Исследование различных типов реле времени

Реле времени с электромагнитным замедлением предназначено для выдержки интервала времени между моментом включения катушки реле и замыканием (или размыканием) его контактов, а также моментом выключения катушки реле и размыканием (или замыканием) его контактов.

Реле серии РЭВ-800 применяется в схемах автоматического управления в качестве электромагнитных реле времени, реле тока, напряжения и промежуточных реле только на постоянном токе. Устройство реле времени типа РЭВ-800 показано на рисунке 81.

Реле времени представляет собой обычное реле напряжения, на сердечник которого насажена короткозамкнутая обмотка 3. Выдержка времени получается вследствие того, что при включении катушки реле и нарастании создаваемого ею потока в короткозамкнутой обмотке наводится ЭДС. Последняя вызывает ток такого направления, при котором магнитный поток короткозамкнутой обмотки направлен встречно потоку питающей обмотки. Результирующий ток равен разности этих потоков. Скорость нарастания потока в электромагните уменьшается и время срабатывания увеличивается. Замедление электромагнита при срабатывании получается небольшим.

При отключении катушки реле ток в ней спадает. Спадание магнитного потока определяется процессом затухания этого тока. При спадании потока в короткозамкнутой обмотке 3 наводится ЭДС и возникает ток, направленный так, что поток, создаваемый этой обмоткой, препятствует уменьшению потока в системе. Замедленное спадание потока создает выдержку времени при отпускании. Магнитопровод реле изготовлен из низкоуглеродистой стали и крепится на плите с помощью литого алюминиевого цоколя 1, который одновременно служит для крепления контактной системы. Алюминиевый цоколь создает дополнительный контур для вихревых токов, что приводит к увеличению выдержек времени. На сердечнике магнитопровода находится рабочая катушка 2 на напряжение 220 В: катушка бескаркасная, бандажированная, компаундированная, крепится на сердечнике с помощью алюминиевого кольца 14, которое также способствует увеличению выдержек времени. Короткозамкнутая обмотка в виде сплюснутой гильзы 3 установлена на прямолинейной части магнитпровода.

Конструкция реле обеспечивает поворот якоря на призме, что повышает его механическую износоустойчивость.

Противодействующее усилие создается пружиной 4. Величина усилия пружины выбирается из условия обеспечения необходимого нажатия в размыкающих контактах реле и возврат якоря в исходное положение после того, как якорь оторвется от сердечника. Регулирование сжатия пружины производится корончатой гайкой 5, которая фиксируется с помощью шплинта. Упор 7 ограничивает ход якоря 5 в отключенном состоянии реле. Первоначальный отрыв якоря от сердечника в основном производится пружиной 8, установленной на якоре.

Путем изменения усилия, развиваемого этой пружиной, осуществляется плавное регулирование выдержки времени реле. Пружина верхним концом упирается в тарельчатую шайбу 9, которая удерживается гайками, навернутыми на шпильку 10. Нижний конец 11 передает усилие на два латунных штифта 12, свободно перемещающихся в отверстиях якоря. При включении реле штифты 12 упираются в сердечник магнитопровода и пружина 8 дополнительно сжимается, стремясь оторвать якорь 6 от сердечника. Чем сильнее затянуты гайки, навернутые на шпильку 10, тем больше сила пружины, отрывающая якорь от сердечника, и тем больше требуется магнитный поток в магнитной системе, чтобы удержать якорь в притянутом состоянии. Выдержка времени, следовательно, при этом будет уменьшаться. Грубое ступенчатое регулирование выдержки времени можно производить путем изменения толщины немагнитной прокладки 13, установленной в торце якоря. Толщина прокладки, не сказываясь практически на величине установившегося магнитного потока при замкнутом якоре, изменяет индуктивность системы и тем самым влияет на скорость изменения потока. С увеличением толщины прокладки скорость изменения потока возрастает и выдержка времени уменьшается и наоборот, с уменьшением толщины прокладки скорость изменения потока уменьшается, а выдержка времени возрастает. Толщина прокладки не должна быть меньше 0,1 мм, т.к. при неоднократном срабатывании может произойти расклепывание прокладки и, как следствие этого, заметное изменение выдержки времени.

Магнитный поток при отключении реле от сети уменьшается не до нуля, а до некоторого значения Ф_ост, величина которого зависит от значения магнитного потока в системе до отключения катушки и от ширины петли гистерезиса материала магнитопровода (ширина петли характеризуется коэрцитивной силой материала). Величина Ф_ост ограничивает возможность увеличения выдержки времени реле. Если пружины 8 и 4 натянуты слабо и установлена тонкая немагнитная прокладка, то возможен случай залипания якоря (Ф_ост > Ф_отп , где Ф_отп – магнитный поток, при котором происходит отпадание якоря).

В паспорте реле обычно указаны пределы выдержек времени, которые может обеспечить данное реле. Работать с большими выдержками времени не рекомендуется в связи с нестабильностью их значений.

Реле имеет один замыкающий и один размыкающий контакты. Подвижным контактом 15, жестко соединенным с якорем реле, является контактный мостик, снабженный контактной пружиной 16. Подвижные и неподвижные контакты имеют серебряное покрытие.

Точность срабатывания реле ±10 % при напряжении на катушке, равном не менее 60% от номинального напряжения.

