Главная » Книги и журналы

1 ... 22 23 24 25 26 27 28 ... 30

Магнитная система - Ш-образная с одной катушкой или П-образная 5 с двумя катушками 6, закрывается крышкой 7. Якорь отпадает под действием собственного веса н пружин контактов.

Механическая износостойкость - 5 млн. циклов, коммутационная - 500-250 тыс. циклов при категории А4, частота включений 1200 при ПВ = 40%, кратковременно до 2500-5000.

Контакторы зарубежных фирм (некоторые конструкции) для нормальных режимов работы на токи до 200 А и напряжение 380 и 500 В приведены иа рис. 19-16. Контактные системы - мостиковые, гашение дуги осуществляется в закрытых камерах. Магнитные системы - прямоходовые и с шарнирно-рычажными кинематическими систе-

Рис. 19-17. Контактор постоянного и переменного тока серии JS (АЕГ,

/ - резиновый амортизирующий упор; 2 - втягивающая катушка; 3 - вспомогательные контакты; 4 - якорь, 5 - металлическая изолированная (монтажная) рейка; б - вал; 7 - призматический подшипник (поз. б); 8 - амортизирующая пружина якоря, 9 - фиксирующая пружина подшипника, /О - основание подшипника

мами. Конструкции подчинены задачам получения высокой механической и коммутационной износостойкости. Механическая износостойкость - 10 млн. циклов, коммутационная износостойкость в зависимости от нагрузки - от 3 до 6-10 млн. циклов (6-10 млн. при сниженньк нагрузках). Конструкции характеризуются широким применением пластмасс и трущихся пар металл - пластмасса, резким снижением количества крепежа, крупноузловой сборкой, малыми габаритами и массой.

На рис. 19-17,0 приведен общий вид контактора для тяжелых режимов работы из серии на токи до 600 А и напряжение до 500 В. Допустимая частота включений в час - до 3000 - 3600. Механическая износостойкость - до 10 млн. циклов, коммутационная-0,5-3 млн. циклов (0,5 относится к номинальной нагрузке). Контакторы - блочные, сборка производатся на изолированных металлических рейках или стальном основании. Пригодны для работы как на переменном, так и на постоянном токе. В таких конструкциях гашение магнитное и происходит в камерах с узкими щелями. Магнитные системы поворотные, контакты рычажные.

19-5. КОНТАКТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

Контакторы выпускаются для работы в трехфазных сетях 380 В при частотах 400 и 500 Гц и в однофазных сетях 800 и 1600 В при частотах 2500 и 8000-1000 Гц.

Для частот 400 и 500 Гц могут быть применены контакторы переменного тока промышленной частоты. Из-за более высоких потерь в токопроводах при указанных частотах приходится снижать номинальный ток на 10-15%, Втягивающие катушки выполняются для подключения к сети переменного тока

промышленной частоты либо к сети постоянного тока. В случае необходимости питания катушек от сети повышенной частоты катушки подключаются через выпрямительные устройства.

Для частоты свыше 2000 Гц необходимо конструировать специальные контакторы При 2000 Гц и выше дуга не втягивается в дугогасительную решетку (см. гл. 6). Гашение с последовательной дугогасительной катушкой также не может быть здесь применено, так как при указанных частотах катушка представляет собой большое индуктивное сопротивление и падение

напряжения на ней может достигнуть f.. 50-100 В. Контактная система оказыва-

ется в сильном магнитном поле переменной частоты, вследствие чего она будет сильно V.-.,- ,. t нагреваться. Таким образом, основная за-

, , дача конструирования контакторов на по-

вышенную частоту - это создание соответ-

4* J- ствующих дугогасительных устройств и

- . . токопроводов.

