роткоходовые электромагниты - на постоянном токе, длинноходо-вые - на переменном.

В условиях высокой запыленности работа электромагнитных реле открытого исполнения с управлением от цепн переменного тока становится ненадежной, так как заедание якоря в начальном положении обычно приводит к перегреву обмотки и выходу ее из строя. Поэтому реле управления, предназначенные для тяжелых условий работы [16], выполняются обычно с магнитной системой клапанного типа с управлением от цепи постоянного тока, и это несмотря на их большие габариты, чем у реле переменного тока с тем же механизмом и контактной системой.

Механическая износостойкость электромагнитов постоянного тока, элементы магнитопровода которых выполняются обычно сплошными, как правило, существенно выше, чем электромагнитов переменного тока, магнитопровод которых выполняется из отдельных пластин, которые должны быть скреплены между собой и вместе с тем изолированы друг от друга электрически.

§ 4.2. Эле1аромагннтные реле, выпускаемые отечественной промышленностью

Реле для промышленной автоматики. Эти

реле относятся к самым большим по габаритам и занимают промежуточное положение между силовыми коммутационными аппаратами (контакторами, силовой полупроводниковой техникой) и слаботочной частью схем автоматики. В этой области применения наиболее массовым видом электромагнитных реле являются реле для управления электроприводами (реле управления) [16], а среди них - промежуточные реле. Для реле управления характерно применение в повторно-кратковременном и прерывисто-продолжительном режимах с числом коммутаций в час до 3600 при высокой механической и коммутационной износостойкости. Последняя для промежуточных реле управления выбирается из ряда, расположенного в диапазоне (0,16-6,3) • 10* циклов коммутаций. Рассмотрим более подробно разработанные и освоенные в последние годы промежуточные реле серий РП21, РП20 и РПЛ с приставками. Приставки- пристраиваемые к аппарату устройства, которые действуют совместно с аппаратом, расширяя его функциональные возможности. Приставки реле РПЛ не изменяют его установочные размеры (изменяют только высоту реле).

Реле серии РПЛ совместно с контактными приставками серии ПКЛ, пневматическими приставками выдержки времени серии ПВЛ и приставками памяти серии ППЛ применяются для коммутации цепей постоянного тока с напряжением до 440 В и переменного тока частотой 50 и 60 Гц с напряжением до 660 В. Ток выходной цепи реле, допустимый в продолжительном режиме, 10 А. Реле РПЛ выпускаются в двух модификациях: РПЛ-1 с питанием входной цепи на переменном токе (рис. 4.1, в) и РПЛ-2 с питанием на постоянном токе. Конструктивно они отличаютси друг от друга только магнитной системой.

Габаритные размеры РПЛ-1 равны 44X67X74,5 мм, масса 0,32 кг, полная мощность (при притянутом якоре) 9 В-А; размеры РПЛ-2 равны 44X87X114 мм, масса 0,73 кг, потребляемая мощность 14 Вт.

Приставки контактные ПКЛ отличаются количеством контактов (О, 1, 2, 4 замыкающих; О, 1, 2, 4 размыкающих. ПКЛ-2-с двумя контактами, ПКЛ-4- с четырьмя). Пневмопрнставки могут создавать выдержку времени в диапазонах 0,1-30 и 10-180 с при включении (ПВЛ-1) нли при отключении (ПВЛ-2). Выдержка времени вводится по шкале уставок регулятором, изменяющим длину канала, по которому воздух из герметичного объема в процессе срабатывания перетекает в окружающее пространство.

Приставка памяти ППЛ-04 превращает реле РПЛ в двустабильное. Она состоит из электромагнита и защелки, которая позволяет удерживать контактную систему реле во включенном положении после обесточнвания обмотки реле. При подаче напряжения на обмотку приставки памяти происходит освобождение защелки, и реле возвращается в состояние, соответствующее начальному состоянию одностабильного реле.

Кинематика работы замыкающих контактов показана на рис. 4.1, в и 4.7. При движении от положения, соответствующего рис. 4.7, а, до положения рис. 4.7,6 контактный мостик 8 пере-

Рис. 4.7. Замыкающий контактный узел реле РПЛ в момент соприкосновения контакт-деталей (а) и в конечном положении (б); п - провал контакта

мещается вверх на длину Дк под давлением направляющей 3, проходящей через отверстие в мостике и перемещающейся влево вместе с тигой 6. Давление иа мостик 8 со стороны направляющей 3 создается потому, что последняя на некоторой ее длине не перпендикулярна мостику. В результате проскальзывания контакт-деталей мостика относительно неподвижных контакт-деталей 2 и 2" происходит самозачистка их поверхностей во время работы.

