Реле переменного тока с короткозамкнутым витком

Конструкция и схема включения магнитного пускателя — Низковольтные аппараты управления электроустановками

4. КОНСТРУКЦИЯ И СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ МАГНИТНОГО ПУСКАТЕЛЯ

Основные узлы магнитного пускателя — электромагнит переменного
тока с прямоходовым якорем, контакты мостикового типа, замыкающие и
размыкающие блок-контакты. Для управления пускателями применяют
двухкнопочные или трехкнопочные посты, для защиты от тепловых
перегрузок — тепловые реле, см. конструкции пускателей в лаборатории.
Электромагнит — основной элемент электромеханического узла
управления. Электромагнит, рис. 4.1., состоит из неподвижного сердечника
4, закрепленного на ярме 1, подвижного якоря 2 и втягивающей катушки 3.

Рис. 4.1. Конструкция электромагнитов постоянного тока (а), переменного
тока с поворотным якорем (б), с прямоходовым якорем (в) и устройство
короткозамкнутого витка на сердечнике

1 — ярмо; 2 — якорь; 3 — катушка; 4 — сердечник

Сердечник и якорь выполняют из ферромагнитных материалов, а
катушку — из медного изолированного провода. В электромагнитах,
подключаемых параллельно с источником питания, катушка имеет большое
число витков, выполненных проводом с малой площадью сечения.
Электромагниты постоянного тока с поворотным якорем, рис.4.1.а),
применяются в контакторах постоянного тока, промежуточных реле,
электромагнитных реле времени.
У электромагнитов переменного тока, рис.4.1.6), в), значение и
направление магнитного потока непрерывно меняются вместе с изменением
направления тока в катушке 3. Поэтому сердечник 4 и якорь 2 выполняют не
сплошными, как у электромагнитов постоянного тока (кроме
быстродействующих), а шихтуют (набирают) из изолированных листов
электротехнической стали. Это уменьшает вихревые токи в магнитопроводе,
потери энергии и нагрев.
Широкое распространение получили электромагниты с Ш- и П-
образными магнитопроводами.
При питании катушки однофазным переменным током магнитный
поток, меняя направление, периодически снижается до нуля, что вызывает
вибрацию якоря и гудение. Создается шум, расшатывается магнитная
система. Для ослабления этих явлений на торцовую поверхность сердечника
или якоря накладывают короткозамкнутый виток, рис. 4.1.г), 4.2.а).
Наконечник полюса расщепляется на неравные части (2/3 и 1/3), и на его
большую часть насаживается короткозамкнутый виток из меди или
алюминия.
Наличие короткозамкнутого витка на пути потока Ф2 создает
реактивное магнитное сопротивление Хмк, которое включается
последовательно с магнитным сопротивлением RM82> рис.4.2.6). Так какпотоки Ф] и Ф2 создаются одной и той же МДС, то поток Ф2 отстает по фазе
от потока Ф1 на угол \|/ = arctg (ХМк/ R-мбг)-
Результирующая сила, действующая на якорь, равна сумме сил Pj и Р2,
рис. 4.2.в). Условия PCpi = Рср2 nf = 90° выполнить невозможно. Для
ненасыщенных систем наименьшее значение переменной составляющей
имеет место при Ф] = Ф2 и угле сдвига фаз Ч* = 60-65° При этом PCpi ф Рсрг-
Поскольку короткозамкнутый виток уменьшает поток под правой частью
полюса, то с целью выравнивания значений Ф] и Ф2 эта часть полюса и
делается больше (обычно 2/3).

Рис. 4.2. Принцип работы электромагнита переменного тока с короткозамкнутым якорем

Ток катушки электромагнита переменного тока зависит главным
образом от индуктивности катушки, определяемой значением воздушного
зазора между сердечником и якорем. При большом зазоре индуктивность и
полное сопротивление цепи катушки малы. Поэтому в момент включения
катушки в сеть по ней протекает ток, в 6 раз превышающий номинальный. По
этой причине катушка может сгореть при заклинивании якоря в начале
включения, когда магнитопровод разомкнут. Это ограничивает также
допустимую частоту включений электромагнитов переменного тока.
По времени срабатывания и возврата электромагнитные аппараты
подразделяются на безинерционные Оякл и 1откл

Электромагнитные реле переменного тока

В тех случаях, когда основным источником энергии является сеть переменного тока, желательно применять реле, обмотки которых питаются переменным током.

Недостаток реле: электромагнитное усилие пульсирует с удвоенной частотой 2ω, поэтому якорь реле может вибрировать и вызывать обгорание контактов.