К у',- .PV-:/-,;,./ >- Ввиду ограниченного выпуска контакто-

ров на повышенную частоту (по отношению к контакторам на 50 Гц) их конструирование целесообразно выполнять на базе контакторов на 50 Гц с максимальньш! применением унифицированных узлов и деталей. Пример сконструированного по этому принципу, ранее выпускавшегося контактора показан на рис. 19-18. Каждый полюс состоит из основного 1 и параллельно включенного ему дугогаснтельного 2 контактов. Последовательно с дугогасительным контактом включена катушка 5, возбуждающая магнитное поле дугогашения. Дугогасительные катушка и контакт обтекаются током в течение десятьк долей секунды только в моменты включения и отключения, и поэтому перегрев их исключен. Камера с узкой щелью обеспечивает гашение дуги, однако при напряжении 1500 В дуга и ее пламя выбрасываются далеко за пределы камеры. При больших номинальных токах вследствие поверхносгного эффекта приходится включать параллельно несколько главных контактов. Система становится громоздкой.

Учитывая, что высокочастотные установки, куда поставляются контакторы, имеют системы водяного охлаждения, целесообразно и контакторы выполнять

Рис 19-18 Контактор на повышенную частоту (с левого полюса дугогасительная камера снята)

Рис 19-19 Водоохлаждаемый контактор на повышенную частоту

с водяным охлаждением. Пример такого контактора приведен на рис. 19-19.

Контактор двухполюсный, имеет основные (5 - подвижный и б - неподвижный) контакты, расположенные открыто, и дугогасительные (13 - подвижный и 14 - неподвижный), контакты, расположенные в камере 8 дугогасительного устройства. Неподвижные основные контакты охлаждаются водой, которая подводится через штуцера 2. Охлаждение неподвижных контактов происходит столь интенсивно, что подвижные контакты не требуют водяного охлаждения. Это обстоятельство упрощает конструкцию. Токоподвод выполнен шинами 7 (широкими и тонкими для снижения влияния поверхностного эффекта).

Дугогасительное устройство сочетает магнитное дутье с дугогасительной решеткой. Латунные пластины решетки 16 встроены в узкую щель закрытой асбоцементной камеры 8. Щель имеет форму сопла. Последовательная катушка 9 с шихтованным магнитопроводом создает магнитное поле только в области контактов и входа в решетку. Магнитное поле подводит возникающую при расхождении контактов дугу 15 к дугогасительной решетке, но его недостаточно, чтобы загнать дугу в решетку. Оказавшись у края пластин, дуга закрывает выход нагретым газам из камеры. Давление внутри ограниченного объема камеры быстро возрастает. Совместным действием этого давления и магнитного поля дугогасительной катушки дуга вгоняется в решетку, где гаснет при первом прохождении тока через нуль. Малое значение энергии, выделяемой дугой в решетке, позволяет применять тонкие и узкие пластины. Тем самым ограничивается значение вихревых токов и снижается их противодействие вхождению дуги в решетку. Таким образом, сочетание дугогасительной решетки с магнитным дутьем и газовым давлением позволяет создать эффективное малогабаритное устройство. Водяное охлаждение основных контактов и рассмотренное дугогасительное устройство дают возможность изготавливать высокочастотные контакторы малых размеров.

Магнитная система - переменного тока (сердечник 10, якорь 12), с катушкой постоянного тока 11, питаемой через выпрямитель 4.

Контактор монтируется на изоляционном основании 1 и снабжается вспомогательными контактами 5.

ГЛАВА 20

Реле контактные

20-1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

При автоматаческом управлении работой каких-либо установок контроль, регулирование и защита их осуществляются без непосредственного участия человека. Действие автоматических устройств основано на установлении функциональной связи между двумя, обычно в энергетическом отношении самостоятельными физическими процессами. При отклонении контролируемого (управляемого, регулируемого) параметра X от заданного значения автоматически должно происходить изменение параметра Y, соответствующее заранее установленной функциональной зависимости. Эта зависимость называется характеристикой вход - выход , где X - входной сигнал (параметр), а Y- выходной сигнал.

