Реле клапанного типа принцип работы

Электромагнитные реле постоянного тока

Электромагнитные реле являются наиболее распространенными из группы электромеханических реле и получили широкое применение в устройствах автоматики, телемеханики и вычислительной техники. Если электромагнитные реле используются для переключения мощных цепей тока, они называются контакторами. Реле постоянного тока подразделяются на нейтральные и поляризованные. Нейтральное реле одинаково реагирует на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, т.е. положение якоря не зависит от направления тока в обмотке реле. Поляризованные реле реагируют на полярность сигнала.

По характеру движения якоря электромагнитные нейтральные реле подразделяются на два типа: с угловым движением якоря и втяжным якорем.

На рис. 6.2 показаны схемы электромагнитных реле клапанного типа и с втягиваемым внутрь катушки якорем. Для уменьшения магнитного сопротивления рабочего воздушного зазора сердечник электромагнитного реле обычно снабжается полюсным наконечником.

Рисунок 6.2. Схемы электромагнитных реле:

а- клапанного типа с замыкающими и размыкающими контактами;

б- клапанного типа с замыкающими контактами:

1- каркас с обмоткой; 2- ярмо; 3- выводы обмотки; 4- колодка; 5- контактные пружины; 6- замыкающие контакты; 7- подвижные контакты; 8- размыкающие контакты; 9- возвратная пружина; 10- якорь; 11- штифт отлипания; 12- сердечник; 13- проводящий слой; 14- изоляторы

При отсутствии управляющего сигнала якорь удален от сердечника на максимальное расстояние за счет возвратной пружины (см. рис. 6.2, а). В этом случае одна пара контактов замкнута (размыкающие контакты — РК), а другая пара разомкнута (замыкающие контакты — ЗК).

Принцип действия таких реле заключен в следующем: при подаче тока в обмотку (катушку) создается магнитный поток, который, проходя через сердечник, ярмо, якорь и воздушный зазор δ_н(0), создает магнитное усилие, притягивающее якорь к сердечнику. При этом якорь, воздействуя на колодку, перемещает ее таким образом, что контакты ЗК замыкаются, а РК размыкаются.

Рассмотрим особенности работы реле по этапам (рис. 6.3) на примере реле с угловым перемещением якоря (см. рис. 6.2, б). За счет индуктивности катушки реле ток в ней нарастает (убывает) не мгновенно, а постепенно. При детальном рассмотрении работы реле в процессе срабатывания и отпускания можно определить четыре этапа.

Рисунок 6.3. Временная диаграмма работы реле.

Этап I — срабатывание реле. Длительность этого этапа — время полного срабатывания t_cp, т.е. промежуток времени от момента подачи напряжения на катушку реле до момента надежного замыкания контактов (точка А); I_тр — ток трогания, при котором начинается движение якоря; t_тр— время, за которое ток достигает значения I_тр, (точка а), т.е. промежуток, соответствующий началу движения якоря; I_ср — ток, при котором срабатывает реле; t_дв — время движения якоря при срабатывании. Таким образом, время полного срабатывания, отвечающее окончанию движения якоря, t_cp = t_тр+ t_дв.

Этап II — работа реле (t_раб — время работы реле). После того как реле сработает, ток в обмотке продолжает увеличиваться (участок АВ), пока не достигнет установившегося значения. Участок АВ необходим для того, чтобы обеспечить надежное притяжение якоря к сердечнику, исключающее вибрацию якоря при сотрясениях реле. Впоследствии ток в обмотке реле остается неизменным. Отношение установившегося тока I_уст к току срабатывания I_ср называется коэффициентом запаса реле по срабатыванию K_зап, т.е. K_заппоказывает надежность работы реле: K_зап = I_уст/I_ср = = 1,5. 2. Величина I_уст не должна превышать значения, допустимого для обмотки реле по условиям ее нагрева.

