7. Энергетические и временные параметры реле. Коэффициент возврата.

По мощности притяжения электромагнитные реле делятся на реле малой мощности (1-3 Вт), средней (3-10 Вт) и мощные Wпр > 10 Вт.

Работа реле характеризуется коэффициентами запаса и возврата. Коэффициент запаса kз = Iр / Iпр - это отношение рабочего тока к току притяжения. Чем больше kз, тем надежнее работа реле на притяжение, но и больше энергия, потребляемая реле; обычно k = 1,4 – 4. Коэффициент возврата kв = Iотп / Iпр - это отношение тока отпускания к току притяжения (kв < 1). Чем больше kв, тем надежнее работа реле на опускание, поэтому этот коэффициент называют еще коэффициентом безопасности, и чем ближе его значение к 1, тем лучше. Обычно kв = 0,3 – 0,5.

Быстродействие реле характеризуют временные параметры. При притяжении якоря реле (см. рис. 2.2) замыкается ключ S и включается обмотка реле. Якорь начинает двигаться, размыкается тыловой контакт, пружина О перемещается вверх, замыкается фронтовой контакт.

Этот процесс определяется временем притяжения (время срабатывания) tпр (tср) якоря реле – временем с момента включения цепи до момента замыкания фронтового контакта, временем трогания якоря реле на притяжение tтр пр – временем с момента включения цепи реле до момента размыкания тылового контакта, временем перелета якоря реле при притяжении tпер пр – временем с момента размыкания тылового контакта до момента замыкания фронтового контакта.

Время притяжения якоря реле:

tпр = tтр.пр + tпер.пр

При отпускании якоря реле размыкается ключ S и выключается обмотка реле, якорь начинает двигаться, размыкается фронтовой контакт, пружина О перемещается вниз, замыкается тыловой контакт.

Этот процесс определяется временем отпускания якоря реле tотп – временем с момента выключения цепи реле до момента замыкания тылового контакта, временем трогания якоря реле на отпускание tтр отп – временем с момента выключения цепи реле до момента размыкания фронтового контакта, временем перелета якоря реле при отпускании tпер отп – временем с момента размыкания фронтового контакта до момента замыкания тылового контакта.

Время отпускания якоря реле:

tотп = tтр.отп + tпер.отп

8. Контактная система. Виды контактов.

Поскольку реле может иметь несколько контактных групп (тройников), то для придания им адреса используют двухзначное обозначение. Первая цифра указывает номер тройника (максимально восемь тройников у реле НМШ1), а вторая цифра – тип контакта в тройнике. Общий контакт обозначают цифрой 1, фронтовой контакт – 2, тыловой контакт – 3. Например, число 42 определяет фронтовой контакт четвертого тройника.

В зависимости от характера работы в схемах выделяют пять видов контактов:

Рис. 3.2. Виды контактов

замыкающий, нормально разомкнутый, фронтовой контакт замкнут, когда реле под током (рис. 3.2, а); он используется для включения нормально выключенной нагрузки;

размыкающий, нормально замкнутый, тыловой контакт замкнут, когда реле без тока (рис. 3.2, б); он служит для выключения нормально включенной нагрузки;

переключающий контактный тройник (рис. 3.2, в) предназначен для переключе-ния нагрузки с одной цепи питания на другую (при этом происходит кратковременный разрыв цепи на время перелета контакта);

при притяжении якоря реле у переключающего с безобрывным переключением мостового контакта (рис. 3.2, г) сначала замыкается фронтовой контакт, а затем размыка-ется тыловой; а при отпускании якоря сначала замыкается тыловой контакт, а затем раз-мыкается фронтовой; он используется для переключения нагрузки с одной цепи питания на другую без размыкания цепи;

у переключающего контакта поляризованного реле (рис 3.2, д) принято трехзнач-ное обозначение, причем первая цифра всегда 1. Цифра 2 присвоена нормальному контак-ту (замкнут при прямой полярности тока в обмотке реле), цифра 3 – переведенному кон-такту (замкнут при обратной полярности тока).

усиленный (рис. 3.2, е) и усиленный контакт с магнитным искрогашением (рис 3.2, ж) предназначены для коммутации цепей большой мощности.

