Электромагнитное реле тока

9.1. Электромагнитное реле постоянного и переменного тока

9.1.1. Реле. Общие сведения

Релейный элемент — переключательное устройство с двумя или более состояниями устойчивого равновесия, каждое из которых может скачком сменяться другим под влиянием внешнего воздействия (управления).

Реле – устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу управления. Реле в системах управления часто являются одновременно усилителями и управляющими элементами для электродвигателей и исполнительных устройств. Электрическое реле в общем случае является промежуточным элементом, приводящим в действие одну или несколько управляемых электрических цепей

Основными параметрами, характеризующими работу реле, являются мощность срабатывания, мощность управления,. время срабатывания.

а) Мощность срабатывания:Рср (Вт) — это минимальная электрическая мощность, которая должна быть подведена к реле от управляющей цепи для его надежного срабатывания, т.е. приведения в действие управляющей цепи. Мощность срабатывания определяется общими электрическими и конструктивными параметрами реле.

б) Мощность управления: Рупр. (Вт) — это максимальная величина электрической мощности, коммутируемая в управляемой цепи. Рупр. определяется параметрами контактов реле, переключающих управляемую цепь. Выбор типа реле производится на основании значений Рср и Рупр, т.к. эти параметры постоянны для определенных конструкций реле.

в) Время срабатывания: Tср (сек) — интервал времени от момента поступления сигнала из управляющей цепи до замыкания контактов реле.

г) Допустимая разрывная мощность Рр (Вт) определяется для сильноточных реле, как мощность, разрываемая контактами при определенном токе или напряжении без образования устойчивой электрической дуги.

9.1.2. Основные этапы работы реле

Вследствие инерционности управляющей цепи и реле в целом входной ток реле возрастает и убывает не мгновенно, а по некоторой кривой. В связи с этим различают следующие этапы работы реле: срабатывание реле, работа реле, возврат реле. рассмотрим их на примере работы электромагнитного реле постоянного тока.

В реле за счет индуктивности катушки ток нарастает или убывает не мгновенно, а постепенно по некоторой кривой. Работа реле складывается из различных временных интервалов: рис. 100.

Рис. 100. Временная диаграмма работы реле

1. Этап срабатывания реле состоит из двух временных интервалов: времени трогания tТР и время движения якоря tДВ. Тогда tСР = tДВ + iТР.

2. Этап работы реле тоже включает два участка: на участке А-B после срабатывания реле ток продолжает увеличиваться до достижения установившегося значения, чтобы обеспечить надежное притяжения якоря к сердечнику, исключающее вибрацию якоря, на участке B-C величина тока остается неизменной.

3. Этап возврата реле тоже включает два участка: участок отпускания реле С-Д (tотп),. участок возврата в исходное состояние (tдв).

У реле часто используют следующие параметры.

Кb — коэффициент возврата это отношение тока отпускания к току срабатывания (обычно Kb=0,4 ¸0,8):

.

КЗАП — коэффициент запаса реле по срабатыванию — это отношение установившегося тока iУСТ к величине тока срабатывания iСР (показывает надежность работы реле).

Коэффициент управления: Купр— это величина характеризующая отношение Рупр к Рср реле. Если реле рассматривать как усилитель, то это коэффициент усиления по мощности.

9.1.3. Типы реле

Реле, применяемое в системах автоматики, можно классифицировать по различным принципам.

1) по назначению (управления, защиты и сигнализации);

2) по принципу действия:

а) электромеханические, электромагнитные нейтральные, электромагнитные поляризованные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, электротермические;

б) магнитные бесконтактные;

3) по замеряемой величине:

а) электрические: тока, напряжения, мощности, сопротивления, частоты, коэффициента мощности;

б) механические: силы, давления, скорости, перемещения, уровня, объема;

в) тепловые: температуры, количества тепла;

4) по мощности управления:

а) маломощные с мощностью управления, ;

б) средней мощности, ;

в) мощные, Рупр≥10Вт.

5) по времени срабатывания:

а) безинерционные ;

б) быстродействующие ;

в) замедленные tср = (0,15¼1) cек;

г) реле времени .

Наиболее распространенными реле являются электромеханические, в которых изменение входной электрической величины вызывает механическое перемещение подвижной части реле (якоря), приводящее к замыканию или размыканию контактов реле. Наиболее широкое применение в устройствах автоматики, телемеханики и в вычислительной технике нашли электромагнитные реле.

9.1.4. Электромагнитное реле постоянного тока

Электромагнитные реле по роду используемого тока делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные.

Электромагнитное нейтральное реле

Нейтральные реле одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, т.е. усилие на якоре не зависит от направления тока в обмотке реле. По характеру движения якоря электромагнитные нейтральные реле делятся на два типа: с угловым движением якоря (рис. 101)и с втяжным якорем.

Рис. 101. Электромагнитное нейтральное реле постоянного тока

1 — сердечник с катушкой; 2 — основание (или ярмо); 3 — якорь (или коромысло); 4 — штифт; 5 — система контактов.

