Реле времени — назначение, принцип работы, классификация

Устройство, назначение и принцип работы релеУстройство, назначение и принцип работы реле

Реле – это электротехническое устройство с прозрачным и понятным принципом работы. Его основное предназначение связано с разъединением и соединением цепи в зависимости от тех или иных условий.

ul

Устройство и принцип действия

Принцип работы релеПринцип работы реле достаточно простой. Работа управляемого объекта регулируется при помощи электрического магнита при поступлении сигнала с определённым значением. Элемент обязательно подключается к двум цепям – та, по которой идёт нужный сигнал, называется управляющей, а та, которая регулируется за счёт прибора – управляемой.Есть несколько основных элементов у приборов любого типа:

  • якорь;
  • магниты;
  • соединяющие элементы.

Когда сигнал попадает на электрический магнит, то происходит замыкание якоря и контакты – так замыкается и сама цепь. Как только значение тока уменьшается ниже заданного уровня, якорь за счёт пружины отходит от контакта и цепь размыкается.

ul

Критерии для классификации

Классификация реле или «электрических выключателей» связана с типом сигнала и конструктивными особенностями, подключением к однофазным или трёхфазным сетям. Ниже будут рассмотрены основные виды этого устройства.

Твердотельное релеТвердотельное реле является прибором электронного типа, в котором отсутствуют какие-либо движущиеся (механические) части. Область применения связана с включением и отключением цепей высокой мощности за счёт низкого напряжения. Прибор контроля максимального напряжения сконструирован на противоположном принципе. В связи с его принципом работы оно подключается исключительно к сети с постоянным током.

Под реле задержки времени понимают такие электротехнические устройства, которые используются для замыкания или размыкания цепи не в зависимости от значения поступающего сигнала, а строго спустя установленный промежуток времени. В устройствах присутствует микроконтроллер, регулирующий его работу по времени и управляющий задержкой отключения и включения.

Программируемое реле времени – это и есть прибор с микроконтроллерами, позволяющий пользователю более детально программировать желаемые временные параметры.

Электронное реле времени для создания задержки выключения подразумевает использование разнообразных решений – от цифровых до аналоговых, включая интегральные цепи и таймеры.

Цифровое реле времени делится на несколько типов. Одной из его разновидностей является беспроводное устройство. Блок управления передаёт на него кодированный сигнал. В основном используется в автомобилестроении.

Наиболее ярким примером использования реле времени с задержкой выключения 220 В можно назвать принцип работы старых стиральных машин. Потребителю приходилось поворачивать ручку, после чего внутри были слышны звуки обратного отсчёта.

Электромеханическое реле времени можно эксплуатировать только при подключении к трёхфазной сети постоянного тока. В его состав входит как основная, так и дополнительная обмотка короткозамкнутого типа из медной гильзы.

Достаточно вспомнить, как работают старые стиральные машинки. Для пуска аппарата необходимо было лишь повернуть ручку на несколько делений. При этом машинка начинала работать, а внутри корпуса около ручки что-то начинало тикать. Как только ручка доходила до нулевой отметки, стиральная машина переставала работать. Вот так работало реле времени с задержкой выключения 220 В.

Реле напряжениеКогда требуется обеспечить защиту электрического двигателя или установки, работающей от трёхфазной сети, используют реле контроля фаз. Значения управляемого сигнала могут контролироваться в зависимости от наличия всех или отсутствия хотя бы одной фазы, перенапряжения, изменения последовательности фаз и т. д.

Во многих бытовых приборах, включая холодильники, телевизоры, стиральные машины и даже котлы, применяются реле контроля напряжения или РКН. Связано это с тем, что такие устройства уязвимы к перепадам напряжения. Они могут выходить из строя как из-за повышения, так и ввиду уменьшения напряжения.

Назначение реле напряжения РН – разъединение и замыкание электрических цепей в случае повышения заданного значение давления. Принцип действия можно сравнить с предохранителями, только с одной разницей – вместо срабатывания от высокого тока оно активируется из-за повышения напряжения.

Для осуществления контроля над станками и целыми комплексами используется промежуточное реле. Один контакт отвечает за активацию станка, в то время как при помощи другого отключается иное устройство.

Реле импульсноеИмпульсное реле характеризуется важным преимуществом над обычным. Речь идёт об отсутствии необходимости в постоянной подаче электроэнергии. Использовать бистальное реле (как ещё его называют) приходится только тогда, когда с заданной мощностью обычное уже не справляется.

