Материал: Стр_4,5,6(Общ)

Общие сведения о реле

Любой элемент технического устройства может быть представлен в виде конструктивного элемента по преобразованию энергии Х, поступившей на вход, в энергию Y на выходе элемента. Задача, решаемая таким элементом, определяется характером функциональной зависимости между выходной и входной величинами: Y = f (X). В этой связи элементы могут подразделяться на датчики, усилители, стабилизаторы, двигатели, реле и др.

Релейный элемент

В общем виде релейный элемент представляет собой техническое устройство, в котором при определенном значении (даже плавно измененяемой) входной величины энергии сигнала выходная величина энергии (даже может быть и другого вида) принимает скачкообразно фиксированное число значений. Здесь имеется ввиду скачкообразное изменение Y не во времени, а в зависимости от величины Х. Такая зависимость Y = f (X) имеет форму петли (кусочно-линейная функция) и называется релейной характеристикой.

В общем случае срабатывание любого реле происходит с некоторой задержкой во времени после получения управляющего сигнала. Однако существует специальный класс релейных устройств – реле времени, у которых задержку срабатывания (от нескольких мс до нескольких часов) можно регулировать.

В зависимости от выполняемой задачи на выходе релейного элемента он может быть коммутационным и не коммутационным (шаговый электродвигатель, электрозвонок и т. д.). Реле, как коммутационное устройство (КУ), относится к группе автоматических коммутационных устройств (АКУ). Эти устройства управляются дистанционно (автоматически). Непосредственно человеком управляются неавтоматические КУ: электрические кнопки, тумблеры, клавиатуры; водяные или воздушные клапаны и т. д.

Первые реле

Основной элемент электромагнитного реле – электромагнит был изобретен в 1824 г. англичанином Стардженом и представлял собой устройство, преобразующее входной электрический ток проволочной катушки, намотанной на железный сердечник, в магнитное поле, образующееся внутри и вне этого сердечника. Магнитное поле фиксировалось (обнаруживалось) своим воздействием на ферромагнитный материал, расположенный вблизи сердечника. Этот материал притягивался к сердечнику электромагнита.

Электромагнит с внешним якорем лег в основу конструкции и первого коммутационного реле в телеграфном аппарате, построенным в 1837 г. американским художником и изобретателем С. Бризом (Морзе), создавшим позднее к нему и код – азбуку Морзе.

Аппарат Морзе представлял собой электромеханическое устройство, в котором передатчиком служил телеграфный ключ, а приемником электромагнит с подвижным сердечником, управляющий работой пишущего механизма. Кодовые электрические импульсы от приемника к передатчику передавались по длинным проводам и, поэтому, требовали усиления. Для усиления слабых импульсов тока Морзе по совету Дж. Генри использовал его электромагнитное реле, якорь которого уже воздействовал не на колокол, а на подвижный электрический контакт, подключающий батарею питания к приемному электромагниту синхронно с приходом сигнала Морзе. Таким образом, слабый импульс усиливался и мог уже существеннее воздействовать на электромагнит телеграфного аппарата или – передаваться дальше. Это напоминало смену (по-английски: relay) уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом, что и послужило названием “ relay” для устройств подобного рода.

– 4 –

Современная классификация реле

В зависимости от физической природы входного (управляющего) сигнала реле подразделяются на механические (сила, давление, скорость, ускорение), магнитные, тепловые, оптические, электрические (ток, напряжение, мощность, сопротивление).

Электрические реле наиболее распространенный тип реле, широко применяемый в измерительной технике, телефонии и радиоэлектронной аппаратуре.

В свою очередь электрические реле в зависимости от наличия или отсутствия механического перемещения в самом устройстве делятся на реле электромеханические и статические электрические (коммутационные с бесконтактным выходом: полупроводниковые, электронные, оптоэлектронные и т. д.).

Электромеханические реле в зависимости от происходящих внутри реле явлений: могут быть электромагнитными, электротепловыми, электрогидродинамическими и т. п.

Классификация электромагнитных реле

Электромагнитные  реле в современной технике могут рассматриваться как подкласс электромагнитных механизмов, имеющих подвижный якорь. Нерелейные электромагнитные механизмы – это шаговые устройства, вибраторы, муфты и т. п. Релейные механизмы – это электромагнитные  реле.

К электромагнитным реле относятся традиционные реле с неподвижной обмоткой электромагнита и ферромагнитным якорем, а также  магнитоэлектрические, электродинамические и  индукционные электромагнитные реле. Некоторые типы электромагнитных реле не имеют самостоятельного якоря, функции которого выполняют магнитоуправляемые контактные детали (герконовые  реле) или подвижный сердечник обмотки (плунжерный тип реле).

Электромагнитные  реле, как и другие электрические реле по роду управляющего и коммутируемого тока могут быть на постоянный и переменный ток. Обычные конструкции контактной системы электромагнитных реле позволяют коммутировать постоянный и переменный ток с частотами до сотен кГц. Специальные конструкции (согласованное волновое сопротивление ввода–вывода тока, уменьшенная паразитная емкость конструкции и т. п.) обеспечивают коммутацию высокочастотных сигналов до нескольких ГГц.

По чувствительности входного сигнала и величине коммутируемого тока электромагнитные реле можно подразделить на сверхчувствительные (10^-7 – 10^-10 Вт) реле, регистрирующие сверхмалые токи, а также высоко- и нормально чувствительные слаботочные (10^-6–25 А). Более мощные реле, коммутирующие токи более 50 А и напряжения более 1000 В, называются, соответственно, контакторами и высоковольтными реле.

Слаботочные электромагнитные реле с подвижным якорем являются наиболее распространенным видом электрических реле, широко применяемым в радиоэлектронной аппаратуре и современных устройствах автоматики.

