реходит) из одного состояния в другое, называются паспортными токами реле.

Величина тока в обмотке реле, при которой создается магнитный поток, достаточный для обеспечения наименьшего тягового усилия, необходимого для срабатывания, называется паспортным током срабатывания Icp. Например, на рис. 2.6 ему соответствует ток I2, т. е. 1ср==12- Наибольшее значение тока в обмотке, при котором реле отпускает, называется паспортным током отпускания IOT. На рис. 2.6 ему соответствует ток I3, т. е. для данного случая Im = !з- Значения паспортных токов указываются в технической документации на реле. Например, реле РПН при 8 = 1,5 мм, 8 0=0,2 мм с одной контактной группой п и двумя пр имеет Icp = 27 и Im = 3,7 мА. Потребляемая мощность реле при срабатывании в основном зависит от количества установленных контактных элементов и в среднем на один контактный элемент составляет примерно 10-200 мВт.

Для достоверней работы реле требуется некоторый запас надежности по току. Надежность срабатывания реле по току оценивается коэффициентом надежности срабатывания kcp = Ш, а надежность отпускания - коэффициентом надежности отпускания kOT =IOT/I, где I - значение тока, получаемого обмоткой в рассматриваемой цепи. Величина этих коэффициентов обычно берется в пределах 1,1-2,5. Ток в цепи электромагнитного реле при ее замыкании и размыкании изменяется не мгновенно, а постепенно, что объясняется влиянием индуктивности обмотки реле. Поэтому реле срабатывает и отпускает через некоторые промежутки времени после замыкания и размыкания его цепи, называемые временем срабатывания tcp и временем отпускания tOT реле соответственно. Эти промежутки времени складываются из времени трогания и времени движения якоря: tcp = /„, + и tOT = t"m, где (ГТр) -время трогания при срабатывании (отпускании), т. е. время, необходимое для нарастания (спадания) тока до значения, по достижении которого якорь или пружины геркона начинают двигаться; t(t"№) -время движения якоря (или пружины геркона) от момента начала трогания до его остановки. Обычно tt.

По экспериментальным данным время движения якоря составляет примерно 10-40%, а время движения пружин геркона примерно 50-150% от времени трогания. Таким образом, можно полагать (1,1-=-1,4)тр для реле с открытыми контактами и (1,5-:-2,5) тр для герконовых реле.

При непосредственном подключении обмотки реле с активным сопротивлением R к источнику тока с напряжением U (рис. 2.7а) в его обмотке возникает переходный процесс, который характеризуется дифференциальным уравнением

U = iR +(2.1)

dt

где x¥=iL(i)- поток магнитосцеплений, т. е. произведение мгновенного значения тока i на соответствующее ему значение индуктивности цепи L(i).

До момента трогания при срабатывании тр магнитное сопротивление цепи, определяемое в основном воздушным зазором 8, практически не меняется и зависимостью индуктивности цепи от тока i можно пренебречь, т. е. считать V~iL (рис. 2.7б). Следовательно, уравнение (2.1) можно привести к виду

тт г> Tfdi. U {. R

U = iR + L- или i =-11-

dtR

Подставляя в это уравнение значения I=U/R; т=L/R; tt; iTP=i и полагая с небольшой погрешностью (рис. 2.7в) ilpIc, получим после преобразования

С = тТ in .(2.2)

ср

Эта формула не учитывает влияния токов, наводимых в сердечнике реле. Влияние вихревых токов на время трогания срабатывания может быть учтено дополнительно величиной - постоянной времени вихревых токов при срабатывании тв. Для реле с открытыми контактами имеем

С = (т-тв )1n J-Ir.(2.3)

ср

Реле можно выключить обрывом цепи или закорачиванием его обмотки. При выключении закорачиванием переходный процесс до момента тр, полагая L" - const, характеризуется уравнением iR + L"(di/dt)=0. Опуская преобразования, в результате его решения с учетом влияния вихревых токов и

/"тр* 1от получим

С = (т"-<к )1п у-,(2.4)

от

где т - постоянная времени цепи реле, а х"в.к - постоянная времени вихревых токов при выключении обмотки реле закорачиванием.

При выключении реле обрывом постоянная времени цепи будет определяться выражением т" = L"/(R + RK), где RK - сопротивление контакта, разрывающего цепь. Поскольку сопротивление при размыкании цепи почти мгновенно становится равным бесконечности, то постоянная времени цепи при выключении обрывом т"=0. Время трогания при этом определяется влиянием только вихревых токов т"во(т."во»т."вк) и рассчитывается по уравнению

Со = т"о In-j-.(2.5)

от

Время отпускания реле при выключении обрывом меньше (примерно в 5-10 раз), чем при выключении закорачиванием. Средние значения времени действия ряда электромагнитных реле даны в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Время срабатывания и отпускания некоторых

Время срабатывания герконовых реле (РЭС-46, 51, 55) указано с учетом времени вибрации его контактов, которая возникает при токе более 1А и составляет 5-15% времени срабатывания.