Устройство с экзотическим названием герконовое реле размыкает или замыкает управляющую и управляемую сеть за счёт магнитного поля, создаваемого постоянным или внешним магнитом. К примеру, им может быть соленоид.

ul

Чтобы обеспечить правильную работу схем автоматического управления, часто бывает необходимо осуществить срабатывание отдельных аппаратов в определенной последовательности с соблю­дением нужных интервалов време­ни. Для этого предназначено реле времени.

Схема реле времени

Реле времени работают либо по принципу механического замед­ления и изготовляются с примене­нием маятников или электродвига­телей, либо по принципу электро­магнитного замедления.

Маятни­ковые реле дают выдержку времени в пределах 1-15 сек, двигатель­ные — до 24 ч, реле с электромаг­нитным замедлением — до 5 сек. Реле с электромагнитным замедле­нием изготовляют только для работы в цепях управления посто­янного тока, это реле работает по принципу увеличения времени спа­дания магнитного потока в магнит­ной системе при отключении реле.

Рассмотрим устройство и схему включения электромагнитного реле времени типа РЭ-500, которое находит широкое применение при автоматизации электропривода. Это реле (рис. 1) состоит из катушки 1, неподвижного магнитопровода2, якоря 3, регули­ровочного винта 5, траверсы6 с блок-контактами и оттяжной пружиной 4.

В месте соприкосновения сердечника с якорем помещена не­магнитная прокладка, она служит для предотвращения возможного прилипания якоря к сердечнику, при отсутствии прокладки от­брасывающая пружина может не преодолеть удерживающего усилия остаточного магнетизма сердечника, и реле не отключится.

Электромагнитное реле времени постоянного тока РЭ-500

Якорь втягивается под действием потока, создаваемого катуш­кой 1, насаженной на сердечник. На якоре укреплена траверса 6 с подвижными контактами мостикового типа, которые образуют замыкающие контакты реле.

Для улучшения проводимости контакты изготовляются с сере­бряными накладками.

Время от момента подачи импульса на катушку реле до сраба­тывания контактов называется выдержкой времени реле. Регулиро­вание выдержки времени производится в пределах каждого типа реле изменением толщины немагнитной прокладки и натяжением оттяжной пружины при помощи регулировочного винта 5. Чем тоньше прокладка и меньше натяжение пружины, тем больше вы­держка времени реле. Кроме того, выдержка времени на реле вре­мени РЭ-511, РЭ-513 и РЭ-515 может быть получена следующими способами: 1) закорачиванием катушки; 2) отключением катушки реле.

Закорачивание катушки

Схема получения выдержки времени у электромагнитных реле времени с различными вариантами  включения  втягивающей катушки

При включении реле РВ якорь при­тягивается очень быстро (время за­ряда реле 0,8 сек). При отключении создается выдержка времени, при этом отключение реле может осу­ществляться как путем разрыва цепи катушки, так и путем ее закорачивания (рис. 2а). Выдержка времени при закорачи­вании катушки получается по сле­дующей причине. Для отпадения якоря (и, следовательно, срабаты­вания контактов реле) необходимо, чтобы поток в магнитной системе исчез или уменьшился до определенной величины, что и происходит при прекращении питания катушки реле, т. е. при ее отключении.

Если же шун­тировать катушку реле (например, параллельным включением каких-либо контактов другого промежуточного реле РП), то вслед­ствие самоиндукции в контуре, образуемом катушкой реле и кон­тактом РП, поддерживается некоторое время ток. Следовательно, магнитный поток и сила притяжения якоря к сердечнику тоже будут затухать постепенно. Сопротивление R в цепи катушки должно быть предусмотрено для предотвращения короткого замы­кания (в том случае, если в этой цепи нет других потребителей).

Отключение катушки реле

При отключении катушки реле можно также достичь замедленного спадания магнитного потока в магнитопроводе (рис. 2 б). Для этого применяются различ­ные демпферы. Демпфером называется толстая гильза, выполнен­ная из меди или алюминия, которая насаживается на общий сердеч­ник со втягивающей катушкой. Эта гильза создает вторичный контур. При исчезновении основного магнитного потока при раз­мыкании РП в гильзе индуктируется ток, который по правилу Ленца стремится поддержать основной поток. Чем больше масса демпфера, тем больше выдержка времени реле. Роль демпфера одно­временно выполняет также и алюминиевое основание реле. Раз­личные диапазоны выдержки реле (0,3—5,5 сек) достигаются за счет применения дополнительных съемных демпферов.