Реле промежуточные ми ог о к о ита ктиые серии РП20 применяются в цепях управления электроприводами для коммутации переменного тока частотой 50 и 60 Гц с напряжением до 440 В и постоянного тока с напряжением до 220 В. По конструкции близки к реле, показанному на рис. 3.1. Предусмотрены двустабильные исполнения. Выполняются с тремя модификациями контактных систем: РП20-1 с раздвоенными контактными элементами (типа показанных на рис. 4.1,6), нх общее количество-до 12; РП20-2 с одинарными контактными элементами без специального устройства для гашения дуги; РП20-3 с одинарными контактными элементами со специальным устройством для гашения дуги (осуществляется с помощью постоянного магнита). Раздвоенные контактные элементы позволяют существенно отодвинуть в область еще меньших значений нижнюю границу диапазона надежно коммутируемых токов. Реле РП20-2 и РП20-3 могут иметь до восьми контактов.

Реле РП20-2 может коммутировать 4-10 раз цепь с напряжением 380 В и током 0,27 А по категории А-12 (см. табл. 3.1) и цепь с напряжением 220 В и током 0,08 А по категории Д-12. Реле РП20-3 прн 220 В и категории Д-12 коммутирует 4-10« раз ток 0,2 А. Масса реле РП20-1 и РП20-2 составляет 0,16 кг; РП20-3 0,18 кг. Габаритные размеры 82x71X25 мм. Реле серии РП20 -универсальное (изменение рода тока на входе потребует замены только обмотки). Выдержка времени может быть получена с помощью приставки времени серии РП20-8, которая предназначена для работы в комплекте с реле серии РП20. Ее масса 0,08 (0,1) кг, выдержка времени (в зависимости от исполнения) 0,5-5; 1-10 и 3-30 с. Приставка бесшкальная, регулировка выдержки плавная. Кон-

струкция реле и приставки позволяет быстро монтировать нх на установочнук» рейку с помощью защелки.

Реле сернн РП21 - электромагнитные промежуточные универсальные одностабильные-предназначены для установки в устройствах торговой, медицинской, множительной техники, а также для цепей управления электроприводами переменного тока частотой 50 нли 60 Гц, напряжением до 240 В при числе контактов 3 и 4 и до 380 В -для 1- и 2-контактиых, а также в цепях постоянного тока с напряжением до 220 В. Конструктивно реле выполнено по схеме рнс. 4.1, а. Масса 0,08 кг, габаритные размеры 33X33X45 мм.

Особенности реле промышленной автоматики и тенденции в области их конструирования. Прн длительно допустимом токе контактов порядка 10 А характерны МС прямоходового типа с мостиковыми контактами (по рис. 4.1, а). Такие реле с входом на постоянном токе, как правило, имеют большую массу и габариты, чем реле с входом на переменном токе. Реле на длительно допустимый ток контактов около 5 А обычно имеют клапанную универсальную МС и контактную систему из прямых, плоских, консольно закрепленных пружин (как на рис. 3.1 и 4.1,а).

Логические операции (память, выдержка времени и др.) выполняются либо с помошью соответствующих приставок, как это сделано у реле серии РПЛ, либо в одном модуле, как это сделано, например, у реле серий CA2-F и RH французской фирмы «Телемеханик». В обоих случаях упрощается заводское изготовление станций управления.

Реле управления открытого исполнения, предназначенные для тяжелых условий работы [16] (например, на предприятиях металлургической промышленности, при высокой запыленности воздуха, в том числе при наличии токопроводящей пыли), для повышения надежности работы имеют магнитную систему, как правило, клапанного типа с управлением от цепи постоянного тока. По своему габариту и массе эти реле существенно превосходят электромагнитные реле, не предназначенные для работы в таких условиях, близки по этим показателям к контакторам.

Реле защиты. Эти реле применяют преимущественно в продолжительном режиме работы; у них значительно меньше, чем у реле управления, механическая и коммутационная износостойкость. Последняя, например, по ГОСТ 11152-82 на промежуточные и указательные низковольтные реле защиты - от 1-10 до 20-10 циклов. В настоящее время отечественная промышленность выпускает электромагнитные реле защиты многих серий, основные из которых следующие; 1) промежуточные (РП16, РП17, РП18) по ГОСТ 11152-82; 2) указательные (РУ-1 и др.) по ГОСТ 11152-82; 3) тока (РТ40, РТ40/1Д, РТ40/Р, РТ40/Ф) по ГОСТ 3698-82; 4) напряжения (РН51, РН53, РН53/60Д, РН54, РН58, РН153/60Д) по ГОСТ 3699-82.

