4. Реле постійного струму

4.1 Нейтральні реле

Електромагнітні реле постійного струму отримали найбільш широке розповсюдження, так як вони прості у використанні і надійні в роботі. Реле постійного струму поділяють на нейтральні, поляризовані, комбіновані та самоутримуючі комбіновані. Нейтральні реле не реагують на напрям струму в обмотці (нейтральні до полярності струму). Якір нейтрального реле притягується, переключаючи контакти при будь-якій полярності струму в обмотках. Після виключення струму якір повертається у вихідне положення. Таким чином нейтральне реле є двопозиційним.

Електромагнітна система нейтрального малогабаритного реле типу НМШ (мал. 4.1) складається з осердя 1, яке містить дві котушки 2, Г-подібного ярма 3, і якоря 4 з противагою. Бронзова опора на якорі виключає його залипання, так як запобігає торкання якоря в притягнутому положенні до полюса осердя. Якір двома тягами 5 керує контактною ситемою. Фронтові контакти 7 виготовляють з графіту зі срібним наповненням, а загальні 8 і тилові 9 зі срібла. Контактуючий матеріал розміщений на кінцях контактних пружин. Склад контактів (графіт-срібло) виключає можливість зварювання фронтових контактів з загальними при пропусканні по них струму, в декілька разів більшого за номінальний.

При відсутності струму в обмотках реле якір під діїю ваги противаги знаходиться в відпущеному положенні, загальні контакти замикаються з тиловими. При проходженні струму через обмотки реле, намагнічується осердя, магнітні силові лінії замикаються через повітряний зазор та якір, який притягується до осердя. Тяга зміщується догори, розмикаючи тилові і замикаючи загальні контакти з фронтовими. Кінці контактних пружин, через основу 6 виведені назовні, утворюють штепсельну розетку. Реле закривається прозорим кожухом 12 з ручкою 11.

Кожух кріпиться до основи реле затяжним гвинтом 10. Для включення реле в схему виведені назовні контакти вставляють у гнізда штепсельної розетки, до листків якої припаюють монтажні проводи.

Шпулі котушок нормально діючих реле виготовляють з фенопласту, а повільно діючих–з червоної міді. За рахунок мідних шпульок досягається сповільнення на відпускання якоря до 0,2 с. Для збільшення сповільнення до 0,6 с на місце першої котушки, розміщеної коло основи, встановлюють суцільну мідну гільзу.

Положення і нумерація контактів реле типів НМШ1 та НМШМ1 описані раніше на мал. 4.1.

Перша котушка підключається до виводів 1 та 3, друга розміщується зі сторони якоря, до виводів 2 та 4. Котушки можуть включатися окремо, паралельно і послідовно.

Фронтові (ф) та тилові (т) контакти, які працюють з одним загальним контактом (з), утворюють контактну групу або трійник. Реле типів НМШ1 та НМШМ1 мають 8 контактних груп і позначаються 8фт. Номер кожного контакту нейтрального реле складають з двох цифр, перша з яких вказує на номер контактної групи, а друга-тип контакту. Всі цифрові позначення загальних контактів закінчуються цифрою 1, фронтові–2, а тилові-3. Наприклад, номер 72 означає, що це фронтовий контакт сьомої групи, 71-загальний контакт, 73-тиловий контакт. Контакти розраховані на переключення кіл при струмі навантаження до 2 А. Виходи від обмоток підключають до виводів 1-3 та 2-4 ( див мал. 4.1). При послідовному включенні обмоток з’єднують перемикачем виводи 2-3, а при паралельному-1-2, 3-4.

Малогабаритні реле для встановлення в закритих релейних блоках ЕЦ виготовляють без захисного кожуха. Вони також мають електричні та механічні характеристики, так як відповідні їм штепсельні реле із захисним кожухом. Реле без кожуха в номенклатурі не мають літери Ш, наприклад НМ-нейтральне малогабаритне, НММ-нейтральне малогабаритне з сповільнювачем. Ці реле призначені для роботи в приміщеннях, що опалюються, при температурі навколишнього середовища від +5 до +35 °С.

Малогабаритні реле автоблокування АНШ2, АНШМ2 та АНШ5 для встановлення в релейних шафах подібні за конструкцією, але мають кращу герметизацію і меншу потужність спрацьовування( більш чутливі). Вони можуть працювати при температурі навколишнього повітря від -50 до +60 °С. Менша потужність спрацювання досягається збільшенням магнітопровода і кількості витків катушок і скороченням кількості контактних груп до чотирьох при тих же габаритах, що і реле НМШ. Контакти реле АНШ розташовані у верхній частині і їх нумерація відрізняється від нумерації контактів НМШ. Реле АНШ2 і АНШМ2 (мал..4.2) мають чотири контактних групи (першу, третю, п’яту і сьому), котушки реле під’днуються до виводів 21-61 і 41-81.

