Класифікація виконавчих устріїв. Електромеханічні елементи: загальна будова і характеристики.

РЕЛЕ.

К релейным элементам автоматики (реле) относятся устройства, преобразующие плавное изменение входной величины в скачкообразное изменение выходной. Реле широко применяют в системах автоматики в качестве элементов управления и защиты, дискретных датчиков и усилителей, размножителей сигналов и логических элементов, в электрических установках, при автоматическом управлении и регистрации различных технических процессов.

Реле классифицируют по различным признакам:

- по виду физических величин, поступающих на вход реле, - электрические и неэлектрические;

- по назначению – реле управления, защиты, сигнализации, связи и т.д.;

- по принципу воздействия на выходную цепь – контактные, бесконтактные;

- по роду величины, на которую реагирует реле, - реле токовое, напряжения, мощности, частоты, сопротивления и т.д.;

- по исполнению – реле открытые, с защитным чехлом, пылебрызгозащищенные и герметические.

Из электрических реле в современных дискретных схемах автоматики широко используются электромеханические реле являющиеся контактными устройствами, и полупроводниковые реле, являющиеся бесконтактными устройствами.

В контактных реле скачкообразное изменение выходной величины достигается замыканием или размыканием выходной цепи; в бесконтактных реле – путем резкого изменения параметров выходной цепи (R, L, C).

К основным характеристикам реле относятся:

- мощность срабатывания Рср – это минимальная мощность, потребляемая катушкой реле при срабатывании;

- выходная, или коммутируемая мощность Р_ВЫХ – это произведение максимального отключаемого тока на напряжение источника питания выходной цепи;

- время срабатывания реле tср.;

- время отпускания реле t отп;

- коэффициент возврата реле K взв (Квзв = Х отп /Х ср <1), который характеризует относительную ширину релейной петли статической характеристики;

- коэффициент запаса Кзап – это отношение магнитодвижущей силы (МДС) катушки реле при установившемся режиме к МДС при токе срабатывания, т.е. Кзап = I уст Wp / (Icp Wp);

- коэффициент управления (усиления) Кy есть отношение максимального значения выходного сигнала к входному при срабатывании, т.е. Кy = Уmax/Хср.

При выборе типа реле принимают во внимание все указанные характеристики и параметры.

Выбор реле.

Промышленностью выпускается большое количество различных типов и серий реле, выбор которых производится в соответствии с техническими данными реле, электрическими режимами работы и условиями их эксплуатации. Выбор типа реле осуществляется в зависимости от рода тока, напряжения питания, величины коммутируемых токов и выходного напряжения, времени срабатывания и отпускания, числа контактов, массы и габаритов. Особое внимание обращается на соответствие номинальных данных обмоток реле и контактов режимам их работы в различных устройствах электроавтоматики.

Для коммутации сильноточных цепей используют реле серии РПК-1. Для размножения сигналов в цепях автоматики или увеличения их мощности применяют реле серий РПУ-6, РПУ-4, ПЭ-20, ПЭ-21, РП-13, РП-1. В автоматических устройствах применяют также различные миниатюрные реле (РЭС-34, РЭС-47, РЭС-49, РЭС-60 и т.д.) и др.

Реле выбирают также в зависимости от тока срабатывания, необходимого числа контактных групп и их исходного состояния.

Электромеханическое реле.

В электромеханических реле электрическая величина преобразуется в механическое перемещение, вызывающее замыкание или размыкание контакта. В автоматике находят применение электромеханическим реле следующих типов:

а) электромагнитные реле постоянного и переменного тока;

б) магнитоэлектрические реле;

в) электродинамические реле;

г) индукционные реле;

д) электротермические реле.

Можно заметить, что наименование типов реле в основном повторяет наименование систем электроизмерительных приборов. Действительно, в основе действия реле лежат те же физические принципы, что и в основе электроизмерительных приборов.

Электромагнитные реле.

Электромагнитные реле являются одним из наиболее распространенных элементов автоматики. Электромагнитные реле, применяемые для переключений сравнительно мощных цепей тока, часто называют контакторами.

Электромагнитные реле постоянного тока разделяются на нейтральные и поляризованные. Нейтральные реле одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке. Поляризованное реле работает различным образом в зависимости от направления тока.

Электромагнитное реле содержит рис.1:

неподвижный сердечник 1 и подвижный якорь 3, выполненные из магнитомягкого материала;

одну или более катушек возбуждения 2, которые создают рабочий магнитный поток;

один или более комплектов контактов 4 в каждом из которых одна группа подвижна и прикреплена к якорю, другая неподвижна;

возвратные пружины, которые удерживают якорь в положении максимального воздушного зазора;

упоры, ограничивающие чрезмерный ход якоря.

1 – сердечник, 2 – катушка, 3 – якорь, – контакты.

Рис.1 Электромагнитное реле