Реле. Герконы. Катушки реле. Выбор, принцип действия, схемы включения.
1. Электромагнитные реле управления
Назначение и классификация
Определение. Реле — электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрических цепей при подаче на него управляюших электрических или не электрических входных сигналов.
Релейные элементы (реле) находят широкое применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно:
- управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах;
- выполнять логические операции;
- создавать многофункциональные релейные устройства;
- осуществлять коммутацию электрических цепей;
- фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня;
- выполнять функции запоминающего элемента и т. д.
Электромагнитные реле делятся на две группы:
- постоянного тока (нейтральные и поляризованные);
- переменного тока.
Нейтральные реле одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, а поляризованные реле реагируют на полярность управляющего сигнала.
Рис. 1. Устройство электромагнитного реле: 1 — сердечник; 2 — обмотка; 3 — ярмо;4 — якорь; 5 — контакты; 6 — возвратная пружина
Работа электромагнитных реле (рис. 1) основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся неподвижные контакты.
В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче напряжения электромагнит притягивает якорь, преодолевая усилие пружины, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более четкого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.
Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей, более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. То есть реле, по сути, выполняют функцию усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи.
Реле переменного тока срабатывают при подаче на их обмотки тока определенной частоты 50 Гц, то есть основным источником энергии является сеть переменного тока. Конструкция реле переменного тока напоминает конструкцию реле постоянного тока, только сердечник и якорь изготавливаются из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на гистерезис и вихревые токи.
Типовая практика применения мощных электромагнитных реле — это коммутация нагрузок на переменном токе 220 В 50 Гц или на постоянном токе от 5 до 24 В при токах коммутации до 10–16 А.
Обычными нагрузками для контактных групп мощных реле являются нагреватели, маломощные электродвигатели (например, вентиляторы и сервоприводы), лампы накаливания, электромагниты и прочие активные, индуктивные и емкостные потребители тока.
Выбор электромагнитного реле
Рабочие напряжения и токи в обмотке реле должны находиться в пределах допустимых значений:
- уменьшение рабочего тока в обмотке приводит к снижению надежности замыкания контактной группы;
- увеличение рабочего тока в обмотке приводит к перегреву обмотки, снижению надежности реле при повышенной температуре.
Рис. 2. Внешний вид электромагнитного реле
Внимание. Нежелательна даже кратковременная подача на обмотку реле повышенного рабочего напряжения, так как при этом возникают механические перенапряжения в деталях магнитопровода и контактных групп, а электрическое перенапряжение обмотки при размыкании ее цепи может вызвать пробой изоляции.
При выборе режима работы контактов реле необходимо учитывать значение и род коммутируемого тока, характер нагрузки, общее количество, ресурс переключений (включений) и частоту коммутации.
При коммутации нагрузок наиболее тяжелым для контактов является процесс размыкания цепи, так как из-за образования дугового разряда происходит износ контактов.
Наладка и настройка контактов
при эксплуатации электромагнитных реле
Важнейшим элементом всех электромагнитных реле является контактная система. Обеспечить в месте электрического контакта такие же условия прохождения тока, какие имеет сплошной проводник, практически невозможно. Поэтому контактные соединения являются наиболее слабым местом любого электрического аппарата и требуют особого внимания при эксплуатации.
Величина переходного сопротивления контакта зависит от материала контактного соединения, от давления, испытываемого контактными элементами, от площади поверхности их соприкосновения и ее состояния и от температуры контакта. Ток, проходя через контактные элементы, нагревает их. Чрезмерное нагревание контактов приводит к их окислению и увеличивает величину переходного сопротивления.
Надежность срабатывания реле в значительной степени зависит от качества регулировки контактной системы и от состояния контактов. Если контакты реле вибрируют, то при работе они подгорают и разрушаются, а иногда и привариваются.
Работа контактов реле характеризуется:
- значениями раствора между подвижными и неподвижными контактами;
- провалом контактов;
- силой сжатия (прижатия, прижима) контактов.
Контактное соединение характеризуется определенным значением усилия, выше которого величина переходного сопротивления практически не изменяется.
