книги из ГПНТБ / Кукушкин В.К. Электромагнитные реле постоянного тока учебное пособие

нормальные (Лф>Ю0 мет).

По величине коммутируемой мощности (мощности управления Ру ) различают следующие реле:

1. Реле для коммутирования цепей малой мощности. Эти реле включают и выключают мощности Яу до 50 вт

постоянного тока или до 120 ва переменного тока часто­ тою 50—1000 гц.

2. Реле для коммутирования цепей средней мощности (до 150 вт постоянного тока или 500 ва переменного тока).

3.Реле для коммутирования цепей повышенной мощ­ ности (более 150 вт постоянного тока или более 500 ва переменного тока).

4.Контакторы. Эти аппараты предназначены для ком­ мутации цепей более 500 вт

По времени действия реле делятся на следующие виды:

1.Реле времени. Время срабатывания и отпускания этих реле составляет более 1 сек.

2.Нормальные реле. Их время срабатывания и отпу­ скания порядка 50—150 мсек.

3 Быстродействующие реле. Время срабатывания и отпускания их составляет 5—50 мсек.

4. Сверхбыстродействующие. Время срабатывания и отпускания этих реле составляет не более 5 мсек.

Ш

ГЛАВА ПЕРВАЯ

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.1. НЕЙТРАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ

Требования, предъявляемые к нейтральным электромагнитным реле

Нейтральные электромагнитные реле являются наибо­ лее распространенными элементами автоматики. Они встре­ чаются почти во всех системах, причем в некоторых из них число реле измеряется сотнями.

Основные функции, выполняемые этими реле, следую­ щие:

замыкание и размыкание нескольких электрических цепей при подаче напряжения на обмотку реле или при отключении этого напряжения;

— замыкание и размыкание цепи с источником энергии большой мощности при подаче в цепь обмотки реле элек­ трических импульсов малой мощности (усиление сигналов малой мощности);

—селекция импульсов с разным значением напряжения

(тока);

—селекция импульсов (пауз) напряжения или тока с

различной длительностью;

— создание функциональных зависимостей между ра­ ботой отдельных цепей в схемах автоматики.

Вследствие большого количества задач, которые ре­ шаются с помощью реле в системах автоматики, к ним предъявляются чрезвычайно разнообразные требования.

Основные из них следующие:

—малые габариты;

—малая потребляе’мая мощность (высокая чувстви­ тельность);

—способность коммутировать большую мощность;

11

- малое время срабатывания и отпускания; ■- возможность получения значительного замедления

времени срабатывания или отпускания; высокая надежность и стабильность работы при

ускорении до 15-18 g и при тряске с частотою до 10—50 гц

— простота конструкции и дешевизна изготовления.

Кроме этих общих требований, может быть предъявлен целый ряд специальных, обусловленных конкретными условиями применения.

Современные электромагнитные реле имеют наимень­ шее время срабатывания порядка 0,5 мсек при размыка­ ющих контактах и 1,0 мсек при замыкающих контактах. Время отпускания таких реле соответственно равно 0,3— —1,0 мсек.

Целый ряд современных электромагнитных нейтральных реле изготовляется в герметическом исполнении и рассчи­ тывается для эксплуатации в подвижных установках при значительных вибрациях и при больших колебаниях окру­ жающей температуры и влажности.

В настоящее время герметические миниатюрные реле с

для коммутации тока порядка 0,25 а при напряжении 28— —30 в. Их объем достигает величины порядка 0,85 куб. см, а вес около 2,5 г. Минимальный ток срабатывания этих реле около 7 ма, потребляемая мощность при этом 0,1 вт. В случае открытого (негерметичного) исполнения они имеют вес около 1 г.

Электромагнитные реле представляют собой довольно сложный механизм, имеющий большое количество дета­ лей. Например, реле PC-13 (ОР-13) имеет около 165 дета­ лей 35 различных типов.

Совершенствование реле должно быть направлено по пути дальнейшего повышения надежности, уменьшения габаритов, увеличения чувствительности, уменьшения вре­ мени срабатывания и отпускания, увеличения коммутиру­ емой мощности. Это можно достичь за счет разработки

12

более совершенных конструкций магнитной и контактной систем и применении новых магнитных, изоляционных, контактных, а также копстрз'ктивпых материалов. Необхо­ димо также стремиться к снижению стоимости реле путем разработки рациональных технологических процессов изго­ товления реле за счет широкого применения средств авто­ матизации производства и контроля, уменьшения рабочего времени, затрачиваемого на сборку, регулировку и испы­ тание реле.

