(см. 6, например, на рис. 3.1) в первый раз стала равна минимальной (6min на рис. 3.6,6), начало вибрации якоря электромагнита при срабатывании (вибрация якоя электромагнита - процесс многократного соударения якоря и сердечника при срабатывании, якоря и упора при возврате - на рис. 3.6 показана условно); 5 - конец вибрации якоря электромагнита при срабатывании (окончательная остановка якоря); 6 - момент, когда ток в обмотке реле практически достигает своего установившегося значения /вх= = Ubx/R; 7 -момент размыкания входной цепи; магнитный поток в магнитопроводе начинает уменьшаться, индуктируя в магнитопроводе вихревые токи, поддерживающие поток; S -момент, когда ток входной цепи падает до нуля; 9 - момент начала движения якоря в обратную сторону; /О -момент первого размыкания замыкающего контакта (начало возможного дребезга контакта при размыкании); -момент окончания дребезга рассматриваемого контакта; 12 - момент, когда первый раз при возврате зазор стал равен максимальному (бтах на рис. 3.6, б),-начало вибрации якоря при возврате; 13 - конец вибрации якоря при возврате; 14 - момент, когда ток в выходной цепи стал равен нулю.

Чередование процессов при включении и отключении может отличаться от изображенного на рис. 3.6. Так, дребезг контакта при срабатывании может закончиться (точка 3) после начала вибрации якоря (точка 4), конца вибрации якоря (точка 5), конца нарастания тока во входной цепи до 7вх (точка 6), конца нарастания тока выходной цепи до /вых- Возможны и другие отличия.

Промежутки времени при срабатывании: U.cp - время трога-ния при срабатывании - время от момента замыкания входной цепи до момента начала движения якоря; /дв.ср! - время движения якоря до первого замыкания контакта; (з - время замыкания контакта; /др.ср - время дребезга контакта при срабатывании; /дв.срг - время движения якоря до конца дребезга контакта; /дв.срз - время движения якоря до момента, когда немагнитный зазор стал в первый раз при включении равен 6min; вио.ср-время вибрации якоря электромагнита (при срабатывании); /дв.ср4 - полное время движения якоря электромагнита при срабатывании. В зависимости от потребителя временем срабатывания реле можно считать любой из отрезков времени /ср1 = /з-/тр.ср+/дв.ср1; /cp2=3+W-cp; срз=

= тр,ор + Да.<:1,з; /ср4 = 1ф.ср+дв.ср4 И /ср5 - ВрСМЯ ДО МОМеНТа, КОГДЭ

ток входной цепи реле и поток в магнитопроводе практически достигнут своих установившихся значений. Чаще всего под временем срабатывания имеется в виду tc.pi, равное времени замыкания контакта (для реле по [12] -только эта величина).

Время срабатывания реле следует отличать от времени срабатывания электромагнита реле, под которым имеется в виду промежуток времени от момента подачи напряження на обмотку до начала вибрации якоря (/(;p.;i) ИЛИ ДО КОНЦа вибрации якоря (/"ср.э)-Из рис. 3.6 видно, что tcp,:,= tcp3 И /"ср.э=/ср4-

Промежутки времени при возврате: tp,в - время трогания при возврате - время спада потока в магнитной системе до величины, при которой сумма электромагнитной силы и сил трения становится меньше механической силы, возвращающей якорь в исходное положение; /дв.в1 - время от начала движения якоря до момента первого размыкания контакта реле; /р=/тр.в+/дв.в1 - время размыкания этого контакта; /др.в - время дребезга контакта при возврате; /дв,в2 - время движения якоря до конца дребезга контакта при возврате; /дв.вз - время движения якоря при возврате до момента, когда воздушный зазор в первый раз станет равным бтах; /внс.в - время вибрации якоря при возврате; /дв.в4=/дв.вз+/виб.в - полное время движения якоря при возврате; /отк -время отключения выходной цепи реле.

