Реле, контролирующие неэлектрические параметры

В автоматизированных электроприводах и системах автоматики применяют реле, контролирующие неэлектрические параметры. К ним относятся реле перемещения, реле уровня, реле скорости, реле давления, реле температуры и др. Большинство таких контактных реле, контролирующих неэлектрические параметры, может быть представлено структурными схемами, показанными на рис. 4.10.

Структурная схема на рис. 4.10а является по существу обобщением структурной схемы электромагнитного реле, изображенной на рис. 4.1. Основное отличие реле, контролирующего неэлектрический параметр, (РКНП) от электромагнитного реле (РЭМ), показанного на рис. 4.1, относится к воспринимающему устройству (ВЭ), так как источником информации (ИИ) для него является не электрическая цепь (как ЭЦ1 на рис. 4.1), а среда, характеризуемая неэлектрической физической величиной х_и (информационным параметром - перемещением, скоростью, давлением, температурой или др.).

В механическом реле положения воспринимающим элементом служит рычаг, толкатель или иное механическое устройство, по кинематической цепи которого передается сигнал о перемещении контролируемого объекта. В качестве реле положения может рассматриваться путевой или конечный выключатель. Обычно эти выключатели относят к числу командоаппаратов (см. п.).

В механическом реле уровня воспринимающим элементом, как правило, служит поплавок. Перемещение его вслед за контролируемым уровнем жидкости (воды, масла и т.п.) передается механической передаче (МП) с переключающей пружиной (см. [1] п. 3.2, п. 3.3). МП воздействует на коммутирующий контакт (КК), вызывая замыкание и размыкание контакта при определенных уровнях жидкости. Реле уровня часто используют для автоматического включения и отключения электропривода насоса, а также в системах сигнализации.

Механическое реле скорости реагирует на направление и частоту вращения вала двигателя. Оно имеет воспринимающий элемент, который действует по принципу асинхронного электродвигателя (рис. 4.11).

Реле механически соединяется с валом двигателя и постоянный магнит 2 вращается этим валом, внутри цилиндра 1 типа «беличья клетка». Токи, индуцированные в стержнях клетки, взаимодействуют с вращающимся магнитным полем постоянного магнита и создают для цилиндра вращающий момент. В зависимости от направления вращения магнита (и вала) механическая передача МП1 или МП2 будет воспринимать усилие F₁ или F₂, пропорциональное по величине скорости вращения вала. Коммутационное положение контакта КК1 или контакта КК2 определится величиной соответствующей силы и, следовательно, скоростью вращения вала.

Уставку срабатывания реле в зависимости от скорости вращения настраивают путем регулировки натяжения возвратной пружины передаточного механизма, который может иметь также переключающую пружину для ускорения процесса коммутации (см. [1] п. 3.2, п. 3.3).

Механическое реле давления предназначено для автоматического включения электроприводов насосов, поддерживающих определенное давление в системах, и использования в различных устройствах автоматики и сигнализации.

В качестве воспринимающего элемента в реле давления применяется мембрана или сильфон. Предусматривается регулировка уставки по давлению на срабатывание реле. Контакты реле давления, например типа РДК-57, позволяют разрывать электрическую цепь напряжением 380 В, мощностью до 350 Вт.

Механическое температурное реле реагирует на изменение температуры воспринимающего элемента, принцип действия которого подобен действию биметаллического электротеплового преобразователя (см. [1] п. 3.4) с той разницей, что на нагрев биметалла оказывает влияние не ток, а окружающая среда. Конструктивное исполнение воспринимающего элемента температурного реле определяется во многом областью его применения. Например, температурное реле типа ТР-200М предназначено для контроля температуры нагрева жидкой или газовой рабочей среды. Корпус реле герметичный и представляет собой латунную трубку, длина которой изменяется при изменении температуры. Внутри корпуса находятся коммутирующие контакты КК и детали механической передачи МП, выполненные из инвара. Благодаря разным по величине температурным коэффициентам латуни и инвара и специальной конструкции кинематической цепи МП, происходит срабатывание реле при нагревании корпуса до некоторой температуры. Снижение температуры до определенного значения вызывает отпускание реле и возвращение контактов в исходное состояние. Пределы контролируемой температуры от 25 до 200 ^ОС, погрешность не более 5 ^ОС.

Комплектное реле контроля неэлектрических параметров состоит из электромагнитного реле (РЭМ) и электрического датчика (ДЭ) - измерительного преобразователя (см. п.) неэлектрической величины в электрическое напряжение х=U_и (или ток: х = I_и), которое подается на обмотку катушки малогабаритного РЭМ (рис. 4.10б). Для контроля величины перемещения используется ДЭ перемещения, для контроля скорости – ДЭ скорости, для контроля температуры – ДЭ температуры. Например, для устройств автоматики в качестве реле скорости и направления вращения используется тахогенератор постоянного тока (см. п.) совместно с поляризованным реле.

Среди бесконтактных реле, контролирующих неэлектрические величины, получили распространение температурные реле на основе термистора (терморезистора) – полупроводникового прибора с существенно нелинейной вольтамперной характеристикой и большим по абсолютной величине отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Чувствительность термистора значительно выше, чем у биметаллического воспринимающего элемента контактного реле.

Термистор подсоединяется в разрыв электрической цепи так же, как подсоединяется коммутирующий контакт. Ток, протекающий по нему сначала плавно при нагреве термистора, а затем скачком возрастает из-за изменения сопротивления от 2,2 кОм до 30 Ом (у термистора СТ3-27) в рабочем диапазоне температур от 25 ^ОС. Номинальная мощность рассеяния 70 мВт.