Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему, дугогасительное устройство, привод, систему вспомогательных слаботочных контактов (блок-контактов), предназначенных для согласования работы контактора с другими устройствами.
В течение срока службы изношенные контакты могут несколько раз заменяться новыми.
На рис. 39 приведена условная схема контактора.
Главные контакты контактора включены в силовую цепь двигателя Д, обмотка контактора – в цепь управления, содержащую кнопки «Пуск» и «Стоп».
При отключении силовой цепи напряжение с обмотки 16, расположенной на сердечнике 15, снимается и подвижная система под действием возвратной пружины 11 приходит в нормальное состояние.
Возникающая при расхождении главных контактов дуга Д гасится в дугогасительной камере 5, имеющей изоляционные перегородки 4, которые способствуют растяжению дуги, увеличению ее длины и сопротивления. На выходе камеры установлены металлические пластины 3 пламягасительной решетки. Эти пластины рассеивают остаточный столб дуги. Пламягасительная решетка препятствует выходу ионизированных газов за пределы камеры. Быстрый выход дуги с контактов в камеру обеспечивается системой магнитного дутья. Обмотка этой системы 17 включена последовательно в цепь главного тока и размещена на стальном сердечнике 1. Две стальные пластины – полюса 18, расположенные по бокам сердечника 1, подводят создаваемое обмоткой 17 магнитное поле к зоне горения дуги в камере. Дугогасительная камера 5 изготовляется из дугостойкого изоляционного материала (например, керамики).
| |
| Рис. 39. Конструктивная схема контактора |
Включение контактора произойдет, если подать напряжение на зажимы 13 обмотки 16 приводного электромагнита. Это обеспечивается нажатием кнопки «Пуск». Якорь 10 электромагнита притянется к сердечнику, преодолев силы противодействия возвратной 11 и контактной 8 пружин. При включении контактора кнопка «Пуск» окажется зашунтированной блок-контактами 12 контактора. При ее отпускании цепь обмотки 16 не будет разорвана, а контактор останется во включенном состоянии.
Установкой полюсного наконечника 14 на сердечник электромагнита достигается увеличение электромагнитной силы и видоизменение тяговой характеристики. Немагнитная прокладка (например, латунная) 9 на якоре 10 предназначена для уменьшения силы, обусловленной остаточной индукцией, и предохранения якоря от залипания при снятом напряжении с обмотки.
Соприкосновение контактов 7 и 2 происходит раньше, чем якорь электромагнита полностью притянется к полюсу. По мере движения якоря подвижный контакт «проваливается», упираясь своей верхней частью в неподвижный контакт 2. Он повернется на некоторый угол и вызовет дополнительное нажатие контактной пружины 8. Возникает так называемый провал контактов – смещение подвижного контакта на уровне точки его касания с неподвижным в случае, если неподвижный контакт будет удален. Провал контактов обеспечивает надежное замыкание цепи, когда толщина контактов уменьшается вследствие выгорания их материала под действием электрической дуги. Величина провала определяет запас материала контактов на износ в процессе работы контактора. Величина провала составляет 1–10 мм для пальцевых (рычажных) контактов.
После соприкосновения контактов происходит перекатывание подвижного контакта 7 по неподвижному 2. Контактная пружина создает определенное нажатие в контактах, поэтому при перекатывании происходит разрушение окисных пленок и других химических соединений.
При перекатывании точки касания контактов переходят на новые места контактной поверхности, не подвергавшиеся воздействию дуги и являющиеся поэтому чистыми. Все это уменьшает переходное сопротивление контактов и улучшает условия их работы, однако повышает механический износ контактов.
Благодаря предварительному натяжению контактной пружины 8 в момент соприкосновения подвижный контакт оказывает давление на неподвижный. Вследствие этого переходное сопротивление контактов в момент их касания будет небольшим и контактная площадка не разогреется при включении до значительной температуры. Предварительное натяжение контактной пружины 8 позволяет снизить вибрацию подвижного контакта при ударе его о неподвижный. Это предохраняет контакты от приваривания при включении электрической цепи.
Контактные накладки 6, выполненные из специального материала (например, серебра), предназначены для улучшения условий длительного прохождения тока через замкнутые контакты во включенном состоянии. В других случаях применяются контактные накладки из дугостойкого материала (например, металлокерамики) для уменьшения износа контактов под воздействием электрической дуги при частых отключениях цепи.