Определение. Раствор контактов — это наименьшее расстояние контактными поверхностями полностью разомкнутых контактов реле.
Провал контактов [мм] — это расстояние, на которое перемещается подвижная контактная система реле после касания контактов (расстояние на которое перемещается контактная система, если неподвижную контактную систему мысленно убрать). Это паспорт- ная техническая величина, обеспечивающая усилие нажатия.
В процессе эксплуатации контакт изнашивается (трение, выгорание части контакта вследствие электрической дуги), и контактное нажатие снижается. Значит, увеличивается сопротивление контакта и возрастает опасность сваривания. Поэтому провал контактов в процессе эксплуатации контролируется.
Раствор и провал контактов реле определяют с помощью измерительного инструмента. Измеренные величины растворов, провалов и нажатий для каждого реле не должны значительно отличаться от соответствующих величин, приведенных в технических паспортах реле.
Примечание. Допустимо уменьшение провала контактов на 50% от начального значения, приведенного в документации завода изготовителя.
Четкая и надежная работа контактов реле без искрения, приваривания, оплавления и заскакивания зависит как от их механической регулировки, так и от электрической регулировки реле в целом. Поэтому окончательно контакты регулируют подтоком после настройки электрических параметров реле, предварительно выполнив механическую регулировку контактов.
Перед регулировкой грязные подгоревшие контакты промывают спиртом или зачищают бархатным напильником и полируют.
Совет. Промывать контакты бензином, нашатырным спиртом или другим моющим составом не рекомендуется.
Контактные реле регулируют таким образом, чтобы не было вибрации и заскакивания подвижных контактов на неподвижные, причем при правке неподвижных контактов пинцетом избегают надломов контактных пружин. Прогиб пружин неподвижных контактов зависит от их упругости, угла встречи и совместного хода контактов, а также от их предварительного натяжения создаваемого ограничивающими упорами и антивибрационными пластинками.
Причиной недопустимо сильной вибрации контактов могут быть механические неисправности реле, не проявляющиеся при малых токах. Обычно причиной вибрации является неправильное положение мостика на оси относительно якоря или перекос оси якоря относительно оси магнитного потока из-за нарушения соосности отверстий для подпятников.
В первом случае устраняют большие продольные и поперечные зазоры, заменяют возвратную пружину контактного мостика, устраняют перекосы оси контактного мостика или магнитной системы реле. В других случаях также проводят механическую регулировку контактов.
Уменьшение и устранение искрения контактов электромагнитных реле
На маломощных контактах электромагнитных реле редко появляется электрическая дуга, но часто происходит искренне.
При быстром отключении цепи, обладающей индуктивностью, возникает значительная ЭДС L (di/dt), которая может превышать напряжение пробоя изоляционного промежутка между контактами. Это особенно опасно в чувствительных и быстродействующих электромагнитных реле, в которых раствор контактов делают очень малым.
Искрение увеличивается при вибрации контактов реле. Оно сокращает срок службы контактов электромагнитных реле и может привести к ложным срабатываниям быстродействующих аппаратов схемы управления или к пробою полупроводниковых элементов из-за перенапряжения.
Для уменьшения искрения контактов реле применяют специальные схемы, создающие дополнительную электрическую цепь, по которой замыкается ток, вызванный ЭДС самоиндукции. Электрическая энергия, запасенная в индуктивности коммутируемой цепи, выделяется в виде тепла в резисторах искрогасящей схемы, уменьшая тем самым энергию искрообразования.
При использовании постоянного тока применяют шунтирование нагрузки диодом (рис. 3, а). В момент размыкания контактов реле возникает переходный ток, и энергия выделяется на активной составляющей сопротивления нагрузки.
Рис. 3. Схемы искрогашения: а — шунтирование диодом; б — шунтирование контактов реле цепочкой RшСш
При шунтировании контактов реле цепочкой RшСш (рис. 3, б) энергия магнитного поля выделяется не только на нагрузке, но и на резисторе Rш. Величина емкости Сш в этой схеме равна 0,5–2 мкФ и окончательно подбирается при наладке схемы.
