Принцип действия электромагнитного токового реле

 

При появлении на катушке напряжения, в магнитопроводе наводится ЭДС. Благодаря этому, подвижная и неподвижная части магнитопровода становятся как два магнита, которые хотят соединиться. Не дает им это сделать пружина.

По мере увеличения тока в катушке, ЭДС будет нарастать. Соответственно, будет нарастать притяжение подвижного и неподвижного участка магнитопровода. При достижении определенного значения силы тока, ЭДС будет настолько велико, что преодолеет противодействие пружины.

Воздушный зазор между двумя участками магнитопровода начнет сокращаться. Но как говорит инструкция и логика, чем меньше воздушный зазор, тем больше становится сила притяжения, и тем с большей скоростью магнитопроводы соединяются. В результате, процесс коммутации занимает сотые доли секунды.

Реле переключателя света фар РС711:

1 – монтажная панель; 2 – крышка; 3 – якорь; 4 – обмотка; 5, 6 – контактная пластина; 7 – контакты переключения света фар; 8 – контакты сигнализации фарами; 9 – переключающее устройство; 10 – пружина.

 

Рисунок 3 – Реле переключателя света фар

 

К подвижной части магнитопровода жестко прикреплены подвижные контакты. Они замыкаются с неподвижными контактами и сигнализируют, что сила тока на катушке реле достигла установленного значения.

Рисунок 4 – Подвижные контакты

Регулировка тока возврата токового реле

 

Для возврата в исходное положение, сила тока в реле должна уменьшиться как на видео. Насколько оно должно уменьшится, зависит от так называемого коэффициента возврата реле.

Оно зависит от конструкции, а также может настраиваться индивидуального для каждого реле за счет натяжения или ослабления пружины. Это вполне можно сделать своими руками.

 

Виды реле

 

 

Первичные реле, чаще всего, встроены в конструкцию выключателя, и являются его частью. Они применяются в основном в электрических сетях напряжением до 1000 В.

Вторичные включаются в цепь посредством трансформатора тока, который подключается к питающей шине или кабелю. Трансформатор снижает ток до значения, которое подходит для функционирования реле.

Вторичные реле тока в свою очередь разделяются на виды:

* Индукционные реле.

* Электромагнитного действия.

* Дифференциальные модели.

* Реле на интегральных микросхемах.

Достоинства:

* Низкая стоимость электромагнитных реле в отличие от полупроводниковых образцов.

* Незначительное падение напряжения на контактах, низкое выделение теплоты, не требует охлаждения.

* Качественная электрическая изоляция цепи управления катушки и группы контактов.

* Невосприимчивость к импульсным нагрузкам и помехам, возникающим при ударах молнии, и при переключениях высоковольтных цепей.

Недостатки:

* Возникающие проблемы при подключении индуктивных потребителей и нагрузок постоянного тока высокого напряжения.

* Возникновение радиопомех при работе силовых контактов.

* Ограниченный механический и электрический ресурс.

* Низкая скорость функционирования.

 

Разновидности приборов

 

Разновидностей реле множество. Перед приобретением, необходимо разобраться, какие бывают виды приборов. Кроме основных вариантов, существуют конденсаторные модели. В качестве главного органа, используют электромагнитное реле. Из-за малого сопротивления обмоток, они подключаются к контуру через промежуточные цепи. Благодаря простоте устройства и дешевизне, получили широкое распространение среди радиолюбителей и фотографов. Генераторные реле состоят из генератора, подающего специальные импульсы и счетчика. Суммировав необходимое количество импульсов, счетчик срабатывает и отдает команду приборам. Время выдержки от нескольких секунд до часов. Статистические реле времени относятся к электрическим типам с замедлением. Они разрабатывались для замены механических и аналоговых приборов.

В СССР выпускались транзисторные реле времени, которые имели ряд преимуществ перед механическими вариантами. Они были небольших размеров, обладали меньшей погрешностью и имели дистанционное управление.

После транзисторов стали использовать интегральные микросхемы, которые позволили значительно уменьшить размеры механизма. Современные модели оснащены микроконтроллерами.

 

 

Реле по способу воздействия

 

По способу воздействия исполнительного элемента реле на управляемую величину различают:

реле прямого действия, в которых исполнительный элемент (у электромеханических реле исполнительным элементом является подвижная контактная система) непосредственно воздействует на цепь управления,

реле косвенного действия, в которых исполнительный элемент воздействует на контролируемую цепь через другие аппараты.

