книги из ГПНТБ / Фотиев М.М. Рудничная автоматика и телемеханика учеб. пособие

Электромагнитные реле по времени срабатывания (/cp) можно условно разделить на безынерционные (£Ср<0,001 сек), быстро­ действующие (^ср^О.05 сек), нормальные ( ^ = 0,05-^0,15 сек), замедленные (£ср= 0,15-РІ сек) и реле времени, у которых время срабатывания достигает нескольких десятков секунд и обычно ре­ гулируется.

Количество контактов у электромагнитных реле может быть различным — от 1 до 16. Часть контактов замыкающие, а другие —

Рис. 44. Устройство электромагнитных реле:

а — нейтральных: 1 — сердечник, 2 — якорь, 3 — возврат­ ная пружина, 4 — контакт, 5 — обмотка; б — поляризо­ ванных: 1, 2 — контактные винты, 3 — якорь, 4 — постоян­ ный магнит, 5 —обмотка

размыкающие. По виду движения якоря различают реле с втяж­ ным и с поворотным якорем.

Основной характеристикой электромагнитного реле является его тяговая характеристика, которая представляет собой зави­ симость усилия притяжения от величины воздушного зазора меж­ ду якорем и сердечником при заданной намагничивающей' силе обмотки. В реле переменного тока тяговое усилие непрерывно из­ меняется, проходя за период два раза через нуль. Это приводит к вибрации и механическому износу подвижной системы и контактовреле. Для устранения подобного явления часть полюсного нако­ нечника (1І2—7з) охватывают короткозамкнутым витком. Магнит­

ный поток сердечника (основной поток) индуктирует в этом витке ток и в нем возникает свой поток, сдвинутый относительно основ­ ного на некоторый угол. Когда тяговое усилие, созданное основным потоком,- равно нулю, якорь удерживается тяговым усилием, соз­ данным потоком витка.

Поляризованные электромагнитные реле (рис. 44, б) отличают­ ся от нейтральных наличием двух магнитных потоков: рабочего,, созданного током обмотки управления, и поляризованного, создан­ ного постоянным магнитом 4. При наличии тока управления рабо-

чин и поляризованный магнитные потоки в одной части магнито­ провода складываются, а в другой — вычитаются. При этом со­ здается результирующая сила, перемещающая якорь 3 вправо или влево в зависимости от полярности тока в обмотке 5 реле, вслед­ ствие чего замыкается контакт между якорем и контактным вин­ том 1 или 2. Если якорь возвращается в нейтральное положение под действием пружины (реле с самовозвратом), то реле будет трехпозиционным. При отсутствии пружин якорь после отключе-

ния тока под действием постоянного магнита остается притянутым

всего лишь ІО-10 вт. Принцип действия их основан на взаимодейст­ вии потока постоянного магнита и тока, проходящего через под­ вижную обмотку реле. При подаче тока в обмотку 2 она повора­ чивается в поле постоянного магнита 1. Подвижный контакт, сое­ диненный с подвижной обмоткой рычагом 3, замыкается с непод­ вижным контактом 4 или 5 в зависимости от направления тока.

В индукционных реле (рис. 46) используется явление вращаю­ щегося магнитного поля. Электромагниты 1 и 3 переменного тока создают вращающееся магнитное поле, которое индуктирует в алю­ миниевом диске 4 вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов с вращающимся магнитным полем создает вращающий момент, под действием которого диск 4 поворачивается, преодолевая сопротив­ ление возвратной пружины 2„ и подвижный контакт 6 замыкает­ ся с неподвижным контактом 5. Индукционные релр применяют как реле активной и реактивной мощности, направления потока энергии и др.

о

Электродинамические реле, действие которых основано на взаи­ модействии полей двух катушек: неподвижной и подвижной, ис­ пользуют как реле мощности, сдвига фаз тока, напряжения и др.

§ 26. Реле времени

Реле времени предназначены для создания необходимой задерж­ ки при передаче воздействия от одного устройства (элемента) к другому. Время от момента подачи импульса на вход реле до мо­ мента переключения его контактов называется выдержкой времени реле. Выдержку времени можно производить как при замыкании, так и при размыкании контак тов реле.

