Користувач:Alessot/Електромагнітне реле

https://web.kpi.kharkov.ua/ea/wp-content/uploads/sites/25/2020/03/Proektuvannya_lekts.pdf

Принцип дії реле

Електромагнітне реле - реле, яке реагує на величину електричного струму за допомогою тяжіння феромагнітного якоря або осердя при проходженні струму через його обмотку.

Конструкція

Принцип дії електромагнітного реле з поворотною рухомою системою, зверху – нормальний (знеструмлений) стан реле, знизу – увімкнений стан реле.
1 - електромагніт (обмотка з феромагнітним осердям);
2 - рухомий якір;
3 - контактна система (перемикач).

Електромагнітне реле складається з магнітного осердя, магітопровода (ярма), обмотки, рухомого якоря та контактів.^{:66 :21} Для повернення контактів у вихідне положення як правило використовується пружина. За характером руху рухомої системи електромагнітні реле поділяються на втяжні та поворотні. У втяжних електромагнітних реле є рухоме осердя, яке рухається в напрямній втулці з немагнітного матеріалу. Конфігурація «стопи» нерухомого осердя і зверненого до нього кінця рухомого осердя визначають вид тягової характеристики реле. Якщо втяжне реле не має магнитопровода, його часто називають соленоїдним.

Основні характеристики електромагнітного реле - тягова та механічна (навантажувальна). Тягова характеристика визначається зміною зусилля тяжіння $P_{w}$ при зміні робочого повітряного зазору між нерухомою і рухомою (якорем або сердечником) частинами магнітної системи при певній силі, що намагнічує, обмотки $F$ . Вона визначається для реле постійного струму, як:

$P_{w}={dw_{m,v} \over d\delta }=-{F_{v}^{2} \over 8\pi *981}*{dG_{v} \over d\delta }=-6,2*10^{-5}{\bigl (}I*w_{v})^{2}{dG_{v} \over d\delta }$

де, $F_{v}$ - частина сили, що намагнічує, створюваної обмоткою реле, що йде на проведення магнітного потоку через робочий повітряний зазор.

Значення $F_{v}=F*k$, де $k=R_{m,v}/(R_{m,v}+R_{m,c})$ ; $R_{m,v}=1/G_{v}$ і $R_{m,c}$ - магнітні опори робочого повітряного зазору та магнітопроводу,

${dG_{v} \over d\delta }$ - похідна зміни магнітної провідності робочого повітряного зазору по ходу якоря або осердя.

Сприймаючий орган електромагнітних реле змінного струму зазвичай має магнітну систему, що складається з магнітопроводу I -, П - або Ш -подібної форми, зібраного з листової електротехнічної сталі, що володіє малими втратами на гістерезис та вихрові струми. Оскільки при змінному струмі $I=I_{m}\sin {\omega t}$ і

$(Iw)^{2}={(Im)_{2}^{m}}\sin ^{2}\omega t={(Iw_{m}/2)}_{m}^{2}(1-\cos 2\omega t)$, то тягові зусилля (або тяговий момент) змінюватимуться згідно із законом

$P_{w}={C_{0} \over 2}(Iw)_{m}^{2}-{C_{0} \over 2}(Iw)_{m}^{2}\cos 2\omega t=P_{w,0}-P_{w,0}\cos 2\omega t$

що призводить до мінливості роботи контактів та до механічного зносу рухомої системи реле. Для усунення цього розбивають магнітний потік у робочому повітряному зазорі на два потоки, зсунуті за фазою на кут φ. Це досягається охопленням 1/2 або 2/3 полюсного наконечника короткозамкнутим витком. При цьому тягові зусилля дорівнюють

$P_{w}=P_{w,0}-P_{w,01}\cos 2\omega t-P_{w,02}\cos 2(\omega t-\psi )$

Швидкодіючі електромагнітні реле виконуються з невеликими вагами та моментом інерції рухомих частин з магнітною системою, виготовленою з листової сталі або сталі, що містить близько 4 % кремнію.

В електромагнітних реле уповільненої дії рухомі частини виконуються з великим моментом інерції з надітим на сердечник короткозамкненим витком або втулкою з міді або алюмінію. Часто для уповільнення спрацьовування та відпускання застосовують схеми уповільнення, за допомогою яких досягається подовження перехідних процесів, що відбуваються в його обмотках. Як час спрацьовування так і час відпускання реле складається з часу торкання, тобто часу від наростання (або спадання) струму в обмотці до моменту торкання якоря і часу руху якоря до замикання (або розмикання) контактів. Схеми уповільнення впливають тривалість часу торкання.

