Наибольшее число электросхем создаётся и функционирует в системах с низким уровнем напряжения. Главной задачей таких схем является изменение входящих сигналов в соответствии с заданным алгоритмом.
Для обеспечения гальванической изоляции между цепями низковольтного и высоковольтного уровней используется промежуточное реле. Из-за своих компактных размеров и высокой надежности эти устройства находят широкое применение в различных сферах.
Краткое содержание статьи
Назначение и функции устройства
Этот тип выключателя служит вспомогательным элементом в электросети. Многофункциональные модели можно использовать в автоматизированных, защитных и регулирующих системах.
Это применяется в ситуациях, когда требуется одновременно замыкать или размыкать несколько независимых цепей, то есть дублировать каналы передачи электричества.
Пример подключения аварийной кнопки в автомобиле: с помощью одной линии контакта электромагнитного реле можно отключить переключатель, а второй — активировать звуковое оповещение в блочном устройстве сигнализации.
Контактор также может работать в качестве регулятора более мощного реле, что позволяет осуществлять переключение цепи с высоким напряжением.
Предположим, есть необходимость подачи тока на катушку индуктивности выключателя, где пик моментального значения токовой силы при активации составляет 63 А. Но реализовать это с помощью одного электромагнитного устройства невозможно.
Потому в первую очередь необходимо подать питание на катушку сердечника разделительного механизма, используя имеющиеся связи, затем включить более мощный контактор, который возьмет на себя функцию переключения более значительного объема электроэнергии.
Кроме того, данный элемент может быть использован для создания искусственной задержки в работе защитного реле, то есть для формирования выдержки времени.
Конструктивное строение прибора
Электромагнитные устройства подключаются к электрическим цепям, которые осуществляют контроль или регулирование подключенных изделий к силовому узлу для их преобразования. Запуск может происходить под воздействием различных факторов: электропитания, светового потока, гидростатического давления или давления газа.
Конструкция электромагнитного реле включает: 1 – пружину; 2 — подвижный якорь; 3 — ферромагнитный сердечник; 4 – катушка; 5 — основание; 6 – один или несколько неподвижных контактов; 7 – исполнительный механизм.
По стандартам, простейшее контактное устройство состоит из трёх основных элементов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного. Каждый из этих элементов представлен отдельным механизмом, который отвечает за конкретные операции в коммутирующей системе.
Первичный элемент, именуемый чувствительным, реагирует на входной параметр и преобразует его в физическую величину, необходимую для работы контактора.
Такой воспринимающий механизм представлен в виде электромагнитной катушки с сердечником — на схеме помечен номером 4. В зависимости от сети, к нему можно подключать как переменное, так и постоянное напряжение.
Промежуточный элемент проводит сравнительный анализ преобразованного значения с установленным образцом. Как только достигается нужный уровень, узел передает сигнал от чувствительного элемента к исполнительному. Этот участок включает пружины противодействия (1) и стабилизаторы.
Стабилизирующие элементы в контакторе служат для устранения колебаний подвижных частей, а в реле времени — для обеспечения нужного временного интервала.
В производственной секции, по линиям переключения (6), расположенным на корпусе над клеммами, осуществляется влияние на подчиненную линию, и контакты замыкаются.
Принцип действия контактора
В механизме работы этого типа реле заложено применение электродинамических сил, создаваемых в ферромагнитном материале при прохождении электрического тока через витки изолированного проводника катушки.
Работа коммутатора зависит от его технических характеристик и количества контактных соединений — якорь может либо замыкать, либо размыкать их.
Начальное положение Г-образной пластины (якоря) удерживается пружиной. При подаче тока на магнит, якорь, находящийся под воздействием коммутирующего контакта, преодолевает силу пружины и движется в направлении намагниченного поля.
Во время движения хвостовик, стоящий на контактной плоскости, задевает нижнюю контактную схему, перемещая её вниз. Если подача электричества на катушку прекращается, пружина возвращает ярмо обратно, и устройство принимает свое исходное положение.
Рассмотрим работу электромагнитного реле на примере автомобиля.
Если подключить его к трёхфазному асинхронному мотору, будут исполнены следующие действия:
- Запуск — включение сигнализации.
- Срабатывание пускателя.
- Замыкание последней пары контактов, в результате чего — пуск двигателя.
Более того, именно реле отвечает за остановку двигателя при разрыве реверса. Это предотвращает проблемы с резкой остановкой мотора.
Для определения типа электромагнитного контактора в производстве используют маркировочные значения, состоящие из комбинации букв и цифр, указанных на устройстве.
Кроме того, важно отметить, что электромагнитное реле может иметь несколько групп регулирующих контактов. Количество последних зависит от назначения конкретной модели устройства.
Разновидности промежуточных коммутаторов
Промежуточные контакторы разгружают основные исполнительные механизмы. В противном случае требования к гасителям дуги становятся более жесткими, что может сделать производство таких мощных источников, как ТЭС, экономически нецелесообразным.
Используемые методы подключения
Классификация электромагнитных коммутаторов проводится по основным параметрам и характеристикам, а именно:
- по способу подключения;
- по конструктивным особенностям — числу и типу обмоток, количеству, состоянию и мощности контактных линий;
- по принципу действия;
- по времени срабатывания и возврата в исходное состояние.
В зависимости от назначения, контакторы могут производиться как с обмоткой напряжения или тока, так и с обеими типами одновременно. Существует два стандартизированных метода их соединения.
Электромагнитный устройство должно включаться не только в стандартном режиме работы источника питания, но и в условиях аварии, функционируя при снижении тока до 40%.
Первый тип подключения — последовательный. Прибор подключён последовательно в секциях обмоток других устройств и работает от тока, протекающего по данной цепи.
Второй тип — шунтовый. Подключается к номинальным значениям напряжения источника оперативного тока.
Особенности конструкции устройства
Конструктивные особенности могут предусматривать устройства с одной, двумя или не часто с тремя витками обмоток напряжения или тока (РП-23, РП-252 и РП-11 соответственно).
Реле постоянного тока (РП-23) производятся для следующих нормы напряжения: 12, 24, 48, 110 и 220 В, а переменного (РП-24) — для 127, 220 и 380 В.
Устройство РП-23 включает: электромагнит с обмоткой, якорь с хвостовиком, неподвижные и подвижные контакты, пружину и регулировочную пластину. Контактор установлен на основании и закрыт кожухом.
Коммутаторы типов РП-23 и РП-24 предназначены для работы на гальваническом токе и имеют по 5 контактных линий, которые могут быть использованы в различных сочетаниях. Основные различия между ними заключаются в их конструкции.
Второй тип устройств также включает встроенный механический указатель расцепления. Их потребляемая мощность при номинальном напряжении составляет 6 Вт. Серии РП-25 и РП-26 функционируют только на переменном токе и имеют аналогичную конструкцию, как и предыдущие модели.
Дополнительный элемент — короткозамкнутая витковая обмотка на сердечнике с катушкой, используемая для устранения вибраций подвижной части механизма. Их потребляемая мощность одинакова — 10 Вт.
В последние годы ЗАО ЧЭАЗ (завод электрических аппаратов в Чебоксарах) производит не только указанные ранее модели, но и модифицированные версии. Это коммутаторы РП16-1 (галvanic) и РП16-7 (переменный ток), оснащенные двумя размыкающими и четырьмя замыкающими контактными комбинациями.
Распределитель нового поколения РП16-7 предназначен для применения в селективных силовых схемах защиты и автоматики для управления электрической нагрузкой.
Двух- и трехобмоточные периферийные устройства обычно применяются для решения различных задач.
Рассмотрим, какие задачи они способны решить и какой тип устройства для этого будет необходим:
- Для активации режима работы от тока и удержания от напряжения, например, серия РП-232 с одновитковой рабочей обмоткой.
- Если требуется действие устройства от напряжения и отпускание от электричества — РП-233 с двумя токовыми витками удержания.
Таким образом, взамен вышеописанных контакторов ЧЭАЗ внедряет новые модели РП-16-2 – РП16-4 и РП17-1 – РП17-5.
Принцип работы коммутаторов
Контактные устройства находят применение в области связи и автоматики. Исходя из модели работы, они делятся на нейтральные и поляризованные (импульсные).
