7.13. Особенности применения миниатюрных реле

Выпускаемые промышленностью миниатюрные реле РЭС6, РЭС9, РЭС10, РЭС15, РЭС22, РЭС49 (рис. 7.29) и др. имеют неболь­шие размеры и массу, высокое быстродействие (время срабатыва­ния не более 12 мс); широко применяются в малогабаритной аппа­ратуре, устанавливаются на печатные платы. Во всех реле исполь­зуются однокатушечные магнитные системы клапанного типа. Конструкции всех реле защищены чехлами.

При выборе типа реле необходимо учитывать все условия, в ко­торых оно должно работать, руководствуясь при этом требования­ми технической документации. В условиях повышенной влажности, особенно при повышенной температуре, негерметичные реле реко­мендуется устанавливать в герметизированные блоки. Реле распола­гают в аппаратуре так, чтобы внешние тепловые воздействия не при­водили к перерреву обмотки, а направление механических вибраций не совпадало с направлением движения якоря.

Реле крепят к монтажной плате винтами, расположенными на плоскости цоколя (РЭС6, РЭС22), впаиванием (РЭС15, РЭС10) или приклеиванием. Крепление должно предусматривать воз­можность демонтажа реле без повреждения его или других элемен­тов схемы. Чтобы не повредить выводы герметичных реле, между мон­тажной платой и основанием реле устанавливается изолирующая прокладка. Пайку выводов производят паяльником мощностью 50 ... 70 Вт. Температура жала не должна превышать 230 ... 260° С, а время пайки — 5 с. Флюс и припой не должны попадать на поколь реле, так как это может понизить сопротивление изоляции.

Монтажную плату с установленными на ней герметичными реле допускается покрывать лаком, имеющим поверхностное сопротив­ление не менее чем на два порядка больше сопротивления изо­ляции реле.

7.14. Конструктивный расчет реле

При проектировании реле производят расчет контактов, пружин, магнитной цепи, катушки электромагнита и др.

Для расчета реле должны быть заданы: 1) род питающего тока; 2) напряжение питания U_п В; 3) коммутируемое напряжение U_к, В; 4) коммутируемый ток I_к, А; 5) условия эксплуатации (ат­мосферное давление, температура окружающей среды и др.). Рас­чет производят в следующей последовательности:

1. Выбирают материал контактов. Для контактов реле, комму­тирующих небольшие токи, применяют серебро, золото, платину, палладий и сплавы, например платина-иридий (ПлИ-10), золото— никель (ЗлН-5) и др. Для коммутации больших токов применяют вольфрам, рений, молибден и их сплавы.

Расчет точечных контактов реле производят аналогично расчету . точечных контактов переключателей (см. §7.4). При этом для опре­деления контактного усилия следует пользоваться графиками, изображенными на рис. 7.26.

2. Определяют минимальное расстояние между разомкнутыми контактами по графику рис. 7.28. Для малогабаритных реле в нор­мальных условиях при коммутации напряжений до 100 В пробив­ное напряжение принимают равным 500 В, при напряжениях боль­ше 100 В U_проб ~ 3 U_раб, но не менее 500 В.

3. Расчет пружин выполняют в зависимости от конструкции контактных групп. Контактные пружины изготовляют из нейзиль­бера, бронзы, латуни и стали. Для получения необходимого кон­тактного усилия, а также для уменьшения вибраций контактов пружины контактных групп выполняют с предварительным напря­жением и удерживают в спокойном положении с помощью упоров. Усилие, прикладываемое к толкателю 4 (рис. 7.25), должно быть в 2 ... 3 раза больше контактного. Общее усилие, переключающее контакты, определяется формулой

[H] (7.30)

В конструкциях контактных групп точка приложения общего усилия Р₀ не совпадает с точками приложений контактных усилий Р_к. Для нахождения Р₀ пересчитывают значения контактных уси­лий Р_к к точке приложения Р₀.

