакты,

3 – электромагнитный механизм

Некоторые типы электромагнитных реле приведены в таблице.

		Номиналь-	Номинальное	Длитель-	Допустимая
Тип реле	Количество	ное напряже-	напряжение на	ный ток	частота
управления	контактов	ние постоян-	контактах	контак-	срабатыва-
		ное, В	переменное, В	тов, А	ний в час
ПЭ-20	4р + 4з	—	12 — 240		—
ПЭ-23	Зр+ Зз	12-110	12-240
РП-41,	8,4	12-220	______		_____
РП-42
ЭП-41В	3-6	—	36-500
РПМ-0	4-12	—	12-500
МКУ-48с	2-6	12-220	24-380

Примечание: р — размыкающие, з — замыкающие контакты.

Дата добавления: 2015-07-15