Принцип действия электромагнитных реле (Internet)

Электромагнитное реле. Принцип действия, ток срабатывания, регулирование тока срабатывания.

а) Основные типы электромагнитных реле

На электромагнитном принципе выполняются реле трех основных типов: реле с втягивающимся якорем, реле с поворотным якорем и реле с поперечным движением якоря.

Реле с втягивающимся якорем (рис. 3-1) состоит из неподвижного сердечника (полюса) 1, катушки (обмотки)7, стального якоря 2, подвижного контакта 4, укрепленного на якоре с помощью изоляционной планки, неподвижных контактов 3, упора 6 и противодействующей пружины 5.

При отсутствии тока в реле якорь под влиянием пружины и собственного веса находится в нижнем положении, на упоре. При подаче тока в катушку реле возникает магнитный поток, который намагничивает сердечник 1 и якорь 2. В результате этого якорь притягивается к сердечнику и укрепленный на нем контакт 4 замыкает контакты 3.

С помощью электромагнитной системы такого типа выполняются реле прямого действия (см. рис. 3-7—3-11), отключающие и включающие электромагниты приводов выключателей и другие аппараты.

Реле с поворотным якорем (рис. 3-2, а) и реле с поперечным движением якоря (рис. 3-2, б) состоят из стального сердечника (магнитопровода) 1, катушки (обмотки) 7, стального якоря 2, подвижного контакта 4, укрепленного на якоре (рис. 3-2, а) или

на оси якоря (рис. 3-2, б), неподвижных контактов 3, упора 6 и противодействующей пружины 5. Действие этих реле аналогично действию рассмотренного выше реле с втягивающимся якорем.
Сила притяжения, воздействующая на якорь электромагнитных реле, определяется выражением

Из (3-1) следует, что сила притяжения F_Э прямо пропорциональна произведению квадрата тока, проходящего по обмотке реле I ², на квадрат числа витков и обратно пропорциональна квадрату расстояния от якоря до сердечника l ² ( — коэффициент пропорциональности, учитывающий магнитные свойства стали и особенности конструктивного выполнения реле).

б) Ток срабатывания и ток возврата реле

Момент притяжения якоря реле к неподвижному сердечнику называется моментом срабатывания реле, а наименьший ток, при котором оно срабатывает, называется током срабатывания реле и обозначается I_C.P.

Из приведенного определения тока срабатывания реле следует, что пограничное условие срабатывания реле наступает, когда электромагнитная сила F_Э, с которой якорь притягивается к неподвижному сердечнику, становится равной противодействующей механической силе F_M, складывающейсяиз силы пружины и веса якоря, т. е. когда

Подставляя это условие в выражение (3-1), получаем:

Если после срабатывания реле постепенно уменьшать ток в его обмотке, то электромагнитная сила будет уменьшаться, и, когда она станет меньше противодействующей механической силы, якорь реле вернется в исходное положение. Момент возвращения якоря в исходное положение называется моментом возврата реле, а наибольший ток, при котором происходит возврат реле, называется т о-ком возврата реле и обозначается I_B.P.

Отношение тока возврата к току срабатывания называется коэффициентом возврата реле:

Выше были рассмотрены электромагнитные реле, которые срабатывают при увеличении тока, проходящего в обмотке реле. Такие реле называются реле увеличения тока (напряжения) или реле тока (напряжения) максимальные. У реле максимальных ток (напряжение) срабатывания больше тока (напряжения) возврата, поэтому коэффициент возврата у этих реле всегда меньше единицы.

Электромагнитные реле этих же конструкций могут работать с нормально притянутым якорем. В этих случаях обмотка реле постоянно обтекается током такой величины, при которой F_Э превышает F_M и исходным рабочим положением реле является положение, когда якорь реле притянут к сердечнику и связанный с ним контакт 4 (рис. 3-1, 3-2) замыкает неподвижные контакты 3.

Реле срабатывает, когда ток в обмотке уменьшается до величины, при которой F_Э становится меньше F_M. Наибольшая величина этого тока называется током срабатывания. Реле возвращается в исходное положение, когда ток в обмотке опять возрастет и F_Э превысит F_M. Наименьшая величина этого тока называется током возврата реле.
Таким образом, рассмотренные реле срабатывают при уменьшении тока в обмотках и поэтому называются реле уменьшения тока (напряжения) или реле тока (напряжения) минимальные.
У реле минимальных ток срабатывания меньше тока возврата, поэтому коэффициент возврата у этих реле всегда больше единицы.

в) Способы регулирования тока срабатывания

Из выражения (3-2), которое показывает, от каких факторов зависит ток срабатывания, видно, что величину тока срабатывания можно регулировать (изменять) следующими способами:

1. Изменением противодействующей механической силы F_M, что достигается изменением натяжения противодействующей пружины 5 (рис. 3-1 и 3-2). Чем сильнее натянута пружина, тем больший ток нужно пропустить через обмотку реле для создания электромагнитной силы, достаточной для преодоления увеличенной противодействующей силы пружины. Следовательно, при увеличении натяжения пружины ток срабатывания реле увеличивается. Такой способ регулирования тока срабатывания используется во многих конструкциях реле, например, реле на рис. 3-16.

