Основные элементы реле тока

Электрические реле, принцип работы, разновидности, применение, схемы

Электрическое реле устройство, в котором при достижении определенно значения входной величины, выходная величина изменяется скачком — выходные контакты либо замыкаются — в управляемой цепи появляется ток (напряжение), либо размыкаются. Реле применяют в цепях управления с током менее 1 А. Входной величиной реле могут быть механические, тепловые, электрические и другие внешние воздействия.

Широкое распространение получили электрические реле (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные), которые реагируют на изменения тока (напряжения) в обмотке управления (намагничивающей обмотке).

На рис 2.15, а показано устройство простейшего электромагнитного реле клапанного типа: при определенной МДС в цепи управления возникающая электромагнитная сила F притяжения якоря 3 к ярму 1 превышает силу противодействующей пружины 2. Реле срабатывает, воздушный зазор уменьшается, клапан 4 нажимает на подвижный контакт 5 и прижимает его с силой F, зависящей от значения воздушного зазора в конце хода якоря, к неподвижному контакту 6.

Управляемая цепь (цепь управления) замыкается, исполнительный элемент 7 производит требуемое действие. Контакты реле в исходном положении могут быть как разомкнуты, так и замкнуты, в последнем случае при срабатывании реле они размыкаются — действие какихлибо устройств прекращается. Первоначально открытые (замыкающие) контакты изображают на схемах, как показано на рис. 2.16, а, первоначально закрытые (размыкающие) контакты имеют условное обозначение, показанное на рис. 2.16, б.


Многие электромагнитные реле имеют несколько контактных пар, тогда их используют для управления несколькими электрическими цепями.
Электрические реле выполняют множество функций, связанных с контролем режимов работы важных элементов электрической цепи генераторов, трансформаторов, линий передач, различных приемников.

Интересное видео о работе реле смотрите ниже:

При нарушении нормального режима того или иного элемента соответствующее реле приводит в действие аппаратуру, которая либо восстанавливает нормальный режим работы, либо отключает поврежденный участок. Такие реле — реле защиты — могут «наблюдать» за током в цепи (токовая защита), напряжением на отдельных участках (защита по напряжению), изменениям мощности (реле мощности), изменением частоты тока и т. д.

В зависимости от значения или направления входной величины, приводящей к срабатыванию реле, различают реле: максимальные, минимальные, направленного действия, дифференциальные и др.

В зависимости от времени срабатывания — отрезка времени от момента появления управляющего воздействия до момента замыкания контактов реле — различают реле быстродействующие (tср

Воспринимающим элементом электромагнитных реле является электромагнит, преобразующий управляющий ток (напряжение) в перемещение якоря относительно ярма.

Воспринимающими элементами других электрических реле могут быть магнитоэлектрический механизм, индукционная система, электродинамический механизм и т. д.

Воспринимающий элемент первичных реле включается непосредственно в контролируемые цепи. У вторичных реле воспринимающий элемент включается в контролируемые цепи через измерительные трансформаторы. Промежуточные реле работают в цепях исполнительных элементов других реле и предназначаются для усиления и преобразования сигналов первичных или вторичных реле.

Реле защиты

Рассмотрим устройство и принцип действия электромагнитных реле токовой защиты — реле максимального тока. Электромагнитные реле, получившие очень широкое распространение, по конструктивному исполнению воспринимающего элемента бывают клапанного типа и с поворотным якорем.

Реле клапанного типа (см. рис. 2.15, б) широко применяют в качестве реле максимального тока. Обозначения на рис. 2.15, б: 1 — катушка возбуждения; 2 — ярмо; 3 — клапан (якорь); 4 — контактная группа.

Катушка возбуждения реле тока РТ включается последовательно в контролируемую цепь (рис. 2.17)

. При токах / в этой цепи, превышающих допустимые значения, сила притяжения якоря к ярму преодолевает сопротивление пружины и приводит к размыканию или замыканию контактов Р

в цепи управления другого аппарата (рис. 2.17, а, б) — аппарата КМ.

Размыкание контактов РТ в цепи аппарата (реле) КМ (рис. 2.17, а) приводит к размыканию контактов КМ в контролируемой цепи питания приемника, т. е. цепь тока / разрывания (одновременно размыкаются контакты КМЬ шунтировавшие кнопку «Пуск»). Исчезновение тока/в цепи возбуждения реле тока Рт приводит вновь к замыканию его контактов Рт (контакты этого реле при отсутствии тока в его обмотке всегда замкнуты), но теперь цепь возбуждения реле КМ разомкнута, так как кнопка «Пуск» не включена и разомкнуты контакты KMj. Для включения цепи питания приемника следует вновь нажать кнопку «Пуск», реле КМ сработает и замкнет свои контакты КМ>.

Кнопку «Пуск» после этого можно отпустить, так как цепь возбуждения реле КМ продолжает быть замкнутой через шунтирующие кнопку «Пуск» контакты КМР. Срабатывание реле Рт на схеме рис. 2.17, 6 приводит к замыканию первоначально разомкнутых контактов Рт в цепи реле КМ.

