6.2. Основные параметры и характеристики электромагнитных реле

В процессе функционирования реле во временнóм масштабе различают четыре фазы: период (время) срабатывания t_ср, рабочий период t_раб, период (время) отключения t_откл, период (время) покоя t_п (рис.16).

П ериод срабатывания включает промежуток времени от момента начала воздействия входного сигнала на воспринимающий орган до момента появления сигнала в управляемой цепи. Этому периоду на рис.16, б соответствует отрезок оси абсцисс t_ср = t₂ –t₀. В момент t₀ ток в обмотке реле возрастает до значения, при котором электромагнитной силе F_э, действующей на якорь, начинает противодействовать сила пружины F_м (механическая сила) промежуточного органа. Входная величина при этом называется величиной трогания при срабатывании.

Периоду трогания соответствует отрезок t_тр = t₁–t₀. В момент времени t₁ якорь электромагнита реле начинает движение. В течение t_дв =  t₂–t₁ якорь перемещается, преодолевая противодействие промежуточного органа Б (см. рис.15) и приводя в действие исполнительный орган В. В конце хода якоря замыкаются контакты исполнительного органа, ток нагрузки i_н (рис.16, а) начинает возрастать от нуля до установившегося значения. Входная величина, при которой начинается управление выходной цепью, называется величиной срабатывания (I_ср). Мощность Р_ср, соответствующая I_ср, называется мощностью срабатывания.

Время срабатывания

t _ср = t_тр + t_дв.

Время срабатывания электромагнитных реле колеблется от 1-2 до 20 мс. Электромагнитные реле времени обеспечивают выдержку до 10 с.

Для оценки времени срабатывания реле допустимо использовать выражение

t _ср = t₁k_з^-bm ^–a,

где t₁ – время срабатывания при заданном коэффициенте запаса k_з и коэффициенте m = 1; a, b – коэффициенты, которые определяются в зависимости от типа реле и значений k_з и m.

Для быстродействующих реле при k_з = 1,52 значение коэффициента а приближается к единице. Для обыкновенных реле при k _з = 1,53 значение а = 0,250,95, значение коэффициента b находится обычно в пределах 1,4-1,6.

Рабочий период включает промежуток времени

t_раб = t₃ – t₂,

т.е. время от момента управления выходной цепью t₂ до момента прекращения воздействия на воспринимающий орган входного сигнала t_3. Ток начинает расти до установившегося значения I_раб (рис.16, б) – это рабочее значение входной величины, которое обеспечивает надежное срабатывание реле. Отношение

I_раб / I_cр =  k_з

называется коэффициентом запаса по срабатыванию.

Для характеристики перегрузочной способности чувствительного элемента реле применяется значение входной величины, называемое предельным значением рабочей величины I_раб.max. Предельное значение рабочей величины – это такое ее значение, которое чувствительный орган выдерживает в течение короткого нормируемого промежутка времени. Однако значение данной величины недопустимо при работе реле в нормальном режиме по условию электрической или механической прочности или нагрева.

Для характеристики нагрузочной способности исполнительного органа реле используется понятие мощности управления Р_у. Мощностью управления называется мощность в управляемой цепи, которую исполнительный орган может длительно пропускать.

Период отключения содержит промежуток времени t_откл = t₆ – t_3, т.е. время от момента прекращения воздействия на воспринимающий орган t₃ до момента уменьшения тока i_н в управляемой цепи до нуля (рис.16, а). В период отключения входит период отпускания t_отп = t₄ – t₃, в который реле отключается. Ток i_y в обмотке реле спадает до нуля (рис.16, б). В этот период противодействующее усилие пружины (механическое усилие) превышает электромагнитное усилие, т.е. F_м > F_э, и происходит отпускание якоря. После выбора провала контактов (промежуток t_к = t₅ – t₄) контакты реле размыкаются и между ними загорается дуга, которая гаснет через время t_д = t₆ – t₅. За период t_д ток в управляемой цепи уменьшается от I_н до нуля (рис.16, а).

Время отключения реле

t _откл = t_отп + t_к +  t_д.

Период отключения характеризуется коэффициентом возврата, представляющим отношение тока отпускания I_отп к току срабатывания I_ср:

k_в = I_отп / I_cр.

Обычно для реле защиты энергосистем и реле управления, контролирующих входной параметр в узких пределах, k_в должен быть ближе к единице.

Период покоя – это промежуток времени

t_п = t₇ – t₆.

Для периода покоя характерен параметр, называемый величиной несрабатывания, которая представляет наибольшее значение входной величины, обеспечивающее отсутствие как срабатывания реле, так и удержания в рабочем состоянии. Время несрабатывания меньше времени трогания при срабатывании и времени отпускания.

Отношение мощности управления к мощности срабатывания называется коэффициентом усиления,

k_у = P_y / P_cр.

Число включений в единицу времени определяется величиной, обратно пропорциональной времени цикла:

.