Реле называется устройство, которое обеcпечивает скачкообразное
изменение выходного управляемого сигнала при подаче на вход управляющего
сигнала номинальной величины.
Любое реле имеет три основные части:
воспринимающую,
промежуточную и
исполнительную.
Воспринимающий элемент – принимает входной сигнал (напряжение,
ток) и реагирует на его изменение, например, обмотка электромагнитного реле.
Промежуточный элемент – передает воздействие от воспринимающего к
исполнительному, как правило, преобразует энергию одного вида в другой.
Исполнительный элемент – осуществляет скачкообразное изменение
выходной величины, например переключение одного или группы контактов.
Реле можно классифицировать по ряду признаков:
а) виду входного сигнала
электрические (U, I, f),
механические ( P, уровня),
оптические (I, E),
тепловые,
акустические,
химические и др.;
б) выполняемой функции
управления,
контроля,
защиты,
блокировки,
сигнализации и др.;
в) назначению и области использования
телефонные,
общепромышленной автоматики,
авиационные и др.
г) величине потребляемой мощности
высокочувствительные (до 0,01 Вт),
чувствительные (до 0,1 Вт) и
нормальные (свыше 0,1 Вт);
д) времени срабатывания
сверхбыстродействующие или безинерционные (до 0,001 с),
быстродействующие (до 0,05 с),
нормальные (до 0,25 с),
замедленные (до 1 с), и
реле времени (свыше 1 с);
Электрические реле классифицируются по следующим признакам:
1) роду управляющего тока
постоянного и
переменного тока;
2) принципу действия
электромагнитные,
магнитоэлектрические,
индукционные и др.;
3) влиянию направления тока при срабатывании
нейтральные и
поляризованные;
4) характеру воздействия на управляемую цепь
контактные и
бесконтактные.
Электромагнитное реле постоянного тока (рис.1,а) состоит из следующих
основных элементов:
обмотки 1;
сердечника 2;
магнитопровода 3;
контактных
пружин 4;
контактов 5;
подвижного якоря 6 и
штифта отлипания 7.
Принцип действия такого реле заключается в притяжении подвижного якоря
к сердечнику электромагнита, по обмоткекоторого протекает электрический ток.
При отсутствии тока в обмотке якорь оттягивается контактными пружинами.
В зависимости от положения якоря контакты реле замыкаются или размыкаются,
осуществляя соответствующие переключения управляемых цепей.
В качестве обмоточного провода применяются провода ПЭЛ, ПЭВ и др.
Магнитная цепь реле выполняется из магнитомягкого материала. Контактные пружины
реле изготавливаются из фосфористой бронзы или стали.
Контакты реле наклепываются или привариваются к пружинам. Форма и материал
контактов зависит от действующего тока, напряжения и вида включаемой нагрузки
управляемой цепи.
Материалом для контактов служат
серебро,
платина,
платиноиридиевый сплав,
сплавы вольфрама с серебром и др.
Штифт отлипания реле предназначен для быстрого возврата реле в
исходное положение после снятия напряжения с обмотки постоянного тока.
Он может быть в виде медной заклепки, бронзовой пластинки, регулировочного бронзового винта и т. п.
Реле переменного тока (рис. 1,в) принципиально не отличается от реле
постоянного тока, однако, если реле постоянного тока включить в цепь
переменного, то его якорь будет вибрировать с частотой сети.
Для устранения вибрации полюс сердечника 1 раздваивают и на одну половину устанавливают короткозамкнутый виток 2. В витке возникают э.д.с., ток и магнитный поток Ф2, который отстает по времени на угол от основного магнитного потока Ф1.
. К недостаткам реле переменного тока относятся повышенное потребление энергии и возможная вибрация.
Электромагнитные реле постоянного и переменного тока можно различить, прежде всего, по виду магнитопровода.
Магнитная система реле и контакторов постоянного и переменного тока различная. Магнитопроводэлектромагнитного реле или контактора переменного тока выполняется шихтованным из электротехнической стали. Это позволяет значительно снизить потери в магнитопроводе при переменном токе. При этом толщина листов тем меньше, чем больше частота напряжения питания и индукция в магнитопроводе.
В отличие от этого магнитопровод реле постоянного тока может быть цельным (выполнен из сплошного цельного куска электротехнической стали).
