на что влияет сопротивление обмотки реле
Основные параметры и характеристики электромагнитных реле
Действие функциональных органов электромагнитного реле можно проследить по схеме рис. 1. Воспринимающий орган А преобразует входную величину (напряжение) Uвх, поступающую на обмотку 2 магнитопровода 1, в промежуточную величину, т.е. в механическую силу якоря 3. Механическая сила якоря Fя действует на контактную систему исполнительного органа В. Промежуточная величина – сила якоря Fя, – пропорциональная входной величине Uвх, сравнивается с заданным значением силы Fпр развиваемой пружиной 9 промежуточного органа Б. При Uвх
В процессе функционирования электромагнитные реле во временном масштабе различают четыре фазы: период (время) срабатывания tср, рабочий период tраб, период (время) отключения tоткл, период (время) покоя tп (рис.2).
Рис. 2. Зависимость выходной (а) и выходной (б) величин от времени
Период срабатывания электромагнитного реле
Период срабатывания включает промежуток времени от момента начала воздействия входного сигнала на воспринимающий орган до момента появления сигнала в управляемой цепи. Этому периоду на рис.2, б соответствует отрезок оси абсцисс tср = t2 –t0. В момент t0 ток в обмотке реле возрастает до значения, при котором электромагнитной силе Fэ, действующей на якорь, начинает противодействовать сила пружины Fм (механическая сила) промежуточного органа. Входная величина при этом называется величиной трогания при срабатывании.
Периоду трогания соответствует отрезок tтр = t1–t0. В момент времени t1 якорь электромагнита реле начинает движение. В течение tдв = t2–t1 якорь перемещается, преодолевая противодействие промежуточного органа Б (см. рис. 1) и приводя в действие исполнительный орган В.
В конце хода якоря замыкаются контакты исполнительного органа, ток нагрузки iн (рис.2, а) начинает возрастать от нуля до установившегося значения. Входная величина, при которой начинается управление выходной цепью, называется величиной срабатывания (Iср). Мощность Рср, соответствующая Iср, называется мощностью срабатывания.
Время срабатывания t ср = tтр + tдв.
Время срабатывания электромагнитных реле колеблется от 1-2 до 20 мс. Электромагнитные реле времени обеспечивают выдержку до 10 с.
Для оценки времени срабатывания реле допустимо использовать выражение
где t1 – время срабатывания при заданном коэффициенте запаса kз и коэффициенте m = 1; a, b – коэффициенты, которые определяются в зависимости от типа реле и значений kз и m.
Для быстродействующих реле при kз = 1,5¸2 значение коэффициента а приближается к единице. Для обыкновенных реле при k з = 1,5¸3 значение а = 0,25¸0,95, значение коэффициента b находится обычно в пределах 1,4-1,6.
Рабочий период электромагнитного реле
Рабочий период включает промежуток времени tраб = t3 – t2, т.е. время от момента управления выходной цепью t2 до момента прекращения воздействия на воспринимающий орган входного сигнала t3. Ток начинает расти до установившегося значения Iраб (рис.2, б) – это рабочее значение входной величины, которое обеспечивает надежное срабатывание реле.
Отношение Iраб / Icр = kз называется коэффициентом запаса по срабатыванию.
Для характеристики перегрузочной способности чувствительного элемента реле применяется значение входной величины, называемое предельным значением рабочей величины Iраб.max.
Предельное значение рабочей величины – это такое ее значение, которое чувствительный орган выдерживает в течение короткого нормируемого промежутка времени. Однако значение данной величины недопустимо при работе реле в нормальном режиме по условию электрической или механической прочности или нагрева.
Для характеристики нагрузочной способности исполнительного органа реле используется понятие мощности управления Ру. Мощностью управления называется мощность в управляемой цепи, которую исполнительный орган может длительно пропускать.
Период отключения электромагнитного реле
Период отключения содержит промежуток времени tоткл = t6 – t3, т.е. время от момента прекращения воздействия на воспринимающий орган t3 до момента уменьшения тока iн в управляемой цепи до нуля (рис.16, а).
В период отключения входит период отпускания tотп = t4 – t3, в который реле отключается. Ток iy в обмотке реле спадает до нуля (рис.2, б). В этот период противодействующее усилие пружины (механическое усилие) превышает электромагнитное усилие, т.е. Fм > Fэ, и происходит отпускание якоря.
После выбора провала контактов (промежуток tк = t5 – t4) контакты реле размыкаются и между ними загорается дуга, которая гаснет через время tд = t6 – t5. За период tд ток в управляемой цепи уменьшается от Iн до нуля (рис.2, а).