Реле АНШМ-380 має аналогічну контактну систему і відрізняється тим, що на місці першої котушки встановлена мідна гільза.

Мал. 4.2 Розташування контактів реле АНШ

У реле АНШ5 контактна система має два повних трійники та два неповних (2фт, 2т). Наявність тільки двох фронтових контактів дозволяє знизити потужність спрацьовування.

Нейтральні штепсельні реле типу НШ при порівнянні з реле НМШ мають більші розміри та масу (приблизно в два рази), тому вони менше застосовуються в пристроях СЦБ. При новому будівництві ці реле не використовують. Також в експлуатації е реле ранніх випусків НР.

Реле НР (мал. 4.3) складається з котушок 1, які можуть з’днуватись послідовно, паралельно чи включатись окремо; двох стальних осердь з плюсовими наконечниками, зверху з’єднаних ярмом; якоря 2, що обертається на осі, спираючись на підшипники; опорного гвинта 5, який зменшує хід якоря при відпусканні. Для запобігання залипання якоря через залишковий магнетизм на ньому навпроти полюсів є бронзові наклепи. До якоря прикріплюються ізоляційні колодки 3 з контактними пластинами 4 (загальні контакти). В притягнутому положенні якоря загальні контакти З з’єднуються з фронтовими контактами Ф, а при відпущеному положення якоря- з тиловими контактами Т. Виводи від контактів виведені назовні реле. Контактна система разом з якорем закрита кожухом для захисту від механічних пошкоджень, пилу, вологи і бруду. Контакти назовні виводяться за допомогою гвинтів з гайками. Фронтові контакти знаходяться у верхньому ряді, тилові- в середньому, загальні- у нижньому. Зажими загальних контактів з’єднані з контактними пластинами четвіркою гнучких мідних тросиків (литчами). Реле НР виготовляють на шість(НР1), чотири(НР2) або дві(НР3) контактні групи.

Мал. 4.3 Конструкція та нумерація контактів реле НР

Мал. 4,4 Схеми зміни часових параметрів реле

Реле НШ та НР при реконструкції пристроїв заміняють малогабаритними реле. Нейтральні реле НМШ, АНШ,НШ, НР відносяться до І класу надійності. У ряді пристроїв треба мати сповільнення на спрацювання чи відпускання реле.

Існують конструктивні і схемні способи зміни часових параметрів реле. Вище було згадано, що для сповільнення на відпускання нейтральних реле застосовують мідні гільзи. У ряді випадків на місце першої котушки встановлюють суцільну мідну гільзу, яка являє собою коротко-замкнутий виток. При виключенні струму змінне магнітне поле наводить у мідній гільзі ЕРС, внаслідок чого у ній пртікає струм, який утворює магнітний потік, який підтримуює зникаюче магнітне поле. Цим досягається сповільнення на відпускання. Час сповільнення залежить від маси гільзи (чим більша гільза тим більше сповільнення) і прикладеної напруги. Практично цим способом досягається сповільнення реле на відпускання: нейтральних реле НМШМ- до 0.6 с.: АНШМ- до 0.9 с.

В пристроях СЦБ широко застосовують схемні методи зміни часових параметрів реле. Застосування короткозамкнутої обмотки (мал.. 4.4, а), в якій при розмиканні кола індукується ЕРС та протікає струм, утворюючи магнітний потік, який співпадає за напрямом зі зникаючим робочим магнітним потоком, забезпечує сповільнення на відпускання якоря. Короткозамкнута обмотка створює також сповільнення на спрацювання реле, так як при включенні кола в короткозамкнутій обмотці також індукується ЕРС і протікає струм. Утворений ним магнітний потік в цьому випадку перешкоджає збільшенню робочого магнітного потоку. Якщо за умовами роботи реле потрібно забезпечити сповільнення тільки на відпускання чи тільки на притягання якоря, то застосовують схеми, зображені на мал.. 4.4, б, або в відповідно. Застосування короткозамкнутої обмотки дає менше сповільнення на відпускання у порівнянні з мідними гільзами (приблизно 0.2 с.).

Роль короткозамкнутої обмотки може виконувати робоча обмотка при шунтуванні її діодом (мал..4.4, г) чи резистором (мал..4.4, д). Останній спосіб менш ефективний, так як резистор знижує індуктивний струм і збільшує втрату потужності від джерела живлення, при чому ці властивості взаємно протилежні. Для виключення короткого замикання при пробої діода послідовно з ним може включатися резистор, при чому час сповільнення знижується.