Этап III — отпускание реле. Этот период начинается от момента прекращения подачи сигнала (точка С) и продолжается до момента, когда ток в обмотке реле уменьшится до значения I_от (точка D — прекращение воздействия реле на управляемую цепь). При этом различают время трогания при отпускании t_три время движения I_дв.

Время отпускания t_от = t_тр + t_дв, где t_тр— время до начала движения якоря при отпускании; t_дв — продолжительность перемещения якоря. Отношение тока отпускания к току срабатывания называется коэффициентом возврата:

Дата добавления: 2015-10-26 ; просмотров: 1402 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Электромагнитное реле клапанного типа

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ

Н 01Н 50(00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.02.78 (21) 2576633(24-07 с присоединением заявки Ме (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень Ке 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.79

Государствеикый комитет (53) УДК 621.318.56 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. С. Аркатов, Н. И. Пивоварчик, В. Е. Малявко, В. И. Сироткин, Х. Г. Офенгейм, Б. Н. Пушкарев, Н. П. Бакарас, М. С. Подгайченко и А. В. Смирнова

Конструкторское бюро Главного управления сигнализации и связи Министерства путей сообщения СССР (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ КЛАПАННОГО ТИПА

Изобретение относится к электроаппаратостроению, а именно к электромагнитным реле, используемым в железнодорожной автоматике.

Известны электромагнитные реле, содержащие магнитную систему, контактные группы и якорь, возвращающийся в исходное состояние под действием дополнительной массы. Недостатком указанного устройства являются большие габариты и возможность замыкания замыкающего контакта с подвижным при сваривании размыкающего контакта с подвижным.

Прототипом изобретения является электромагнитное реле клапанного типа, содержащее внешний притягивающийся якорь, закрепленный на Г-образном ярме магнитопровода, обмотку возбуждения и переключающие контактные группы, образованные подвижными, замыкающими и размыкающими контактными пластинами.

Недостатком указанного устройства является то, что при сваривании размыкающего контакта с подвижным возможно их замыкание с замыкающим контактом. Это приводит к нарушению работы устройств железнодорожной автоматики.

Целью изобретения является повышение надежности работы реле. Для достижения указанной цели реле снабжено изоляционной пластиной с трапецеидальными щелями, якорь непосредственно связан с подвижными контактными пластинами, пере5 ключающие контактные группы расположены в один горизонтальный ряд, изоляционная пластина жестко закреплена на якоре в максимальной близости к зоне контактирования, а в трапецеидальных щелях раз10 мещены незакрепленные концы подвижных контактных пластин так, что угол расхождения стенок трапецеидальной щели равен максимально возможному при работе реле углу между плоскостью крепления изоляци15 онной пластины и плоскостью подвижной конта ктно и пл астины.

На фиг. 1 показано электромагнитное реле клапанного типа; на фиг. 2 — размещение изоляционной пластины на якоре.

20 Реле содержит внешний притягивающийся якорь 1, закрепленный на Г-образном ярме 2 магнитопровода, обмотку возбуждения 3 и переключающие контактные группы. Каждая из этих групп образована под25 вижной контактной пластиной 4, замыкающей контактной пластиной 5 и размыкающей контактной пластиной 6. Положение замыкающих контактных пластин 5 фиксируется упорной пластиной 7, а положение

Заказ 1146/9 НПО «Поиск» Изд. М 409 Тираж 922 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 размыкающей контактной пластины 6 фиксируется упорной пластиной 8. Упорные пластины 7 и 8 выполнены из изоляционного материала и обеспечивают необходимый зазор между контактами.

Непосредственно на якоре 1 в максимальной близости от зоны контактирования жестко закреплена изоляционная пластина 9, выполненная с трапецеидальной щелью для каждой подвижной контактной пластины 4.

При этом якорь 1 непосредственно связан с подвижными контактными пластинами 4, все переключающие контактные группы расположены в один горизонтальный ряд, а незакрепленные концы подвижных контактных пластин 4 размещены в трапецеидальных щелях так, что угол а расхождения ее стенок 10 равен максимально возможному при работе реле углу Р между плоскостью 11 крепления изоляционной пластины 9 и плоскостью 12 подвижной контактной пластины 4 (фиг. 2).

Данное расположение подвижных контактных пластин в трапецеидальных щелях исключает замыкание подвижных контактных пластин 4 с замыкающими контактными пластинами 5 в случае сваривания подвижных и размыкающих контактных пластин при работе реле.

Электромагнитное реле клапанного типа, содержащее внешний притягивающийся якорь, закрепленный на Г-образном ярме магнитопровода, обмотку возбуждения и переключающие контактные группы, образованные подвижными, замыкающими и

10 размыкающими контактными пластинами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, реле снабжено изоляционной пластиной с трапецеидальными щелями, якорь непосредственно связан

15 подвижными контактными пластинами, переключающие контактные группы расположены в один горизонтальный ряд, изоляционная пластина жестко закреплена на якоре в максимальной близости к зоне кон20 тактирования, а в трапецеидальных щелях размещены незакрепленные концы подвижных контактных пластин так, что угол расхождения стенок трапецеидальных щелей равен максимально возможному при рабо25 те реле углу между плоскостью крепления изоляционной пластины и плоскостью подвижной контактной пластины.

Источник

В. Г. Храменков Контроль и автоматизация

2.2.5. Электромагнитные реле

Реле- это слаботочные аппараты, коммутирующие цепи, ток в которых обычно не превышает 5А. Замыкание или размыкание контактов происходит за счет энергии управляющего воздействия. По характеру этого воздействия различают реле:

электрические, реагирующие на силу электрического тока (или напряжения) в управляющей цепи;

механические, реагирующие на давление или перемещение;

тепловые, реагирующие на температуру и др.

Ниже рассматриваются электрические (электромагнитные) реле, широко применяемые в аппаратуре, системах автоматики и телемеханики и выполняющие различные функции.

Основой электромагнитных реле является электромагнит- преобразователь электрической энергии в механическое усилие и перемещение якоря.

По роду тока электромагнитные реле подразделяются на реле постоянного и переменного тока. Электромагнитные реле постоянного тока подразделяются на реле нейтральные и поляризованные. Нейтральные реле притягивают якорь при любой полярности тока в обмотке. В поляризованных реле направление усилия, действующего на якорь, зависит от полярности тока в обмотке.

По конструктивному исполнению реле подразделяются на реле с якорем клапанного типа, с втяжным и поворотным якорем.

Рассмотрим простую схему реле с якорем клапанного типа. Основными частями реле (рис.2.36) являются обмотка 1, магнитопровод (ярмо 2, сердечник 3 и якорь 4) и контактная система 6-7-8. При обесточенной обмотке якорь максимально удален от сердечника за счет действия возвратной пружины 5 и контактных пружин подвижных контактов 7. При подаче напряжения на обмотку якорь 4 притягивается к сердечнику 3 электромагнитным усилием, замыкая разомкнутые контакты 7-8 и размыкая замкнутые 6-7. В схемах состояние контактов показывается при обесточенном реле.

Рис.2.36 . Реле клапанного типа

Реле характеризуется чувствительностью, определяемой минимальной мощностью, напряжением или током, необходимыми для срабатывания реле. К параметрам реле также относятся: время срабатывания t_СРАБ и время отпускания t_ОТП , коммутируемая мощность, максимальная частота срабатывания реле, износоустойчивость.

где t_тр – промежуток времени, в течение которого ток в обмотке реле

нарастает от нуля до тока срабатывания;

t_дв — время движения якоря при его перемещении из нормального

Время отпускания t_отп состоит из двух аналогичных составляющих.

Реле по временным параметрам можно разделить на нормальные (t_сраб ≈ 30-50 мс), быстродействующие (t_сраб порядка нескольких миллисекунд) и реле времени (t_сраб от десятых долей секунды до минут).

По величине коммутируемой мощности различают реле малой мощности (до 50 Вт постоянного или 120 ВА переменного тока), промежуточные (до 150 Вт постоянного или 500 ВА переменного тока) и силовые реле-контакторы (500 Вт и выше).

На реле могут быть построены многокаскадные усилители мощности. На рис.2.37 показан такой усилитель. Слабый сигнал датчика U_Д управляет работой высокочувствительного реле 1Р, которое управляет работой более мощного реле 2Р, и то в свою очередь управляет работой силовым реле-контактором 3Р, включающим нагрузку R_Н .

Рис.2.37. Трехкаскадный релейный усилитель мощности

Магнитный усилитель

Магнитные усилители в силу своих многочисленных достоинств получили широкое применение. Они обладают высокой надежностью, практически не нуждаются в уходе, срок их службы в принципе определяется сроком службы изоляции провода. Магнитные усилители обеспечивают значительное усиление сигнала по мощности. Высокая механическая прочность и виброустойчивость магнитных усилителей позволяют использовать их при тяжелых условиях эксплуатации, какими являются условия эксплуатации буровой контрольно-измерительной аппаратуры и буровых регуляторов. Магнитный усилитель используется в электрических схемах измерительной аппаратуры и буровых регуляторов (маломощные усилители), использовался магнитный усилитель и в экспериментальном силовом приводе бурового станка ЗИФ-300 (мощный усилитель). На магнитных усилителях строятся и бесконтактные магнитные реле (БМР).

Магнитный усилитель является наиболее распространенным видом электромагнитных устройств аналогового типа.

В литературе магнитные усилители могут обозначаться по-разному, на рис.2.38 приведены две схемы одного и того же магнитного усилителя.

Конструктивно магнитный усилитель представляет собой две катушки со своими сердечниками (рис.2.38,а). На каждую катушку наматываются так называемые рабочие обмотки Wр₁, Wр₂, после чего катушки состыковываются и поверх рабочих обмоток наматываются обмотки управления Wу (их может быть несколько); в зависимости от выполняемых функций они называются: обмотка управления, обмотка обратной связи (положительной Wпос, отрицательной Wоос), обмотка смещения Wсм, задающая обмотка Wзад. Рабочие обмотки могут соединяться параллельно и последовательно. Нагрузка включается последовательно с рабочими обмотками непосредственно (Zн, переменный рабочий ток

Iр) или через выпрямитель (Rн, =Iр- постоянный рабочий ток, или ток нагрузки Iн).

Путем изменения тока (магнитного потока) в обмотке управления можно управлять током в нагрузке.

На рис. 2.39 представлены характеристики магнитного усилителя.

Рис.2.38. Два различных обозначения одного и того же магнитного

усилителя

Рис.2.39. Характеристики магнитного усилителя Iр = f (Iу):

а – симметричная характеристика; б- характеристика со

Магнитный усилитель может выполнять роль сумматора сигналов через посредство суммарного (алгебраической суммы) магнитного потока Φ_Σ, создаваемого токами (сигналами) в обмотках управления. И такой вариант суммирования сигналов используется в схемах буровых регуляторов (W_зад — задающий сигнал, W_у1, W_у2 и т.д.- сигналы обратной связи).

Электромашинный усилитель

Электромашинные усилители (ЭМУ)- это специальные электрические генераторы, величина выходной мощности которых регулируется путем изменения мощности управления (возбуждения), которая во много раз меньше выходной мощности.

Конструктивно ЭМУ часто выполняются в одном корпусе с приводным электродвигателем.

По роду тока усилители подразделяются на ЭМУ постоянного и переменного тока; по числу ступеней усиления- на одно-, двух- и трехступенчатые; по направлению потока возбуждения выходной ступени- на ЭМУ продольного и поперечного поля. У ЭМУ продольного поля направление рабочего магнитного потока возбуждения совпадает с продольной осью машины (вдоль полюсов). У ЭМУ поперечного поля направление рабочего потока возбуждения совпадает с поперечной осью машины.

Самыми распространенными ЭМУ являются электромашинные усилители постоянного тока с поперечным полем (рис.2.40), в которых используются наряду с магнитным потоком обмотки возбуждения и магнитный поток, создаваемый током обмотки якоря (двухступенчатый усилитель). Цепь якоря ЭМУ может быть разделена на две части- продольную и поперечную благодаря наличию на коллекторе две пары щеток, установленных одна относительно другой под 90 0 и располагающихся на продольной (А и В) поперечной (а, б) осях машины, причем поперечные щетки замкнуты накоротко перемычкой.

Входным сигналом ЭМУ является напряжение Uвх, подаваемое на управляющую обмотку Wу (обмотку возбуждения) генератора, выходным сигналом- напряжение, снимаемое с якоря генератора Uвых.

При подаче на управляющую обмотку Wу, ось которой совпадает с продольной осью машины, управляющего сигнала Uвх в машине создается небольшой продольный поток Фу, пронизывающий витки обмотки якоря, вращающегося с высокой постоянной скоростью ω от приводного двигателя ПД. Поэтому в якорной обмотке индуктируется ЭДС Е₁, снимаемая щетками а и б. Но т.к. поперечная якорная цепь замкнута накоротко, то даже при небольшой ЭДС Е₁ в этой цепи возникает значительный ток, измеряемый амперами, тогда как ток в обмотке управления не превышает нескольких десятков миллиампер. Поэтому магнитный поток Ф_П, создаваемый поперечной цепью якорной обмотки и совпадающий по направлению с поперечной осью машины, во много раз превышает управляющий поток Ф_У.

Основными параметрами ЭМУ являются коэффициенты усиления:

по току (2.29)

по напряжению , (2.30)

по мощности , (2.31)

где I_ВЫХ , U_ВЫХ , Р_ВЫХ – ток (ток нагрузки Iн), напряжение и мощность на выходе ЭМУ;

I_ВХ , U_ВХ , P_ВХ – ток, напряжение и мощность на входе ЭМУ.

Коэффициент усиления по мощности, часто обозначаемый k_У, определяется

k_У = (2.32)

Рис. 2.40. Схема ЭМУ с поперечным полем: А-Б- рабочие щетки; а-б- короткозамкну-тые щетки дополни-тельной обмотки (на чертеже не показана); ПД- приводной дви-гатель

При работе машины ток якоря (ток нагрузки I_Н) создает поток продольной реакции якоря Ф_Я , направленный против управляющего потока Ф_У. Величина потока Ф_Я во много раз больше потока управления и нейтрализует его влияние, размагничивая машину. Поэтому последовательно с якорной обмоткой ставится компенсационная обмотка КО. Создаваемый компенсационной обмоткой магнитный поток направлен противоположно потоку продольной реакции Ф_Я. При полной взаимной компенсации потоков ЭМУ будет работать в нормальном, так называемом, скомпенсированном режиме.

2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И МЕХАНИЗМЫ

Исполнительные механизмы (ИМ) предназначены для перемещения регулирующего органа под воздействием сигнала от управляющего устройства.

По виду потребляемой энергии исполнительные механизмы подразделяются на электрические, пневматические и гидравлические. Наиболее часто применяются электрические ИМ.

Электрические ИМ по принципу действия подразделяются на электромагнитные и электродвигательные.

Электромагнитные ИМ используют элекромагниты тянущего и толкающего типа.

Электродвигательные исполнительные механизмы выпускаются как однооборотные, применяемые для приводов заслонок, кранов, и много-оборотные, применяемые для управления запорными регулирующими органами- вентилями, задвижками.

В автоматических системах широко применяются управляемые электрические двигатели небольшой мощности, с помощью которых производится преобразование электрического сигнала (напряжения управления или его фазы- в двигателях переменного тока) в механическое перемещение- вращение вала. Такие электрические двигатели называются исполнительными.

От качества исполнительных двигателей во многом зависит качество работы всей автоматической системы. Поэтому к исполнительным двигателям предъявляются повышенные требования: отсутствие самохода, широкий диапазон скорости вращения, линейность регулировочных и механических характеристик, устойчивость работы во всем диапазоне скоростей двигательного режима, большой пусковой момент, малая мощность управления, быстродействие, надежность в работе, малые габариты и вес.