Время отключения реле t откл = tотп + tк + tд.
Период отключения характеризуется коэффициентом возврата, представляющим отношение тока отпускания Iотп к току срабатывания Iср: kв = Iотп / Icр.
Обычно для реле защиты энергосистем и реле управления, контролирующих входной параметр в узких пределах, kв должен быть ближе к единице.
Период покоя электромагнитного реле
Период покоя – это промежуток времени tп = t7 – t6.
Для периода покоя характерен параметр, называемый величиной несрабатывания, которая представляет наибольшее значение входной величины, обеспечивающее отсутствие как срабатывания реле, так и удержания в рабочем состоянии. Время несрабатывания меньше времени трогания при срабатывании и времени отпускания.
Отношение мощности управления к мощности срабатывания называется коэффициентом усиления, kу = Py / Pcр.
Число включений в единицу времени определяется величиной, обратно пропорциональной времени цикла:
f = 1/t ц = 1/( t сраб + t раб + t откл + t п)
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Электромагнитные реле управления, как работает реле, устройство, виды и характеристики
Релейные элементы (реле) находят широкое применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно:
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.
На использовании электромагнитных реле построены все схемы автоматики с релейно-контактным управлением. До начал массового использования программируемых логических контроллеров реле были самыми важными элементами автоматики.
Реле классифицируются по различным признакам:
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 Хср величина У скачком изменяется от Уmin до Уmax и реле включается. Величина срабатывания, на которую отрегулировано реле, называется уставкой.
2. Мощность срабатывания Рср реле – минимальная мощность, которую необходимо подвести к воспринимающему органу для перевода его из состояния покоя в рабочее состояние.
3. Управляемая мощность Рупр – мощность, которой управляют коммутирующие органы реле в процессе переключении. По мощности управления различают реле цепей малой мощности (до 25 Вт), реле цепей средней мощности (до 100 Вт) и реле цепей повышенной мощности (свыше 100 Вт), которые относятся к силовым реле и называются контакторами.
Принцип действия и устройство электромагнитных реле
Электромагнитные реле, благодаря простому принципу действия и высокой надежности, получили самое широкое применение в системах автоматики и в схемах защиты электроустановок. Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока.
Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Нейтральные реле одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, а поляризованные реле реагируют на полярность управляющего сигнала.
Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой.
Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты.
В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче напряжения электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение.
В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.
Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей, более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. То есть реле по сути выполняют роль усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи.
Когда через катушку электромагнитного реле начинает течь управляющий ток, якорь подтягивается к сердечнику с катушкой и замыкает подвижные контакты. Это запускает управляемое устройство в работу. В то же время для притяжения якоря достаточно гораздо меньшего управляющего тока, чем ток, протекающий по цепи управляющего устройства.
Реле переменного тока срабатывают при подаче на их обмотки тока определенной частоты, то есть основным источником энергии является сеть переменного тока.
Конструкция реле переменного тока напоминает конструкцию реле постоянного тока, только сердечник и якорь изготавливаются из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на гистерезис и вихревые токи.
Достоинства и недостатки электромагнитных реле
Отмечая достоинства электромеханики, отметим и недостатки реле: малая скорость работы, ограниченный (хотя и очень большой) электрический и механический ресурс, создание радиопомех при замыкании и размыкании контактов и, наконец, последнее и самое неприятное свойство — проблемы при коммутации индуктивных нагрузок и высоковольтных нагрузок на постоянном токе.
Типовая практика применения мощных электромагнитных реле — это коммутация нагрузок на переменном токе 220 В или на постоянном токе от 5 до 24 В при токах коммутации до 10–16 А.
Обычными нагрузками для контактных групп мощных реле являются нагреватели, маломощные электродвигатели (например, вентиляторы и сервоприводы), лампы накаливания, электромагниты и прочие активные, индуктивные и емкостные потребители электрической мощности в диапазоне от 1 Вт до 2–3 кВт.
Поляризованные электромагнитные реле
Разновидностью электромагнитных реле являются поляризованные электромагнитные реле. Их принципиальное отличие от нейтральных реле состоит в способности реагировать на полярность управляющего сигнала.
Поскольку это полупроводниковый переключающий элемент, он не содержит (в отличие от электромагнитного реле) каких-либо движущихся частей, которые могут изнашиваться при частом переключении. Другими преимуществами являются бесшумность работы и меньшие размеры при той же мощности переключения. И последнее, но не менее важное: скорость переключения выше, чем у электромагнитных реле.