Реле КМ срабатывает и размыкает свои первоначально замкнутые контакты КМ, шунтировавшие резистор R в цепи питания приемника.

При этом последовательно с приемником включается резистор с сопротивлением R и тем самым значение тока в цепи ограничивается. Когда ток снизится до нормального значения, реле РТ «отпустит» свои контакты Рт, реле КМ отключится и резистор R будет вновь зашунтирован контактами КМ.

В качестве токовых реле применяют также реле с поворотным якорем (рис. 2.18), где между полюсами электромагнита / помещен якорь 3 из магнитомягкого материала. В отсутствие тока в обмотке возбуждения 2 пружина 4 удерживает якорь в таком положении, что контакты 5 и 6 разомкнуты, т. е. цепь управления разомкнута. Когда ток в обмотке возбуждения электромагнита достигнет значения, при котором сила, стремящаяся повернуть якорь к ярму, превысит силу противодействия пружины, якорь повернется, контакты 5 и 6 замкнутся, в управляемой цепи произойдет желаемое изменение режима.

Ещё одно видео о работе электромагнитного реле:

Вращение поводка, связанного с пружиной, вызывает изменение силы противодействия пружины 4 и, следовательно, настройку реле на требуемый ток срабатывания.

Значения токов срабатывания указывают на шкале. Это же реле может быть использовано для контроля значения напряжения на какомлибо элементе. В этом случае его обмотка возбуждения, очевидно, должна иметь значительно большее количество витков из провода меньшего диаметра по сравнению с обмоткой тока.

Защиту приемника от недопустимого снижения напряжения на нем можно осуществить с помощью реле минимального напряжения, включенного по схеме рис. 2.19.

Если напряжение источника соответствует требуемому напряжению, то реле Рн срабатывает и его первоначально разомкнутые контакты Рн замыкаются (позиции 5 и 6 на рис. 2.18). Нажав кнопку «Пуск», замыкают цепь возбуждения реле К и посредством его контактов К приемник подключается к источнику.

Если напряжение источника уменьшается ниже допустимого предела (что определяется настройкой реле Рн), то сила противодействия пружины 4 (см. рис. 2.18) преодолевает силу притяжения якоря 3 к ярму 1 и контакты 5, 6 размыкаются. Цепь тока возбуждения реле К (рис. 2.19) размыкается, и приемник отключается от источника.

Для защиты электротехнических устройств от токов перегрузки, когда длительная эксплуатация устройства в таком режиме может вызвать выход его из строя за счет недопустимого перегрева, применяют тепловые реле.

Тепловое реле (рис. 2.20, а) состоит из биметаллической пластины 2, которая находится в тепловом поле нагревателя 7, включенного последовательно с контролируемым объектом (приемником), и контактов 4. Если контролируемый ток/больше допустимого, то через некоторое время биметаллическая пластина 2 под действием избыточной теплоты нагревателя 1 изогнется, так как ее нижний слой расширяется (удлиняется) больше, чем верхний. Пластина 2 освобождает защелку 3, которая под действием пружины поворачивается, и контакты 4размыкаются. Схема включения теплового реле представлена, например, на рис. 2.20, 6, где видно, что при срабатывании теплового реле его контакты разрывают цепь питания реле К и отключают приемник от источника. После охлаждения биметаллической пластины, реле механическим путем возвращается в исходное положение.

Реле управления и автоматики (указательные и сигнальные реле). Электромеханические реле управления представляют собой слаботочные аппараты, предназначенные для выполнения логических и измерительных функций в системах управления. Для характеристики работы реле вводят ряд коэффициентов. Если рассматривать реле в качестве нелинейного элемента, связь входной /вх и выходной /вых величин которых изображена на рис. 2.21, то можно ввести коэффициент возврата Кв как отношение входной величины /п, при которой реле срабатывает, к значению этой же величины /отп, при которой реле отпускает.

Этот коэффициент зависит от соотношения тяговой характеристики Fx (/в) реле (рис. 2.22) и характеристики Fnp(lB) противодействующей пружины.

В начале процесса срабатывания реле при Iвх = Iп зазор максимален (l в нач) и сила притяжения F1 якоря к ярму чуть больше силы сжатия Fnp противодействующей пружины. В конце процесса срабатывания реле зазор минимален (/в кон) и сила Fx притяжения якоря к ярму при том же токе /п уже больше силы F , что необходимо для надежного замыкания контактов реле. Отключение реле произойдет при токе /вх, равном току /отп , т. е. когда сила F= F2 станет меньше силы Fnp. Чем меньше величина ДР= Fl — F2 (рис. 2.22), тем, очевидно, выше коэффициент возврата, меньше разница в значениях тока срабатывания /п и тока отпускания /отп. Обеспечить высокий коэффициент возврата можно только у реле с малым ходом якоря, при уменьшении трения в механизме, использования ферромагнитных материалов с узкой петлей гистерезиса. Для повышения надежности срабатывания реле нужно обеспечить выполнение условия /вх > /п. Необходимое превышение тока /вх над значением 1п называют коэффициентом запаса.