Следует иметь в виду, что реле типа РЭ-500 предназначено для постоянного тока, и в цепь управления двигателями переменного тока оно включается через выпрямители.

ul

Магнитные реле

Действие таких реле основано на изменении проницаемости магнитной ферромагнетиков при насыщении. При ненасыщенном сердечнике, индуктивное сопротивление обмотки велико, при насыщенном – мало. Выполняют такие реле на магнитных усилителях имеющих внешнюю положительную обратную связь или с самонасыщением и работающих в релейном режиме (Кос ≈ 1).

Несмотря на свои достоинства, бесконтактные реле имеют и свои недостатки:

  • Относительно небольшая коммутируемая мощность;
  • Сопротивление в разомкнутом состоянии сравнительно с электромагнитным выше, а разомкнутом ниже;
  • Довольно чувствительны к перегрузкам, а также к различного рода помехам;

Поэтому при применении таких устройств нужно учесть все эксплуатационные и технико – экономические условия и сопоставить различные варианты.

ul

Классификация и условное обозначение реле

В зависимости от конструкции существует множество различных типов реле, которые работают на основе различных принципов.

Если подразделять реле по принципу физической природы явлений, на которое реле предназначено реагировать, то можно выделить следующие типы: электрические (большинство), тепловые, механические, магнитные, оптические, акустические, газовые, пневматические, жидкостные и другие.

Электрические реле в свою очередь (по принципу действия) делятся на электромагнитные, индукционные, магнитоэлектрические и электродинамические. Наиболее распространенным является – электромагнитное реле.

По роду питающего тока электромагнитные реле делятся на 2-е группы:

  • постоянного тока;
  • переменного тока.

А электромагнитные реле постоянного тока бывают следующих видов:

  • нейтральные;
  • поляризованные;
  • импульсные;
  • комбинированные.

Еще реле можно классифицировать по надежности действия:

  • реле первого класса;
  • реле низших классов.

К реле 1-го класса надежности выдвигаются основные требования:

1) отпускание якоря при выключении питания обмотки должно происходить под действием веса самого якоря и связанных с ним подвижных частей, поэтому якорь, как правило, утяжеляют специальными грузами, которые сделаны из немагнитного материала;

2) должна быть полностью исключена возможность магнитного прилипания якоря к сердечнику после выключения тока, для устранения прилипания, на якоре крепят бронзовый антимагнитный штифт;

3) фронтовые и общие контакты реле не должны свариваться, для этого контакты изготавливаются из разных по составу материалов (фронтовые – из граффито-серебряной смеси, а общий – из серебра).

Условное обозначение реле состоит из букв и цифр.

Рассмотрим пример: НМВМШ1-1000

Первая буква обозначает тип реле, в данном случае Н – нейтральное реле (также могут быть: И – импульсное, П – поляризованное, К – комбинированное, Т – трансмиттерное, если первая буква А – аварийное, О – огневое).

Вторая буква М – малогабаритное реле.

Третья буква В – означает, что реле с выпрямителем.

Четвертая М – медленнодействующее (с замедлением), может стоять буква Т – с термоконтактом.

Пятая Ш – штепсельное, если Р – с разборно-болтовое соединение.

После букв идут цифры, которыми обозначаются группы контактов:

1 – максимальное количество контактов, восемь тройников;

2 – 4-е полных тройника;

3 – 2 полных, 2 не полных тройника.

Дальше через (-) идет полное сопротивление обмоток реле в Ом-х, если одна цифра (как в нашем примере), то обмотки включены последовательно, если они включены параллельно, то указывается сопротивление каждой обмотки через (/), например – НМВШ-1000/1000.

Огневые реле контролируют целостность нитей накаливания ламп светофоров.

Графическое обозначение реле:

— нейтральное реле (с последовательно включенными обмотками

— нейтральное реле (с параллельно включенными обмотками

— комбинированное

— импульсное

— поляризованное

— трансмиттерное

— с замедлением при срабатывании (не сразу включается)

— с замедлением при отпускании (не сразу выключается)

— аварийное

ul

Конструкция и свойства электромагнитных реле

Конструкция реле обычно состоит из 3-х органов:

  • воспринимающий;
  • промежуточный;
  • исполнительный.

Воспринимающий или его еще называют чувствительный (катушка реле) преобразует входной параметр в физическую величину, которая необходима для работы реле.

Сравнение преобразованной величины с имеющимся эталоном происходит в промежуточном органе. И при достижении определенного значения осуществляет передачу воздействия от воспринимающего органа к исполнительному.

Исполнительный орган (это контакты), в свою очередь, воздействует на управляемую цепь.

Принцип действия: главным элементом электромагнитного реле (рис. 1) является электромагнит, по средствам которого происходит преобразование электрической энергии в механическое перемещение. Он состоит из обмотки (1) с сердечником (2), ярма (3) и подвижной части, называемой якорем (4).