1.Реле постоянного тока нашли большее применение, поэтому возможно включение реле постоянного тока в сеть переменного тока через выпрямительные устройства

2. Применение короткозамкнутого витка (экрана), охватывающего часть конца сердечника (расщепленный сердечник), является наиболее эффективным способом устранения вибрации якоря реле.

Конец сердечника, обращенный к якорю, расщеплен на две части, на одну из которых надета короткозамкнутая обмотка — экран Э (один или несколько витков).

Принцип работы реле заключается в следующем. Переменный магнитный поток Фосн основной обмотки, проходя через разрезанную часть сердечника, делится на две части. Часть потока Ф2 проходит через экранированную половину полюса сечением, а другая часть потока Ф1 проходит через неэкранированную половину полюса . Поток Ф2 наводит в короткозамкнутом витке ЭДС и возникает еще один магнитный поток Фкз, который воздействует на магнитный поток Ф2 и вызывает его отставание относительно потока Ф1 по фазе на угол φ = 60. 80°. Благодаря этому результирующее тяговое усилие Fэ никогда не доходит до нуля, так как потоки проходят через нуль в разные моменты времени.

37.112.108.15 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Короткозамкнутый виток

Короткозамкнутый виток повреждается из-за сильных ударов при включении разрегулированного контактора, а также при недопустимых нагревах сердечника. Чтобы сменить лопнувший короткозамкнутый виток, отгибают стальные пластинки, приклепанные к крайним стяжным листам пакета сердечника, вынимают поврежденный виток из желобка в сердечнике и установив в желобке новый, закрепляют, загибая стальные пластинки на новый короткозамкнутый виток. Новые коротко-замкнутые витки изготовляют преимущественно из латуни, сохраняя размеры поврежденного витка. Запрещается изменять материал, размеры и сечение короткозамкнутого витка во избежание нарушения нормальной работы контактора. [1]

Короткозамкнутый виток подобен вторичной обмотке трансформатора, образованного на потоке ФВ. [3]

Короткозамкнутый виток повреждается из-за сильных ударов при включении разрегулированного контактора, а также при недопустимых нагревах сердечника. Чтобы сменить лопнувший коротко-замкнутый виток, отгибают стальные пластинки, приклепанные к крайним стяжным листам пакета сердечника, вынимают поврежденный виток из желобка в сердечнике и, установив в желобке новый, закрепляют, загибая стальные пластинки на новый корот-козамкнутый виток. Новые корот-козамкнутые витки изготовляют преимущественно из латуни, сохраняя размеры поврежденного витка. Запрещается изменять материал, размеры и сечение коротко-замкнутого витка, так как это может привести к нарушению нормальной работы контактора. Поврежденные пружины должны быть заменены новыми из числа запасных частей, поставляемых комплектно с контактором. [5]

Короткозамкнутый виток повреждается из-за сильных ударов при включении разрегулированного контактора, а также при недопустимых нагревах сердечника. [7]

Короткозамкнутый виток ( обмотка) замедляет нарастание потока при включении электромагнита и в гораздо большей степени его уменьшение при отключении электромагнита. [9]

Короткозамкнутый виток 14 в правой части якоря обеспечивает четкую работу электромагнитного элемента без вибрации якоря. При этом реле срабатывает без выдержки времени, как бы отсекая зависимую от времени характеристику, в связи с чем э лектро-магнитный элемент в реле серии РТ называют отсечкой. Ток срабатывания отсечки может устанавливаться с помощью винта 12 от двух — до восьмикратного тока срабатывания индукционного эле-мента реле. [10]

Короткозамкнутый виток повреждается из-за сильных ударов при включении разрегулированного контактора, а также при недопустимых нагревах сердечника. Чтобы сменить лопнувший короткозамкнутый виток, отгибают стальные пластинки, приклепанные к крайним стяжным листам пакета сердечника, вынимают поврежденный виток из желобка в сердечнике и, установив в желобке новый, закрепляют, загибая стальные пластинки на новый короткозамкнутый виток. Новые короткозамкнутые витки изготовляют преимущественно из латуни, сохраняя размеры поврежденного витка. Запрещается изменять материал, размеры и сечение короткозамкнутого витка во избежание нарушения нормальной работы контактора. [11]

Короткозамкнутый виток создает магнитный поток, отстающий от основного потока на четверть периода переменного тока, и удерживает якорь при прохождении напряжения через нуль, значительно снижая гудение магнитной системы контактора. [12]

Короткозамкнутый виток , укрепленный на расщепленном полюсе, может разорваться при достаточно большом числе срабатываний электромагнита вследствие расщепления полюса во время ударов. [14]