-у

Рис. 20-1. Характеристики вход-выход реле и регуляторов: а - контактных реле; б - бесконтактных реле; в - реверсивная характеристика; г, д - характеристики регуляторов

Изменение параметра Y при возрастании и убывании параметра X может быть скачкообразным или непрерывным. В первом случае (рис. 20-1, а и б) при неппеоывном воастаний параметра X до некоторого его значения Х^р, при котором реле срабатывает, происходит скачкообразное изменение параметра F от 7=0 (или Y = Ут, ) до значения Y = Ущах, которое при дальнейшем увеличении X остается неизменным. При уменьшении X до значения Х„а = Х^р -- АХ, при котором реле отпускает, происходит обратное скачкообразное изменение параметра У от У= У^, до значения У = О (или У= y J, которое остается неизменным при дальнейшем снижении X. Такой характер прерывистой функциональной связи называют релейным управлением, а аппараты, осуществляющие автоматическое прерывистое управление, - реле.

Во втором случае (непрерывное изменение параметра Y в зависимости от изменения X) каждому значению параметра X соответствует свое значение параметра У (рис.ЗО-!, г). Аппараты, осуществляющие непрерывное управление заданным параметром У в функции параметра X, называются регуляторами. Характеристики вход - выход могут быть зависимыми от полярности (рис. 20-1, в, д), т. е. реверсивными или поляризованными.

Классифнкащя реле. Функции, выполняемые реле, и конструкции реле чрезвычайно разнообразны. Классифицировать реле можно по разным признакам. Наиболее целесообразным представляется классифицировать их по воздействующей величине, т. е. по физической величине, на которую реле должно реагировать. Соответственно этому различают реле: токовые, напряжения, мощности, направления энергии, тепловые, акустические, газовые, оптические, реагирующие на различные химические реакции и т. д.

Устройство реле. Реле обычно содержит три основных функциональных элемента: воспринимающий, промежуточный и исполнительный.

Воспринимающий (контролирующий) элемент воспринимает контролируемую величину X и преобразует ее в физическую величину, необходимую для работы реле. В реле, имеющем подвижные части, воспринимающий элемент является двигательным органом. В контактных реле контролируемая величина преобразуется воспринимающим элементом, как правило, в механическую силу.

Промежуточный элемент (у контактных реле - пружина) сравнивает значение преобразованной воздействующей величины с эталоном (заданным значением) и при превышении контролируемым тараметром заданного значения позволяет реле сработать, т. е. передает первичное воздействие исполнительному элементу.

Исполнительный элемент воздействует на управляемую цепь, изменяя параметр У. В реле с подвижными частями (контактные реле) исполнительным элементом является подвижная контактная система.

Реле могут иметь еще четвертый элемент - элемент, создающий выдержку времени между моментом времени, когда воспринимающий элемент должен привести реле в действие, и моментом срабатывания исполнительного элемента. Выдержка времени может создаваться электромагнитным, механическим и другими способами.

Воспринимающий элемент (двигательная часть) реле может быть устроен различным способом, определяемым главным образом величиной, на которую реле должно реагировать. Например, в токовом реле это будет какой-то электромагнит, в реле давления - мембрана или сильфон, в реле уровня - поплавок и т. д. Воспринимающий элемент электрических реле, которые будут рассмотрены ниже, может быть выполнен на электромагнитном, индукционном, электродинамическом, магнитоэлектрическом, электронно-ионном, резонансном, тепловом или другом принципе. Соответственно этому различают и реле, имеющие одно и то же назначение. Например, реле тока электромагнитное, реле тока индукционное, реле времени электронное и т. п.

По способу включения воспринимаощего элемента различают реле первичные, вторичные и промежуточные. Воспринимающий элемент первичных реле включается непосредственно в контролируемые цепи. У вторичных реле воспринимающий элемент включается в контролируемые цепи через измерительные трансформаторы. Промежуточные реле работают от исполнительных органов других реле и предназначаются для усиления сигнала, размножения сигнала и в точном значении слова не являются реле (по принципу работы они ближе к контакторам).

По принципу действия исполнительного элемента различают реле контактные и реле бесконтактные. Контактные реле воздействуют на управляемую цепь путем замыкания или размыкания ее при помощи своих контактов. Бесконтактные реле осуществляют управление путем скачкообразного (релейного) изменения параметров (индуктивности, емкости и т. п.) своего исполнительного элемента, включенного в управляемую цепь.