Под временем возврата реле (в зависимости от потребителя) можно иметь в виду промежутки времени /в1 = /р; /в2=/р-Ь/др.»г /вз=тр.в+дв.вз; /в4=/тр.в-1-/дв.в4 И /в5 - врсмя С момента размыкания обмотки реле до момента, когда магнитный поток в магнитопроводе реле упадет до нуля (/в5 на рис. 3.6 не показано). В литературе по электрическим аппаратам наряду с рекомендованным [11] термином «возврат реле» используется термин «отпускание реле». Под временем отпускания реле в зависимости от потребителя можно иметь в виду промежутки времени /отп1 = /р=/в1 и /отп2 = /в2; для реле, подпадающих под [12], только /отп2 = р=/в1; для реле,

подпадающих под [30], только /отп2 = /в2-

При изучении динамики работы электромагнита реле используется термин время возврата (отпускания) электромагнита, под которым следует иметь в виду /в.э=/вз или /"в.э=/в4-

§ 3.3. Коммутационные характеристики и категории применения

Коммутационные характеристики реле определяются режимом работы контактов реле, значениями влияющих величин и факторов, условиями коммутации. Различают два режима работы реле: 1) режим нормальных коммутаций, когда контакт коммутирует цепь многократно; 2) режим предельных (редких) коммутаций, когда контакт коммутирует цепь несколько раз или несколько десятков раз.

Испытание реле в этих режимах проводится при нормальных значениях влияющих величин и факторов и при определенных условиях коммутации. К условиям коммутации относятся относительная продолжительность включения и частота коммутаций цепи возбуждения, а также следующие параметры коммутируемой цепи: род тока (постоянный или переменный), частота переменного тока, напряжение на разомкнутых контактах, ток цепи до размыкания, характер нагрузки, соотношение замыкаемого и размыкаемого токов. На переменном токе к условиям коммутации относятся также

параметры восстанавливающегося напряжения (частота колебаний и коэффициент превышения амплитуды цепи нагрузки). Параметры восстанавливающегося напряжения должны обеспечиваться при испытаниях в тех случаях, когда они установлены в стандартах на конкретные виды аппаратов [18].

На постоянном токе нагрузку принято характеризовать постоянной времени электрической цепи t=L ?, где L -индуктивность, а Я - активное сопротивление коммутируемой цепи; на переменном токе - косинусом угла сдвига фаз между током и напряжением коммутируемой цепи (созф).

Для уменьшения количества условий испытаний и получения сравнимых данных стандарты рекомендуют предпочтительные номинальные значения параметров коммутируемых цепей [12, 13, 16, 17, 18, а также публикации Международной электротехнической комиссии (МЭК) 255-14, 255-1-00, 255-4, 255-6].

В зависимости от режима работы к коммутационным характеристикам реле относятся:

коммутационная износостойкость реле - количество циклов включения - отключения (ВО), гарантированное изготовителем при работе реле в режиме нормальных коммутаций при определенных условиях коммутации;

предельная коммутационная способность циклического действия реле - наибольшее значение тока, которое выходная цепь реле может последовательно замыкать и размыкать в режиме редких коммутаций при определенных условиях коммутации.

Количество циклов, которое должны выдерживать контакты реле при испытании на предельную коммутационную способность, должно указываться в технических условиях на серии реле, оно имеется и в некоторых ГОСТах. Так, [16] требует, чтобы контакты оставались работоспособными после 20-100 циклов ВО в зависимости от рода тока и режима работы.

Упрощенно коммутационные возможности реле можно характеризовать разрывной мощностью контакта реле, равной произведению напряжения коммутируемой цепи на ток. В большом диапазоне значений напряжения и тока разрывная мощность контакта реле для определенных условий коммутаций меняется обычно в относительно небольших пределах (на несколько десятков или сотен процентов). С помощью разрывной мощности характеризуются обычно контакты реле защиты, не предназначенные для частых и многократных коммутаций выходных цепей. Более информативной характеристикой контактов являются кривые зависимости допустимой мощности коммутации от тока (или напряжения) для определенных условий и при нормальных значениях влияющих величин и факторов. Возможности контактов реле характеризуют также следующие параметры:

предельно допустимое напряжение на контакте - напряжение на контакте, опасное с точки зрения пробоя межконтактного промежутка; номинальное напряжение коммутируемой цепи должно

«

1У л

S II 1 Ч

0 S п а.

* о

ё <

к . о. о. Z X

= к и

й>

и) и: ю а* * к 3- к 5 о о.*

S = = S >> в о.

о ц с =

и si

» m (1> о га S о

• - га и о о ts к II *- и га

S Й с>

* О н

га г

быть ниже предельно допустимого напряжения (учитываются возникающие при коммутации перенапряжения и другие факторы);

предельный длительный ток выходной цепи реле - наибольшее значение тока, которое предварительно замкнутая (в проводящем состоянии) выходная цепь способна выдержать продолжительно в заданных условиях [11];

минимальное напряжение коммутируемой цели-напряжение, ниже которого коммутация становится ненадежной;

минимальный ток коммутируемой цепи - ток, ниже которого коммутация цепи становится ненадежной.