В электромагнитном реле постоянного тока усилие, притягивающее якорь к сердечнику, создается постоянным магнитным потоком,
в контакторах переменного тока необходимое усилие создается за счет суммы усилий, создаваемых двумя переменными потоками, сдвинутыми друг относительно друга по фазе. Необходимый сдвиг обеспечивается с помощью короткозамкнугого витка, охватывающего часть полюса сердечника.
Наличие короткозамкнутого витка в контакторе переменного тока необходимо, так как без него якорь будет вибрировать с частотой сети. Вибрация же приводит к износу магнитной системы и сопровождается сильным и довольно неприятным гудением. Сила притяжения электромагнитного механизма при наличии короткозамкнутоговитка (обычно выполняется из проводниковых материалов - медь, латунь, охватывающими часть полюса якоря или сердечника) складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил. Благодаря сдвигу их во времени общая сила пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше силы противодействующей пружины, которая при переменном напряжении пытается оторвать якорь реле от сердечника, чем, собственно, и исключается вибрация якоря. У реле и контакторов постоянного и переменного тока различен характер изменения тока катушки в момент включения.
У электромагнитных аппаратов постоянного тока ток в обмотке катушки не зависит от положения подвижной части магнитопровода.При включении ток нарастает постепенно до установившегося значения, соответствующего питающему напряжению и сопротивлению катушки. В электромагнитных аппаратах переменного тока ток в обмотке сильно зависит от положения якоря.У электромагнитных реле и контакторов переменного тока, индуктивность катушки в момент включения очень мала (из-за большого магнитного сопротивления разомкнутого магнитопровода) и ток оканчивается только омическим сопротивлением катушки. Поэтому при включении скачок тока может достигать 10-кратного значения тока установившегося режима. По мере втягивания якоря индуктивность катушки возрастает и ток постепенно снижается до установившегося значения.
Разновидностью электромагнитных реле являются поляризованные электромагнитные реле.
Их принципиальное отличие от нейтральных реле состоит в способности реагировать на полярность управляющего сигнала.
Реле изготавливаются с втягивающими катушками постоянного тока на напряжения 12, 24, 48, 60, 110, 220 В и токи 0,4 - 10 А и втягивающими катушками переменного тока - на напряжения 12, 24, 36, 48, 60,110, 127, 220, 230, 240, 380 и токаи 1 - 10 А
Магнитоуправляемый контакт (геркон) представляет собой электрический аппарат, изменяющий состояние электрической цепи посредством механического размыкания или замыкания ее при воздействии управляющего магнитного поля на его элементы, совмещающие функции контактов, пружин и участков электрической и магнитной цепей.
Простейшее герконовое реле с замыкающими контактами состоит из двух контактных сердечников с высокой магнитной проницаемостью (пермаллой), размещенных в стеклянном герметичном баллоне, заполненном либо инертным газом, либо чистым азотом, либо сочетанием азота с водородом. Инертная среда предотвращает окисление контактных сердечников. Стеклянный баллон устанавливается внутри обмотки управления, питаемой постоянным током. При подаче тока в обмотку возникает магнитное поле, которое проходит по контактным сердечникам через рабочий зазор зазор между ними и замыкается по воздуху вокруг катушки управления. Создаваемый при этом магнитный поток при прохождении через рабочий зазор образует тяговую электромагнитную силу, которая, преодолевая упругость контактных сердечников, соединяет их между собой. Для создания минимального переходного сопротивления контактов, поверхности касания герконов покрывают золотом, палладием или (на худой конец) серебром. При отключении тока в обмотке электромагнита сила исчезает, и под действием сил упругости контакты размыкаются. В герконовых реле отсутствуют детали, подвергающиеся трению, а контакты сердечника многофункциональны, так как при этом выполняют одновременно функцию магнитопровода, пружины и токопровода. Для уменьшения размеров намагничивающей катушки увеличивают допустимую плотность тока, используя для намотки теплостойкий эмалированный провод. Все детали изготавливаются штамповкой, а соединяются сваркой или пайкой. Для уменьшения зоны включенного состояния в герконах применяются магнитные экраны. Пружины герконов не имеют предварительных натягов, поэтому включение их контактов происходит без периода трогания. Если в герконах наряду с электромагнитом используется постоянный магнит, то герконы из нейтральных переходят в поляризованные.. Из-за технологической погрешности коэффициента возвратагерконовые реле имеют большой разброс от 0,3 до 0,9. С целью увеличения коммутационного тока и номинальной мощности герконовые реле имеют дополнительные дугогасительные контакты. Такие реле называются герметичные силовые контакты или герсиконы. Промышленностью выпускаются герсиконы от 6,3 до 180 А. Частота включений в час достигает 1200. С помощью герсиконов осуществляется пуск асинхронных двигателей мощностью до 3 кВт. Особый класс герконов – реле на ферритах, которые обладают свойством памяти. В таких реле для переключения в катушку необходимо подать импульс тока обратной полярности с целью размагничивания ферритного сердечника. Они называются герметизированные запоминающие контакты или гезаконы. Достоинства герконовых реле 1. Полная герметизация контакта позволяет их использовать герконовые реле в различных условиях влажности, запыленности и т. д. 2. Простота конструкции, малая масса и габариты. 