Электромеханические реле времени

Основным элементом электромеханических реле времени является механический замедлитель – часовой или маятниковый механизм.

Устройство и принцип действия реле с анкерным ( часовым) механизмом

Реле этого типа показано на рис. 45.

Реле работает так.

При подаче напряжения на катушку электромагнита соленоидного типа сердечник 8 втягивается и через рычаг 7 стремится переместить рейку с косыми зубьями 4 по часо-

вой стрелке в направлении контактов 9. При этом пружина 6 сжимается.

Рейка 4 своими зубьями зацеплена с храповым колесом 10, кторое через систему зубчатых колес 3 удерживается от быстрого перемещения анкерным механизмом 2.

Рис. 45. Электромеханическое реле времени с анкерным ( часовым) механизмом : 1 – груз; 2 – ось; 3 – шестерня; 4 – зубчатая рейка; 5 – винт; 6 – пружина; 7 –

- рычаг; 8 – цилиндрический сердечник ; 9 – контакты; 10 – храповое колесо

Скорость вращения шестерни 3 определяется частотой колебаний маятника 1, под-

вешенного к оси 2: за одно колебание маятника шестерня поворачивается на один зуб.

Частота колебаний маятника зависит от положения груза 1: чем выше груз, тем меньше длина маятника и тем больше частота его колебаний. Таким образом, при подня-

тии груза 1 время прохождения рейки 4 до замыканеия контактов сокращается, а при опу-

скании - увеличивается.

При снятии напряжения с обмотки электромагнита рейка 4 под действием пружины 6 возвращается в исходное положение. Этот процесс происходит без замедления, так как косые зубья рейки и храпового колеса этому не препятствуют.

Таким образом, в реле времени с анкерным механизмом замедление происходит только при срабатывании.

Уставку времени этого реле изменяют перемещением груза 1 на маятнике и винтом 5, который определяет величину хода рейки 4.

Диапазон уставок вы­держки времени зависит от исполнения реле и может быть от 0,5 сек до 10 сек.

В зависимости от типа реле, его катушка может включаться в сеть как постоянного, так и переменного тока.

Такие реле широко применяются на судах инстранной постройки, в частности, на немецких судах в электроприводах палубных кранов фирмы «Сименс».

Устройство и принцип действия реле с маятниковым механизмом

Реле этого типа показано на рис. 46.

Рис. 46. Маятниковый механизм реле времени: 1, 2 – рычаги; 3 – рейка; 4, 8 – шестерни; 5 – пружина; 6 – подвижный контакт; 7 – анкерное колесо; 9 – регулировочный груз; 10 - маятник

Принцип действия реле состоит в следующем. При подаче напряжения на катушку ( на рис. 46 не показана ) якорь реле притягивается и воздействует на рычаги 2 и 1 в на-

правлении, указанном стрелкой F.

C рычагом 2 связана рейка с косыми зубьями 3, находящаяся в зацеплении с шестер

ней 4, также имеющей косые зубья. На одном валу с шестерней 4 находится шестерня 8, входящая в зацепление с анкерным колесом 7.

Скорость перемещения этого колеса зависит от периода колебания маятника 10.

Этот период можно изменять перемещением груза 9 вверх или вниз по резьбе на маятни-

ке. При перемещении груза вверх период уменьшается, вниз - увеличивается.

Полный период колебания маятника вокруг оси ( влево-вправо-влево ) соответству-

ет повороту анкерного колеса на один зуб.

При выходе зубчатой рейки 3 из зацепления с шестерней 4 мостиковый контакт 6 замыкает между собой неподвижные контакты.

Возврат контактов в исходное положение осуществляется пружиной 5. Благодаря выполнению рейки 3 и шестерни 4 с косыми зубьями, рейка свободно проскальзывает по зубьям шестерни, поворачиваясь вокруг оси.

Реле с маятниковым механизмом могут иметь контакты, переключающиеся мгно-

венно.

