Чем объясняется замедление срабатывания реле напряжения
Перейти к содержимому

Чем объясняется замедление срабатывания реле напряжения

  • автор:

5.2. Способы замедления и ускорения работы реле

В процессе эксплуатации иногда возникает необходимость изме­нить временные параметры реле. Например, замедление на сраба­тывание реле используют для исключения критических состояний или для сохранения состояния реле или кратковременном исчезно­вении питающего напряжения. Применяют электрические (изменя­ют τ реле), схемные (изменяют τ схемы включения реле), механиче­ские (изменяют время движения якоря) способы воздействия на временные параметры.

Электрический способ состоит в применении короткозамкнутого витка в виде медной гильзы (рис. 5.2, а), шайбы или медного кар­каса катушки, что дает замедление на притяжение и отпускание якоря реле. Этот эффект объясняется тем, что при изменении маг­нитного потока в момент срабатывания или обесточивания реле в медной гильзе индуцируются вихревые токи. Их магнитный поток препятствует изменению основного потока, в результате чего об­щий поток изменяется медленнее и соответственно реле работает медленнее.

Наличие медной гильзы увеличивает постоянную времени реле τр = τоб + τг, где τг = Lг/Rг. Рассматривая гильзу как одновитковую обмотку и учитывая выражения (5.1) и (4.3), имеем: Lг=w 2 Gв=μ0S. Чтобы определить сопротивление гильзы вих­ревому току Rг, рассмотрим элементарную трубку толщиной dx на расстоянии х от центра (рис. 5.2, б). Для вихревого тока она является проводником длиной 2πх и сечением ldx (заштрихованная область).

Полная проводимость гильзы

а постоянная времени

Из выражения (5.7) следует, что время замедления увеличивает­ся с возрастанием массы гильзы (длины l и толщины D/d), а также с уменьшением удельного сопротивления материала гильзы q (поэ­тому используют медь); время на отпускание якоря реле больше, чем на его притяжение. Последнее вытекает из того, что в выражении (5.7) все величины постоянные, кроме б. Поэтому τг = с/б, где с = const. Физически это объясняется различной магнитной прово­димостью при притянутом и отпущенном якоре: Gв прит >Gв отп . Поэтому магнитный поток вихревых токов при обесточивании реле больше, чем при его срабатывании. Реле с медной гильзой, применя­емые на железнодорожном транспорте, называют медленнодейст­вующими. Они имеют в обозначении букву М (НМШМ, РЭЛ 1М). Время отпускания якоря таких реле возрастает в 5-10 раз, а время притяжения — в 2-4 раза.

В схеме (рис. 5.3), воздействующей на временные параметры реле, включение конденсатора С параллельно обмотке реле (рис. 5.3, а) дает замедление на притяжение и отпускание якоря. При сраба­тывании реле сначала заряжается конденсатор С. Когда напряже­ние ис на конденсаторе достигнет значения Uпр реле притянет якорь. Во время обесточивания реле конденсатор С разряжается на обмотку реле. Когда напряжение ис, на конденсаторе достигнет значения Uотп, реле отпускает якорь. Чем больше емкость конденсатора С, тем больше замедление. Схему используют, когда необходимо пол­учить большое замедление на отпускание якоря (несколько секунд) При этом емкость конденсатора С = 1000 2000 мкф. Недостаток данной схемы — большой зарядный ток конденсатора.

Включение резистора параллельно обмотке реле (рис. 5.3, б) дает замедление на притяжение и отпускание якоря. Замедление возникает из-за увеличения постоянной времени схемы по сравне­нию с τp:

Когда реле обесточивается, через резистор протекает экстраток размыкания, который удерживает некоторое время якорь реле притянутым. Чем меньше R, тем больше замедление. Недостаток схемы — уменьшение общего сопротивления нагрузки.

Схема (рис. 5.3, в) не имеет недостатков схем (см. рис. 5.3, а и б). Схема (рис. 5.3, г) по сравнению со схемой (см. рис. 5.3, б) дает замедление только на притяжение. Самой распространенной явля­ется схема (рис. 5.3, д), в которой замедление на отпускание якоря осуществляется вследствие протекания через диод экстратока раз­мыкания.

Схема (рис. 5.3, е) обеспечивает ускорение на притяжение якоря. На реле подается большее напряжение питания чем необходимое рабочее напряжение. Поэтому при срабатывании реле через него протекает ток перегрузки, в 2—4 раза больший, чем рабочий ток Ір что согласно выражению (5.4) уменьшает τпр. Длительную перегруз­ку исключают включением в цепь фронтового контакта реле А рези­стора R.