По способу воздействия исполнительного элемента на управляемый объект различают реле прямого действия - исполнительный элемент реле непосредственно управляет контролируемой цепью, и косвенного действия - исполнительный элемент воздействует на контролируемую цепь через другие аппараты.

По назначению реле можно разделить на три группы.

1. Реле защиты. Выполняются главным образом как вторичные реле косвенного действия. Их воспринимающие и исполнительные органы рассчитываются на сравнительно малые токи. В низковольтных сетях реле защиты выполняются как первичные реле также косвенного действия.

2. Реле управления электроприводами. Выполняются обычно как первичные реле прямого действия. Их воспринимающие органы могут быть рассчитаны на токи до нескольких тысяч ампер, а исполнительные органы - на десятки ампер.

3. Реле автоматики и электросвязи. Выполняются и как первичные, и как вторичные, прямого и косвенного действия. Воспринимающие и исполнительные органы рассчитываются на токи, измеряемые миллиамперами, редко - единицами ампер.

Основные характеристики реле. Различают следующие основные характеристики реле:

Значение величины срабатывания Х^р - значение воздействующей величины, при котором реле включается (якорь притягивается).

Значение величины отпуска А^тп - значение воздействующей величины, при котором реле отключается (якорь отпадает).

Коэффициент возврата - отношение величины отпуска к величине срабатывания :

- отп/-ср< 1-

Коэффициент возврата в электрических реле всегда меньше единицы и колеблется в пределах от 0,2 до 0,99. Он зависит от характера и соотношения тяговой и механической характеристик реле.

Рабочее значение воздействующей величины Хр - максимальное значение этой величины, под воздействием которой воспринимающий элемент может длительно находиться, не перегреваясь (не разрушаясь) свыше допустимой температуры.

Коэффициент запаса по срабатыванию к^ - отношение рабочего значения воздействующей величины к величине срабатывания:

к^ = Xp/Xfp > 1.

Мощность срабатывания Рср - мощность, соответствующая Х^р, т. е. мощность, которую реле потребляет при срабатывании.

Мощность управления Ру - электрическая мощность выходной цепи, соответ-

СТВуЮщЯЯ linax*

Это - мощность, которую исполнительный элемент длительно может пропускать, а в контактных реле еще и та мощность, которую контакты могут включать и отключать при данном напряжении.

Коэффициент усиления кус - отношение мощности управления к мощности срабатывания:

кус = Ру/Рср.

Чем выше этот коэффициент, тем добротнее реле данного типа.

Допустимая частота срабатывания - число срабатываний в единицу времени. Разли- Y \ чают три основные группы реле:

1) с малой частотой срабатывания реле, срабатывающие относительно редко (реле защиты) - до одного срабатывания в минуту;

2) со средней частотой срабатывания - реле, срабатывающие от одного раза в минуту до десяти раз в секунду;

3) с большой частотой срабатывания ре, le, фабатывающие больше десяти раз в се- л кунду (вибрационные реле).

Время срабатывания - промежуток времени (рис. 20-2) от момента появления сигнала на воспринимающем элементе до момента появления сигнала в управляемой цепи.

Время отпуска - промежуток времени tom t

от момента снятия сигнала с воспринимающего элемента до момента прекращения воз- ч* Время срабатывания и действия исполнительного органа на управля- отпуска реле

емую цепь (время горения дуги при отключении в собственное время реле не входит). По

времени фабатывания реле делятся на безьшерционные (tcp < 0,001 с), быстродействующие (tcp < 0,05 с), нормальные (tp = 0,05 0,25 с), реле времени (замедленного действия) - (torn) > 0,25 с.

Срок службы - допустимое число срабатываний. В зависимости от допускаемой частоты фабатывания от реле требуется число срабатываний от нескольких тысяч до нескольких десятков миллионов.

Требования, предъявляемые к реле. Реле должно быть надежно в работе - это требование предъявляется ко всем реле без исключения.