При отсутствии управляющего сигнала якорь удален от сердечника на максимальное расстояние за счет возвратной пружины. При этом размыкающие контакты РК замкнуты, а замыкающие контакты ЗК — разомкнуты. При подаче тока в обмотку создается магнитный поток, который, проходя через сердечник, ярмо, якорь и воздушный зазор dк(о) создает магнитное усилие, притягивающее якорь к сердечнику. При этом якорь, воздействуя на колодку, перемещает ее так, что контакты ЗК замыкаются, а контакты РК размыкаются.

Для малых токов в устройствах телемеханики, связи и сигнализации применяются маломощные контакты, представляющие собой плоские пружины из фосфоритной бронзы или нейзильбера с контактными наклепками из серебра и вольфрама, иногда из золота, палладия, платины и ее сплавов. Применяются точечные или плоско — цилиндрические наклепки .

Для средних токов (0,5-5А) применяются твердые и тугоплавкие металлы и их сплавы: вольфрам, платина — иридий, вольфрам — молибден, золото — палладий, вольфрам – платина — иридий.

Для больших токов применяются контакты из меди или из композиций (механических смесей), изготовленных спеканием порошков (металлокерамика). Для средних и больших токов контакты, используются контакты линейного и плоскостного типа.

Тяговая и механические характеристики реле

В процессе срабатывания реле изменяется длина воздушного зазора, а значит, изменяется электромагнитное усилие на якоре. Зависимость электромагнитного усилия от величины воздушного зазора Fэ = f(d) между якорем и сердечником называется тяговой характеристикой реле.

Рис. 102. Тяговая характеристика реле

Если пренебречь магнитным сопротивлением стальных элементов магнитопровода, то тяговая характеристика должна иметь форму гиперболы, но магнитное сопротивление воздушного зазора Rмd при малых значениях зазора уменьшается и становится сравнимым с..сопротивлением магнитопровода Rмст. Поэтому электромагнитное усилие Fэ не может иметь бесконечно большое значение, оно достигает некоторого Fэ.mах. При больших значениях зазора Rмd >> Rмст электромагнитное усилие имеет значение Fэ.min. После отключения обмотки реле магнитопровод сохраняет некоторое намагничивание и при возможно залипание якоря, для исключения его применяют немагнитный штифт.

Работа электромагнитного реле сводится к замыканию и размыканию контактных пружин, количество которых в разных реле колеблется в пределах 2-16 и более. Перемещению якоря по направлению к сердечнику в процессе притяжения противодействуют силы упругости возвратной пружины и контактных пружины. При разных положениях якоря эти силы различны, т.е. величина противодействующих сил зависит от величины воздушного зазора . Зависимость механических (противодействующих) сил от величины зазора между якорем и сердечником называется механической характеристикой реле Fэ = f(d). Рис. 103.

Рис. 103. Механическая и тяговые характеристики реле

В процессе работы реле якорь сначала преодолевает натяжение возвратной пружины. Участок аb характеризует усилие, действующего на якорь, чтобы сдвинуть его из начального положения. Участок bс — это ход якоря до первой контактной пружины. На участке cd якорь преодолевает совместное сопротивление возвратной спирали и нижней контактной пружины и т. д.

Тяговая характеристика должна располагаться выше механической, оптимально, если они касаются в одной точке.

Если коммутируемая цепь достаточно мощная, то процесс размыкания протекает значительно сложнее, чем процесс первичной коммутации (возникающая ЭДС самоиндукции стремится сохранить значение тока коммутируемой цепи). Этот процесс может сопровождаться возникновением искрового или дугового разряда. Дуга сильно разрушает контакты. Для преодоления возникновения дугового режима необходимо использовать или увеличение активного сопротивления или специальные конструктивные методы:

Поляризованное электромагнитное реле

Это такие реле, у которых направление электромагнитного усилия зависит от полярности сигнала постоянного тока в обмотке. Поляризация таких реле осуществляется при помощи постоянного магнита. Существует много конструктивных разновидностей поляризованных систем, по конфигурации магнитной цепи они делятся на: дифференциальные и мостовые. Существует 3 типа поляризованного реле в зависимости от настройки контактов:

  • реле двухпозиционное;
  • реле двухпозиционное с преобладанием (влево или вправо);
  • трехпозиционное реле (реле с зоной нечувствительности).

Принцип действия двухпозиционного поляризованного реле поясняет схема на рис. 104.

Рис. 104. Дифференциальное поляризованное реле: 1 и 2 — намагничивающие катушки; 3 — ярмо; 4 — постоянный магнит; 5 — якорь; 6 и 6¢- контакты.

