З. 4 Электромагнитные реле. 
Устройство и принцип действия реле

Силовые (коммутационные) электромагнитные реле по своим характеристикам близки к аппаратам управления. Основными представителями таких реле являются промежуточные реле, а основная их особенность — возможность управления одним входным сигналом большим количеством выходных сигналов, гальванически не связанных между собой и с входным сигналом. Причем мощность, коммутируемая выходными цепями, может намного превышать мощность входного канала управления (см. рис. 3.5).

Конструктивно электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока, с токовой обмоткой или обмоткой напряжения, с контакт-деталями мостикового типа или пластинчатыми (упругими), с замыкающими, размыкающими и (или) переключающими контактами. Остановимся на реле с контакт-деталями пластинчатого типа, поскольку принцип действия реле с мостиковыми контактами аналогичен работе пускателя.

На рис. 3.15 показаны такие реле постоянного (рис. 3.15, а) и переменного (рис. 3.15, б) тока.

Реле постоянного тока с замыкающими контактами 1, выполненными в виду упругих контакт-деталей (например, бериллиевая бронза) с контактными накладками (например, на основе серебра). Электромагнит клапанного типа состоит из магнитопровода 2, якоря 3 и катушки 4, расположенной на сердечнике 5.

При подаче напряжения (или тока) на катушку 4 якорь 3 электромагнита замыкается под действием электромагнитной силы, перемещаясь на упоре 6. При этом он воздействует на одну из контакт-деталей и замыкает выходную цепь. Контакт-детали 1 крепятся в изоляционной колодке 7. К концам контакт-деталей припаиваются (присоединяются) соединительные провода выходных цепей. Количество пар контакт-деталей и их разновидности (замыкающие, размыкающие, переключающие) могут быть различными, достигающими 10 и более.

На рис. 3.15, б показано реле переменного тока с контакт-деталыо 1 переключающего типа. Как и в пускателе, приводной электромагнит снабжен короткозамкнутым витком 8 па полюсе сердечника 5 для снижения вибрации якоря.

Если в приведенной конструкции реле постоянного тока роль контактной и возвратной пружин выполняют сами контакт-детали, то в приведенной конструкции реле переменного тока используется дополнительная возвратная пружина 9 (витая цилиндрическая). Наличие в качестве возвратной дополнительной цилиндрической пружины обусловлено мощностью реле и массой его подвижной системы.

Рис. 3.15. Электромагнитное реле:

а — постоянного; б — переменного тока Кроме основных технических параметров, свойственных контакторам и пускателям (аппаратам управления в целом), применительно к реле следует выделить: чувствительность и коэффициент возврата. Чувствительность реле характеризуется минимальным параметром срабатывания: для реле тока — минимальным током срабатывания, для реле напряжения — минимальным напряжением срабатывания и т. д.

Коэффициент возврата реле характеризуется отношением параметра отпускания к параметру срабатывания, например для токовых реле.

где /_отп и /_сраб — токи отпускания и срабатывания соответственно.

По аналогии находится К_в и для реле напряжения. Коэффициент возврата реле лежит в диапазоне от 0,3 до 0,95.

Важный входной параметр реле — потребляемая мощность цепи управления. Так, цепь управления реле переменного тока К серии Tesys потребляет 4,5 В • А, а реле постоянного тока серии РП-17 — 3,5 Вт.

Для оценки коммутационной способности реле часто используется понятие коммутируемая мощность, произведение максимального коммутируемого тока на коммутируемое напряжение при заданном характере нагрузки (coscp — для переменного тока их — для постоянного тока). Электромагнитные реле, как правило, не имеют дополнительных дугогасительных устройств, в ряде случаев используется гашение дуги в замкнутом объеме. Поэтому коммутируемая мощность реле определяется раствором контактов (3, который не может превышать 10 мм из-за роста размеров привода, а гашение дуги достигается путем разведения контактов.

Таким образом, явления в выходном контуре реле (па силовых контактах) достаточно предсказуемы. Больший интерес представляют процессы в цепи управления, которые сказываются на динамических характеристиках реле.

Рассмотрим реле постоянного тока с контакт-деталью в виде упругой пластины и контактных накладок (рис. 3.16).

Магнитная система реле клапанного типа состоит из магнитопровода с сердечником 1, якоря 2 и обмотки управления 3. Две контакт-детали 4 и 5, закрепленные в изоляционной колодке 9, образуют контактную пару замыкающих контактов с раствором контактов (3. Пластины контакт-деталей упругие и играют роль контактных и возвратных пружин. Система имеет три упора 6, 7 и 8. Упор 6 ограничивает перемещение якоря (устанавливает начальный рабочий зазор 8″ электромагнита). Упор 7 расположен на якоре 2 и, с одной стороны, осуществляет перемещение контактдетали 5 замыкающего контакта в направлении замыкания с контактом 4, а с другой стороны, создает предварительное натяжение контактной пружины Р_кн1 (контакт-детали 5), что необходимо для снижения вибрации контактов при включении. Аналогичную роль играет и упор 8 для контактдетали 4, создавая натяжение Р_кн2.

При подаче управляющего сигнала /_у на обмотку 3 якорь перемещается относительно оси О, воздействует на контакт-деталь 5 до се замыкания с контакт-деталью 4. Включается силовая цепь.

Рис. 3.16. Электромагнитное реле с замыкающим контактом:

а — плоские консольно закрепленные пластины; 6 — характеристики привода реле:

1 — противодействующая (механическая); 2 — статическая тяговая Критический зазор, по которому согласуются тяговые и противодействующие усилия электромагнита с учетом коэффициента запаса К₃ (отношение МДС при установившемся токе управления к МДС срабатывания), выбирается при 8_кр = 8_И, но проверяется при 8_кр= 8! (в момент касания контактов).

Аналогично рассматриваются конструктивные исполнения и характеристики реле с размыкающими и переключающими контактами, с набором различных типов контактов. Следует обратить еще раз внимание на места приложения усилий, создаваемых упорами и подвижной системой электромагнита, и на выбор точки приложения, относительно которой приводятся все усилия системы, чтобы построить характеристики Р = /(8).