В ряде случаев в схемах автоматическом коммутации возникает необходимость увеличения времени действия реле. Это может быть достигнуто разными путями. Чаще всего используют конструктивные или схемные замедлители. Конструктивный замедлитель, применяемый на реле с открытыми контактами, - это или медная втулка (трубка) или короткозамкнутая обмотка из неизолированной медной проволоки, располагаемые непосредственно на сердечнике реле. В результате образуется обмотка с одним массивным медным виг-ком н малым активным сопротивлением RK З. При замыкании цепи обмотки W (рис. 2.6а) на якорь реле действуют два потока, направленные встречно: основной Ф0 и поток конструктивного замедлителя Фкз, наведенный индуцированным током /кз одновитковой обмотки WR:i=1. Время трогания срабатывания (рис. 2.86) возрастает. Еще больше увеличивается время трогания отпускания, поскольку поток Ф"кз(Ф"кз>>Фкз) имеет направление, согласное с Ф0 (см. рис. 2.86), и препятствует его спаданию. Конструктивный замедлитель электромагнитных реле увеличивает tcp и 1 неодинаково: в 3-5 раз - время срабатывания (до 80 мс) и в 30-40 раз - время отпускания (до 300 мс).

Основные схемные способы увеличения времени действия реле приведены на рис. 2.9. В схеме (рис. 2.9а) реле срабатывает при включении двумя обмотками. После срабатывания реле его контакт на замыкание а закорачивает вторую обмотку, образуя замедлитель, действующий только в течение времени отпускания. Замедления при срабатывании эта схема не имеет. Если необходимо иметь замедления только на срабатывания, то в цепи второй обмотки используют контакт на размыкание, создающий замедлитель в состоянии покоя и всего промежутка времени срабатывания реле (рис. 2.96). Такая схема удлиняет Гср и не влияет на Гот.

Активное сопротивление гш подключенное параллельно обмотке реле (рис. 2.9е) при включении ее через резистор r, оказывает шунтирующее действие. В результате нарастание тока в обмотке реле замедляется, а время Гср увеличивается. При выключении реле ток,

создаваемый ЭДС самоиндукции его обмотки, замыкается через резистор гш что приводит к увеличению времени отпускания tOT. Увеличение tср в схеме (см. рис. 2.9в) будет тем больше, чем больше т и меньше гш. Включение одного резистора r (см. рис. 2.9в) при отсутствии резистора гш (гш = со) позволяет замедлить срабатывание, а одного резистора гш (r = 0)-замедлить отпускание реле.

Если необходимо получить значительное увеличение tg,, то параллельно обмотке реле включают конденсатор большой емкости. В первый момент включения схемы (см. рис. 2.9в) энергия тока расходуется на заряд конденсатора и нарастание тока в обмотке замедляется, что приводит к увеличению tg,. При выключении обмотки ток разряда конденсатора препятствует спаданию тока в обмотке реле и время существенно возрастает. Увеличение tg, в схеме (рис. 2.9г) тем значительнее, чем больше сопротивление резистора r и емкость конденсатора С, а увеличение - чем больше С и меньше r. При отсутствии резистора г (r=0) схема будет создавать замедление только на отпускание.

2.4. Электромеханические искатели

Рис. 2.Ш. Кинематическая схема шагового искателя (а) и его \словные изображения (б)

и

В коммутационных схемах различного назначения большое распространение получили электромеханические искатели - искатели, в которых коммутация между входом и выходом создается за счет механического контакта скольжения типа «щетка-ламель». Электромеханический искатель имеет три основных части: контактное поле (статор)-совокупность изолированных ламелей, к которым подключается m /-проводных выходов искателя; подвижная часть (ротор) - щетки, к которым подключается /-проводный вход искателя; движущий механизм (привод), перемещающий щетки ротора в

требуемое положение. По характеру привода различают искатели: шаговые, машинные, моторные и др. Искатели, в которых каждый импульс тока, воздействующий на привод, перемещает его щетки на один шаг (с одной ламели контактного поля на другую), называются шаговыми. Кинематическая схема шагового искателя, совершающего одно вращательное движение, приведена на рис. 2.10. При поступлении импульса тока в обмотку электромагнита ЭМ якорь Я притягивается к сердечнику и с помощью движущей собачки С, упирающейся в зуб храпового колеса X, перемещает щетки Щ на один шаг. По окончании импульса тока якорь под действием пружины П возвращается в исходное положение. При этом движущая собачка, скользя по скосу зуба храпового колеса, попадает в следующую его впадину. При повторном импульсе якорь вновь притягивается и щетки перейдут на следующую ламель. Таким образом, в зависимости от числа поступивших импульсов щетки переместятся на соответствующее число шагов и подключат вход к соответствующему выходу искателя.

В коммутационной аппаратуре нашли применение шаговые искатели ШИ-11, ШИ-17, ШИ-25. Шаговые искатели ШИ-11, ШИ-17 близки по конструкции и различаются емкостью поля и формой щеток. Контактное поле искателей ШИ-11 и ШИ-17 в зависимости от величины проводности имеет от трех до пяти (/ = 3--5) изолированных друг от друга рядов отдельных пластин - ламелей, расположенных по дуге а=120° (ШИ-11) или 180° (ШИ-17). Поскольку полный поворот щеток за один цикл работы искателя, т. е. при обходе всех m контактов поля одним лучом щеток составляет часть окружности, то искатель ШИ-11 имеет трехлучевые щетки, расположенные через 120°, а ШИ-17 - двухлучевые, расположенные через 180°. Емкость поля искателей составляет: для ШИ-11 m =10 и для ШИ-17 m =15 выходов (линий).

Искатель ШИ-25 имеет электромагнитный привод обратного действия (его щетки перемещаются при отпускании якоря электромагнита). Его поле расположено на 1/2 окружности и имеет емкость 25 выходов (линий). На роторе искателя устанавливают 4 или 8 щеток (/=4-8) в зависимости от требуемой проводности линий.

Искатель ДШИ-100 характеризуется декадным (десятичным) построением поля и шаговым