При графическом изображении контактов реле времени основное изображение контактов, принятое для контакторов и реле, дополняется полусферой в виде “парашюта”, расположение которой позволяет определить тип контакта.
При этом используется мнемоническое “правило парашюта” : если при перемеще-
ние контакта купол “парашюта” наполняется “воздухом”, контакт переключается с задерж
кой по времени.
Различают 6 типов контактов реле времени ( рис. 9.47 ):
1. замыкающий с выдержкой времени при замыкании ( рис. 1 );
2. замыкающий с выдержкой времени при размыкании ( рис. 2 );
3. размыкающий с выдержкой времени при замыкании ( рис. 3 );
4. размыкающий с выдержкой времени при размыкании ( рис. 4 );
5. замыкающий с выдержкой времени при замыкании и размыкании ( рис. 5 );
6. размыкающий с выдержкой времени при замыкании и размыкании ( рис. 6 ) .
Рис. 9.47. Графическое изображение контактов реле времени
В качестве примера рассмотрим контакт на рис. 9.47-1.
В исходном состоянии реле отключено и контакт разомкнут. При включении реле
контакт станет перемещаться сверху вниз, при этом “купол” будет “наполняться возду-
хом”, потому контакт замкнётся не сразу, а с выдержкой времени.
Если отключить реле, контакт с “куполом”станет перемещаться снизу вверх, при
этом наружная, выпуклая часть “купола” свободно обтекается “воздухом”, поэтому выдер
жки времени при перемещении контакта нет. Значит, этот контакт размыкается без выдер
жки времени.
На рис.9.47-2 в исходном состоянии реле отключено, контакт реле разомкнут. При включении реле контакт станет перемещаться сверху вниз, при этом “купол” будет обте-
каться “воздухом”, потому контакт замкнётся без выдержки времени.
Если отключить реле, контакт с “куполом”станет перемещаться снизу вверх, при
этом внутренняя , выпуклая часть “купола” станет наполняться “воздухом”, поэтому кон-
такт разомкнется не сразу, а с выдержкой времени.
Рассуждая аналогично и применяя “правило парашюта”, легко разобраться в прин-
ципе работы остальных четырех контактов.
Реле с герметизированными магнитоуправляемыми контактами
( герконы )
Основные сведения
Слово «геркон» образовано первыми частями слов «герметизированный» и «кон-
такт». По сравнению с обычными электромагнитными реле, герконы имеют повышенные быстродействие и надежность, что становиттся понятным при изучении устройства и принципа действия герконов ( рис. 9.48 ).
Герконовые реле
Устройство простейших герконовых реле показано на рис. 9.48.
Рис. 9.48. Герконовые реле: а ) управляемое током в катушке; б ) управляемое постоянным магнитом; 1 – контакты; 2 - колба
Герконовое реле состоит из герметичной стеклянной колбы 2, в которую запаяны два контакта 1. Сами контакты выполнены в виде плоских пружинящих пластин ( полос ) из сплава пермаллой, обладающего высокой магнитной проницаемостью.
Если геркон поместить внутрь катушки с током ( рис. 9.48, а ) или вблизи постоян
ного магнита ( рис. 9.48, б ), то внешний магнитный поток катушки или магнита, проходя через контакты 1, намагничивает их. При этом происходит смыкание ( замыкание ) кон
тактов.
При отключении катущки или удалении постоянного магнита контакты геркона, блпгодаря своей упругости, разомкнутся.
Рис. 9.49: а ) – многоконтактное герконовое реле; б ) применение герконов в тепло
вых реле
Если внутрь катушки поместить несколько герконов, то получится многоконтакт-
ное герконовое реле ( рис. 9.49, а ).
Герконы применяют в тепловых реле ( рис. 9.49, б ). В этом случае постоянный маг
нит помещают на биметаллической пластине, которая при нагревании изгибается в сторо-
ну геркона, и его контакты замыкаются
Помимо герконовых реле с замыкающими контактами существуют герконовые ре-
ле с размыкающими контактами. Такое реле кроме катушки включает в себя постоянный магнит.
Пока на катушку реле не подано напряжение, контакты геркона под действием магнитного поля постоянного магнита замкнуты. При подаче напряжения на катушку магнитное поле катушки действует навстречу магнитному полю постоянного магнита, резко ослабляя его. Поэтому контакты реле под действием сил упругости размыкаются.
Особенности герконов:
1. большая частота включения, т.к. нет массивного якоря ( до 100 включений в
сек);
2. высокая надежность ( т.к. контакты коммутируют в инертном газе или вакууме,
т.е. не загрязняются и не окисляются );
3. возможность применения во взрывоопасных средах ( т.к. переключение контак-
тов происходит внутри герметично запаянного стеклянного баллона );
4. малая коммутационная и перегрузочная способность и низкая электрическая прочность межконтактного промежутка.