Совершенствование конструкций контакторов и магнитных пускателей имеет своей целью повышение износоустойчивости, достижение простоты и удобства при монтаже и эксплуатации и снижение себестоимости.
Контакторы постоянного и переменного тока имеют в основном одни и те же конструктивные узлы.
Число контактов у контакторов переменного тока может быть от 1 до 5. Наибольшее распространение получили трехполюсные контакторы (они входят в комплект магнитных пускателей). Дугогасительное устройство по способу гашения дуги отличается от аналогичных устройств контакторов постоянного тока тем, что у контакторов переменного тока гашение дуги осуществляется с помощью коротких дуг, в то время как у контакторов постоянного тока дуга гасится с помощью магнитного дутья.
Втягивающая катушка контакторов переменного тока отличается тем, что основным параметром (величиной электрического сопротивления является индуктивное сопротивление, а не омическое, как в катушке постоянного тока). Поэтому число витков втягивающей катушки на переменном токе примерно в 10 раз меньше, чем на постоянном.
Магнитная система контакторов переменного тока выполняется шихтованной из листовой электротехнической стали. Магнитные системы обычно П-, Ш-образные и соленоидные.
Для увеличения износостойкости и надежности применяют гибридные контакторы. В таких контакторах имеется полупроводниковая приставка, предназначенная для шунтирования главных контактов.
В гибридных контакторах дуга полностью не устраняется, но она существует на контактах в течение короткого времени перехода тока с контактов в полупроводниковую приставку. Переход тока в полупроводниковую приставку начинается с момента достижения напряжением дуги значения, равного пороговому напряжению тиристора. Износ главных контактов от этой кратковременной дуги небольшой и их коммутирующая износостойкость соизмерима с механической.
Существуют также герметизированные (вакуумные, герсиконовые) контакторы. Контактная система герметизированных контакторов работает в среде инертных газов (или в вакууме). Вакуумные контакторы являются разновидностью герметизированных контакторов. Они обладают высокой дугогасительной способностью и высокой электрической прочностью.
Магнитные пускатели
Магнитный пускатель – электрический аппарат, предназначенный для пуска, реверса и отключения электродвигателей. Магнитный пускатель, – по существу, контактор переменного или постоянного тока для коммутации цепей двигателей (при переменном токе – асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором).
В магнитный пускатель может встраиваться элемент (наиболее часто – тепловое реле), который осуществляет защиту от токов перегрузки и «потери фазы». В этом случае магнитный пускатель представляет, по существу, комплектное устройство, включающее контактор и реле.
Пускатели классифицируются: по роду тока главных контактов;
виду схемы включения электродвигателя (нереверсивный или реверсивный);
номинальному напряжению главной цепи;
степени защиты;
наличию кнопочного поста на корпусе;
наличию дополнительных (сигнальных, блокировочных) контактов, роду тока и по напряжению втягивающей катушки.
Схема реверсивного пускателя изображена на рис. 40.
| |
| Рис. 40. Схема реверсивного пускателя |
Такой пускатель, помимо защиты и пуска двигателя, позволяет осуществить его реверс с помощью изменения последовательности чередования фаз. Реверсивный пускатель содержит два контактора, якоря которых соединены между собой рычагом механической блокировки.
При пуске «Вперед» замыкаются контакты 1–2. Цепь обмотки контактора КВ замыкается через размыкающие контакты 1–6 кнопки «Назад». Одновременно размыкаются размыкающие контакты 4–6 кнопки
«Вперед», разрывается цепь катушки контактора КН. При нажатии кнопки «Назад» вначале размыкаются контакты 1–6, обесточивается катушка контактора КВ и отключаются его контакты. Затем контактами 4–3 включается контактор КН, после чего замыкаются его контакты.
При этом очередность фаз питания двигателя становится обратной. При одновременном нажатии кнопок «Вперед» и «Назад» оба контактора не включатся. Это есть электрическая блокировка. Часто применяется комбинированная блокировка для устранения перегрева катушки.
Реле
Общие сведения о реле
Реле – электрический аппарат, в котором при плавном изменении управляющего (входного) сигнала до определенной заданной величины происходит скачкообразное изменение управляемого (выходного) сигнала. При этом один из сигналов является электрическим.