Сопротивление Rш определяют по эмпирическим формулам. Для серебряных контактов Rш=Uc2/140, где Uc — падение напряжения на конденсаторе. Величина сопротивления Rш в схемах слаботочных электромагнитных реле составляет 100–500 Ом.
Все схемы искрогашения ухудшают динамические параметры электромагнитных реле, увеличивая время их включения или отключения.
2. Катушки электрических аппаратов
Определение и классификация
Определение. Катушкой называется обмотка изолированного провода, намотанная на каркас или без каркаса, имеющая выводы для присоединения.
Каркас для катушки индуктивности изготавливают из диэлектрического материала, например, из картона или пластмассы. Катушки служат для создания магнитного потока, который создает движущие силы для работы аппаратов или индуктивное сопротивление, когда катушка является дросселем.
Катушки можно разделить на:
- токовые, содержащие небольшое количество витков провода площадью сечения, соответствующей силе проходящего тока;
- напряжения, содержащие большое количество витков провода небольшого сечения.
Катушки применяют в электромагнитах контакторах, пускателях и реле, расцепителях автоматических выключателей, электрических тормозов, в электроизмерительных приборах, в пуско-регулирующих аппаратах люминесцентных ламп в качестве дросселей, в блоках питания аппаратуры автоматики и радиоэлектроники также в виде дросселей.
Изоляция катушки подвергается перенапряжениям — скачкам напряжения при разрыве цепи ее обмотки, зависящим от скорости размыкания цепи, числа витков ее обмотки, магнитной системы аппарата. Эти перенапряжения могут передаваться на другие реле, вызывая их ложное срабатывание.
Перенапряжения также могут передаваться из внешней цепи при включении катушек других аппаратов.
Катушки одинаковых размеров могут изготовляться на разное напряжение — переменное 36, 110, 220, 380, 660 В и постоянное 6, 12, 24, 36, 48,
60, 110, 220, 440 В.
Примечание. Катушки новых аппаратов нужно проверять на соответствие напряжения, на которое они изготовлены, напряжению сети. Это можно сделать по этикетке на общей изоляции обмотки катушки.
Это же нужно сделать и при замене вышедшей из строя катушки. Если на поверхности катушки нет этикетки, то можно измерить ее сопротивление и сравнить с такой же катушкой другого аппарата.
При наладке нового аппарата или замене катушки перед ее установкой на месте нужно проверить, не касаются ли подвижные детали электромагнита изоляции катушки, и если касаются, то нужно ее поставить так, чтобы не было касания, или отрегулировать ход подвижных деталей, и только после этого укреплять катушку.
Нужно проследить, чтобы не было воздушного зазора при касании якоря и сердечника электромагнита, так как при наличии воздушного зазора уменьшается индуктивное сопротивление обмотки, увеличивается ток, и катушка может перегреться и выйти из строя.
При присоединении катушки постоянного тока нужно соблюдать полярность, когда аппарат, например, поляризационное реле, реагирует на направление тока.
Борьба с перегревом катушек
Перегрев катушки ведет к увеличению активного сопротивления провода, уменьшению тока и силы, притягивающей сердечник электромагнита. Перегрев может вызвать растрескивание изоляции, ложное срабатывание реле, увеличение воздушного зазора между якорем сердечником и еще больший перегрев катушки, сгорание изоляции ее обмотки.
Совет. Нужно следить, чтобы катушки не нагревались от посторонних источников тепла, например, от резисторов, установленных рядом и особенно ниже катушки.
Высокая температура катушки может быть обусловлена повышенной температурой в помещении, где установлена аппаратура, высокой температурой в шкафу управления из-за выделения тепла аппаратами, перегревом аппарата, на котором установлена катушка. Перегрев катушки аппарата может быть также при его частом включении-отключении при нарушении условий воздухообмена и вентиляции оборудования в помещении или силовом шкафу.
Высокая температура катушки также приводит к уменьшению сопротивления изоляции провода обмотки. При высокой температуре возможны обрывы провода при разном температурном расширении провода и каркаса катушки. Высокая температура ведет к ускорению процессов старения изоляции катушки.
