книги / Электрические аппараты

магнитного потока в магнитопроводе при включенной на­ магничивающей обмотке; ijW i— МДС первичной обмотки.

Можно показать, что для получения большой выдерж-

Рис. 10.2. Схемы включения реле с выдержкой време­ ни

ки времени материал магнитопровода должен иметь вы­ сокую магнитную проницаемость на ненасыщенном участ­ ке кривой намагничивания.

постоянная времени мала из-за большого начального ра­ бочего зазора, и трогание реле происходит при малом зна­ чении МДС обмотки. МДС трогания значительно меньше уртановившегося значения. Это время составляет 0,05— 0,2 с при наличии короткозамкнутого витка и 0,02—0,05 с при его отсутствии. Таким образом, возможности электро­ магнитного замедления при срабатывании весьма ограни­ чены. Поэтому используются специальные схемы включе-

иия электромагнитных реле (рис. 10.2). Если необходима большая выдержка времени при замыкании контактов, то

к напряжению через размыкающий контакт реле К. При подаче напряжения на обмотку К последнее размыкает свой контакт и обесточивает реле КТ. Якорь КТ отпадает, и его размыкающие контакты срабатывают с необходимой выдержкой времени, обусловленной временем срабатыва­ ния реле К и временем отпускания реле КТ. В схеме рис.

достаточным для насыщения магнитной цепи при притяну­ том якоре. При замыкании управляющего контакта S об­ мотка реле закорачивается и обеспечивается медленный спад потока в магнитной цепи. Отсутствие специальной ко­ роткозамкнутой обмотки позволяет все окно магнитопровода занять намагничивающей обмоткой и создать боль­ шой запас по МДС. При этом выдержка времени неизмен­ на при снижении питающего напряжения на обмотке до 0,51/номТакая схема широко применяется в электроприво­ де. Обмотка реле включается параллельно ступени пуско­ вого реостата в цепи якоря. При закорачивании этой сту­ пени обмотка реле замыкается, а его контакты с выдерж­ кой времени включают контактор, шунтирующий следующую ступень пускового реостата (рис. 7.18).

Применение полупроводникового вентиля также позво­ ляет использовать реле без короткозамкнутого витка (рис. 10.2, в). При включении обмотки ток через вентиль прак­ тически равен нулю. При отключении управляющего кон­ такта S поток в магнитной цепи спадает и в обмотке на­ водится ЭДС с полярностью, указанной на рис. 10.2, в. При этом через вентиль протекает ток, определяемый этой ЭДС, активным сопротивлением обмотки и вентиля и ин­ дуктивностью обмотки.

Для того чтобы прямое сопротивление вентиля не при­ водило к уменьшению выдержки времени (растет актив­ ное сопротивление короткозамкнутой цепи), оно должно быть на один-два порядка ниже сопротивления обмотки.

При любых схемах обмотки реле питаются от источни­ ка либо постоянного, либо переменного тока с мостовой схемой выпрямления.

в) Регулирование выдержки времени. Время срабаты­

вания реле можно плавно регулировать с помощью воз­ вратной пружины 9 (рис. 10.1). С увеличением сжатия этой пружины увеличивается электромагнитное усилие,

трогания возрастает. Следовательно, возрастает время тро­ гания.

При разомкнутой магнитной цепи постоянная времени обмотки мала и максимальная выдержка времени также незначительна (около 0,2 с). Выдержка времени значи­ тельно увеличивается, если поток трогания близок к уста­ новившемуся значению. Однако в этом случае реле рабо­ тает на пологой части кривой Ф (/), что вызывает большие разбросы времени срабатывания.

Для получения выдержки времени 1 с и более, необхо­ димо использовать отпускание якоря. Регулировка выдерж­ ки реле при отпускании может производиться плавно и сту­ пенчато (грубо).

Плавное регулирование выдержки времени производит­ ся изменением усилия пружины 11 (рис. 10.1). Эта пружи­ на верхним концом упирается в шайбу 14, которая удер­ живается шпилькой 15, ввернутой в якорь реле. Нижний конец пружины посредством специальной пластины 16 пе­ редает силу через два латунных штифта 12, которые могут свободно перемещаться в отверстиях якоря. Оси латунных штифтов 12 смещены относительно оси пружины. В притя­ нутом положении якоря 2 штифты 12 перемещаются вверх и пружина 11 дополнительно сжимается. Пружина 11 соз­ дает основную силу, отрывающую якорь от сердечника. -Начальное сжатие пружины изменяется с помощью гайки 13. С увеличением силы пружины 11 электромагнитное усилие, при котором происходит отрыв якоря, увеличива­ ется и возрастает поток отпускания ФОТпПри этом время отпускания уменьшается (рис. 10.3). Чем меньше сила •пружины, тем больше выдержка времени. Следует отме­ тить, что при Фотп, близком к Ф0ст, якорь реле вообще мо­ жет не отпадать от сердечника.

Возвратная пружина 9 регулируется так, чтобы обес­ печить необходимое нажатие размыкающих контактов ре­ ле и четкий возврат якоря в положение, показанное на рис. 10 1 (после того как якорь оторвется от сердечника).

