7.3.2 Электромагнитные реле систем автоматического управления и защиты

Электромагнитное реле – это электрический контактный аппарат, имеющий два или более устойчивых положений в зависимости от управляющих токов и напряжений. Указанные устойчивые состояния отличаются замкнутыми, разомкнутыми или переключёнными контактами.

Простейшее коммутационное промежуточное реле с приводом клапанного вида устроено аналогично магнитному контактору. Процесс «срабатывания» в этом реле не зависят от направления тока: оно работает как в цепях постоянного, так и переменного тока. Иногда такое реле называют нейтральным.

Реле подразделяют на реле токовые и реле напряжения. Электромагнитные реле имеют от 2 до 20 контактов. Допустимое значение тока составляет от 5 мА до 5 А и более, а допустимое напряжения размыкания от 5 до 400 В. Время «срабатывания» - интервал времени от появления управляющего сигнала до момента коммутации – составляет от 0,1 до сотен миллисекунд; износостойкость контактов – не менее 10⁶ срабатываний.

Чтобы осуществить коммутацию в зависимости от направления управляющего тока или напряжения, применяют поляризованные реле. Схема такого реле приведена ниже.

Рисунок 7.6 - Схема устройства поляризованного реле

Магнитная система реле состоит из двух управляющих катушек 5, которые соединены последовательно; сердечника 4, постоянного магнита 1 и якоря 2, находящегося в воздушном зазоре сердечника, и контактов 3. Верхняя часть якоря и торцы сердечника являются противоположными полюсами и взаимно притягиваются с силами F₁ и F₂. Эти силы обратно пропорциональны зазорам между якорем и сердечником и поэтому якорь всегда занимает одно из двух положений.

Ток управляющих катушек создаёт дополнительное магнитное поле, которое создаёт намагничиванием новые магнитные полюса. Взаимодействие новых полюсов с полюсами постоянного магнита приводит к размыканию контактов или к их удерживанию.

Такое поляризованное реле называется двухпозиционным, состояние реле зависит от полярности управляющего сигнала. При уменьшении управляющего сигнала до нуля состояние реле не изменяется. Поляризованные реле рассчитаны на весьма небольшие токи и напряжения срабатывания.

7.3.3 Защитные реле для электротехнических устройств

Защитные реле применяют для защиты электродвигателей и других электрических устройств от превышения температуры, тока и напряжения их допустимых значений по условиям эксплуатации. Для защиты от превышения температуры используют тепловое реле, его принципиальная схема представлена ниже.

Рисунок 7.7 - Схема защитного теплового реле

Управляющей величиной является ток I_н защищаемого приёмника электрической энергии. Последовательно с приёмником включается нагревательный элемент 1, который нагревает термочувствительный элемент 2 – биметаллическую пластинку. При достаточно длительном нагревании током, значение которого превышает допускаемое, пластинка деформируется, опускаясь вниз. Рычаг 4 освобождается и под действием сжатой пружины 5 поворачивается против часовой стрелки. При этом подвижный контакт 3 размыкается и разрывает цепь управления. Последующее охлаждение биметаллической пластинки не приведёт к восстановлению замкнутого состояния контактов: для этого необходимо нажать кнопку возврата 6, которая сожмёт пружину 5 и отведёт рычаг 4.

Для защиты электрической сети и приёмника от импульсного изменения тока (напряжения) до недопустимых значений применяют защитные реле тока (напряжения).

Они отличаются от других специальным регулирующим значение тока или напряжения элементом, который позволяет установить с большой точностью ток (напряжение) срабатывания или отпускания. Например, реле максимального тока устроено следующим образом:

Рисунок 7.8 - Принципиальная схема реле максимального тока

Реле состоит из токовой обмотки 1, винта 4 для «регулировки» воздушного зазора между якорем 3 и сердечником 2, гайки 5 для «регулировки» натяжения возвратной пружины 12, пластмассовых колодок 9 для крепления двух пар подвижных контактов 7 и 10 , двух пар неподвижных контактов 6 и 11, контактных пружин 8 для сжатия пар коммутируемых контактов. Ток срабатывания реле регулируется изменением положения винта 4 и гайки 5. Время срабатывания реле при повышении тока до 1,3 I_{срабат.} равно не более 0,1 с.