|
| Реле́ - электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрических цепей (скачкообразного изменения выходных величин) при заданных изменениях электрических или не электрических входных величин.
Релейные элементы (реле) находят широкое применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня; выполнять функции запоминающего элемента и т. д.
Первое реле было изобретено американцем Дж. Генри в 1831 г. и базировалась на электромагнитном принципе действия, следует отметить что первое реле было не коммутационным, а первое коммутационное реле изобретено американцем С. Бризом Морзе в 1837 г. которое в последствии он использовал в телеграфном аппарате. Слово реле возникло от английского relay, что означало смену уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом.
Классификация реле
Реле классифицируются по различным признакам: по виду входных физических величин, на которые они реагируют; по функциям, которые они выполняют в системах управления; по конструкции и т. д. По виду физических величин различают электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические и т.д. реле. При этом следует отметить, что реле может реагировать не только на значение конкретной величины, но и на разность значений (дифференциальные реле), на изменение знака величины (поляризованные реле) или на скорость изменения входной величины.
Устройство реле
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).
Характеристики реле
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 выходная величина равна Уmin, при Х ³ 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.
4. Время срабатывания tср реле – промежуток времени от подачи на вход реле сигнала Хср до начала воздействия на управляемую цепь. По времени срабатывания различают нормальные, быстродействующие, замедленные реле и реле времени. Обычно для нормальных реле tср = 50…150 мс, для быстродействующих реле tср 1 с.
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.
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.
Электромагнитные реле для промышленных автоматических устройств занимают промежуточное положение между сильноточными коммутационными аппаратами (контакторами, мощной коммутационной электронной техникой) и слаботочной аппаратурой. Наиболее массовым видом этих реле являются реле управления электроприводами (реле управления), а среди них — промежуточные реле. Для реле управления характерны повторно-кратковременный и прерывисто-продолжительный режимы работы с числом коммутаций до 3 600 в час при высокой механической и коммутационной износостойкости (последняя — до 6 • 10+6 циклов коммутаций).
| Электромагнитные реле защиты
|
| Реле тока мгновенного прямого действия (РТМ). Реле типа РТМ является реле максимального действия; по способу воздействия на управляемый объект – прямого действия; по способу включения – вторичное; по ходу якоря – соленоидного типа.
Реле мгновенного косвенного действия типов РТ-40 и РН-50. По роду физической величины реле разделяются на реле тока (РТ-40) и реле напряжения (РН-50); по способу воздействия на объект управления реле являются косвенными; по ходу якоря – поворотными. Реле применяются в цепях защиты электроустановок.
Коэффициент возврата максимальных реле не менее 0,8, а минимальных – не более 1,2.
Реле напряжения РН-53 и РН-54 выполняются конструктивно, как и реле РТ-40. Отличаются тем, что для предотвращения вибрации контактов катушки реле включены через однофазный мостовой выпрямитель. Протекание через обмотки тока одного направления снижает вибрацию контактов в режиме длительного включения. Реле РН-53 имеет коэффициент возврата kв ³ 0,8; для реле РН-54 – не выше 1,25. Кроме рассмотренных выпускаются реле напряжения постоянного тока РН-51 и реле напряжения переменного тока РН-58 с повышенным коэффициентом возврата – 0,95.
Реле времени электромагнитные. В электромагнитных реле времени переменного тока выдержка времени создается с помощью замедляющих механизмов (часового, механического, моторного).
В реле ЭВ-100 и ЭВ-200 выдержка времени создается часовым механизмом. При исчезновении напряжения реле мгновенно возвращается в исходное положение. Реле ЭВ-100 применяется для работы на постоянном оперативном токе 24, 48, 110 и 220 В; реле ЭВ-200 – на переменном оперативном токе 110, 127, 220 и 370 В. Обмотки реле времени переменного тока типов ЭВ-215, ЭВ-245 постоянно находятся под напряжением. Реле срабатывает при снятии напряжения; при подаче напряжения реле мгновенно возвращается в исходное положение.
Контактная система реле времени с пневматическим замедлением типа РВП связана с замедляющим устройством в виде пневматического демпфера. Реле выполняется как на переменном, так и на постоянном токе. Данное реле позволяет регулировать выдержку времени от 0,4 до 180 с при точности работы ±10 %. Работа реле практически не зависит от значений питающего напряжения, частоты питания, температуры.
Реле защиты энергосистемы в большинстве случаев включаются в цепи входных величин через преобразующие аппараты и в основном косвенно воздействуют на управляемый объект. Входные и выходные цепи реле рассчитаны на сравнительно небольшие токи (единицы ампер).
| 13 ГЕРКОН (ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЙ КОНТАКТ)
Для повышения быстродействия, надежности, срока службы и способности работать в особо жестких условия агрессивной и пыльной среды разработаны конструкции реле с герметизированными магнитоуправляемыми контактами - герконами.
Герконы способны коммутировать токи до 5 А при напряжении 100 В и обеспечивать десятки и сотни миллионов срабатываний. Длина геркона - несколько сантиметров. Выпускаются герконы разных модификаций, в том числе миниатюрные, служащие связующим звеном между полупроводниковыми элементами и электромагнитными реле. Существуют сухие (с твердыми контактами) и жидкометаллические герконы.
