Электромагнитное реле

					КСУИ.219.3146.001 ПЗ	Лист
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  
УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

 

 

 

Кафедра

Систем Управления и Информатики

Группа

3146

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

«Электромагнитные реле»

 

 

Автор работы

Шорохов О.И

 

Руководитель

Сударчиков С.А.

 

 

 

“

“

20

13

г. Санкт-Петербург,

20

13

г.

 

Работа выполнена с оценка

 

Дата защиты “

“

20

г.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

КСУИ.219.3146.001 ПЗ

 

 Разраб.

Шорохов О.И.

 

 

 

 

Проверил

Сударчиков С.А.

 Утверд.

 

Электромагнитное реле

Лит.

Листов

22

СПбНИУ ИТМО

Содержание

Введение 3

1 Принцип  действия и область применения 4

1.1 Принцип  действия электромагнитного реле 4

1.2 Область  применения 5

2 Конструктивные  особенности и основные характеристики 7

2.1 Конструкция 7

2.2 Основные  характеристики 8

3 Схемы включения 12

4 Примеры  отечественных и зарубежных аналогов 15

4.1 Отечественные  электромагнитные реле 15

4.1.1 Реле РЭС6 15

4.1.2 Реле РКМ-1 16

4.1.3 Реле РПС-4, РПС-5, РПС-7 18

4.2 Зарубежные  электромагнитные реле 19

4.2.1 Реле Fujitsu серия FTR-B4 19

4.2.2 Реле Fujitsu cерия UM1 20

4.2.3 Реле Fujitsu cерия FTR-K1 21

Литература 22

 

 

Введение

Электромагнитное реле -хорошо известное и широко применяемое  на практике электротехническое изделие. Область применения электромагнитных реле простирается от отметивших свой 150-летний юбилей схем релейной автоматики до новейшего телекоммуникационного  оборудования и интерфейсов между  контроллерами и промышленными  системами управления, где требуются  надежные и мощные схемы для управления исполнительными устройствами, гарантирующие  высоковольтную гальваническую развязку между объектом управления и управляющей  системой. Можно без преувеличения  сказать, что вся современная  электротехника и промышленная автоматика выросла из дискретных устройств  на базе электромагнитного реле.

Первое электромагнитное реле было придумано и практически  реализовано в 30-х годах Х1Х  века, когда потребовалась передача депеш на большие расстояния. С. Морзе  пришла в голову идея создания телеграфного аппарата с регистратором принятой информации на основе электромагнита. Инженерам понравилось свойство реле при слабом токе управления коммутировать  мощные цепи, после чего в телеграфе  реле превратилось в импульсный усилитель  слабых сигналов Промежуточные усилители  в линии связи позволили уже  в 60-х годах Х1Х века передавать телеграфные сообщения на расстояния до нескольких тысяч километров.

Само название «реле» было заимствовано из французского языка, где  этим термином обозначалась смена лошадей  при переездах на большие расстояния. Таким вот образом в истории техники работа электромагнитного реле началась в области телекоммуникаций. [1]

 

1 Принцип действия и область применения

1.1 Принцип действия электромагнитного реле

Рассмотрим особенности  работы реле по этапам, рисунок 1.1 на примере реле с поворотным якорем. За счет индуктивности катушки реле ток в ней нарастает (убывает) не мгновенно, а постепенно. При детальном рассмотрении работы реле в процессе срабатывания и отпускания можно определить четыре этапа.

Рисунок 1.1 - Временная диаграмма работы реле

Этап I – срабатывание реле. Длительность этого этапа – время  полного срабатывания t_ср, т.е. промежуток времени от момента подачи напряжения на катушку реле до момента надежного замыкания контактов (точка А); I_тр – ток трогания, при котором начинается движение якоря; t_тр – время, за которое ток достигает значения I_тр, (точка а), т.е. промежуток, соответствующий началу движения якоря; I_ср – ток, при котором срабатывает реле; t_дв – время движения якоря при срабатывании. Таким образом, время полного срабатывания, отвечающее окончанию движения якоря, t_ср = t_тр + t_дв.