Намагничивающие катушки 1 и 2- создают в ярме 3 магнитный поток Фэ (рабочий). Постоянный магнит 4 создает постоянный магнитный поток Фоп. Если якорь находится в строго симметричном нейтральном положении, то имеет место разделение поляризующего магнитного потока Фоп на две равные части: Фо1 и Фо2. Если управляющего сигнала нет, нет и рабочего потока обмоток Фэ. На якорь в этот момент действуют два равных и противоположных потока Фо1 и Фо2., поэтому тяговое усилие, равно нулю.

Смотрите так же:  Сдать провода медные

При появлении тока в обмотках реле в зависимости от полярности управляющего сигнала рабочий поток Фэ вычитается из потока Фо1 и прибавляется к потоку Фо2 или наоборот. Суммарный поток через якорь и тяговое усилие становится не нулевым. В зависимости от полярности напряжения якорь перекинется слева на право или наоборот. Изменение направления тягового усилия при изменении полярности тока в рабочей обмотке происходит из-за того, что изменяется направление рабочего потока относительно поляризующего Фоп..

Достоинства: высокая чувствительность (мощность срабатывания Вт); большой коэффициент управления; малое время срабатывания (единиц миллисекунд).

Недостатки: сложность конструкции; большие габариты, вес и стоимость.

9.1.5. Электромагнитное реле переменного тока

Электромагнитное реле переменного тока отличается от электромагнитного реле постоянного тока тем, что непосредственно подключается к сети, т.е. Uм(t)=Uм sin(ωt), f = 50-400 Гц. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь будет притягиваться к сердечнику так же, как и при постоянном токе, т.к. электромагнитное (тяговое) усилие пропорционально квадрату намагничивающей силы, а стало быть, и квадрату тока в обмотке, т.е. знак тягового усилия не зависит от направления тока и останется неизменным.

,

Ток в обмотке электромагнита переменный, значит магнитный поток , созданный этим током в рабочем зазоре тоже переменный.

, значит .

Рис. 105. Тяговое усилие электромагнитного реле переменного тока

Якорь притягивается к сердечнику под действием среднего значения электромагнитного усилия Fэср (постоянная составляющая).

При одинаковых размерах реле и равных значениях максимальной индукции, среднее значение электромагнитного усилия у реле переменного тока вдвое меньше, чем у реле постоянного тока. Из формулы для тягового усилия следует, что усилие меняется (пульсирует) с удвоенной частотой 2w, обращается в нуль дважды за период питающего входного напряжения. Следовательно, якорь реле будет вибрировать, периодически оттягиваться от сердечника возвратной пружиной, возникает износ якоря. Для преодоления данного эффекта используются дифференциальные сердечники, а также фазосдвигающие элементы, уменьшающие вероятность перехода магнитного потока через нуль.

Наиболее часто для устранения вибрации якоря переменного тока применяют использование расщепленного сердечника с короткозамкнутой (к.з.) обмоткой. Конец сердечника, обращенный к якорю, расщеплен (пропилен) на две части, на одну из которых надета к.з. обмотка — экран (один или несколько витков). Магнитопровод выполнен из отдельных листов для уменьшения потерь. Переменный магнитный поток Фосн основной обмотки, проходя через разрезанную часть сердечника, делится на две части: Ф1 (через неэкранированный) и Ф2 (через экранированную половину полюса). Поток Ф2 наводит в к.з. витке ЭДС, создает ток iкз , возникает магнитный поток Фкз, который воздействует на Ф2 и вызывает его отставание относительно потока Ф1 на угол . Результирующее тяговое усилие Fэ никогда не доходит до нуля, т.к. оба потока проходят через нуль в разные моменты времени.

,

Тяговое усилие все же содержит переменную составляющую, т.к. фазовый сдвиг не может быть равен из-за наличия активных потерь (j = 60°-80°).

Рис. 106. Тяговое усилие реле с к.з. обмоткой

Fэо cр— среднее тяговое усилие без к.з. обмотки; Fэср— среднее тяговое усилие системы с расщепленным сердечником.

Для надежной работы реле необходимо, чтобы минимальное усилие Fэмin было как можно большим, т.к. эти усилия определяют допустимую нагрузку реле без вибрации.

Недостатки реле переменного тока: худшие параметры (меньшее электромагнитное усилие, меньшая чувствительность), сложность конструкции и дороговизна, применение специальных мер для устранения вибрации якоря.

Достоинство — непосредственное подключение к сети.

Электромагнитные реле тока и напряжения

9. Овчинников В. В. Электромагнитные реле тока и напряжения. М.: Энергия, 1965
Овчинников В.В., Реле РНТ в схемах дифференциальных защит. Москва: Энергоатомиздат, 1989.

Рассмотрены принципы действия, расчеты уставок дифференциальных токовых защит, устройство реле с насыщающимися трансформаторами тока, технические данные реле РНТ-562 — РНТ-567, схемы их включения. Даны рекомендации по наладке и техническому обслуживанию реле РНТ, РНТМ и по проверке токовых цепей дифференциальных защит. Даны современная классификация и объему проверок, описаны модернизированные реле РНТМ. Для электромонтеров и мастеров служб РЗиА.