Основні схеми уповільнення

Схема уповільнення	Порядок уповільнень, що досягаються по відношенню до нормальних при
	спрацьовуванні	відпусканні
	2	2
	1,5	2-8
	1,5	3-8
	2-3	1-2
	5-20	-
	10	10

Основні частини електромагнітного реле: електромагніт, якір та перемикач . Електромагніт є електричним дротом, намотаним на котушку з осердям з магнітом'якого матеріалу. Якір - зазвичай пластина з магнітного матеріалу, яка через штовхачі впливає на контакти.

Ряд номінальних напруг для живлення катушок реле за DIN IEC 38

Змінна напруга (вольт)		Постійна напруга (вольт)
Рекомендоване значення	Допустиме значення	Рекомендоване значення	Допустиме значення
-	2	-	2,4
-	-	-	3
-	-	-	4
-	-	-	4,5
-	5	-	5
6	-	6	-
-	-	-	7,5
-	-	-	9
12	-	12	-
-	15	-	15
24	-	24	-
-	-	-	30
-	36	36	-
-	-	-	40
-	42	-	-
48	-	48	-
-	60	60	-
-	-	72	-
-	-	-	80
-	-	96	-
-	100	-	-
110	-	110	-
-	-	-	125
220	-	-	-
-	-	-	250
380	-	-	-
440	-	440	-
-	-	-	600

У вихідному положенні якір утримується пружиною. При подачі керуючого сигналу електромагніт притягує якір, долаючи її зусилля, і замикає і/або розмикає контакти в залежності від конструкції реле. Після відключення керуючої напруги пружина повертає якір у вихідне положення. У деяких моделях можуть бути вбудовані електронні елементи. Це резистор, підключений до обмотки котушки для більш точного спрацьовування реле, і/або конденсатор, увімкнений паралельно контактам для зниження іскріння та перешкод, або напівпровідниковий діод, що служить для блокування перенапруг на обмотці реле при знеструмленні його внаслідок електромагнітної індукції.

Керований ланцюг електрично ніяк не пов'язаний з керуючим, тобто вони гальванічно ізольовані один від одного. Більше того, в керованому ланцюзі величина струму може бути набагато більшою, ніж у керуючій. Джерелом керючого сигналу можуть бути слаботочні електричні схеми (наприклад, дистанційного керування), різні датчики (світла, тиску, температури тощо), та інші прилади які видають малі величини струму та/або напруги. Таким чином, реле, по суті, виконують роль дискретного підсилювача струму, напруги та потужності електричного ланцюга. Ця властивість реле, до речі, мала широке застосування в перших дискретних (цифрових) обчислювальних машинах. Згодом реле в цифровій обчислювальній техніці були витіснені спочатку лампами, потім транзисторами та мікросхемами, що працюють у ключовому режимі (режимі перемикача). В даний час робляться спроби відродити релейні обчислювальні машини з використанням нанотехнологій.

Як правило, електромеханічне реле має яскраво виражену петлю гістерезису функції вхідний струм - стан контактів (тобто працюють як Тригер Шмітта). Відповідно, для деяких реле вказують два пороги цієї петлі гістерези — струм спрацьовування і струм відпускання. Струм спрацьовування вказує при якому струмі реле переходить із вимкненого стану в увімкнений стан. Струм відпускання (іноді називають струмом утримання) вказує при якому струмі реле переходить з увімкненого стану в вимкнений стан.

В наші дні в електроніці та електротехніці реле використовують в основному для керування великими струмами. У ланцюгах з невеликими струмами для керування найчастіше застосовуються транзистори або тиристори.

При роботі з надвеликими струмами (десятки-сотні ампер, наприклад, при очищенні металу методом електролізу) для виключення можливості пробою контакти керованого ланцюга виконуються з великою контактною площею і занурюються в масло (так звана «олійна комірка»).

Реле досі дуже широко застосовуються в побутовій електротехніці, особливо для автоматичного включення та вимкнення електродвигунів (пускозахисні реле), а також в електричних схемах автомобілів. Наприклад, пускозахисне реле обов'язково є в побутовому холодильнику, а також у пральних машинах. У цих пристроях реле набагато надійніше електроніки, бо воно стійке до стрибка струму при запуску електродвигуна і особливо сильного стрибка напруги при його відключенні.

Література

• Сотсков Б.С. Основы расчета и проектирования электромеханических элементов автоматических и телемеханических устройств автомата. — Москва, 1959.
• Пик Р., Уэйгар Г.,. Расчет коммутационных реле / пер. с англ. — 1961.
• Витенберг М.И. Расчет электромагнитных реле для аппаратуры автоматики и связи. — 1956.

[[Категорія:Реле]]