Изменять временные параметры реле можно, используя вторую обмотку реле (рис.5.3,ж). Обмотки І и ІІ включены согласно, причем ІwІ > Іwпр, a ІwІІ Іwпр. Основной является обмотка І, а обмотка ІІ нормально отключена монтажной перемычкой П. Если эту пере­мычку установить, то в магнитной цепи реле постоянно действует магнитный поток ФІІ < Фпр, что обеспечивает ускорение на притя­жение и замедление на отпускание якоря. При встречном включе­нии обмоток І и ІІ (рис. 5.3, з) осуществляется замедление на притя­жение и ускорение на отпускание якоря.

Механические способы замедления используют для получения больших выдержек времени (до нескольких десятков секунд). При этом увеличивается время движения якоря вследствие присоедине­ния его к демпфирующему устройству, создающему тормозное усилие, пропорциональное скорости перемещения. Демпфирующие ус­тройства бывают механические (анкерные, часовые), гидравличе­ские и пневматические.

Чем объясняется замедление срабатывания реле напряжения

Основные определения, термины
и понятия по военно-технической подготовке

  • Военно-техническая подготовка
  • Тактитка зенитных ракетных войск
  • Боевое применение зенитного ракетного комплекса

1.11. Элементы коммутации

1.11.1. Переключательные элементы.

Реле — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания или размыкания электрической цепи при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий.

Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле — электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами и последующее перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь.

Основные части электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с ярмом из ферромагнитного магнитомягкого материала. Якорь это обычно пластина из магнитного материала, через толкатели воздействующая на контакты.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/06/Relay_principle_vertical.jpg/200px-Relay_principle_vertical.jpg

Рис 1. Принцип действия реле, сверху — нормальное (обесточенное) состояние реле, снизу — включённое состояние реле.
1 — электромагнит (обмотка с ферромагнитным сердечником); 2 — подвижный якорь; 3 — контактная система (переключатель).

1.11.2. Электромагнитное реле постоянного тока.

Электромагнитные реле являются наиболее распространенными из группы электромеханических реле и получили широкое применение в устройствах автоматики, телемеханики и в вычислительной технике.

Если реле используются для переключения мощных цепей тока, то они называются контакторами. Реле и контакторы являются устройствами прерывистого действия. Электромагнитные реле по роду используемого тока делятся:

  • на реле постоянного тока;
  • реле переменного тока.

Реле постоянного тока подразделяются:

  • на нейтральные;
  • поляризованные.

Нейтральные реле одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке (т. е. положение якоря не зависит от направления тока в обмотке реле). Поляризованное реле реагирует на полярность сигнала. По характеру движения якоря нейтральные электромагнитные реле подразделяются на два типа:

  • с угловым движением якоря;
  • с втяжным якорем.

На рисунке изображены реле с угловым перемещением якоря (а) и с втягивающим якорем (б).

Рис 2. Разновидности конструктивных схем реле:
1 – каркас с обмоткой; 2 – ярмо; 3 – выводы обмотки; 4 – колодка; 5 – контактные пружины;
6 – замыкающий контакт ЗК; 7 – подвижный контакт; 8 – размыкающий контакт РК; 9 – якорь; 10 – штифт отлипания; 11 – сердечник

При отсутствии управляющего сигнала якорь удален от сердечника на максимальное расстояние за счет возвратной пружины. В этом случае одна пара контактов замкнута (размыкающие контакты РК), а другая пара разомкнута (замыкающие контакты ЗК).

Принцип действия реле, изображенного на рисунке основан на следующем: при подаче тока в обмотку (катушку) создается магнитный поток, который, проходя через сердечник, ярмо, якорь и воздушный зазор δН(0), создает магнитное усилие, притягивающее якорь к сердечнику. При этом якорь, воздействуя на колодку, перемещает ее таким образом, что контакты ЗК замыкаются, а РК размыкаются. В некоторых конструкциях реле якорь при выключении тока под действием собственного веса возвращается в исходное положение. Таким образом, электромагнитное реле состоит из трех основных частей:

  • контактной системы (контактные пружины выполнены из материала нейзильбера);
  • магнитопровода (ярмо, сердечник, якорь, выполненные из мягкой стали);
  • обмотки (катушки).

Магнитную цепь составляют сердечник, якорь, ярмо и воздушный зазор между якорем и сердечником.