Электромагнитные реле тока сернн РТ40 (рнс. 4.8 и 4.9). На шихтованном магнитопроводе 6 П-образной формы расположены две намагничивающие катун1ки 7, создающие поток Ф, который замыкается по стальному яко-

рю 3, очень легкому для увеличения быстродействия. Под действием электромагнитных сил якорь стремится повернуться по часовой стрелке (рнс. 4.9) до правого упора /. Под действием механических сил, создаваемых спиральной пружиной 14 (рнс. 4.8), якорь стремится повернуться против часовой стрелки до левого упора 2. Прн токе срабатывания электромагнитная сила прн всех углах поворота якоря, от начального до конечного, больше механической, поэтому, если ток достигает тока срабатывания, якорь повернется вплоть до упора /. С якорем жестко связаны посредством изоляционного рычага 8 два электропроводящих подвижных контактных мостика 10. В начале поворота якоря прн сраба-

Рис. 4.8. Электромагнитное реле тока типа РТ40 (схематично, прн начальном угле поворота якоря)

Рнс. 4.9. Якорь и сердечник реле РТ40 в сечении плоскостью mnpabcd (рнс. 4.8)

Выход 1 Выход 2

Тыванни правый мостик разомкнет контакт-детали 9, левый в конце поворота якоря замкнет контакт-детали 13. Поворот якоря против часовой стрелки начнется прн токе возврата.

Реле должно иметь достаточно высокий коэффициент возврата. Этого можно достигнуть, если приблизить тяговую характеристику реле к механической. Чрезмерное сближение нх прн конечном положении якоря приведет, однако, к очень малым нажатиям на замыкающих контактах. Оптимальное согласование характеристик осуществляется изменением положения упоров 1 н 2. Грубая регулировка тока срабатывания (изменение в 2 раза) осуществляется путем различного (последовательного или параллельного) соединения обмоток 7 (на рис. 4.8 они соединены параллельно). Плавное изменение тока срабатывания осуществляется путем перемещения указателя уставки по шкале уставок 12. Указатель уставки соединен с пружиной 14 и закручивает (прн движении направо) или ослабляет ее, поднимая или опуская тем самым механическую характеристику реле.

Описанное реле может работать как иа постоянном, так и иа переменном токе. Для устранения вибраций якоря, которые возникают на переменном токе, применяется гаситель колебаний 5, в котором энергия колебания переходит в работу трения песчинок.

Реле напряжения серии РН50 отличается от описанного реле серии РТ40 следующим: 1) обмотками напряжения с большим числом витков провода меньшего диаметра; 2) отсутствием гасителя колебаний 5 (см. рнс. 4.8). Так как ток в обмотках реле РН50 относительно невелик, то для предотвращения вибрации якоря применяется выпрямятельиая схема.

Подробнее об электромагнитных реле защиты можно прочитать в [21].

Реле для радиоэлектроники. По номенклатуре и количеству серий эти реле - самые многочисленные. С развитием автоматизации количество реле, применяемых в радиоэлектронной аппаратуре, непрерывно возрастает, происходит постоянное совершенствование реле, уменьшение их массы и габаритов. К реле этой группы относятся реле, которые могут коммутировать на постоянном токе -до 10 А, 300 В и 300 Вт; на переменном токе с частотой до 10 кГц - до 10 А, 380 В и 1000 В-А; на переменном токе с частотой более 10 кГц -до 2 А, 300 В и 100 ВА. При этом часто предъявляются повышенные требования к надежной коммутации низких токов и напряжений (порядка Ю"* А и 10- В). Общие технические условия на реле этой группы сформулированы в [2].

