Игумнов Н. П. Типовые элементы и устройства систем автоматического управления (стр. 6 из 33)
где а – коэффициент, зависящий от материала и обработки поверхности контакта; F – контактное усилие; b –коэффициент формы контактов.
Для точечных контактов b ≈ 0,5; для линейных b ≈ 0,55 ÷ 0,7; для плоскостных b ≈ 1,0.
Коэффициент а для меди лежит в пределах от 0,07 до 0,28. Наименьшее значение a (и соответственно сопротивления Rк) обеспечиваются при покрытии меди слоем олова (лужение). Слой олова препятствует образованию оксида, поэтому для луженных медных контактов коэффициент a < 0,1. Большие значения a получаются для нелуженых плоскостных медных контактов, поскольку у них имеются участки, покрытые слоем окиси.
Для малых контактных усилий в высокочувствительных реле применяются благородные металлы (платина, золото, платинородий) при контактных усилиях F = 0,01 ÷ 0,05 Н. Эти материалы не окисляются и мало подвержены эрозии. При контактных усилиях F = 0,05 ÷ 1 Н и малой частоте срабатывания применяется серебро, которое имеет хорошую электропроводность, легко обрабатывается, но имеет невысокую твердость и подвержено эрозии. При контактных усилиях F = 0,3 ÷ 1 Н и большой частоте срабатывания используются металлокерамические контакты, получаемые методами порошковой металлургии (путем спекания смеси порошков двух металлов: серебра с вольфрамом, молибденом или никелем, меди с вольфрамом и молибденом). При контактных усилиях F > 1 Н и большой частоте срабатывания применяется вольфрам.
Наиболее дешевым материалом является медь, которая применяется для мощных контактов, имеющих сравнительно большие размеры и требующих большого расхода материала. Контактные усилия для меди F > 3 Н. Для защиты от коррозии кроме лужения применяется серебрение или кадмирование медных контактов.
1.4 Поляризованные электромагнитные реле
Поляризованными называют электромагнитное реле, у которого направление перемещения якоря зависит от направления тока в катушке реле, т.е. полярности входного напряжения, что достигается взаимодействием двух магнитных потоков: рабочего Фр, образованного катушкой, и поляризованного Ф0, создаваемого постоянным магнитом. Магнитопроводы поляризованных реле конструируются по дифференциальной или мостовой схеме.
Поляризованное реле с дифференциальной схемой представлено на рисунке 1.18, а. Постоянный магнитный поток Ф0 от постоянного магнита 5 в этом реле разветвляется в магнитопроводе на два потока: Ф1 и Ф2. Реле имеет две одинаковые рабочие обмотки 4 и 7, соединенные последовательно. При симметричном положении якоря значения потоков Ф1 в воздушном зазоре δ1 и Ф2 в воздушном зазоре δ2 одинаковы. В зависимости от полярности подводимого напряжения в одном воздушном зазоре, например δ2, результирующий ток увеличивается: Фδ2 = Ф2 + Фр, а в другом, δ1, - уменьшается: Фδ1 = Ф1 + Фр. В результате этого якорь 6 реле перебрасывается в правую сторону, замыкая контакты 2 и 3.
При подачи на рабочие обмотки напряжения другой полярности увеличивается результирующий поток в зазоре δ1 и уменьшается в зазоре δ2. Якорь реле перебрасывается влево, замыкая тем самым контакты 1 и 2. поляризованное реле с мостовой схемой магнитопровода представлено на рисунке 1.18,б.
Принцип действия поляризованных реле с мостовыми схемами магнитопровода аналогичен принципу действия реле с дифференциальной схемой. Однако в связи с тем, при мостовой схеме магнитопровода магнитная цепь для потока Фр рабочей обмотки выполнена отдельно от цепей Ф1 + Ф2 потоков, создаваемых постоянным магнитом, поляризованные реле с мостовыми схемами магнитопроводов имеют более высокую стабильность параметров и устойчивость к внешним механическим воздействиям.
Поляризованные реле могут настраиваться в зависимости от положения неподвижных контактов и натяжения (сжатия) пружин, воздействующих на якорь (на рисунке 1.18 пружины не показаны), на двухпозиционную, двухпозиционную с преобладанием какого-либо состояния реле или трехпозиционную работу. Пружины с двух сторон воздействуют на якорь, стремясь удерживать его в нейтральном (среднем) положении. Если натяжение пружин слабое и неподвижные контакты расположены симметрично относительно нейтрали, то при снятии напряжения с рабочей обмотки реле за счет потока Ф1 или Ф2 постоянного магнита 5 остается в том же положении, в котором он находился до снятия напряжения. Следовательно, остаются замкнутыми соответствующие контакты реле (например, контакты 1 –2 на рисунке 1.19, а).
