Сила притяжения якоря и время срабатывания и отпускания реле

Сила притяжения якоря зависит от конструктивных параметров реле и определяется по формуле

Fc » ma(wI)2S / 2d2,

где w и I - число витков и ток, протекающий в катушке реле; S - сечение магнитопровода; d - величина воздушного зазора.

Из приведенной формулы следует, что сила притяжения якоря пропорциональна квадрату магнитодвижущей силы wI катушки (следовательно, не зависит от направления тока, протекающего в катушке) и обратно пропорциональна квадрату величины воздушного зазора d.

Так как катушка реле имеет активное сопротивление R и индуктивность L, то нарастание и спад тока в ней при включении и выключении напряжения U происходят по экспоненциальным законам:

i = I(1 - e - t /t) и i = I e - t /t,

где I = U/ R - установившееся значение тока; t = L / R - постоянная времени цепи.

Время срабатывания tср и время отпускания tотп реле определяют быстродействие реле и приближённо вычисляются по формулам:

tср » t ln[1/(I - Iср)] и tотп » t' ln[1/(I - Iотп)],

где Iср и Iотп - ток срабатывания и ток отпускания, при которых якорь реле начинает перемещаться; t'= L' / R; L' - индуктивность цепи при притянутом якоре. Время срабатывания tср и время отпускания tотп реле можно регулировать в некоторых пределах, изменяя величину установившегося тока I и постоянную времени t.

6.6.2.3. Поляризованное реле К электромагнитным реле с поворотным якорем относится также поляризованное реле (рис. 6.50), состоящее из постоянного магнита 1, якоря 2, катушек 3 и 3', неподвижных контактов 4 и 4' и магнитопровода 5. Это реле отличается от обычного ЭМР постоянного тока тем, что вместо ярма здесь установлен постоянный магнит N - S, наличие которого повышает чувствительность реле и, кроме того, заставляет реагировать реле на полярность приложенного к его катушкам напряжения. Магнитный поток Ф0 постоянного магнита N - S, проходя по якорю 2, делится на два потока Ф1 и Ф2. Проходя через плечи ярма, один из этих потоков складывается с основным магнитным потоком Ф3, создаваемым в ярме намагничивающим током катушек, другой направлен ему навстречу. В том плече ярма, где потоки складываются, сила притяжения, действующая на якорь, больше, и якорь притягивается к этому плечу. При изменении полярности приложенного к катушкам напряжения якорь притягивается к другому плечу ярма.

Если напряжение на катушках равно нулю, то якорь идеализированного реле займёт нейтральное (среднее) положение, т. к. магнитные потоки Ф1 и Ф2 равны между собой и направлены встречно. Однако практически якорь всегда притянут к одной из сторон ярма, т. к. всегда имеется небольшое смещение якоря. Магнитодвижущая сила, обеспечивающая срабатывание реле, определяется по формуле

т. е. МДС срабатывания пропорциональна магнитному потоку Ф0 постоянного магнита и смещению якоря х, когда он притянут к ярму. Номинальный ток, длительно пропускаемый через контакты поляризованных реле РП-4, РП-5 и РП-7, выпускаемых отечественной промышленностью, 0, 2 А, время срабатывания 2, 5…13 мс. Электромагнитное реле переменного тока состоит из таких же деталей, что и реле постоянного тока. Для устранения вибрации якоря, связанной с изменением силы притяжения, реле изготавливают либо с двумя катушками, либо с дополнительной короткозамкнутой обмоткой, насаженной на одну из половин раздвоенного полюса.