Чувствительность реле

Важным параметром реле является чувствительность, т. е. мощность Ру в цепи управления, при которой срабатывает реле.

У высокочувствительных реле Ру

Значение Ку у высокочувствительных реле достигает нескольких тысяч.
По значению мощности Рк реле подразделяют на сильноточные (Рк > 500 Вт), нормальной мощности или промежуточные (Рк

В конструкции слаботочных реле стремятся уменьшить габаритные размеры, но одновременно повысить разрываемую мощность (Рк) и быстродействие.

Современные слаботочные реле способны производить 200—300 млн срабатываний за срок службы. Одна из конструкций слаботочных реле показана на рис. 2.24.

Все рассмотренные реле относятся к типу нейтральных, т. е. не реагирующих на полярность электрического сигнала в цепи управления они срабатывают при любом направлении тока в обмотке возбуждения. В случаях, когда требуется, чтобы реле срабатывало при определенном направлении тока, применяют поляризованные реле.

В поляризованном реле в магнитную цепь включается постоянный магнит 2 (рис. 2.25). Этот магнит создает основной магнитный поток Ф0, и если якорь J реле занимает среднее положение в зазоре магнитной системы, то на него действуют две равные по значению и противоположные по направлению силы притяжения к полюсам постоянного магнита. Положение якоря неустойчиво, и для удержания его в среднем положении якорь укрепляют на плоской пружине, упругость которой создает устойчивость. Если в катушке электромагнита 1 появляется ток /у, то возбуждается дополнительный магнитный поток Фу того или иного направления в зависимости от направления магнитодвижущей силы.

Смотрите так же:  Школа ремонта пылесос без провода

Таким образом, изменяются результирующие магнитные потоки в зазорах между якорем и полюсами N—S постоянного магнита (рис. 2.25): в одном из этих зазоров магнитный поток увеличивается, в другом — уменьшается. Сила притяжения якоря пропорциональна квадрату магнитного потока, и, следовательно, якорь, преодолевая сопротивление пружины, притягивается к тому или другому полюсу постоянного магнита — реле срабатывает — контакты 4 замыкают одну либо другую цепь в зависимости от направления тока управления.

Поляризованные реле являются достаточно быстродействующими (время срабатывания достигает тысячных долей секунды), чувствительными (Ру = 0,01—5 мВт), позволяют коммутировать токи 0,21 А при напряжении до 24 В. Высокое быстродействие дает возможность использовать их для коммутации с частотой включений 100-200 Гц.

Тенденция к уменьшению габаритных размеров электромагнитных устройств обусловила появление миниатюрных герметических электромагнитных реле, соизмеримых по размерам с полупроводниковыми элементами. Широкое распространение получают герконовые реле, обладающие высоким быстродействием, надежностью и очень большим сроком службы.

Особый класс аппаратов с герконами составляют реле с электромагнитной памятью (рис. 2.26). Геркон / помещен в магнитное поле магнитотвердого феррита 4 с наконечниками 2. Импульс тока в катушке 3 приводит к срабатыванию реле контакты 5 замыкаются, оставаясь замкнутыми и после окончания импульса тока управления за счет намагничивания ферритового сердечника. Для отпускания реле необходимо подать импульс тока обратного направления.

Значение этого обратного тока должно быть таким, чтобы ферритовый сердечник размагнитился, но не перемагнитился, иначе контакты снова замкнутся.

Устройство и принцип действия электромагнитных реле. Их преимущества и недостатки

Реле — называется электрическое устройство, которое предназначается для осуществления коммутации различных участков электрических схем при изменении электрических или неэлектрических входных воздействий. Впервые, термин «реле» фигурирует в тексте патента на изобретение телеграфа за авторством С. Морзе в 1837 году. А само устройство электромагнитного реле было изобретено Джозефом Генри за два года до этого в 1835 году. Интересно также, что термин «реле» произошел от английского слова «relay», которое в те времена означало действие при передаче эстафеты спортсменами или же подмену почтовых лошадей на станциях, когда они начинают уставать.

Наиболее широкое применение в схемах автоматики и системах защиты электроустановок получили электромагнитные реле, благодаря своей высокой надежности и простоте принципа действия. Электромагнитные реле подразделяются на реле переменного и постоянного тока. Последние, в свою очередь, подразделяются на поляризованные (реагируют на полярность управляющего сигнала) и нейтральные (в одинаковой степени реагируют на протекающий по его обмотке постоянный ток любой полярности).

Принцип работы электромагнитных реле основан на применении электромагнитных сил, которые возникают в металлическом сердечнике во время прохождения электрического тока по виткам его катушки. Все детали будущего реле необходимо смонтировать на основание и закрыть крышкой, после чего над сердечником электромагнита устанавливается пластина (подвижный якорь), к которой крепятся от одного до нескольких контактов. Напротив закрепленных контактов устанавливают парные им неподвижные контакты.