При детальном рассмотрении работы реле в процессе срабатывания и отпускания наблюдаются четыре этапа.

Этап 1срабатывание реле . Длительность этого этапа — время полного срабатывания tcp , т, е. от момента подачи напряжения на катушку реле до момента надежного замыкания контактов; Iтр — величина тока, при котором начинается движение якоря; tтр — время, за которое ток достигает это значение, т. е, промежуток, соответствующий началу движения якоря; Iср — ток, при котором срабатывает реле; tдв — время движения якоря при срабатывании. Таким образом, время полного срабатывания, отвечающее окончанию движения якоря.

Этап 2 — работа реле ( tраб — время работы реле). После того, как реле сработает, ток в обмотке продолжит увеличиваться, пока не достигнет установившегося значения. Впоследствии величина тока в обмотке реле остается неизменной. Отношение установившегося тока Iуст к величине тока срабатывания Iср называется коэффициентом запаса реле по срабатыванию Кзап (т. е. Кзап показывает надежность работы реле).

Этап 3 — отпускание реле . Этот период начинается от момента прекращения подачи сигнала до момента, когда ток в обмотке реле уменьшится до значения Iот . Отношение тока отпускания к току срабатывания называется коэффициентом возврата.

Этап 4 — покой реле . Это отрезок времени от момента размыкания контактов реле до момента поступления нового сигнала на обмотку реле. При быстром следовании управляющего сигнала друг за другом работа реле характеризуется максимальной частотой срабатывания (количество срабатываний реле в единицу времени).

1.11.3. Поляризованное реле.

В отличие от рассмотренных ранее нейтральных электромагнитных реле, у поляризованного реле направление электромагнитного усилия зависит от полярности сигнала постоянного тока в обмотке. Поляризация таких реле осуществляется при помощи постоянного магнита.

Существует много конструктивных разновидностей поляризованных реле, которые классифицируются по ряду признаков. По конструктивной схеме магнитной цепи различают реле с последовательной, параллельной (дифференциальной) и мостовой магнитными цепями, по числу обмоток управления – одно- и многообмоточные, по способу настройки контактов (по числу устойчивых положений якоря) различают двух- и трехпозиционные.

Поляризованные реле получили большое распространение в маломощной автоматике, особенно в следящих системах при управ­лении реверсивными двигателями.

К числу достоинств поляризованных реле относятся:

  • высокая чувствительность, которая характеризуется мощностью срабаты­вания и составляет 10-5 Вт;
  • большой коэффициент управления;
  • малое время срабатывания (единицы миллисекунд).

К недостаткам по сравнению с нейтральными электромагнит­ными реле относятся:

  • сложность конструкции;
  • большие габариты, вес и стоимость.

В поляризованных реле, как было отмечено, используют дифференциальные и мостовые схемы магнитных цепей, которые имеют много разновидностей (название цепей связано с типом электрической схемы замещения электромагнитной системы). На рисунке изображено поляризованное реле с дифференциальной схемой магнитной цепи.

Рис 3. Поляризованное реле ( а ) и способы настройки контактов ( б, в ) : 1, 1’ – намагничивающие катушки; 2 – ярмо; 3 – постоянный магнит; 4 – якорь; 5, 5’ – контакты

На якорь реле действуют два не зависимых друг от друга потока: поток Фо(п) постоянного магнита, не зависящий от рабочего состояния схемы, в которую включено реле, и рабочий (управляющий) поток Фэ(р), определяемый намагничивающей силой катушки, т. е. величиной протекающего по обмотке тока. Электромагнитное усилие, действующее на якорь, определяется, таким образом, в зависимости от суммарного действия обоих потоков — Фэ(р) и Фо(п) . Изменение направления электромагнитного усилия при изменении полярности тока в рабочей обмотке происходит вследствие того, что изменяется направление рабочего потока относительно поляризующего Ф0(п).

Поляризующий поток Фо(п) проходит по якорю и разветвляется на две части — Ф01 и Ф02 — в соответствии с проводимостями воздушных зазоров слева и справа от якоря ( δл и δпр ). В зависимости от полярности управляющего сигнала рабочий поток Фэ(р) вычитается из потока Ф01 в зазоре слева от якоря и прибавляется к потоку Ф02 справа от якоря (как показано на рисунке а ), или наоборот.