3. Высокое быстродействие, что позволяет использовать герконовые реле при высокой частоте коммутаций. 4. Высокая электрическая прочность межконтактного промежутка. 5. Гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепей управления герконовых реле. 6. Расширенные функциональные области применения герконовых реле. 7. Надежная работа в широком диапазоне температур (-60ё+120°С). Недостатки герконовых реле 1. Низкая чувствительность у МДС управления герконовых реле. 2. Восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер по защите от внешних воздействий. 3. Хрупкий баллон герконовых реле, чувствительный к ударам. 4. Малая мощность коммутируемых цепей у герконов и герсиконов. 5. Возможность самопроизвольного размыкания контактов герконовых реле при больших токах. 6. Недопустимое замыкание и размыкание контактов герконовых реле при питании переменным напряжением низкой частоты.
Возможные неисправности контакторов и способы их устранения
Неисправность
Вероятная причина
Методы устранения
Контактор не включается при подаче напряжения на втягивающую катушку
а) Повреждена обмотка катушки б) Обрыв в цепи катушки в) Механическое затирание подвижной системы г) Контакты задевают за стенки камер д) Установлена катушка несоответствующего напряжения
а) Сменить катушку б) Проверить схему, устранить обрыв в) Отрегулировать положение подшипников так, чтобы вал контактора легко в них вращался г) Отрегулировать положение контактов и камер для устранения задевания д) Поставить катушку требуемого напряжения
Контактор включается, а затем снова отключается Контактор не полностью включается при подаче напряжения
Нарушение цепи блок-контакта, через который питается катушка контактора а) Велико нажатие контактов б) Недостаточное напряжение в сети в) Велико нажатие возвратной пружины
Проверить наличие и надежность во всех соединениях и восстановить его а) Сменить пружину контакта, замерив нажатие, которое не должно выходить за установленные пределы, указанные в справочнике (смотреть таблицу ниже) б) Принять меры к недопущению чрезмерного падения напряжения в сети в) Ослабить затяжку пружины
Контакты привариваются при включении
а) Слишком велико или мало контактное нажатие. При чрезмерном нажатии якорь застревает при касании контактов б) Включение произошло при недостаточном напряжении в сети
а) Зачистить или сменить контакты и контактную пружину, замерив нажатие, которое не должно выходить за пределы, указанные в справочнике (смотреть таблицу ниже) б) Принять меры к недопущению падения напряжения в сети
Контакты нагреваются выше допустимой температуры
а) Нагрузка выше номинальной б) Чрезмерно изношены контакты в) Пыльные,грязные или обгоревшие контакты г) Слабый контакт в месте соединения подвижного контакта с рычагом с гибким соединением или неподвижного контакта со скобой д) Малое контактное нажатие
а) Проверить ток нагрузки. Если нет возможности уменьшать нагрузку, сменить контактор на аппарат с большим номинальным током б) Сменить контакты в) Удалить пыль и зачистить контакты напильником, не меняя профиль г) Затянуть крепящие болты. Если контактные поверхности окислились, зачистить их до блеска д) Сменить пружину
Сильное гудение магнитной системы,при несвоевременном устранении оно может вызвать сгорание катушки
а) Якорь неплотно прилегает к сердечнику из-за загрязнения поверхностей соприкосновения б) Поврежден короткозамкнутый виток в) Слишком велико нажатие контактов г) Плохо затянуты болты, крепящие якорь и сердечник д) Якорь неплотно прилегает к сердечнику из-за неровностей поверхностей соприкосновения е) Отсутствие провала нижнего керна якоря или сердечника ж) Перекос якоря по отношению к сердечнику
а) Удалить грязь и вытереть поверхности соприкосновения чистой ветошью б) Заменить виток новым в) Сменить контактные пружины г) Подтянуть болты д) Произвести шлифовку поверхностей якоря и сердечника с возможной тщательностью вдоль слоев шихтовки магнитной системы, не снимая большого слоя металла е) Выпрямить или сменить перекосившиеся детали
Принцип действия такого реле заключается в притяжении подвижного якоря
к сердечнику электромагнита, по обмоткекоторого протекает электрический ток.
При отсутствии тока в обмотке якорь оттягивается контактными пружинами.
В зависимости от положения якоря контакты реле замыкаются или размыкаются,
осуществляя соответствующие переключения управляемых цепей.
В качестве обмоточного провода применяются провода ПЭЛ, ПЭВ и др.
Магнитная цепь реле выполняется из магнитомягкого материала. Контактные пружины
реле изготавливаются из фосфористой бронзы или стали.
Контакты реле наклепываются или привариваются к пружинам. Форма и материал
контактов зависит от действующего тока, напряжения и вида включаемой нагрузки
управляемой цепи.
Материалом для контактов служат
серебро,
платина,
платиноиридиевый сплав,
сплавы вольфрама с серебром и др.
Штифт отлипания реле предназначен для быстрого возврата реле в
исходное положение после снятия напряжения с обмотки постоянного тока.
Он может быть в виде медной заклепки, бронзовой пластинки, регулировочного бронзового винта и т. п.
Реле переменного тока (рис. 1,в) принципиально не отличается от реле
постоянного тока, однако, если реле постоянного тока включить в цепь
переменного, то его якорь будет вибрировать с частотой сети.
Для устранения вибрации полюс сердечника 1 раздваивают и на одну половину устанавливают короткозамкнутый виток 2. В витке возникают э.д.с., ток и магнитный поток Ф2, который отстает по времени на угол от основного магнитного потока Ф1.
. К недостаткам реле переменного тока относятся повышенное потребление энергии и возможная вибрация.
Электромагнитные реле постоянного и переменного тока можно различить, прежде всего, по виду магнитопровода.
Магнитная система реле и контакторов постоянного и переменного тока различная. Магнитопроводэлектромагнитного реле или контактора переменного тока выполняется шихтованным из электротехнической стали. Это позволяет значительно снизить потери в магнитопроводе при переменном токе. При этом толщина листов тем меньше, чем больше частота напряжения питания и индукция в магнитопроводе.
В отличие от этого магнитопровод реле постоянного тока может быть цельным (выполнен из сплошного цельного куска электротехнической стали).
В электромагнитном реле постоянного тока усилие, притягивающее якорь к сердечнику, создается постоянным магнитным потоком,
в контакторах переменного тока необходимое усилие создается за счет суммы усилий, создаваемых двумя переменными потоками, сдвинутыми друг относительно друга по фазе. Необходимый сдвиг обеспечивается с помощью короткозамкнугого витка, охватывающего часть полюса сердечника.
Наличие короткозамкнутого витка в контакторе переменного тока необходимо, так как без него якорь будет вибрировать с частотой сети. Вибрация же приводит к износу магнитной системы и сопровождается сильным и довольно неприятным гудением. Сила притяжения электромагнитного механизма при наличии короткозамкнутоговитка (обычно выполняется из проводниковых материалов - медь, латунь, охватывающими часть полюса якоря или сердечника) складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил. Благодаря сдвигу их во времени общая сила пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше силы противодействующей пружины, которая при переменном напряжении пытается оторвать якорь реле от сердечника, чем, собственно, и исключается вибрация якоря. У реле и контакторов постоянного и переменного тока различен характер изменения тока катушки в момент включения.
У электромагнитных аппаратов постоянного тока ток в обмотке катушки не зависит от положения подвижной части магнитопровода.При включении ток нарастает постепенно до установившегося значения, соответствующего питающему напряжению и сопротивлению катушки. В электромагнитных аппаратах переменного тока ток в обмотке сильно зависит от положения якоря.У электромагнитных реле и контакторов переменного тока, индуктивность катушки в момент включения очень мала (из-за большого магнитного сопротивления разомкнутого магнитопровода) и ток оканчивается только омическим сопротивлением катушки. Поэтому при включении скачок тока может достигать 10-кратного значения тока установившегося режима. По мере втягивания якоря индуктивность катушки возрастает и ток постепенно снижается до установившегося значения.