С герконами выпускаются (выпускались) промежуточные реле серии РПГ, РЭС; реле напряжения РНГ; реле тока РТГ; реле времени РВГ. В машиностроении герконы нашли массовое применение в токарных станках с ЧПУ в качестве датчиков позиционных автоматических головок при выборе инструмента.
Принцип действия геркона. Под действием на геркон магнитного поля достаточной напряженности, создаваемого соленоидом, электромагнитом или постоянным магнитом, ферромагнитные контакты намагничиваются. На их концах образуются разноименные магнитные полюса. Разноименные полюса ферромагнитных пружин притягиваются, контактные пружины деформируются и замыкают контакт. При снятии воздействия магнитного поля силы упругости возвращают пружины в исходное положение, вледствие чего контакт размыкается.
• По сравнению с обычными электромагнитными реле герконы более быстродействующие устройства, время срабатывания их составляет 0,5-2 мс. Допустимая сила тока геркона - 5 А.
Сухие язычковые магнитоуправляемые контакты. Язычковыми называются МК, содержащие КС в виде консольно закрепленных пластин или стержней, изгибающихся под воздействием магнитного поля. Наиболее распространенные виды: симметричный и несимметричный замыкающие МК; переключающий МК вида РП-3, размыкаемый (р) и переключающий (П) контактные сердечники закреплены с одной стороны герметизированного баллона, а замыкаемый (З) – с другой; переключающий МК вида РЗ-3 (размыкаемый и замыкаемый КС расположены с одной стороны баллона, а переключающий – с противоположной).
Симметричный язычковый замыкающий МК (рисунок 5.9, а) – простейшая конструкция, состоящая из одинаковых подвижных КС, заваренных в стеклянную трубку диаметром от 2 до 5,5 мм, которая после изготовления МК образует герметизированный баллон. Длина баллонов составляет от 7,5 до 50 мм. Общая длина (с выводами) язычковых МК – от 20 до 80 мм. При изготовлении баллон заполняется сухим газом (например, азотом, водородом или их смесью) при различных давлениях или вакуумируется. Для того чтобы КС выполняли свои функции, материал, из которого их изготавливают, должен обладать определенными свойствами:
• большой магнитной индукцией в полях с напряженностью 200-700 А/м;
• низкой коэрцитивной силой;
• достаточной электропроводностью;
• хорошей упругостью;
• коэффициентом теплового расширения, близким к стеклу (баллону), и др.
Указанные свойства имеет, например, низконикелевый пермаллой. Контактные сердечники язычковых магнитоуправляемых контактов (МК) штампуются из проволоки диаметром 0,5-1,5 мм, изготовленной из материалов.
Внутренние концы КС в языковых МК перекрываются на величину а и имеют контактное покрытие  (см. рисунок 5.9, б), толщиной от единиц до десятков микрон. Для изготовления КС используют материалы: рутений, родий, сплавы на основе золота, вольфрама, молибдена, а также и более сложные многослойные покрытия.
Рисунок 5.9 – Основные виды сухих язычковых магнитоуправляемых контактов:
А ‑ симметричный замыкающий МК; б, в ‑ разомкнутое и замкнутое положение КС замыкающего МК; г ‑ ассиметричный замыкающий МК; д ‑ переключающий МК вида РП – 3; е ‑ переключающий МК вида РЗ – П; 1,2 ‑ замыкание КС; 3 ‑ баллон; 4 ‑ переключающий КС; 5 ‑ размыкаемый КС; 6 ‑ немагнитная контакт-деталь; 7 ‑ шина; 8 ‑ обмотка; 9 ‑ постоянный магнит.
Кроме рассмотренных симметричных МК в практике нашли применение ассиметричные языковые замыкающие МК (см. рисунок 5.9, г). Такие МК сложнее, но зато габариты намного меньше.
В электрических аппаратах на базе замыкающих МК могут быть реализованы и размыкающие контакты, если использовать поляризующее магнитное поле (например, от постоянного магнита), а управляющее поле направлять в МК встречно поляризующему.
Выполняются КС сухих языковых МК не только из магнитомягких материалов (пермаллоев), но и из среднекоэрцитивных материалов с высокой остаточной магнитной индукцией. В этом случае, после замыкания МК его КС при снятии воздействия управляющего поля остаются в замкнутом состоянии за счёт их остаточной магнитной энергии. Такие МК с магнитной памятью называются гезаконами (герметизированными замыкающими контактами).
14 Смоченные (жидкометаллические МК-ЖМК) – это МК, внутри герметизированного баллона которых, токопроводящие детали частично или полностью смочены жидким металлом. Наиболее распространен смачивающий материал – ртуть. Наряду с баллонным ЖМК имеют место и безрезервуарные ЖМК, жидкий металл в которых находится только в капиллярах переключающего КС. Герконовые реле могут содержать один или несколько МК, одну или несколько обмоток (или шин), поляризующие постоянные магниты (ПМ), дополнительные ферромагнитные детали, играющие роль магнитопровода, кожуха магнитного и т. д. На основе МК создают и многоцепные реле, реле напряжения (например РЭС-45), реле тока (например РТГ-01010) и много других многоцелевых реле.
15 Герконовое реле
В настоящее время на базе герконов создано большое количество герконовых реле, кнопок, тумблеров, переключателей, распределителей сигналов, датчиков, регуляторов, сигнализаторов и т. д. Во многих отраслях техники для контроля положения подвижных деталей целессобразно использование герконовых датчиков, счетчиков готовой продукции. ,
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
