2.1.3. Реле времени

При работе схем автоматики, управления электроприводом, защит часто требуется создать выдержку времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов. Для создания выдержки времени служат аппараты, называемые реле времени.

В зависимости от назначения реле к ним предъявля­ются специфические требования.

Для схем автоматического управления приводом при большой частоте включений в час требуются реле с высокой механической износостойкостью. Требуемые выдержки времени находятся в пределах 0,1—10с. К этим реле не предъявляются высокие требования относительно точности работы. Разброс времени срабатывания может достигать 10%. Реле должны работать в условиях производственных цехов, при вибрации и тряске.

Реле для защиты энергосистем должны иметь большую точность выдержки времени. Эти реле работают относительно редко, поэтому к ним не предъявляются особые требования по износостойкости. Выдержки времени таких реле составляют 0,1—20с.

Электромагнитное реле времени содержит короткозамкнутую обмотку на магнитопроводе (принцип работы рассмотрен в 1.3.8, а так же способы изменения ). При включении, отключении в короткозамкнутой обмотке наводится ЭДС, ток,, который действует встречно основному.

Эти реле времени создают малые выдержки времени (до десятых долей секунды) при срабатывании и больше выдержки времени (до 10 секунд) при отпускании.

Таблица 2.1.2

Конструкция реле с электромагнитным замедлением типа РЭВ-800 изображена на рис. 2.1.4. Магнитная цепь реле состоит из магнитопровода 1, якоря 2 и немагнитной прокладки 3. Магнитопровод укрепляется на плите 4 с помощью литого алюминиевого цоколя 5. Этот же цоколь служит для крепления контактной системы 6. На ярме прямоугольного сечения магнитопровода устанавливается короткозамкнутая обмотка в виде сплюснутой гильзы 8 Намагничивающая обмотка 7 устанавливается на цилиндрическом сердечнике. Якорь вращается относительно стержня 1 на призме. Усилие, развиваемое пружиной 9, изменяется с помощью корончатой гайки 10, которая фиксируется после регулировки с помощью шплинта.

Рис. 2.1.4. Реле с электромагнитным замедлением типа РЭВ-800

Для получения большого времени при отпускании необходимо иметь высокую магнитную проводимость рабочего и паразитного зазоров в замкнутом состоянии магнитной системы. С этой целью торцы ярма и сердечника и прилегающая к ним поверхность якоря тщательно шлифуются.

Литое основание из алюминия создает дополнительный короткозамкнутый виток, увеличивающий выдержку времени (в схеме замещения все короткозамкнутые обмотки заменяются одним витком с суммарной электрической проводимостью).

У реальных магнитных материалов после отключения намагничивающей обмотки поток спадает до Ф_ост, который определяется свойствами материала магнитопровода и геометрическими размерами магнитной цепи. Чем меньше коэрцитивная сила магнитного материала при заданных размерах магнитной цепи, тем ниже величина остаточной индукции, а, следовательно, остаточного потока. При этом возрастает наибольшая выдержка времени, которая может быть получена от реле. Для получения большой выдержки времени желательно иметь высокую магнитную проницаемость на ненасыщенном участке кривой намагничивания.

Для того чтобы сделать выдержку времени реле независимой от питающего напряжения, магнитная цепь делается сильно насыщенной. В некоторых типах реле снижение напряжения на 50% не вызывает заметного изменения выдержки времени. В схемах автоматики напряжение на питающую катушку может подаваться кратковременно. Для того чтобы выдержка времени при отпускании была стабильной, необходимо, чтобы длительность приложения напряжения к питающей катушке была достаточная для достижения потоком установившегося значения. Это время называется временем подготовки или зарядки реле. Если длительность приложения напряжения меньше времени подготовки, то выдержка времени уменьшается.

На выдержку времени реле большое влияние оказывает температура короткозамкнутой обмотки. В среднем можно считать, что изменение температуры на 10°С ведет к изменению времени выдержки на 4%. Зависимость выдержки времени от температуры является одним из основных недостатков этого реле.