Поддерживать якорь в исходном положении помогает закрепленная пружина. Во время подачи напряжения на электромагнит якорь начинает притягиваться, преодолевая сопротивление пружины, при этом, в зависимости от конструкции имеющегося реле, происходит размыкание или замыкание контактов. Если отключить напряжение – благодаря пружине якорь вернется в исходное положение. Иные модели реле могут содержать в себе электронные элементы. Примерами таких реле могут послужить резистор, который подключается к обмотке катушки, чтобы реле более четко срабатывало, и конденсатор, расположенный параллельно контактам, дабы снизить вероятность появления искр и помех.

У электромагнитного реле имеется ряд преимуществ, недоступных полупроводниковым конкурентам:

  • Возможность коммутации нагрузок общей мощностью не более 4 кВт в то время когда объем реле не превышает 10см3;
  • Проявление устойчивости к импульсам перенапряжения и способным оказать разрушительное воздействие помехам, возникающим во время разряда молнии или по причине протекания коммутационных процессов в высоковольтном оборудовании;
  • Наличие исключительной электрической изоляции, проложенной между катушкой (управляющей цепью) и группой контактов (требования последнего стандарта – 5 кВ) – недоступная мечта для большей части полупроводниковых ключей;
  • Малый уровень выделения тепла замкнутых контактов вследствие малого падения напряжения: во время коммутации тока 10 А малогабаритным реле суммарно рассеивается по катушке и контактам не более 0,5 Вт, при учете что симисторным реле отдается в атмосферу не менее 15 Вт, в результате чего приходится решать вопрос по интенсивному охлаждению, а попутно усугубляется проблема парникового эффекта на нашей планете;
  • В сравнении с полупроводниковыми ключами электромагнитные реле имеют более низкую стоимость.
  • Кроме достоинств электромагнитные электромеханические реле имеют и свои недостатки: не высокая скорость работы, ограниченность электрического и механического ресурса, возникновение радиопомех во время замыкания и размыкания контактов, и последнее, но наиболее неприятное свойство – возникновение серьезных проблем во время коммутации высоковольтных и индуктивных нагрузок на постоянном токе.

Как правило, электромагнитные реле применяются при коммутации нагрузок при переменном токе с напряжением 220В или при постоянном токе в диапазоне напряжений 5 – 24В и токами коммутации 10 – 16 А. Стандартными нагрузками для мощных реле являются – лампы накаливания, нагреватели, обогреватели, электромагниты, маломощные электродвигатели (к примеру, сервоприводы и вентиляторы), иные активные, индуктивные и емкостные потребители электрической энергии с диапазоном мощностей 1 Вт – 3 кВт.

Рабочее напряжение и сила тока в катушке реле не должны превышать предельно допустимых значений, поскольку уменьшение этих значений значительно снизит надежность контактирования, а их увеличение приведет к перегреву катушки, тем самым снизив надежность реле при предельно допустимых значения положительной температуры. Крайне нежелательно даже кратковременное воздействие повышенного напряжения, поскольку при этом возникают в деталях магнитопровода и в контактных группах механические перенапряжения, а электрическое перенапряжение обмотки катушки может привести к пробою изоляции во время размыкания цепи.

Во время выбора режима работы реле стоит учитывать характер воздействующих нагрузок, род и значение коммутируемого тока, частоту коммутации.

Во время коммутации индуктивных и активных нагрузок самым тяжелым является процесс размыкания цепи, поскольку образовывающийся дуговой разряд становится причиной основного износа контактов.

Тепловые реле — устройство, принцип действия, технические характеристики

Тепловые реле — это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле — ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Время-токовые характеристики теплового реле

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.

При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Выбор тепловых реле

Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2 — 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.тепловое реле срабатывает при 20- 30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки. При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5 — 10 минут. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла — нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

Смотрите так же:  Красный желтый черный провода кулера

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Устройство теплового реле типа ТРП

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина нагревается как за счет нагревателя, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.

Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС.

Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

Тепловые реле РТЛ

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0.1 до 86 А.

Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.

Тепловые реле РТТ

Реле топловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.

Электромагнитные реле постоянного тока

Электромагнитные реле являются наиболее распространенными из группы электромеханических реле и получили широкое применение в устройствах автоматики, телемеханики и вычислительной техники. Если электромагнитные реле используются для переключения мощных цепей тока, они называются контакторами. Реле постоянного тока подразделяются на нейтральные и поляризованные. Нейтральное реле одинаково реагирует на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, т.е. положение якоря не зависит от направления тока в обмотке реле. Поляризованные реле реагируют на полярность сигнала.

По характеру движения якоря электромагнитные нейтральные реле подразделяются на два типа: с угловым движением якоря и втяжным якорем.

На рис. 6.2 показаны схемы электромагнитных реле клапанного типа и с втягиваемым внутрь катушки якорем. Для уменьшения магнитного сопротивления рабочего воздушного зазора сердечник электромагнитного реле обычно снабжается полюсным наконечником.