На практике выдержка времени реле данного типа 0,5-10 сек.

Важно отметить, что у этих реле выдержка времени начинается с момента пода-

чи питания на катушку.

Такие реле широко применяются на судах иностранной постройки, например, на датских судах в электриводах вспомогательных ( насосы, компрессоры ) грузоподъемных механизмов ( грузовые лебедки и краны ).

Электромагнитные реле времени

Следует сразу же отметить два отличия электромагнитных реле от электродвига-

тельных и электромеханических, рассмотренных выше:

1. катушка реле питается только постоянным током;

2. выдержка времени реле начинается с момента отключения катушки от сети.

Напомним, что катушки электродвигательных и электромеханических могли пи-

таться как постоянным, так и переменным током, а выдержка времени начиналась с момен

та подачи питания на катушку.

Электромагнитные реле применяют в схемах на переменном токе, но в этом случае

катушку реле включают в сеть через выпрямительный мостик.

Рис. 47. Электромагнитное реле времени: а ) – устройство реле; б ) влияние демпфера на время отпускания реле; 1 - катушка; 2 – сердечник; 3 – гильза;

4 – возвратная пружина ; 5 – регулировочная гайка; 6 – якорь; 7 - прокладка

немагнитная

Электромагнитное замедление основано на применении демпфера – элемента, за-

медляющего электромагнитные процессы. В качестве такого демпфера используют мед-

ную или алюминиевую гильзу 3 ( кольцо ), надетую на стержень магнитопровода 2

( рис. 47, а ) или непосредственно на катушку реле. На рис. 47, а якорь реле 6 показан в притянутом состоянии.

Выдержка времени в этом реле начинается с момента отключения катушки реле от питающей сети. При отключении катушки 1 её уменьшающийся магнитный поток Ф ин-

дуктирует в гильзе ( демпфере ) ЭДС взаимоиндукции ( как во вторичной обмотке транс

форматора, если считать катушку реле первичной обмоткой ).

Согласно правилу Ленца, ток в гильзе от этой ЭДС имеет такое направление, что создаваеиый им магнитный поток гильзы напрвлен согласно с убывающим магнитным потоком Ф. Это замедляет убывание потока в магнитопроводе реле так, что он достигнет

величины, при которой реле отпускает якорь за время большее, чем при отсутствии демп-

фера.

Это иллюстирется графиками убывания магнитного потока ( рис. 47, б ) при отсут

ствии демпфера ( график 1 ) и при наличии демпфера ( график 2 ). Сравнивая эти графики, видим, что время отпускания якоря реле с демпфером t больше времени отпускания этого реле без демпфера t .

Время отпускания реле ( рис. 47, а ) можно регулировать, изменяя толщину латун-

ной ( немагнитной ) прокладки 7 на якоре 6: с уменьшением толщины прокладки время

t увеличивается. Это объясняется тем, что с уменьшением немагнитного зазора δ

( толщина прокладки ) магнитное сопротивление потоку понижается и величина его возра

стает. Поэтому время на его уменьшение до значения Ф , при котором происходит от-

пускание якоря, увеличивается.

Еще одним средством регулирования t является изменение натяжения возврат

ной пружины 4 посредством гайки 5: чем меньше натяжение пружины, тем больше t

( рис. 43, график 3 ).

Электромагнитные реле постоянного тока типа РЭВ 810 имеют замедление от 0,25 до 3,8 с.

Такие реле широкоприменяются на судах, построенный в б. СССР, например, в электроприводах грузоподъемных механизмов ( грузовые лебедки и краны ) и якорно-швартовных устройств.

Промышленные типы электромагнитных реле времени

Электродвигательные и электромеханические реле времени содержат большое чис-

ло шестерней и поэтому крайне чувствительны к вибрации, ударам и сотрясениям. Поэто-

му они недостаточно надежны в судовых условиях и на судах применяются крайне редко.

Пневматические реле времени также недостаточно надежны из-за утечек воздуха через неплотности деталей реле.

Поэтому на судах, в основном, применяют элекромагнитные реле времени. Они просты по устройству и регулировке, а потому надежны в эксплуатации.

Промышленность выпускает электромагнитные реле времени серий РЭМ20 и РЭМ200.

В качестве примера рассмотрим устройство такого реле серии РЭМ200 ( рис. 51 ).

Рис. 51. Электромагнитное реле времени серии РЭМ200: а) 1 – алюминиевое осно-

вание; 2, 13 – гильзы; 3 – магнитопровод; 4 – отключающая пружина; 5 – противовесы; 6 –

регулировочная гайка; 7 – регулируемый упор хода якоря; 8 – якорь; 9 – немагнитная про-

кладка; 10 – пружина упора; 11 – регулировочная гайка пружины упора; 12 – упор якоря; 14 – пластина нажимная; 15 – контактный узел; 16 – втягивающая катушка; 17 – штырь контактного узла; 18 – мостиковый контакт; 19 – замыкающие неподвижные контакты

( 2 шт. ); 20 - размыкающие неподвижные контакты ( 2 шт. ); б ) контактный узел

В данном реле U-образный цилиндрический стальной магнитопровод 3 залит алю-

миниевым основанием 1. На обоих кернах ( рогах ) магнитопровода находятся электромаг

нитные демпферы ( гильзы ) 2 и 13 - толстостенные цилиндры из немагнитного материала .

На гильзу 13 надета втягивающая катушка 16. Якорь 8 с закреп­ленными на нем про

тивовесами 5 отжимается от неподвижного магнитопровода пружиной 4, степень сжатия которой регулируется гайкой 6. С пружиной 4 связана стрелка-указатель, скользящая вдоль шкалы на корпусе реле. Ход якоря ограничен регулируемым упором 7.

При притягивании якорь нажимает пластиной 14 на штырь контактного узла 15 ( на рис. 49, 6 показан в увеличенном масштабе). При нажатии на штырь 17 мостиковый кон-

такт 18 прогибается и замы­кает вместо нижних неподвижных контактов 20 верхние 19.

Для гашения дуги в контактном узле смонтированы постоянные магниты. На якоре укреплена тонкая немагнитная прокладка 9, обеспечивающая конечный зазор в магнитной цепи аппарата. Это позволяет избежать прилипания якоря.

В притянутом положении якоря упор 12 смещается вправо и сжимает пружину упора 10, которая регулируется гайками.

При подаче напряжения на катушку якорь реле притягивается практически мгновенно.

При отключении катушки реле спадающий основной магнитный поток индуктирует

в обеих гильзах э.д.с. взаимоиндукции, вследствие чего в гильзах возникают токи и магнитные потоки. По правилу Ленца, магнитные потоки гильз совпадают с убывающим основным маг-

нитным потоком, поэтому суммарный магнитный поток ( основной + поток гильз ) убывает за-

медленно.

Аналогичное действие оказывает алюминиевое основание 1.

Регулировка выдержки времени

Регулировка выдержки времени осуществляется двумя способами:

1. ступенчатая – изменением толщины немагнитной прокладки 9, чем толще проклад

ка ( или стопка прокладок ), тем выдержка времени меньше;

2. плавная – изменением натяжения отключающей пружины 4, чем сильней затянута

пружина, тем выдержка времени меньше.

Технические характеристики электромагнитных реле времени

Промышленность выпускает электромагнитные реле времени серий РЭМ20 и РЭМ200.

Реле серий РЭМ20 и РЭМ200 имеют, в зависимости от типа, одну или две пары

замыкающих и размыкающих контактов. Выдержка времени реле – от 0,25 сек до 2,5 сек. Напряжение катушек реле – 24, 55, 110 и 220 В постоянного тока. Контакты реле рассчита

ны на длительное протекание тока 10 А.

Таблица 3.7.2.