2. Изменением расстояния l (рис. 3-1) между якорем и неподвижным сердечником. Чем больше l, тем больший ток нужно пропустить через

обмотку реле для создания электромагнитной силы, достаточной для притяжения якоря, удаленного от сердечника на увеличенное расстояние. Следовательно, при увеличении первоначального расстояния между якорем и сердечником ток срабатывания реле увеличивается. Такой способ регулирования тока срабатывания применен у реле, приведенного на рис. 3-11.

3. Изменением числа витков обмотки реле. Чем больше витков будет иметь обмотка реле, тем меньший ток нужно через нее пропустить для создания той же электромагнитной силы, величина которой пропорциональна произведению тока на число витков. Такой способ регулирования тока срабатывания применяется у реле, изображенных на рис. 3-9 и 3-16.

г) Работа электромагнитных реле на переменном токе.

При периодическом изменении направления переменного тока, проходящего по обмотке электромагнитного реле, также периодически изменяется полярность намагничивания как сердечника, так и якоря реле. Поэтому сердечник и якорь всегда обращены друг к другу разноименными полюсами и притягиваются.

Следовательно, направление силы притяжения якоря не зависит от направления тока в обмотке реле, и поэтому электромагнитные реле могут применяться как для постоянного, так и для переменного тока.

Однако при включении обмотки электромагнитного реле в цепь переменного тока сила притяжения якоря также будет переменной по величине и, как показано на рис. 3-3, будет изменяться с двойной частотой от нуля до наибольшего значения.

Таким образом, если частота переменного тока составляет 50 Гц, то сила притяжения якоря будет 100 раз в течение 1 с достигать наибольшего значения и 100 раз становиться равной нулю.

Вследствие этого, когда электромагнитная сила притяжения F_Э,

уменьшаясь, становится меньше противодействующей силы F_M, создаваемой пружиной и весом якоря, якорь будет отходить, а затем вновь притягиваться при нарастании силы притяжения. Эти колебания якоря (вибрация) ухудшают работу контактов реле, вызывают их подгорание и неприятное гудение реле. Особенно нежелательна вибрация у реле, работающих нормально с притянутым якорем (например, магнитные пускатели).

Для устранения вибрации на часть полюса сердечника насаживается медный короткозамкнутый виток, называемый экраном (рис. 3-4). Благодаря этому магнитный поток, создаваемый током, проходящим по обмотке реле, расщепляется на два потока Ф ₁ и Ф₂, сдвинутые между собой на некоторый угол. Каждый магнитный поток будет создавать силу притяжения якоря F_Э1 и F_Э2. В результате суммарная сила притяжения F_Э.СУМ равная F_Э1+ F_Э2 (рис. 3-5), будет иметь незначительные колебания и всегда будет превышать противодействующую силу пружины и веса якоря F_М. Поэтому реле с экранами вибрации подвижной системы не имеют.

(курс лекций "Электрические аппараты")

Электромагнитные реле тока и напряжения.

Приводятся в действие с помощью электромагнитов постоянного или переменного токов.

Реле которое срабатывает при любом направлении тока в обмотке называется – нейтральным.

Характеристики:

1.Коэффициент запаса;

2.Коэффициент возврата.

Коэффициент запаса для большинства равен (1,4)

Коэффициент возврата должен быть как можно ближе к единице (1).

От этих коэффициентов зависит время срабатывания реле. Чем выше коэффициент запаса - увеличивается тяговое электромагнитное усилие действующее на якорь, увеличивается ускорение якоря. Отсюда следует, что сокращается полное время включения.

В ряде случаев необходимо контролировать уменьшение входного параметра, при этом применяются минимальные реле (тока или напряжения).

Конструкции электромагнитных реле тока и напряжения.

1.Реле защиты энергосистем.

Тип реле: РТ40

Магнитопровод шихтуется из листов электротехнической стали. Обмотка реле разбита на 2-е секции, которые могут быть соединены при необходимости параллельно или последовательно. Якорь выполнен из тонкого листа электротехнической стали. С осью якоря связаны 2 контакта (замыкающий и размыкающий) с серебряными накладками.

Ток срабатывания регулируется изменением натяга спиральной противодействующей пружины. Натяг пружины и значение тока срабатывания (уставки) фиксируется указателем по определенной шкале.

С осью якоря связан демпфер, заполненный кварцевым песком. С помощью него уменьшается вибрация всей подвижной системы, а также контактов при их включении.

Реле выполняются на токи от 0,2 до 200А.

Время срабатывания - 0,03 секунды.

На базе реле РТ40 выпускаются:

- реле напряжения

Дата добавления: 2015-04-24