Рис. 3.3. Схема воздействия якоря на контактную схему: 1 – планка; 2 – якорь; 3 – тяга; 4 – упор; 5 – рамка; 6 – стойка; 7 – штифт

В реле с поворотным якорем существует несколько способов воздействия якоря на контактную схему. Простым по конструкции является способ управления с помощью планки 1 из пластмассы или гитенакса (рис. 3.3, а). Один конец планки взаимодействует с пружиной общего контакта, а другой – с якорем 2. этот способ используется в реле КДР, РПН, РКН. В реле I и II классов надежности НШ, НМШ, ПМПШ, КМШ применяется контактная тяга с двумя штифтами (рис. 3.3, б), с помощью которых перемещается пружина общего контакта. Этот способ отличается высокой надежностью. Наименьшее число контактных пружин требует конструкция, когда пружина общего контакта крепится непосредственно на якоре с помощью специального упора 4 (рис. 3.3, в) и перемещается вместе с ним (реле НР, ИМВШ, РЭС). Рамочный способ управления контактами (реле РЭЛ) (рис. 3.3, г) обеспечивает одновременность замыкания и размыкания контактов, а также постоянство контактного нажатия без регулировки контактных пружин. В зарубежных реле часто используют способ (рис. 3.3, д), когда на специальной стойке 6 укрепляют ци-линдрические штифты 7, которые замыкают тыловой 1 – 2 и фронтовой 3 – 4 контакты.

В зависимости от формы контактных поверхностей контакты бывают точечные, линейные и плоскостные. Точечные контакты применяют для коммутации цепей малой мощности до 35 Вт. Они образуются соприкосновением плоскости с конусом (рис 3.4, а) или с полусферой (рис 3.4, б), полусферы с полусферой (рис. 3.4, в). Для большей надежности часто применяют двойные контакты на концах расщепленной по длине контактной пружины (рис. 3.4, г).

Точечные контакты изготавливают из серебра, золота, платины, палладия и их сплавов. Наибольшее применение имеет серебро, которое имеет высокую электропроводность и теплопроводность, невысокую стоимость и легко обрабатывается. Используют технически чистое серебро марки Ср999 и сплавы серебра с медью (10%). Золото не окисляется и является наилучшим материалом для контактов, работающих при низких напряжениях и малом контактном нажатии. Однако оно имеет небольшую твердость и легко сваривается, поэтому используют сплав золота, серебра и платины. Платина имеет высокую температуру плавления и хорошую устойчивость к коррозии и эрозии, но высокую стоимость. Применяют сплавы платины с иридием (10%), родием (10%) и осмием (7%). Палладий по своим свойствам близок к платине, но значительно дешевле. Сплавы палла-дия с серебром (40%) и медью (40%) отличаются повышенной твердостью.

Рис. 3.4. Варианты формы контактов

Линейные контакты используют для коммутации цепей мощностью до 150 Вт и образуются при соприкосновении цилиндра или полуцилиндра с плоскостью. Для линейных контактов реле АР, НМШ и НР (рис. 3.4, д-ж) используют серебро, вольфрам, граффито-серебряные смеси, металло-керамические сплавы. Вольфрам отличается большой твердостью, устойчивостью к механическому износу, высокой температурой плавления и долгостойкостью. Контакты из вольфрама имеют большой срок службы, но обладают большим переходным сопротивлением. Металлокерамические сплавы имеют большую твердость, хорошую долгостойкость и малое переходное сопротивление. Они получаются при спекании порошков двух не сплавляющихся между собой металлов. Наибольшее распространение получили композиции: вольфрам – серебро (ВС-30), серебро – никель (НС-70), серебро – кадмий (СрКд86-14). Смесь графита с серебром (3-4%) используют в реле I класса надежности НР, НШ, НМШ, РЭЛ для получения не свариваемых фронтовых контактов (см. рис. 3.3, е, ж). Однако при этом увеличивается переходное сопротивление контакта (до 0,3 Ом), так как удельное электрическое сопротивление графита (0,7·10-3 – 1·10-2 Ом·см) в 400-6000 раз больше чем у серебра.

Плоскостные контакты применяют для коммутации мощных цепей (до 2000 Вт). Они образуются при соприкосновении двух параллельных плоскостей (рис. 3.4, з, и). В качестве материалов используют вольфрам, уголь, графит, красную медь, металлокерамические сплавы (СрКд86-14). Красная медь имеет хорошую электропроводность и невысокую стоимость, но быстро окисляются. Поэтому конструкции контактов из меди должны быть самоочищающимися. Например, на рис. 3.4, и показан контакт, “врубающийся” с большим усилием.