Рисунок 6.2. Схемы электромагнитных реле:

а- клапанного типа с замыкающими и размыкающими контактами;

б- клапанного типа с замыкающими контактами:

1- каркас с обмоткой; 2- ярмо; 3- выводы обмотки; 4- колодка; 5- контактные пружины; 6- замыкающие контакты; 7- подвижные контакты; 8- размыкающие контакты; 9- возвратная пружина; 10- якорь; 11- штифт отлипания; 12- сердечник; 13- проводящий слой; 14- изоляторы

При отсутствии управляющего сигнала якорь удален от сердечника на максимальное расстояние за счет возвратной пружины (см. рис. 6.2, а). В этом случае одна пара контактов замкнута (размыкающие контакты — РК), а другая пара разомкнута (замыкающие контакты — ЗК).

Принцип действия таких реле заключен в следующем: при подаче тока в обмотку (катушку) создается магнитный поток, который, проходя через сердечник, ярмо, якорь и воздушный зазор δн(0), создает магнитное усилие, притягивающее якорь к сердечнику. При этом якорь, воздействуя на колодку, перемещает ее таким образом, что контакты ЗК замыкаются, а РК размыкаются.

Рассмотрим особенности работы реле по этапам (рис. 6.3) на примере реле с угловым перемещением якоря (см. рис. 6.2, б). За счет индуктивности катушки реле ток в ней нарастает (убывает) не мгновенно, а постепенно. При детальном рассмотрении работы реле в процессе срабатывания и отпускания можно определить четыре этапа.

Рисунок 6.3. Временная диаграмма работы реле.

Этап I — срабатывание реле. Длительность этого этапа — время полного срабатывания tcp, т.е. промежуток времени от момента подачи напряжения на катушку реле до момента надежного замыкания контактов (точка А); Iтр — ток трогания, при котором начинается движение якоря; tтр — время, за которое ток достигает значения Iтр, (точка а), т.е. промежуток, соответствующий началу движения якоря; Iср — ток, при котором срабатывает реле; tдв — время движения якоря при срабатывании. Таким образом, время полного срабатывания, отвечающее окончанию движения якоря, tcp = tтр + tдв.

Этап II — работа реле (tраб — время работы реле). После того как реле сработает, ток в обмотке продолжает увеличиваться (участок АВ), пока не достигнет установившегося значения. Участок АВ необходим для того, чтобы обеспечить надежное притяжение якоря к сердечнику, исключающее вибрацию якоря при сотрясениях реле. Впоследствии ток в обмотке реле остается неизменным. Отношение установившегося тока Iуст к току срабатывания Iср называется коэффициентом запаса реле по срабатыванию Kзап, т.е. Kзап показывает надежность работы реле: Kзап = Iуст/Iср = = 1,5. 2. Величина Iуст не должна превышать значения, допустимого для обмотки реле по условиям ее нагрева.

Этап III — отпускание реле. Этот период начинается от момента прекращения подачи сигнала (точка С) и продолжается до момента, когда ток в обмотке реле уменьшится до значения Iот (точка D — прекращение воздействия реле на управляемую цепь). При этом различают время трогания при отпускании tтр и время движения Iдв.

Время отпускания tот = tтр + tдв, где tтр — время до начала движения якоря при отпускании; tдв — продолжительность перемещения якоря. Отношение тока отпускания к току срабатывания называется коэффициентом возврата:

Основные элементы реле тока

Электромагнитные реле – это коммутационные КУ, в которых управление переключением цепей осуществляется с помощью магнитного поля, создаваемого специальной катушкой индуктивности.

Электромагнитные реле предназначены для выполнения разнообразных функций: дистанционного или автоматического управления работой отдельных устройств, блоков систем или аппаратуры в целом; сопряжения технических устройств, в том числе работающих на различных энергетических уровнях и основанных на разных физических принципах действия; для кодирования, преобразования и распределения электрических сигналов, особенно в многоканальных системах управления, сигнализации, контроля, защиты и т. п.

Классификация электромагнитных реле. Реле классифицируют по различным признакам.

По виду управления движением контактов различают якорные и герконовые реле.

В якорном реле (рис. 11.17, а) передача усилия замыкания-размыка ­ ния на контакты-детали 5 производится с помощью промежуточного элемента – якоря 3.

В реле на герметизированных контактах (герконах), рис. 11.17, б, магнитное поле катушки 2 непосредственно управляет движением контактных пружин-эле­к­тродов, изготовленных из специального ферромагнитного сплава, обыч­­но пермаллоя, и помещенных в герметизированный корпус 1.

По роду управляющего тока различают реле постоянного и переменного тока.

По принципу устройства воспринимающих органов различают нейтральные и поляризованные реле. Работа нейтральных реле не зависит, а поляризованных – зависит от направления тока в управляющей обмотке.

По величине мощности, потребляемой обмоткой, реле подразделяют на высокочувствительные (до 0,01 Вт), чувствительные (до 0,05 Вт) и нормальные (более 0,05 Вт). Чувствительные и высокочувствительные реле могут использоваться в аппаратуре с включением их непосредственно от микросхем без промежуточных усилителей.