С другой стороны, недостатком твердотельных реле является более высокое падение напряжения на переключающем элементе и, как правило, необходимость охлаждения такого реле с помощью дополнительного пассивного радиатора. Другим недостатком, связанным с меньшим расширением SSR на практике, является более высокая цена по сравнению с электромагнитными реле.
Твердотельные реле часто используется в автоматическом управлении электрическим нагревом, когда нагреватель включается и выключается через короткие переменные интервалы (широко-импульсная модуляция, ШИМ) для регулирвания температуры нагревателей.
Самые распространенные серии электромагнитных реле управления
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 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:
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.
Как правильно проверить реле на работоспособность мультиметром
Хоть электромеханические компоненты и считаются самыми надежными, все же и они дают сбой. Например, реле, которое выходит из строя реже всего, но при диагностике проверять его нужно в первую очередь. О том, как это сделать правильно, вы сможете прочитать ниже.
Инструмент для проверки реле
Итак, чем и как проверить исправность автомобильного реле или любого другого? Понадобится обычный мультиметр, он же тестер.
В продаже встречаются два основных типа мультиметров:
Аналогично можно пользоваться комбинированным инструментом, вроде токовых клещей со встроенным мультиметром.
Обратите внимание, чтобы прозвонить реле нужна сама функция прозвонки.
На приборе она обозначается так:
Очень рекомендуется найти/купить лабораторный блок питания (ЛБП). Чтобы не «спалить» пассивные элементы в цепи, реле лучше проверять автономно, а не от приборного питания.
Подготовка к проверке
Перед тем, как проверить реле на работоспособность мультиметром, нужно понять, что вообще предстоит проверять. Для этого стоит воспользоваться даташитом (datasheet).
Они ищутся по маркировке на корпусе. Просто «забейте» в поисковик значение и найдете необходимый документ.
Иногда схема реле нанесена прямо на корпус, что удобнее. Гуглить в этом случае ничего не понадобится.
Контакты на схеме изображены точками, соединенные с обмоткой. Пунктирным маркером нанесены переключатели.
А как проверить твердотельное реле мультиметром, если ни даташитов, ни схемы нет? Придется визуально определять необходимые контакты:
Что такое реле и как определить его контакты – понятно, осталось подготовить мультиметр. Единственное, что потребуется – проверка батарейки.
Она должна быть хорошо заряжена, иначе тестер «начнет врать».
Диагностика обмотки
Всегда перед тем, как проверить реле бензонасоса или любое другое на обрыв – нужно узнать сопротивление катушки. Часто эта информация пишется на корпусе или можно найти даташит. Если ничего нет – просто ориентируйтесь в интервал от десятков до сотен Ом.
Обратите внимание, что катушка может быть защищена диодом.
Например, реле дворников в автомобиле часто идут с ним. Этот компонент может показывать разные значения, в зависимости от полярности. Поэтому для надежности поменяйте щупы местами после первого замера.
Питание на силовой паре
Главное и побочные реле при работе издают щелчки – это говорит о полной его работоспособности. За это отвечает силовая пара, которую также необходимо проверить.
Один из контактов всегда находится под напряжением, на второй же электричество поступает только во включенном состоянии.
Проверить их можно с помощью вольтметра. Он также есть в составе тестера и обозначается символом «V». Переведите переключатель в режим постоянного напряжения.
Теперь можно переходить к проверке:
Если напряжение есть – все в порядке и проблем нет. Если же контакта нет – придется менять реле целиком, так как деталь не ремонтопригодная.
Тестирование контактных групп
На последок не помешает прозвонить контактную группу. Разбираясь, для чего нужно реле, становится понятно, что это – электромеханический переключатель. При подаче тока, он замыкает два контакта и передает ток дальше. Выглядит это так.
Можно понять, что при разомкнутом положении, когда ток на реле не подается, контакты не должны между собой коротить в принципе. Когда электричество поступает наоборот, площадки соединяются между собой. Это и отражает диодная прозвонка.
Имейте в виду, что биперы могут ломаться. Поэтому до того, как прозвонить пятиконтактное реле – проверьте их. Можно просто коснуться щупами жала отвертки или закоротить их.
Обратите внимание, что инструкция универсальная для всех типов реле: поворотов, дворников, главного блока.
На что влияет сопротивление обмотки реле
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:
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:
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:
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.
.
.
.
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:
К недостаткам по сравнению с нейтральными электромагнитными реле относятся:
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
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 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.
Рис 4. Поляризованное реле с мостовой схемой магнитной цепи.
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.
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.
1.11.5. Тепловое реле.
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.
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.
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.