В схемах рудничной авто матики используют реле вре мени электромагнитные, маят­ никовые, двигательные, элек­ тронные, полупроводниковые, тепловые, - гидравлические,, пневматические и др.

Выдержка времени у элект­ ромагнитных реле достигается различными методами. Для за­ медления отпускания якоря применяют короткозамкнутые витки или массивные медные гильзы, надеваемые на сердеч­ ник реле. При отключении ка­

тушки изменяющийся магнитный поток индуктирует в короткозамк­ нутом витке (гильзе) э. д. с. и появляется ток, который создает магнитный поток, препятствующий (согласно правилу Ленца) ис­ чезновению основного потока. В результате этого поток при нали­ чии короткозамкнутого витка будет убывать (кривая 1 на рис. 47) значительно медленнее, чем при его отсутствии (кривая 2).

Для отпускания якоря необходимо, чтобы электромагнитная сила притяжения была меньше отрывающего усилия, создаваемого воз­ вратной пружиной и пружинами контактов. Так как электромагнит­ ная сила зависит от величины магнитного потока, то отпускание якоря произойдет тогда, когда магнитный поток станет меньше потока Фотіь необходимого для удержания якоря реле в притяну­ том положении, т. е. в точке А для реле без витка и в точке В для реле с витком (гильзой). Как видно из рисунка, ^0тпі>^отп2-

Изменяя натяжение возвратной пружины, также можно регу­ лировать выдержку времени. При увеличении натяжения пружины увеличивается поток, необходимый для удержания якоря, напри­

мер до значения Ф'0тП- ч При этом отпускание якоря произойдет в точке В', т. е. время

отпускания (і'отш) уменьшится. При уменьшении натяжения пру­ жины время отпускания возрастет.

Ступенчатая регулировка выдержки времени осуществляется с помощью тонких немагнитных прокладок, устанавливаемых между якорем и сердечником реле. При этом увеличивается магнитное сопротивление цепи, уменьшается номинальный поток Фп и харак­ теристика пройдет ниже, в результате чего выдержка времени уменьшится.

В некоторых случаях цепь катушки реле при отключении замы­ кают найоротко. При этом сама катушка выполняет роль гильзы или короткозамкнутого витка.

Электромагнитные реле обеспечивают выдержку времени 1 —

5сек (РЭ-100, РЭ.-180, РЭ-500) и 10—15 сек (РЭ-580).

Вцепях переменного тока часто при­ меняют маятниковые реле времени, в ко­ торых выдержка времени 1 —17 сек обес­ печивается часовым механизмом.

Втех случаях когда требуется боль­ шая выдержка времени (несколько ми­ нут и даже часов), используют двига­ тельные реле времени, представляющие

30, 60, 120 мин (МРВ-26).

Схема электронного реле времени показана на рис. 48. При от­ ключении реле ключ К замкнут, конденсатор С заряжен и на сетку лампы от источника подано отрицательное напряжение, вследствие него лампа заперта. Для включения реле размыкают ключ К. Конденсатор начинает разряжаться через резистор г и напряжение на нем и на сетке Ис снижается по экспоненциальному закону:

__і_

где Uс mas— напряжение на конденсаторе в начальный мо'мент раз­ ряда; е — основание натуральных логарифмов; t —-время, прошед­ шее с начала разряда; С — емкость конденсатора.

В анодную цепь лампы включено электромагнитное реле Р, кон­ такты которого используются в схемах автоматического или дис­ танционного управления. Изменяя величину сопротивления г,.мож­ но менять выдержку времени в пределах 0,2—200 сек (Е-524Т), 5 —60 сек (ЭРВ-99) и т. д. Изменять выдержку времени можно так­ же путем изменения емкости конденсатора С.

В аппаратуре автоматики широко используются реле времени на транзисторах. Находят применение также реле времени на ти­ ратронах с холодным катодом.

