Особенности применения слаботочных эмр

Предприятием разрабатываются и выпускаются слаботочные электромагнитные реле, управляемые постоянным током, для коммутации слаботочных низкочастотных и высокочастотных электрических цепей.

Конструктивно реле состоят из двух основных узлов: неподвижного электромагнита (обмотка, магнитопровод) и подвижной части (якорь, контакты). В зависимости от расположения якоря и характера воздействия на него магнитного потока магнитные системы большинства электромагнитных реле подразделяются на два вида: 1) с внешним неуравновешенным или уравновешенным якорем  клапанного или поворотного типа, а также с 2) внутрикатушечным якорем-сердечником поворотного (как правило,  уравновешенного) или поступательного типа (соленоид).

Слаботочные электромагнитные реле, являясь электрорадиоизделиями, предназначены для применения в радиоэлектронной аппаратуре различных отраслей промышленности и техники и выпускаются в соответствии с ГОСТ 16121–86 "Реле слаботочные электромагнитные ОТУ".  Ниже приведены некоторые рекомендации по применению этих реле. Более подробно вопросы применения изложены в ОСТ4.450.007–79 "Реле слаботочные. Руководство по применению".

Выбирать реле для применения в аппаратуре нужно с учетом электрических режимов работы реле, условий эксплуатации аппаратуры и ее технических параметров. Перед выбором конкретного типа реле необходимо провести тщательный сопоставительный анализ технических и эксплуатационных требований к разрабатываемой аппаратуре и соответствующих параметров реле, изложенных в технических условиях (ТУ). Однако в технической документации на реле не может быть отражено все многообразие особенностей его применения. Поэтому для обеспечения оптимальной и наиболее надежной работы реле в аппаратуре рекомендуется согласовать режимы применения реле с отделом применения реле НИИКТ.

Надежность работы реле в аппаратуре значительно возрастает при правильном выборе электрических режимов работы обмотки. Рабочие напряжения (токи) в обмотках реле должны находиться в пределах норм, установленных в технической документации на данное исполнение реле с учетом условий его эксплуатации. Уменьшение рабочих токов (напряжений) приводит к снижению работоспособности реле и надежности контактирования при внешних механических воздействиях, а увеличение рабочих токов (напряжений) приводит к дополнительному нагреву обмотки и снижению надежности работоспособности реле при климатических воздействиях.

Влияние электрических нагрузок

При выборе режима работы контактов следует учитывать силу и вид коммутируемого тока, характер нагрузки, число и частоту коммутаций, допустимое для аппаратуры сопротивление контактов и ряд других факторов. Современные слаботочные реле предназначены для коммутации широкого диапазона нагрузок с токами от 1 мкА до 10–15 А и напряжениями от 10 мВ до 150–250 В. Для надежной коммутации токов от 1 мкА до 100 мА при напряжениях от 10 мВ до 6–30 В необходимо применять реле с контактами на основе золота или серебра, покрытыми золотом.

При выборе реле кроме эрозионных свойств того или иного контактного материала нужно учитывать число коммутаций, на которое рассчитано реле, и допустимое сопротивление контактов при эксплуатации и долговременном хранении. Минимальный коммутируемый ток 1 мкА обычно ограничивается токами утечки через изоляцию токоведущих частей реле, а минимальное коммутируемое напряжение – суммой термо-ЭДС и ЭДС шумов, наведенных в цепи контактов. Каждая из этих ЭДС может достигать нескольких десятых долей милливольт.

При проектировании схем аппаратуры, в которых предусмотрена ком­мутация токов низких уровней, необходимо обращать внимание на то, чтобы максимальное сопротивление нагрузки в цепи контактов было бы на порядок  меньше, чем возможное минимальное сопротивление изоляции между контактами реле.

В аппаратуре реле часто используют для коммутации реактивных нагрузок, преимущественно индуктивного характера. Надежность работы контактов реле в этих случаях определяется переходными процессами, возникающими в коммутируемой цепи.

При коммутации нагрузок, имеющих емкостный характер, наиболее тяжелым для контактов является процесс замыкания цепи, когда бросок тока может вызвать сваривание контактов. Поэтому для ограничения тока заряда емкости следует последовательно с ней включать добавочное сопротивление.

При коммутации активных и индуктивных нагрузок наиболее тяжелым для контактов является процесс размыкания цепи, так как во время размыкания контактов происходит основной износ их из-за образования искрового разряда и дуги. При низких уровнях коммутируемых токов и напряжений, когда эрозия контактов практически от­сутствует, индуктивность нагрузки, не снижая износостойкости контактов, положительно влияет на надежность контактирования, так как перенапряжения, возникающие в момент размыкания коммутируемой цепи, будут способствовать разрушению непроводящих пленок на контактах. Но при сравнительно больших уровнях тока (не менее десятых долей ампера) индуктивность нагрузки из-за образования дуги уменьшает надежность и износостойкость реле.

– 36–

Эрозия контактов реле при коммутации индуктивной нагрузки возрастает с увеличением коммутируемых токов и напряжений, а также постоянной времени коммутируемой цепи. На интенсивность эрозии оказывает большое влияние конструкция магнитопровода индуктивной нагрузки. Эрозия контактов реле при коммутации нагрузок с шихтованным магнитопроводом оказывается более высокой, чем при коммутации нагрузок со сплошным магнитопроводом. Поэтому для определения износостойкости реле следует проводить их испытания с использованием реальных индуктивных нагрузок, а не их заменителей, имеющих такие же активное сопротивление и индуктивность, но конструктивно отличных.

Индуктивная нагрузка при коммутации токов от 0,5 А до 1,0 А сни­жает износостойкость реле по сравнению с активной нагрузкой в 2–2,5 раза. Кроме того, коммутация индуктивных нагрузок вследствие значительного искрения и дугообразования может привести к снижению сопротивления изоляции и пробою электрической изоляции между контактами из-за осаждения на поверхности цоколя и других деталях реле продуктов износа контактов и сгорания органических соединений. Электрические перенапряжения, возникающие на контактах реле при коммутации индуктивных нагрузок, могут вывести из строя отдельные элементы, включенные в цепь нагрузки. Поэтому для увеличения износостойкости контактов, коммутирующих индуктивную нагрузку, уменьшения их износа, повышения надежности реле и других элементов схемы необходимо в аппаратуре применять искрагасительные контуры, которые следует включать параллельно контактам или нагрузке.