Электродвигательные реле времени.

В электродвигательных реле выдержка времени создается за счет замедления, получае­мого в редукторе синхронного двигателя и реле. Реле позволяет устанавливать различную выдержку времени в шести или трех независимых цепях. Диапазон установок вы­держки времени, зависит от исполнения реле, и, может быть, от 2 сек до 24 ч.

Недостатком реле является наличие большого числа движущихся частей, что уменьшает надежность и увеличивает трудозатраты на обслуживание. Поэтому на судах электродвигательные реле времени не применяются.

Электромеханические реле времени.

Основным элементом электромеханических реле времени является механический замедлитель – часовой или маятниковый механизм.

Электромеханическое реле времени с анкерным ( часовым) механизмом показано на рис.

Рис.

Электромеханическое реле времени с анкерным ( часовым) механизмом : 1 – груз; 2 – ось; 3 – шестерня; 4 – зубчатая рейка; 5 – винт; 6 – пружина; 7 - рычаг; 8 – цилиндрический сердечник ; 9 – контакты; 10 – храповое колесо.

Реле работает так.

При подаче напряжения на катушку электромагнита соленоидного типа сердечник 8 втягивается и через рычаг 7 стремится переместить рейку с косыми зубьями 4 по часовой стрел в направлении контактов 9. при этом пружина 6 сжимается.

Рейка 4 своими зубьями зацеплена с храповым колесом 10, которое через систему зубчатых колес 3 удерживается от быстрого перемещения анкерным механизмом 2. Скорость вращения шестерни 3 определяется частотой колебаний маятника 1, подвешенного к оси 2: за одно колебание маятника шестерня поворачивается на один зуб.

Частота колебаний маятника зависит от положения груза 1: чем выше груз, тем меньше длина маятника и тем больше частота его колебаний. Таким образом, при поднятии груза 1 время прохождения рейки 4 до замыкания контактов сокращается, а при опускании - увеличивается.

При снятии напряжения с обмотки электромагнита рейка 4 под действием пружины 6 возвращается в исходное положение. Этот процесс происходит без замедления, так как косые зубья рейки и храпового колеса этому не препятствуют. Таким образом, в реле времени с анкерным механизмом замедление происходит только при срабатывании.

Уставку времени этого реле изменяют перемещением груза 1 на маятнике и винтом 5, который определяет величину хода рейки 4. Диапазон уставок вы­держки времени зависит от исполнения реле и может быть от 0,5 сек до 10 сек.

В зависимости от типа реле, его катушка может включаться в сеть как постоянного, так и переменного тока.

Электромагнитные реле времени.

Следует сразу же отметить два отличия электромагнитных реле от электродвигательных и электромеханических, рассмотренных выше:

1. катушка реле питается только постоянным током;

2. выдержка времени реле начинается с момента отключения катушки от сети.

Напомним, что катушки электродвигательных и электромеханических могли питаться как постоянным, так и переменным током, а выдержка времени начиналась с момента подачи питания на катушку. Электромагнитные реле применяют в схемах на переменном токе, но в этом случае катушку реле включают в сеть через выпрямительный мостик.

Рис. Электромагнитное реле времени: а ) – устройство реле; б ) влияние демпфера на время отпускания реле; 1 - катушка; 2 – сердечник; 3 – гильза; 4 – возвратная пружина ; 5 – регулировочная гайка; 6 – якорь; 7 – прокладка немагнитная.

Электромагнитное замедление основано на применении демпфера – элемента, замедляющего электромагнитные процессы. В качестве такого демпфера используют медную или алюминиевую гильзу 3 (кольцо), надетую на стержень магнитопровода 2 ( рис. а) или непосредственно на катушку реле. На рис. (а) якорь реле 6 показан в притянутом состоянии.

Выдержка времени в этом реле начинается с момента отключения катушки реле от питающей сети. При отключении катушки 1 её уменьшающийся магнитный поток Ф индуктирует в гильзе ( демпфере ) ЭДС взаимоиндукции ( как во вторичной обмотке трансформатора, если считать катушку реле первичной обмоткой.