В данном случае якорь перекинется из левого положения в правое. При выключении сигнала якорь будет находиться в том положении, которое он занимал до выключения сигнала. Таким образом, результирующее электромагнитное усилие, действующее на якорь, будет направлено в сторону того зазора, где магнитные потоки суммируются.

Если теперь в обмотке 1 и 1′ (см рисунок а ) подать управляющий сигнал Iср такой величины, чтобы Фэ=∆Ф ( ), то при незначительном возрастании тока якорь перебросится в правое положение, так как, очевидно, правое усилие будет больше левого.

Магнитные потоки до момента переброски якоря будут соответственно равны:

После переброски якоря в правое положение знаки ∆ Ф в указанных выражениях изменятся: если Фэ=∆Ф , то получим выражения для потоков при правом положении якоря:

После перехода якоря за нейтральную линию перераспределяющийся поток Ф0(п) создает дополнительное усилие, необходимое для перемещения якоря. Этим и объясняется, что поляризованные реле имеют незначительное время срабатывания, не превышающее нескольких миллисекунд. Кроме того, дополнительное усилие, сжимая контакты, позволяет при очень малой величине управляющего сигнала управлять относительно мощными электрическими цепями, т. е. коэффициент управления имеет значительную величину (до 5000), чего не достигает ни одно нейтральное реле.

Обычно отклонение якоря от нейтрали составляет 0,05–0,1 мм.

В поляризованном реле с мостовой схемой магнитной цепи силы притяжения якоря, включенного в одну из диагоналей мостовой схемы, действуют так же, как и в дифференциальной схеме, т. е. в воздушном зазоре с одной стороны якоря рабочий поток Фэ(р) направлен согласно с поляризующим потоком Ф0(п) , а с другой — встречно. Мостовые схемы поляризованных реле имеют более высокую стабильность параметров и устойчивость к внешним механическим воздействиям.

Рис 4. Поляризованное реле с мостовой схемой магнитной цепи.

Поляризованные реле выпускаются трех видов настройки. Реле, изображенное на рис. а , является двухпозиционным. Если неподвижные контакты 5 и 5′ симметрично расположены относительно нейтральной линии (якорь отрегулирован симметрично), то при выключении управляющего сигнала якорь реле остается в том же положении, которое он занимал при наличии управляющего сигна­ла. Повторное включение управляющего сигнала прежней полярности не вызовет изменения положения якоря. Если изменить полярность управляющего сигнала, то якорь перебросится в другое положение, например в положение 5′ , и останется в нем после снятия сигнала. Такая настройка называется нейтральной или двухпозиционной.

Если один из контактных винтов, 5 или 5′ , выдвинут за нейтральную линию (рис. б ), то реле является двухпозиционным с преобладанием к одному из контактов. При выключенном реле якорь всегда прижат к левому контакту 5 (или к правому контакту 5′ , если за нейтральную линию выдвинут левый контакт) и перебрасывается вправо лишь на время протекания в управляющей обмотке тока соответствующей полярности.

Трехпозиционное реле имеет симметрично расположенные от нейтральной линии неподвижные контакты (рис. в ). Якорь при отсутствии управляющего сигнала удерживается в среднем положении с помощью специальных пружин (с двух сторон) или закрепляется на плоской пружине, упругость которой, создает устойчивое положение равновесия в среднем положении. При подаче сигнала в управляющую обмотку контакт на якоре замыкается с левым или правым контактом (в зависимости от полярности сигнала) и возвращается в нейтральное положение после снятия сигнала.

Поляризованные реле находят широкое применение в схемах автоматики благодаря своим характерным особенностям. Наличие нескольких обмоток позволяет использовать их в качестве логических элементов, небольшая мощность срабатывания – в качестве элементов контроля небольших электрических сигналов, малое время срабатывания и чувствительность к полярности входных сигналов – в качестве амплитудных модуляторов и демодуляторов. Благодаря высокой чувствительности поляризованные реле часто используют в маломощных цепях переменного тока с включением через выпрямитель.

1.11.4. Электромагнитное реле переменного тока.

В тех случаях, когда основным источником энергии является сеть переменного тока, желательно применять реле, обмотки которых питаются переменным током. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь будет притягиваться к сердечнику так же, как и при постоянном токе. При одинаковых конструктивных размерах реле и равных значениях максимальной индукции среднее значение электромагнитного усилия у реле переменного тока вдвое меньше, чем у реле постоянного тока.