Рисунок 1.18 – Электромагнитные поляризованные реле
В этом случае механическое усилие пружин 4, стремящиеся возвратить якорь в нейтральное положение, что меньше тягового усилия от потока постоянного магнита, стремящегося удержать якорь реле в притянутом положении. При подаче на рабочую обмотку реле напряжения противоположной полярности якорь реле сразу перебрасывается в противоположное крайнее положение, размыкая контакты 1 – 2 и замыкая контакты 2 – 3. при снятии напряжения контакты 2 – 3 останутся замкнутыми.
Рисунок 1.19 – Настройка работы поляризованного реле
Таким образом, якорь реле занимает только два устойчивых положения (позиции): крайнее левое (замкнуты контакты 1 – 2) или крайнее правое (замкнуты контакты 2 – 3).
Если неподвижный контакт, например 1, установить с той же стороны относительно нейтрали, что и второй неподвижный контакт 3 (рисунок 1.19, б), то тяговое усилие от потока Ф1 (потоки показы только на рисунке 1.19, а) постоянного магнита, стремящиеся удержать якорь реле в крайнем левом положении, будет намного меньше тягового усилия от потока Ф2 постоянного магнита, стремящегося удержать якорь в крайнем правом положении. В результате этого при соответствующем выборе жесткости пружины 4 при снятии напряжения с рабочей обмотки реле его якорь от воздействия тягового усилия от потока Ф2 всегда устанавливается и удерживается в крайнем положении.
Таким образом, при такой настройке поляризованного реле его якорь занимает два положения: крайнее левое положение (замкнуты контакты 1 – 2) при подаче на рабочую обмотку реле напряжения соответствующей полярности или крайнее положение (замкнуты контакты 2 – 3) при подаче на рабочую обмотку напряжения противоположной полярности, а также при снятии напряжения с рабочей обмотки (приоритет замыкания контактов 2 – 3).
Если при симметричном положении контактов 1 и 3 относительно нейтрали выбрать пружину большей жесткости, обеспечивающей превышение механического усилия над тяговым усилием от потоков постоянного магнита в крайних положениях якоря, то при снятии напряжения с рабочей обмотки реле его якорь будет устанавливаться в нейтральное положение при разомкнутых контактах реле, рисунок 1.19, в.
В этом случае поляризованное реле обеспечивает трехпозиционную работу6 1) замкнуты контакты 1 – 2 при подаче на рабочую обмотку постоянного напряжения соответствующей полярности; 2) замкнуты контакты 2 – 3 при подаче на рабочую обмотку постоянного напряжения противоположной полярности; 3) разомкнуты все контакты при снятии напряжения с рабочей обмотки.
Контакты поляризованных реле допускают коммутационные токи 0,2 – 1 А; время срабатывания 1 – 5 мс.
Рисунок 1.20 – Поляризованное реле типа РП-7
Отечественной промышленностью выпускаются поляризованные реле различных типов и с различной настройкой контактов. Например, реле типа РП-4 – двухпозиционное (с нейтральной настройкой); реле типа РП-5 – трехпозиционное; рели типа РП-7 – двухпозиционное с преобладанием.
На рисунке 1.20 показано поляризованное реле типа РП-7, состоящее из катушки 1, полюсных наконечников 2, якоря 3, контактных пружин с подвижными контактами 4, неподвижных контактов 5, магнитопровода 6, керамической колодки 7 со штырьковыми выводами, что позволяет быстро включать реле в рабочую схему, вставляя его в соответствующую соединительную колодку.
При создании релейных схем автоматического управления различными технологическими процессами, а также машинами и агрегатами необходимо осуществлять замедление (задержку) срабатывания или отпускания после подачи на его вход командного сигнала.
Эту функцию выполняют релейные преобразовательные устройства, называемые реле времени. Реле времени, как правило, имеют элементы, посредством которых осуществляется регулируемая перенастройка выдержки времени в широких пределах. Все реле времени можно подразделить на – электромагнитные, моторные, электронные.
Электромагнитное реле времени с пневматической задержкой представляет собой устройство, состоящее из приводного механизма электромагнитного типа и пристроенного пневматического механизма задержки. Пневматическое реле времени РВП-72 имеет выдержку времени 0,2 – 180 с и предназначены для использования в цепях переменного тока напряжением 127 и 220 В. Выдержка времени получается за счет медленного натекания воздуха в камеру с регулируемым сечением отверстия. Эти реле имеют разные наборы контактов: замыкающие, размыкающие с выдержкой времени при замыкании или размыкании, а также наборы мгновенного срабатывающих контактов.