2.6 Специальные виды реле

2.6.1 Типы специальных реле

Наибольшее распространение в системах автоматики получили реле электромагнитного типа. Однако находят применение и электрические реле других типов, в которых тяговое усилие, необходимое для переключения контактов, создается не с помощью электромагнита. Это реле, аналогичные по принципу действия электроизмерительным приборам различных систем: магнитоэлектрической, электродинамической, индукционной. Если в электроизмерительном приборе подвижная часть перемещает по шкале указатель, то в реле соответствующего типа подвижная часть перемещает контакты.

Для получения значительных выдержек времени (промежуток времени между подачей напряжения на обмотку реле и срабатыванием его контактов) при замыкании и размыкании контактов используются специальные реле времени; некоторые из них имеют в основе электромагнитный механизм, но с добавлением различных устройств, обеспечивающих задержку срабатывания или отпускания.

Для автоматизации процессов нагрева и охлаждения применяются электротермические реле, в которых переключение электрических контактов обеспечивается температурной деформацией металлов или температурным расширением жидкостей и газов.

В системах автоматической защиты оборудования от аварийных режимов используются специальные реле, срабатывающие при определенном значении тока, напряжения, скорости, момента, давления и других параметров.

2.6.2Магнитоэлектрические реле

Принцип действия магнитоэлектрического реле основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке, выполненной в виде поворотной рамки.

Магнитоэлектрическое реле состоит из постоянного магнита 1, между полюсными наконечниками которого находится цилиндрический стальной сердечник 2. В кольцевом зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создается равномерное радиально направленное магнитное поле. В зазоре размещена легкая алюминиевая рамка 3 с обмоткой из тонкого провода, к которой подводится ток по спиральным пружинам из фосфористой или оловянно-цинковой бронзы.

Рисунок 2.16–Магнитоэлектрическое реле

Эти пружины создают противодействующий момент, стремящийся установить рамку с обмоткой таким образом, чтобы ее плоскость была направлена по оси полюсов магнита 1. При пропускании тока I по обмотке реле на рамку с обмоткой действует вращающий момент, заставляющий ее поворачиваться вокруг оси в направлении, определяемом полярностью тока. Жестко закрепленный на рамке подвижный контакт 4 замыкается с одним из неподвижных контактов 5 или 6.

Сила, действующая на проводник длиной l, обтекаемый током I и помещенный в магнитное поле с индукцией В, определяется на основании закона Ампера:

F = BlI (2.1)

На рамку длиной l, шириной α, с числом витков ω действует вращающий момент

= BlI ωα. (2.2)

Для конкретного реле Blωα = К= const, следовательно,

= KI. (2.3)

Из уравнения (2.3) видно, что при неизменных конструктивных параметрах реле и заданном токе I в его обмотке вращающий момент имеет постоянное значение.

В то же время противодействующий момент, создаваемый закручивающимися токоподводящими пружинами, пропорционален углу закрутки, т. е. углу поворота рамки. Поскольку направление поворота рамки определяется направлением токав обмотке, магнитоэлектрическое реле является поляризованным и может быть выполнено трехпозиционным.

Достоинство:магнитоэлектрическое реле является наиболее чувствительным, оно срабатывает при мощности управления в доли милливатта. Усилие на контактах магнитоэлектрического реле невелико (порядка Н), поэтому для повышения надежности контакты выполняются из платины и платиноиридиевого сплава. При резком изменении усилия маломощные контакты быстро изнашиваются, поэтому магнитоэлектрические реле используются обычно в схемах, где сигнал постоянного тока изменяется медленно. Недостатком является сравнительно большое время срабатывания (0,1—0,2с). По своему быстродействию они уступают нейтральным электромагнитным реле.