К реле защиты предъявляются повышенные требования по термической и динамической стойкости. Они должны иметь достаточный коэффициент запаса по фабатыванию, так как рабочее значение входной величины может во много раз превосходить величину срабатывания. Например, уставка по току срабатывания реле может бытг (4 ¥ 5) а ток короткого замыкания (30 50) / дм-

К реле управления и автоматики повышенные требования предъявляются в отношении коммутационной и механической износостойкости. Наиболее слабым элементом контактных реле является контактная система. Коммутационная износостойкость обычно намного ниже механической Поэтому наблюдается тенденция в системах с большой частотой работы заменить реле контактные на реле бесконтактные, а при применении контактных реле - создать реле со штепсельным присоединением, чтобы обеспечить быструю замену вышедшего из строя аппарата, упростить осмотр и проверку, и реле на герконах.

Конструкция реле должна обеспечивать:

1) необходимую точность и чувствительность при работе в условиях возможных колебаний входных сигналов и изменений окружающих условий;

2) минимальную мощность срабатывания при максимальной мощности управления;

3) возможность регулирования параметров;

4) необходимую коммутационную и механическую износостойкость;

5) малую массу и габариты;

6) простое производство и несложную эксплуатахщю.

20-2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ

Электромагнитные механизмы имеют относительно простые конструкхщи и позволяют получить разнообразные тяговые характеристики, хорошо согласующиеся с характеристиками контактных систем (см. рис. 8-7). При относительно малых габаритах электромагниты

обладают фавнительно больщими ...... 12 3 4

тяговыми усилиями, вследствие чего нашли наиболее широкое применение в различного роДа реле как на постоянном, так и на переменном токе. На электромагнитном принципе выполняются реле тока

Рис. 20-3. Реле максимального тока РТ-40

(максимального и минимального), реле напряжения (максимального, минимального, промежуточные, сигнальные и т. п.), реле времени, реле частоты и другие, применяемые как реле защиты, реле управления электроприводами и реле автсшатики.

Реле вьшолняются на выходную мощность от единиц до нескольких тысяч ватт. Мощность в цепи управления колеблется в пределах от долей до нескольких десятков ватт или нескольких сотен вольт-ампер. Собственное время срабатывания в зависимости от назначения, конструкции и схемы включения лежит в пределах от 1-2 до 20 мс. Электромагнитные реле времени могут обеспечить выдержку времени до 5-10 с. Электромагнитные реле позволяют получить частоту включений в час до 1500 - 4000 при механической износостойкости 10-20 млн. и коммутационной износостойкости несколько миллионов включений. Ниже рассматриваются некоторые конструкции этих реле.

Реле защиты.

Реле максимального тока мгновенного действия серии РТ-40, применяемое в схемах защиты электрических установок, приведено на рис. 20-3. По способу включения воспринимающего элемента и воздействия исполнительного элемента на выключатель оно относится ко вторичным реле косвенного действия.

Рис. 20-4. Реле времени постоянного тока ЭВ-100

Магнитная система состоит из П-образного шихтованного сердечника 3 и поворотного якоря 4. На полюсах сердечника расположены две катушки 2, которые могут включаться параллельно или последовательно. Противодействующий момент создается спиральной пружиной 7, один конец которой связан с якорем, а другой - с указателем уставок по току срабатывания 8. Уставка по току срабатывания указывается на шкале 6. Контактная система 5 состоит из подвижных и неподвижных контактов (один замыкающий и один размыкающий). Реле смонтировано в корпусе, состоящем из пластмассового основания 9 и кожуха 1 из прозрачного материала.

Реле выпускается во многих модификациях для цепей переменного тока 50 - 60 Гц с пределами уставок по току 1у„ = 0,05 200 А. Коэффициент возврата не менее 0,8. Время срабатытания 0,1 с при токе 1,2/у^ и 0,03 с при токе З/у^.. Время размыкания контактов при возврате 0,02 с. Потребляемая мощность 0,2-3 В-А. Контакты способны коммутировать при напряжении до 220 В или при токе до 2 А мощность до 60 Вт (Г< 0,005 с) постоянного тока или до 300 В-А переменного тока.