(рис. 50, а) ток нагрузки, проходящий через нагревательный эле­ мент 1, нагревает биметаллическую пластину 2, укрепленную на стойке 3. При перегрузке пластинка изгибается вверх и освобож­ дает рычаг 5. Рычаг, повернувшись под действием пружины 4, разомкнет контакты 6, которые отключат главный контактор за­ щищаемого электроприемника. Реле ТРА и ТРВ изготовляют на напряжение до 500 в и ток от 7 до 40 а. Реле на ток от 50 до 200 а выпускают с наружными шунтами, которые включаются параллель­ но с нагревательным элементом реле.

/2

Рис. 50. Температурные реле:

а — тепловое: / — нагревательный элемент, 2 — биметаллическая пластина, 3 — стойка, 4 — пружина, 5 — рычаг, 6 — контакты; б — термическое: / — винт, 2 — ннваровая пружина, 3 — контакты, 4 — латунная трубка, 5 —втул­ ка, ff—ось

Термические реле реагируют непосредственно на температуру перегрева электроустановки. В качестве чувствительного элемен­ та, встраиваемого в корпус электродвигателя, используют термо­ резисторы, термометры сопротивления, биметаллические пластин­ ки, термопары, манометрические термометры и др. На рис. 50, б показано устройство реле ТР-200. В дно латунной трубки 4 вва­ рена ось 6, имеющая на конце буртик. При перегреве буртик вслед­ ствие удлинения трубки коснется торца втулки 5 и начнет растя­ гивать инваровую пружину 2, несущую электрические контакты 3. Контакты размыкают цепь управления двигателя и он отключает­ ся. Винтом 1 можно регулировать начальный зазор ô и, следова­ тельно, температуру срабатывания (уставку) реле.

Для защиты от перегрева подшипников и обмоток электриче­ ских машин широко используется аппаратура контроля темпера­ туры АТВ-229, принципиальная схема которой изображена на рис. 51, а. Чувствительными элементами реле являются термодат­ чики TPÎ — ТР8, выполненные на-терморезисторах ТР-33. При пе регреве любого из терморезисторов его сопротивление резко умень шается и включается температурное реле постоянного тока РТ-230У. Переключателем П температура срабатывания реле мо жет устанавливаться через каждые 10° от +45 до +120° С.

шкала градуирована в градусах. В диагональ моста включены реле РП и полупроводниковые выпрямители В1 — В8, которые препят­ ствуют выравниванию потенциала между точками 23—30 измери­ тельных мостов, и поэтому реле РП, несмотря на подключение ко всем восьми термометрам сопротивления, реагирует только на наи­ более нагретый.

При нагревании одного из термометров свыше установленной температуры напряжение на диагонали соответствующего моста превысит напряжение срабатывания реле РП, которое включится и своими контактами включит двигатель СД, вращающий диск с номерами контролируемых подшипников и переключатель П. При помощи диска переключается контактная группа КГ и включается сигнализация. Кроме того, к диагоналям мостов поочередно под­ ключается резистор R12, сопротивление которого подобрано таким образом, что общее сопротивление параллельно включенных пере­ гретого термометра и резистора R12 вызывает уравновешивание моста. При этом реле РП отключается и разрывает цепь питания двигателя СД. На указателе появляется цифра, указывающая но­ мер перегретого подшипника (узла).

Для защиты конвейерных лент от воспламенения и усиленного износа при нагреве используют аппаратуру АТЗЛ-2 с биметалли­ ческим термоконтактом (см. гл. VIII).

§ 28. Бесконтактные реле на магнитных элементах

Основными достоинствами бесконтактной аппаратуры являют­ ся высокая надежность благодаря отсутствию контактов и подвиж­ ных частей, независимость параметров срабатывания и отпуска­ ния от ударов и вибраций, пожаро- и взрывобезопасность, высокая чувствительность, быстродействие и др. Бесконтактные элементы рудничной аппаратуры выполняют главным образом на магнитных элементах и полупроводниках.