Главное отличие между ними в том, что в нейтральных модели смещение якоря не зависит от полярности управляющего сигнала, в то время как у поляризованных оно прямо связано с направлением движения заряженных частиц в обмотке.
Нейтральные выключатели обладают простой конструкцией, состоящей из контактной группы и магнитного узла. В контактной группе находятся два неподвижных и один общий подвижный контакт. Магнитная часть включает якорь, электромагнит и ярмо.
Схема электромагнитного реле нейтрального типа изображает устройство, у которого якорь с втягиванием внутрь катушки. В случае, если управление осуществляется на максимальном расстоянии, то якорь будет находиться вдали от сердечника, в результате чего одна пара контактов будет замкнута, а другая — открыта.
Электромагнитные реле дополнительно классифицируются в зависимости от способа перемещения якоря: угловые (поплавковые) и втягиваемые. Для снижения магнитных потерь используется воздушный канал между подвижной пластиной и сердечником, который, как правило, завершается полюсным наконечником.
Данные релейные электросистемы находят применение в управлении промышленными машинами и станками. РЭС-6 — это один из представителей слабосигнальных контакторов, относящийся к нейтральному классу. Данное устройство может существовать в виде двухпозиционного или одностабильного варианта. Номинальное рабочее напряжение составляет от 80 до 300 В, тогда как ток коммутации колеблется от 0,1 до 3 А-В.
Импульсная категория включает аналогичные системы. В отличие от обычных, магнитная часть импульсных реле дополнительно имеет два стержня с обмотками, а также контактную тягу и постоянный магнит, создающий поляризованный поток.
Данный способ подачи изменяет направление электромагнитной силы, которая действует на якорь, в зависимости от ориентации силового потока в катушке.
Структура поляризованного реле ИМШ1-0,3 включает катушку, постоянный магнит с полюсными надставками и пластину, стойку, пружину и соединительные линии. Увеличение скорости отклика устройства достигается за счет использования листовой стали для сердечника.
Контакторы ИМШ1-0,3 часто используются как релейный механизм для пути в импульсных защитных системах (РЗ) гальванического тока. Модель ИМВШ-110 применяется в схемах на переменном токе и включает диодный мост, который преобразует переменные величины в постоянные.
Время срабатывания и возврата
Промежуток времени, необходимый для активации промежуточного механизма (t притяжения), определяется как период с момента подачи команды до начала изменения выходных характеристик. Данное значение зависит от конструктивных особенностей реле, схемы подключения и входного сигнала.
Время отключения (t отпускания) представляет собой период от момента подачи сигнала на выключение до достижения выходным параметром минимального значения.
Изображение схемы блока замедления работы реле РП18 демонстрирует, что замедление процесса осуществляется с помощью полупроводниковых схем, к выходу которых подключаются обмотки реле.
К релейным устройствам этого типа предъявляются строже требования по скорости реакции.
В зависимости от временных параметров срабатывания устройства можно выделить следующие категории:
- быстродействующие — время замедления на притяжение и отключение до 0,03 с (например, РЭП37-13, РП 17-4М);
- нормальные — 0,15–0,20 с (серия RE);
- медленные — 1,0-1,5 с (НММ4–250, НММ4–500);
- временные — более 1,5 с (РП18-2-РП18-5).
На рынке представлены модификации различных производителей, которые могут незначительно отличаться по конструкции. Тем не менее, благодаря маркировке на устройстве можно точно определить его технические параметры.
О чем расскажет маркировка?
В маркировке контакторов указан полныï набор сведений о назначении и особенностях конструкции, а также информация о климатическом исполнении.
Например, расшифровка модели ТКЕ520ДГ предполагает, что устройство рассчитано на выдержку обмотки до 30 В и контактов — до 5 А, также присутствует два замыкающих контакта, и конструкция устройства предполагает долгосрочную эксплуатацию в герметичном исполнении.
Далее проанализируем структуру условного обозначения, используя в качестве примера ПЭ41(Н) (*)(*)(*)(*)(*)/(*)(*)(*)(*)5:
- РЭП — реле электромагнитное промежуточное.
- 37 (Н) — номер разработки.
- (*) — обозначение типа тока в цепи, включающей обмотки: 1 — постоянный ток; 2 — переменный ток.
- (*) — тип замедления: 1 — замедленные при включении; 2 — замедленные при отключении.
