2.4.2 Электромагнитные реле постоянного тока

Устройство электромагнитных реле постоянного тока показано на рис. 2.11: а – с поворотным якорем, б – с втяжным якорем. Основные детали и узлы реле: 1 — катушка на каркасе; 2– ярмо; 3 – сердечник; 4 – якорь; 5 – штифт отлипания (немагнитная прокладка); 6 – возвратная пружина; 7 – подвижные контакты; 8' и 8" – неподвижные контакты.

Магнитопроводэлектромагнитного механизма реле состоит из неподвижной и подвижной частей. Подвижная часть называется якорем. Неподвижная часть состоит из сердечника, который находится внутри катушки, и ярма – той части магнитопровода, которая охватывает катушку.

Рисунок 2.11– Электромагнитные реле постоянного тока

В реле с поворотным якорем (рис. 2.11, а) электромагнитный механизм и контактный узел закреплены на общем изоляционном основании 9. При протекании тока по обмотке катушки 1 якорь 4 притягивается к сердечнику 3 и совершает поворот относительно точки опоры А. При этом якорь перемещает подвижный контакт 7, который размыкается с неподвижным контактом 8' и замыкается с неподвижным контактом 8". Контакты закреплены на плоских пружинах 10, которые служат и для подсоединения к внешней цепи. Когда ток через обмотку реле прекращается, якорь поворачивается в исходное положение.

В некоторых реле это происходит под действием силы тяжести якоря, в некоторых – под действием контактных пружин или специальной возвратной пружины 6. Для того чтобы якорь при обесточивании обмотки не прилипал к сердечнику из-за остаточного намагничивания магнитопровода, на якоре устанавливается штифт отлипания 5 – пластинка из немагнитного материала, обеспечивающая зазор примерно в 0,1 мм между якорем и сердечником при срабатывании реле. Обычно сердечник имеет полюсный наконечник 11 для уменьшения магнитного сопротивления рабочего воздушного зазора.

В электромагнитном реле с втяжным якорем (рис. 2.11, б) при протекании тока по обмотке катушки 1 якорь 4 втягивается внутрь ее до упора в сердечник 3. При этом подвижные мостиковые контакты 7 размыкаются с неподвижными контактами 8' и замыкаются с неподвижными контактами 8". Возврат якоря 4 в исходное положение при обесточивании реле происходит под действием возвратной пружины 6. Для исключения залипания якоря служит штифт 5. Для возврата якоря в исходное положение используется и сила тяжести якоря.

2.4.3 Последовательность работы электромагнитного реле

Рассмотрим последовательность работы электромагнитного реле с момента подачи напряжения на обмотку реле до момента снятия напряжения с обмотки и возвращения якоря в исходное положение. Поскольку обмотка реле имеет индуктивное сопротивление, ток в ней не может измениться скачком. Изменение тока (нарастание и убывание) происходит плавно по экспоненциальной кривой, показывающей изменение тока обмотки реле во времени(рис. 2.12)Можно выделить четыре участка.

Участок 1характеризуетсрабатывание реле. Он начинается с момента подачи напряжения на обмотку реле (точка О) и заканчивается в момент надежного замыкания контактов (точка А). На этом участке происходит срабатывание реле, и продолжительность его называется временем срабатывания . Сразу после подачи напряжения ток в обмотке реле нарастает довольно быстро, поскольку постоянная времени сравнительно мала. Постоянная времени катушки, имеющей сопротивление R и индуктивность L, равна отношению L/R, а пока якорь не начал приближаться к сердечнику, магнитная цепь имеет большой зазор и индуктивность мала. Когда ток в обмотке реле достигнет значения , при котором начинает движение (трогается якорь), зазор начнет уменьшаться, индуктивность будет возрастать, аскорость нарастания тока будет уменьшаться. Время срабатывания состоит из времени трогания и времени движения якоря ( = + ).

В точке А ток имеет значение . Ток срабатывания больше тока трогания, поскольку за время продолжалось его нарастание.В точке А закончилось движение якоря.

Рисунок 2.12– График изменения тока в обмотке реле

Участок 2характеризует реле в рабочем состоянии. Продолжительность этого участка . В начале этого участка ток продолжает увеличиваться. В точке В рост тока прекращается, значение его определяется отношением напряжения на обмотке U к активному сопротивлению обмотки R. Это установившийся ток = U/R. Участок АВ необходим для того, чтобы обеспечить надежное притяжение якоря к сердечнику, исключающее вибрацию якоря при сотрясениях реле. Отношение установившегося тока к току срабатывания называется коэффициентом запаса реле по срабатыванию:

= / , = 1,5 2.

В то же время должен быть ограничен по соображениям нагрева.

Участок 3начинается с момента снятия напряжения с обмотки реле. В точке С начинается уменьшение тока, и в точке D якорь начинает отходить от сердечника (отпускает). В этой точке ток не обеспечивает такую силу притяжения, которая превышала бы противодействующую силу пружины. Время отпускания состоит из времени трогания и времени движения якоря до размыкания контактов:

= + .

Отношение тока отпускания к току срабатывания называется коэффициентом возврата:

= / ; = 0,4 0,8.

На участке 4якорь возвращается в исходное состояние и остается в нем до тех пор, пока не будет снова подано напряжение на обмотку реле.