Основные части реле

Выше на рис. 0.4. представлена схематически одна из конструкций нейтрального электромагнитного реле. Дан­ ное реле состоит из следующих основных частей: сердеч­ ника /, катушки 2, контактов 3, якоря 4, немагнитной прокладки (пластины отлипания) 5, упора 6, возвратной пружины 7, ярма (скобы) 8.

Работа реле заключается в следующем. При прохожде­ нии тока по обмотке создается магнитный поток Ф, под действием которого якорь притягивается к сердечнику и замыкает контакты. Реле срабатывает. После отключе­ ния тока от обмотки якорь возвращается в исходное по­ ложение под действием возвратной пружины, размыкая контакты. Реле отпускает. Для ограничения хода якоря при отпускании служит упор.

Пластина отлипания (немагнитная прокладка) предназна­ чена для предотвращения залипания, сущность которого состоит в том, что при отключении тока якорь реле может остаться в притянутом положении вследствие наличия остаточного магнитного потока из-за магнитного гистере­ зиса. Как известно, явление гистерезиса имеет место во всех ферромагнитных материалах. В данном случае немаг­ нитная прокладка увеличивает сопротивление магнитной цепи остаточному потоку. Последний уменьшается настоль­ ко, что возвратная пружина оказывается в состоянии пре­ одолеть тяговое усилие, обусловленное остаточным пото­ ком. Пластина отлипания обычно изготовляется из латуни. В конструкциях реле средней и повышенной мощности вместо пластин отлипания устанавливают пружинящие штифты отлипания. Установка таких штифтов в большей степени, чем пластина, облегчает условия отпускания.

Воздушный зазор между якорем и сердечником принято называть рабочим зазором. Величина его должна обеспе­ чивать нормальные условия срабатывания, а сечение — создание такого магнитного потока, который необходим для образования нужного тягового усилия.

13

В местах сочленения отдельных частей магнитной цени (якоря и ярма, сердечника и ярма) имеются так называемые нерабочие воздушные зазоры. Они увеличивают магнитное сопротивление цепи, не оказывая непосредственного вли­ яния на увеличение электромагнитной силы. Поэтому они являются вредными. При конструктивной разработке реле необходимо принимать меры с целью уменьшения магнит­ ного сопротивления нерабочих воздушных зазоров.

В зависимости от характера движения якоря и воздей­ ствия на него магнитного потока нейтральные электромаг­ нитные реле разделяются на реле с внешним притяги­ вающимся якорем, т. е. реле клапанного типа (рис. 1.1), реле с втягивающимся якорем, т. е. реле соленоидного или прямоходового типа (рис. 1.2) и реле с внешним поперечно движущимся якорем, т. е реле поворотного типа (рис. 1.3).

”* р = Р Т

Наибольшее распространение получили реле клапанно­ го типа с П-образной магнитной системой (см. рис. 1.1).

Краткое описание конструкции некоторых нейтральных электромагнитных реле

Реле РС-13Ф) . Электромагнитное нейтральное реле РС-13 представляет собой малогабаритное реле с магнитной си­ стемой клапанного типа. Общий вид реле изображен на рис 1.4.

Магнитная система реле состоит из скобы Г-образной формы 6, согнутой из листовой стали, сердечника 7 и яко­ ря 2 также Г-образной формы. Верхний конец скобы отог­

*) В некоторых ведомственных документах это реле фигурирует под маркой ОР-13.

14

нут под углом порядка 45° и заточен под призму, на остром угле которой поворачивается якорь.

На круглый сер печник насажены две щеки из гетинакса. Между этими щеками на сердечник намотана обмотка 1. В нижнюю щеку запрессованы выводные штифты для под­ пайки концов обмотки и подключения ее к цепи управле­ ния. Сердечник вместе с обмоткой, щеками и выводными штифтами прикрепляется к скобе винтом 8.