Ход толкателя 4 (рис. 7.25) определяется выражением

d = Δ + у + l [мм], (7.31)

где у—совместный прогиб замыкающейся группы мм- I—0 1 ... ...0,2 мм — свободный ход толкателя. 4. Определяют ход якоря (рис. 7.30, а)

а = ad/b [мм], (7.32)

где а— плечо якоря, мм; b— плечо мостика, мм.

Ход якоря в миниатюрных реле должен составлять 0,3 ... 0,6 мм в остальных — 0,8 ... 1,5 мм.

5. Вычисляют межжелезное пространство по формуле

δ = σ + δ ₀ [мм],

где б₀ — высота штифта отлипания, мм.

5. Определяют силу притяжения якоря (нагрузку электромаг­нита)

F_a = bP₀/a [Н]. _(7.33)

Нагрузка электромагнита зависит от размеров реле, формы и величины полюсного наконечника. С увеличением числа контакт­

ных групп возрастает потребляемая мощность реле, которая зависит от числа ампер-витков, размеров и конструкции катушки.

Сопротивление обмотки реле с круглым сердечником опреде­ляют по формуле

где l₀ — длина обмотки (l₀ меньше длины сердечника на толщину щек каркаса плюс запас 1 ... 5 мм); а— коэффициент неплотности намотки (выбирается по табл. 3.1). Остальные обозначения — согласно рис. 7.30.

Подставив сопротивление обмотки в выражение (7.26), опреде­лим мощность срабатывания реле

[Вт]. (7.35)

Из этого выражения видно, что в различных конструкциях реле при одинаковых магнитодвижущих силах срабатывания (I_ср) потребляемая мощность различна. С увеличением длины/₀ и высоты намотки h потребляемая мощность уменьшается, но увеличиваются габариты, время срабатывания и отпускания реле.

7. Задаются длиной сердечника l₁ и определяют диаметр сердеч­ника реле без полюсного наконечника

где δ и l₁ выражены в миллиметрах. Отношение длины сердечника к его диаметру в малогабаритных реле должно составлять 3,7 ... 6, а в нормальных— 6 ... 10.

8. Выбирают оптимальную высоту обмотки h ~ 0,57 d_c. В мало­габаритных и миниатюрных реле отношение высоты обмотки к диа­метру сердечника равно 0,5 ... 1, а в обычных — 0,25 ... 0,5.

9. Задаются толщиной каркаса t и определяют наружный диа­метр обмотки реле

8. Проверяют выполнение условий достаточной жесткости конструкции. Сечение магнитопровода S_M (рис. 7.30, б) должно быть больше или равно сечению сердечника. Сечение якоря может быть меньше сечения сердечника и выбирается из условия S_n > > (0,6 ... 1,0) S_c.

9. Составляют чертеж магнитной цепи реле. Для изготовления магнитной цепи применяют низкоуглеродистые электротехнические стали Э и ЭА; качественные конструкционные стали марок 0,5, 0,8 и 10; электротехническую слаболегированную сталь Э11; пер­маллой 50Н; пермендюр и др.

12. По формуле определяют значение магнитного потока.

13. Определяют индукцию В для каждого участка магнитной цепи

В_t=Ф/S_i [T].

14. По кривым намагничивания (рис. 7.31) определяют напря­

В реле наиболее распространены П-образные магнитопроводы (рис. 7.30, б). При небольших воздушных зазорах расчет такой це­пи можно проводить без учета поля рассеяния

15. Магнитодвижущую силу катушки (м. д. с.) F_M находят как алгебраическую сумму магнитодвижущих сил на каждом участ­ке магнитной цепи:

(7.38)

где R _δ — магнитное сопротивление воздушного зазора.

Значение м. д. с. можно определить по формуле (7.21), не делая вычислений по п. 14—15. Однако найденное значение м. д. с. будет приближенным, так как не будет учитывать влияния магнитной цепи.