На рис. 52, а и б показаны схема и характеристика бесконтакт­ ного реле на магнитном усилителе, работающем в релейном режи­ ме с глубокой положительной обратной связью, осуществляемой обмоткой обратной связи ш0.с. При введении положительной обрат­ ной связи коэффициент усиления магнитного усилителя растет, стремясь к бесконечности, а характеристика управления становит­ ся вертикальной, что соответствует переходу усилителя в релейный режим. •

При постепенном увеличении тока управления в положительном направлении, т. е. в направлении, при котором н. с. обмотки управ­ ления совпадает с и. с. обратной связи, ток нагрузки / н практиче­ ски не меняется и равен току холостого хода / п.0. Когда управляю­ щий ток достигнет величины /,;р (ток срабатывания), реле скачком перейдет на верхнюю ветвь характеристики. При этом ток нагрузки достигнет номинального значения / н.ном. При постепенном умень­ шении управляющего тока до нуля и дальнейшем увеличении его в

отрицательном направлении до величины / отп реле скачком перейдет на нижнюю ветвь характеристики. Таким образом, характера стика имеет релейный характер. Пропуская по обмотке смещения

Рис. 52. Бесконтактное реле на магнитном усилителе:

а — схема, б — характеристика; Z н— нагрузка; Wp,t«oc’TOcM' wy — обмотки магнитного усилителя

©см ток положительной или отрицательной полярности, можно сме­ щать всю характеристику соответственно влево или вправо.

Широкое применение бесконтактные реле на магнитных эле­ ментах находят в логических элементах, пересчетных схемах и др.

§29. Реле контроля заполнения бункеров

ирезервуаров

Для контроля заполнения бункеров и резервуаров применяют реле различных типов: щеточные, реле контроля сопротивления, пневматические и поплавковые реле уровня.

Широкое применение в угольной промышленности нашли ще­ точные реле РВЩ и РЩИ с щеточными датчиками ДЩ. Их при­ меняют для контроля заполнения бункеров и резервуаров, в каче­ стве концевых или путевых выключателей, для искробезопаснбй сигнализации по голым проводам и т. д. Схема реле РВЩ пока­ зана на рис. 53. Работа реле заключается в следующем. При кон­ такте щетки датчика, присоединенной к зажиму 1 или 3, с контро­ лируемым объектом замыкается цепь исполнительного реле Р1 или Р2, которое, срабатывая, своими контактами производит необхо­ димые переключения в цепях управления и сигнализации.

Искробезопасное щеточное реле РЩИ по схеме аналогично ре­ ле РВЩ, отличаясь от него лишь тем, что изготовляется в пылене­ проницаемом исполнении и работает при сопротивлении внешней цепи не менее 60 ом.

Реле контроля сопротивления ИКС-2 и ИКС-2Н применяют для контроля заполнения бункеров сыпучими материалами или резер­ вуаров различными жидкостями. К зажимам-/# и 11 (рис. 54) под­ водится напряжение питания 127, 380 или 660 в для реле ИКС-2 и 127, 220 или 380 в для реле ИКС-2Н, которое через контакты бло-

кировочного выключателя ВБ подается иа первичную обмотку ау, трансформатора. Вторичная высокоомная (20 ком) обмотка ау3 имеет пять отводов на напряжения от 24 до 148 в. К ней через пе­ реключатель П1, выпрямитель В1 и селеновый шунт ШВС1 под­ ключены обмотки высокочувствительного поляризованного реле РІ и цепь электрода. Конденсатор С выполняет роль фильтра. В за­ висимости от положения переключателя П1 обеспечивается кон­ троль различных по величине сопротивлений до 1000 ком. При

контроле малых сопротивлений, например электрод — уголь, пере-- ключатель П2 устанавливается в положение 0—2 ком, в резуль­ тате чего обмотки реле РІ шунтируются резистором R. Переклю­ чатель nj\. при этом ставится в положение 1. При заполнении

бункера до уровня, когда электрод соприкоснется с материалом, срабатывает реле РІ и своим контактом замыкает цепь питания катушки исполнительного реле Р2, которое, включившись, произ­ ведет необходимые переключения в цепях управления и сигнализа­ ции. Контакты реле РІ зашунтированы встречным селеновым шун­ том ШВС2, который защищает их от подгорания при разрыве цепи. Для обеспечения надежной работы реле при значительной утечке тока с электрода л а землю электрод снабжен охранным кольцом, на которое подается положительный потенциал с выпрямителя В1. Кольцо преграждает путь токам с электрода на землю.