Рисунок 81 – Реле времени с электромагнитным замедлением

Реле времени с анкерным механизмом предназначено для выдержки интервала времени между моментом включения катушки реле и замыканием (или размыканием) его контактов, а также моментом выключения катушки реле и размыканием (или замыканием) его контактов.

Реле времени ЭВ-100 и ЭВ-200 применяются в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики на оперативном постоянном (ЭВ-100) или переменном (ЭВ-200) токе для создания регулируемой с заданной точностью выдержки времени при срабатывании или отпускании и обеспечения определенной последовательности работы элементов схемы. Выдержка времени создается часовыми механизмами серии 210ЧП, специально разработанными для этой цели. Устройство реле серии ЭВ и часового механизма схематически показано на рисунке 82.

Электромагнит реле серии ЭВ-100 состоит из магнитопровода 3, катушки 4 и втягивающегося цилиндрического якоря 2. Для получения оптимальной тяговой характеристики нижний конец якоря имеет коническую форму и при втягивании входит в коническое углубление на сердечнике, помещенном внутри катушки. Для исключения залипания якоря в притянутом положении на его нижнем конце имеется бронзовая шайба. На верхнем конце якоря укреплен рычаг 23 с пластмассовым толкателем, воздействующим на мгновенные контакты 24, 25 и 22 без вдержки времени. При отсутствии возбуждения якорь под действием возвратной пружины 1 поднимает вверх до упора заводной рычаг 21 часового механизма, зубчатый сектор 17 поворачивает шестерню 16 на выходном валу 12 и устанавливает подвижные контакты 15, замыкающиеся с выдержкой времени, в начальное положение. Натяжение рабочей пружины может регулироваться с помощью узла 10. При возбуждении электромагнита якорь втягивается, приводит в действие мгновенные контакты и освобождает рычаг 21 часового механизма. Под действием рабочей пружины 11 выходной вал механизма вместе с подвижными контактами 15 начинает поворачиваться. В момент начала движения выходного вала включается фрикционная муфта 9, расположенная внутри шестерни 8, и приводит в действие замедляющее анкерное устройство.

Шестерни 8, 7, 5 и 20 передают усилие рабочей пружины на анкерное колесо 6, сцепленное с анкером 18 и балансиром 19. Под воздействием анкерного колеса анкер начинает колебаться. При каждом колебании анкера анкерное колесо поворачивается на один зуб; период колебания анкера регулируется положением грузиков на балансире.

Вращение выходного вала происходит до тех пор, пока мостик подвижного контакта 15 не замкнет конечные неподвижные контакты 14 и не коснется упора, имеющегося на пластмассовой колодке конечных контактов. Помимо конечного контакта реле могут иметь проскальзывающий контакт, кратковременно замыкающийся после заданной выдержки времени. Выдержка времени проскальзывающего контакта может быть только меньше выдержки времени конечных контактов. Изменение уставок времени срабатывания производится перемещением неподвижных конечных и проскальзывающих контактов на шкале 13. Реле имеет сильную возвратную пружину, рассчитанную на завод часового механизма, поэтому обмотка электромагнита потребляет значительную мощность и может подключаться к источнику напряжения лишь на непродолжительное время.

Рисунок 82 – Устройство часового механизма и реле времени ЭВ – 100

и ЭВ – 200

Реле серии ЭВ-100 выпускается двенадцати различных исполнений, отличающихся диапазоном регулирования выдержки времени, длительной или кратковременной термической стойкостью и наличием или отсутствием проскальзывающего контакта.

Реле времени ЭВ-200 отличается от реле серии ЭВ-100 только конструкцией электромагнита и передаточных звеньев. Их устройство схематически показано на рисунке 83, часовой механизм и часть деталей на рисунке не показаны. Электромагнит реле состоит из якоря 4 и магнитопровода 1 с катушкой 2.

На крайних полюсах магнитопровода размещены короткозамкнутые витки 3.

Фигурная скоба 13 взаимно перпендикулярными осями 5 и 14 связана с якорем и качающимся рычагом 6. Шарнирные связи позволяют якорю поворачиваться во всех направлениях и обеспечивают плотное прилегание якоря к полюсам магнитопровода. К фигурной скобе прикреплен толкатель 11, воздействующий на переключающие контакты мгновенного действия 8, 9 и 10. С шарнирной осью 5 соединена возвратная пружина 12, другим своим концом возвратная пружина соединена с лапкой 7. Подгибкой лапки регулируется натяжение возвратной пружины. Возвратная пружина поднимает вверх фигурную скобу вместе с якорем и качающимся рычагом 6. Качающийся рычаг соприкасается с пальцем заводного рычага часового механизма и при обесточенной обмотке реле держит часовой механизм во взведенном состоянии.

Реле времени ЭВ-200 имеют восемь исполнений, отличающихся диапазонами регулировки выдержки времени и наличием или отсутствием проскальзывающего контакта. Все исполнения имеют мгновенный переключающий контакт.

Реле серии ЭВ-200 выпускается на номинальной напряжение 100, 127, 220 и 380 В, с частотой 50 Гц. Напряжение срабатывания реле не более 85% . Мощность, потребляемая обмоткой реле при втянутом якоре, не превышает 20 В⋅А. Обмотки реле длительно выдерживают напряжение 110% U.

Рисунок 83 – Электромагнит реле времени ЭВ – 200