Na čem je založena činnost elektromagnetického relé?

Z diagramu (obr. 2.4) vyplývá, že čím větší je přebytek krouticího momentu ΔM a třecím momentem М _T , tím větší je rozdíl mezi I _KDO и Já s.r. a tím méně k_B .

Vlastnosti reléového provozu na střídavý proud. Když vinutím relé protéká střídavý proud podle (2.3), je okamžitá hodnota . Vezmeme-li v úvahu, že

kde k = 1/2 k’ .

Tento výraz ukazuje, že elektromagnetická síla (a proto М_{Э t} ) Střídavé elektromagnetické relé obsahuje dvě složky: konstantní kI 2 _m a proměnná kI 2 _m cos 2 hm , měnící se s dvojnásobnou frekvencí (¦ = 100 Hz) proudu (obr. 2.5). Elektromagnetická síla F _Et ( M _Et ) má pulsující charakter. Zároveň protichůdná síla pružiny F _П má neměnný význam. V důsledku toho, když je relé aktivováno, kotva relé bude pod vlivem rozdílu mezi dvěma silami F _Et – F _П , mění své znamení.

V intervalech ab , cd , ef během každého období Тkdy F _П > F _Э (obr. 2.5), kotva relé má tendenci odpadávat a otevírat kontakty relé a v intervalu před naším letopočtem , de kdy F _Э > F _П , kotva je opět přitahována k elektromagnetu a snaží se uzavřít kontakty. Vibrace kotvy způsobují vibrace kontaktů, což má škodlivý vliv na činnost relé.

K odstranění vibrací se používá dělení magnetického toku Фр vinutí do dvou komponent Ф _I и Ф _II , z fáze. Rozdělení toku Фр dosažené pomocí zkratované zatáčky К (Obr. 2.6).

Zkratovaná zatáčka К pokrývá část průřezu magnetického obvodu. Pod vlivem magnetického toku Ф _I v zatáčce К vzniká proud I к , vytvoření vlákna Фк. Obrázek 2.6 ukazuje kladné směry magnetických toků a jejich vektorový diagram je na obrázku 2.7.

V magnetickém obvodu relé cirkulují dva výsledné magnetické toky: Ф _I – vystupující zpod průřezu magnetického obvodu pokrytého cívkou К; Ф _II — vycházející z oddílu S ₂ , nezakryté cívkou:

Vektorový diagram (obr. 2.7) ukazuje, že magnetický tok Ф _I posunutý vzhledem k Ф _II pod úhlem ψ.

Každý z magnetických toků (obr. 2.8) Ф _I = F _Im hřích hm и Ф _II = F _IIm sin(wt+ψ) vytváří sílu F _{E I} и F _{E II} , jejichž křivky změny jsou fázově posunuty stejným způsobem jako magnetické toky. V důsledku toho, když jeden z toků klesá, druhý se zvyšuje, což zabraňuje poklesu elektromagnetické síly na nulu.

Vypínací schopnost kontaktů závisí na hodnotách proudu, napětí a indukčnosti otevíraného obvodu. Vyznačuje se konvenčně silou S_K , což je součin jmenovitého napětí zdroje pracovního proudu U _Z a maximální povolený proud I _K.D , jehož otevření nezpůsobí poškození kontaktů: S_K =U _Z I_{K Д} . Je třeba poznamenat, že pro střídavé obvody je přípustný proud I_{K Д} . vždy větší než u stejnosměrného obvodu. To je vysvětleno skutečností, že když střídavý proud prochází nulovou hodnotou, elektrický oblouk zhasne a možnost jeho opětovného zapálení je snížena v důsledku zvětšení mezery mezi otevíracími kontakty a snížením hodnoty E_L . Pro usnadnění činnosti kontaktů můžete použít zhášecí obvod k obejití vinutí zařízení umístěného v řízeném obvodu RC nebo řetěz R a dioda VD (obr. 2.9). V tomto případě většina proudu způsobeného emf E_L , se uzavírá podél bočníkového obvodu, ve kterém je hlavní část energie akumulovaná v magnetickém poli vinutí zhasnuta (spotřebována). Výsledkem je snížení energie podporující proud a elektrický oblouk mezi kontakty relé, což výrazně usnadňuje činnost kontaktů. Přítomnost obvodu lapače jisker zpomaluje návrat relé. Obvod na obr. 2.9 tuto nevýhodu nemá, б. Tady s diodou VD kontakt relé je přemostěn KL , otevřením indukčního obvodu. S tímto schématem proud i , podmíněné E_L , téměř úplně sepne, kromě rozpínacích kontaktů К, přes obvod a odpor zdroje U _Z . Za normálních podmínek, když jsou kontakty relé rozepnuté, je obvod převádějící kontakty rozpojen diodou VD .