Реле состоит из трех основных функциональных элементов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного. Воспринимающий элемент реагирует на входной параметр (ток, напряжение и т.д.) и преобразует его в физическую величину (например, электромагнитную силу), необходимую для работы реле. Конструктивное исполнение воспринимающего элемента определяется в основном параметром, на которое должно реагировать реле. В реле тока и напряжения воспринимающий элемент – электромагнит, в реле давления – мембрана, в реле уровня – поплавок и т.д. Промежуточный элемент (противодействующие пружины и успокоители в контактном реле) передает первичное воздействие от воспринимающего элемента на исполнительный элемент.
Исполнительный элемент (контакты в контактном реле) воздействует на управляемую цепь.
Реле относится к аппаратам прерывистого управления, так как его рабочее состояние определяется двумя крайними положениями исполнительного элемента: «включено» и «выключено».
По области применения реле подразделяют на реле для схем автоматики, для управления, регулирования и защиты электропривода, для защиты энергосистем. С помощью реле управления можно осуществлять пуск, реверсирование, торможение двигателей.
По принципу действия реле делятся на электромагнитные, поляризованные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, тепловые, температурные, полупроводниковые и др.
В зависимости от входного сигнала различают реле, реагирующие на максимальное или минимальное значения тока, напряжения, мощности, частоты и др. Реле может реагировать на разность значений входных сигналов (дифференциальное реле), изменение знака (реле обратной мощности) или скорости входного сигнала.
По принципу воздействия на управляемую цепь различают контактные и бесконтактные реле. Контактные реле воздействуют на управляемую цепь путем размыкания и замыкания при помощи контактов. Бесконтактные реле (полупроводниковые, магнитные) осуществляют управление за счет скачкообразного (релейного) изменения параметров (активного сопротивления, индуктивности) своего исполнительного элемента, включенного в управляемую цепь. Разомкнутому состоянию контактов контактного реле соответствует большое сопротивление управляемой цепи бесконтактного (закрытое состояние).
Замкнутому состоянию контактов контактного реле соответствует малое сопротивление в управляемой цепи бесконтактного реле (открытое состояние).
По способу включения воспринимающего элемента реле подразделяют на первичные, вторичные и промежуточные. Первичные реле включаются в контролируемую цепь непосредственно, вторичные – через измерительные трансформаторы (тока и напряжения). Промежуточные реле работают от исполнительных элементов других аппаратов и предназначены для усиления сигнала, увеличения числа управляемых цепей.
По способу воздействия исполнительного элемента на объект управления различают реле прямого действия (реле своим исполнительным элементом непосредственно управляет цепью) и реле косвенного действия (такое реле воздействует своим исполнительным элементом на цепь через другие аппараты).
В зависимости от времени срабатывания реле можно подразделить на безинерционные (время срабатывания меньше 0,001 с), сверхбыстродействующие (время срабатывания меньше 0,005 с), быстродействующие (время срабатывания меньше 0,05 с), нормальные (время срабатывания 0,05–0,25 с), замедленные (время срабатывания 0,25–1 с), реле времени (время срабатывания зависит от уставки).
Рабочие свойства реле определяются их основными параметрами и характеристиками.
Основная характеристика реле – характеристика управления (характеристика «вход»–«выход»), представляющая зависимость выходного сигнала y (например, ток через контакты реле) от входного x (например, ток в катушке электромагнита реле), рис. 41. В контактных 100 реле при отсутствии входного сигнала контакты разомкнуты и ток в управляемой цепи равен нулю. Для бесконтактных реле сопротивление в управляемой цепи достаточно велико и ток имеет минимальное значение.
Значение входного сигнала, при котором происходит скачкообразное увеличение выходного сигнала при замыкающем контакте (рис. 41, а, г, д) или уменьшение выходного сигнала при размыкающем контакте (рис. 41, б), называется величиной (параметром) срабатывания xср. При x = xср выходной параметр скачком меняется от ymin до ymax (происходит срабатывание реле).