Рис. 1 Схема электромагнитного реле

Когда электрический ток проходит по обмотке, якорь притягивается к сердечнику и осуществляет воздействие на контактные пружины (5). При этом контакты (6) замыкаются. Реле СРАБАТЫВАЕТ.

Ниже рассмотрим виды электромагнитных реле постоянного тока.

Нейтральное реле

Рис. 2 Схема нейтрального реле типа НМШ

Нейтральное – это реле, которое не реагируют на полярность напряжения, приложенного к обмотке. В него входят: 1 – катушка; 2 – сердечник; 3 – ярмо; 4 – якорь; 5 – противовес. Бронзовый штифт – 6 на якоре, предотвращает его залипание. Якорь, с помощью тяги – 7 управляет контактной системой – 8, которая состоит из 3-х контактов: Фронтового, Общего и Тылового.

Поляризованное реле

Поляризованные реле (рис. 3) своей конструкцией отличаются от нейтральных тем, что у них в магнитной системе имеется постоянный магнит, который реагируют на направление тока в обмотках катушек реле.

Рис. 3 Схема поляризованного реле типа ПМПШ

Магнитная система состоит из: 1 – катушка; 2 – сердечник; 3 – постоянный магнит; 4 – поляризованный якорь; 5 – изоляционная планка; 6 – контакты; ФК – рабочий поток (от обмоток); ФО – поляризованный поток (от магнита).

При отсутствии тока в обмотках ФО удерживает якорь в заданном положении и обеспечивает направленность действия якоря при изменении направления тока в обмотке. ФО, воздействуя с ФК, перемещает якорь из нормального положения в переведенное и наоборот.

Импульсное реле

Рис. 4 Схема малогабаритного импульсного реле типа ИМШ1-0,3

Импульсное реле – будет являться поляризованным реле. Магнитная система данного реле состоит изследующих элементов: катушки (1), постоянного магнита (2) с полюсными надставками (3) и поляризованного якоря (4). Якорь крепится одним концом к стойке (5) пружиной (6). К свободному концу якоря крепится контактная пружина (7), которая своим контактом замыкается с нормальным (Н) или переведенным (П) контактами.

ФО – при смене направления тока обеспечивает направленность действия якоря и удерживает якорь в заданном положении при отсутствии тока в обмотке. ФК – осуществляет перемещение свободного конца якоря, вследствие чего происходит замыкание контактной пружины с (Н) или (П).

Импульсное реле типа ИМШ1-0,3 получило пременение как путевое реле в импульсных РЦ постоянного тока.

В импульсных и кодовых РЦ переменного тока в качестве быстродействующего путевого реле используется импульсное реле типа ИМВШ-110 (в составе это реле есть выпрямительный мостик, который преобразует переменный ток в постоянный).

Комбинированное реле

Комбинированные реле типов КМШ-3000, КМШ-750 и КМШ-450 — они являются сочетанием нейтрального и поляризованного реле с одной общей магнитной системой (рис. 5).

Рис. 5 Схема комбинированного реле

Магнитная система комбинированного реле типа КМШ включает в себя катушки (1) и (2), сердечник (3), постоянный магнит (4), поляризованный якорь (5) и нейтральный якорь (6). При появлении в обмотках тока любой полярности происходит притяжение нейтрального якоря, вследствие чего происходит замыкание контактов: общего (О) и фронтового (Ф).

Изменение положения поляризованного якоря и соответственно замыкание управляемых им контактов осуществляется и зависит от направления (полярности) тока протекающего через обмотки катушек реле.

ul

Основные характеристики электромагнитных реле

— U (I) притяжения якоря;

— U (I) отпускания якоря;

— R обмоток катушек реле;

— t замедления на отпускание и t замедления на притяжение якоря реле.

U (I), при котором якорь реле притягивается и происходит замыкание фронтовых контактов, называется напряжение (током) притяжения.

U (I), при котором осуществляется отпускание якоря реле и происходит замыкание тыловых контактов, называется напряжением (током) отпускания.

Отношение U (I) отпускания к U (I) срабатывания характеризует коэффициент возврата реле:

KВ = UO/UСР

KВ = IO/IСР.

Также реле характеризует и коэффициент запаса по току – отношение рабочего тока к току притяжения:

KЗ = Iраб/Iпр.

Для большого количества реле, которые применяются в устройствах СЦБ (сигнализация, централизация, блокировка), коэффициент возврата находится в пределах 0,25 – 0,5.