Надежная работа энергосистем и входящих в их состав электростанций, электросетей и электроустановок потребителей электроэнергии в значительной мере зависит от уровня эксплуатации устройств релейной защиты и электроавтоматики.
Повышение культуры эксплуатации до уровня, обеспечивающего успешное выполнение задач на длительную перспективу, и гарантирующего безаварийную работу энергосистем, возможно при условии повышения квалификации кадров, внедрения передовых методов наладочных и эксплуатационных работ, улучшения подготовки кадров.
Настоящий выпуск посвящен вопросам наладки и эксплуатации как отдельных реле, так и различных устройств в целом. В третьем издании внесены изменения и уточнения, учитывающие опыт наладки и эксплуатации реле РНТ и схем дифференциальных токовых защит, приведены сведения о модифицированном варианте РНТМ.
Рассчитано на мастеров и квалифицированных монтеров, знакомых с основами теории релейной защиты. Сведения, изложенные в книге, помогут также освоить рабочее место молодым техникам и инженерам, специализирующимся в области релейной защиты и не имеющим опыта наладки и эксплуатации релейной аппаратуры.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ

Реле — электромеханическое устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей, цепей сигнализации и управления. Чаще всего реле используется в системах управления и зачастую являются как коммутационными, так и усиливающими элементами цепи.

Следует помнить, что по характеру включения сеть устройства могут быть первичными и вторичными. Первичные реле включаются непосредственно в управляющие цепи управления, вторичные подключаются через измерительные трансформаторы, лабораторные резисторы, шунтирующие сопротивления.

Также одним из достоинств релейных устройств и элементов является очень высокое сопротивление между открытыми контактами, что выгодно отличает их твердотелых реле, использующих вместо катушки полупроводниковые элементы.

Твердотельные устройства очень чувствительны к качеству управляющего сигнала и имеют высокую вероятность ложного срабатывание в результате внештатного электромагнитного импульса или при увеличении напряжения в управляемой сети сверх оптимальных значений.

Помимо стандартных электромагнитных реле некоторые источники относят к этой группе устройств и герконовые реле, главной отличительной чертой которых является использование, в качестве управляющего сигнала, вместо электрического сигнала магнитное поле вырабатываемое постоянным или электромагнитом.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЛЕ

Конструктивно электромагнитное реле представляет собой катушку выполняющую роль втягивающего устройства. Она состоит из основания из немагнитного материала, на которое намотан медный провод, который, в зависимости от исполнения, может быть в изоляции из тканевых, синтетических материалов, но в большинстве случаев проводник покрывается диэлектрическим лаком.

При подаче напряжения на катушку происходит втягивание металлического сердечника, связанного с толкателем, который приводит в движение контакты.

В зависимости от назначения контактный блок реле может состоять из нормально открытых (разомкнутых) или нормально закрытых (замкнутых) контактов, в некоторых случаях блок контактов может совмещать в себе оба типа контактов.

Более подробно устройство реле можно понять если разбить его составляющие на блоки:

  • управляющий — служит для преобразования управляющего сигнала (в нашем случае из электрического — в магнитное поле);
  • блок промежуточных элементов — приводит в действие исполнительный механизм;
  • исполнительный блок — воздействует непосредственно на управляемую цепь. В качестве исполнительного блока можно рассматривать контактную группу устройства.

Также, при проектировании управляющих цепей с использованием электромагнитных реле необходимо учитывать, что ввиду того что чувствительным элементом является электромагнитная катушка, то ток в обмотке увеличивается или уменьшается не мгновенно, а в течении некоторого времени.

В связи с этим следует учитывать возможное время задержки срабатывания. Оно достаточно мало, но в некоторых ситуациях может оказывать влияние на работу других элементов схемы.

Электромагнитные реле можно классифицировать по следующим признакам:

для цепей управления, защиты или сигнализации;

малой мощности, управляющий сигнал ≤1 Вт, средней мощности, сигнал управления находится в пределах от 1 до 9 Вт, высокой мощности — мощность сигнала ≥10 Вт;

времени реакции на сигнал управления:

безынерционные время реакции ≤ 0,001 сек., быстродействующие — время реакции от 0,001 до 0,05 сек., замедленные время реакции от 0,05 до 1 сек., а также реле времени с регулируемой задержкой срабатывания.

характеру управляющего напряжения:

постоянного тока —нейтральные, поляризованные и переменного тока.

Отдельно стоит остановиться на особенностях реле постоянного тока. Как было выше сказано они подразделяются на нейтральные и поляризационные. Главное отличие этих двух групп заключается в том, что поляризационные устройства чувствительны к полярности приложенного напряжения, то есть подвижный сердечник меняет свое направление с правого на левое или наоборот в зависимости от полярности напряжения.

Электромагнитные реле постоянного тока делятся на:

  • двухпозиционные;
  • двухпозиционные с преобладанием;
  • трехпозиционные или реле с нечувствительной зоной.