Величина (параметр) возврата в x – значение входного сигнала, при котором происходит скачкообразное уменьшение выходного сигнала при замыкающем контакте (рис. 41, а, г, д) или увеличение выходного сигнала при размыкающем контакте (рис. 41, б).
| | | 
| 
| |
| а) | б) | в) | г) | д) |
| Рис. 41. Схемы ускорения срабатывания электромагнита при включении | ||||
Время с момента подачи сигнала на срабатывание до начала возрастания или уменьшения выходного сигнала называется временем срабатывания. Время срабатывания зависит от конструкции реле, схемы его включения и входного сигнала. Чем больше значение входного сигнала x раб по сравнению с x ср, тем быстрее срабатывает реле. Время с момента подачи сигнала на отключение до достижения минимального или максимального значения выходного сигнала называется временем возврата.
Реле также характеризуются: коэффициентом запаса (отношение входного сигнала к параметру срабатывания k з = x раб / x ср), коэффициентом возврата (отношение параметра возврата к параметру срабатывания k в = x в / x ср = 0,2 ‒ 0,99), коэффициентом усиления (отношение максимальной мощности нагрузки в управляемой (выходной) цепи к минимальной мощности входного сигнала срабатывания).
Значение входного сигнала, при котором происходит срабатывание или возврат, называется уставкой по входному сигналу.
Одним из параметров реле является чувствительность (минимальная входная мощность, которая еще способна вызвать скачкообразное изменение выходной величины). Например, применительно к электромагнитным реле чувствительность характеризуется МДС срабатывания и выражается через минимальные ток или напряжение срабатывания.
Требования, предъявляемые к реле, определяются их назначением.
К реле защиты энергосистем предъявляются требования селективности (способность реле отключать только поврежденный участок энергосистемы), быстродействия, чувствительности и надежности.
Высокое быстродействие позволяет снизить последствия аварии, сохранить устойчивость системы при аварийных режимах, обеспечить высокое качество электроэнергии.
Увеличение чувствительности позволяет улучшить качество электротехнических устройств. Например, повышение чувствительности релейной защиты позволяет сократить длину линии электропередачи, которая не может быть защищена от аварийных режимов.
Высокая надежность реле не позволяет развиваться тяжелым авариям, приводящим к недоотпуску большого количества электроэнергии.
Реле защиты энергосистем эксплуатируются, как правило, в облегченных условиях. Они не подвержены воздействию ударов, вибрации, пыли и газов, вызывающих коррозию. Так как аварийные режимы в энергосистеме редки, к этим реле не предъявляются высокие требования в отношении износостойкости.
Реле для управления и защиты электроприводов работают в тяжелых условиях эксплуатации: возможны удары, вибрация, воздух часто засорен пылью или агрессивными производственными примесями.
Так как частота включения в современных схемах электропривода достигает 1000–1200 и более включений в час, реле управления должны иметь механическую и электрическую износостойкость до (1–10)106 циклов. К таким реле предъявляют определенные требования в отношении вибростойкости.
К реле для схем автоматики предъявляется требование высокой надежности, так как надежность работы схем автоматики зависит от надежности работы отдельных реле.
Типы реле
Электромагнитные реле благодаря простоте конструкции и надежности в работе широко применяются в схемах электропривода и в схемах защиты энергосистем.
Работа электромагнитных реле основана на электромагнитном принципе. Такие реле приводятся в действие с помощью электромагнитов постоянного или переменного тока. Основными системами в конструкции электромагнитных реле тока и напряжения являются: электромагнитная, механическая (механизм), контактная.
На рис. 42 изображена схема электромагнитного реле, контролирующего значение тока нагрузки Iн в цепи. Сопротивление Zо обмотки реле ω практически не влияет на величину Iнг, так как Zнг >> Zо.
При достижении током Iнг критического значения электромагнитная сила Fэ притяжения якоря 2 к магнитопроводу 1 оказывается достаточной для преодоления силы возвратной пружины. Якорь притягивается, контакты К1 размыкаются и отключают объект управления О1, а контакты К2 замыкаются и включают объект управления О2 под напряжение U1.
При уменьшении тока Iнг до определенного значения сила Fэ будет недостаточна для удержания якоря. Под действием силы возвратной пружины пр F якорь перейдет в первоначальное положение и контакты К1 и К2 переключат объекты О1 и О2. Таким образом, реле осуществляет автоматическое управления объектами нагрузки в зависимости от значения тока Iнг.
Для контроля уменьшения входного сигнала используют минимальные реле. Например, контакты минимального реле напряжения отключают установку при снижении напряжения сети ниже допустимого.