Реле по способу включения воспринимающего элемента

По способу включения воспринимающего элемента различают первичные, вторичные и промежуточные реле.

 

Назначение реле

 

 

Реле контроля тока – это устройство, которое реагирует на резкие перепады величины поступающего электрического тока и при необходимости отключает питание определенного потребителя или всей системы электрообеспечения. Его принцип действия основан на сравнивании внешних электрических сигналов и мгновенном реагировании при их несовпадении с параметрами работы прибора. Используется для работы генератора, насоса, двигателя автомобиля, станочного оборудования, бытовых приборов и прочего.

Любая электроустановка имеет два основных параметра своей работы — это ток и напряжение. Контролируя эти два параметра, можно оценить работоспособность оборудования и вероятные неисправности.

Дабы не рассматривать вопрос более детально, давайте возьмем в качестве примера электродвигатель.

 

Рисунок 5 – Релейная схема защит электродвигателя

 

Электродвигатель имеет номинальный ток, например, 50А. Незначительное увеличение тока, допустим до 55А, сигнализирует о перегрузе. В этом случае, двигатель не должен отключаться немедленно, ведь перегруз может носить временный характер, и согласно ПУЭ, большинство электродвигателей допускается периодически перегружать.

Но длительный режим работы с повышенным номинальным током может сигнализировать о неисправности механической части или других проблемах. Поэтому, после нагрузки, через определенный промежуток времени, двигатель должен быть отключен.

 

Рисунок 6 – Схема электродвигателя с реле времени

 

Реле тока, как несложно догадаться, контролирует ток. И если его уменьшение говорит лишь о снижении нагрузки, то его увеличение в большинстве случаев говорит о серьезных неисправностях.

 

Требования к реле

 

 

К различным видам реле предъявляются различные требования. Например, электромагнитные устройства должны обладать высокой надежностью, чувствительностью, быстродействием и селективностью.

Реле тока — в электрических промышленных сетях часто возникают чрезмерные нагрузки и короткие замыкания. Все компоненты цепи, начиная от обычного проводника, и заканчивая потребителями нагрузки со сложной конструкцией, рассчитаны на допустимый максимальный нагрузочный ток. Превышение этой величины приводит к пробою изоляции, либо нарушению целостности проводов из-за расплавления жил, а также межвитковому замыканию обмотки двигателя, перегрузке трансформатора. Все эти факторы являются аварийными режимами эксплуатации, ведущими к неисправностям и выходу из строя сети питания.

Для обеспечения надежной защиты агрегатов, трансформаторов, приводов электромоторов применяется релейная защита, включающая в себя один из основных элементов в виде реле тока, которое предотвращает эксплуатацию электрооборудования в аварийном режиме.

 

 

Схема защиты от перегруза

 

 

Схема реле тока и реле времени позволяет обеспечить такую защиту. При увеличении тока выше номинального значения в 50А, срабатывает токовое реле. Своими контактами оно запускает в работу реле времени, которое отсчитывает допустимое время работы двигателя в перегаженном состоянии. Если за этот период времени токовое реле не отпало, то реле времени срабатывает и отключает электродвигатель.

Обратите внимание! Защита от перегруза должна быть отстроена от времени пуска двигателя. Как известно, при пуске пусковой ток может доходить до десятикратного номинального (обычно пяти- или шестикратное). Поэтому, для исключения ложного срабатывания защиты от перегруза, время срабатывания реле времени должно быть больше времени разворота двигателя.

 

Рисунок 7 – Схема электродвигателя

Токовая отсечка

 

Теперь возьмем другую ситуацию. На нашем двигателе происходит короткое замыкание. Его необходимо отключить в максимально сжатые сроки. Короткое замыкание характеризуется резким возрастанием тока. В зависимости от вида короткого замыкания, эти токи могут превышать значения 10-кратного номинального значения.

Исходя из этого, нам нужно поставить реле тока, схема которого будет реагировать на такой ток, и сразу же отключать его. Такую защиту называют токовой отсечкой. Когда защита мгновенно отключает электрооборудование при достижении определенного значения тока.

 

Рисунок 8 – Двигатель с коротким замыканием