3.3.4. Гамма-реле

Гамма-реле используется как радиоизотопные датчики – реле уровня материала в емкости, положения подвижных объектов и др.

Гамма-реле (рис. 3.11) состоит из источника -лучей (свинцовый контейнер с выходным каналом, в котором размещается радиоизотопный элемент, например кобальт), приемника П (газоразрядный счетчик), электронного блока ЭБ и выходного электромагнитного реле К.

Входным сигналом гамма-реле является параметр, изменяющий интенсивность -лучей (например, уровень материала в бункере, плотность вещества и др.). Изменение интенсивности -лучей вызывает изменение выходного сигнала приемника, который через ЭБ изменяет состояние выходного реле. Такое реле имеет нереверсивную двухпозиционную характеристику.

Рис. 3.11. Гамма-реле

3.3.5. Тепловые реле тока

В тепловых реле осуществляется преобразование теплового воздействия электрического тока в механическое перемещение воспринимающего элемента, либо в изменение его электрических параметров.

Воспринимающим элементом тепловых реле с механическим перемещением является биметаллический элемент (две соединенные металлические пластинки с разными температурными коэффициентами линейного расширения). При нагреве биметаллическая пластина прогибается в сторону металла с меньшим температурным коэффициентом линейного расширения. Усилие, развиваемое биметаллической пластиной при нагреве, используется для приведения в действие исполнительной части реле-контакта.

На рис. 3.12, а представлен один из вариантов теплового биметаллического реле. При протекании тока через биметаллическую пластину 1, размещенную в корпусе 5, последняя через штифт 3 воздействует на упругий рычаг 2 с подвижным контактом. Неподвижным контактом служит регулировочный винт 4, с помощью которого можно регулировать параметр срабатывания реле.

Рис. 3.12. Тепловое биметаллическое реле (а) и его временная характеристика (б)

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока , протекающего через пластину (рис. 3.12, б). Время срабатывания тем меньше, чем больше ток превышает ток срабатывания :

,

где – постоянная времени нагрева реле.

Из-за инерционности теплового процесса тепловые реле не применяются для защиты от токов короткого замыкания.

Более надежны и имеют высокое быстродействие релейные устройства, использующие в качестве чувствительных элементов термисторы и позисторы, встраиваемые непосредственно в нагреваемые части объектов, например в статор электродвигателя. На таком принципе выполняются устройства непосредственного контроля температуры и защиты объектов от перегрева.

3.3.6. Реле времени

Реле времени используются для задержки во времени передаваемых сигналов, а также для создания программных устройств, формирующих управляющие сигналы в функции времени.

Реле времени – это устройство релейного типа, имеющее специальный узел (или приставку), обеспечивающую задержку появления (исчезновения) выходного сигнала после подачи (снятия) входного сигнала.

В системах автоматики широко применяют электромагнитные, электронные, моторные реле времени с различными способами замедления работы реле.

Электромагнитные реле времени с электрической (схемной) задержкой представлены на рис. 3.13. В этих случаях замедляется скорость нарастания (спада) тока в катушке реле за счет включения в ее цепь индуктивности L (рис. 3.13, а), резистора R и емкости С (рис. 3.13, б), резистора R (рис. 3.13, в) и диода V (рис. 3.13, г).

В электромагнитных реле для замедления их работы используют также электромагнитное демпфирование с помощью гильз (латунных, медных или алюминиевых), размещаемых на магнитопроводе реле.

Электрические и электромагнитные способы позволяют получить задержку работы реле в диапазоне 0,15–10 с.

Пневматические приставки позволяют получить в электромагнитных реле, например РВП-72, значительно большую выдержку времени (до 180 с).

В электронном реле времени с контактным выходом (рис. 3.14, а) задержку обеспечивают включением RC-цепи на входе усилителя. Если входной сигнал «0» (контакт S разомкнут), то реле К обесточено, и его входной контакт разомкнут (сигнал «0»). Пусть в момент времени (рис. 3.12, б) контакт S замыкается. Тогда сработает реле К, а конденсатор С зарядится через диод VD до напряжения питания . При размыкании S в момент конденсатор С разряжается через резисторы R1, R2 и переход Э-Б, удерживая транзистор и реле включенными. Выдержка времени регулируется изменением R2 или С от долей секунды до сотен минут.

Рис. 3.13. Электромагнитные реле времени с задержкой, создаваемой включением дросселя (а), R, C – элементов (б); резистора (в) и диода (г)

Промышленность выпускает также электронные реле времени с бесконтактным выходом типа ВЛ-28, ВЛ-35.

Моторное реле времени (рис. 3.15) позволяет получить автономно регулируемые выдержки времени по нескольким выходным цепям, что позволяет использовать это реле при программном управлении. Привод реле осуществляется маломощным синхронным двигателем М, который через редуктор Р передает вращение кулачковым дискам 2, положение которых на валу может изменяться при настройке требуемых выдержек времени. Кулачки дисков воздействуют на контакты 1. Изменяя положение диска относительно контакта, задают требуемую выдержку времени. В соответствии с рис. 3.15, б выдержка времени, например, на размыкание контакта, отсчитываемая относительно момента включения двигателя М на вращение против часовой стрелки, определится из выражения

где – угол установки диска в исходном состоянии реле; – угловая скорость вращения диска. Угол определяет время разомкнутого состояния контакта.

Рис. 3.14. Электронное реле времени (а) и временные диаграммы работы (б)

Рис. 3.15. Моторное реле времени (а) и его кулачковый диск с контактами (б): М – синхронный двигатель; Р – редуктор; 1 – контакты; 2 – кулачковый диск

Программное реле типа ВС 10/31 позволяет получить пределы выдержек по каждому контакту от 2 до 60 с, а реле ВС 10/38 – от 1 до 24 часов.