Напряжением срабатывания таких реле является напряжение, при котором происходит отпускание якоря, а напряжением возврата – напряжение, при котором якорь притягивается к магнитопроводу электромагнита. Коэффициент возврата в k < 1.
Существуют реле тока и напряжения, в которых предусмотрена возможность регулирования тока или напряжения срабатывания (возврата). Ток срабатывания можно регулировать изменением числа витков обмотки, силы натяжения возвратной пружины, величины рабочего воздушного зазора.
Для нормальной работы реле его тяговые характеристики 1, 2 (рис. 43) должны быть согласованы с механической 3 (характеристикой противодействующих сил). Для срабатывания реле необходимо, чтобы тяговая характеристика во всех точках хода якоря проходила выше механической (кривая 1), а для возврата – ниже (кривая 2). Наименьшее значение тока, при котором тяговая характеристика проходит выше механической, определяет ток трогания Iтр. Коэффициент запаса кз = Iраб / Iтр составляет обычно 1,4. С ростом кз увеличивается электромагнитная сила, сокращается время включения, но возрастают удары в механизме и вибрация якоря. Характеристике 2 соответствует ток возврата Iв.
| | 
|
| Рис. 42. Условная схема реле | Рис. 43. Механическая и тяговые характеристики реле |
Для реле защиты энергосистем и электроприводов, контролирующих значение тока в узких пределах, коэффициент возврата должен быть, возможно, ближе к единице. Для повышения коэффициента возврата сближают тяговую и механическую характеристики за счет увеличения значения воздушного конечного зазора (меняется ток возврата), уменьшения хода якоря, выбора формы якоря и полюсов (меняется форма тяговой характеристики). Высокий коэффициент возврата в реле переменного тока объясняется более пологой тяговой характеристикой.
Иногда для изменения тока срабатывания меняется начальная сила возвратной пружины за счет изменения ее натяжения. С ростом начального натяжения коэффициент возврата уменьшается.
В поляризованных реле, кроме основного потока, создаваемого обмоткой электромагнита Фр, действует дополнительный поляризующий магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом Фп. Благодаря поляризующему потоку направление электромагнитной силы, действующей на якорь, изменяется в зависимости от направления тока в обмотке.
На рис. 44 показаны магнитные цепи поляризованных реле. Последовательная магнитная цепь применяется редко из-за следующих недостатков:
1) требуется повышенное значение МДС рабочей обмотки из-за малой магнитной проницаемости постоянного магнита;
2) постоянный магнит подвержен действию рабочего потока и размагничивается при встречном направлении рабочего и поляризующего потоков.
| | | |
| а) – последовательная; | б) – параллельная; | в) – мостовая; |
| Рис. 44. Магнитные системы поляризованных реле | ||
Результирующая сила, действующая на якорь, равна разности сил, создаваемых в зазорах δ1 и δ2:
|
Если значения δ1 и δ2 близки, то намагничивающая сила срабатывания мала. Благодаря этому мощность срабатывания таких реле снижается до 10 Вт. Сила контактного нажатия определяется разностью значений δ1 и δ2. Чем ближе эти значения, тем меньше контактное нажатие, которое обычно не превышает (1–5)10-2 Н.
Контактные системы поляризованных реле могут иметь различное исполнение (рис. 45). При двухпозиционном исполнении с преобладанием, при отсутствии тока в обмотке, якорь всегда находится в одном положении (рис. 45, а). Перемещение якоря может происходить только при определенном направлении тока в обмотке. При отключении тока якорь возвращается в исходное положение. При двухпозиционном исполнении без преобладания, при отсутствии тока в рабочей обмотке, якорь занимает положение около одного или другого полюса электромагнита, в зависимости от предшествующего направления тока в обмотке (рис. 45, б). Перемещение якоря происходит при направлении тока в рабочей обмотке, противоположном направлению, имевшему место при предыдущем включении. После отключения тока якорь остается в положении, которое он занял в процессе срабатывания.
Существует система с трехпозиционной настройкой. Положение контактов зависит от полярности предыдущего импульса тока. Якорь, укрепленный на плоской пружине, при обесточенной катушке находится в нейтральном (среднем) положении. В зависимости от полярности тока катушки замыкается левый или правый контакт. После отключения тока якорь возвращается в нейтральное положение (рис. 45, в).
| | | |
| а) | б) | в) |
| Рис. 45. Настройки поляризованных реле | ||
В практике наиболее широко распространены реле типа РП, допускающие частоту переключений до 200 в секунду при магнитодвижущей силе срабатывания 1,5–2 А. Длительный ток контактов – 0,2 А, напряжение коммутируемой цепи – 24 В.