Электромагнитное усилие меняется (пульсирует) с удвоенной частотой 2ω, обращаясь в нуль дважды за период питающего напряжения. Следовательно, якорь реле может вибрировать, периодически оттягиваться от сердечника возвратной пружиной, что вызывает дрожание якоря и, как следствие, износ оси якоря.

Реле переменного тока имеют худшие параметры, чем реле постоянного тока, так как при одинаковых размерах имеют меньшее электромагнитное усилие и менее чувствительны. Кроме того, они сложнее и дороже, поскольку необходимо иметь шихтованный магнитопровод (набранный из отдельных листов, а также применять специальные меры для устранения вибрации якоря – явление, которое нежелательно, так как может привести к обгоранию контактов, прерыванию электрической цепи и др. поэтому для ослабления вибрации принимают специальные конструктивные меры.

Рис 5. Двухфазное реле переменного тока: 1 – магнитопровод; 2 – катушка; 3 – якорь

Рис 6. Реле переменного тока с короткозамкнутым витком.

Принцип работы реле заключается в следующем. Переменный магнитный поток Фосн основной обмотки ωосн , проходя через разрезанную часть сердечника, делится на две части. Часть потока Ф2 проходит через экранированную половину полюса сечением Sδ2 , в которой размещается короткозамкнутая обмотка, а другая часть потока Ф1 проходит через неэкранированную половину полюса сечением 1. Поток Ф2 наводит в короткозамкнутом витке ЭДС( екз ), которая создает ток iкз . При этом возникает еще один магнитный поток Фкз, который воздействует на магнитный поток Ф2 и вызывает отставание этого потока по фазе относительно потока Ф1 на угол φ =60–80 0С. Благодаря этому результирующее тяговое усилие никогда не доходит до нуля, так как оба потока проходят через нуль в разные моменты времени.

1.11.5. Тепловое реле.

Тепловые реле — это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле — ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар и немагнитная или хромоникелевая сталь.

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Устройство теплового реле

Рис 7. Устройство теплового реле: а — чувствительный элемент, б — прыгающий контакт,
1 — контакты, 2 — пружина, 3 — биметаллическая пластина, 4 — кнопка, 5 — мостик

Время-токовые характеристики теплового реле.

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.

При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле.

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла — нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле.

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

В обесточенном состоянии пружина создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП.

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина нагревается как за счет нагревателя , так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик .

Тепловые реле РТЛ.

Тепловые реле РТТ Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0.1 до 86 А.

Тепловые реле РТТ.

Реле тепловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от не симметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.

Чем объясняется замедление срабатывания реле напряжения

Главная Статьи Методы ускорения и замедления срабатывания электромагнитов и электромагнитных механизмов

Методы ускорения и замедления срабатывания электромагнитов и электромагнитных механизмов Печать E-mail

Для электромагнитов, время срабатывания которых должно отличаться от нормального (0,05 — 0,15 с.) в ту или иную сторону, необходимы специальные меры для обеспечения временных параметров. Эти меры могут быть направлены либо на изменение конструкции и параметров электромагнита, либо на применение схемных способов изменения времени срабатывания. В связи с этим эти методы и получили название — конструктивные или схемные методы.

Конструктивные методы уменьшения времени срабатывания

Время трогания элекромагнита. Для уменьшения времени трогания конструктивным способом уменьшают вихревые токи в магнитопроводе электромагнита, которые увеличивают время трогания, так как они демпфируют магнитный поток при его изменении. Для этого магнитопровод электромагнита выполняют из магнитных материалов с высоким удельным электрическим сопротивлением. В массивных частях магнитопровода выполняют специальные прорези, пересекающие пути вихревых токов. Магнитопровод выполняют шихтованным из листов электротехнической стали.

Время движения электромагнита. Для уменьшения времени движения стремятся уменьшить ход якоря, уменьшить массу якоря и связанных с ним подвижных частей. Уменьшают трение в осях или между подвижными и неподвижными деталями конструкции. Применяют вращение якоря на призме, а не в осях.

Методы ускорения и замедления срабатывания электромагнитов и электромагнитных механизмов

Схемные методы уменьшения времени срабатывания электромагнита. В тех случаях, когда конструктивные метода малоэффективны или не применимы, используют схемные методы изменения временных параметров электромагнитов. Схемные методы воздействуют только на время трогания электромагнита через его параметры.

Время трогания электромагнита при срабатывании можно уменьшить, если одновременно с увеличением напряжения питания электромагнита ввести в цепь катушки добавочное сопротивление Rд такой величины, чтобы установившееся значение тока в обмотке электромагнита при этом не изменилось, т.е.