Короткозамкнутый виток на токовом электромагните служит для регулировки внутреннего угла. Если счетчик спешит, то короткозамкнутый виток надо удалить от магнитопровода параллельной цепи. [15]

8. Электромагнитные реле переменного тока

В предыдущих параграфах рассматривалась работа реле при питании от сети постоянного тока. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь также будет притягиваться к сердечнику. Это объясняется тем, что, согласно уравнению (12), электромагнитное тяговое усилие пропорционально квадрату МДС, а значит, и квадрату тока в обмотке. Поэтому, хотя переменный ток периодически меняет свое направление, знак тягового усилия не будет зависеть от направления тока. Таким образом, всегда будет действовать именно сила притяжения, а не сила отталкивания. Переменный ток, протекая по обмотке реле, создает в рабочем зазоре переменный магнитный поток

(25)

Подставляя (25) в уравнение (13), получим

(26)

(27)

На рис. 14 показаны графики изменения тока t от времени в обмотке реле и электромагнитного тягового усилия . Якорь притягивается к сердечнику под действием среднего значения электромагнитного усилия, т. е. его постоянной составляющей , показанной на рис. 14 прямой линией. Величина определяется из уравнения (26), если заменить на :

(28) где

, (29)

а переменная составляющая изменяется с двойной частотой.

Из уравнения (29) видно, что при одинаковых конструктивных размерах реле и равных значениях максимальной магнитной индукции среднее значение электромагнитного усилия реле переменного тока вдвое меньше, чем реле постоянного тока. Дважды за период электромагнитное усилие обращается в нуль. Следовательно, якорь реле может вибрировать, периодически оттягиваясь от сердечника возвратной пружиной. Конечно, из-за массы якоря сила инерции не позволяет ему совершать колебательные движения. Периодическое изменение силы тяги появляется именно как дрожание якоря, сопровождаемое характерным гудением на частоте 100 Гц (при питании от сети промышленной частоты 50 Гц). В реле переменного тока для устранения вибрации якоря применяются специальные конструктивные меры. Следует также отметить, что наличие переменного потока в магнитопроводе реле приводит к появлению вихревых токов в стали. Эти токи нагревают сердечник, ярмо и якорь реле, на что бесполезно расходуется энергия. Для уменьшения вихревых токов и потерь энергии магнитопровод набирается из отдельных тонких (толщиной 0,5 или 0,35 мм) листов электротехнической стали, которые изолируют друг от друга, что увеличивает сопротивление на пути вихревых токов, уменьшает сечение стали на этом пути.

Смотрите так же:  Руки провода 2

Рис. 14. Графики изменения тока и тягового усилия реле переменного тока

Реле постоянного тока получили большее распространение, чем реле переменного тока. Главное их преимущество — меньшие габариты и большая чувствительность. При наличии сети переменного тока можно включать реле постоянного тока через выпрямительные устройства.

Реле переменного тока имеет еще одну важную особенность по сравнению с реле постоянного тока. При питании обмотки реле от сети переменного тока сопротивление этой обмотки имеет как активную составляющую R, так и индуктивную составляющую , определяемую индуктивностью обмоткиL. При подключении обмотки реле к постоянному напряжению ток не зависит от перемещения якоря, он остается постоянным и определяется сопротивлением R.

Рассмотрим три основных способа устранения вибрации реле переменного тока: применение короткозамкнутого витка; применение многофазной обмотки; применение массивного якоря.

Наиболее часто для исключения вибрации реле переменного тока используется короткозамкнутый виток, охватывающий часть сердечника (рис. 15, а, б). В сердечнике делается щель на небольшую глубину (обычно пропиливается). В эту щель вставляется одна сторона короткозамкнутого витка, обычно представляющего собой медную штампованную прямоугольную рамку. Принцип действия короткозамкнутого витка заключается в следующем. Переменный магнитный поток Ф, созданный током в обмотке реле, проходит по сердечнику и разветвляется на две части: один поток Ф1 проходит по стали, не пронизывая плоскость витка; другой поток Ф2 проходит по стали, наводя в витке переменную ЭДС, как во вторичной обмотке трансформатора. Так как виток замкнут накоротко, то в нем под действием наведенной ЭДС пойдет ток, создавая магнитный поток Фк з, препятствующий изменению магнитного потока Ф2 (правило Ленца). Это приводит к отставанию по фазе потока Ф2 от потока Ф1. Следовательно, в рабочем зазоре реле переменного тока будут действовать два сдвинутых во времени потока (рис. 15, б). Поэтому электромагнитная тяговая сила ни в один из моментов времени не будет равна нулю; когда магнитный поток равен нулю, то сила создается еще не равным нулю потоком Ф2, а когда этот поток Ф2 станет равен нулю, уже потоквозрастет и обеспечит создание тяговой силы. С помощью короткозамкнутого витка удается обеспечить отставание магнитного потока Ф2 от Ф1 на 60—70°. Но за счет встречно направленного потока Фкз величина Ф2 получается меньше, чем Ф1