Герконы применяются в системах управления, контроля и сигнализации, например, в электроприводах в качестве выходного элемента логических устройств, включающего или отключающего электродвигатель ( вместо более сложного тиристорного усилителя ).
Кроме того, герконы применяются в системах защиты от несанкционированного проникновения в жилые и служебные помещения ( от воришек ).
Их можно применять в путевых выключателях. В этом случае на контролируемом объекте помещают постоянный магнит, при приближении которого к геркону контакты реле переключаются.
На судах герконы нашли ограниченное применение.
Электротепловые реле
Основные сведения
Электротепловыми называют реле, работа которых основана на тепловом дейст-
вии электрического тока.
В соответствии с законом Джоуля-Ленца: количество тепла, выделяемого в провод
нике, прямо пропорционально квадрату тока I, сопротивлению проводника R и времени t протекания тока через проводник ( Q = I 
Rt ).
При коротком замыкании в нагревателе теплового реле сразу выделяется большое количество тепла, но биметаллическая пластина не может равномерно прогреться по все
му объему ( явление тепловой инерции ).
Поэтому срабатывание тепловых реле происходит не мгновенно, а через время, составляющее 4…20 мин от момента начала перегрузки.
Иначе говоря, тепловые реле имеют тепловую инерцию, поэтому их нельзя приме-
нять для защиты цепей от токов короткого замыкания.
Защита при коротком замыкании защита должна срабатывать мгновенно ( предо-
хранители, автоматические выключатели, реле максимального тока мгновенного дейст-
вия ).
Различают два типа электротепловых реле;
1. токовые;
2. температурные.
Токовые тепловые реле
У этих реле чувствительным к теплу элементом является биметаллическая пласти-
на ( рис. 9.50 ).
Рис. 9.50. Биметаллическая пластинка
Биметаллическая пластина состоит из двух слоев металлов с разными коэффициен-
тами линейного расширения α 
и α 
. Слои металла соединяются либо сваркой, либо про-
каткой в горячем состоянии. При нагревании пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. Изгиб пластины используется для воз-
действия на контакты реле.
При производстве биметаллических пластин применяют материалы с низким коэф-
фициентом линейного расширения, например, железониеклевый сплав инвар, и с высоким коэффициентом – хромоникелевые, молибденоникелевые и немагнитные стали.
Устройство и принцип действия теплового реле
В упрощенном виде электротепловое реле изображено на рис. 9.51, а, б.
Рис. 9.51. Электротепловое реле:
а – при нормальном токе; б – при токе, превышающем нормальный; в – время-токовая характеристика реле;
1 – биметаллическая пластина; 2 – нагреватель; 3 – защелка; 4 – пружина; 5 – толка
тель; 6 – подвижный контакт; 7 – теплоизоляционная камера
Как следует из рис. 9.51, а биметаллическая пластина 1 заключена вместе с нагре-
вателем 2 в теплоизоляционную камеру 7. Эта камера позволяет свести к минимуму передачутепла от нагревателя к остальным деталям реле.
Верхний конец пластины прикреплен к неподвижной Г-образной скобе из изоляци-
онного материала, нижний же конец упирается в горизонтальное плечо двухплечей защел-
ки 3. Снизу это плечо подпружинено пружиной 4.
На вертикальном плече защелки закреплен подвижный контакт 6, который при нор-
мальном токе ( рис. 9.51, а ) электрически соединен с неподвижным, и через эти два кон
такта протекает ток I.
При перегрузке количество тепла нагревателе увеличивается, биметаллическая пластина изгибается, ее нижний конец переместится вправо ( рис. 9.51, б ) и освободит защелку 3. Последняя под действием пружины 4 повернется и разомкнет контакты реле.
На практике это приводит к отключению двигателя. Поскольку при неработающем двигателе ток через нагреватель не протекает, биметаллическая пластина остывает. Но войти в зацепление с защелкой пластина сама не сможет ( реле без самовозврата ).
Для возврата защелки в исходное положение нужно нажать пальцем на кнопку тол-
кателя 5.
Основной характеристикой теплового реле является время-токовая ( рис. 9.51, в ).
По горизонтальной оси отложена кратность контролируемого тока ( по отношению к номинальному ), по вертикальной – время срабатывания теплового реле.
Тепловые реле выбираются по условию: номинальный ток выбранного реле должен равняться номинальному току двигателя или любого иного потребителя.