Влага может проникать в катушку через общую изоляцию, изоляцию между слоями к проводу и способствовать уменьшению сопротивления изоляции провода. Это может вызвать замыкание между слоями намотки или между витками в слое. В результате замыкания может произойти прогорание/выгорание обмотки, межвитковые замыкания, что приведет к необратимому повреждению обмотки. или шунтирование части витков, что будет способствовать перегреву катушки.
При низкой температуре влага может замерзать в катушке и способствовать выходу ее из строя.
В результате воздействий на катушку, рассмотренных выше, в катушке могут быть нарушения цепи для тока из-за обрыва провода внутри катушки, обрывов выводов, окисления выводных зажимов, сгорание изоляции части витков или полное сгорание изоляции обмотки.
Замена катушки
При проверке катушки после отказа полное сгорание ее изоляции видно сразу, так как обычно сгорает наружная изоляция катушки. Если наружная изоляция не сгорела, но катушка не работает, то, отогнув наружную изоляцию, можно увидеть сгоревшую изоляцию провода. Проверку провода катушки на обрыв можно производить с помощью индикатора напряжения, омметра или мегаомметра.
При проверке катушки с помощью индикатора напряжения при исправной обмотке и наличии напряжения на одном выводе катушки оно должно быть и на другом выводе. Этот последний вывод должен быть отсоединен от сети (источника питания, схемы) для устранения ошибок при измерении.
Омметр, присоединенный к выводам катушки, при исправной катушке покажет ее сопротивление согласно паспорту, а при наличии замыкания витков покажет меньшее сопротивление, но если замыкание витков происходит только под действием напряжения, то омметр может и не показать изменение сопротивления.
Мегаомметр при исправной катушке покажет сопротивление ее обмотки при измерении в килоомах немногим более 0, но меньше 1 кОм, и при измерении в мегаомах — 0, так как сопротивление катушки измеряется в омах.
3. Герконы и герконовые реле
Достоинства и недостатки герконов
Достоинства герконовых реле:
- полная герметизация контакта;
- простота конструкции, малая масса и габариты;
- высокое быстродействие, что позволяет использовать герконовые реле при высокой частоте коммутаций;
- высокая электрическая прочность межконтактного промежутка;
- гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепей управления герконовых реле;
- расширенные функциональные области применения герконовых реле;
- надежная работа в диапазоне температур (–60...+120°С).
Недостатки герконовых реле:
- низкая чувствительность у МДС (магнитная движущая сила) управления герконовых реле;
- восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер по защите от внешних воздействий;
- хрупкий баллон герконовых реле, чувствительный к ударам;
- малая мощность коммутируемых цепей у герконов;
- возможность самопроизвольного размыкания контактов герконовых реле при больших токах.
Принцип действия герконов
Наименее надежным узлом электромагнитного реле является контактная система. Существенным недостатком реле также является наличие трущихся металлических деталей, износ которых приводит к снижению работоспособности реле и окисление контактов при их работе в атмосфере воздуха.
Перечисленные недостатки привели к созданию герметических магнитноуправляемых контактов — герконов (герметических контактов).
Принцип действия герконов основан на использовании сил взаимодействия, возникающих в магнитном поле между ферромагнитными телами (рис. 4).
Рис. 4. Герконы: внешний вид и принцип действия
Рис. 5. Схема подключения геркона
Магнитоуправляемый контакт (геркон) представляет собой контактную группу, способную при приложении/снятии магнитного поля замыкаться или размыкаться. Для повышения надежности работы контактной группы она помещается в стеклянную капсулу с химически неактивной атмосферой. Схема подключения геркона представлена на рис. 5.
Устройство герконовых реле
Простейшее герконовое реле с замыкающими контактами состоит из двух контактов с высокой магнитной проницаемостью (пермаллой), размещенных в стеклянном герметичном баллоне, заполненном либо инертным газом, либо чистым азотом, либо сочетанием азота с водородом.
Инертная среда предотвращает окисление контактных сердечников. Стеклянный баллон устанавливается внутри обмотки управления, питаемой постоянным током. При подаче тока в обмотку образует тяговую электромагнитную силу, которая, преодолевая упругость контактов, соединяет их между собой.