Уменьшение времени трогания здесь получается за счет

Недостатком этой схемы является то, что эффект достигается за счет пропорционального увеличения мощности, теряемой в добавочном сопротивлении.

В схеме на рис. 2 последовательно с обмоткой электромагнита включен добавочный резистор, шунтированный конденсатором. Напряжение питания в этой схеме также увеличивается. Однако добавочный резистор подбирается также как и в схеме рис. 1. Форсировка процесса срабатывания здесь получается за счет того, что в первый момент после подачи напряжения незаряженная емкость С создает дополнительный путь для тока. Поэтому за счет тока зарядки конденсатора в обмотке электромагнита ток растет быстрее. Переходный процесс, до момента трогания якоря, в этом случае описывается следующими уравнениями:

Для рассматриваемой схемы существует значение оптимальной емкости, при которой время срабатывания получается минимальным

Недостатком этой схемы является наличие конденсатора, емкость которого обычно значительна.

Методы ускорения и замедления срабатывания электромагнитов и электромагнитных механизмов

На рис. 3 показана схема форсировки срабатывания, в которую последовательно с обмоткой электромагнита включено добавочное сопротивление, шунтированное размыкающим контактом. Этот контакт связан с якорем. При обесточенной обмотке он замкнут, размыкание происходит лишь в конце хода якоря. В период срабатывания через обмотку протекает переходный ток, установившееся значение которого было бы равно. Но благодаря тому, что якорь притягивается, происходит размыкание контакта К, шунтирующего Rд, и ток нарастает до меньшего установившегося значения, равного U / (R + R д), который должен быть достаточным для удержания якоря электромагнита в притянутом положении. Эта схема может применяться также для уменьшения размеров электромагнита в тех установках, где особенно важно получить их минимальный вес.

Недостатком схемы является наличие размыкающего контакта.

Методы увеличения времени срабатывания электромагнитных механизмов

Для увеличения времени срабатывания электромагнитов используют все общие факторы, приводящие к увеличению, как времени трогания, так и времени движения. Среди этих методов могут быть как конструктивные, так и схемные методы.

Из конструктивных методов, приводящих к увеличению времени движения используются такие факторы как увеличение хода якоря, увеличение веса подвижных частей, мехенические и электромагнитные демпферы. Последние нашли применение в реле, создающих большие выдержки времени, например, реле времени.

Методы ускорения и замедления срабатывания электромагнитов и электромагнитных механизмов

В случае электромагнитного демпфирования применяют короткозамкнутые обмотки в виде медных (алюминиевых) гильз, насаженных на сердечник магнитопровода (рис. 4). Вихревые токи, появляющиеся в этих гильзах в момент замыкания или размыкания основной обмотки электромагнита, задерживают изменение магнитного потока и создают замедление срабатывания, как при притяжении, так и при отпускании якоря. В последнем случае достигается больший замедляющий эффект, так как при отключении обмотки переходный процесс происходит при притянутом якоре, когда индуктивность системы большая. Поэтому выдержка времени при отпускании якоря в электромагнитах с короткозамкнутыми гильзами может быть получена больше, чем при его притяжении.

Электромагниты с электромагнитным демпфером могут обеспечивать выдержку времени при отпускании до 8-10 с.

Для изменения времени срабатывания электромагнитов схемными методами наиболее распространенными схемами являются следующие.

В тех случаях, когда напряжение питания фиксировано, время трогания при включении может быть увеличено включением добавочного сопротивления Rд последовательно с обмоткой электромагнита. Увеличение времени трогания здесь получается вследствие уменьшения установившегося значения тока в цепи. Вместо резистора можно включить также индуктивность, что увеличивает постоянную времени цепи, не изменяя установившегося тока.

Для увеличения времени трогания электромагнитных механизмов при отключении применяются схемы, приведенные на рис. 5. а) б) в)

Увеличение времени трогания электромагнитных механизмов в этих схемах получается за счет того, что после размыкания цепи в контурах (R,L-Rш), (R,L-VD) (рис. 5 а,б) возникающая в катушке э.д.с. самоиндукции создает ток, который тормозит спадание магнитного потока в электромагните. Задержка времени трогания определяется временем затухания тока в контурах, которое зависит от параметров этих контуров.

В схеме рис.5,в задержка времени трогания электромагнита при отпускании происходит за счет того, что после размыкания цепи заряженная емкость С разряжается в контуре (C,Rш-R,L) и ток разряда задерживает спадание потока в электромагните.