Срабатывание же устройств нейтрального типа не зависит от полярности подаваемого напряжения. К недостаткам реле использующих, в качестве управляющего сигнала, постоянный ток можно отнести необходимость установки блоков питания, для подачи постоянного тока и высокая стоимость самого устройства.

Реле переменного тока этого лишены, но и у них есть свои недостатки такие как — необходимость доработки конструкции для устранения вибрации сердечника. Рабочие параметры хуже, чем у устройств использующих линейную форму управляющего сигнала, а именно — хуже чувствительность, гораздо меньшее электрическое усилие. Но в тоже время они могут напрямую подключаться к электрической сети переменного тока.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии. Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования.

Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт. Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено:

  • высокой долговечностью релейных элементов;
  • быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий;
  • способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов.
Смотрите так же:  Заземление медные штыри

Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита.

Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления.

К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя.

Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение.

Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению.

Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах.

Принцип работы этих устройств во многом напоминает работу реле, с той лишь разницей, что предназначены данные устройства для коммутации силовых цепей сила тока, в которых может достигать 1000 А, а в случае особо мощных установок и выше.

Но самым знаковым применением реле электромагнитного типа является их использование в первых электронно-вычислительных машинах, в качестве логических элементов способных выполнять простейшие логические операции. Не смотря на низкое быстродействие эти первые компьютеры по надежности превосходили следующее поколение ламповых вычислительных комплексов.

Простейшими примерами использования электромагнитного реле в повседневной жизни являются реле управления в различных видах бытовой техники: холодильниках, стиральных машинах и т.п.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Электромагнитные реле управления, как работает реле

Реле́ — электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрических цепей (скачкообразного изменения выходных величин) при заданных изменениях электрических или не электрических входных величин.

Релейные элементы (реле) находят широкое применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня; выполнять функции запоминающего элемента и т. д.

Первое реле было изобретено американцем Дж. Генри в 1831 г. и базировалась на электромагнитном принципе действия, следует отметить что первое реле было не коммутационным, а первое коммутационное реле изобретено американцем С. Бризом Морзе в 1837 г. которое в последствии он использовал в телеграфном аппарате. Слово реле возникло от английского relay, что означало смену уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом.

Реле классифицируются по различным признакам: по виду входных физических величин, на которые они реагируют; по функциям, которые они выполняют в системах управления; по конструкции и т. д. По виду физических величин различают электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические и т.д. реле. При этом следует отметить, что реле может реагировать не только на значение конкретной величины, но и на разность значений (дифференциальные реле), на изменение знака величины (поляризованные реле) или на скорость изменения входной величины.

Реле обычно состоит из трех основных функциональных элементов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного.

Воспринимающий (первичный) элемент воспринимает контролируемую величину и преобразует её в другую физическую величину.

Промежуточный элемент сравнивает значение этой величины с заданным значением и при его превышении передает первичное воздействие на исполнительный элемент.

Исполнительный элемент осуществляет передачу воздействия от реле в управляемые цепи. Все эти элементы могут быть явно выраженными или объединёнными друг с другом.

Воспринимающий элемент в зависимости от назначения реле и рода физической величины, на которую он реагирует, может иметь различные исполнения, как по принципу действия, так и по устройству. Например, в реле максимального тока или реле напряжения воспринимающий элемент выполнен в виде электромагнита, в реле давления – в виде мембраны или сильфона, в реле уровня – в вице поплавка и т.д.

По устройству исполнительного элемента реле подразделяются на контактные и бесконтактные.

Контактные реле воздействуют на управляемую цепь с помощью электрических контактов, замкнутое или разомкнутое состояние которых позволяет обеспечить или полное замыкание или полный механический разрыв выходной цепи.

Бесконтактные реле воздействуют на управляемую цепь путём резкого (скачкообразного) изменения параметров выходных электрических цепей (сопротивления, индуктивности, емкости) или изменения уровня напряжения (тока).

Основные характеристики реле определяются зависимостями между параметрами выходной и входной величины.

Различают следующие основные характеристики реле.

1. Величина срабатывания Хср реле – значение параметра входной величины, при которой реле включается. При Х

Поляризованные электромагнитные реле

Разновидностью электромагнитных реле являются поляризованные электромагнитные реле. Их принципиальное отличие от нейтральных реле состоит в способности реагировать на полярность управляющего сигнала.

Самые распространенные серии электромагнитных реле управления

Реле промежуточное серии РПЛ . Реле предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в стационарных установках, в основном в схемах управления электроприводами при напряжении до 440В постоянного тока и до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Реле пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки ограничителем ОПН или при тиристорном управлении. При необходимости на промежуточное реле может быть установлена одна из приставок ПКЛ и ПВЛ. Номинальный ток контактов – 16А

Реле промежуточное серии РПУ-2М. Реле промежуточные РПУ-2М предназначены для работы в электрических цепях управления и промышленной автоматики переменного тока напряжением до 415В, частоты 50Гц и постоянного тока напряжением до 220В.