Согласно правилу Ленца, ток в гильзе от этой ЭДС имеет такое направление, что создаваемый им магнитный поток гильзы направлен согласно с убывающим магнитным потоком Ф. Это замедляет убывание потока в магнитопроводе реле так, что он достигнет величины, при которой реле отпускает якорь за время большее, чем при отсутствии демпфера.

Это иллюстрируется графиками убывания магнитного потока ( рис. 9.1 2 б ) при отсутствии демпфера ( график 1 ) и при наличии демпфера ( график 2 ). Сравнивая эти графики, видим, что время отпускания якоря реле с демпфером t больше времени отпускания этого реле без демпфера t .

Время отпускания реле (рис. а ) можно регулировать, изменяя толщину латунной ( немагнитной ) прокладки 7 на якоре 6: с уменьшением толщины прокладки время t увеличивается. Это объясняется тем, что с уменьшением немагнитного зазора δ ( толщина прокладки) магнитное сопротивление потоку понижается и величина его возрастает, поэтому время на его уменьшение до значения Ф , при котором происходит отпускание якоря, увеличивается.

Еще одним средством регулирования t является изменение натяжения возвратной пружины 4 посредством гайки 5: чем меньше натяжение пружины, тем больше t (рис.9.1 2 график 3).

Электромагнитные реле постоянного тока типа РЭВ 810 имеют замедление от 0,25 до 3,8 с.

Электронные реле времени.

Электронные реле используют свойство конденсатора медленно заряжаться или разряжаться через резистор.

Эти реле имеют 2 основных узла:

1. элемент формирования выдержки времени, построенный на конденсаторе;

2. обычное электромагнитное реле.

В качестве примера рассмотрим принципиальную схему конденсаторного реле.

Рис.9.1 3 Принципиальная схема конденсаторного реле времени.

В состав реле входят источник питания GB, транзисторы VT1 и VT2, реле напряжения KV, выключатель питания SA1 и управляющий контакт SA2.

В исходном состоянии контакты SA1 и SA2 замкнуты. Конденсатор С заряжен от источника питания с полярностью, обозначенной на схеме. Транзистор VT1 открыт, поскольку по цеп «+GB»– R2 – SA2 – SA1 – « - GB»протекает ток базы этого транзистора. Через резистор R2, эмиттер-коллектор открытого VT1, резистор R1 и выключатель SA1 протекает ток, создающий на R2 небольшое падение напряжения. Это напряжение является входным для транзистора VT2, но недостаточно для того, чтобы открыть его. Поэтому ток через катушку реле KV не протекает.

Если управляющий контакт разомкнуть, то основная цепь базового тока VT1 через контакт SA1 нарушится. Однако появится новая цепь базового тока VT1: «+С» - R2 – эмиттер-база VT1 – « -С», обусловленная разрядом конденсатора С. Когда конденсатор разрядится, транзистор VT1 закроется, а VT2 откроется. Реле KV включится, а его контакты переключатся: левый замкнётся, а правый разомкнётся.

Таким образом, выдержка времени этого электронного реле равна промежутку времени от момента размыкания контакта SA2 до момента переключения контактор реле KV. Эта выдержка равна 3-5 с.

Пневматические реле времени.

Устройство пневматического реле времени показано на рис.

Рис. 9.1 4 Пневматическое реле времени:

1- сердечник электромагнита; 2 – катушка электромагнита; 3 – рычаг электромагнита; 4 – мембрана; 5 – регулировочный винт; 6 – калибровочное дроссельное отверстие; 7 – обратный клапан; 8 – камера воздушная; 9 – пружина; 10 – шток; 11 – возвратная пружина; 12 – контакты.