Схемы включения реле. Время срабатывания реле при подаче напряжения очень мало, так как МДС трогания значительно меньше установившегося значения. Таким образом, возможности реле с электромагнитным замедлением при срабатывании очень ограничены. Если необходимо при замыкании управляющих контактов иметь большие выдержки времени, то целесообразно применить схему с промежуточным реле РП (рис. 2.1.5, а). Обмотка реле времени РВ находится под напряжением, все время, питаясь через размыкающий контакт реле РП. При подаче напряжения на обмотку РП последнее размыкает свой контакт и обесточивает реле РВ. Якорь РВ отпадает, создавая необходимую выдержку времени. Реле РВ в этой схеме должно обязательно иметь короткозамкнутый виток.

В некоторых схемах реле времени может не иметь короткозамкнутого витка. Роль этого витка играет сама намагничивающая обмотка, замкнутая накоротко (рис.2.1.5, б). Обмотка РВ питается через резистор . Величина напряжения на РВ должна быть достаточной для достижения потока насыщения в замкнутом состоянии магнитной цепи. При замыкании управляющего контактаобмотка реле закорачивается, обеспечивая медленный спад потока в магнитной цепи. Отсутствие короткозамкнутой обмотки позволяет все окно магнитной системы занять намагничивающей обмоткой и создать большой запас по МДС. При этом выдержка времени не уменьшается даже в том случае, когда питающее напряжение на обмотке составляет. Такая схема широко применяется в электроприводе. Реле включается параллельно ступени пускового резистора в цепи якоря. При закорачивании этой ступени обмотка реле времени замыкается и с выдержкой это реле производит включение контактора, шунтирующего следующую ступень пускового резистора.

Рис.2.1.5. Схемы включения реле с электромагнитным замедлением: а– с промежуточным реле; б– с добавочным сопротивлением;в– с диодом

Применение полупроводникового вентиля также позволяет использовать реле без короткозамкнутого витка (рис.2.1.5, в). При включении питающей обмотки ток через вентиль практически равен нулю, так как он включен в непроводящем направлении. При отключении контакта поток в магнитной цепи спадает, при этом на зажимах обмотки появляется ЭДС с полярностью, указанной на рис.2.1.5,в. При этом через вентиль протекает ток, определяемый этой ЭДС, активным сопротивлением обмотки и вентиля и индуктивностью обмотки.

Для того чтобы прямое сопротивление вентиля не приводило к уменьшению выдержки времени (растет активное сопротивление короткозамкнутой цепи), это сопротивление должно быть на один-два порядка ниже сопротивления намагничивающей обмотки реле.

При любых схемах питание намагничивающей обмотки реле должно производиться либо от источника постоянного тока, либо от источника переменного тока с применением мостовой схемы на полупроводниковых вентилях.

Реле с механическим замедлением могут быть с пневматическим замедлением и с анкерным (часовым) механизмом. В таких реле электромагнит постоянного или переменного тока воздействует на контактную систему, связанную с замедляющим устройством в виде пневматического демпфера или в виде часового (анкерного) механизма. Выдержка времени меняется путем регулировки замедляющего устройства.

Большим преимуществом реле этого типа является возможность создания реле, как на переменном, так и на постоянном токе. Работа реле практически не зависит от величины питающего напряжения, частоты питания, температуры.

Реле с пневматическим замедлением позволяет очень легко регулировать выдержку времени изменением сечения отверстия, через которое засасывается воздух в верхнюю полость замедлителя.

Реле времени с анкерным (часовым) механизмом работают по принципу часов. При подаче напряжения на катушку электромагнита якорь заводит пружину, под действием которой приводится в движение механизм реле (анкерный – т.е. часовой механизм). Контакты реле связаны с анкерным механизмом и приводят в движение лишь после того, как анкерный механизм отсчитает определенное время. Реле также может иметь и нерегулируемые мгновенные контакты, которые связаны с якорем электромагнита.

Таблица 2.1.3

Моторные реле используются для создания выдержек времени до 30 мин.

Включается двигатель, который через редуктор, имеющий большое передаточное число, вращает диск с кулачками, воздействующими на контактную систему (время устанавливается исходным положением диска).

Таблица 2.1.4