По коммутируемой мощности электромагнитные реле подразделяются на следующие группы:

слаботочные (до 60 Вт постоянного или 120 ВА переменного тока);

повышенной мощности (более 150 Вт постоянного тока или 500 ВА пере­мен­ного тока);

контакторы (коммутируемая мощность более 500 ВА).

Реле со временем срабатывания t ср = 5 ¼ 50 мс называют быстро­дей­ству­ющими, реле со временем срабатывания 50 ¼ 150 мс относят к нормальнодействующим, замедленные реле (реле времени) имеют время срабатывания, превышающее 1 с.

По способу защиты от внешних воздействий окружающей среды различают следующие разновидности исполнения реле:

герметизированные – это реле, снабженные корпусом-чехлом, который заварен или запаян; внутренний объем чехла заполнен сухим воздухом или инертным газом;

зачехленные – реле, закрытые чехлом, который механически соединен с основанием (цоколем) реле; чехол может быть завальцован или залит компаундом;

открытые – реле, не имеющие корпуса (старые разработки).

По массе выпускаемые реле можно разделить на следующие группы:

микроминиатюрные (массой менее 6 г); миниатюрные (до 16 г); малогабаритные (16 ¼ 40 г); нормальные (более 40 г).

Основные параметры электромагнитных реле. К основным параметрам реле относятся электрические, временные и конструктивные параметры [ 20 ] .

1. Чувствительность – способность реле переключаться при определенном значении мощности сигнала, подаваемого в обмотку реле. Чувствительность ха­рактеризуется минимальной мощностью Рср, подаваемой в обмотку и достаточной для приведения в движение якоря или герметизированных контактов и переключения контактов реле:

, (11.18)

где I ср ( U ср ) – ток (напряжение) срабатывания, А (В), см. ниже; R обм – сопротивление обмотки, Ом.

2. Сопротивление обмотки R обм – активное сопротивление обмотки постоянному току при Т o = 20 ° С. Сопротивление обмотки при любой другой температуре определяется по формуле

где R o – сопротивление обмотки при начальной температуре T o , Ом; a = 0,00392 1 / К – ­ТКС меди; Т – рабочая температура окружающей среды, при которой определяется сопротивление, ° С.

3. Ток (напряжение) срабатывания I ср ( U ср ) – минимальное значение то­­ка (на­пря­же­ния) в обмотке, при котором происходит срабатывание реле (замыкание или переключение всех контактов). Величина тока (напря­же­ния) срабатывания определяет чувствительность реле.

В ряде случаев вместо тока срабатывания пользуются понятием магнитодвижущей силы срабатывания (МДС): q ср = I ср N , где N – число витков обмотки катушки реле.

Смотрите так же:  Узо 2р 25а 300ма

4. Ток (напряжение) отпускания I от ( U от ) – максимальное значение тока (напряжения) в обмотке реле, при котором наблюдается отпускание реле (переход реле в начальное состояние).

В ряде случаев вместо тока отпускания используют понятие магнитодвижущей силы отпускания: q от = I от N , где N – число витков обмотки катушки реле.

5. Коэффициент возврата k в – отношение значения тока (МДС) отпускания к току (МДС) срабатывания:

. (11.20)

Значение k в у различных конструкций реле колеблется в широких пределах – от 0,1 до 0,98.

6. Рабочий ток (напряжение) обмотки I р ( U р ) – значение тока (на­пря­же­ния) в обмотке, при котором гарантируется срабатывание реле в эксплуатационных условиях. Значение рабочего тока (напряжения) указывается в технической документации в виде номинального значения с двусторонними допусками, в пределах которых гарантируется работоспособность реле при воздействии климатических и механических факторов. Верхнее значение рабочего тока (напряжения) ограничивается в основном температурой нагрева провода обмотки.

7. Коэффициент запаса по срабатыванию k зап – отношение рабочего тока (МДС) к току (МДС) срабатывания:

. (11.21)

Значение коэффициента запаса k зап для различных конструкций реле составляет 1,4 ¼ 2. Минимальное значение коэффициента запаса определяет ни­жнее значение рабочего тока (напряжения), обеспечивающего необходи­­мое время срабатывания, надежность работы реле при снижении напряжения питания и при увеличении сопротивления обмотки за счет ее нагрева.

8. Время срабатывания t ср – интервал времени от подачи рабочего напряжения на обмотку до первого замыкания любого замыкающего, размыкания любого размыкающего контакта или до первого замыкания разомкнутой цепи любого переключающего контакта при срабатывании реле.

9. Время отпускания t от – интервал времени от момента снятия напряжения с обмотки до первого замыкания любого размыкающего, размыкания любого замыкающего контакта или до первого замыкания разомкнутой цепи любого переключающего контакта при отпускании реле.

10. Время дребезга (вибрации) контактов t др длительность процесса самопроизвольного размыкания и следующих за ним замыканий коммутиру­ю­­щих контактов при механических и электродинамических воздействиях на реле.

11. Частота коммутации – число срабатываний реле в единицу времени с нагрузкой на контактах.