2.3.1. Исполнительные электрические двигатели постоянного и переменного тока

В качестве исполнительных двигателей широко используются двигатели постоянного тока с независимым возбуждением или возбуждением от постоянных магнитов и двухфазные асинхронные двигатели переменного тока [20].

Почти все исполнительные двигатели имеют две обмотки: обмотку возбуждения и обмотку управления. На обмотку управления сигнал подается тогда, когда необходимо вращение вала. От величины (или фазы) сигнала управления зависит скорость вращения и вращающий момент исполнительного двигателя.

Электрические двигатели постоянного тока

В качестве исполнительных двигателей постоянного тока используются чаще двигатели с независимым возбуждением, при этом в качестве обмотки управления используется либо обмотка якоря- двигатели с якорным управлением (рис.2.41,а), либо обмотка полюсов- двигатели с полюсным управлением (рис.2.41, б).

У исполнительных двигателей с якорным управлением обмотка возбуждения подключается к сети с постоянным напряжением U_В на все время работы автоматического устройства, а на обмотку управления (якорную обмотку) подается сигнал U_У , когда необходимо вращение вала двигателя. При изменении полярности напряжения управления меняется направление вращения вала двигателя.

К исполнительным двигателям постоянного тока с якорным управлением относятся и двигатели с постоянными магнитами (вместо полюсной обмотки возбуждения). По своим рабочим и регулировочным свойствам эти двигатели практически не отличаются от обычных двигателей с якорным управлением.

К недостаткам двигателей с постоянными магнитами следует отнести старение магнитов, которое особенно интенсивно при работе в условиях тряски и вибраций.

Рис.2.41. Схемы включения исполнительных двигателей постоянного тока:

а- якорное управление; б- полюсное управление

У исполнительных двигателей с полюсным управлением обмоткой управления является обмотка полюсов, а обмоткой возбуждения- обмотка якоря (рис. 2.41,б). Якорь двигателя постоянно подключен к сети с напряжением U_В = const. Для ограничения тока последовательно с якорем включается добавочное балластное сопротивление R_ДОБ. На обмотку полюсов сигнал управления U_У подается тогда, когда необходимо вызвать вращение вала двигателя. Малая мощность управления представляет большое их преимущество перед двигателями с якорным управлением. Ценным качеством двигателей постоянного тока с полюсным управлением является и независимость максимума механической мощности от напряжения управления.

Реверсивные двигатели переменного тока

Реверсивные электродвигатели используются в электронных автомати-ческих мостах и потенциометрах для осуществления следящего уравновешивания измерительной схемы и перемещения указателя прибора.

Реверсивные двигатели типов РД-09 и Д32 являются асинхронными управляемыми конденсаторными двигателями с короткозамкнутым ротором и встроенным редуктором.

Статор электродвигателя Д32 состоит из двух обмоток, каждая из которых имеет две пары явно выраженных полюсов. После установки в корпусе статор представляет собой замкнутое кольцо из катушек.

Обмотки управления и возбуждения имеют по четыре катушки, каждая из которых соединена последовательно. Исключение составляют двигатели с обмоткой управления на 36 и 12 В. В двигателях на 36В все четыре катушки обмотки управления соединены параллельно, в двигателях на 12В- по две группы катушек обмотки управления соединены параллельно.

Концы обмоток выведены на клеммную колодку. Схема включения двигателя приведена на рис.2.42.

Рис.2.42. Схема включения реверсивного двигателя типа Д32

Обмотка возбуждения включается в сеть через фазосдвигающий конденсатор С1, а обмотка управления- к выходу усилителя прибора. Реверсирование двигателя происходит при изменении фазы напряжения, подаваемого на обмотку управления.

Электродвигатель типа РД-09 по устройству и принципу действия аналогичен электродвигателю Д-32.

Источник