Этап II – срабатывание реле (t_раб – время работы реле). После того как реле сработает, ток в обмотке продолжает увеличиваться (участок АВ), пока не достигнет установившегося значения. Участок АВ необходим для того, чтобы обеспечить надежное притяжение якоря к сердечнику, исключающее вибрацию якоря при сотрясениях реле. Впоследствии ток в обмотке реле остается неизменным. Отношение установившегося тока I_уст к току срабатывания I_ср называется коэффициентом запаса реле по срабатыванию K_зап, т.е. K_зап показывает надежность работы реле: K_зап = I_уст/I_ср = 1,5…2. Величина I_уст не должна превышать значения, допустимого для обмотки реле по условиям его нагрева.

Этап III – отпускание реле. Этот период начинается от момента  прекращения подачи сигнала (точка С) и продолжается до момента, когда ток в обмотке реле уменьшится до значения I_от (точка D – прекращение воздействия реле на управляемую цепь). При этом различают время трогания при отпускании t_тр и время движения t_дв.

Время отпускания t_от = t_тр + t_дв, где t_тр – время до начала движения якоря при отпускании; t_дв – продолжительность перемещения якоря. Отношение тока отпускания к току срабатывания называется коэффициентом возврата: К_в = I_от/I_ср < 1; обычно К_в = 0,4…0,8.

Этап IV – покой реле –  отрезок времени от момента размыкания контактов реле (точка D) до момента  поступления нового сигнала на обмотку. При быстром следовании управляющих  сигналов друг за другом работа реле характеризуется  максимальной частотой срабатывания (числом срабатываний реле в единицу времени). [2]

 

1.2 Область применения

Электромагнитные реле являются наиболее распространенными элементами радиоэлектронной аппаратуры. В связи с развитием средств автоматизации и механизации технических процессов, средств управления сложными комплексами, а также возрастанием роли вычислительной техники расширяются области применения реле. Основные их достоинства заключаются в исключительных электрофизических свойствах электрического контакта, относительной простоте конструкции, универсальности, простоте схемного использования.

Электромагнитные реле применяются  для управления различного вида аппаратуры или отдельных ее систем, устройств, приборов и элементов. Электромагнитные реле устанавливаются в схемах контроля и защиты, кодирования, памяти и преобразования информации, управления режимами усилителей, генераторов и т. п.

Применение электромагнитных реле в радиоэлектронной аппаратуре предъявляет ряд существенных требований к технической документации, к  литературе и, в конечном счете, к  знаниям разработчика аппаратуры. Оптимальное  удовлетворение этих требований позволяет  уменьшить массу и габариты, снизить  стоимость, повысить стойкость к  внешним дестабилизирующим факторам, надежность и долговечность радиоэлектронной аппаратуры. [3]

 

2 Конструктивные особенности и основные характеристики

2.1 Конструкция

Электромагнитные реле подразделяются на нейтральные и поляризованные. Нейтральное реле одинаково реагирует на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, т.е. положение якоря не зависит от направления тока в обмотке реле. Поляризованные реле реагируют на полярность сигнала.

Электромагнитные реле, рисунок  2.1 по конструкции подвижной части подразделяются на реле с поворотным якорем и реле с втягивающимся якорем.

Рисунок 2.1 - Конструкции электромагнитных реле

Реле с поворотным якорем, рисунок 1.2, а представляет собой электромагнитный механизм и ряд контактных групп, закрепленных на общем основании 1. Магнитопровод электромагнитного механизма состоит из ярма 11, сердечника 8 и поворотного якоря 6. На сердечнике находится каркас 9 с одной или несколькими обмотками 10. При протекании через обмотки тока якорь притягивается к сердечнику, который, поворачиваясь, через штифт 3 из токонепроводящего материала замыкает контакты 4 и 5. Контакты закрепляются на контактных плоских пружинах 2. Чтобы исключить залипание якоря при обесточивании обмоток из-за наличия остаточного намагничивания, на якоре имеется пластинка 7 из немагнитного материала, обеспечивающая при срабатывании реле зазор σ₀ = 0,1 мм между сердечником и якорем. Поворот якоря в исходное положение при обесточивании обмоток происходит в некоторых реле под действием несбалансированной массы якоря, в других реле – под действием контактных пружин или под действием специально предусмотренных для целей возвратных пружин (на рисунке 1.3 не показаны).

