5.7 Контактные группы электромагнитных реле

Контактные группы электромагнитных реле предназначены для коммутации внешних нагрузок и имеют свои особенности эксплуатации.

Контакты электромагнитных реле имеют разные схемы коммутации: на замыкание (нормально разомкнутые, тип НР), на размыкание (нормально замкнуты, тип НЗ) и переключающие (тип П) (рис.5.7). Коммутационные способности реле зависят от типа и количества контактных групп электромагнитного реле.

По своей форме контакты бывают точечные, линейные и плоскостные (рис.5.8 а, б, в). Значение переходного сопротивления и тока коммутации в значительной степени определяются формой контакта. Для переключения мощных нагрузок используют плоскостные контакты или их комбинация с точечными контактами.

По форме контактных пружин контакты реле бывают одинарные и двойные (рис.5.8 г, д). Применение двойного контакта значительно повышает его надежность. Раздвоенная пружина врезается достаточно глубоко, чтобы поддерживать хороший контакт даже в том случае, если между поверхностями контакта попадет какая-либо изолирующая частица. В этом случае вторая сторона двойного контакта может всегда служить для обеспечения хорошего контакта.

Процесс замыкания контактов реле, особенно под нагрузкой, всегда сопровождается механическим и электрическим износом.

Замыкание контакта из-за их пружинистых свойств сопровождается несколькими соударениями (дребезгом). Удары контактов друг о друга приводят к сдвигу и сжатию поверхностных слоев металла контактов. В результате возникает перенос металлов – механическая эрозия. Для уменьшения дребезга контактов и механической эрозии подвижный и неподвижный контакты изготовляют пружинистыми и уменьшают контактное усилие.

Перенос металла с одного контакта на другой при коммутации электрического тока называется электрической эрозией. Ее величина зависит от величины и типа коммутируемого тока, скорости переключения контактов и контактного усилия. При размыкании контактов уменьшается контактная площадь и резко возрастает плотность тока проходящего через контактную поверхность, что вызывает перегрев и даже расплавление металла контакта в месте соединения. Дальнейшее разъединение приводит к образованию мостика из расплавленного металла, часть этого металла испаряется, но ближе к одному из них, что зависит от величины и типа тока. В результате на одном контакте образуется бугор, а на другом впадина (рис.5.9 а,б). В момент разрыва контакта может возникнуть искра или дуга, которая вызывает окисление или обгорание контакта.

При разрыве контактами цепи постоянного тока эта дуга погаснет только тогда, когда расстояние между контактами с учетом расплавленного мостика становится больше пробивного промежутка.

При разрыве контактами цепи переменного тока эта дуга погаснет сразу, как только мгновенное значение тока станет равным нулю, и больше может не возникнуть.

Процесс электрической эрозии зависит от индуктивной и емкостной составляющей нагрузки. Если нагрузка индуктивная или емкостная, то накопленная в ней энергия высвобождается, что усугубляет процесс эрозии.

Возникновение электрической дуги при разрыве контактов приводит к созданию широкого спектра электромагнитных помех, которые могут вызывать сбои РЭА.

Для уменьшения процесса эрозии и электромагнитных помех применяют специальные методы искрогашения. В цепях постоянного тока эффективным является шунтирование контактов RC-цепочкой (рис.5.9 в). В этом случае при разрыве контакта происходит его кратковременное шунтирование током заряда конденсатора, что снижает вероятность возникновение электрического пробоя. Значения емкости и сопротивления RC-цепочки зависят от параметров коммутируемой электрической цепи и определяются выражениями:

, , (5.2)

где R_H, L_H – сопротивление и индуктивность коммутируемой нагрузки, соответственно.

Такую RC-цепочку можно использовать и в цепях переменного тока, но эффективность искрогашения существенно ниже.

В цепях переменного тока более эффективно шунтирование контактов варистором (рис.5.9 г). Варистор ограничивает перенапряжения, возникающие при коммутации индуктивной нагрузки, до уровня ниже пробивного напряжения, что ограничивает вероятность возникновения электрической дуги.

Схему искрогашения на варисторе можно использовать и для коммутации цепей постоянного тока.