2.3.3 Материалы контактов

При выборе материала контактов необходимо обеспечить выполнение целого ряда требований: большая механическая прочность, высокая температура плавления, хорошие теплопроводность и электропроводность, устойчивость против коррозии и эрозии. Низкая стоимость, конечно, желательна, но она не относится к основным требованиям. Основные требования − это те, которые обеспечивают высокую надежность. Известны случаи, когда отказ одного-единственного контакта приводил к потерям, в миллионы раз превышающим стоимость этого контакта.

Перечисленным выше требованиям в наибольшей степени удовлетворяют серебро, золото, платина и их сплавы, вольфрам, медь.

Сопротивление контактного перехода определяется по формуле:

=α/ ,

где α — коэффициент, зависящий от материала и обработки поверхности контакта;

F — контактное усилие; b — коэффициент формы контактов.

Для точечных контактов b 0,5; для линейных b = 0,55 0,7; для плоскостных b 1,0.

Коэффициент αдля меди, например, находится в пределах от 0,07 до 0,28, т. е. может изменяться в четыре раза. Наименьшие значения α (и соответственно сопротивления ) обеспечиваются при покрытии меди слоем олова (лужение). Слой олова препятствует образованию оксида, поэтому для луженых медных контактов коэффициент α< 0,1. Большие значения α получаются для нелуженых плоскостных медных контактов, поскольку у них имеются участки, покрытые слоем окиси. Для серебряных контактов α = 0,06. Интересно отметить, что электропроводность оксида серебра и чистого серебра примерно равны.

Наиболее дешевым материалом является медь, она применяется для мощных контактов, имеющих сравнительно большие размеры и требующих большого расхода материала. Контактные усилия для меди F>3H. Для защиты от коррозии кроме лужения применяется серебрение или кадмирование медных контактов.

2.4 Электромагнитные нейтральные реле

2.4.1 Назначение. Принцип действия

Реле − устройство, в котором при плавном изменении входного (управляющего) сигнала осуществляется скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала.

В электромеханических реле изменение (переключение) выходного сигнала осуществляется посредством контактов, а усилие, перемещающее контакты, создается электромеханическим преобразователем электрической энергии в механическую. Простейшим из таких преобразователей является электромагнит. Поэтому из электромеханических реле наибольшее распространение получили электромагнитные реле.

Значение входного сигналаэлектромагнитного реле , при котором выходной сигналскачком изменяется от 0 до называется сигналом срабатывания.

Значение входного сигнала , при котором выходнойсигнал скачком изменяется от до 0, называется сигналом отпускания.

Если полярность входного сигнала не влияет на полярность выходного сигнала(при = выходной сигнал скачком изменяется от нуля до )– это нейтральные реле.

Если полярность входного сигнала влияет на полярность выходного сигнала(при = выходной сигнал скачком изменяется от нуля до ) –это поляризованные реле.

По принципу действия различают электромеханические реле, магнитные бесконтактные реле, электронные полупроводниковые, фотоэлектрические реле и др.

Реле применяются в схемах автоматического управления, а также для сигнализации, защиты и блокировки.

Рисунок 2.9– Схема сигнализации с электромагнитным реле

Рассмотрим работу реле на примересхемы сигнализации, показанной на рис. 2.9, с использованием реле. Реле состоит из обмотки 1, размещенной на неподвижном сердечнике 2, подвижного якоря 3 и контактов 4, 5, 6. Сердечник с обмоткой и якорем представляет собой электромагнит. Когда под действием напряжения U по обмотке 1 проходит ток 1, якорь 3 притягивается к сердечнику 2 и перемещает подвижный контакт 6 влево. При этом контакты 5 и 6 размыкаются, а контакты 6 и 4 замыкаются. Контакт 6 размешен на плоской пружине. Когда ток в обмотке 1 прекратится, сила притяжения якоря 3 к сердечнику 2 будет равна нулю и усилие сжатойпружины контакта 6 заставит якорь вернуться в прежнее положение. При этом снова замкнутся контакты 5, б и разомкнутся контакты 6 и 4. Таким образом, основными частями реле являются электромагнит, контактный узел и противодействующая пружина.

Сигнализация по схеме на рис. 2.9 работает следующим образом. Пока кнопка не нажата, ток в реле не поступает и горит лампа HL1 (зеленая), которая питается напряжением сети переменного тока U~ через замкнутые контакты 5 и 6. Лампа HL2 (красная) при этом не горит, поскольку контакты 6 и 4 разомкнуты. Если нажата кнопка, то ток идет в обмотку реле, оно срабатывает (т. е. в электромагните якорь 3 притягивается к сердечнику 2) и замыкаются контакты 6, 4, а контакты 5, б размыкаются. Загорается лампа HL2 (красная), получая питание через контакты 6, 4, а лампа HL1 гаснет. Так будет до тех пор, пока нажата кнопка. Если ее отпустить, то схема возвратится в исходное состояние.

На рис. 2.10 показана электрическая схема, соответствующая рис. 2.9, на которой использованы стандартные условные обозначения элементов. Обмотка реле обозначена прямоугольником. Контактные пары 5 − 6 и 6 − 4 показаны в том состоянии, в котором они находятся, когда ток по обмотке реле не проходит. Контакты 5—6 называются размыкающими, контакты 6—4 — замыкающими. Обратите внимание на то, что обмотка реле и его контакты обозначены одинаковыми буквами K. На электрической схеме они могут находиться в самых разных местах, хотя конструктивно относятся к одному и тому же устройству. Одно реле может иметь несколько замыкающих и размыкающих контактов, но все они должны обозначаться одинаковыми буквами (или буквами и цифрами, если в схеме используется несколько реле).

Рисунок 2.10– Электрическая схема сигнализации (условное обозначение)

Ток и мощность в цепи обмотки реле обычно значительно меньше, чем ток и мощность в цепи нагрузки, переключения в которой осуществляются с помощью контактов этого реле. Поэтому можно говорить об эффекте усиления, обеспечиваемом реле. Это значит, что кнопка в цепи обмотки реле может быть маломощной. Например, вместо нее можно применить путевой выключатель или микропереключатель. А контакты реле уже могут быть достаточно мощными, но они размешены в более благоприятных условиях, чем управляющие контакта путевого выключателя находящегося непосредственно на производственном механизме. Само реле находится обычно в каком-либо шкафу управления, а в конструкции реле предусмотрены меры по защите контактов.