Реле серии РПУ-0, РПУ-2, РПУ-4. Реле изготавливаются с втягивающими катушками постоянного тока на напряжения 12, 24, 48, 60, 110, 220 В и токи 0,4 — 10 А и втягивающими катушками переменного тока — на напряжения 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 и токаи 1 — 10 А. Реле РПУ-3 с втягивающими катушками постоянного тока — на напряжения 24, 48, 60, 110 и 220 В.

Реле промежуточное серии РП-21 предназначены для применения в цепях управления электроприводами переменного тока напряжением до 380В и в цепях постоянного тока напряжением до 220В. Реле РП-21 комплектуются розетками под пайку, под дин. рейку или под винт.

Основные характеристики реле РП-21. Диапазон напряжений питания, В: постоянного тока — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 переменного тока частоты 50 Гц — 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 переменного тока частоты 60 Гц — 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Номинальное напряжение цепи контактов, В: реле постоянного тока — 12. 220, реле переменного тока — 12. 380 Номинальный ток — 6,0 А Количество контактов замык. / размык. / перекл. — 0. 4 / 0. 2 / 0. 4 Механическая износостойкость — не менее 20 млн. циклов.

Большое распространение в системах автоматики станков, механизмов и машин получили электромагнитные реле постоянного тока серии РЭС-6 в качестве промежуточного реле напряждением 80 — 300 В, коммутируемый ток 0,1 — 3 А

В качестве промежуточных применяются также электромагнитные реле серий РП-250, РП-321, РП-341, РП-42 и ряд других, которые могут использоваться и как реле напряжения.

Как выбрать электромагнитное реле

Рабочие напряжения и токи в обмотке реле должны находится в пределах допустимых значений. Уменьшение рабочего тока в обмотке приводит к снижению надежности контактирования, а увеличение к перегреву обмотки, снижению надежности реле при максимально-допустимой положительной температуре. Нежелательна даже кратковременная подача на обмотку реле повышенного рабочего напряжения, так как при этом возникают механические перенапряжения в деталях магнитопровода и контактных групп, а электрическое перенапряжение обмотки при размыкании ее цепи может вызвать пробой изоляции.

При выборе режима работы контактов реле необходимо учитывать значение и род коммутируемого тока, характер нагрузки, общее количество и частоту коммутации.

При коммутации активных и индуктивных нагрузок наиболее тяжелым для контактов является процесс размыкания цепи, так как при этом из-за образования дугового разряда происходит основной износ контактов.

ЭЛЕКТРОСАМ.РУ

Электромагнитные реле. Виды и работа. Устройство и применение

Основной составляющей частью кибернетики и систем автоматики являются процессы коммутации. Первыми устройствами, выполняющими коммутацию в автоматических электрических цепях, были электромагнитные реле.

Благодаря техническому прогрессу появились полупроводниковые коммутаторы. Однако электромагнитные реле не теряют своей популярности по применению в различном электрооборудовании и устройствах. Широкое использование реле обуславливается их неоспоримыми достоинствами, к которым относятся свойства металлических контактов.

Сопротивление контактов реле наименьшее, в отличие от коммутаторов на основе полупроводниковых элементов. Контакты реле выдерживают намного выше токовые перегрузки, чем полупроводниковые коммутаторы. Реле нормально функционируют при наличии статического электричества, радиационного излучения. Основным положительным качеством реле является гальваническая изоляция цепи управления и коммутации без дополнительных элементов.

Устройство и принцип действия

Структуру электромагнитного реле можно разделить на его отдельные составные элементы следующим образом:

  • Первичный (чувствительный) элемент преобразует электрический сигнал управления в магнитную силу. Обычно этим элементом является катушка.
  • Промежуточный элемент может состоять из нескольких частей. Он приводит в работу исполнительный механизм. Таким элементом является якорь с подвижными контактами и пружиной.
  • Исполнительный элемент выполняет передачу воздействия на силовую цепь. Таким элементом чаще всего выступает группа силовых контактов реле.
Смотрите так же:  Установка розеток новосибирск

Электромагнитные реле имеют довольно простой принцип работы, вследствие чего имеют повышенную надежность. Они являются незаменимыми элементами в схемах защиты и автоматики. Действие реле заключается в применении электромагнитных сил, появляющихся в металлическом сердечнике при протекании электрического тока по катушке.

Элементы реле устанавливаются на закрывающемся крышкой основании. Подвижная пластина (якорь) с контактом установлена над сердечником электромагнита. Подвижных контактов может быть несколько. Напротив них расположены соответствующие пары неподвижных контактов.

1 — Катушка реле
2 — Сердечник
3 — Стержень
4 — Подвижный якорь
5 — Группа контактов
6 — Пружина
7 — Питание катушки

В первоначальном положении пружина удерживает подвижную пластину. При подключении питания срабатывает электромагнит и притягивает к себе эту пластину, являющуюся якорем, преодолевая усилие пружины. В зависимости от устройства реле контакты при этом размыкаются или замыкаются. После выключения питания якорь под действием пружины возвращается в исходное положение.

