1.1.3 Электромагнитное реле

Электромагнитное реле. Под воздействием управляющего сигнала реле производит определенные переключения в электрических цепях. Реле, в которых электрическая величина преобразуется в механическое перемещение, обеспечивающее переключение контактов, называются электромеханическими. Реле имеют общие параметры: мощность срабатывания (чувствительность), рабочую и управления, коэффициент управления, время срабатывания и отпуска, коэффициент возврата.

Рисунок 1.5 – Электромагнитное реле

Работа электромагнитных реле рисунок 1.5 основана на притяжении стального якоря к сердечнику электромагнита, по обмотке которого протекает ток. Перемещение якоря приводит к переключению контактов рисунок 1.6. При отсутствии тока в катушке реле, якорь и контакты возвращаются в исходное положение с помощью пружины собственного веса.

Рисунок 1.6 – Принцип действия электромагнитного реле

Чтобы якорь, под влиянием остаточного магнетизма, не оставался в притянутом положении к сердечнику, на нем укрепляются прокладки из немагнитного материала (диамагнитные пластины) – латуни или меди. Срабатывание реле происходит при изменении напряжения или тока, протекающего по обмотке. Электромагнитная сила Fм. притягивающая якорь, прямо пропорциональна квадрату магнитного потока Ф: Fм = КФ2.

Магнитный поток реле зависит от тока, протекающего по катушке, и от количества витков в ней. Сила притяжения якоря зависит от числа витков обмотки и управляющего напряжения.

Регулировка выдержки времени отпадания якоря от сердечника производится изменением натяжения пружины и толщины диамагнитной прокладки. Увеличение натяжения пружины приводит к возрастанию противодействующей механической силы, для которой требуется большая электромагнитная сила. Кроме того, для увеличения выдержки времени срабатывания и отпускания якоря на сердечнике устанавливают короткозамкнутый виток – медное кольцо или медная втулка.

В короткозамкнутом витке индуктируется ток, который своим магнитным полем препятствует изменению магнитного потока. В результате при включении реле магнитный поток будет нарастать, а при выключении убывать, что приводит к увеличению времени срабатывания реле (отпускания якоря).

Медная втулка или кольцо создают выдержку времени на отключение. При отключении катушки реле спадающий магнитный поток наводит скольце (втулке) ток, который поддерживает оставшийся магнитный поток. Якорь реле некоторое время удерживается в притянутом положении.

Самым эффективным методом замедления отпускания якоря реле является шунтирование его обмотки активным сопротивлением. При этом ЭДС самоиндукции, возникшая в обмотке реле после его выключения, по поддерживает протекание тока в прежнем направлении. Ток, протекающий через шунтирующий резистор, медленно убывает и якорь длительное время остается в притянутом положении.

Точечные контакты применяются для цепей малой и средней мощности, Они надежно замыкают цепь, так как имеют большое удельное давление на единицу площади и хорошее притирание. В цепях с повышенной и большой мощностью применяют линейные и плоские контакты, обеспечивающие малое переходное сопротивление и хороший отвод тепла.

Контакты изготовляются из серебра, платины, вольфрама, графита, металлокерамики, бронзы, латуни, меди, нейзильбера и других материалов. Работа контактов: опускание (сближение до их касания), притирание, замыкание, отрыв, подъем.

Для уменьшения подгаров и оплавления контактов необходимо обеспечить их плотное прикасание друг к другу. При неплотном прикасании контактов происходит явление электронной эмиссии, т.е. электроны вырываются с поверхности контакта, имеющего более низкий потенциал.

При размыкании контактов происходит их оплавление, так как поверхность соприкосновения быстро уменьшается и растет переходное сопротивление. Сила тока не успевает уменьшиться, резко увеличивается мощность в контактах и они разогреваются, оплавляясь в точке соприкосновения.

Нагретые контакты являются источником термоэлектронной эмиссии вследствие большой напряженности электрического поля. Вылетающие с катода электроны ионизируют газ, что вызывает образование электрической дуги.

Для уничтожения искрения и гашения электрической дуги применяется магнитное дутье. Контакты помещаются в сильное магнитное поле, образуемое током размыкаемой цепи. Поле создает выталкивающую силу, которая воздействует на дугу в перпендикулярном направлении. В результате этого дуга вытягивается, напряженность электрического поля в ней падает и дуговой разряд прекращается.

Пространство вокруг контактов закрывается дугогасительной камерой, состоящей из асбоцементных стенок, на которых расположены стальные полюса, охватывающие сердечник дугогасительной катушки. Для очистки от окислов, образующихся под действием дуги, форма контактов выбирается такой, чтобы при замыкании и размыкании происходило перекатывание контактов с небольшим проскальзыванием (притирание контактов).