Примечание. Для создания минимального переходного сопротивления контактов, поверхности касания герконов покрывают золотом, родием, палладием или серебром.
При отключении тока в обмотке электромагнита МДС исчезает, и под действием сил упругости контакты размыкаются или замыкаются (переключаются).
В герконовых реле отсутствуют детали, подвергающиеся трению, а контакты сердечника многофункциональны, так как выполняют одновременно функцию магнитопровода, пружины и токопровода.
Для уменьшения размеров намагничивающей катушки увеличивают допустимую плотность тока, используя для намотки теплостойкий эмалированный провод. Все детали изготавливаются штамповкой, а соединяются сваркой или пайкой. Для уменьшения зоны включенного состояния в герконах применяются магнитные экраны.
Пружины герконов не имеют предварительных натягов, поэтому включение их контактов происходит без периода трогания.
Примечание. Если в герконах наряду с электромагнитом используется постоянный магнит, то герконы из нейтральных переходят в поляризованные.
Герсиконы и гезаконы
Для увеличения коммутационного тока и номинальной мощности герконовые реле имеют дополнительные дугогасительные контакты. Такие реле называются герметичными силовыми контактами или герсиконами. Промышленностью выпускаются герсиконы на ток от 6,3 до 180 А. Частота их включений в час достигает 1200.
С помощью герсиконов осуществляется пуск асинхронных двигателей мощностью до 3 кВт.
Особый класс герконов — реле на ферритах, которые обладают свойством памяти. В таких реле для переключения на катушку необходимо подать импульс тока обратной полярности с целью размагничивания ферритного сердечника. Это герметизированные запоминающие контакты или гезаконы.
Такие реле конструктивно выполняют на базе геркона с обрезанными выводами, находящегося внутри обмотки управления, с герконом и катушкой, приваренными к выводам технологической рамки достаточно сложного контура, которые после опрессовки специальной пластмассой и вырубки перемычек на рамке образуют собственно реле (скажем, в стандартном корпусе DIP). Для защиты логической микросхемы от перенапряжений обмотка управления реле шунтируется демпфирующим диодом.
4. Реле времени
Назначение и классификация реле времени
При работе схем защиты и автоматики часто требуется создать выдержку времени между срабатыванием или отключением двух или нескольких аппаратов. При автоматизации технологических процессов также может возникнуть необходимость производить операции в определенной временной последовательности.
Определение. Реле времени — устройство, предназначенное для задания временного интервала (по истечению которого необходимо выполнить какую-либо операцию).
Электрически управляемые реле времени для коммутации электрических сигналов классифицируют аналогично используемому релейному элементу по:
- роду тока в цепи питания (управления): постоянного тока, переменного тока, постоянного и переменного тока;
- наличию регулировки выдержек времени: с нерегулируемыми (фиксированными) или регулируемыми выдержками времени;
- виду выходной цепи: с контактным или бесконтактным выходом;
- устройству выходной цепи: с замыкающим, размыкающими, переключающими, перемыкающими и неперекрывающими выходами (контактами), с сочетанием этих выходов (контактов);
- конструктивному исполнению корпуса реле времени: герметичные и негерметичные.
Общими требованиями для реле времени являются:
- стабильность выдержки времени вне зависимости от колебаний питающего напряжения, частоты, температуры окружающей среды и других факторов;
- малые потребляемая мощность, масса и габариты;
- достаточная мощность контактной системы.
Реле времени с электромагнитным замедлением
Конструкция реле времени с электромагнитным замедлением типа РЭВ-800. Магнитная цепь реле состоит из магнитопровода1, якоря 2 и немагнитной прокладки 3 (рис. 6). Магнитопровод укрепляется на плите 4 с помощью литого алюминиевого цоколя 5. Этот же цоколь служит для крепления контактной системы 6.
Рис. 6. Конструкция реле времени типа РЭВ-800
На ярме прямоугольного сечения магнитопровода устанавливается короткозамкнутая обмотка в виде сплюснутой гильзы 8. Намагничивающая обмотка 7 устанавливается на цилиндрическом сердечнике. Якорь вращается относительно стержня 1 на призме. Усилие, развиваемое пружиной изменяется с помощью корончатой гайки 10, которая фиксируется после регулировки с помощью шплинта. Магнитопровод реле выполняется из стали ЭАА. Сердечник катушки имеет круглое сечение, что позволяет применять катушку цилиндрической формы, удобную в производстве.