Рис. 15. Короткозамкнутый виток в реле переменного тока

Обеспечить равенство потоков Ф2 и Ф1 и сдвиг их по фазе на 90° можно с помощью двухфазного реле. Такое реле имеет два сердечника с раздельными обмотками и общий якорь. В цепь одной из обмоток включается конденсатор, обеспечивающий сдвиг по фазе токов в обмотках на 90°. При таком сдвиге фаз и равенстве магнитных потоков результирующая сила притяжения якоря будет иметь постоянное значение. При наличии трехфазной сети электромагнитный механизм реле может быть выполнен в виде Ш-образного сердечника с тремя обмотками (на каждом стержне — одна обмотка) и плоского якоря. Обмотки обычно соединяются звездой и включаются в трехфазную сеть. Три магнитных потока в трех рабочих зазорах будут создавать постоянное тяговое усилие на якоре. Однако точка приложения этого усилия будет перемещаться по якорю; ведь сначала якорь сильнее притягивается к крайнему стержню, потом к среднему, к другому крайнему и т. д.

Утяжеленный якорь благодаря большой инерции не может вибрировать с удвоенной частотой (2ω), так как он не успевает отходить от сердечника в те моменты времени, когда ток в обмотке реле проходит через нуль и тяговое усилие равно нулю. Однако применение утяжеленного якоря приводит к увеличению размеров реле и уменьшению чувствительности. Этот способ применяется редко, например когда исполнительный механизм, связанный с якорем реле, имеет большую инерцию.

При подключении обмотки реле к переменному напряжению ток будет изменяться в зависимости от перемещения якоря. Действительно, электромагнитный механизм реле похож на электромагнитный датчик перемещения: его индуктивность L возрастает с уменьшением воздушного зазора. Следовательно, при притягивании якоря к сердечнику индуктивное сопротивление будет возрастать, а ток — уменьшаться. Поэтому тяговое усилие реле переменного тока в отличие от реле постоянного тока мало увеличивается или вообще не увеличивается по мере уменьшения воздушного зазора.

Электромагнитные реле переменного тока

В тех случаях, когда основным источником энергии является сеть переменного тока, желательно применять реле, обмотки которых питаются переменным током. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь будет притягиваться к сердечнику так же, как и при постоянном токе под действием электромагнитной силы Fэ, пропорциональной магнитному потоку Фδ, возникающему в зазоре между якорем и сердечником и создаваемому при протекании тока в обмотке электромагнита:

Так как ток в обмотке электромагнита переменный, то и магнитный поток Фδ, создаваемый этим током в рабочем зазоре, будет также переменным, т. е.

После преобразований получим

где μ — магнитная постоянная.

Применение короткозамкнутого витка (экрана), охватывающего часть конца сердечника (расщепленный сердечник), является наиболее эффективным способом устранения вибрации якоря реле.

На рис. 6.4 изображена схема реле переменного тока с короткозамкнутым витком (контакты реле и выводы обмотки на схеме не показаны). Конец сердечника, обращенный к якорю, расщеплен на две части, на одну из которых надета короткозамкнутая обмотка — экран Э (один или несколько витков).

Рисунок 6.4. Схема реле переменного тока с короткозамкнутым витком

Принцип работы реле заключается в следующем. Переменный магнитный поток Фосн основной обмотки wосн, проходя через разрезанную часть сердечника, делится на две части. Часть потока Ф2 проходит через экранированную половину полюса сечением Sδ2, в которой размещается короткозамкнутая обмотка (экран), а другая часть потока Ф1 проходит через неэкранированную половину полюса сечением Sδ1. Поток Ф2 наводит в короткозамкнутом витке ЭДС екз, которая создает ток Iкз. При этом возникает еще один магнитный поток Фкз, который воздействует на магнитный поток Ф2 и вызывает его отставание относительно потока Ф1 по фазе на угол φ = 60. 80°. Благодаря этому результирующее тяговое усилие Fэ никогда не доходит до нуля, так как потоки проходят через нуль в разные моменты времени.

6.2. Поляризованные электромагнитные реле

В отличие от рассмотренных ранее нейтральных электромагнитных реле, у поляризованного реле направление электромагнитного усилия зависит от полярности сигнала постоянного тока в обмотке. Поляризация этих реле осуществляется при помощи постоянного магнита.

Существует много конструктивных разновидностей поляризованных реле, которые классифицируются по ряду признаков. По конструктивной схеме магнитной цепи различают реле с последовательной, параллельной (дифференциальной) и мостовой магнитными цепями, по числу обмоток управления — одно и многообмоточные, по способу настройки контактов (числу устойчивых положений якоря) — двух- и трехпозиционные.

Поляризованные реле могут быть использованы также в качестве вибропреобразователей, но наибольшее распространение они получили в маломощной автоматике, особенно в следящих системах при управлении реверсивными двигателями.

К числу достоинств поляризованных реле относятся:

высокая чувствительность, которая характеризуется малой мощностью срабатывания и составляет 10 -5 Вт;

большой коэффициент управления;

малое время срабатывания (единицы миллисекунд).

Недостатки по сравнению с нейтральными электромагнитными реле следующие:

несколько сложнее конструкция;

большие габаритные размеры, вес и стоимость.

В поляризованных реле используют дифференциальные и мостовые схемы магнитных цепей, которые имеют много разновидностей (название цепей определяется типом электрической схемы замещения электромагнитной системы). На рис. 6.5 изображено поляризованное реле с дифференциальной схемой магнитной цепи.

Рисунок 6.5. Поляризованное реле с дифференциальной схемой магнитной цепи: 1,1’ — намагничивающие катушки; 2- ярмо; 3- постоянный магнит;

4- якорь; 5,5 ’ — контакты.

На якорь реле действует два независимых друг от друга потока: поток Ф0(п), создаваемый постоянным магнитом 3 и не зависящий от рабочего состояния схемы, в которую включено реле, и рабочий (управляющий) поток Фэ(р), создаваемый намагничивающими катушками 1 и 1’ и зависящий от тока, протекающего по их обмоткам.

Электромагнитное усилие, действующее на якорь 4, зависит, таким образом, от суммарного действия потоков Фэ(р) и Ф0(п). Изменение направления электромагнитного усилия при изменении полярности тока в рабочей обмотке происходит вследствие того, что изменяется направление рабочего потока относительно поляризующего.

Поляризующий поток Ф0(п) проходит по якорю и разветвляется на две части — Ф01 и Ф02 в соответствии с проводимостями воздушных зазоров слева δЛ и справа δпр от якоря. В зависимости от полярности управляющего сигнала рабочий поток Фэ(р) вычитается из потока Ф01 в зазоре слева от якоря и прибавляется к потоку Ф02 справа от якоря (как показано на рис. 6.5), или наоборот. В случае, показанном на рисунке, якорь перекинется из левого положения в правое. При выключении сигнала якорь будет находиться в том положении, которое он занимал до выключения сигнала. Таким образом, результирующее электромагнитное усилие, действующее на якорь, будет направлено в строну того зазора, где магнитные потоки суммируются.

Поляризованные реле находят широкое применение в схемах автоматики благодаря своим характерным особенностям. Наличие нескольких обмоток позволяет использовать их в качестве логических элементов, небольшая мощность срабатывания — в качестве элементов контроля небольших электрических сигналов, малое время срабатывания и чувствительность к полярности входных сигналов — в качестве амплитудных модуляторов и демодуляторов. Благодаря высокой чувствительности поляризованные реле часто используют в маломощных цепях переменного тока с включением через выпрямитель.

Смотрите так же:  Провода термоэлектродные гост

Реле переменного тока с короткозамкнутым витком

Реле — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания или размыкания электрической цепи при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий.

Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле — электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами и последующее перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь.

Основные части электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с ярмом из ферромагнитного магнитомягкого материала. Якорь это обычно пластина из магнитного материала, через толкатели воздействующая на контакты.

Рис 1. Принцип действия реле, сверху — нормальное (обесточенное) состояние реле, снизу — включённое состояние реле.
1 — электромагнит (обмотка с ферромагнитным сердечником); 2 — подвижный якорь; 3 — контактная система (переключатель).

1.11.2. Электромагнитное реле постоянного тока.

Электромагнитные реле являются наиболее распространенными из группы электромеханических реле и получили широкое применение в устройствах автоматики, телемеханики и в вычислительной технике.

Если реле используются для переключения мощных цепей тока, то они называются контакторами. Реле и контакторы являются устройствами прерывистого действия. Электромагнитные реле по роду используемого тока делятся:

  • на реле постоянного тока;
  • реле переменного тока.

Реле постоянного тока подразделяются:

Нейтральные реле одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке (т. е. положение якоря не зависит от направления тока в обмотке реле). Поляризованное реле реагирует на полярность сигнала. По характеру движения якоря нейтральные электромагнитные реле подразделяются на два типа:

  • с угловым движением якоря;
  • с втяжным якорем.

На рисунке изображены реле с угловым перемещением якоря (а) и с втягивающим якорем (б).

Рис 2. Разновидности конструктивных схем реле:
1 – каркас с обмоткой; 2 – ярмо; 3 – выводы обмотки; 4 – колодка; 5 – контактные пружины;
6 – замыкающий контакт ЗК; 7 – подвижный контакт; 8 – размыкающий контакт РК; 9 – якорь; 10 – штифт отлипания; 11 – сердечник

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

Принцип действия реле, изображенного на рисунке основан на 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. В некоторых конструкциях реле якорь при выключении тока под действием собственного веса возвращается в исходное положение. Таким образом, электромагнитное реле состоит из трех основных частей:

  • контактной системы (контактные пружины выполнены из материала нейзильбера);
  • магнитопровода (ярмо, сердечник, якорь, выполненные из мягкой стали);
  • обмотки (катушки).

Магнитную цепь составляют сердечник, якорь, ярмо и воздушный зазор между якорем и сердечником.

При детальном рассмотрении работы реле в процессе срабатывания и отпускания наблюдаются четыре этапа.

Этап 1срабатывание реле . Длительность этого этапа — время полного срабатывания tcp , т, е. от момента подачи напряжения на катушку реле до момента надежного замыкания контактов; Iтр — величина тока, при котором начинается движение якоря; tтр — время, за которое ток достигает это значение, 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.

.

Этап 2 — работа реле ( tраб — время работы реле). После того, как реле сработает, ток в обмотке продолжит увеличиваться, пока не достигнет установившегося значения. Впоследствии величина тока в обмотке реле остается неизменной. Отношение установившегося тока Iуст к величине тока срабатывания Iср называется коэффициентом запаса реле по срабатыванию Кзап (т. е. Кзап показывает надежность работы реле).

.

Этап 3 — отпускание реле . Этот период начинается от момента прекращения подачи сигнала до момента, когда ток в обмотке реле уменьшится до значения Iот . Отношение тока отпускания к току срабатывания называется коэффициентом возврата.

.

Этап 4 — покой реле . Это отрезок времени от момента размыкания контактов реле до момента поступления нового сигнала на обмотку реле. При быстром следовании управляющего сигнала друг за другом работа реле характеризуется максимальной частотой срабатывания (количество срабатываний реле в единицу времени).

1.11.3. Поляризованное реле.

В отличие от рассмотренных ранее нейтральных электромагнитных реле, у поляризованного реле направление электромагнитного усилия зависит от полярности сигнала постоянного тока в обмотке. Поляризация таких реле осуществляется при помощи постоянного магнита.

Существует много конструктивных разновидностей поляризованных реле, которые классифицируются по ряду признаков. По конструктивной схеме магнитной цепи различают реле с последовательной, параллельной (дифференциальной) и мостовой магнитными цепями, по числу обмоток управления – одно- и многообмоточные, по способу настройки контактов (по числу устойчивых положений якоря) различают двух- и трехпозиционные.

Поляризованные реле получили большое распространение в маломощной автоматике, особенно в следящих системах при управ­лении реверсивными двигателями.

К числу достоинств поляризованных реле относятся:

  • высокая чувствительность, которая характеризуется мощностью срабаты­вания и составляет 10-5 Вт;
  • большой коэффициент управления;
  • малое время срабатывания (единицы миллисекунд).

К недостаткам по сравнению с нейтральными электромагнит­ными реле относятся:

  • сложность конструкции;
  • большие габариты, вес и стоимость.

В поляризованных реле, как было отмечено, используют дифференциальные и мостовые схемы магнитных цепей, которые имеют много разновидностей (название цепей связано с типом электрической схемы замещения электромагнитной системы). На рисунке изображено поляризованное реле с дифференциальной схемой магнитной цепи.

Рис 3. Поляризованное реле ( а ) и способы настройки контактов ( б, в ) : 1, 1’ – намагничивающие катушки; 2 – ярмо; 3 – постоянный магнит; 4 – якорь; 5, 5’ – контакты

На якорь реле действуют два не зависимых друг от друга потока: поток Фо(п) постоянного магнита, не зависящий от рабочего состояния схемы, в которую включено реле, и рабочий (управляющий) поток Фэ(р), определяемый намагничивающей силой катушки, т. е. величиной протекающего по обмотке тока. Электромагнитное усилие, действующее на якорь, определяется, таким образом, в зависимости от суммарного действия обоих потоков — Фэ(р) и Фо(п) . Изменение направления электромагнитного усилия при изменении полярности тока в рабочей обмотке происходит вследствие того, что изменяется направление рабочего потока относительно поляризующего Ф0(п).