Кроме того, электромагнитные реле характеризуются такими параметрами, как сопротивление контактов, сопротивление электрической изоляции, коммутационная способность, массогабаритные характеристики, показатели устойчивости к внешним воздействиям и др.

Промышленностью выпускается несколько сот типов и типономиналов реле различного назначения. При заказе указывается тип реле и вариант его исполнения (номер паспорта).

Например: реле РЭС42 КЩО.450.014ТУ исполнение РС4.569.151 – нейтральное герконовое, двухпозиционное, одностабильное реле.

Принцип действия электромагнитных реле. Принцип действия якор­ного реле понятен из рис. 11.17, а, приведенного выше. В нейтральном якорном реле постоянного тока при протекании постоянного тока по обмотке электромагнита 1 в магнитопроводе 2 возникает магнитный поток Ф. При этом к зазору d прикладывается практически вся магнитодвижущая сила электромагнита. Под действием МДС в зазоре развивается тяговое усилие F м . Тяговое усилие приводит в движение якорь 3, следствием чего является замыкание или размыкание электрических контактов 5.

В реле переменного тока (рис. 11.18, а) вибрации подвижной системы, возникающие при питании электромагнита переменным напряжением, устраняются путем создания в сердечнике 4 двух или нескольких магнитных потоков, сдвинутых по фазе относительно друг друга. С этой целью на стержне электромагнита около воздушного зазора делается паз, в который вкладывается короткозамкнутый виток. Составляющая основного магнитного потока, пересекая короткозамкнутый виток, наводит в нем ЭДС. В свою очередь, возникновение ЭДС в короткозамкнутом витке приводит к появлению в нем индукционного тока и, как следствие, магнитного потока Фв, отстающего по фазе от основного магнитного потока. По этой причине результирующий магнитный поток в сердечнике никогда не достигнет нулевого значения.

В поляризованных реле (рис. 11.18, б) положение перекидного якоря 3 зависит от направления тока в обмотке электромагнита. Для этого в реле используется разветвленный электромагнит, в котором образуются два потока: управляющий и поляризующий. Катушки 1 создают в магнитопроводе 2 управляющий магнитный поток Ф у в од ­ ном направлении. Поляризующий магнитный поток постоянного магнита 4 проходит через подвижный якорь 3, изготовленный из фер ­ ромагнитного материала, и разветвляется налево и направо на магнитные потоки Ф 01 и Ф 02 . Один из этих потоков совпадает, а второй противоположен по направлению потоку Ф у . На конце подвижного якоря 3 имеется контакт, который замыкается с левым или правым неподвижным контактом 5. Если магнитный управляющий поток Ф у отсутствует, то якорь 3 находится в среднем положении. Однако такое равновесие является неустойчивым. При появлении в обмотке электромагнита управляющего сигнала той или иной полярности магнитный управляющий поток Ф у будет складываться с потоком Ф 01 или Ф 02 постоянного магнита, и якорь реле будет отклоняться в левое или правое положение.

Благодаря особенностям конструкции поляризованные реле характеризуются высокой чувствительностью и малым временем срабатывания.

В герконовых реле в качестве элемента, осуществляющего контактирование, применяют герметизированные магнитоуправляемые контакты (гер­коны). Нейтральное герконовое реле постоянного тока (рис. 11.17, б) представляет собой геркон 1, помещенный внутри катушки возбуждения 2.

По способу коммутации электрической цепи различают замыкающие, размыкающие и переключающие герконы, примеры конструкций которых показаны на рис. 11.19.

Нейтральный замыкающий геркон (рис. 11.19, а) представляет собой ми­ни­атюрную стеклянную колбу с впаянными ферромагнитными (пермал­ло­е­выми) контактами-деталями 2, между концами которых оставлен зазор 3. В конструкции геркона контакты-детали 2 выполняют одновременно функции магнитопровода и контактных пружин. При воздействии внешнего магнитного поля контакты-детали 2 намагничиваются. На них действует тяговое уси­лие, сближающее их. Соприкасающиеся поверхности контактов-дета­лей обычно покрывают слоем золота, серебра или родия толщиной около 5 мкм. Эти металлы снижают переходное сопротивление и предохраняют контакты-детали от эрозии и сваривания. Внешние выводы 4 контактов деталей служат для присоединения их к электрической цепи.

В целях улучшения условий дугогашения при размыкании контактов колба заполняется инертным газом, или в ней создается разряжение. Вакуумные герконы с высокой степенью вакуума (10 – 3 ¼ 10 –4 Па) позволяют ком­мутировать цепи с напряжением до 5 × 10 3 В. Газонаполненные контакты за­пол­няются аргоногелиевой смесью, азотом или водородом до понижен­ного давления 5 × 10 3 Па.

Нейтральные размыкающие герконы (рис. 11.19, б) состоят из двух ферромагнитных пружин, заваренных в баллон так, что их контактные поверхности в исходном положении прижаты друг к другу, а оба выводных конца расположены по одну сторону от баллона. В магнитном поле электромагнитной катушки контакт размыкается. Нейтральные размыкающие герконы не нашли широкого применения, так как они менее надежны в работе и менее технологичны. Их функции выполняют более универсальные по коммутационным возможностям переключающие контакты.