Для временных характеристик реле используются параметры:

  • t притяжения – это время от момента включения энергии до момента замыкания замыкающих (фронтовых) контактов;
  • t отпускания – это время от момента выключения энергии до момента замыкания замыкающих (тыловых) контактов.

В зависимости от времени срабатывания реле бывают следующих видов:

  • быстродействующие, со временем замедления на притяжение и отпускание до 0,03 сек.;
  • нормальнодействующие, со временем замедления на притяжение и отпускание от 0,15 до 0,20 сек.;
  • медленнодействующие – 1,0….1,5 сек.;
  • временные – более 1,5 сек.

В настоящее время в системах железнодорожной автоматики и телемеханики очень широко используется микропроцессорная техника, но несмотря на это, реле будут и в дальнейшем применяться в эксплуатации долгие-долгие годы.

В последние годы стали широко внедряться реле, которые созданы на основании новых принципов действия, это герконовые реле и гибридные реле. Они имеют высокую износоустойчивость по числу коммутаций, отличаются быстродействием, и имеют хорошую совместимость с интегральными микросхемами и другими агрегатами эл. техники.

В будущем наиболее перспективно будет использование реле совместно с полупроводниковой техникой. При этом важнейшие логические задачи управления будут решаться путем использования элементов бесконтактной техники, а реле будут применяться в качестве выходных и периферийных устройств, которые будут управлять довольно мощными приборами и их оставляющими.

ul

Классификация электромагнитных реле

Существующие виды электромагнитных реле контактного типа отличаются по форме магнитной цепи и способу перемещения якоря.

Так схемы электромагнитных реле под №№ 1-4, 6 на рисунке представляют реле с поворотным якорем. На схеме №5 — реле с перемещающимся линейно втяжным якорем.

В зависимости от числа обмоток на сердечнике электромагнитное реле классифицируется как:

• однообмоточное;• двухобмоточное;• многообмоточное контактное реле.

Несмотря на конструктивную простоту, электромагнитное контактное реле обеспечивает высокую надёжность в работе железнодорожных систем автоматики и телемеханики.

Классификация реле по степени надёжности подразделяет все контактные электромагнитные реле на ЖД на 2 типа:

• 1 класса надёжности;• облегчённые.

Облегчённые реле отличаются от реле 1 класса механизмом возврата якоря в исходною позицию при отключении тока: в контактных реле 1 класса якорь возвращается в первоначальное состояние под действием собственного веса, в облегчённых возвращение якоря обеспечивают подвижные контактные пружины.

В настоящее время к 1 классу относятся 4 поколения реле:

1. реле группы НР — нейтральные электромагнитные реле;2. группы НШ — нейтральные штепсельные нормальнодействующие;3. НМШ — нейтральные малогабаритные штепсельные;4. РЭЛ — штепсельные постоянного тока.

Контактные электромагнитные реле 1 класса эксплуатируются в аппаратуре СЦБ, отвечающей за безопасность поездного движения.

Реле облегчённого типа:

1. КДР — кодовое электромагнитное контактное реле нештепсельное;2. КДРШ — кодовое штепсельное;3. РЭМ — модифицированный вариант КДР;4. РЭМШ — модернизированная версия КДРШ.

Облегчённые реле используются, как правило, в системах диспетчерского контроля и в схемах электрической централизации, не связанных напрямую с движением поездов.

Дополнительная классификация реле

Кроме этого, все реле классифицируются по:

• питающему току:

* постоянного тока:

— нейтральные — действие зависит только от магнитного поля;— поляризованные — работа зависит от направления тока в обмотке;— нейтрально-поляризованные (комбинированные) — в одной конструкции соединены элементы обоих выше описанных реле ;

* переменного тока;* постоянно-переменного тока;

• времени срабатывания:

* быстродействующие — срабатывание на притяжение и отпускание до 0.03 сек.;* нормальнодействующие — время срабатывание до 0.3 сек.;* медленнодействующие — срабатывание до 1.5 сек.;* реле выдержки времени (времЕнные) — время срабатывания превышает 1.5 сек.

Нужны сцб реле, но нет желания звонить или куда-то ехать? Просто напишите нам, какие именно вы хотите реле электромагнитные купить и в каком количестве. И не забудьте указать свои контактные данные. Нужный вам товар от СЦБ Сервис не заставит себя долго ждать.

Вернуться в «Статьи»

Дополнительно к этой статье читают:
  1. Реле железнодорожной автоматики и телемеханики
  2. Как снять реле СЦБ
  3. Как проверить реле СЦБ перед установкой
  4. Как установить реле СЦБ
  5. В продаже реле типа РЭЛ и НМШ

ul

Поделиться:
Нет комментариев