Термины и определения для электромагнитных реле

Электромагнитное реле (ГОСТ 16022,21) – электромеханическое реле, работа которого основана на воздействии магнитного поля неподвижной обмотки на подвижный ферромагнитный элемент.

Электромеханическое реле (ГОСТ 16022,9) – электрическое реле, работа которого основана на использовании относительного перемещения его механических элементов под воздействием  электрического  тока, протекающего по входным цепям.

Электрическое реле (ГОСТ 16022,1) – аппарат, предназначенный производить скачкообразные изменения в выходных цепях при заданных значениях электрических воздействующих величин.

Поляризованное реле (ГОСТ 16022,15) – электрическое реле постоянного тока, изменение состояния которого зависит от полярности его входной воздействующей величины.

Неполяризованное реле (ГОСТ 16022,16) – электрическое реле постоянного тока, изменение состояния которого не зависит от полярности его входной воздействующей величины.

Одностабильное реле (ГОСТ 16022,13) – электрическое реле, которое, изменив свое состояние под воздействием входной воздействующей или характеристической величины, возвращается в начальное состояние, когда устраняют это воздействие.

Двустабильное реле (ГОСТ 16022,14) – электрическое реле, которое, изменив свое состояние под воздействием входной воздействующей или характеристической величины, после устранения воздействия не изменяет своего состояния до приложения другого необходимого воздействия.

Переключающий контакт (ГОСТ 14312,32) – контакт электрической цепи, который размыкает одну электрическую цепь и замыкает другую при заданном действии устройства.

Неперекрывающий контакт (ГОСТ 14312,33) – переключающий контакт электрической цепи, размыкающий одну электрическую цепь до замыка­ния следующей цепи.

Перекрывающий контакт (ГОСТ 14312,34) – переключающий контакт электрической цепи, не размыкающий одну электрическую цепь до замыкания следующей цепи.

– 5 –

Замыкающий контакт (ГОСТ 14312,30) – контакт электрической цепи, разомкнутый в начальном положении реле и замыкающийся при переходе реле в конечное положение.

Размыкающий контакт (ГОСТ 14312,31) – контакт электрической цепи, замкнутый в начальном положении реле и размыкающийся при пе­реходе реле в конечное положение.

Сопротивление контакта электрической цепи (ГОСТ 14312,47) –  электрическое сопротивление, состоящее из сопротивлений контакт–деталей и переходного сопротивления контакта электрической цепи.

Падение напряжения на контактах - напряжение на выводах замкнутых контактов при наличии в их цепи тока.

Максимальный коммутируемый ток – характеристика режима применения, в пределах которого изготовитель обеспечивает наработку реле в условиях эксплуатации, установленную в ТУ, но не менее 100 000  коммутационных циклов.

Коммутационный цикл реле – последовательный переход реле через все состояния, включая возврат в исходное состояние.

Наработка реле – число коммутационных циклов и (или) время пребывания реле под напряжением (током) в заданных режимах и условиях.

Срабатывание реле (ГОСТ 16022,67) – выполнение электрическим реле предназначенной функции.

Возврат реле (ГОСТ 16022,68) – переход электрического реле из состояния завершенного срабатывания в исходное.

Удержание реле – фиксированное состояние реле, в которое оно приведено после срабатывания.

Напряжение (ток) срабатывания реле – минимальное значение напряжения (тока) на обмотке, при котором происходит срабатывание реле.

Напряжение (ток) возврата – максимальное значение напряжения (тока) на обмотке (в цепи питания), при котором происходит возврат реле.

Напряжение (ток) удержания – минимальное значение напряжения (тока) на обмотке, при котором реле остается в состоянии срабатывания.

Рабочее напряжение (ток) – значение напряжения (тока) на обмот­ке (в цепи питания), при котором гарантируется работоспособность реле в эксплуатационных условиях.

Выдержка времени реле (ГОСТ16022,125) – интервал времени с момента подачи или съема возбуждения электрического реле до мгновения выполнения этим реле предназначенной функции, являющейся нормируемой характеристикой времени.

Время срабатывания реле – интервал времени с момента подачи рабочего напряжения на обмотку (в цепь питания) до первого замыкания любого замыкающего или размыкания любого размыкающего контакта. Или – до первого замыкания разомкнутой цепи любого переключающего контакта при срабатывании реле. Или – до включения (выключения) выходной цепи реле.

Время возврата реле – интервал времени с момента снятия нап­ряжения с обмотки (цепи питания) до первого замыкания любого размыкающего или размыкания любого замыкающего контакта. Или – до первого замыкания разомкнутой цепи любого переключающего контакта при возврате реле. Или – до выключения (включения) выходной цепи реле.

Время восстановления реле – интервал времени между снятием и повторной подачей напряжения в цепь питания, при котором повторное время срабатывания будет находиться в пределах допусков,  установленных в ТУ.

Разновременность срабатывания (возврата) контактов (ГОСТ 16022,137) – разность между максимальным значением времени срабатывания (возврата) более медленного контакта реле и минимальным значением времени срабатывания (возврата) более быстрого контакта.

Время стабилизации контактов – интервал времени с момента первого замыкания контакта до установления заданного статического контактного сопротивления.

Дребезг контакта (ГОСТ 14312,50) – процесс многократного са­мопроизвольного размыкания и замыкания контакта электрической цепи по причинам, не предусмотренным заданным действием реле.

Время дребезга контакта – промежуток времени с момента перво­го замыкания до начала последнего замыкания контакта при его замыкании. Или – с момента первого размыкания до последнего размыкания контакта при его размыкании.

Сбой контактирования – единичное самоустраняющееся при последующей коммутации несостоявшееся соединение коммутируемой цепи при замыкании или несостоявшийся разрыв ее при размыкании.

– 6 –