В этом случае кратность тока нагрузки I 
/ I 
= 1, и как следует из рис. 9.51, в, характеристика реле не пересекается с пунктирной вертикальной линией, для которой
I / I = 1. Это означает, что время срабатывания реле t = ∞, иначе говоря, если через реле протекает его номинальный ток, реле не сработает.
Если ток нагрузки станет больше номинального, реле сработает. При этом время срабатывания реле обратно пропорционально квадрату тока.
Такая зависимость объясняется тем, что тепловое реле срабатывает всегда при одном и том же количестве выделенного в нагревателе тепла:
Q = I 
R t = const,
где: I – ток нагрузки;
R – cопротивление нагревателя;
t – время протекания тока через нагреватель.
Отсюда следует
t = Q / I R
Приняв Q = const ( т.к. реле срабатывает всегда при одном и том же количестве выделенного тепла ) и R = const ( примем сопротивление нагревателя не зависящим от температуры ), получим :
t ≡ 1 / I ,
т.е. время срабатывания теплового реле обратно пропорционально квадрату тока ( а не току в первой степени ).
Как следует из рис. 56, в, если ток нагрузки в 2 раза больше номинального , т.е.
I / I = 2, время срабатывания реле составит t 
, если в 4 раза больше, т.е. I / I =
= 4 – время срабатывания t .
Тепловые реле встраивают в магнитные пускатели, станции управления и др., т.е.
реле находится в одном месте, а потребитель электроэнергии, например, электродвигатель
- в другом.
Это означает, что электротепловые эти реле контролируют нагрев косвенно - через ток приемника электроэнергии, а не непосредственно, через температуру приемника.
Поэтому при работе в северных широтах холодное реле, имеющее температуру окружающей среды, при возникновении перегрузки двигателя может не успеть сработать, и двигатель сгорит.
В то же время в тропиках нагретое воздухом реле будет срабатывать даже тогда, когда перегрузки двигателя нет. Нормальная работа электропривода станет невозможной
из-за постоянных отключений электродвигателя.
Развитие полупроводниковой техники позволило создать температурные реле, кото
рые реагируют непосредственно на нагрев приемника электроэнергии.
9.3. Температурные тепловые реле
У этих реле чувствительным к теплу элементом является полупроводниковый прибор – терморезистор.
Терморезистор – прибор, сопротивление которого зависит от температуры прибора.
Терморезисторы встраивают в лобовые части обмотки статора двигателя. Это означает, что в любой терморезистор имеет такую же температуру, что и обмотка статора.
В температурных тепловых реле применяют два типа терморезисторов – позисторы и термисторы. Позисторы имеют положительный температурный коэффициент сопротив-
ления, а термисторы – отрицательный.
Это означает, что при нагреве сопротивление позисторов увеличивается ( рис. 9.52, а, график 1 ), а термисторов – уменьшается ( рис. 9.52, а, график 2 ).
Поскольку терморезисторы не имеют контактов, их применяют в сочетании с обыч-
ными электромагнитными реле KV ( рис. 9.52, б ).
Рис. 9.52: а - зависимость сопротивлений терморезисторов R от температуры Tº
( 1 – для позистров, 2 – для термисторов ); б – принципиальная схема температур-
ной защиты электродвигателя; в – схема включения контактора КМ при использо-
вании термистора; г – то же, при использовании позистора
Реле питается от судовой сети через понижающий трансформатор TV и выпрями-
тельный мостик UZ. Последовательно с катушкой реле включены три терморезистора RK.
Контакты реле KV включены в цепь катушки линейного контактора двигателя КМ.
Схема на рис. 9.52, в применяется для позисторов и работает так: при нормальной температуре обмотки двигателя сопротивление позисторов мало, поэтому ток в катушке реле KV достаточен для включения реле. Реле замыкает свой контакт KV1 и поэтому линейный контактор включен, двигатель работает.
При повышении температуры обмотки сопротивление позисторов увеличивается, ток в катушке реле KV уменьшается. Якорь реле отпадает, контакт KV1 размыкается, катушка КМ обесточивается, а двигатель отключается от сети.
Схема на рис. 9.52, г применяется для термисторов. При нормальной температуре обмотки двигателя сопротивление термисторов велико, поэтому ток в катушке реле KV мал и недостаточен, чтобы якорь реле притянулся к сердечнику. Поэтому контакт KV3 замкнут, через катушку КМ протекает ток. Контактор включен, двигатель работает.
При повышении температуры обмотки сопротивление термисторов уменьшается, ток в катушке реле KV увеличивается. Реле включается и размыкает свой контакт KV2.
Катушка КМ обесточивается, а двигатель отключается от сети.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 616.