Основным элементом реле является замедлитель в виде воздушной камеры 8, закрепленной на верхнюю и нижнюю части эластичной мембраной 4. При подаче напряжения на катушку 2 якорь электромагнита ( виде буквы «Т» ) опускается вниз и втягивается в сердечник 1. При этом вместе с якорем опускается шток 10 -под действием силы собственного веса и пружины 9.

Но это процесс происходит медленно, по мере заполнения верхней части воздушной камеры 8 наружным воздухом через калибровочное дроссельное отверстие 6. Когда шток 10 опустится на якорь электромагнита (в виде буквы «Т»), он своим рычагом 3 надавит на верхний подвижный контакт 12, который замкнется с нижним контактом. Таким образом, происходит замедление при срабатывании реле (при подаче питания на катушку электромагнита).

При снятии питания с катушки электромагнита якорь (в виде буквы «Т») вместе со штоком 10 под действием возвратной пружины 11 поднимется, т.е. вернется в исходное положение. Этот процесс проходит быстро, благодаря открытию обратного клапана 7, так что воздух из камеры 8 будет выходить не только через отверстие 6, но и через отверстие обратного клапана.

Уставка времени срабатывания реле выполняется посредством винта 5, путем изменения размера дроссельного отверстия 6: чем меньше отверстие, тем больше время срабатывания.

Реле с герметизированными магнитоуправляемыми контактами (герконы).

По сравнению с обычными электромагнитными реле, герконы имеют повышенные быстродействие и надежность, что становится понятным при изучении устройства и принципа действия герконов ( рис.).

Герконовые реле

Устройство простейших герконовых реле показано на рис.

Рис. Герконовые реле: а) управляемое током в катушке; б) управляемое постоянным магнитом;

1 – контакты; 2 – колба.

Герконовое реле состоит из герметичной стеклянной колбы 2, в которую запаяны два контакта 1. Сами контакты выполнены в виде плоских пружинящих пластин (полос) из сплава пермаллой, обладающего высокой магнитной проницаемостью.

Если геркон поместить внутрь катушки с током (рис. а) или вблизи постоянного магнита (рис. б), то внешний магнитный поток катушки или магнита, проходя через контакты 1, намагничивает их. При этом происходит смыкание (замыкание) контактов.

При отключении катушки или удалении постоянного магнита контакты геркона, благодаря своей упругости, разомкнутся.

(Рис. а) – многоконтактное герконовое реле; б) применение герконов в тепловых реле.

Если внутрь катушки поместить несколько герконов, то получится многоконтактное герконовое реле (рис. а). Герконы применяют в тепловых реле (рис. б). В этом случае постоянный магнит помещают на биметаллической пластине, которая при нагревании изгибается в сторону геркона, и его контакты замыкаются.

Помимо герконовых реле с замыкающими контактами существуют герконовые реле с размыкающими контактами. Такое реле кроме катушки включает в себя постоянный магнит.

Пока на катушку реле не подано напряжение, контакты геркона под действием магнитного поля постоянного магнита замкнуты. При подаче напряжения на катушку магнитное поле катушки действует навстречу магнитному полю постоянного магнита, резко ослабляя его. Поэтому контакты реле под действием сил упругости размыкаются.

Особенности герконов:

1. большая частота включения, т.к. нет массивного якоря ( до 100 включений в сек);

2. высокая надежность (т.к. контакты коммутируют в инертном газе или вакууме, т.е. не загрязняются и не окисляются);

3. возможность применения во взрывоопасных средах (т.к. переключение контактов происходит внутри герметично запаянного стеклянного баллона);

4. малая коммутационная и перегрузочная способность, и низкая электрическая прочность межконтактного промежутка.

Герконы применяются в системах управления, контроля и сигнализации, например, в электроприводах в качестве выходного элемента логических устройств, включающего или отключающего электродвигатель

(вместо более сложного тиристорного усилителя ).

Кроме того, герконы применяются в системах защиты от несанкционированного проникновения в жилые и служебные помещениях. На судах герконы нашли широкое распространение.

Токовое электротепловое реле защиты.