Поляризованные электромагнитные реле обеспечивают широкие функциональные возможности (состояние контактной системы зависит от полярности управляющего импульса), возможность управления кратковременными импульсами (замкнутое состояние сохраняется после снятия сигнала), высокое быстродействие (несколько миллисекунд), экономичность (после срабатывания не потребляется мощность), высокие чувствительность (мощность срабатывания – 0,01–0,001 Вт) и коэффициент усиления, возможность создания различных настроек.
Реле времени служат для создания выдержки времени между срабатываниями нескольких аппаратов в схемах защиты автоматики и при автоматизации технологических процессов.
К таким реле предъявляется требование стабильности выдержки времени при колебаниях напряжения, частоты питания, температуры и т.д.
Для схем автоматического управления электроприводом требуемые выдержки времени находятся в пределах 0,25–10 с. Разброс времени срабатывания может составлять 10 %. Реле для защиты энергосистем должны иметь большую точность выдержки времени. Требуемые выдержки времени таких реле – 0,1–20 с. Для автоматизации технологических процессов необходимы реле с большой выдержкой времени – от нескольких часов до нескольких минут. В этом случае, как правило, используют моторные и полупроводниковые реле.
В реле времени с электромагнитным замедлением использован принцип электромагнитного замедления. В качестве короткозамкнутой обмотки используется алюминиевая или медная гильза, надеваемая на сердечник. При включении обмотки электромагнита реле или при ее отключении в такой гильзе наводится ЭДС и вихревые токи, создающие поток, препятствующий изменению потока обмотки электромагнита.
При этом замедление при срабатывании небольшое (доли секунды) из-за малой индуктивности и постоянной времени при большом (начальном) зазоре. Замедление при отпускании может достигать десяти секунд, так как при отпускании проводимость конечного зазора большая, и, следовательно, большая индуктивность и постоянная времени. Для получения большой выдержки времени при отпускании необходима высокая магнитная проводимость рабочего и паразитного зазоров в замкнутом состоянии магнитной системы. С этой целью все соприкасающиеся детали магнитопровода и якоря тщательно шлифуются.
На рис. 46, а изображена конструктивная схема реле с электромагнитным возбуждением. Здесь 1 – катушка электромагнита; 2 – магнитопровод; 3 – короткозамкнутая гильза; 6 – якорь. Время срабатывания при отпускании можно регулировать изменением толщины немагнитной прокладки 7. Уменьшение толщины прокладки увеличивает проводимость, индуктивность, постоянную времени и соответственно время отпускания реле (рис. 46, б). Чем больше сила пружины 4, регулируемая гайкой 5, тем больше поток отпускания и тем меньше время срабатывания при отпускании (рис. 46, в).
Магнитная цепь такого реле делается насыщенной для того, чтобы уменьшить зависимость магнитного потока и выдержки времени от питающего напряжения.
| | | |
| а) | б) | в) |
| Рис. 46. Конструктивная схема и динамические характеристики реле с электромагнитным замедлением | ||
У реальных магнитных материалов после отключения намагничивающей обмотки поток спадает до остаточного потока, который определяется свойствами материала магнитопровода, геометрическими размерами магнитной цепи и магнитной проводимостью рабочего зазора.
При большом остаточном потоке возможно залипание якоря (якорь остается в притянутом состоянии после отключения обмотки электромагнита). Для устранения залипания используется тонкая немагнитная прокладка.
Реле времени с электромагнитным замедлением достаточно просты по конструкции, обладают большой ударо-, вибро- и износостойкостью.
Допустимое число включений достигает 600 в час. Они могут использоваться в схемах автоматики и электропривода как реле тока, напряжения и промежуточные. Коэффициент возврата низок и составляет 0,1–0,3.
Выдержки времени при отпускании – 0,3–5 секунд.