6.6.3.1. Контакторы Частые включения и выключения мощных электрических цепей и электрических машин с напряжением до 500…600 В при нормальном режиме работы обычно производятся электромагнитными

контакторами- выключателями с электромагнитным управлением. В некоторых случаях контакторы вместе с реле могут попутно осуществлять защиту электрических установок. Электромагнитный контактор (рис. 6.51) имеет втягивающую катушку 1, подвижный якорь 2, сердечник 3, систему главных контактов, состоящую из неподвижных 4 и подвижных 5 контактов, устройство для дугогашения (на рисунке не показано), демпфирующую пружину 6, гибкий токопровод 7 и часто снабжается комплектом вспомогательных контактов, обычно изготавливаемых в виде готового элемента, пристраиваемого к контактору. Вспомогательные контакты рычажного или мостикового типа используются для вспомогательных переключений в различных цепях управления. Главные контакты рассчитаны на включение и отключение относительно больших токов (до 2500 А). Втягивающая катушка, имеющая небольшие рабочие токи, включается и отключается от источника напряжения дистанционно. Под действием намагничивающего тока в катушке 1 к её сердечнику 3 притягивается якорь 2 и замыкает главные контакты 4 и 5. Рабочий ток проходит через замкнутые контакты и гибкий токопровод 7. Кроме главной цепи контактор замыкает и размыкает вспомогательные контакты, служащие для выполнения операций управления. Если прекратить подачу тока в катушку 1, главные 4 и 5, а также вспомогательные контакты разомкнутся. При размыкании главных контактов, через которые проходит рабочий ток, может возникнуть (в особенности при индуктивной нагрузке) электрическая дуга. Для её интенсивного гашения на контакты надевают дугогасительную камеру с решёткой из медных пластин. Основными величинами, характеризующими контактор, помимо номинального тока (согласно ряду: 20, 40, 63, 75, 100 160, 250, 400 А и т. д.), являются: время срабатывания (0, 06…0, 32 с), время отпускания якоря (0, 03…0, 5 с) и напряжение втягивающей катушки (24…380 В). 6.6.3.2. Магнитные пускатели Наиболее распространенные магнитные пускатели (объединяющие контакторы и тепловые реле) серий ПМЕ, ПМА, ПА, ПВМ с управлением на переменном токе имеют реверсивные и нереверсивные исполнения и предназначены для управления электродвигателями. Механическая износостойкость пускателей составляет (5...16)106 включений, частота включений в час 600…1200. Номинальные коммутируемые токи при напряжениях 380/500 В от 3/1, 5 до 146/80 А.

Конструктивная схема пускателя переменного тока представлена на рис. 6.52. Пускатель состоит из неподвижных 1 и подвижных 2 мостиковых контактов, контактной пружины 3, изоляционной стенки дугогасительной камеры 4, траверсы 5, якоря 6, магнитопровода 7 и катушки 8 тягового электромагнита, амортизационной пружины 9, теплового реле 10, возвратной пружины 11, вспомогательных контактов 12 и короткозамкнутого витка 13, расположенного на магнитопроводе 7. Для уменьшения потерь в сердечнике на вихревые токи и перемагничивание магнитопровод и якорь собраны из листов электротехнической стали. Сила, с которой якорь контактора притягивается к сердечнику, пропорционален квадрату магнитного потока, т. е. Fс @ Ф2, а магнитный поток Ф изменяется по закону синуса. Из этого следует, что сила притяжения за один период переменного тока достигает дважды амплитудного и нулевого значений, вследствие чего возникает вибрация якоря и подвижных контактов. Для уменьшения вибраций, а также возникающего при этом неприятного гудения, магнитопровод 7 снабжается короткозамкнутым витком 13, охватывающим часть его сечения (см. рис. 6.52). Часть основного магнитного потока пронизывает короткозамкнутый виток и наводит в нём ЭДС. ЭДС вызывает ток, а его магнитодвижущая сила - магнитный поток, сдвинутый по фазе относительно основного магнитного потока. Дополнительный магнитный поток вызывает силу, удерживающую якорь в притянутом состоянии, когда сила притяжения от основного потока равна нулю. После отключения катушки контактора от источника питания якорь 6 (и вспомогательные контакты 12) под действием силы тяжести подвижной системы и пружины 11 возвращается в исходное положение, а контакты 1 и 2 размыкаются. 6.6.3.3. Тепловое реле Для тепловой защиты электроустановок в пускателях устанавливают тепловые реле. Принцип действия простейшего теплового реле легко уяснить из рис. 6.53. Реле состоит из нагревательного