К электромагнитным реле, применяемым в радиоэлектронной аппаратуре, предъявляется очень много самых разнообразных требований, которые все не могут быть удовлетворены в одной конструкции. Эти реле должны быть небольших габаритов и малой массы, иметь достаточное количество контактов, малую потребляемую мощность, большую разрывную мощность контактов, малое время срабатывания и отпускания, возможность получения значительного замедления, большой срок службы, большую износостойкость и т. п. Реле для радиоэлектронной аппаратуры должны надежно работать в очень тяжелых эксплуатационных условиях: прн изменении температуры окружающей среды от -60 до -1-55ч-200°С; прн вибрациях в диапазоне частот от 1 до 5000 Гц при ускорениях (перегрузках) до 40g; прн многократных ударах с ускорениями от 3g при длительности 2-20 мс до 150 g прн длительности 1-3 мс; при однократных ударах с ускорением от 20 g прн длительности 10-50 мс до 1000 g прн длительности до 0,2-1 мс; прн линейных ускорениях до 500 g; прн изменениях атмосферного давления от 1 мкПа до 0,3 МПа; прн воздействиях высокой относительной влажности (98% прн температуре 35°С без конденсации влаги и 100% при температуре 35°С с конденсацией влаги); в условиях запыленности, морского тумана, воздействия плесневых грибов, инея с последующим оттаиванием, акустических шумов и радиоактивных излучений [7].

Реле этой группы можно разбить на несколько подгрупп. Самые большие имеют обычно конструкции, как на рис. 3.1 и 4.1, б, и применяются главным образом в аппаратуре связи. К ним относятся уже десятки лет выпускаемые отечественной промышленностью реле РКН, РПН, МКУ48-С и др. Самые маленькие (объемом менее 15 см и массой менее 50 г, будем называть их миниатюрными) имеют электромагнит с уравновешенным якорем (см. рис. 4.2); они выполняются, как правило, герметичными (защищены чехлом, предохраняющим от проникновения воды при полном погружении в воду). Разработка и серийное производство последней группы реле вызваны потребностями в аппаратуре, применяемой в основ-

яом на подвижных объектах. Предназначены для работы в самых жестких условиях. По своим размерам и массе они соизмеримы с полупроводниковыми элементами. К наиболее характерным конструктивным особенностям миниатюрных реле можно отнести также крепление элементов контактного узла непосредственно на металлических выводах цоколя, изолированных от последнего стеклянными «слезками», и применение теплостойких обмоточных проводов и изоляционных материалов. Изготовление таких реле потребовало внедрения в производство самых современных технологических процессов: микросварки и микропайки, ультразвуковой очистки, термостатирования, откачки, газонаполиения, герметизации и т. д. Наиболее широкое применение находят миниатюрные реле с одним и двумя переключающими контактами. К таким реле, серийно выпускаемым нашей промышленностью, относятся реле типов: РЭС34, РЭС49, РЭС47, РЭС48, РЭС54, РЭС60, РЭС77, РЭС78, РЭС79, РЭС80 и др. Самое маленькое из перечисленных - РЭС80 - имеет массу 2 г; габаритные размеры 5,3X10,4X10,8 (20,4) мм, 2 переключающих контакта и требует на входе 0,2 Вт для срабатывания.

Герметичное миниатюрное реле РЭС49 [7] имеет один переключающий контакт. Масса реле 3,5 г; мощность на входе, требуемая для срабатывания, 0,14 Вт; рабочая температура от -60 до -f80°C; относительная влажность 98% прн -f40°C; выдерживает линейные (постоянные) ускорения 100 н 4000 ударов с ускорением 75g.

Схематично магнитная система реле РЭС49 и его возвратная пружина 5 показаны на рнс. 4.2,6, контактная система-на рис. 4.10. Якорь / поворачивается по часовой стрелке (в сечении А- Л, рнс. 4.2, 6) вокруг осн О под действием электромагнитных сил, возникающих в рабочих зазорах между полюсами 2 электромагнита и якорем. К якорю жестко прикреплен толкатель 10 (рис. 4.10) со стеклянным изолирующим шариком 7, который изгибает подвижную контактную пружину 3, консольно закрепленную на выводе 5, изолированном от цоколя (основания) 9 реле с помощью стеклянной «слезки» 4. Аналогичным образом устроены ие показанные на рис. 4.10 выводы катушки реле, а также неподвижных контактов-размыкающего 6 и замыкающего 8. Оболочка 2 реле герметично присоединена к цоколю.

Контакты реле могут коммутировать активную цепь с током 0,1 А прн напряжении 150 В илн до шести параллельно включенных обмоток реле типа РЭС49 при напряжении 20-36 В постоянного тока. Износостойкость прн этом 10* коммутаций прн частоте не более 36 000 коммутаций в час, в том числе 25% коммутаций при 85°С. Реле с позолоченными контактами может коммутировать токн

Рис. 4.10. Контактная система реле РЭС49 (схематично)