Нейтральні реле

В системах автоматики одним з поширених елементів є реле – пристрій, в якому при плавній зміні сигналу управління (вхідного) здійснюється стрибкоподібна зміна (перемикання) вихідного сигналу.

В електромеханічних реле зміна (перемикання) вихідного сигналу здійснюється за допомогою контактів, а зусилля, яке переміщує контакти, створюється електромеханічним перетворювачем електричної енергії в механічну. Найпростішим з цих перетворювачів є електромагніт. Тому серед електромеханічних реле найпоширеніші – електромагнітні реле.

Нехай вхідний сигнал хвх змінюється в часі безперервно (тобто може приймати будь-які значення) від нуля до деякого значення, а потім також безперервно зменшуватись, як показано на рис. 1.1, а. Спочатку, при малих значеннях хвх, вихідний сигнал хвих дорівнює нулю. Але коли вхідний сигнал збільшується до деякого значення хвх.спр, вихідний сигнал стрибком приймає значення хвих.спр (рис. 1.1, б). При подальшому збільшенні вхідного сигналу вихідний сигнал не змінюється і дорівнює хвих.спр. При зменшенні сигналу хвх значення вихідного сигналу не змінюється, але при зменшенні його до значення хвих.відп вихідний сигнал стрибком зменшується до нуля. При подальшому зменшенні вхідного сигналу нульове значення вихідного сигналу зберігається. Залежність вихідного сигналу від вхідного показано на рис. 1.1, в.

image001

Рис. 1.1.  Характеристики реле

Значення вхідного сигналу хвх.спр, при якому вихідний сигнал стрибком змінюється від 0 до хвих.спр, називається сигналом спрацьовування. Значення вхідного сигналу хвх.відп, при якому вихідний сигнал стрибком змінюється від хвих.спр до 0, називається сигналом відпускання. Як правило, сигнал спрацьовування більший за сигнал відпускання (хвх.спр>хвх.відп), при цьому зміна хвих при збільшенні хвх відбувається по одному графіку, а при зменшенні хвх – по іншому (рис. 1.1, в). В цьому випадку можна сказати, що характеристика реле має петлю гістерезису. В ряді випадків, коли значення сигналів спрацьовування і відпускання близькі, гістерезисом можна знехтувати. В цьому випадку залежність хвих= f(хвх) показано на рис. 1.1, г. Тепер розглянемо зміну вихідного сигналу при зміні полярності вхідного сигналу. Якщо полярність вхідного сигналу не впливає на полярність вихідного сигналу, то при хвх=-хвх.спр вихідний сигнал стрибком змінюється від нуля до хвих.спр (рис. 1.1, д). Таку характеристику мають нейтральні реле. Якщо полярність вхідного сигналу впливає на полярність вихідного сигналу, то при хвх =-хвх.спр вихідний сигнал стрибком змінюється від нуля до –хвих.спр (рис. 1.1, е). Таку характеристику і подібну до неї мають поляризовані реле.

image002

Рис. 1.2. Схема сигналізації                        Рис. 1.3.  Електрична схема

з  електромагнітним реле                    сигналізації (умовне зображення)

За принципом дії розрізняють електромеханічні реле, магнітні безконтактні реле, електронні, напівпровідникові і фотоелектричні реле та ін.

Реле використовуються в схемах автоматичного управління, а також для сигналізації, захисту і блокування.

Розглянемо роботу реле на прикладі схеми сигналізації, яка показана на рис. 1.2, з використанням реле. Реле складається з обмотки 1, яка розміщена на нерухомому осерді 2, рухомого якоря 3 і контактів 4, 5, 6. Осердя з обмоткою і якорем являє собою електромагніт. Коли під дією напруги U по обмотці 1 проходить струм I, якір 3 притягує до осердя 2 і переміщує рухомий контакт 6 ліворуч. При цьому контакти 5 і 6 розмикаються, а контакти 6 і 4 замикаються. Контакт 6 розташований на плоскій пружині. Коли струм в обмотці 1 зникне, сила притягування якоря 3 до осердя 2 буде дорівнювати нулю і зусилля стисненої пружини контакту 6 примусить якір повернутись в попередній стан. При цьому знову замкнуться контакти 5 і 6 та розімкнуться контакти 6 і 4. Таким чином, головними частинами реле є електромагніт, контактний вузол і протидіюча пружина.

Схема на рис. 1.2 працює таким чином. Коли кнопка не натиснена, струм в реле не надходить і горить лампа HL1 (зелена), яка живиться напругою мережі змінного струму U~ через замкнуті контакти 5 і 6. Лампа HL2 (червона) при цьому не горить, оскільки контакти 6 і 4 розімкнені. Якщо натиснена кнопка, то струм йде в обмотку реле, воно спрацьовує (тобто в електромагніті якір 3 притягується до осердя 2) і замикаються контакти 6 і 4, а контакти 5 і 6 розмикаються. Загорається лампа HL2 (червона), що одержує напругу через контакти 6 і 4, а лампа HL1 гасне. Так буде до тих пір, поки натиснута кнопка. Якщо її відпустити, то схема повернеться в початковий стан.

На рис. 1.3 показана електрична схема, яка відповідає рис. 1.2, на якій використані стандартні умовні позначення елементів. Обмотка реле позначена прямокутником. Контактні пари 5-6 і 6-4 зображені в тому стані, в якому вони знаходяться, коли струм по обмотці реле не проходить. Контакти 5-6 називаються контактами розмикання, контакти 6-4 – замикання. Зверніть увагу на те, що обмотка реле і його контакти позначені однаковими літерами К. На електричній схемі вони можуть знаходитись в самих різних місцях, але конструктивно відносяться до одного і того ж пристрою. Одне реле може мати кілька контактів замикання і розмикання, але всі вони повинні позначатись однаковими літерами (чи літерами і числами, якщо в схемі використовується декілька реле).

Струм і потужність в колі обмотки реле звичайно значно менші, ніж струм і потужність в колі навантаження, перемикання в якому здійснюється за допомогою контактів цього реле. При цьому можна говорити про ефект підсилення, який забезпечує реле. Це означає, що кнопка в колі обмотки реле може бути малопотужною. Наприклад, замість неї можна використати шляховий вимикач чи мікроперемикач. А контакти реле вже можуть бути достатньо потужними, але вони розміщені в більш сприятливих умовах, ніж контакти управління шляхового вимикача, який знаходиться безпосередньо на виробничому механізмі. Саме реле знаходиться зазвичай в якій-небудь шафі керування, а в конструкції реле передбачені способи по захисту контактів.

Параметри і типи електромагнітних реле. До основних параметрів електромагнітних реле відносяться:

Струм спрацьовування Іспр, при протіканні якого по обмотці реле відбувається спрацьовування електромагніта і перемикання контактів.

Робочий струм Ір, при якому забезпечується надійне утримування контактів у переключеному стані. Зазвичай Ір>Іспр .

Струм відпускання Івідп, при якому електромагніт відпускає контакт і контакти повертаються в початковий стан: Івідп<Іспр.

Допустимий струм через контакти  Ік доп.

Допустима напруга між контактами Uк доп, яка обмежується напругою пробою між розімкненими контактами.

Час спрацьовування tспр – проміжок часу з моменту подання напруги на обмотку реле до моменту перемикання контактів.

Час відпускання tвідп – проміжок часу з моменту відключення напруги з обмотки реле до моменту відпускання реле.

За потужністю керування (електричною потужністю, яку споживає обмотка) реле поділяють на малопотужні (Рк доп < 1 Вт), середньої потужності (Рк доп = 1-10 Вт) і потужні (Рк доп > 10 Вт). Потужність керування визначається напругою живлення реле і струмом спрацьовування.

За часом спрацьовування електромагнітні реле поділяються на швидкодійні (tспр < 50 мс), нормальні (tспр = 50-150 мс), сповільнені (tспр = 0,15 – 1 с). Для затримки спрацьовування на час, більший секунди, служать спеціальні реле часу.

В залежності від живлення обмотки реле і способу створення магнітного поля розрізняють електромагнітні реле постійного і змінного струму. В свою чергу, електромагнітні реле постійного струму поділяються на нейтральні і поляризовані. В нейтральних реле, незалежно від напрямку струму в обмотці, спрацьовують одні й ті самі групи контактів. В поляризованих реле при одному напрямку струму в обмотці спрацьовує одна група контактів, при другому напрямку – друга група контактів.

За характером руху якоря електромагнітні нейтральні реле поділяються на два типи: з якорем, що повертається, та з якорем, що втягується.

Вітчизняна промисловість випускає у великій кількості електромагнітні реле різних типів для різноманітного застосування. Для промислової автоматики останнім часом засвоєні проміжні реле серій РП 20, РП 21 і РПЛ з приставками. Реле РП 20 і РП 21 застосовуються в колах управління електроприладами з живленням від мережі змінного струму напругою до 440 В і від мережі постійного струму напругою до 220 В. Вони можуть мати пристрої для гасіння дуги і кількість контактів до 8. Реле РПЛ застосовуються для комутації кіл змінного струму напругою до 660 В і кіл постійного струму напругою до 440 В. До цих реле є приставки типу ПКЛ, які відрізняються кількістю контактів (до чотирьох – розмикання і замикання), приставки ПВЛ, які забезпечують витримку часу від 0,1 до 180 с, приставки ППЛ, що забезпечують утримування контактної системи реле у ввімкненому стані після відключення струму в обмотці реле .

Різноманітні реле використовуються для радіоелектроніки, найбільш великі з них (типів РКА, РПН, МКУ-48 та ін.) застосовуються головним чином в апаратурі зв’язку, але можуть використовуватись і в промисловій автоматиці. Найбільш малі (типу РЕС) називаються мініатюрними. Наприклад, реле РЕС 80 має масу 2г і компактні розміри 5,3х10,4х10,8 мм. Елементи контактного вузла мініатюрних реле закріплюються безпосередньо на металевих виводах цоколя.

Васюра А.С. – книга “Електромагнітні механізми та виконавчі пристрої автоматики”

Оставьте комментарий к статье