Электромагнитные реле

Основные части электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами.

Принцип действия: При пропускании электрического тока через обмотку электромагнита возникающее магнитное поле притягивает к сердечнику якорь, который через толкатель смещает, и тем самым переключает контакты. Переключатели могут быть замыкающими, размыкающими, переключающими. (((9(ре

(

В зависимости от физической величины реле можно разделить на:

- реле тока- максимальные,минимальные,

-реле напряжения максимальные,минимальные,

- промежуточные, сигнальные…

а) Согласование тяговых и противодействующих харак­теристик. Электромагнитные реле обладают сравнительно большими тяговыми усилиями, приводятся в действие с помощью электромагнитов постоянного или переменного тока.

Противодействующие усилия создаются возвратной и контактными пружинами. Усилие контактных пружин создаёт предварительное нажатие в момент соприкосновения контактов. В результате уменьшается вибрация контактов при срабатывании и обеспечивается необходимое контактное нажатие. Противодействующее усилие пружин меняется линейно с изменением зазора.

Для надёжного включения в обмотку реле подаётся ток Iраб>Iтр. Коэффициент запаса при этом k з = Iраб/ Iср и обыч­но составляет k з =1,4.

С ростом k з уве­личивается тяговое электромагнитное усилие, действующее на якорь, увеличивается ускорение якоря, сокращается пол­ное время включения. Однако при этом возрастают удары в механизме и вибрация контактов.

Для того чтобы устранить залипание якоря, в магнит­ной системе всегда создается конечный зазор бк. При этом зазоре тяговое усилие значительно превышает противодей­ствующее.

Для отключения реле усилие, развиваемое противодействующими пружина­ми, должно быть больше электромагнитного усилия и якорь возвратится в начальное положение.

Допустим, требуется реле, которое срабатывает при токе 100 А и отпускает при токе 99 А, т.е.

k в = 0,99. В элект­ромагнитных реле такой k в. получить трудно, и в этих слу­чаях применяются электронные реле. Если реле применя­ется для защит установки от чрезмерного понижения на­пряжения сети, то оно также должно иметь высокий k в. Например, если установка должна отключаться от сети при напряжении, равном 70 % Uном, то необходимо при­менить реле с

k в = 0,7. Такой k в можно легко получить и электромагнитном реле переменного тока.

Рассмотренное реле срабатывает при любом направле­нии тока в обмотке. Такие реле называются нейтральными.

б) Влияние различных факторов на коэффициент воз­врата.

k в максимального реле <1. Для увеличения k в необходимо максимально сблизить тяговую и противодействующую характеристики. Добиться этого удаётся ценой сложных конструктивных решений, снижающих надёжность реле (противодействующее усилие создаётся несколькими пружинами).

1- Если выбрать достаточно большое значение зазора в магните бк и малый рабочий ход якоря, то характеристика про­тиводействующей пружины достаточно близко подойдет к тяговой и k в может быть получен примерно 0,7—0,8.

Большими возможностями согласования характеристик обладает электромагнитная система с поворотным движе­нием якоря. Якорь Г- образной формы выполнен из тонкой электротехнической стали, при малом рабочем зазоре он насыщается, благодаря чему зна­чение Ризб уменьшается и k в воз­растает.

2- Изменяя форму якоря и полю­сов, можно получить практически любую тяговую характеристику.

3-На k в реле оказывают влияние трение перемещающихся деталей электромагнита и гистерезис материала магнитопровода. Трение являетсядополнительным усилием сопротивления и вызывает увели­чение тока трогания. Трение препятствует и отпусканию. Усилие возвратной пружины уменьшается, что вызывает уменьшение тока отпускания. В результате k в уменьшается. Для того чтобы трение меньше ска­зывалось на k в, усилие противодействующей пружины должно значительно превышать силу трения.

В ряде случаев необходимо контролировать уменьше­ние входного параметра. Эта задача решается с помощью минимальных реле. Так, например, контакты минимально­го реле напряжения отключают установку при снижении напряжения сети ниже допустимого. Напряжением сраба­тывания таких реле называется напряжение, при ко­тором происходит отпускание якоря, напряжением возвра­та — напряжение, при котором якорь притягивается к полюсам электромагнита. Тогда k в = Uв/Uср>1. Анало­гично для реле минимального тока

k в = Uв/Uср>1.

4- Коэффициент k в может легко меняться за счёт изменения конечного рабочего зазора, чем больше бк, тем выше k в.

5-С увеличением начального натяжения возвратной пру­жины k в уменьшается.

В ряде случаев ток или напряжение отпускания реле в схемах автоматики должны быть значительно меньше тока или напряжения срабатывания. В этих схемах приме­няются реле с низким k в.

Высокий k в в реле переменного тока достигается легче, чем в реле постоянного тока.

а) Реле защиты энергосистем. В схемах защиты энергосистем и крупных силовых установок (мощных электродвигателей, трансфор­маторов) широко применяются реле серии РТ-40. Оно относится ко вторичным реле косвенного действия. Обмотка ре­ле разбита на две секции, которые при необходимости могут быть сое­динены параллельно или последовательно. Магнитная система состоит из П или Г-образного шихтованного сердечника и поворотного якоря. С осью якоря связаны два мостиковых контакта (замыкающий и размыкающий) с се­ребряными накладками. Ток срабатывания регулируется изменением натяга спиральной противодействующей пружиной. Натяг пружины и значение тока срабатывания (уставка) фиксируются указателем по шкале. За счет изменения натяга пружины уставка по току срабатывания изменяется в 4 раза. При переключении последовательного соединения секций на параллельное ток срабатывания увеличивается в 2 раза.

С осью якоря связан демпфер в виде тороида, заполненного квар­цевым песком. С помощью демпфера уменьшаются вибрации как всей подвижной системы, так и контактов при их включении.

Реле выпускаются на токи от 0,2 до 200А. Время срабатывания составляет 0,03 с. k в =0,7 и умень­шается по мере увеличения силы противодействующей пружины.

б)Реле тока и напряжения для управления и защиты электропри­вода. применяются реле постоянного тока серии РЭВ-300 с высоким k в. Реле этой серии выпускаются и как реле напряжения, и как реле тока.

С увеличением напряжения трогания Uтр изменяется k в.

Увеличение быстродействия реле напряжения достигается низким номинальным напряжением обмотки (24, 48 В) и последовательным включением добавочного резистора из константана.

Включение добавочного резистора из константана уменьшает зави­симость напряжения срабатывания от температуры.

в) Реле защиты электропривода реле мак­симального тока- токовое реле серии РЭВ, предназначенное для работы на переменном токе. Эти реле используются для защиты от токов КЗ, а в совокупности с реле времени — для защиты от токовых перегрузок. Реле могут использоваться как промежуточные.

Реле напряжения реагируют на исчезновение напряжения питания. Для устранения вибрации якоря на полюсный наконечник устанавливается короткозамкнутый виток.