Стержень 1 имеет сечение вытянутого прямоугольника, что увеличивает длину линии касания якоря с торцом ярма и повышает механическую износостойкость реле.
Для получения большого времени при отпускании необходимо иметь высокую магнитную проводимость рабочего и паразитного зазоров в замкнутом состоянии магнитной системы. С этой целью торцы ярма и сердечника и прилегающая к ним поверхность якоря тщательно шлифуются.
Литое основание из алюминия создает дополнительный короткозамкнутый виток, увеличивающий выдержку времени (в схеме замещения все короткозамкнутые обмотки заменяются одним витком с суммарной электрической проводимостью).
У реальных магнитных материалов после отключения намагничивающей обмотки поток спадает до остаточного уровня, который определяется свойствами материала магнитопровода и геометрическими размерами магнитной цепи. Чем меньше коэрцитивная сила магнитного материала при заданных размерах магнитной цепи, тем ниже величина остаточной индукции, а, следовательно, остаточного потока. При этом возрастает наибольшая выдержка времени, которая может быть получена от реле. Применение стали ЭАА позволяет увеличить выдержку времени реле.
Для получения большой выдержки времени желательно иметь высокую магнитную проницаемость на ненасыщенном участке кривой намагничивания. Этому требованию сталь ЭАА также удовлетворяет.
Выдержка времени при прочих равных условиях определяется начальным потоком Фо уравнения. Этот поток определяется кривой намагничивания магнитной системы в замкнутом состоянии.
Примечание. Поскольку напряжение и ток в обмотке пропорциональны друг другу, то зависимость Ф(U) повторяет, только в другом масштабе, зависимость Ф(Iw).
Если система при номинальном напряжении не будет насыщена, то поток Фо будет в сильной степени зависеть от питающего напряжения. При этом выдержка времени также будет зависеть от напряжения, приложенного к обмотке.
В схемах привода на обмотку реле времени часто подается напряжение ниже номинального, при этом реле будет иметь пониженные выдержки времени. Для того чтобы сделать выдержку времени реле независимой от питающего напряжения, магнитная цепь делается сильно насыщенной. В некоторых типах реле времени снижение напряжения в два раза не вызывает заметного изменения выдержки времени.
В схемах автоматики напряжение на питающую катушку реле времени может подаваться кратковременно. Для того чтобы выдержка времени при отпускании была стабильной, необходимо, чтобы длительность приложения напряжения к питающей катушке была достаточная для достижения потоком установившегося значения. Это время называется временем подготовки или зарядки реле. Если длительность приложения напряжения меньше времени подготовки, то выдержка времени уменьшается. На выдержку времени реле большое влияние оказывает температура короткозамкнутой обмотки. Можно считать, что изменение температуры на 10 °С ведет к изменению времени выдержки на 4%. Зависимость выдержки времени от температуры является одним из основных недостатков этого реле.
Реле РЭВ811—РЭВ818 обеспечивают выдержку времени от 0,25 до 5,5 с. Изготавливаются с катушками на напряжение постоянного тока 12, 24, 48, 110 и 220 В.
Схемы включения реле времени
Время срабатывания реле при подаче напряжения очень мало, так как МДС трогания значительно меньше установившегося значения. Таким образом, возможности реле с электромагнитным замедлением при срабатывании очень ограничены.
Если необходимо при замыкании управляющих контактов иметь большие выдержки времени, то целесообразно применить схему с промежуточным реле РП (рис. 7, а). Обмотка реле времени РВ находится под напряжением, питаясь через размыкающий контакт реле РП.
При подаче напряжения на обмотку РП последнее размыкает свой контакт и обесточивает реле РВ. Якорь РВ отпадает, создавая необходимую выдержку времени. Реле РВ в этой схеме должно обязательно иметь короткозамкнутый виток.
