§ 17.3. Электромагнитные реле постоянного тока

Устройство электромагнитных реле постоянного тока показано на рис. 17.4: а — с поворотным якорем, б — с втяжным якорем. Основ­ные детали и узлы реле имеют следующие обозначения: 1 — катуш­ка на каркасе; 2 — ярмо; 3 — сердечник; 4 — якорь; 5 — штифт от-липания (немагнитная прокладка); 6 — возвратная пружина; 7 — подвижные контакты; 8' и 8" — неподвижные контакты.

Магнитопровод электромагнитного механизма реле состоит из неподвижной и подвижной частей. Подвижная часть называется якорем. Неподвижная часть состоит из сердечника, который нахо-

дится внутри катушки, и ярма — той части магнитопровода, которая Охватывает катушку.

В реле с поворотным якорем (рис. 17.4, а) электромагнитный механизм и контактный узел закреплены на общем изоляционном основании 9. При протекании тока по обмотке катушки 1 якорь 4 притягивается к сердечнику 3 и совершает поворот относительно точки опоры А. При этом якорь перемещает подвижный контакт 7, который размыкается с неподвижным контактом 8' и замыкается с неподвижным контактом 8". Контакты закреплены на плоских пру­жинах 10, которые служат и для подсоединения к внешней цепи. Когда ток через обмотку реле прекращается, якорь поворачивается в исходное положение.

В некоторых реле это происходит под действием силы тяжести якоря, в некоторых — под действием контактных пружин или спе­циальной возвратной пружины 6. Для того чтобы якорь при обесто-чивании обмотки не прилипал к сердечнику из-за остаточного на­магничивания магнитопровода, на якоре устанавливается штифт отлипания 5 — пластинка из немагнитного материала, обеспечива­ющая зазор примерно в 0,1 мм между якорем и сердечником при срабатывании реле. Обычно сердечник имеет полюсный наконеч­ник 11 для уменьшения магнитного сопротивления рабочего воз­душного зазора.

В электромагнитном реле с втяжным якорем (рис. 17.4, б) при протекании тока по обмотке катушки 1 якорь 4 втягивается внутрь

ее до упора в сердечник 3. При этом подвижные мостиковые кон­такты /размыкаются с неподвижными контактами 8' и замыкаются с неподвижными контактами 8". Возврат якоря 4 в исходное поло­жение при обесточивании реле происходит под действием возврат­ной пружины 6. Как и в реле с поворотным якорем, для исключе­ния залипания якоря служит штифт 5. Для возврата якоря в исход­ное положение может использоваться и сила тяжести якоря.

§ 17.4. Последовательность работы электромагнитного реле

Рассмотрим последовательность работы электромагнитного реле с момента подачи напряжения на обмотку реле до момента снятия напряжения с обмотки и возвращения якоря в исходное положение. Поскольку обмотка реле имеет индуктивное сопротивление, ток в ней не может измениться скачком. Изменение тока (как нараста­ние, так и убывание) происходит плавно по экспоненциальной кри­вой (рис. 17.5).

На рис. 17.5, показывающем изменение тока обмотки реле во времени, можно выделить четыре участка.

Участок / характеризует срабатывание реле. Он начинается с момента подачи напряжения на обмотку реле (точка О) и заканчи­ вается в момент надежного замыкания контактов (точка А). На этом участке происходит срабатывание реле, и продолжительность его называется временем срабатывания t_cp. Сразу после подачи напря­ жения ток в обмотке реле нарастает довольно быстро, поскольку постоянная времени сравнительно мала. Постоянная времени ка­ тушки, имеющей сопротивление R и индуктивность L, равна отно­ шению L/R, а пока якорь не начал приближаться к сердечнику, маг­ нитная цепь имеет большой за­ зор и, следовательно, индуктивность мала. Когда ток в обмотке реле достигнет значе­ ния /_тр, при котором начинает движение (трогается) якорь, за­ зор начнет уменьшаться, индук­ тивность будет возрастать, а скорость нарастания тока будет уменьшаться. Время срабатыва­ ния состоит из времени трога- ния t_Tp и времени движения яко-

ря /_дв (г_ср = ?_тр + 1_ЯВ). В точке А ток имеет значение /_ср. Ток срабатыва­ния больше тока трогания, поскольку за время /_яв продолжалось его нарастание.

В точке А закончилось движение якоря. Начинается участок //, характеризующий реле в рабочем состоянии. Продолжительность этого участка /_раб. В начале этого участка ток продолжает увеличива­ться. В точке В рост тока прекращается, значение его определяется отношением напряжения на обмотке U к активному сопротивлению обмотки R. Это установившийся ток /_уст = U/R. Участок АВ необхо­дим для того, чтобы обеспечить надежное притяжение якоря к сер­дечнику, исключающее вибрацию якоря при сотрясениях реле. От­ношение установившегося тока /_уст к току срабатывания /_ср называ­ется коэффициентом запаса реле по срабатыванию К_зап - /_уст / /_ср; К_хп = 1,5-^2. В то же время /_уст должен быть ограничен по соображе­ниям нагрева.

Участок III начинается' с момента снятия напряжения с ббмот ки реле. В точке С начинается уменьшение тока, и в точке D якорь на­чинает отходить от сердечника (отпускает). В этой точке ток /_от не обеспечивает такую силу притяжения, которая превышала бы про­тиводействующую силу пружины. Время отпускания состоит из вре­мени трогания и времени движения якоря до размыкания контак­тов: t_m= 2Ф + /Д,,. Отношение тока отпускания к току срабатывания называется коэффициентом возврата: К_а - /_от / /_ср; К_ъ - 0,4-ьО,'8.

На участке IV якорь возвращается в исходное состояние и оста­ется в нем до тех пор, пока не будет снова подано напряжение на обмотку реле.