Поляризующий поток Фо(п) проходит по якорю и разветвляется на две части — Ф01 и Ф02 — в соответствии с проводимостями воздушных зазоров слева и справа от якоря ( δл и δпр ). В зависимости от полярности управляющего сигнала рабочий поток Фэ(р) вычитается из потока Ф01 в зазоре слева от якоря и прибавляется к потоку Ф02 справа от якоря (как показано на рисунке а ), или наоборот.

В данном случае якорь перекинется из левого положения в правое. При выключении сигнала якорь будет находиться в том положении, которое он занимал до выключения сигнала. Таким образом, результирующее электромагнитное усилие, действующее на якорь, будет направлено в сторону того зазора, где магнитные потоки суммируются.

Если теперь в обмотке 1 и 1′ (см рисунок а ) подать управляющий сигнал Iср такой величины, чтобы Фэ=∆Ф ( ), то при незначительном возрастании тока якорь перебросится в правое положение, так как, очевидно, правое усилие будет больше левого.

Магнитные потоки до момента переброски якоря будут соответственно равны:

После переброски якоря в правое положение знаки ∆ Ф в указанных выражениях изменятся: если Фэ=∆Ф , то получим выражения для потоков при правом положении якоря:

После перехода якоря за нейтральную линию перераспределяющийся поток Ф0(п) создает дополнительное усилие, необходимое для перемещения якоря. Этим и объясняется, что поляризованные реле имеют незначительное время срабатывания, не превышающее нескольких миллисекунд. Кроме того, дополнительное усилие, сжимая контакты, позволяет при очень малой величине управляющего сигнала управлять относительно мощными электрическими цепями, т. е. коэффициент управления имеет значительную величину (до 5000), чего не достигает ни одно нейтральное реле.

Обычно отклонение якоря от нейтрали составляет 0,05–0,1 мм.

В поляризованном реле с мостовой схемой магнитной цепи силы притяжения якоря, включенного в одну из диагоналей мостовой схемы, действуют так же, как и в дифференциальной схеме, т. е. в воздушном зазоре с одной стороны якоря рабочий поток Фэ(р) направлен согласно с поляризующим потоком Ф0(п) , а с другой — встречно. Мостовые схемы поляризованных реле имеют более высокую стабильность параметров и устойчивость к внешним механическим воздействиям.

Рис 4. Поляризованное реле с мостовой схемой магнитной цепи.

Поляризованные реле выпускаются трех видов настройки. Реле, изображенное на рис. а , является двухпозиционным. Если неподвижные контакты 5 и 5′ симметрично расположены относительно нейтральной линии (якорь отрегулирован симметрично), то при выключении управляющего сигнала якорь реле остается в том же положении, которое он занимал при наличии управляющего сигна­ла. Повторное включение управляющего сигнала прежней полярности не вызовет изменения положения якоря. Если изменить полярность управляющего сигнала, то якорь перебросится в другое положение, например в положение 5′ , и останется в нем после снятия сигнала. Такая настройка называется нейтральной или двухпозиционной.

Если один из контактных винтов, 5 или 5′ , выдвинут за нейтральную линию (рис. б ), то реле является двухпозиционным с преобладанием к одному из контактов. При выключенном реле якорь всегда прижат к левому контакту 5 (или к правому контакту 5′ , если за нейтральную линию выдвинут левый контакт) и перебрасывается вправо лишь на время протекания в управляющей обмотке тока соответствующей полярности.

Трехпозиционное реле имеет симметрично расположенные от нейтральной линии неподвижные контакты (рис. в ). Якорь при отсутствии управляющего сигнала удерживается в среднем положении с помощью специальных пружин (с двух сторон) или закрепляется на плоской пружине, упругость которой, создает устойчивое положение равновесия в среднем положении. При подаче сигнала в управляющую обмотку контакт на якоре замыкается с левым или правым контактом (в зависимости от полярности сигнала) и возвращается в нейтральное положение после снятия сигнала.

