2. Изображение реле и их контактов на принципиальных схемах рз.

Принципиальные схемы РЗ выполняются разнесенными, т.е. на них отдельно изображаются цепи измерительных органов, оперативного тока и цепи сигнализации. Различные элементы реле (обмотка и контакты) оказываются при этом изображенными на разных схемах или в различных частях одной и той же схемы. Принципиальная схема РЗ показывает принцип действия РЗ, на ней изображаются все реле и связи между ними.

Контакты реле показываются на схемах в положении, соответствующем отсутствую тока в обмотках реле. Контакты классифицируют по выполняемым ими функциям при переходе реле из обесточенного состояния в новое состояние.

В технике РЗ различают следующие виды контактов:

– замыкающие без выдержки времени, с выдержкой времени на замыкание, с выдержкой времени на размыкание, с выдержкой времени на замыкание и размыкание,

– размыкающие (с теми же временными характеристиками),

– переключающие.

Изображения реле и их контактов приведены в таблице 1.

Реле разных типов обозначаются латинскими буквами по международному стандарту:

реле тока – КА, реле напряжения – КV, реле времени – КТ, указательное реле – КL, реле мощности – КW, реле частоты – KF.

Таблица 1.

Структурные схемы показывают блоки, из которых состоит устройство, и определяют взаимосвязь этих блоков с указанием последовательности их действий.

Функциональные схемы являются более детальными, чем структурные: они показывают, из каких органов состоит устройство.

Монтажные схемы предназначены для выполнения монтажных работ.

3. Принцип действия электромагнитных реле.

Принцип действия электромагнитных реле основан на притяжении подвижной стальной системы (якоря) к электромагниту при прохождении тока по его обмотке.

На рис. 2 представлены три типа конструкции электромагнитных реле.

Рис. 2. Типы электромагнитных реле

а – с втягивающим якорем; б – с поворотным якорем; в – с поперечным движением якоря

1 – электромагнит (состоит из стального магнитопровода и обмотки), 2 – стальная подвижная система (якорь), 3 – подвижный контакт, 4 –противодействующая пружина, 5 – неподвижные контакты, 6 – упор.

Проходящий по обмотке электромагнита ток I_р создает магнитодвижущую силу (МДС) w_рI_р, под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через магнитопровод электромагнита 1, воздушный зазор δ и якорь 2. Якорь намагничивается, в результате чего появляется электромагнитная сила F_Э, притягивающая якорь к полюсу электромагнита. Если сила F_Э оказывается больше силы F_П сопротивления пружины 4, то якорь приходит в движение и своим подвижным контактом 3 замыкает неподвижные контакты реле 5. При прекращении или уменьшении тока I_р до значения, при котором сила F_Э становится меньше силы F_П сопротивления пружины 4, якорь возвращается в начальное положение, размыкая контакты 5. Начальное и конечное положения якоря ограничиваются упорами 6.

Электромагнитная сила F_Э, притягивающая стальной якорь к электромагниту и вызывающая движение якоря, пропорциональна квадрату магнитного потока Ф в воздушном зазоре:

(1)

Магнитный поток Ф и создающий его ток I_р связаны соотношением

(2)

где R_M – магнитное сопротивление пути, по которому замыкается магнитный поток Ф; w_р – количество витков обмотки реле.

Магнитное сопротивление магнитопровода электромагнита R_M состоит из сопротивления его стальной части R_C и воздушного зазора δ R_В.З:

,

Подставив (2) в (1), получим

(3)

где .

У реле с поворотным якорем и с поперечным движением якоря (рис. 2, б, в) электромагнитная сила F_Э образует вращающий момент

(4)

где d – плечо силы F_Э.

Из (3) и (4) следует, что сила притяжения F_Э и ее момент М_Э пропорциональны квадрату тока в обмотке реле и имеют, следовательно, постоянное направление, не зависящее от направления (знака) этого тока. Поэтому электромагнитный принцип пригоден для выполнения реле как постоянного, так и переменного тока и широко используется для изготовления измерительных реле тока, напряжения и вспомогательных реле логической части: промежуточных, сигнальных и реле времени.

При перемещении якоря электромагнитного реле в сторону срабатывания уменьшаются воздушный зазор δ (рис. 2) и соответственно R_M. При постоянстве тока в реле уменьшение R_M вызывает увеличение магнитного потока Ф (3), что обусловливает возрастание F_Э и М_Э (4).

У реле с поперечным движением якоря и с втягивающимся якорем поле в воздушном зазоре нельзя считать однородным. Сила (момент), противодействующая движению подвижной системы реле, создается пружиной (F_П и М_П), трением и тяжестью подвижной системы (F_T и М_Т). При движении якоря на замыкание контактов F_П и М_П увеличиваются с уменьшением δ по линейному закону, сила трения F_T остается неизменной.

Реле начинает действовать, когда .

Момент притяжения якоря реле к электромагниту называется моментом срабатывания реле. Наименьший ток, при котором реле срабатывает, называется током срабатывания I_с.р.

Возврат притянутого якоря в исходное положение происходит при уменьшении тока в обмотке реле под действием пружины 4, когда момент М_П преодолевает электромагнитный момент и момент трения М_Т.

Момент возвращения якоря в исходное положение называется моментом возврата реле. Током возврата реле I_в.р называется наибольшее значение тока в реле, при котором якорь реле возвращается в исходное положение.

Отношение тока возврата к току срабатывания называется коэффициентом возврата реле:

. (5)

У реле, реагирующих на возрастание тока, I_с.р > I_в.р и k_B < 1. У реле, реагирующих на снижение тока, I_в.р > I_с.р и k_B > 1. Величина k_B у различных конструкций реле колеблется в широких пределах – от 0,10 до 0,98.