Промышленностью выпускаются многочисленные модификации реле с электромагнитным замедлением. Реле имеют один или два унифицированных контактных узла. Каждый узел имеет один замыкающий и один размыкающий контакты с общей точкой. Постоянный ток включения контактов составляет 10 А при напряжении 110 В и 5 А при 220 В. Ток отключения для индуктивной нагрузки – 0,2 А, для активной нагрузки – 0,5 А.
В реле с пневматическим замедлением и анкерным механизмом электромагнит постоянного или переменного тока воздействует на контактную систему через замедляющее устройство в виде пневматического демпфера или часового (анкерного) механизма. Выдержка времени меняется при регулировке этого устройства. Преимуществами такого реле являются возможность питания как постоянным, так и переменным током и независимость от напряжения, частоты питания, температуры.
Реле с пневматическим замедлением РВП применяется в схемах электропривода металлорежущих станков и других механизмов. Такое реле позволяет регулировать выдержку времени в диапазоне от 0,4 до 180 секунд с точностью ±10 %.
В замедлителях в виде анкерного механизма его пружина заводится под воздействием электромагнита. Контакты реле приходят в движение лишь после того, как связанный с ними анкерный механизм отсчитает определенное время уставки. Выдержка времени у этих реле регулируется в пределах от 7 до 17 секунд с точностью ±10 % уставки. В реле имеются и нерегулируемые контакты, которые связаны с якорем электромагнита и используются в цепях, не требующих выдержки времени.
Реле надежно работают при напряжении питания до 0,85Uн. Износостойкость анкерного механизма составляет всего 15000 срабатываний, поэтому такие реле не применяют при частых включениях.
В состав моторных реле времени входит электродвигатель с заданной частотой вращения. Промышленностью выпускаются реле на выдержки времени от 1 секунды до 26 минут с различным исполнением контактов. Точность работы реле составляет ±5 секунд. Реле позволяет устанавливать различную выдержку времени в пяти независимых цепях.
Износостойкость реле – не менее 1000 циклов.
Герконовые реле – это реле с герметичными магнитоуправляемыми контактами. Контакты герконовых реле 1, 2, 3 (контактные сердечники) помещаются в стеклянный баллон с инертным газом или вакуумом (рис. 47). Контакты в этих реле выполняют функции магнитопровода, токопровода и возвратной пружины.
При подаче тока в обмотку ω (рис. 47, а) возникает магнитный поток Ф и электромагнитная сила, притягивающая контакты. Если отключить ток, то под действием собственных упругих сил контакты разомкнуться. Изменение полярности тока в обмотке управления поляризованного реле (рис. 47, б) вызывает переключение контактов (1 и 2 или 1 и 3).
| | |
| а) | б) |
| Рис. 47. Герконовые реле | |
Существуют разновидности герконов с ртутными контактами.
В небольшом объеме ртути (подвижный контакт), содержащемся в герметичном баллоне, размещается ферромагнитная деталь (поплавок).
Под действием магнитного поля управляемой катушки эта деталь погружается в ртуть и поднимает ее уровень до замыкания неподвижных контактов.
Благодаря полной герметизации герконовые реле могут работать в неблагоприятных условиях окружающей среды и при неблагоприятных параметрах (при низком переходном сопротивлении, малом напряжении на контактах). Они имеют простую конструкцию, малые массы и габариты, высокое быстродействие (1–3 мс), высокую частоту коммутаций – 1000 включений в секунду, высокую электрическую прочность межконтактного промежутка. В них отсутствуют трущиеся детали. Герконовые реле обеспечивают удобство согласования с современными изделиями микроэлектроники и надежность работы в широком диапазоне температур. Их износостойкость достигает десятков и сотен миллионов срабатываний.
Герконы имеют следующие недостатки: восприимчивость к внешним магнитным полям (необходима защита), хрупкость стеклянного баллона, чувствительность к ударам и вибрациям (необходима амортизация мест установки герконов), значительное время вибрации контактов, малую мощность коммутируемых цепей, возможность самопроизвольного размыкания контактов при больших токах, значительный технологический разброс параметров. Герконовые реле используются в схемах автоматики и защиты в качестве логических элементов, в качестве преобразователей неэлектрических величин в электрические, как электромеханические усилители сигналов между полупроводниковыми устройствами и силовыми электрическими аппаратами.
