Релейно-контактная аппаратура

 

Во многих системах автоматического регулирования и управления систем ТГВ переключение отдельных цепей, их замыкание и размыкание выполняется с помощью электромеханических устройств: реле, контакторов, магнитных пускателей, автоматических воздушных выключателей. Автоматическое управление с применением реле, контакторов, магнитных пускателей, а также различных механических переключающих устройств называют релейно-контактным управлением. Замыкание или размыкание электрических цепей происходит в этом случае механическими контактами, которые приводятся в движение теми или иными способами.

Основу аппаратуры релейно-контактного управления составляют реле и контакторы. Применяются также магнитные пускатели – разновидности контакторов, а также автоматические воздушные выключатели – электромеханические устройства для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты их при коротких замыканиях и длительных перегрузках.

Электромагнитное реле – электромеханическое устройство, замыкающее или размыкающее электрические контакты под воздействием управляющего сигнала. Отечественной промышленностью выпускаются различные типы электромагнитных реле, отличающихся по конструкции, назначению и принципу действия.

Электромагнитное реле состоит из сердечника 1 (рис. 2.27), катушки 2, якоря 3, кронштейна 4, замыкающих и размыкающих контактов 5 и 6 и возвратной пружины 7. Выводы 8 катушки реле и контактов 9 и 10 подсоединяются к соответствующим цепям управления. При протекании тока через обмотку 2 сердечник 1 намагничивается и притягивает якорь 3. Механическое движение якоря приводит к замыканию контакта 5 и размыканию контакта 6. В результате происходит замыкание или размыкание электрической цепи. Контакты реле замыкают или размыкают преимущественно цепи управления, где ток не превышает нескольких ампер. На схеме 11 – амортизирующие пружины.

В зависимости от времени срабатывания контактов различают реле мгновенного действия и реле с выдержкой времени. В реле мгновенного действия контакты замыкаются (или размыкаются) практически сразу после поступления напряжения на катушку реле (или после исчезновения напряжения на катушке).

В реле с выдержкой времени контакты замыкаются или размыкаются не сразу после поступления на реле сигнала управления, а с некоторой выдержкой времени. Применение контактов реле с выдержкой времени вызвано практической необходимостью. Реле с выдержкой времени используются, например, при автоматическом управлении пуском асинхронных двигателей с фазным ротором в крановых механизмах, конвейерах и других случаях, где требуется создать выдержку времени, необходимую для работы того или иного механизма.

 

 

Рис. 2.27. Конструкция электромагнитного реле

 

Наиболее простым способом выдержка времени (до 10-12 с) при отпускании реле может быть создана, например введением медной гильзы между обмоткой реле и сердечником. Выдержку времени можно создать и другими способами, например вводя часовой механизм в конструкцию реле. Такие реле называются маятниковыми реле времени.

В некоторых типах реле времени имеется кулачковый распределительный валик, который приводится во вращение электродвигателем небольшой мощности. При вращении валика кулачковым механизмом замыкаются или размыкаются контакты в определённой последовательности через соответствующие промежутки времени. В таких реле выдержка времни может исчисляться от нескольких секунд до нескольких часов. Примером такой конструкции может быть электрический прибор КЭП-12, применяющийся при автоматизации, например вентиляционных установок.

В отдельных случаях электромагнитные реле могут выполнять функцию защиты электроустановок.

Такую функцию выполняют реле максимального тока. Эти реле срабатывают при коротких замыканиях в электрических цепях и настраиваются на ток в обмотке реле, превышающий номинальный в 2-2,5…11 раз.

Для защиты электроустановок при длительных перегрузках применяются реле тепловые. Эти реле, в отличие от электромагнитных, катушек не имеют. В конструкцию теплового реле (рис. 2.28) входит нагревательный элемент (нихромовая пластина или отрезок нихромовой проволоки) 4, включаемый в цепь главного тока, биметаллическая пластина 1, представляющая продольный спай инваровой и стальной пластин, защёлка 2, контактная система 3, основание 6. Если в цепи нагревательного элемента ток длительно превышает номинальный на 20-25 %, то происходит нагревание этого элемента, биметаллическая пластина нагревается и за счёт различного коэффициента линейного расширения инвара и стали изгибается, освобождая защёлку. Контакты 3 под действием пружины 7 размыкаются, в результате происходит отключение электроустановки от питающей сети. После остывания нагревательного элемента и биметаллической пластины контакт теплового реле может быть возвращён в исходное рабочее состояние кнопкой возврата 5.

б)

a)

 

Рис. 2.28. Конструкция теплового реле:

а – схема реле; б – условное обозначение контакта теплового реле в электрических схемах

 

Контактор – электромагнитный аппарат, предназначенный для замыкания и размыкания силовых цепей под нагрузкой. Под силовыми цепями, или цепями главного тока, понимаются цепи силовых потребителей. В таких цепях наблюдаются токи порядка десятков – сотен ампер. Контакторы не имеют принципиальных отличий при сравнении с электромагнитными реле. Контакторы имеют устройства дугогашения и более массивны по сравнению с электромагнитными реле.

Магнитный пускатель – это контактор с встроенными тепловыми реле, применяется для включения силовых цепей (главными контактами) и цепей управления (вспомогательными контактами), а также для автоматической защиты электрических цепей при длительных перегрузках.

Автоматический воздушный выключатель (автомат) – это электромагнитный аппарат не дистанционного действия со встроенными реле максимального тока или тепловыми реле, применяется для включения и отключения электрических цепей и автоматической защиты их при коротких замыканиях и длительных перегрузках.