В некоторых схемах реле времени может не иметь короткозамкнутого витка. Роль этого витка играет сама намагничивающая обмотка, замкнутая накоротко (рис. 7, б). Обмотка РВ питается через резистор Rдоб Величина напряжения на РВ должна быть достаточной для достижения потока насыщения в замкнутом состоянии магнитной цепи.
Рис. 7. Схемы включения реле времени с электромагнитным замедлением: а — с промежуточным реле; б — с добавочным резистором; в — с полупроводниковым вентилем
При замыкании управляющего контакта К обмотка реле закорачивается, обеспечивая медленный спад потока в магнитной цепи. Отсутствие короткозамкнутой обмотки позволяет все окно магнитной системы занять намагничивающей обмоткой и создать большой запас в МДС. Выдержка времени не уменьшается даже в том случае, когда питающее напряжение на обмотке составляет 0,5Uн. Такая схема широко применяется в электроприводе. Реле включается параллельно ступени пускового резистора в цепи якоря. При закорачивании этой ступени обмотка реле времени замыкается, и с выдержкой это реле производит включение контактора, шунтирующего следующую ступень пускового резистора.
Применение полупроводникового вентиля (рис. 7, в) также позволяет использовать реле без короткозамкнутого витка. При включении питающей обмотки реле времени ток через вентиль практически равен нулю, так как он включен в непроводящем направлении.
Через вентиль протекает ток, определяемый этой ЭДС, активным сопротивлением обмотки и вентиля и индуктивностью обмотки.
Для того чтобы прямое сопротивление вентиля не приводило к уменьшению выдержки времени (растет активное сопротивление короткозамкнутой цепи), это сопротивление должно быть на один-два порядка ниже сопротивления намагничивающей обмотки реле.
При любых схемах питание намагничивающей обмотки реле должно производиться либо от источника постоянного тока, либо от источника переменного тока с применением выпрямителя.
Электронные реле времени
Способы получения коротких времен задержки времени: линии задержки, RC-цепочки и электронные логические схемы, спец. микросхемы, микроконтроллеры и т. д.
Для получения коротких выдержек в несколько секунд иногда используют зарядные RC цепи, которые подключаются к пороговому элементу с высоким входным сопротивлением — КМОП триггерам Шмитта, компараторам, интегральным таймерам NE555N, операционным усилителям, полевым транзисторам и другим элементам, но такие схемы сложно настраивать, а стабильность их выдержки невысока.
Принцип работы этого реле времени основан на том, что время заряда полностью разряженного конденсатора определяется произведением емкости этого конденсатора на сопротивление цепи заряда. Задавая значение этого произведения путем выбора емкости и сопротивления, можно получить необходимое время заряда. Принципиальная схема реле времени приведена на рис. 8.
Рис. 8. Схема электронного реле времени на транзисторах
При подключении к схеме источника питания начинается заряд конденсатора С1 через резисторы R2 и R3 и эмиттерный переход транзистора VT1. Он открывается, и на резисторе R3 образуется падение напряжения от протекания через него эмиттерного тока.
Этим падением напряжения отпирается транзистор VT2, и срабатывает электромагнитное реле К1, которое своими контактами К1.1 подключает к шине питания светодиод HL1. Резистор R4 ограничивает ток светодиода.
По мере заряда напряжение на конденсаторе нарастает, а ток заряда уменьшается. Соответственно, уменьшается ток эмиттера и падение напряжения на резисторе R3. Наконец, при определенном напряжении на конденсаторе ток заряда становится настолько мал, что транзистор VT1 запирается, а за ним запирается транзистор VT2.
В результате реле отпускает, и светодиод гаснет. Для следующего запуска реле времени необходимо на короткое время нажать кнопку SB1, чтобы полностью разрядить конденсатор С1.
Необходимый промежуток времени, в течение которого реле К1 находится в сработавшем состоянии, устанавливается путем подбора емкости конденсатора и величины сопротивлений резисторов R2 и R3.
Если реле имеет еще одну пару контактов, их можно использовать для включения других потребителей или их выключения. Но тогда вторая пара контактов должна быть нормально замкнутой. Выбор типа реле производится по величине его рабочего напряжения, которое должно быть равно напряжению питания устройства.