Параметры коммутируемых цепей для чисто активной нагрузки следующие: коммутируемая мощность – 0,3–200 Вт, коммутируемый ток – 0,03–3 А, коммутируемое напряжение – 20–250 В, время срабатывания – 0,8–10 мс, время отпускания – 0,3–8 мс, МДС срабатывания – 35–300 А, МДС отпускания – 6–62 А, максимальный коэффициент возврата – 0,85–0,9, минимальный коэффициент возврата – 0,2–0,5.
Тепловые реле предназначены для защиты электроустановок, главным образом электрических машин, от перегрева при длительных перегрузках.
Тепловое реле срабатывает при определенной температуре нагрева основного чувствительного элемента. В качестве чувствительного элемента наибольшее распространение получили биметаллические элементы. Нагрев элемента может быть непосредственным (за счет тепла, выделяемого током нагрузки), косвенным (за счет тепла нагревательного элемента НЭ, рис. 48, а) и комбинированным.
Биметаллический элемент состоит из двух пластин металла (с различными температурными коэффициентами линейного расширения a1 и a2), соединенных сваркой или прокаткой в горячем состоянии. В тепловых реле применяются биметаллы, у которых в качестве термореактивного материала (с большим значением a) используется железоникелевый сплав – инвар, а в качестве термоактивного материала (с меньшим значением a) – хромоникелевые, молибденоникелевые стали.
Если такой элемент закрепить неподвижно и нагреть, то произойдет его изгиб в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. Механическая сила, затрачиваемая на преодоление сил, противодействующих изгибу, используется для воздействия на исполнительные элементы реле – контакты.
| | |
| а) | б) |
| Рис. 48. Конструктивная схема и характеристика теплового реле | |
Максимальный механический прогиб свободного конца элемента
|
| |||
| где | α1 | ‒ | температурный коэффициент расширения термоактивного материала; |
| α2 | ‒ | температурный коэффициент расширения термореактивного материала; | |
| δ | ‒ | суммарная толщина биметаллического элемента; | |
| l | ‒ | его длина; | |
| τ | ‒ | превышение температуры биметаллического элемента относительно окружающей среды. | |
Сила, развиваемая на прогнутом конце элемента, равна
|
| |||
| где | 
| ‒ | средний модуль упругости материала элемента; |
| b | ‒ | ширина элемента. | |
Конструктивная схема реле изображена на рис. 48, а. Здесь 1 и 2 – биметаллическая пластина в различных положениях; 3 – кнопка ручного возврата; 4 и 5 – контакты; 6 – пластмассовая колодка; 7 – пружина; 8 – упор. В данном реле происходит мгновенный переброс контактов из одного положения в другое, и нажатие на контакты не зависит от усилия, развиваемого биметаллической пластиной.
В момент достижения предельно допустимой температуры защищаемого объекта (например, обмотки машины) биметаллический элемент должен нагреться до температуры срабатывания (т.е. до температуры, при которой реле замыкает или размыкает свои контакты).
Время срабатывания реле с момента появления перегрузки зависит от начальной температуры окружающей среды, величины тока и конструкции реле.
Одной из основных характеристик тепловых реле является токовременная характеристика, выражающая зависимость времени срабатывания реле от тока, протекающего через него (рис. 48, б). Для осуществления надежной защиты необходимо согласовать токовременную характеристику реле с перегрузочной характеристикой двигателя. При правильно выбранном реле его характеристика (рис. 48, б, кривая 1) должна располагаться ниже и вблизи характеристики нагрева двигателя (кривая 2). В эксплуатационных условиях согласование характеристик реле и двигателя достигается выбором реле с номинальным током, равным номинальному току двигателя. В этом случае обычно обеспечивается срабатывание реле примерно при (1,2–1,3)I н.
Существенным недостатком тепловых реле является зависимость времени действия от температуры окружающей среды. Такая зависимость приводит к тому, что, например, при температуре 80–90 градусов реле может отключить цепь даже при отсутствии тока. Поэтому для получения благоприятной защитной характеристики необходимо, чтобы температура окружающей среды для защищаемого объекта и реле совпадала или чтобы биметаллический элемент работал при более высоких температурах.
Тепловые реле с биметаллическими элементами не обеспечивают защиту от токов короткого замыкания, так как постоянная времени срабатывания реле значительно больше длительности процесса короткого замыкания.
Реле снабжаются регулятором уставок тока.
Датчики
Дата: 2019-02-25, просмотров: 362.