Найбільш розповсюдженим та ефективним способом отримання сповільнення на відпускання є підключення паралельно до обмотки реле конденсатора (мал..4.4,е). Після розмикання кола конденсатор розряджається на обмотку реле. Для обмеження струму заряду конденсатора послідовно з ним включають резистор. При включенні другого резистора послідовно з обмоткою реле досягається сповільнення на притягання і відпускання якоря (мал4.4,ж). При замиканні кола, внаслідок спаду напруги на резисторі R2 від струму заряду повільно зростає напруга на конденсаторі і досягається сповільнення на спрацювання. Після розмикання кола конденсатор розряджається на обмотку реле, чим досягається сповільнення на відпускання якоря. При необхідності швидкого заряду і повільного розряду конденсатора використовують комбіновану схему з розділенням кіл заряду і розряду діодом (мал.4.4,з). Конденсатор в цьому випадку заряджається через діод VD і резистор R1 з малим опором. Конденсатор розряджається на обмотку реле через резистор R2 з великим опором. Застосування конденсаторів різної ємності дозволяє отримати необхідні сповільнення на відпускання від декількох мілісекунд до хвилини і більше.

Електричні характеристики найбільш розповсюджених типів нейтральних реле приведені в таблиці 4.1.

Для замикання та розмикання кіл з витримкою часу в пристроях СЦБ, широко використовують реле з термовмикачами (НМШТ, АНШМТ-380 та інші). Ці реле крім контактів, керуючих електромагнітною системою, мають трійники(51-52-53) керуючі термоелементом (мал4.4,и), не зв’язані з електромагнітною системою.

Термовмикач являє собою контактний трійник з пружинами з термобіметалу. На середній пружині(загальний контакт) розміщена нагріваюча обмотка з ніхромового дроту марки Х15Н60.

Реле з термовмикачем зазвичай застосовують разом з допоміжним реле В, яке служить для контролю повного охолодження термовмикача. В іншому випадку при повторному включенні реле і гарячому стані термоелемента витримка часу може зменшитися. Перерва між діями термоелемента при нормальній роботі повинна бути достатньо для повного охолодження нагрівного елемента (5-7 хв.). При замиканні кола струм проходить через контакти керуючого реле і через контакти 51-53 термовмикача, контролюючи його холодний стан. В результаті збуджується допоміжне реле. Потім через фронтовий контакт реле В та тиловий контакт 61-63 основного реле утворюється коло нагрівальної обмотки термовмикача. Після нагріву він замикає контакти 51 і 52 і включає обмотку основного реле(НМШТ), яке спрацьовує, відключаючи контактом 63 обмотку термовмикача і отримує живлення через власні контакти 61-62. Час спрацювання можна регулювати від 8 до 18 с.

Реле НМШТ-1800 паризначене для роботи при номінальній напрузі 24 В. Автоблокувальне малогабаритне реле АНШМТ-380 має аналогічний пристрій і схему включення і розраховане на номінальну робочу напругу 12В.

Таблиця 4.1

Тип реле	Опір обмоток,ОМ	Напруга, В			Струм, А			Сповільнення на відпускан ня, с
		притягання	відпускання	номіна льна	притягання	відпускання	номіна льний
НМШ1-1800 НМ1-1800 НМШ1-7000 НМ1-7000 НМШМ1-700 НММ-700 НМШ2-4000 НМ2-4000 НМШМ1-1400 НММ1-1400 НМШ4-3,4 НМ4-3,4 НМШ4-3000 НМ4-3000 НМШ1-400 НМ1-400 НМШ2-900 НМ2-900 НМШМ4-250 НММ4-250 НМШМ4-500 НММ4-500	2×900 2×3500 1×700 2×2000 2×700 2×1.7 2×1500 2×200 2×450 1×250 2×500	16 41 16 16 16 ― 16 7.5 7.5 7.5 7.5	6 15 5 5 5 ― 5 2.5 2.3 2.3 2.3	24 60 24 24 24 ― 24 12 12 12 12	― ― ― ― ― 0.135 ― ― ― ― ―	― ― ― ― ― 0.045 ― ― ― ― ―	― ― ― ― ― 0.2 ― ― ― ― ―	― ― 0.45 ― 0.2 ― ― ― ― 0.5 0.2
АНШ2-2 АНШ2-40 АНШ2-1600 АНШМ2-380 АНШМ2-760 АНШ5-1600	2×1 2×20 2×800 1×380 2×380 2×800	― 1.2 8 7.5 7.5 8.0	― 0.29 2-3.1 1.8 1.8 1.4-2.1	― 1.8 12 12 12 12	0.135 ― ― ― ― ―	0.055 ― ― ― ― ―	0.2 ― ― ― ― ―	― ― ― 0.9 0.5 ―
НР2-2 НР2-900 НР2-2000	2×1 2×450 2×1000	― 7.5 6.5	― 2.5 2.4-3.2	― 12 12	0.105 ― ―	0.053 ― ―	― ― ―	― 0.9 ―