4.2. Характеристики реле

Током срабатывания , или намагничивающей силой срабатывания , называют ток в обмотке или ампер-витки, под действием которых при зазоре  электромагнитное усилие начинает превышать усилие механическое и якорь реле притягивается к сердечнику.

Током отпускания , или НС , называют ток или ампер-витки, которые при зазоре  не в состоянии создать электромагнитное усилие, удерживающее якорь притянутым, и якорь возвращается в нормальное положение.

Коэффициентом возврата реле называют отношение:

,

обычно .

Характеристики реле можно разделить на статические и динамические. К статическим характеристикам относятся: ток срабатывания, ток отпускания, коэффициент возврата  и, кроме того, коэффициент запаса по срабатыванию и отпусканию:

,

,

где  – номинальный ток, указанный в паспорте реле.

Для обеспечения надежной работы реле при трясках, ударах, вибрациях и возможных подсадках напряжения питания, и  выбираются в пределах 1,5–2,0.

К динамическим относятся следующие характеристики.

Время срабатывания от момента подачи входного сигнала до полного срабатывания:

,

где  – время трогания от подачи входного сигнала до начала движения якоря;  – время движения якоря.

Время отпускания от момента снятия сигнала до полного возврата в нормальное состояние аналогично складывается из времени трогания и времени движения.

.

Время движения в обоих случаях, как правило, много меньше времени трогания.

В зависимости от времени срабатывания (или отпускания) реле делят на нормальные при  мс, быстродействующие – время срабатывания несколько миллисекунд, реле времени – время срабатывания от десятых долей секунды до минут.

При необходимости время срабатывания и отпускания можно менять схемно или конструктивно.

Схемные методы основаны на изменении длительности переходных процессов в обмотке реле.

Включение добавочного сопротивления  (рис. 4.2, а) с одновременным повышением напряжения питания на величину , с тем чтобы установившийся ток  остался неизменным, приводит к уменьшению времени трогания. Ток в схеме нарастает по экспоненте с постоянной времени меньшей, чем постоянная времени обмотки реле:

,

где  и  – индуктивность и активное сопротивление обмотки реле.

Еще большее ускорение дает схема с емкостью, шунтирующей добавочное сопротивление (на рис.



4.2, а показано пунктиром).

Рис. 4.2. Схемные методы изменения времени срабатывания и отпускания реле

На рис. 4.2, б показан характер переходных процессов: кривая 1 для реле, 2 с добавочным сопротивлением, 3 с шунтирующей емкостью. Соответственно уменьшается и время трогания .

При шунтировании обмотки реле сопротивлением или диодом (рис. 4.2, в, г) происходит увеличение времени отпускания, т.к. ток в обмотке реле будет спадать также по экспоненте. Применение этих схем исключает искрообразование и обгорание контактов.

Для создания реле времени применяют схему рис. 4.2, д. Емкость  и сопротивление  подбирают из условия:

,

где  – индуктивность обмотки реле при зазоре , равном высоте шрифта отлипания,  – сопротивление обмотки.

При этом обеспечивается апериодический процесс снижения тока в обмотке, а следовательно, и увеличение . При включении зарядный ток емкости создает дополнительное падение напряжения на , в результате чего к обмотке подается пониженное напряжение и  при срабатывании также возрастает. Этим методом удается увеличить время срабатывания и отпускания до (0,5 – 1,0) с.

Конструктивные методы, уменьшающие временные параметры реле, сводятся к снижению массы подвижных частей и уменьшению вихревых токов в толще магнитопровода путем его шихтовки (набора из пластин). Ускорению отпускания способствует увеличение высоты шрифта отлипания за счет снижения индуктивности обмотки и ее постоянной времени.

Для ускорения срабатывания иногда применяют ускоряющую обмотку, рассчитанную по нагреву лишь на кратковременное включение, поэтому после срабатывания реле последовательно с ней подключается удерживающая обмотка.

Для замедления работы реле очень эффективно использовать короткозамкнутые витки обмотки, или медные втулки, часто одновременно выполняющие роль каркаса обмотки.

Для создания реле времени с задержкой на минуты и десятки минут используют воздушные и масляные демпферы или часовые механизмы.

Зависимость электромагнитного усилия от величины магнитного зазора между якорем и сердечником называют тяговой характеристикой электромеханического устройства.

Зависимость механических сил пружин от величины воздушного зазора называют механической характеристикой.

Механические характеристики реле (на рис. 4.3 показаны пунктиром) имеют, как правило, вид ломаных линий и получаются в результате суммирования механических характеристик возвратной и контактных пружин.

Рис. 4.3. Согласование тяговой и механической характеристик реле

Тяговые и механические характеристики должны быть правильно согласованы. Тяговые характеристики при токах  и , проходя соответственно через точки механической характеристики 1 и 2, не должны пересекаться с механической характеристикой в области зазоров  (рис. 4.3, а). В противном случае якорь может зависнуть в промежуточных точках характеристик (точки 3 и 4 на рис. 4.3, б).