Работа электромагнитного реле на переменном токе
При протекании по обмотке реле переменного тока, ток обмотки Ip, магнитный поток в сердечнике реле Ф и электромагнитная сила, действующая на его якорь Fэ, изменяются по синусоидальному закону (рис. 5). Величину тока в обмотке реле и электромагнитную силу, действующую на якорь реле можно определить из выражения.
Ip = Im·sin ωt; Fэ = k·(Im·sin ωt )2.
Если электромагнитная сила Fэ, действующая на якорь реле больше силы пружины Fп, то контакты реле замкнуты. Если Fэ меньше, чем Fп, то контакты реле размыкаются.
Рис. 5. Схема изменения соотношения сил Fэ и Fп. Для простоты анализа принято = const.
В результате изменения соотношения между силами Fэ и Fп якорь реле непрерывно вибрирует. Это вызывает вибрацию контактов и их подгорание, а также повышенный износ оси подвески якоря. При большом моменте инерции якоря он не успевает следовать за быстрыми изменениями знака результирующей силы. Если же момент инерции якоря недостаточен, то для устранения его вибрации применяют расщепление магнитного потока обмотки реле на две составляющие, сдвинутые по фазе.
Расщепление магнитного потока производится либо с помощью короткозамкнутого витка (рис. 6), либо обмотка реле выполняется двумя параллельными секциями витков с разным угловым сдвигом (рис. 7).
Рис. 6. Расщепление магнитного потока при помощи короткозамкнутого витка
Рис. 7. Расщепление магнитного потока при помощи двух секций витков
3. Разновидности электромагнитных реле
3. 1. Реле тока
Реле тока – электромагнитные реле, включенные на ток сети (непосредственно или через трансформаторы тока).
Для уменьшения нагрузки на трансформатор тока реле тока должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки реле тока рассчитываются на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное прохождение токов КЗ. Коэффициент возврата у таких реле близок к единице (kвоз ≈ 1).
Примером реле тока служит РТ–40. Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путём параллельного и последовательного включений изменять пределы регулирования тока срабатывания. При последовательном соединении число витков возрастает и увеличивается точность реле. Диапазон токов срабатывания уменьшается в 2 раза.
Обозначение реле РТ–40/0,2 – диапазон токов срабатывания – 0,05 ... 0,2 А; РТ–40/20 диапазон токов срабатывания 5 ... 20А.
В справочниках по реле обязательно указываются: пределы уставок, термическая стойкость, коэффициент возврата, потребляемая мощность.
3. 2. Реле напряжения
По конструкции реле напряжения аналогичны реле тока, подключаются к трансформаторам напряжения.
В реле напряжения для снижения вибраций подвижной системы обмотка реле включена в сеть вторичного тока не непосредственно, а через выпрямитель.
3. 3. Промежуточные реле
Применяются, когда необходимо одновременно замыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощными контактами для замыкания/размыкания цепей с большим током.
Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного и последовательного включения.
Параллельное включение (рис 8). Основные выходные реле: РП–23, РП–24. Реле, обладающие большим быстродействием: РП–211, РП–212 – 0,01...0,02 с. Обычно время срабатывания промежуточных реле от 0,02 до 0,1 с.
Рис. 8. Параллельное включение промежуточных реле
Последовательное включение (рис 9). Используется, если выходной сигнал при срабатывании защиты слишком кратковременен для обеспечения отключения выключателей.
Рис. 9. Последовательное включение промежуточных реле
Параллельное включение с удерживающей последовательно включенной катушкой (рис. 10). РП–213, РП–214, РП–253, РП–255.
Рис. 10. Параллельное включение с удерживающей последовательно включенной катушкой
В справочниках указываются номинальные величины напряжения, тока, время срабатывания, допустимый ток, контактная система реле.
Конструкция. Промежуточные реле в основном выполняются при помощи системы с поворотным якорем – достоинство этой системы в большой электромагнитной силе при малом потреблении мощности, удобна для изготовления много контактных реле.