Грубое регулирование выдержки времени осуществля­ ется изменением толщины немагнитной прокладки б. По­ скольку при притянутом якоре магнитная цепь насыщена,

толщина немагнитной прокладки мало сказывается на ус­ тановившемся потоке. С уменьшением толщины немагнит­ ной прокладки (ôo<ôi) растет индуктивность катушки при ненасыщенном магнитопроводе и уменьшается скорость спадания магнитного потока. В результате при неизменном усилии пружины 11 (рис. 10.1) выдержка времени увели­ чивается (рис. 10.4). Толщину немагнитной прокладки не рекомендуется брать менее 0.1 мм. В противном случае при повторно-кратковременном режиме работы якорь раскле­ пывает немагнитную прокладку и толщина ее уменьшает­ ся, что ведет к изменению выдержки времени. При толщине прокладки 6^0,1 мм этим явлением можно пренебречь.

Следует отметить, что электромеханические реле вре­ мени достаточно просты по конструкции и обладают боль­ шой ударо-, вибро- и износостойкостью. Допустимое чис­ ло включений достигает 600 в час. Они могут использо­ ваться в схемах автоматики и электропривода как реле тока, напряжения и промежуточные. Коэффициент возвра­ та их низок и составляет 0,1—0,3. Короткозамкнутые вит­ ки создают электромагнитное замедление как при притя­ жении, так и при отпускании якоря. Поэтому токовые реле с короткозамкнутым витком не реагируют на кратковре­ менные перегрузки. При кратковременных перегрузках МДС обмотки пропорциональна этим перегрузкам.

Поток в магнитопроводе нарастает с постоянной време­ ни Гк, определяемой параметрами короткозамкнутого вит­ ка L JR K. Если перегрузка кратковременна и ее длитель­ ность Дер<Дср, то поток к моменту f„ep не достигнет значе­ ния потока срабатывания и якорь останется неподвижным. Если /пер>Пср, то реле сработает. Таким образом, пред­

отвращается отключение нагрузки (двигателя) при боль­ ших, но кратковременных токовых перегрузках, не опасных для двигателя.

Промышленностью выпускаются многочисленные моди­ фикации реле с электромагнитным замедлением и выдерж­ кой времени при отпускании 0,3—5 с. Современные реле имеют один или два унифицированных контактных узла. Каждый узел имеет один замыкающий и один размыкаю­ щий контакты с общей точкой. Постоянный ток включения контактов составляет 10 А при напряжении ПО В и 5 А при 220 В. Ток отключения для индуктивной нагрузки (ка­ тушки реле, контакторов) составляет 0,2, для активной 0,5 А.

10.3. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ С МЕХАНИЧЕСКИМ ЗАМЕДЛЕНИЕМ

а) Реле с пневматическим замедлением и анкерным ме­ ханизмом. В таких реле электромагнит постоянного или переменного тока воздействует на контактную систему через замедляющее устройство в виде пневматического демпфера или часового (анкерного) механизма. Выдерж­ ка времени меняется при регулировке этого устройства. Преимуществом такого реле является возможность пита­ ния как переменным, так и постоянным током и независи­ мость от напряжения и частоты питания, температуры.

Пневматическое реле РВП, применяемое в схемах элек­ тропривода металлорежущих станков и других механиз­ мов, показано на рис. 10.5. При срабатывании электромаг­ нита 1 колодка 2 под действием пружины опускается и воз­ действует на микропереключатель 4. Колодка 2 связана с резиновой диафрагмой 5 пневматического замедлителя. Скорость движения колодки определяется сечением отвер­ стия, через которое засасывается воздух в верхнюю по­ лость замедлителя. Выдержка времени регулируется иг­ лой 6, меняющей сечение этого отверстия. Контактная си­ стема 7 срабатывает без выдержки времени.

Реле с пневматическим замедлением позволяет регули­ ровать выдержку времени в диапазоне от 0,4 до 180 с с точностью ± 10 %. Контактная система микропереключа-

.Теля допускает длительный ток 3 А, ток отключения 0,21 А при переменном напряжении 380 В [9.5].

В замедлителях в виде анкерного механизма его пру­ жина заводится под воздействием электромагнита. Контак-

Рис. 105. Реле времени с пневмати­ ческим замедлением

ты реле приходят в движение лишь после того, как связан­ ный с ними анкерный механизм отсчитает определенное время уставки.

Выдержка времени у этих реле регулируется в пределах от 7 до 17 с с точностью ± 1 0 % уставки. В реле имеются и не­ регулируемые контакты, кото­ рые связаны с якорем элек­ тромагнита и используются в цепях, не требующих выдерж­ ки времени. Реле надежно ра­ ботают при напряжении пита­ ния до 0,85/7НомТак как изно­ состойкость анкерного меха­ низма составляет всего 15000 срабатываний, такие реле не применяются при частых вклю­ чениях.