Elektrický oblouk mezi pohyblivým a pevným kontaktem vzniká také při sepnutí řízeného obvodu. Při sepnutí narazí pohyblivý kontakt na nehybný, což vyvolá vibraci kontaktů doprovázenou opakovaným sepnutím a rozepnutím řízeného obvodu. V tomto případě se v okamžiku prasknutí objeví oblouk, který může způsobit roztavení a svařování kontaktů, když jsou velmi zahřáté. Vibrace se zastaví, když je kinetická energie pohyblivého reléového systému vynaložena na překonání odporu pohyblivých kontaktů a zahřívání prvků uzavřeného obvodu.

Aby se zabránilo poškození kontaktů elektrickým obloukem, jsou pevné kontakty vyrobeny ve formě pružných desek, které oscilují společně s pohyblivými kontakty, aniž by přerušily ovládaný obvod. Tlumiče (mechanické tlumiče) se také používají k pohlcování kinetické energie pohybujícího se systému. Kontakty jsou vyrobeny ze žáruvzdorného materiálu, který je méně náchylný k oxidaci. Používá se stříbro, kovokeramika atd.

Elektromagnetické relé (EMR) je elektromechanické zařízení, které rozepnutím nebo sepnutím kontaktů reaguje na změny parametru systému, jehož hlavním úkolem je provádět spínací operace v elektrických obvodech. Spouštění může být provedeno pod vlivem faktorů, jako je elektrický proud, tlak nebo hladina kapaliny nebo světelná energie.

Obsah

1. Hlavní oblasti použití v automatizačních systémech
2. Výhody a nevýhody použití EMR
3. Zařízení a princip činnosti
4. Hlavní typy EMR
5. Proudové relé
6. Časové relé
7. Vlastnosti připojení: typická schémata
8. Typické schéma zapojení přes kontakty relé
9. Obvod s magnetickým startérem
10. Schéma zapojení mezilehlého relé
11. První kontrola
12. Úprava EMR
13. Základní parametry pro výběr relé
14. kontaktujte skupinu
15. Технические характеристики
16. Provoz EMR, časté poruchy zařízení

Hlavní oblasti použití v automatizačních systémech

Ve většině případů se EMR používá pro spínání zátěží při spínacím proudu 10–16 A v sítích střídavého (220 V) nebo stejnosměrného (5–24 V). Takové technické vlastnosti umožňují použití relé k ochraně takových elektrických instalací, jako jsou motory s nízkým výkonem, ohřívače, elektromagnety a další spotřebiče s výkonem až 4 kW. Kromě toho se k ovládání obvodů používají relé

• přístrojové vybavení a automatizace;
• poplašné systémy;
• průmyslová automatizace;
• systémy dálkového ovládání.

EMR jsou zvláště účinné při práci s nízkonapěťovými indukčními zátěžemi s krátkou časovou konstantou (do 10 ms). Současně jsou proudová přetížení při spouštění malá a při vypnutí zařízení nedochází k napěťovým rázům. Schopnost zařízení spínat komplexní zátěže je zajištěna jeho konfigurací se skupinami kontaktů navrženými pro příslušné proudy.