Реле напряжения отличаются от токовых в основном числом и сечением витков катушки. Они выполняются как реле максимального и как реле минимального напряжения. Потребляемая мощность порядка 1 В А.

Реле времени электромагнитное, создающее выдержку при помощи часового механизма, показано на рис. 20-4. При замыкании цепи катушки 9 электромагнита 10 втягивается якорь 5, пускается в ход заторможенный часовой механизм б, начинают перемещаться подвижные контакты 4 и переключаются контакты мгновенного действия 8. По истечении установленных выдержек времени под действием заводной пружины часового механизма сначала замыкается скользящий контакт 2, а затем замыкающий 1.

Время с момента подачи напряжения на катушку до замыкания контактов 2 и 1 регулируется изменением их положения и указывается стрелками на шкале 3.

С прекращением возбуждения катушки якорь и часовой механизм мгновенно

Рис. 20-5. Реле максимального тока / - скоба магнитопровода; 2 - токовая катушка; 3 - регулировочная пружина со шкалой; 4 - регулировочный винт; 5 - якорь; 6 - контакты

возвращаются в исходное положение под действием пружины электромагнита. Одновременно с этим происходит завод часового механизма.

Реле монтируется в пылезащищенном пластмассовом корпусе, состоящем из основания и и кожуха 7 из прозрачного материала.

Реле выпускается для работы на постоянном и на переменном токе; различными модификаЩ1Ями обеспечивается различная выдержка времени в пределах 0,1 - 20 с. Потребляемая мощность 15-30 Вт у реле постоянного тока, 10-20 В-А у реле переменного тока. Соответственно коммутируемая контактами мощность 100 Вт (Г< 0,005 с, и < 220 В) и 500 Вт (U < 220 В, / < 5 А). Скользящий контакт может только включать ток. Допустимое число срабатываний реле не менее 5000.

Реле управлении и автоматики. Реле максимального тока приведено на рис. 20-5. Реле представляет собой моно-, блочную конструкщ1ю, собирается на скобе магнитопровода и регулируется до установки в комплектное устройство.

Реле вьшолняются на токи от 2 до 1500 А с одним размыкающим или одним размыкающим и одним замыкающим контактами, с самовозвратом, ручным или электромагнитным возвратов. Реле с самовозвратом после отключения защищаемой цепи (исчезновения тока) автоматически возвращается в отключенное положение. При ручном или электромагнитном возврате якорь реле после срабатъиавия становится под защелку и в исходное положение после отключения цепи не возвращается. Возврат в отключенное положение осуществляется обслуживающим персоналом непосредственным воздействием или дистанщюнно.

Реле времени с электромагнитным замедлением (демпфером) выполняются только на постоянном токе. Замедление спадания

Рис. 20-6. Реле времени электромагнит- (главным образом при отключении

катушки) создается короткозамкнутым мед-/-силуминовое основание (заливка), служащее fblM кольцом (см. гл. 10). Подобш,1е реле для сборки всего реле и как демпфер; 2- (РИС 20-6) отлитаются моноблочной конст-медиая гильза-демпфер; i - отключающая пру- рукЩ1ей, полностью собираемой и регулиру-жина, регулируемая; 4 - упорная скоба с вин- емой До установки в комплектное устройство, том; 5 - якорь; 6 - немагнитная прокладка; В ранее вьшускавшихся реле неподвнжнаи 7 - тяга; 8 - U-образный сердечник; 9 - ка- часть магнитопровода выполнялась из двух тушка; 10 - узел контактов деталей - скобь? н сердечника. На стыке

между деталями всегда оставался паразитный воздушный зазор. В современной конструкции неподвижная часть магнитопровода (сердечник) представляет собой одну деталь, изогнутую в виде буквы U. Паразитный зазор отсутствует. В данном случае при той же МДС в магнитопроводе получается больший поток. В итоге у реле тех же габаритов выдержка времени возрастает. Реле строятся на выдержку времени до 10 с.

Без демпферов эти конструкции используются как реле напряжения, промежуточные, перегрузки и др.

1 ... 22 23 24 25 26 27 28 ... 30