элемента 1, который включается последовательно с нагрузкой. Внутри нагревательного элемента расположена биметаллическая пластина 2, состоящая из двух металлических пластин с различными коэффициентами линейного расширения. При токе, превышающем номинальный ток электродвигателя, нагревательный элемент настолько нагревает биметаллическую пластину, что она изгибается и её незакрепленный конец поднимается вверх. Под действием пружины 3 рычаг 4, лишившись опоры, поворачивается, в результате чего контакты 5, включенные в цепь катушки контактора, размыкаются. Для возврата реле в исходное положение используется кнопка SB. При нажатии на штифт кнопки SB контакты 5 замыкаются, а пружина 6 возвращает кнопку в исходное состояние. 6.6.4. Условные графические обозначения на схемах электрических аппаратов Комбинации реле, контакторов и других аппаратов могут образовывать довольно сложные системы управления, выполняющие определённые логические операции, состоящие из совокупности элементарных логических операций: И, ИЛИ, НЕ и др. Автоматическое управление применяется для пуска в ход, торможения, реверсирования, регулирования частоты вращения, выполнения заданной последовательности операций электропривода. Автоматическое управление осуществляется с помощью электрических аппаратов (ЭА), рассмотренных выше. Условные графические обозначения контактов и элементов электромагнитных устройств, применяемых в схемах, приведены в табл. 6.1. При изучении и чтении электрических схем необходимо учитывать их особенности: - каждая схема имеет две электрические цепи: силовую, которая обычно выделяется жирными линиями, и цепь управления, изображаемая более тонкими линиями; - все элементы ЭА обозначаются в соответствии с ГОСТ 2.755-74 (условное графическое обозначение некоторых элементов приведено в табл. 6.1); - элементы ЭА в соответствии с их функциями обозначаются буквами согласно СТ СЭВ 2182-80, например, КМ - главный контактор, КТ - реле времени, КА - токовое реле, КК - тепловое реле, SB - кнопочный выключатель и т. д. Когда в схеме только однотипные элементы или всего один ЭА, то пользуются однобуквенным кодом. Например, магнитные пускатели обозначают одной буквой К (К1, К2, К3), выключатель (рубильник) - одной буквой Q, а не двумя QS и т. д.; - принадлежность элементов к одному ЭА устанавливается по единому для всех элементов буквенному и цифровому обозначению, например, КМ - контакты главного контактора КМ; КК1.1, КК1.2 - контакты теплового реле КК1, изображенные в двух местах схемы, и т. д.; - на схемах все элементы (контакты, кнопочные выключатели и т. п.) показаны при отсутствии токов в катушках ЭА и при ненажатых кнопках. Ниже рассматриваются некоторые типовые схемы автоматического управления электрическими двигателями. Таблица 6.1 Условные графические обозначения, применяемые в схемах (ГОСТ 2.755-74)

Наименование и буквенное обозначение	Графическое обозначение
Контакты коммутационного устройства: а) замыкающий К1 или КК1, или КА1;
б) замыкающий без самовозврата К2; с самовозвратом К3; для коммутации сильноточной цепи КМ4; с дугогасительным устройством КМ5;
в) размыкающий К6 или КК6, или КU6;
г) размыкающий без самовозврата К7; с самовозвратом К8; для коммутации сильноточной цепи KM9; с дугогасительным устройством КM10
Катушка магнитных пускателей КМ1, контакторов KM2, реле и электромагнитов K1
Катушка с обмоткой минимального напряжения KU1; с обмоткой максимального тока KA
Катушка электротеплового реле (с биметаллической пластинкой) КК1
Выключатель кнопочный (кнопка) с замыкающим контактом SB1; с выдержкой времени на размыкание SB2
Плавкий предохранитель FU1
Выключатель трёхполюсный Q1; выключатель автоматический QF1 максимального тока
Машина асинхронная, синхронная, постоянного тока

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8910 Следующая ⇒