3.6. Электромеханические реле автоматики

Релейный элемент автоматики (реле) – устройство, преобразующее плавное изменение входной величины в скачкообразное изменение выходной.

При непрерывном возрастании входной величины X до значения X_ср, происходит срабатывание реле и скачкообразное изменение выходной величины Y, от Y = 0 (или Y = Y_min) до Y = Y_max, которое не изменяется при дальнейшем увеличении входного сигнала X. При уменьшении входной величины X до X_отп = X_ср–X, при котором реле отпускает, происходит обратное скачкообразное изменение выходной величины Y от Y_max до 0 (или Y_min), которое остается неизменным при дальнейшем уменьшении сигнала X, рис. 3.24.

Рис. 3.24. Характеристика релейного элемента

Реле – слаботочные аппараты, коммутируемые токи обычно не превышают 6 А. Электромагнитные реле, в отличие от бесконтактных аппаратов, имеют подвижную систему. Условия коммутации этих токов при невысоком напряжении (до сотен вольт) являются легкими. Поэтому общая структура релейного аппарата определяется параметрами и характеристиками входного измерительного органа (приводной системы), который реагирует на подаваемый сигнал и приводит к срабатыванию реле.

3.6.1. Классификация реле по выполняемой функции

В зависимости от характера сигнала, подаваемого на измерительный орган и выполняемой функции, реле подразделяются на следующие виды

• токовые реле – реагируют на величину тока, протекающего по обмотке;

• максимальные токовые реле – срабатывают при поступлении тока в обмотку больше тока уставки;

• реле максимального напряжения – срабатывают при превышении напряжением заданного значения;

• реле минимального напряжения – срабатывают при снижении напряжения ниже заданного значения;

• реле мощности – реагируют на величину мощности, которая фиксируется его измерительным органом;

• реле времени – создают выдержку времени в широких пределах (в зависимости от конструкции);

• реле направления энергии – реагирует на изменение потока мощности;

• реле сопротивления (реактивного или полного) – измеряют сопротивление от места установки реле до точки повреждения в сети, пропорциональное расстоянию между ними;

• дифференциальные реле – реагируют на разность двух параметров, например токов;

• промежуточные реле – коммутируют токи, значительно превышающие токи управления реле, обычно имеют много пар коммутирующих контактов.

3.6.2. Классификация реле по техническим параметрам

Чувствительность реле – характеризуется минимальным параметром срабатывания. Чувствительность можно характеризовать также минимальной мощностью обмотки, потребляемой при срабатывании

,

где I_{ср min} – минимальный ток срабатывания, R – сопротивление обмотки.

По чувствительности реле подразделяют

• высокочувствительные реле P_min  0,01 Вт;

• чувствительные реле P_min  0,1 Вт;

• нормальные реле P_min  0,1 Вт.

Мощность контактов реле, или коммутируемая мощность, характеризуется произведением максимального отключаемого тока на напряжение на разомкнутых контактах. При постоянном токе малая мощность контактов равна примерно 50 Вт, средняя – около 150 Вт.

Время срабатывания реле (t_сраб) определяет классы реле

• сверхбыстродействующие реле t_сраб  0,001 с;

• быстродействующие реле t_сраб  0,05 с;

• нормальные реле t_сраб  0,15 с.

Коэффициент возврата – отношение параметра отпускания реле к параметру срабатывания. Например, для токового реле

k_в = I_отп / I_сраб .

Высокие значения k_в лежат в пределах 0,8…0,95, низкие – 0,3…0,5.

Коэффициент запаса – отношение намагничивающей силы обмотки при рабочем токе к намагничивающей силе при токе срабатывания электромагнита.

k_зап = (Iw)_раб / (Iw)_сраб .

Коэффициент запаса характеризует надежность работы реле. Для стационарно установленных реле коэффициент запаса составляет 1,1…1,4. Для реле, установленных на подвижных объектах (электрокары, автомобили) коэффициент запаса доходит до 4-х. Чем больше k_зап тем менее экономично реле.