б) Моторные реле. Для создания выдержки времени 20—30 мин используются так называемые моторные реле времени, в состав которых входит электродвигатель с за­ данной частотой вращения. Промышленностью выпускают­ ся большие серии этих реле на выдержки времени от 1 с до 26 мин и с различным исполнением контактов. На рис. 10.6 показано устройство моторного реле. Для пуска реле

5. Через муфту и зубчатую передачу 6 двигатель начинает

ствием силы упругости. При этом контакт 16 размыкается. При соприкосновении кулачков 9 и 11 последний повора­ чивается и освобождает пластину 15, что вызывает замы­ кание контакта 13. Выдержка времени работы контактов

16 и 13 регулируется путем изменения начального положе­ ния дисков 7. При снятии напряжения с реле диски 7 пово­ рачиваются в начальное положение с помощью спиральной возвратной пружины 17.

Точность работы реле ± 5 с. Реле позволяет устанавли­ вать различную выдержку времени в пяти независимых цепях. Выходные контакты реле допускают длительный

ток 10 А и при переменном токе могут отключать нагруз­ ку мощностью 800 В-А при напряжении 220 В и 100 Вт при том же напряжении и индуктивной нагрузке постоянно­ го тока. Допустимые колебания напряжения составляют (0,9— 1,12) (/ном, износостойкость не менее 1000 циклов. Время возврата не более 1 с.

Глава о д и н н ад ц атая

ГЕРКОНОВЫЕ РЕЛЕ

11.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Наименее надежным узлом электромагнитных реле яв­ ляется контактная система. Электрическая дуга или искра, образующиеся при размыкании и замыкании контактов,

приводят к их быстрому разрушению. Этому также способ­ ствуют окислительные процессы и покрытие контактных поверхностей слоем пыли, влаги, грязи. Существенным не­ достатком электромагнитных реле является и наличие трущихся механических деталей, износ которых также сказывается на их работоспособности. Попытки разместить контакты и электромагнитный механизм в герметизирован­ ном объеме с инертным газом не приводят к положитель-

Рис. 11.1. Простейшее герконовое реле с симметричным замыкающим контактом

ным результатам из-за больших технологических и кон­ структивных трудностей, а также из-за того, что контак­ ты при этом не защищаются от воздействия продуктов износа и старения изоляционных материалов. Другим не­ достатком электромагнитных реле является их инерцион­ ность, обусловленная значительной массой подвижных де­ талей. Д ля получения необходимого быстродействия при­ ходится применять специальные схемы форсировки, что приводит к снижению надежности и росту потребляемой мощности.

Перечисленные недостатки электромагнитных реле при­ вели к созданию реле с герметичными магнитоуправляе­ мыми контактами (герконами).

Простейшее герконовое реле с замыкающим контактом изображено на рис. 11.1, а. Контактные сердечники (КС) 1 и 2 изготавливаются из ферромагнитного материала с вы­

сокой магнитной проницаемостью (пермаллоя) и вварива­ ются в стеклянный герметичный баллон 3. Баллон запол­ нен инертным газом — чистым азотом или азотом с не­ большой (около 3 % ) добавкой водорода. Давление газа внутри баллона составляет (0,4—0,6) • 105 Па. Инертная среда предотвращает окисление КС. Баллон устанавлива­ ется в обмотке управления 4. При подаче тока в обмотку возникает магнитный поток Ф, который проходит по КС

Рис. 11.2. Упрощенная картина магнитного поля геркона, управляемого обмоткой с током

1 и 2 через рабочий зазор ô между ними и замыкается по воздуху вокруг обмотки 4. Упрощенная картина магнитно­ го поля показана на рис. 11.2. Поток Ф при прохождении

сутствуют детали, подверженные трению (места крепления якоря в электромагнитных реле), а КС одновременно вы­ полняют функции магнитопровода, токопровода и пружины.

В связи с тем что контакты в герконе управляются маг­ нитным полем, герконьг называют магнитоуправляемыми контактами.

На основе герконов могут быть созданы также реле с размыкающими и переключающими контактами. В гер­ коне с переключающим контактом (рис. 11.3, а) неподвиж­ ные КС 1 ,3 и подвижный 2 размещены в баллоне 4. При появлении сильного магнитного поля КС 2 притягивается

Рис. 11.3. Переключающие герконы

к КС 1 и размыкается с КС 3. Один из КС переключаю­ щего геркона (например, 2) может быть выполнен из не­ магнитного материала (рис. 11.3,6). Герконовое реле (рис.

включении обмоток замыкаются КС / и 2. При встречном включении обмоток КС 1 замыкается с КС 5, а КС 2 с КС 6. При отсутствии тока в обмотках все КС разомкнуты. Гер­ коновое реле (рис. 11.3, г) имеет переключающий контакт 3 сферической формы. При согласном включении обмоток 7 и 8 контакт 3 притягивается к КС 1 и КС 2 и замыкает их. После отключения обмоток 7 и 8 и при согласном вклю­ чении обмоток 9 и 10 контакт 3 замыкает КС 5 и КС 6.

Так как КС геркоков выполняют функции возвратной пружины, им придаются определенные упругие свойства. Упругость КС обусловливает возможность их вибрации («дребезга») после удара, который сопутствует срабаты­ ванию. Длительность такой вибрации достигает 0,25 мс