Наши Партнеры

«МЕРКУРИЙ-ДВ» © 2024

Что необходимо знать при выборе реле напряжения?

· номинальная нагрузочная способность (может быть выражена номинальным и максимальным током нагрузки);

· время срабатывания (скорость отклика на аварийную ситуацию);

· надёжность изделия (долговечность всего реле в целом и отдельных его составляющих) механическая и электрическая износостойкость.

Всё остальное можно рассматривать как некий маркетинговый ход производителей для привлечения покупателя, в том числе и с точки зрения информативности, удобства монтажа и прочих приятных дополнений.

Теперь немного конкретики.

Если Вы приобретаете реле напряжения для защиты жилого помещения (квартиры или дома), то оно должно защищать вашу электросеть от проникновения из вне напряжения, значение которого не соответствует установленным нормам, на которые, в том числе, ориентируются производители бытовой техники. Причин этому явлению, занижению или завышению от установленного значения, довольно много, и они не являются темой данной статьи.

Укажем, лишь, что помимо прочих к данному явлению приводит, так называемое «отгорание нулевого проводника» в ВРУ или ГРЩ электросети здания, или обрыв обрыв нулевого проводника воздушной линии электропередачи (ВЛ ЛЭП), при отсутствии контура заземления в частных домах. Это проблема часто возникает в многоквартирных домах с явным нарушением порядка и срока проведения регламентных работ, т.е. сплошь и рядом. В частных домовладениях подобная ситуация намного реже, но там другой бич – воздушные линии электропередач, с повышенной вероятностью обрыва от ветра, снега и др. погодных катаклизмов всё тех же нулевых проводников при отсутствии надёжного собственного контура заземления. Это лишь одна из многих прочих причин задуматься о необходимости установки реле напряжения .

Если решение принято и необходимо установить данное устройство, какое выбрать и на что обратить внимание?

Во-вторых, как это ни странно произносить (в данном случае – писать), обращаем внимание на вес реле напряжения. Постараюсь объяснить, почему? В какой-то мере это косвенно подтвердит, верно ли принято решение по первому пункту. Не может реле со значительными токами коммутации весить легче аналогичных (по значению In), и при этом быть долговечнее и надёжнее. Долговечность и надёжность – это те качества, которыми должно обладать наше реле, когда в случае аварийной ситуации (обратите внимание: при повышенном напряжении) должно разомкнуть защищаемую цепь. Хорошо, если это происходит при отключённых энергоёмких потребителях с электроприводом, таких как стиральная и посудомоечная машины, мощный пылесос и т.д. Образуемая при размыкании контактов электрическая дуга (вот здесь и есть то самое «место» или конструктивный элемент, который должен отвечать за дополнительный вес реле напряжения), не разрушает значительно, за счёт электрической эмиссии, контакты исполнительного реле так фатально, как это могло бы произойти с маловесными контактами без использования специального сплава и технологических новшеств*.

Третьей группой признаков надёжного реле следует считать внешние показатели. У хорошего реле клеммы подключения, а вернее качество их исполнения имеет не последнее значение при принятии выбора. Я отдал бы предпочтение обжимным, с допустимым подключаемым сечением проводников от 10 до 16 мм 2 . Эти клеммы должны обеспечить хороший и надёжный поджим подключаемых проводников с целью снижения переходного сопротивления. Сюда же можно отнести и качество пластика, используемого при изготовлении корпуса и элементов регулировки и настройки.

В-четвёртых, я бы назвал сервисные функции. Да, их использования должно привлечь покупателя с маркетинговой точки зрения. Реле напряжения со встроенным цифровым вольтметром, к примеру, при той же цене – благо или зло? Кто-то скажет: «Респект производителю!» Но ведь не каждый готов стоять на «посту» в ожидании скачка напряжения, чтобы своими глазами зафиксировать «высоту» или «падение»! А вот вероятность отказа у технически более сложных товаров (уточнюсь, что при одинаковой технологии) всегда выше. И потом, встроенный вольтметр — это скорее всего индикатор напряжения, а не прибор, сертифицированный в качестве измерительного, и тем более сохраняющим значение в памяти (хотя в момент очередного редактирования данной статьи появились и такие, например ВР-М02 ).

Говорят: «Краткость – сестра таланта», и чтобы не утруждать читателя рассуждениями, позволю себе закончить определённые мысли по вопросу подбора однофазных реле напряжения. Готов ответить на Ваши вопросы, выслушать замечания и м.б. вступить в дискуссию по той или иной проблеме, обсуждаемой в этой статье.