Существуют электромагнитные реле с встроенными электронными компонентами в виде конденсатора, подключенного параллельно контактам для уменьшения помех и образования искр, а также сопротивления, подключенного к катушке, для четкой работы реле.

По силовой цепи, которая подключается контактами, может протекать электрический ток намного больше тока управления. Эта цепь гальванически развязана с цепью управления электромагнитом. Другими словами реле играет роль усилителя мощности, напряжения и тока в электрической цепи.

Электромагнитные реле переменного тока приводятся в действие при подключении к ним переменного тока частотой 50 герц. Устройство такого реле практически не отличается от реле постоянного тока, кроме сердечника электромагнита, который в данном случае выполняется из листовой электротехнической стали. Это делается для снижения потерь энергии от вихревых токов.

Разновидности электромагнитных реле

По различным признакам и факторам такие реле делятся на виды. Рассмотрим подробнее основные виды электромагнитных реле.

По конструктивным особенностям исполнительных элементов электромагнитные реле делятся на:

  • Контактные реле , которые оказывают воздействие на силовую цепь группой электрических контактов. Их разомкнутое или замкнутое состояние способно обеспечить коммутацию (разрыв или соединение) выходной силовой цепи.
  • Бесконтактные реле оказывают действие на силовую цепь методом резкого изменения ее параметров (емкости, индуктивности, сопротивления), либо силы тока и напряжения.

По области применения реле:

  • Сигнализации.
  • Защиты.
  • Цепей управления.

По мощности сигнала управления:

  • Высокой мощности более 10 ватт.
  • Средней мощности 1-9 ватт.
  • Малой мощности менее 1 ватта.

По быстродействию управления:

  • Безинерционные менее 0,001 с.
  • Быстродействующие 0,001-0,05 с.
  • Замедленные 0,05-1 с.
  • Регулируемые.

По виду напряжения управления:

  • Переменного тока.
  • Постоянноготока (поляризованные и нейтральные).

Рассмотрим подробнее реле постоянного тока, которые делятся на два подвида – нейтральные и поляризованные. Они имеют отличие в том, что поляризованные устройства имеют чувствительность к полярности подключаемого напряжения. Якорь изменяет направление движения в зависимости от подключенных полюсов питания.

Реле постоянного тока разделяют:

  • 2-х позиционные.
  • 2-х позиционные с преобладанием.
  • 3-позиционные с нечувствительной зоной.

Функционирование нейтральных электромагнитных реле не зависит от порядка подключения полюсов напряжения. Недостатками реле постоянного тока является потребность в блоке питания, а также высокая стоимость.

Реле переменного тока не имеют таких недостатков, у них есть свои отрицательные моменты:

  • Вибрация при эксплуатации, необходимость ее устранения.
  • Параметры работы намного хуже, чем у реле постоянного тока. К ним относятся: магнитное поле, чувствительность.

К достоинствам устройств реле постоянного тока можно отнести отсутствие необходимости в блоке питания, и возможности непосредственного подключения в сеть переменного напряжения.

По защищенности от внешних факторов реле разделяют:

  • Герметичные.
  • Зачехленные.
  • Открытые.
Реле тока

Структура реле напряжения и тока очень похожа. Их отличие заключается только в конструкции катушки. Токовое реле имеет катушку с небольшим числом витков и малым сопротивлением. Намотка провода на катушку осуществляется толстым проводником.

Обмотка реле напряжения выполняется с большим числом витков. Каждое из этих реле выполняет контроль определенных параметров с помощью системы автоматического отключения и включения электрического устройства.

Реле тока осуществляет контроль силы тока в цепи потребителя, к которой оно подключено. Данные поступают в другую цепь с помощью подключения сопротивления контактом реле. Подключение может осуществляться как непосредственно к силовой цепи, так и через измерительные трансформаторы.

Реле времени

В цепях автоматики часто требуется образование задержки при включении устройств, либо подачи сигнала для выполнения определенного технологического процесса по некоторому алгоритму. Для таких целей предназначены специальные устройства, способные коммутировать цепи с некоторой задержкой времени.

К таким реле времени предъявляются специальные требования:

  • Необходимая и достаточная мощность контактов.
  • Малые габаритные размеры, вес и небольшой расход электроэнергии.
  • Стабильные рабочие параметры задержки времени, не зависящие от внешних воздействий.

Для реле времени, управляющим электрическими приводами, повышенные требования не предъявляются. Их задержка равна от 0,25 до 10 с. Эксплуатационная надежность таких реле должна быть очень высока, так как условия работы предполагают наличие вибрации.

Параметры электромагнитных реле

Основными характеристиками таких реле являются зависимости между входным и выходным параметром.

Основные параметры реле:

  • Время срабатывания реле – характеризует промежуток времени от момента подачи сигнала на вход реле до момента начала действия на силовую цепь.
  • Управляемая мощность – это мощность, которой способны управлять контакты реле при коммутации цепи.
  • Мощность срабатывания – это наименьшая мощность, требуемая для чувствительного элемента реле, для перехода в рабочее состояние.
  • Величина тока срабатывания. Такое регулируемое значение называется уставкой.
  • Сопротивление обмотки катушки.
  • Ток отпускания – максимальная величина тока на клеммах обмотки реле, при котором якорь отпадает в исходное положение.
  • Время отпускания якоря.
  • Частота коммутаций с нагрузкой – частота, с которой может осуществляться подключение и отключение силовой цепи.
Преимущества
  • Возможность коммутации силовых цепей с мощностью потребителя до 4 киловатт при объеме реле меньше 10 куб. см.
  • Невосприимчивость к пульсациям и чрезмерным напряжениям, а также устойчивость к помехам от молнии и работы устройств высокого напряжения.
  • Гальваническая развязка между цепью управления и силовыми контактами.
  • Незначительное снижение напряжения на замкнутых контактных группах, вследствие чего низкое тепловыделение.
  • Невысокая стоимость электромагнитного реле в отличие от полупроводниковых устройств.
Недостатки
  • Низкое быстродействие.
  • Небольшой срок службы.
  • Образование радиопомех при коммутации цепей.
  • Проблемы при подключении и отключении высоковольтных нагрузок постоянного тока и индуктивных потребителей.

Сфера использования

Широкую популярность получили реле в области производства и распределения электрической энергии. Безаварийный режим эксплуатации обеспечивает релейная защита линий высокого напряжения на подстанциях и в других местах. Элементы управления, применяемые в релейной защите, способны на подключение высоковольтных цепей. Э

Электромагнитные реле, функционирующие в качестве релейной защиты, получили популярность из-за следующих достоинств:

  • Возможность работы с невосприимчивостью к возникающим паразитным потенциалам.
  • Высокая скорость реагирования на изменение параметров подключенных цепей.
  • Повышенная долговечность.

С помощью релейной защиты выполняется резервирование линий питания и оперативное отключение неисправных участков цепи. Электромагнитные реле являются наиболее надежной защитой, в отличие от релейных устройств.

Электромагнитные реле применяется в управлении производственными линиями, конвейерами, на участках с повышенными паразитными потенциалами, там, где нельзя использовать полупроводниковые элементы.

Принцип действия, по которому работают такие устройства реле, применяется в оборудовании для удаленного управления потребителями, а именно в контакторах, пускателях. По сути дела, это такие же электромагнитный вид реле, только рассчитанные для очень больших токов, достигающих несколько тысяч ампер.

Релейные блоки применяются для управления емкостных установок, служащих для плавного запуска электродвигателей повышенной мощности.

Электромагнитные реле применялись даже в первых вычислительных комплексах. В них реле использовались как логические элементы, выполняющие простые логические операции. Скорость работы таких электронно-вычислительных машин была низкая. Однако такие своеобразные компьютеры были более надежными, в отличие от последующего поколения ламповых моделей вычислительных машин.

Сегодня можно привести множество примеров применения электромагнитных реле в бытовых устройствах: стиральных машинах, холодильниках и т.д.

Похожие статьи:

  • Провода на свечи бмв е34 БМВ 5 (Е34). Свечи зажигания Свеча зажигания состоит из центрального электрода, изолятора, корпуса и бокового электрода (электрода массы). Центральный электрод герметично закреплен в изоляторе, а изолятор жестко связан с корпусом. Между […]
  • Электрические схемы микроволновых печей самсунг Электрические схемы микроволновых печей Микроволновые печи с электромеханическим управлением обычно имеют стандартную электрическую схему. Отличия между различными моделями незначительны и не носят принципиального характера. Силовая часть […]
  • 220 вольт нефтекамск прайс 220 вольт нефтекамск прайс Чтобы копить и использовать бонусы, отслеживать статус заказа в личном кабинете Нет учетной записи? Зарегистрируйтесь на нашем сайте Забыли пароль? Пройдите по ссылке и получите новый Неверный логин или […]
  • Физик заземление Физика для Детей: З - значит Заземление (6 выпуск) 8 комментариев это скорее для даунов, чтоле -_- смотреть вообще не приятно Чувырла уж прям вполне отталкивающая Глупо как-то рассказано. Да и татух у ведущей нет и в носу без кольца. А […]
  • Белый и черный провода где плюс какого цвета провод плюс и минус? в зарядном устройстве 2 провода черный и белый . где плюс где минус? какого цвета провод плюс и минус? в зарядном устройстве 2 провода черный и белый . где плюс где минус? можно определить с помощью […]
  • Заземление гру Заземление гру п. 2.2.19 ПБ 12-529-03: 2.2.19. Надземные газопроводы при пересечении высоковольтных линий электропередачи, должны иметь защитные устройства, предотвращающее падение на газопровод электропроводов в случае их обрыва. […]