Смотрите так же:  Двойное заземление кабеля

Поляризованные реле находят широкое применение в схемах автоматики благодаря своим характерным особенностям. Наличие нескольких обмоток позволяет использовать их в качестве логических элементов, небольшая мощность срабатывания – в качестве элементов контроля небольших электрических сигналов, малое время срабатывания и чувствительность к полярности входных сигналов – в качестве амплитудных модуляторов и демодуляторов. Благодаря высокой чувствительности поляризованные реле часто используют в маломощных цепях переменного тока с включением через выпрямитель.

1.11.4. Электромагнитное реле переменного тока.

В тех случаях, когда основным источником энергии является сеть переменного тока, желательно применять реле, обмотки которых питаются переменным током. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь будет притягиваться к сердечнику так же, как и при постоянном токе. При одинаковых конструктивных размерах реле и равных значениях максимальной индукции среднее значение электромагнитного усилия у реле переменного тока вдвое меньше, чем у реле постоянного тока.

Электромагнитное усилие меняется (пульсирует) с удвоенной частотой 2ω, обращаясь в нуль дважды за период питающего напряжения. Следовательно, якорь реле может вибрировать, периодически оттягиваться от сердечника возвратной пружиной, что вызывает дрожание якоря и, как следствие, износ оси якоря.

Реле переменного тока имеют худшие параметры, чем реле постоянного тока, так как при одинаковых размерах имеют меньшее электромагнитное усилие и менее чувствительны. Кроме того, они сложнее и дороже, поскольку необходимо иметь шихтованный магнитопровод (набранный из отдельных листов, а также применять специальные меры для устранения вибрации якоря – явление, которое нежелательно, так как может привести к обгоранию контактов, прерыванию электрической цепи и др. поэтому для ослабления вибрации принимают специальные конструктивные меры.

Рис 5. Двухфазное реле переменного тока: 1 – магнитопровод; 2 – катушка; 3 – якорь

Рис 6. Реле переменного тока с короткозамкнутым витком.

Принцип работы реле заключается в следующем. Переменный магнитный поток Фосн основной обмотки ωосн , проходя через разрезанную часть сердечника, делится на две части. Часть потока Ф2 проходит через экранированную половину полюса сечением Sδ2 , в которой размещается короткозамкнутая обмотка, а другая часть потока Ф1 проходит через неэкранированную половину полюса сечением 1. Поток Ф2 наводит в короткозамкнутом витке ЭДС( екз ), которая создает ток iкз . При этом возникает еще один магнитный поток Фкз, который воздействует на магнитный поток Ф2 и вызывает отставание этого потока по фазе относительно потока Ф1 на угол φ =60–80 0С. Благодаря этому результирующее тяговое усилие никогда не доходит до нуля, так как оба потока проходят через нуль в разные моменты времени.

1.11.5. Тепловое реле.

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. 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.

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.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта.

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 и немагнитная или хромоникелевая сталь.

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.

Рис 7. Устройство теплового реле: а — чувствительный элемент, б — прыгающий контакт,
1 — контакты, 2 — пружина, 3 — биметаллическая пластина, 4 — кнопка, 5 — мостик

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.

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.

В обесточенном состоянии пружина 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.

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 .

Тепловые реле РТЛ.

Тепловые реле РТТ 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 РТТ.

Реле тепловые 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 не симметрии 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.

Похожие статьи:

  • Как правильно установить провода на 406 Клуб Газелистов ЗМЗ406: провода (1-4 2-3) к катушкам (лева. Нравится Не нравится Elannafo 07 фев 2015 Нравится Не нравится дядька Васька 07 фев 2015 Если смотреть на двигатель - левая катушка 1 и 4 цилиндр, правая 2 и 3 . […]
  • 380 вольт это сколько фаз 380 вольт это сколько фаз Цитата:Для присоединения к электрическим сетям ОАО АК «Якутскэнерго» необходимо подать заявку на технологическое присоединение к сетям. К заявке необходимо приложить следующие документы : 1. свидетельство о гос. […]
  • Электропроводка в деревянном доме из бревна Проводка в деревянном доме Добрый день, уважаемые посетители нашего сайта. В этой статье я хочу поделиться с Вами своим опытом в важном деле – монтаже электропроводки в деревянном доме. Я сам когда-то, строя свой дом, столкнулся с этим […]
  • Пускатель магнитный нереверсивный без теплового реле Магнитный пускатель ПМЛ-1220 220В Наличие: от 10 до 100 Магнитный пускатель ПМЛ-1220 используется для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, отключения и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с […]
  • 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 — […]
  • Реверс двигателя 220 вольт Реверс двигателя 220 вольт Чтобы сделать реверс однофазного двигателя 220В, переделанного из трех фазного путем подключения его в сеть 220В через конденсаторы, достаточно один питающий провод подключать, то на один вывод конденсатора, то […]