В реле с втягивающимся  якорем, рисунок 1.2, б магнитопровод состоит из ярма 11, неподвижного сердечника 8 и якоря 6. внутри ярма расположен каркас 9 с обмотками 10. В исходном положении якорь удерживается пружиной 12. При срабатывании реле якорь 6 втягивается внутрь каркаса до соприкосновения с сердечником 8; при этом замыкаются контакты 5 и 4, 5 и 13. Пластина 7 из немагнитного материала, как и у реле с поворотным якорем, служит для исключения залипания якоря за счет остаточного намагничивания. [2]

 

2.2 Основные характеристики

Основными параметрами реле, характеризующими их в процессе работы и значение которых необходимо для правильного выбора и применения реле, являются: 1. Чувствительность. 2. Ток (напряжение) срабатывания. 3. Ток (напряжение) отпускания. 4. Ток (напряжение) несрабатывания. 5. Ток (напряжение) удержания. 6. Коэффициент запаса. 7. Коэффициент возврата. 8. Рабочий ток (напряжение). 9. Сопротивление обмотки. 10. Временные параметры. 11. Сопротивление электрического контакта. 12. Коммутационная способность. 13. Сопротивление и электрическая прочность изоляции. 14. Износостойкость и количество коммутации.

Чувствительность реле определяется минимальной мощностью, поданной в  обмотку и достаточной для  приведения в движение якоря и  переключения контактов. Чувствительность различных реле неодинаковая и зависит  от конструкции реле и намоточных данных катушки. Чувствительность обычно в технической документации не указывается, а определяется как мощность срабатывания:

  (2.1)

где — ток (напряжение) срабатывания, мА (В); -сопротивление обмотки, Ом.

Мощность срабатывания —величина  непостоянная. Она зависит от числа  витков, сопротивления обмотки, температуры  окружающей среды. Наиболее стабильный параметр, которым можно оценивать чувствительность, —это н. c. срабатывания . Наиболее чувствительными электромагнитными реле являются поляризованные РПЗ, РП4, РП5, РП7, РП4М, 64П, РПС4, РПС5, РПС7, РПС11, РПС18, РПСЗЗ.

Ток (напряжение) срабатывания указывается в технической документации для нормальных условий. Ток срабатывания может изменяться под воздействием различных факторов: механических, климатических и в процессе хранения. Поэтому этот параметр приводится для нормальных условий, и он является контрольным параметром для проверки реле при изготовлении и на входном контроле.

Ток (напряжение) отпускания , так же как и ток (напряжение) срабатывания, не является рабочим параметром и приводится в технической документации для нормальных условий.

Ток (напряжение) несрабатывания установлен для некоторых типов реле. Этот параметр может быть проверен в процессе измерения тока (напряжения) срабатывания.

Ток (напряжение) удержания установлен для некоторых типов реле. Этот параметр может быть проверен в процессе измерения тока (напряжения) отпускания.

Коэффициент запаса К_з представляет собой отношение рабочей н. с. к н. с. срабатывания и выражается зависимостью

    (2.2)

Коэффициент запаса характеризует  надежность срабатывания и удержания  якоря реле в притянутом положении.

Коэффициент возврата характеризует  чувствительность магнитной системы  реле к возможному изменению тока в обмотке. Коэффициент возврата

    (2.3)

где —ток отпускания, мА.

Рабочий ток (напряжение) указывается  в виде номинального значения с двусторонними  допусками. Верхнее значение рабочего тока (напряжения) ограничивается в  основном температурой нагрева обмотки. Нижнее значение определяется надежностью  работы реле при снижении величины напряжения источника питания и  при повышении сопротивления обмотки за счет ее нагревания.

Сопротивление обмотки, измеренное при постоянном токе, указывается  с допусками применительно для  температуры окружающей среды +20°С.