Výhody a nevýhody použití EMR

Hlavní argumenty ve prospěch použití elektromagnetického relé v řídicím obvodu elektrického obvodu jsou:

• odolnost vůči účinkům přepětí na sítě;
• schopnost elektrické izolace odolat až 5 kV mezi kontakty a řídicí cívkou;
• mírný pokles napětí na kontaktech v sepnutém stavu;
• schopnost spínat zátěže až do 4 kW při velikosti menší než 10 cm³;
• nízké rychlosti rozptylu tepla;
• přítomnost galvanického oddělení mezi kontaktní skupinou a řídicími obvody;
• relativně přijatelnou cenu.

Mezi „nevýhody“ takového technického řešení je třeba vyzdvihnout omezenou mechanickou životnost zařízení, vysokou spotřebu proudu a tvorbu rušení v okamžiku provozu.

Zařízení a princip činnosti

Základem konstrukce EMR je jádro z nemagnetické slitiny s elektrickou cívkou z měděného drátu potaženého dielektrikem (laková, syntetická nebo látková izolace). Při přivedení napětí na vstup se pohyblivý prvek zatáhne, díky čemuž se kontakty pohybují.

Návrh také zajišťuje přítomnost několika funkčních bloků:

• mezilehlé prvky, které zajišťují provoz pohonu;
• ovládací prvky, které přeměňují elektrickou energii na vstupu na magnetické pole);
• akční členy (kontakty) působící přímo na řídicí obvody.

EMR se vyrábějí s normálně uzavřenými, otevřenými kontakty a zařízeními smíšené konstrukce.

Princip činnosti elektromagnetického relé je založen na činnosti magnetického pole, jehož siločáry pronikají do jádra, když je do cívky dodáván elektrický proud. V důsledku toho je k jádru přitahována kotva s magnetickými vlastnostmi. V důsledku toho se skupina kontaktů otevře nebo zavře. Při poklesu napětí vrátí vratná pružina pohyblivý prvek do původního stavu.

Charakteristickým rysem mezilehlých EMR je přítomnost polovodičového časového připojení v zařízení. Ovládá se otáčením rezistoru. Pro snížení inerciálního výkonu může být zařízení vybaveno laminovaným jádrem.

Hlavní typy EMR

Relé EMR se obvykle klasifikují podle několika parametrů. Na základě konstrukčních prvků se dělí kontaktní a bezkontaktní zařízení. V prvním případě mluvíme o zařízeních, která při spuštění působí se skupinou kontaktů na silový obvod a zajišťují spojení nebo přerušení. Ve druhém je podobného výsledku dosaženo změnou jednoho z parametrů (napětí, proud, kapacita, odpor).

V závislosti na způsobu připojení se zařízení dělí na následující typy.

• Primární (zařízení je připojeno přímo k řídicímu obvodu).
• Sekundární, vyžadující připojení k síti přes měřicí transformátor proudu.
• Zprostředkující, operující z výkonných orgánů jiných reléových zařízení. Tento princip činnosti umožňuje násobení nebo zesílení signálu.

V závislosti na typu vstupního napětí se vyrábějí stejnosměrná a střídavá zařízení. První možnost lze zase rozdělit na polarizované a neutrální. Jeho zásadním rozdílem je citlivost zařízení na polaritu zdroje energie (v závislosti na tom kotva mění směr pohybu kotvy).

Mezi nevýhody stejnosměrných zařízení patří relativně vysoká cena a nutnost použití ve spojení s napájecím zdrojem. Takové problémy nevznikají při provozu AC EMR, ale jejich významným „minusem“ budou vibrace během provozu a snížená citlivost.

Proudové relé

Proudové relé je určeno k monitorování tohoto parametru v elektrických spotřebitelských obvodech. Zařízení je možné zapojit do silových obvodů nebo pomocí přístrojového transformátoru. Přenos dat do jiných obvodů se provádí připojením rezistoru.

Hlavním konstrukčním rozdílem proudového relé je konstrukce cívky. Využívá silný vodič, který má nízký odpor a je navinutý na jádru s malým počtem závitů. Pro ovládání specifikovaných parametrů je k dispozici automatický systém zapnutí/vypnutí.

Časové relé

Ve většině případů se časová relé instalují, když je nutné vytvořit spouštěcí kaskády při připojení zařízení s vysokým výkonem. Tento přístup vám umožňuje vyhnout se náhlým rázům zátěže při zapnutí zařízení, které překračují povolené hodnoty. Časové zpoždění zajišťuje přídavný zkratovaný obvod, jehož roli hraje měděná objímka umístěná na jádře.

Princip činnosti časového relé je založen na „zhášení“ síly elektromagnetického pole v důsledku přítomnosti opačně směrovaného proudu. V důsledku toho se vytvoří zpoždění, jehož hodnota může být 0.07–0.15 s. Nastavení se provádí pružinou kotvy EMR. Stejný efekt je pozorován při vypnutí napájení, ale zpoždění může být 0.5–2 s.

Vlastnosti připojení: typická schémata

Nejběžnějším schématem je připojení jednofázové zátěže prostřednictvím reléových kontaktů nebo magnetického spouštěče k ochraně hnacích mechanismů před kolísáním napětí, ke kterým dochází během nouzových situací. Jeho použití umožňuje možnost úpravy provozních parametrů systému v dosti širokém rozsahu. Můžete například nastavit optimální zpoždění zapnutí.

Typické schéma zapojení přes kontakty relé

Ve schématu na obrázku je relé 220 V připojeno přímo k řízené síti. To umožňuje zařízení měřit vstupní napětí a určit jeho shodu s přijatelnými parametry. Pokud hodnota spadá do specifikovaného rozsahu, aktivuje se automatické opětovné uzavření (automatický restart). S nastaveným časovým intervalem se kontakty sepnou a připojí k síti.

Obvod s magnetickým startérem

Připojení jednofázové zátěže lze provést podle schématu, které zajišťuje řízení spínacích operací pomocí magnetických spouštěčů. Hlavním rozdílem v jeho provozu je skutečnost, že zpočátku je MP zapnuto / vypnuto, což zase připojí nebo odpojí zátěž. Zařízení se vybírá v souladu s charakteristikami připojeného zařízení.

Schéma zapojení mezilehlého relé

Při použití mezilehlého elektromagnetického relé v obvodu závisí jeho konfigurace na povaze připojených zátěží. Ve většině případů zařízení funguje jako stykač, který efektivně rozděluje energii mezi prvky zátěže.

V tomto případě je neutrál připojen přímo ke kontaktu cívky. Napájecí fázový vodič se připojuje přes tlačítko „Stop“, které se spouští otevřením. Jeho druhý kontakt se také připojí k systémové fázi. Normálně sepnuté kontakty se používají pro připojení zátěže a normálně otevřené kontakty mezilehlého EMR se používají pro fázi.

Pro zajištění nepřetržitého napájení cívky je jeden z výstupních kontaktů připojen k zátěži. Kontaktní skupina je uzavřena. Pro odpojení zátěže a EMR se elektrický obvod přeruší pomocí tlačítka „Stop“. Do obvodu lze dodatečně zařadit magnetický spouštěč pro řízení zátěže s vysokým výkonem. K ovládání relé lze použít termostat, světelná čidla a pohybová čidla.

První kontrola

Po instalaci nového zařízení nebo opraveného EMR (po převinutí jeho cívek) je nutné zařízení zkontrolovat. Úplný rozsah práce zahrnuje následující operace.

• Vnější kontrola, vnitřní diagnostika a údržba (čištění, neporušenost těsnění, stav těsnění, vedení).
• Kontrola kontaktní skupiny a mechanismu. Pokud jsou zjištěny závady, jsou upraveny.
• Testování EMR na shodu skutečných technických charakteristik s nominálními parametry, když je relé aktivováno, vráceno, drženo.
• Kontrola elektrické pevnosti izolace.
• Kontrola doby zpoždění při spuštění nebo návratu.
• Testování systému za podmínek sníženého napětí.

Úprava EMR

Metoda měření se může výrazně lišit v závislosti na typu relé. Při provádění úprav je důležité vzít v úvahu následující zásady.

• Oslabení vratné pružiny vede k prodloužení doby návratu a snížení reakčního napětí.
• Pokud zvětšíte počáteční mezeru mezi jádrem a kotvou, zvýší se provozní rychlost a napětí bude vyšší. Stejný efekt je pozorován při nastavování koncové mezery ve vztahu k rychlosti návratu a napětí.
• Se zvýšením počtu zapínacích/rozpínacích kontaktů a současným zvýšením tlaku pružiny se zvyšuje napětí a rychlost návratu a provozu.

Je třeba vzít v úvahu, že jakékoli změny přímo ovlivňují činnost kontaktního systému. Proto je při nastavování parametrů EMR nutné zvolit polohu, ve které bude vratná pružina maximálně napnutá a mezera může poskytnout největší zdvih kotvy.

Základní parametry pro výběr relé

kontaktujte skupinu

Jedním z klíčových parametrů pro výběr EMR je konfigurace jeho kontaktů: mechanismus se nejčastěji otevírá, zavírá nebo spíná. Při výběru musíte vzít v úvahu následující parametry:

• pokles napětí;
• jmenovité zatížení, při kterém se spínání provádí s vysokou spolehlivostí;
• maximální přípustný spínaný výkon, napětí a proud;
• mechanická a elektrická odolnost proti opotřebení;
• pulzní proud;
• minimální zatížení;
• kontaktní materiál.

Технические характеристики

Základem pro výběr elektromagnetického relé 220 V je:

• provozní napětí a proud;
• citlivost (minimální hodnota energie dodávané do vinutí, při které je zařízení schopno spínat);
• doba aktivace, doba uvolnění, vibrace kontaktů;
• návratový koeficient, který se pro EMR různých typů pohybuje od 0.1 do 0.98;
• provozní proud (jeho minimální hodnota, při které dochází k sepnutí, sepnutí nebo rozepnutí kontaktů);
• bezpečnostní faktor (od 1.4 do 2);
• frekvence spínání relé.

Provoz EMR, časté poruchy zařízení

Relé je zařízení s omezenou mechanickou životností: během provozu periodicky vyhoří, kontakty se opotřebují a na jejich povrchu se tvoří uhlíkové usazeniny. Proto je při běžné údržbě EMR nutné čištění. Kromě toho stojí za zvážení, že zařízení jakéhokoli typu je navrženo pro určitý počet operací. To je způsobeno skutečností, že pod vlivem jisker a elektrického oblouku, který vzniká při spínání, dochází k postupné destrukci kovu.

Nejčastějšími problémy, které vznikají při provozu relé, jsou přerušení drátu cívky nebo výskyt mezizávitového zkratu v něm. Příznaky takové poruchy mohou být hlasité hučení EMR nebo selhání při zapnutí. Zvenčí může být místní přehřátí a zkraty indikovány ztmavnutím na cívce. Praskavý zvuk z relé může znamenat opotřebení kontaktů.

Když je obvod vypnutý, EMR může zůstat v aktivním stavu, v takovém případě dojde k „přilepení“ kontaktů. Pro kontrolu technického stavu cívky použijte multimetr nebo tester kontinuity. Pokud je obvod uzavřen, nedochází k přerušení. Když je na vinutí přivedeno napětí, skupina kontaktů by měla fungovat a odpor obvodu by měl být nulový. V rámci plánované údržby se zařízení čistí od prachu a nečistot.