Примечания. *Как и любая техническая информация, эта статья может быть добавлена некоторыми расчётами и обоснованиями (хотя давно уже известными, мною лишь напоминаемыми):

Сопротивление всей цепи, подключаемой в данном случае через исполнительное реле состоит из

при этом Rконт есть переходное сопротивление самих контактов, клемм подключения и прочих коммутационных соединений, которые необходимо минимизировать, с целью передачи всей мощности в подключаемую нагрузку (Rнагр).

Выбор реле напряжения (пояснения).

Тогда нам необходимо достичь значения Rконтнагр, чтобы паразитное сопротивление коммутационных соединений было много меньше сопротивления нагрузки.

Так оно и есть (или должно быть, при стремлении производителей) в начальных циклах работы абсолютного большинства приборов. Что же происходит с изделиями во время последующей работы реле?

Общая энергия, передаваемая от источника (в данном случае, получаемая из сети), так же перераспределяется на положительную, выполняющую полезную работу в подключённой нагрузке, и паразитную, в основном тепловую, возникающую на контактах исполнительного реле находящегося внутри изделия. Из школьного курса физики и ТОЭ вспоминаем, что интересующая нас паразитная энергия определяется как

Wпотерь = Pпаразитная Δt ,

где P -мощность потерь на контактах, есть произведение тока, проходящего через контакты, что собственно и есть ток нагрузки, и падение напряжение на этих самых контактах, или

значение cosφ в данном случае приравниваем к 1, так как сопротивление контактов имеет активную составляющую.

Используя закон Ома, преобразуем

Pпаразитная = I 2 Rконт ,

и получаем мощность потерь на контактах (к тому же разрушающую)

Wпотерь = I 2 Rконт?t ,

т.е. энергия теплового разрушения прямо пропорциональна произведению квадрата тока нагрузки (I 2 ), переходного сопротивления контактов исполнительного реле (Rконт) и времени работы ?t (в данном случае, круглосуточный режим) .

С позволения читателя, предположим возможный, хотя и совсем не обязательный, вариант развития событий. Произошла аварийная ситуация в сети с повышением напряжения сверх допустимого. В соответствии с алгоритмом работы, реле напряжения обнаружило её, и была подана команда на размыкание цепи нагрузки. Ввиду того, что цепь была под нагрузкой, в ней соответственно протекал ток, пусть в пределах допустимого номинального значения. Но в момент размыкания, из-за возникновения электрической дуги, происходит эмиссия электронов верхнего проводящего слоя контактов и происходит так называемое «выгорание контактов» с последующим повышением значения сопротивления Rконт. Хорошо, если контакты были выполнены с достаточным, а значит «весомым» в понимании потребителя (вспомните упоминание о весе в начале статьи) уровнем качества и сопротивление увеличилось незначительно. Иначе, увеличенное значение сопротивления контактов, приводит к дальнейшему разрушению тепловой мощностью контактов по квадратичной зависимости от коммутируемого тока, вплоть до их полного разрушения после нескольких циклов срабатывания.

Если же превысить допустимый ток нагрузки на 20% , то тепловая мощность, выделяемая на контактах увеличиться на 44% (!), в соответствии с квадратичной зависимостью. Отсюда очень часто возникают жалобы на низкое качество реле с невысоким номинальным током (до 30А и менее), когда нет простой физической возможности рассеять эту самую тепловую энергию, в т.ч. и из-за малых габаритов исполнительного реле. Это является причиной прогорания и прожигания корпусов не только реле напряжения, но и других реле, например промежуточных, где допущена перегрузка по мощности (или номинальному току). И хорошо, если при изготовлении корпуса данного реле был использован не горючий (или трудно горючий) пластик, и это не привело к возгоранию и пожару. Вот почему я считаю, что наиболее важным показателем является именно номинально допустимый ток нагрузки.

Мне осталось добавить, что производители реле напряжения ищут и успешно применяют ряд технических решений для увеличения надёжности изделий. Например, в изделиях УЗМ-50М, УЗМ-51М, УЗМ-3-63, а в последнее время CP-722, используется режим коммутации нагрузки в моменты токовых пауз, или максимально к нему приближенных. Но об этом я постараюсь написать в последующей статье, написание которой ускорят Ваши вопросы по данной теме, адресованные на электронный адрес reletorg@mail.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *