9.1.1. Releu. Informații generale
Elementul de releu este un dispozitiv de comutare cu două sau mai multe stări de echilibru stabil, fiecare dintre ele putând să sară în altul sub influența unei influențe externe (control).
Releu - un dispozitiv pentru comutarea automată a circuitelor electrice pe semnalul de comandă. Releele din sistemele de comandă sunt adesea atât amplificatoare, cât și elemente de comandă pentru motoare și actuatoare. Un releu electric este, în general, un element intermediar care acționează unul sau mai multe circuite electrice controlabile
Parametrii principali care caracterizează funcționarea releului sunt puterea de operare. controlul puterii. timpul de răspuns.
a) Puterea de funcționare: Рср (W) este puterea electrică minimă care trebuie conectată la releu de la circuitul de comandă pentru funcționarea sa fiabilă, adică acționarea circuitului de comandă. Puterea de ieșire este determinată de parametrii electrici și de design ai releului.
b) Managementul puterii. Rupra. (W) este valoarea maximă a puterii electrice comutate în circuitul controlat. Rupra. este determinată de parametrii contactelor releului care comută circuitul controlat. Alegerea tipului de releu se bazează pe valorile PC și Rp. deoarece acești parametri sunt constanți pentru anumite modele de relee.
c) Timpul de răspuns. Tср (сек) - un interval de timp de la momentul primirii unui semnal de la un lanț de gestionare înainte de închiderea contactelor releului.
d) Puterea de rupere admisă Pp (W) este determinată pentru relee de curent înalt, deoarece puterea este ruptă de contacte la un anumit curent sau tensiune fără formarea unui arc electric stabil.
9.1.2. Principalele etape ale funcționării releului
Datorită inerției circuitului de comandă și a releului ca întreg, curentul de intrare al releului crește și scade nu instantaneu, ci pe o anumită curbă. În acest sens, se disting următoarele etape ale funcționării releului: funcționarea releului, funcționarea releului, returul releului. le vom examina pe un exemplu de lucru al releului electromagnetic al unui curent direct.
În releu, datorită inductanței bobinei, curentul crește sau scade nu instantaneu, dar treptat de-a lungul unei anumite curbe. Funcționarea releului constă din diferite intervale de timp: Fig. 100.
Fig. 100. Schema de timp a funcționării releului
1. Stadiul de activare a releului constă din două intervale de timp: timpul tTP și timpul de armare tDB. Apoi tCP = tDB + iTP.
Etapa 2. operațiune de retransmisie include, de asemenea, două porțiuni: zona A-B după curent de funcționare a releului continuă să crească până când ajunge la o valoare constantă, pentru a asigura atragerea fiabilă a armăturii la miez, împiedicând vibrația armăturii, valoarea curentă zona B-C rămâne neschimbată.
3. Stadiul de revenire al releului include de asemenea două secțiuni: zona de eliberare a releului C-D (totp). zona de resetare (tdv).
Releele utilizează adesea următorii parametri.
Kb - coeficientul de returnare este raportul dintre curentul de declanșare și curentul de declanșare (de obicei Kb = 0,4 ¸0.8):
.
KZAP - factorul de siguranță al releului prin declanșare este raportul iSTT-ului la starea de echilibru la valoarea curentului de preluare iCP (arată fiabilitatea funcționării releului).
Coeficient de control. Kupr este valoarea care caracterizează raportul dintre Rupr și Pcp al releului. Dacă releul este tratat ca amplificator, atunci acesta este factorul de creștere a puterii.
9.1.3. Tipuri de relee
Releul utilizat în sistemele de automatizare poate fi clasificat în funcție de diferite principii.
1) prin numire (gestionare, protecție și semnalizare);
2) în conformitate cu principiul acțiunii:
a) electromecanică, electromagnetică neutră, electromagnetică polarizată, magnetoelectrică, electrodinamică, inducție, electrotermală;
b) fără contact magnetic;
3) în funcție de valoarea măsurată:
a) electric: curent, tensiune, putere, rezistență, frecvență, factor de putere;
b) mecanice: forță, presiune, viteză, deplasare, nivel, volum;
c) termic: temperatura, cantitatea de căldură;
4) pentru puterea de control:
a) putere redusă cu control al puterii;
b) puterea medie;
c) puternic, Rupr≥10W.
5) de timpul de răspuns:
c) a încetinit tcp = (0,15 ¼ 1) sec;
Cele mai frecvente sunt releele electromecanice, în care variația cantităților electrice de intrare determină deplasarea mecanică a părții mobile a releului (armătură), ceea ce conduce la închiderea sau de deschidere contactele releului. Cea mai largă aplicație în dispozitivele de automatizare, telemehanică și tehnologie informatică a constatat relee electromagnetice.
9.1.4. Rele electromagnetic de curent continuu
Releele electromagnetice în funcție de tipul curentului utilizat sunt împărțite în relee de curent continuu și curent alternativ. Releele DC sunt împărțite în neutru și polarizate.
Releu neutru electromagnetic
Releele neutre reacționează în mod egal la curentul direct al ambelor direcții care curg prin înfășurarea acestuia, adică Forța armăturii nu depinde de direcția curentului în bobina releului. În funcție de natura mișcării armăturii, releele electromagnetice neutre sunt împărțite în două tipuri: cu mișcarea unghiulară a armăturii (Figura 101) și cu o ancoră retractabilă.
Fig. 101. Releu DC neutru electromagnetic neutru
1 - miez cu bobină; 2 - bază (sau jug); 3 - Ancora (sau basculantă); 4 - pinul; 5 - sistem de contacte.
În absența unui semnal de comandă, armătura este scoasă din miez prin distanța maximă datorată arcului de retur. În acest caz, contactele NC sunt închise, iar contactele NO sunt deschise. Când curentul bobinei de aplicare creează flux magnetic care trece prin miezul, jugul, armătura și dc întrefier (n) generează o forță magnetică care atrage armătura miezului. În acest caz, armătura, acționând asupra pantofului, o deplasează astfel încât contactele ZK să fie închise, iar contactele RC să fie deschise.
Pentru curenți mici în dispozitive telecontrol, comunicare și semnalizare aplică contactelor subțiri, care sunt arcuri plate din bronz sau argint fosfat de nichel cu naklepkami de contact de argint și tungsten, uneori, de aur, paladiu, platină și aliajele sale. Se folosesc nituri sau cilindrice plane.
Pentru curenți medii (0,5-5A) sunt aplicate din greu și metale refractare și aliajele lor tungsten, platină - iridiu, wolfram - molibden, aur - paladiu, tungsten - platină - iridiu.
Pentru curenții mari, se utilizează contacte din cupru sau din compoziții (amestecuri mecanice) realizate prin pulberi de sinterizare (cermete). Pentru contactele curente medii și superioare se utilizează contacte de tip liniar și planar.
Tracțiunea și caracteristicile mecanice ale releului
În timpul funcționării releului, lungimea spațiului de aer se schimbă, ceea ce înseamnă că forța electromagnetică a armăturii se schimbă. Dependența forței electromagnetice la valoarea spațiului de aer FE = f (d) între armătură și miez se numește caracteristica de tracțiune a releului.
Fig. 102. Caracteristica de tracțiune a releului
Dacă vom neglija rezistența magnetică a membrilor din oțel magnetic, caracteristica de tracțiune trebuie să aibă forma unui hiperbolă, dar rezistența magnetică a diferenței de aer RMD pentru valori mici ale scăderilor gap și devine comparabil cu. Rezistența circuitului magnetic Rmst. Prin urmare, forța electromagnetică Fe nu poate avea o valoare infinit de mare, ajunge la un anumit Fe.max. La valorile mari ale spațiului Rmd >> Rmst, forța electromagnetică are o valoare de Fe.min. După oprirea releului bobina magnetică păstrează unele magnetizare și posibila lipirea ancore, pentru a se evita utilizarea acestuia PIN nemagnetice.
Funcționarea releului electromagnetic este redusă la închiderea și deschiderea arcurilor de contact, ale căror numere în diferite relee variază între 2-16 și mai mult. Deplasarea armăturii spre miez în procesul de atragere este contracarată de forțele elastice ale arcului de întoarcere și ale arcurilor de contact. La diferite poziții de ancorare, aceste forțe sunt diferite, i. E. magnitudinea forțelor opuse depinde de dimensiunea spațiului de aer. Dependența forțelor mecanice (opuse) asupra dimensiunii spațiului dintre armătură și miez se numește caracteristica mecanică a releului Fe = f (d). Fig. 103.
Fig. 103. Caracteristicile mecanice și de tracțiune ale releelor
În timpul funcționării releului, armătura depășește mai întâi tensiunea arcului de retur. Secțiunea ab caracterizează forța care acționează asupra armăturii pentru ao muta din poziția inițială. Secțiunea bc este cursa armăturii până la primul arc de contact. La secțiunea cd, armătura depășește rezistența comună a spiralei de întoarcere și a arcului inferior de contact și așa mai departe.
Caracteristicile de tracțiune trebuie să fie amplasate deasupra celei mecanice, în mod optim, dacă se ating într-un punct.
Dacă circuitul comutat este suficient de puternic, atunci procesul de deconectare este mult mai complicat decât procesul de comutare primară (EMF cu autoinducție tinde să păstreze valoarea curentă a circuitului comutat). Acest proces poate fi însoțit de apariția unei scântei sau a descărcării cu arc. Arcul distruge puternic contactele. Pentru a depăși aspectul modului arc, este necesar să se folosească fie o creștere a rezistenței active sau a unor metode constructive speciale:
Releul electromagnetic polarizat
Acestea sunt relee în care direcția forței electromagnetice depinde de polaritatea semnalului DC în bobină. Polarizarea acestor relee se efectuează folosind un magnet permanent. Există multe soiuri constructive de sisteme polarizate, în funcție de configurația circuitului magnetic pe care sunt împărțite în: diferențial și punte. Există 3 tipuri de relee polarizate, în funcție de setările contactelor:
- releu cu două poziții;
- un releu cu două poziții cu predominanță (stânga sau dreapta);
- releu cu trei poziții (releu cu bandă moartă).
Principiul de funcționare al unui releu polarizat cu două poziții este explicat de circuitul din Fig. 104.
Fig. 104. Releu polarizat diferențial: 1 și 2 - bobine de magnetizare; 3-jug; 4 - magnet permanent; 5 - Ancora; 6 și 6 ¢ sunt contactele.
Bobinele de magnetizare 1 și 2 creează în jugul 3 un flux magnetic de Fe (de lucru). Magnetul permanent 4 creează un Fop cu flux magnetic constant. Dacă ancora este într-o poziție strict neutră simetrică, atunci fluxul magnetic polarizant Fop se împarte în două părți egale: Φο1 și Φο2. Dacă nu există semnal de control, nu există nici o înfășurare de lucru pentru înfășurări. În același timp, două fluxuri egale și opuse, Vo1 și O2, acționează pe ancora. prin urmare, forța de tragere este zero.
Când un curent apare în bobina releului, în funcție de polaritatea semnalului de comandă, fluxul de lucru este scăzut din flux și adăugat la debit sau invers. Debitul total prin ancoră și forța de tragere devin nonzero. În funcție de polaritatea tensiunii, armătura va curge de la stânga la dreapta sau invers. Modificarea direcției forței de tracțiune atunci când polaritatea curentului în schimbarea înfășurării de lucru se datorează faptului că direcția fluxului de lucru se modifică în raport cu polarizarea Fop. .
Demnitate. sensibilitate ridicată (puterea de funcționare W); un factor de control mare; timp de răspuns scurt (milisecunde).
Dezavantaje. complexitatea proiectului; dimensiuni mari, greutate și costuri.
9.1.5. Rele electromagnetic AC
Releul electromagnetic al unui curent alternativ diferă de releul electromagnetic al unui curent direct prin faptul că acesta este conectat direct la o rețea, adică Um (t) = Um păcat (# 969; t), f = 50-400 Hz. Când releul de curent alternativ este aplicat înfășurării, armătura va fi atrasă de miez în același mod ca și pentru un curent constant. forța electromagnetică (tracțională) este proporțională cu pătratul forței de magnetizare și, în consecință, cu pătratul curentului din bobină, adică Semnul forței de tracțiune este independent de direcția curentului și va rămâne neschimbat.
,
Curentul din bobina electromagnetului este variabil, de aceea fluxul magnetic creat de acest curent în spațiul de lucru este, de asemenea, variabil.
Fig. 105. Forța de tragere a unui releu electromagnetic AC
Ancora este atrasă de miez de valoarea medie a forței electromagnetice Fes (componenta constantă).
Cu dimensiuni egale ale releului și valori egale ale inducției maxime, valoarea medie a forței electromagnetice a releului de curent alternativ este jumătate față de cea a unui releu de curent continuu. Din formula forței forței de tracțiune, rezultă că modificările de forță (pulsații) la dublul frecvenței 2w, dispăreau de două ori în timpul perioadei de alimentare a tensiunii de intrare. În consecință, armătura releului va vibra, va fi retrasă periodic din miez de un arc de întoarcere și va apărea uzura armăturii. Pentru a depăși acest efect, se folosesc nuclee diferențiale, precum și elemente de schimbare a fazelor care reduc probabilitatea ca un flux magnetic să treacă prin zero.
Cea mai obișnuită metodă de eliminare a vibrațiilor unei armături de curent alternativ este utilizarea unui miez divizat cu o înfășurare scurtcircuitată (bobină). Capătul miezului, îndreptat spre ancora, este împărțit (propilen) în două părți, dintre care unul este prevăzut cu o cască. ecranul de bobinare (una sau mai multe rotiri). Circuitul magnetic este fabricat din foi separate pentru a reduce pierderile. Fluxul magnetic alternativ Înfășurarea primară a înfășurării principale, care trece prin porțiunea tăiată a miezului, este împărțită în două părți: Φ1 (prin neecranat) și Φ2 (prin jumătatea ecranată a polului). Fluxul Φ2 induce în k.z. înfășurarea CEM, creează un curent Ic. există un flux magnetic Φ3. care acționează asupra lui Φ2 și îl determină să rămână în spatele fluxului Φ1 cu un unghi. Forța de tracțiune rezultată Fe nu ajunge niciodată la zero, deoarece ambele fluxuri trec prin zero la momente diferite.
,
Efortul de efort încă conține o componentă alternativă, deoarece schimbarea de fază nu poate fi egală datorită prezenței pierderilor active (j = 60 ° -80 °).
Fig. 106. Forța de tracțiune a releului cu scurtcircuit. bobinaj
Fao cp este efortul de tracțiune mediu fără o vină. lichidare; Fерр - forța medie de tragere a sistemului cu miezul divizat.
Pentru funcționarea fiabilă a releului, este necesar ca forța minimă Femină să fie cât mai mare posibil, deoarece aceste forțe determină sarcina admisă a releului fără vibrații.
Dezavantaje ale releului AC: parametrii cei mai răi (mai puțin forța electromagnetică, sensibilitatea redusă), complexitatea construcției și costul ridicat, utilizarea unor măsuri speciale pentru eliminarea vibrațiilor armăturii.
Demnitate - conexiune directă la rețea.
Trimiteți-le prietenilor: