Elektromagnetická relé. Druhy a práce. Zařízení a aplikace

a) Ochranná relé energetických systémů. Relé řady RT-40 (obr. 9.5) se široce používají v ochranných obvodech energetických systémů a velkých elektráren (výkonné elektromotory, transformátory). Magnetický obvod / je laminován z plechů z elektrotechnické oceli. Vinutí 2 relé je rozděleno do dvou sekcí, které lze v případě potřeby zapojit paralelně nebo sériově. Kotva ve tvaru L 3 je vyrobena z tenkého plechu z elektrotechnické oceli. K ose kotvy jsou připojeny dva můstkové kontakty (spínací a rozpínací) se stříbrnými kontakty. Provozní proud se reguluje změnou napětí spirálové protiběžné pružiny 4. Napětí pružiny a hodnota provozního proudu (požadovaná hodnota) jsou fixovány ukazatelem 5 na stupnici 6. V důsledku změny napětí pružiny se požadovaná hodnota provozního proudu změní 4krát. Při přepnutí sériového zapojení sekcí na paralelní se provozní proud zvýší 2krát.
Tlumič 7 ve tvaru toroidu naplněného křemenným pískem je spojen s osou kotvy. Při jakémkoli zrychlení kotvy a k ní připojeného pohyblivého systému se část kinetické energie vynakládá na překonání třecích sil mezi zrny písku. S pomocí tlumiče se snižují vibrace jak celého pohyblivého systému, tak i kontaktů při jejich zapnutí.
Relé jsou vyráběna pro proudy od 0,2 do 200 A. Doba odezvy je 0,03 s při / = 3/CP. Návratový koeficient je yv ^ 0,7 a klesá se zvyšující se silou protiběžné pružiny. Spotřeba energie při jmenovitém nastavení je od 0,2 do 8 V-A. Výkon spínaného obvodu je asi 50 W stejnosměrného proudu při napětí 220 V.
Na základě relé řady RT-40 se vyrábějí relé maximálního napětí RN-51, RN-53 a relé minimálního napětí RN-54.
b) Proudová a napěťová relé pro řízení a ochranu elektrického pohonu. Jako taková relé se často používají stejnosměrná relé řady REV-300 s vysokým. Relé této řady se vyrábějí jak jako napěťová, tak i jako proudová relé. Obr. 9.6 znázorňuje proudové relé řady REV-300. Magnetický obvod ve tvaru U / je vyroben z tyče kruhového průřezu. Plochá kotva 2 se otáčí na hranolu, což zajišťuje vysokou mechanickou odolnost relé proti opotřebení. Vinutí 8 je vyrobeno z měděné sběrnice. Síla pružiny 5 se nastavuje maticí 6. Izolační deska 7 spojuje kotvu s pohyblivým kontaktem 8. Relé má dva pevné kontakty 9 a 10. Pohyblivý kontakt 8 je připojen ke svorce 11 pomocí pružného spojení 12. Relé je upevněno na montážním panelu pomocí svorníků 4. Vysokého součinitele návratnosti je dosaženo díky dostatečně velké (až 5-10~3 m) konečné mezerě a malému zdvihu kotvy (jednotky milimetru). Nastavení vypínacího proudu se nastavuje v rozmezí 30–65 % změnou počátečního stlačení pružiny 7. Vypínací nastavení napěťového relé se mění v rozmezí 5–30 % Uhom-

Se zvyšujícím se počátečním napětím E/tr se mění koeficient návratnosti.
Zvýšení rychlosti odezvy napěťového relé je dosaženo nízkým jmenovitým napětím vinutí (24, 48 V) a sériovým zapojením přídavného konstantního rezistoru. Přídavný rezistor umožňuje zvýšit napětí odezvy relé.

Obr. 9.6. Relé řady REV-300:
a— celkový pohled; b— kotva v zatažené poloze

Jeho odpor je zvolen tak, aby odezvový proud byl v rozsahu 0,3 /nom ^ /cp ^ 0,5 /Ω. Čím větší je poměr /cp//pom, tím delší je doba odezvy.
Začlenění dalšího konstantanového rezistoru snižuje závislost odezvy na teplotě.
Součinitel návratnosti relé se reguluje změnou koncové mezery (obr. 9.6, b). Konečná mezera bk a zdvih kotvy se nastavují změnou polohy pevných kontaktů 10, 9. Při zvednutí kontaktu 10 se mezera bk zvětší. Při spuštění kontaktu 9 se zdvih kotvy zmenší. Minimální hodnota mezery je 62 = 1,5 mm.
c) Ochranné relé elektrického pohonu. Obr. 9.7 znázorňuje zjednodušený obvod pro ochranu stejnosměrného motoru pomocí nadproudového relé. Spínače Q1 a Q2 připojují obvod kotvy k napájecí síti a spínače Q3 a Q4 dodávají napětí do řídicího obvodu (stykače KM). V případě zkratu ve vinutí kotvy motoru M se aktivuje nadproudové relé KA a rozpojí své kontakty v obvodu cívky stykače KM. V tomto případě je obvod kotvy motoru odpojen od napájení. Protože proud v kotvě se stal nulovým, relé KA se uvolní, jeho kontakty se sepnou a obvod cívky stykače je připraven k dalšímu zapnutí.

Obr. 9.7. Schéma zapojení relé pro maximální proud

Při odpojení stykače se jeho pomocný kontakt KM rozpojí, proto se při sepnutí kontaktů KA stykač KM znovu nezapne. Charakteristickým rysem obvodu je úplné odpojení relé KA od napájení v důsledku uvolnění stykače. Proto může být hodnota ks relé nízká.
V řadě řídicích obvodů se místo tlačítek používá ovládací prvek Kkontr. V tomto případě po odpojení kotvy a relé KA od napětí jeho kontakty opět sepnou cívku stykače KM. Motor se v případě zkratu v kotvě znovu zapne, po kterém se motor opět vypne atd. V důsledku toho bude poškozený motor opakovaně připojen k síti. V tomto ohledu jsou relé vybavena speciálním zařízením, které zabraňuje návratu relé do původního stavu po ukončení proudu v cívce (obr. 9.8). Relé lze po operaci vrátit do původní polohy buď ručně, nebo pomocí speciálního elektromagnetu (dálkový návrat). Taková relé, nazývaná relé bez samovolného návratu, jsou popsána níže.
Hlavní požadavky na ochranná relé elektrických pohonů jsou vysoká rychlost odezvy (≤ 0,05 s), široké nastavení odezvy proudu a odolnost proti vibracím a nárazům.
Obr. 9.8 znázorňuje proudové relé řady REV, určené pro provoz v elektrických pohonech střídavého proudu. Tato relé se používají k ochraně před zkratovými proudy a v kombinaci s časovým relé k ochraně před proudovým přetížením. Relé lze použít jako mezilehlá relé. Proudová relé ve výchozí poloze pracují s otevřeným magnetickým systémem bez zkratovaného závitu na pólu. Napěťová relé zpravidla reagují na zmizení napájecího napětí. Proto je kotva ve výchozí poloze relé dlouhou dobu v přitažené poloze. Pro eliminaci vibrací kotvy je na hrotu pólu instalován zkratovaný závit.
Cívky proudových relé jsou vyráběny pro jmenovité proudy od 2,5 do 600 A. Nastavení vypínacího proudu se provádí změnou napětí vratné pružiny a pohybuje se v rozsahu od 110 do 700 % / ohm. Napěťová relé umožňují nastavení vypínacího napětí od 70 do 85 % jmenovitého. Návratový koeficient proudových relé je v rozsahu 0,2-0,4. Relé mají jak normálně rozpojené, tak normálně sepnuté kontakty a vyrábějí se s návratem i bez něj s ručním pohonem západky. Relé bez návratu mají nevyváženou západku, jejíž levá část je těžší než pravá. Při přitažení kotvy se západka / otočí silou gravitace proti směru hodinových ručiček a zablokuje kotvu 2 v přitažené poloze. Pro ruční vrácení kotvy je nutné stisknout hlavu západky.

Obr. 9.8. Neautomaticky resetované relé střídavého proudu

Doba odezvy relé řady REV je 0,06 s, doba uvolnění je 0,07 s.

Hlavní složkou kybernetických a automatizačních systémů jsou spínací procesy. První zařízení provádějící spínání v automatických elektrických obvodech byla elektromagnetická relé.

Díky technologickému pokroku se objevily polovodičové spínače. Elektromagnetická relé však neztrácejí na popularitě pro použití v různých elektrických zařízeních a zařízeních. Široké použití relé je způsobeno jejich nepopiratelnými výhodami, mezi které patří vlastnosti kovových kontaktů.

Odpor kontaktů relé je na rozdíl od spínačů na bázi polovodičových prvků nejnižší. Reléové kontakty snesou mnohem vyšší proudové přetížení než polovodičové spínače. Relé fungují normálně v přítomnosti statické elektřiny a záření. Hlavní kladnou vlastností relé je galvanické oddělení ovládacího a spínacího obvodu bez přídavných prvků.

Hlavní typy elektromagnetických relé

Podle konstrukčních vlastností ovládacích prvků se elektromagnetická relé dělí na:

• Kontaktní relé, které ovlivňují výkonový obvod skupinou elektrických kontaktů. Jejich otevřený nebo zavřený stav může zajistit sepnutí (přerušení nebo spojení) výstupního silového obvodu.
• Bezkontaktní relé mají vliv na výkonový obvod náhlou změnou jeho parametrů (kapacita, indukčnost, odpor) nebo proudu a napětí.

Prostřednictvím reléové aplikace:

• Alarmy.
• Ochrana.
• Řídicí obvody.

Síla řídicího signálu:

• Vysoký výkon více než 10 wattů.
• Průměrný výkon 1-9 wattů.
• Nízký výkon méně než 1 watt.

Rychlost ovládání:

• Bez setrvačnosti méně než 0,001 s.
• Rychle působící 0,001-0,05 s.
• Pomalu 0,05-1 s.
• Nastavitelný.

Typ ovládacího napětí:

• AC proud.
• Stejnosměrný proud (polarizovaný a neutrální).

Podívejme se blíže na stejnosměrná relé, která se dělí na dva podtypy – neutrální a polarizované. Liší se tím, že polarizovaná zařízení jsou citlivá na polaritu připojeného napětí. Kotva mění směr pohybu v závislosti na připojených silových pólech.

DC relé se dělí na:

• 2-polohový.
• 2-pozice s dominancí.
• 3-polohový s mrtvou zónou.

Činnost neutrálních elektromagnetických relé nezávisí na pořadí, ve kterém jsou připojeny póly napětí. Nevýhody stejnosměrných relé jsou potřeba napájení a také vysoká cena.

AC relé nemají takové nevýhody, mají své vlastní negativní aspekty:

• Vibrace při provozu, nutnost jejich odstranění.
• Provozní parametry jsou mnohem horší než u stejnosměrného relé. Patří sem: magnetické pole, citlivost.

Mezi výhody stejnosměrných reléových zařízení patří absence potřeby napájení a možnost přímého připojení k síti střídavého napětí.

Podle ochrany před vnějšími faktory se relé dělí na:

• Zapečetěno.
• Kryté.
• Otevřete

Proudové relé

Struktura napěťových a proudových relé je velmi podobná. Jejich rozdíl spočívá pouze v konstrukci cívky. Proudové relé má cívku s malým počtem závitů a nízkým odporem. Drát je navinut na cívku pomocí silného vodiče.

Vinutí napěťového relé je vyrobeno s velkým počtem závitů. Každé z těchto relé monitoruje určité parametry pomocí systému, který automaticky vypíná a zapíná elektrické zařízení.

Proudové relé řídí sílu proudu v obvodu spotřebiče, ke kterému je připojeno. Data se přenášejí do jiného obvodu připojením odporu ke kontaktu relé. Připojení lze provést buď přímo do silového obvodu nebo přes přístrojové transformátory.

Časové relé

V automatizačních obvodech je často nutné vytvořit zpoždění při zapnutí zařízení nebo poslat signál k provedení určitého technologického procesu podle určitého algoritmu. Pro takové účely jsou navržena speciální zařízení, která jsou schopna spínat obvody s určitým časovým zpožděním.

Na taková časová relé jsou kladeny zvláštní požadavky:

• Nezbytná a dostatečná kontaktní síla.
• Malé celkové rozměry, hmotnost a nízká spotřeba.
• Stabilní provozní parametry časového zpoždění, nezávislé na vnějších vlivech.

Na časová relé, která řídí elektrické pohony, nejsou kladeny žádné zvýšené požadavky. Jejich zpoždění je od 0,25 do 10 s. Provozní spolehlivost takových relé musí být velmi vysoká, protože provozní podmínky zahrnují vibrace.

Konstrukce a princip fungování

Strukturu elektromagnetického relé lze rozdělit na jeho jednotlivé součásti následovně:

• Primární (Snímací) prvek převádí elektrický řídicí signál na magnetickou sílu. Obvykle je tímto prvkem cívka.
• středně pokročilí prvek se může skládat z několika částí. Aktivuje akční člen. Takovým prvkem je kotva s pohyblivými kontakty a pružinou.
• Ovládací prvek přenáší vliv na silový obvod. Takovým prvkem je nejčastěji skupina kontaktů výkonového relé.

Elektromagnetická relé mají poměrně jednoduchý princip činnosti, v důsledku čehož mají zvýšenou spolehlivost. Jsou nepostradatelnými prvky v systémech ochrany a automatizace. Relé funguje aplikací elektromagnetických sil, které se objevují v kovovém jádru, když cívkou protéká elektrický proud.

Prvky relé jsou instalovány na základně, kterou lze uzavřít víkem. Nad jádrem elektromagnetu je instalována pohyblivá deska (kotva) s kontaktem. Pohybujících se kontaktů může být několik. Naproti nim jsou odpovídající dvojice pevných kontaktů.

1 – Cívka relé
2 – Jádro
3 – Rod
4 – Pohyblivá kotva
5 – Skupina kontaktů
6 – Pružina
7 – Napájení cívky

Ve výchozí poloze pružina drží pohyblivou desku. Po připojení napájení se spustí elektromagnet a přitáhne tuto desku, která je kotvou, k sobě, čímž překoná sílu pružiny. V závislosti na provedení relé se kontakty rozepnou nebo sepnou. Po vypnutí napájení se kotva působením pružiny vrátí do původní polohy.

K dispozici jsou elektromagnetická relé s vestavěnými elektronickými součástkami ve formě kondenzátoru zapojeného paralelně s kontakty pro snížení hluku a jisker a odporu připojeného k cívce pro zajištění hladkého chodu relé.

Silovým obvodem, který je spojen kontakty, může protékat elektrický proud, který je mnohem větší než řídicí proud. Tento obvod je galvanicky oddělený od řídicího obvodu elektromagnetu. Jinými slovy, relé hraje roli výkonového, napěťového a proudového zesilovače v elektrickém obvodu.

Střídavá elektromagnetická relé se aktivují, když je k nim připojen střídavý proud 50 Hz. Konstrukce takového relé se prakticky neliší od stejnosměrného relé, s výjimkou jádra elektromagnetu, které je v tomto případě vyrobeno z plechu z elektrooceli. To se provádí za účelem snížení energetických ztrát způsobených vířivými proudy.

Parametry elektromagnetických relé

Hlavní charakteristikou takových relé jsou závislosti mezi vstupními a výstupními parametry.

Hlavní parametry relé:

• Doba odezvy relé – charakterizuje časový interval od okamžiku odeslání signálu na vstup relé do okamžiku zahájení akce na silovém obvodu.
• Řízený výkon je výkon, který jsou kontakty relé schopny řídit při spínání obvodu.
• Provozní výkon je minimální výkon vyžadovaný k tomu, aby byl snímací prvek ochrany funkční.
• Velikost provozního proudu. Tato nastavitelná hodnota se nazývá žádaná hodnota.
• Odpor vinutí cívky.
• Spouštěcí proud – maximální hodnota proudu na svorkách vinutí relé, při které kotva klesne do původní polohy.
• Čas uvolnění kotvy.
• Frekvence spínání zátěže je frekvence, se kterou lze připojovat a odpojovat výkonový obvod.