Герконы на переключение состоят из трех контактных пружин. В изображенном на рис. 11.19, в варианте конструкции имеются две ферромагнитные и одна неферромагнитная (на рисунке зачернена) пружины. В исходном положении подвижная ферромагнитная пружина прижата к неферромагнитной пружине. Под воздействием управляющего магнитного поля ферромагнитные пружины притягиваются друг к другу, в результате чего создается контакт между ними. Нейтральные переключающие герконы хотя и уступают по массовости применения замыкающим, но имеют перед ними существенные преимущества своими более широкими коммутационными возможностями.

Поляризованные реле снабжены постоянными магнитами 5, размещаемыми внутри баллона (рис. 11.19, г) или снаружи его. Управляющее магнит­ное поле, создаваемое катушкой, направлено противоположно полю постоянного магнита, являющегося частью одного из контактов, и при до­ста­точной напряженности магнитного поля вызывает переключение контакта. Поляризованные герконы не нашли широкого применения из-за тех­но­логических трудностей при изготовлении. Поэтому большинство серийно выпускаемых поляризованных герконовых реле состоят из обычных герконов и внешних магнитов, что оказывается технически и экономически более выгодным.

Пример конструкции поляризованного герконового реле на размыкание показан на рис. 11.19, д. Устройство работает следующим образом. При отсутствии тока в обмотке магнит 5 замыкает контакты-детали. Проходящий через обмотку 6 ток I р создает магнитный поток, направленный навстречу магнитному потоку, создаваемому постоянным магнитом. При определенном токе в катушке этот поток является достаточным для размыкания контактов-деталей и поддержания их в разомкнутом состоянии.

Характеристики некоторых типов герконов, выпускаемых отечественной промышленностью, приведены в таблице 11.2.

Условное обозначение геркона состоит из шести элементов. Первый элемент определяет условное наименование геркона: МК – контакт магнитоуправляемый герметизированный. Второй элемент указывает на схему ком­мутации геркона: А – замыкающий; В – размыкающий; С – переключающий; Д – перекидной. Третий элемент Р присутствует только в ртутных герконах. Четвертый элемент указывает на длину геркона в миллиметрах и состоит из двух цифр. Пятый элемент указывает на функциональное назна­чение герконов: 1 – малой и средней мощности; 2 – повышенной мощнос­ти; 3 – мощные; 4 –вы ­ со ­ ковольтные; 5 – высокочастотные; 6 – с “ па­мятью”, 7 – специальные (с повышенной устойчивостью к воздействующим факторам и характеру нагрузки); 8 – измерительные.

В обозначении могут указываться один или два признака. Герконы, хара­ктеризующиеся двумя признаками, обозначаются двумя цифрами, располагаемыми в порядке возрастания. Герконы, характеризующиеся одним признаком, обозначаются цифрой, после которой добавляется нуль.

Например: геркон МКА-27101 замыкающий, с баллоном длиной 27 мм, малой и средней мощности, первой модификации для применения в коммутационных матрицах и других цепях квазиэлектронных телефонных станций; геркон МКС-15101 переключающий, с баллоном длиной 15 мм, малой и средней мощности, первой модификации.

Похожие статьи:

  • Выключатель аварийки схема Схема включения указателей поворота ВАЗ 2113, 2114, 2115 26352 Просмотра Обсудить Схема включения указателей поворота и аварийной сигнализации ВАЗ 2113, 2114, 2115 : 1 — лампы указателей поворота; 2 — монтажный блок; 3 — […]
  • Электрика авто своими руками Советы по ремонту электрики автомобиля В статье размещены советы, которые пригодятся всем автомобилистам ремонтирующим электрику своего авто. СОВЕТ 1. При ремонте любого электрического узла автомобиля обязательно отсоединяйте провод […]
  • Заземление измерительное Заземление измерительное Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов или вывод источника однофазного тока, при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом·м не должно быть более, Ом: […]
  • Магнитный пускатель строение Ремонт магнитных пускателей Магнитные пускатели применяются в различных сферах, включая и бытовую сферу. Но, как и для любых других приборов, после определенного срока эксплуатации требуется проводить ремонт магнитных […]
  • Схема работы ламп дневного света Схема работы ламп дневного света 1.Дроссель 2. Слой люминофора 3.Пары ртути 4.Вывода стартёра 5.Электроды стартёра 6.Стеклянная колба стартёра 7.Биметаллический контакт 8.Свечение инертного газа 9.Вольфрамовые нити накала лампы 10.Капля […]
  • Подключение трехфазного понижающего трансформатора Сварочный трансформатор из понижающего типа ТСЗ (ТСЗИ) Автор В. Сопот предлагает простую и малозатратную переделку понижающих трансформаторов типа ТСЗ (ТСЗИ)–УХЛ2–380 В (220)/36 В, которые широко используются в промышленности и […]