- (*) — номер обмоток;
- (*)(*) — количество замыкающих и размыкающих контактов;
- (*)(*) — напряжение или ток силовой категории: постоянный (D) и переменный (А);
- (*)(*) — значение электрической силы удерживающих обмоток;
- (*) — тип и способ соединения задних проводников: 1 — с ламелями для пайки; 2 — с винтовой фиксацией; 3 — крепление клеммами на разъемную колодку.
- (*)5 — климатическое оформление и категория размещения согласно ГОСТ: УХ — умеренно-холодный; В — всеклиматический.
При выборе нужной модели коммутирующего устройства следует учитывать не только его электрические параметры, но и окружающую среду, в которой оно будет эксплуатироваться.
Выбор контактора должен производиться на основании таких характеристик, как питающая сила (В), потребляемая мощность (Вт), коммутируемый ток (А), группы контактов, время срабатывания (с) и размер.
Несмотря на высокое качество конструкции коммутатора, его основным недостатком являются контакты. Считается, что качественная соединительная группа может находиться только в герметичных вакуумных условиях. При попадании воздуха создается оксидная пленка, которая негативно сказывается на работе устройства.
Нюансы подключения и регулировки
После монтажа промежуточного механизма его необходимо подключить к электросхеме. Для осуществления подключения задействуются контакты катушки вместе с дополнительными соединительными элементами. Обычно в таких устройствах присутствует несколько пар контактов: нормально-открытые (NO) и нормально-замкнутые (NC).
В представленной электросхеме группа контактов распределена следующим образом: 10-11 — нормально-замкнутые контакты; 11-12 — нормально-разомкнутые; контакты 1 (фаза) — 3 (ноль) — это напряжение питания для реле.
На первой позиции следует полное отключение подачи сигнала на катушку. Поскольку катушка не имеет полярности, соединение контактной группы может осуществляться произвольно.
Для подключения обзорного механизма изучим схематические инструкции. Напряжение в катушке может быть: 12, 24 или 220 В.
Схема устройства без подключения к электрической сети. Установка осуществляется в системах управления и автоматизации, и занимает промежуточное место между основным исполнителем и источником задания.
Регулировка электронного пускателя будет разобрана на примере наиболее распространенной модели РП-23.
Процесс включает следующие этапы:
- Сначала проверяем пусковое напряжение и возврат, подавая источник гальванического тока на катушку, осуществляя плавную регулировку.
- Во время притягивания якоря у подвижного элемента системы должен быть совместимый ход в диапазоне 0,1-1,5 мм. Путем подгиба хвостовика на Г-образную пластину произведем настройку.
- Разница уровня между активным и неактивным контактами устанавливается в пределах 1,5-2,5 мм. Настройка прогиба производится путем поджимания угольника неподвижных контактов и верхнего упора подвижного элемента.
- При окончательной фиксации якоря (замыкание) зазор между неактивными контактами должен составлять 0,3-0,4 мм.
- В центре плоскости подвижные и неподвижные контакты должны совпадать. Регулировка осуществляется путем передвижения пластины и направляющей скобы.
Аналогичным образом производится и настройка параметров реле РП-25, однако следует исключать зазор между катушкой и якорем в пятом состоянии.
Выводы и полезное видео по теме
Принцип работы электромагнитного реле, а также их назначение и основные показатели надежности приборов были детально рассмотрены. Для дополнительной информации смотрите видеоматериал:
После выбора необходимой модели устройства можно переходить к его подключению и настройке. Все основные особенности подробно описаны в предоставленном сюжете:
Технологические разработки промежуточных реле всегда ориентировались на снижение веса и габаритов, а также на улучшение надежности и упрощение монтажа приборов. В результате компактные контакторы стали помещаться в герметичный корпус, заполненный сжатым кислородом или с добавлением гелия.
Это решение гарантирует продление срока службы внутренних компонентов, которые стабильно выполняют все предусмотренные функции.
Поделитесь вашим опытом выбора промежуточного отключающего устройства для вашей домашней электросети. Какие критерии оказались для вас главными? Оставляйте свои комментарии в разделе ниже, выкладывайте фотографии, связанные с темой статьи, и задавайте вопросы.