Výhody:

• Možnost spínání silových obvodů s příkonem spotřebiče do 4 kilowattů s objemem relé menším než 10 metrů krychlových. cm.
• Odolnost proti zvlnění a nadměrnému napětí, stejně jako odolnost proti rušení bleskem a vysokonapěťovými zařízeními.
• Galvanické oddělení mezi řídicím obvodem a silovými kontakty.
• Mírný pokles napětí na uzavřených skupinách kontaktů, což má za následek nízkou tvorbu tepla.
• Nízká cena elektromagnetického relé na rozdíl od polovodičových zařízení.

Nevýhody:

• Nízký výkon.
• Krátká životnost.
• Vznik rádiového rušení při spínání obvodů.
• Problémy při připojování a odpojování vysokonapěťových stejnosměrných zátěží a indukčních spotřebičů.

Rozsah použití

Relé si získala širokou oblibu v oblasti výroby a rozvodu elektrické energie. Bezporuchový provoz je zajištěn reléovou ochranou vedení vysokého napětí v rozvodnách a dalších místech. Ovládací prvky používané v reléové ochraně jsou schopné propojovat vysokonapěťové obvody. E

Elektromagnetická relé fungující jako ochrana relé si získala oblibu díky následujícím výhodám:

• Schopnost pracovat s imunitou vůči vznikajícím parazitickým potenciálům.
• Vysoká rychlost odezvy na změny parametrů připojených obvodů.
• Zvýšená odolnost.

S pomocí ochrany relé jsou napájecí vedení redundantní a vadné části obvodu jsou okamžitě odpojeny. Elektromagnetická relé jsou nejspolehlivější ochranou, na rozdíl od reléových zařízení.

Elektromagnetická relé se používají při řízení výrobních linek, dopravníků, v oblastech s vysokým parazitním potenciálem, kde nelze použít polovodičové prvky.

Princip činnosti, podle kterého taková reléová zařízení fungují, se používá v zařízeních pro dálkové ovládání spotřebitelů, zejména ve stykačích a spouštěcích. Ve skutečnosti se jedná o stejný elektromagnetický typ relé, navržený pouze pro velmi vysoké proudy, dosahující několika tisíc ampér.

Reléové jednotky slouží k ovládání kapacitních instalací, které slouží k plynulému spouštění elektromotorů s vysokým výkonem.

Elektromagnetická relé se používala i v prvních počítačových systémech. V nich byla relé použita jako logické prvky provádějící jednoduché logické operace. Provozní rychlost takových elektronických počítačů byla nízká. Takové původní počítače však byly spolehlivější, na rozdíl od následné generace modelů počítačů na bázi lamp.

Dnes můžeme uvést mnoho příkladů použití elektromagnetických relé v domácích zařízeních: pračky, ledničky atd.

Doporučení pro výběr

• Nejprve je třeba zjistit parametry provozního napětí a proudu relé. Provozní hodnota proudu a napětí vinutí relé musí odpovídat napájecí síti přípojného místa. Pokud je provozní proud menší než přípustný, povede to při činnosti relé k nespolehlivému kontaktu. Pokud je proud větší než přípustný, vinutí relé se přehřeje, což povede ke snížení spolehlivosti relé při nejvyšší dovolené teplotě.
• Režim činnosti kontaktů relé závisí na typu řízeného proudu, spínací frekvenci a typu zátěže. Proto je při výběru nutné zohlednit tyto provozní podmínky.

Související témata:

• Modulární stykače. Typy a aplikace. Typy a provoz
• Typy relé a aplikace. Práce a účel. Zvláštnosti
• Ochrana relé. Typy a zařízení. Provoz a vlastnosti
• Proudové relé. Typy a zařízení. Práce a jak si vybrat. Aplikace
• Mezilehlá relé. Typy a zařízení. Provoz a aplikace
• Suchý kontakt. Druhy a práce. Aplikace a funkce