Категории применения. Характер нагрузки и соотношение между током включения и отключения при испытании реле на предельную коммутационную способность и коммутационную износостойкость регламентирует категория применения реле. ГОСТ 17523-85 для электромагнитных реле управления электроприводами устанавливает категории применения, указанные в табл. 3.1. Параметры цепей, коммутируемых при испытании контактов этих реле, отражают характерные особенности работы реле в схемах промышленной автоматики.

Табл. 3.1 следует понимать так. Если, например, в каталоге реле РП21 для режима нормальных коммутаций указаны: категория применения АС-11; {/нр=380 В; /„р=1,6 А; коммутационная износостойкость 0,16-10* циклов ВО при числе контактов 1 и 2, то это означает, что при испытании такая коммутационная износостойкость получилась при токе включения 16 А, со8фвк=0,7; токе отключения 1,6 А, со8фотк=0,4. Категория АС-11 предназначена для реле, управляющих обмотками контакторов переменного тока, которые при включении имеют значительно меньшую индуктивность (а значит, и больший ток в цепи обмотки и больший созф), чем при отключении [см. (1.39) и (2.25)].

Для режима редких коммутаций этого же реле, при той же категории применения, том же числе контактов указаны номинальные рабочие токи /нр=6,0; 3,0; 2,5; 1,6 А при номинальных рабочих напряжениях соответственно 36; 110 (127); 220; 380 В. Это означает в соответствии с табл. 3.1 и [16], что в режиме редких коммутаций реле РП21 может включать и отключать токи (/вк=/отк= 11/нр) при со8ф=0,7 соответственно 66; 33; 27,5; 17,6 А не менее чем 50 раз.

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ И ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ

Электромагнитные реле - это электромеханические реле, работа которых основана на воздействии магнитного поля неподвижной обмотки с током на подвижный ферромагнитный элемент (якорь). Они бывают двух типов: собственно

электромагнитные (иногда используется термин «нейтральные электромагнитные») - в них направление движения якоря не зависит от направления тока в обмотке, и поляризованные электромагнитные- в последних направление движения якоря зависит от направления тока в обмотке. Таким образом, термин «электромагнитные реле» имеет два значения: в широком смысле слова он включает в себя и поляризованные реле, в узком смысле имеет в виду только нейтральные электромагнитные реле. В § 4.1 и 4.2 используется значение этого термина в узком смысле слова.

Электромагнитные реле -самый распространенный тип реле. Полная замена электромагнитных реле статическими электрическими представляется невозможной не только в настоящее время, но и в обозримом будущем. Объясняется это тем, что электромагнитные реле по сравнению со статическими электрическими обладают следующими преимуществами: 1) обычно меньшей стоимостью; 2) большим сопротивлением контактов в разомкнутом состоянии и меньшим в замкнутом; 3) большей устойчивостью к перегрузкам во входной и выходной цепях; 4) большим диапазоном коммутируемых токов и напряжений; 5) большим сопротивлением между входной и выходной цепями; 6) устойчивостью к радиации; 7) возможностью коммутирования одновременно нескольких, гальванически не связанных друг с другом цепей.

Полупроводниковые бесконтактные устройства превосходят электромагнитные реле по быстродействию, отсутствию дребезга «контактов» при коммутации и по коммутационной износостойкости.

§ 4.1. Устройство м характеристики электромагнитных реле

Устройство. Схематично при начальном положении (т. е. при максимальном рабочем зазоре 6 = 6niax) наиболее распространенные конструкции одностабильных электромагнитных реле показаны на рис. 3.1 и 4.1. Все они относятся к логическим реле с одной входной воздействующей величиной или к измерительным реле с одной характеристической величиной. При подаче напряжения на обмотку 5 в магнитопроводе возникает поток, который создает силу, перемещающую якорь 4 (рис. 4.1) таким образом, чтобы уменьшить длину рабочих зазоров системы. Непосредственно или через какие-либо передаточные звенья (тя-та 6, рис. 4.1,6, в) с якорем связан подвижный контактный элемент. У реле рис. 4.1, а, б с вращающимся вокруг оси Ц якорем он состоит из плоских, консольно закрепленных контактных пружин / и контакт-деталей 2, а у реле рис. 4.1, ее поступательным движени-«м якоря - из цилиндрической винтовой контактной пружины / и контактного мостика 8 с двумя контакт-деталями 2. При некотором промежуточном положении якоря контакт-детали 2 подвижного контактного элемента соприкасаются с контакт-деталями 2 МС рис. 3.1 и 4.1, а, б, а также 2 и 2" МС (рис. 4.1, в). При дальнейшем