К верхней части якоря, выполненного в виде пластины, приклепана стальная пластинка, в которую упирается верхний конец ограничительной скобы. С другой стороны к якорю прикреплен штифт отлипания. Вертикальный ко­ нец якоря выполнен в виде двухрожковой вилки. Каждый рог посредством цилиндрических штифтов из изоляцион­ ного материала обеспечивает переключение контактов одной контактной группы при срабатывании реле.

Плоская возвратная пружина, изготовленная из фосфо­ ристой бронзы, укреплена на ограничителе поворота якоря. Одним концом пружина стремится удержать якорь в ис­ ходном положении, а вторым прижимает его к призме скобы.

Контактная система реле 5 состоит из двух контактных групп, каждая из которых может иметь от двух до девя-

15

Ти контактных пружин. Контактные пружины изготовлены из фосфористой бронзы. Каждая пружина одним концом закреплена в изоляционной колодке. Здесь она сочленяет­ ся с выводными контактами. Свободные концы пружин снабжены двойными полукруглыми контактами. Неподвиж­ ные контактные пружины опираются на пластины, ограни­ чивающие их перемещение при движении якоря.

Снизу реле имеет защитный щиток 9 из стали; сверху' закрывается съемным алюминиевым чехлом 3, который удерживается П-образной пружиной 4 из стальной прово­ локи.

Реле РС-13 способно безотказно работать в условиях колебаний температуры в пределах - 50 + 40° при влаж­ ности до 98% и вибрациях с ускорением до 4 g при часто­ те до 45 гц.

Реле имеет целый ряд модификаций, конструктивное выполнение которых в основном одинаково. Различие состоит в контактных системах и обмоточных данных. Некоторые из них имеют по две обмотки, наличие кото­ рых позволяет использовать реле при различных напря­ жениях управляющей цепи.

Основные характеристики некоторых вариантов реле РС-13 даны в табл. 1.1.

Реле РЭС-9. Реле РЭС-9, общий вид которого изобра­ жен на рис. 1.5, принадлежит к миниатюрным реле кла­ панного типа. Конструктивной особенностью его является

16

наличие двух катушек 5, закрепленных на отдельных ци­ линдрических сердечниках с полюсными наконечниками. Сердечники прикреплены к общей скобе 4.

Магнитные потоки, создаваемые намагничивающими си­

такты изготовлены из серебра.

Катушки бескаркасные. От сердечников обмотка изоли­

или из стеклотекстолита. Для намотки используется тепло­ стойкая эмалированная проволока марки ПЭТВ.

В круглое основание, выполненное из теплостойкой пластмассы, запрессовано по окружности восемь выводных штырьков 2 из нейзильбера, с помощью которых реле включается в цепи питания и коммутирования.

Для закрепления реле на монтажных платах в центре основания установлен винт 1. Реле снаружи закрыто ци­ линдрическим кожухом 7.

Контактная система реле обеспечивает коммутацию цепей постоянного и переменного тока частотою 50—1000 гц. При этом допустимая нагрузка на контакты при номи­ нальном напряжении сети постоянного тока 30 в состав­ ляет порядка 2 а, переменного тока 115 в —0,5 а

Мощность, потребляемая при срабатывании реле, со­ ставляет порядка 0,46 — 0,50 вт. Изоляция обмотки и кон­ тактов выдерживает испытательное напряжение 500 в.

18

Реле РЭС-9 предназначено для эксплуатации при темпе­

тивно оформленных одинаково. Различие состоит в обмо­

стороны основания эпоксидной смолой.

Магнитный поток, образованный катушкой, замыкается через сердечник 2, скобу 4 и якорь 3. Якорь фиксируется на скобе двумя ушками специальной скобки, приклепан­ ной к скобе, и удерживается двумя возвратными пружи­ нами из бериллиевой бронзы Штифта отлипания якорь не имеет.

Сердечник и скоба крепятся к основанию из тепло­ стойкой пластмассы с помощью круглой гайки, навинчи­ ваемой на хвостовик сердечника.

Обмотка катушки / выполнена из теплостойкой прово­ локи марки ПЭТВ и покрыта снаружи изоляционной лен­ той из фторопласта.

Подвижной контакт укреплен на контактной пружине, приклепанной к якорю реле. Контактная пружина изго­ товлена из бериллиевой бронзы Неподвижные контакты цилиндрической формы приварены к внутренним торцам выводных штырьков 6, запрессованных в основание реле.

19