Основные характеристики и параметры реле.

Статической релейной характеристикой реле (рис.3,в-з) называется зависимость его выходного сигнала Х_вых от входного Х_вх в установившемся режиме работы. Значение входного сигнала Х_ср, при котором выходной сигнал скачком изменяется на н.р.к. от "0" до "1" (рис.3, в), а на н.з.к. от "1" до "0" (рис.3, г), называется сигналом срабатывания. Значения входного сигнала Х_отп, при котором выходной сигнал совершает обратный переход, называется сигналом отпускания. Как правило Х_ср>Х_отп и статическая характеристика реле имеет петлю гистерезиса. В идеальном случае, когда Хср.~ Хотп., гистерезисом можно пренебречь (рис.3,д). Так как реле срабатывает и отпускается не мгновенно, а за какое-то время t_ср и t_отп, т.е. обладает инерционностью, то реальная статическая характеристика всегда имеет наклон (рис.3,е).

В нейтральных реле полярность входного сигнала не влияет на полярность выходного сигнала (рис.3,ж), т.е. при Х_вх.=-Х_вх. выходной сигнал скачком изменяется от нуля до Х_вых. Если же полярность входного сигнала влияет на полярность выходного сигнала (рис.3, з), т.е. при подаче -Х_вх выход скачком меняется от нуля до -Х_вых, то такое реле называется поляризованным.

К основным параметрам электромагнитных реле относятся следующие:

Ток срабатывания I_ср(напряжение U_ср.), при протекании которого по обмотке реле происходит срабатывание электромагнита и переключение контактов в рабочее состояние (рис.3,е).

Рабочий ток I_р(напряжение U_р.), при котором обеспечивается надежное удержание контактов в рабочем состоянии. I_р>I_ср.

Коэффициент запаса К_з - представляет собой отношение рабочего тока к току срабатывания и характеризует надежность срабатывания и удержания якоря реле в притянутом состоянии.

(1)

Ток отпускания I_отп (напряжение U_отп), при котором электромагнит отпускает якорь и контакты возвращаются в исходное состояние.

Коэффициент возврата К_в - представляет собой отношение токов отпускания и срабатывания и характеризует чувствительность магнитной системы реле к возможному изменению тока в обмотке.

(2)

Чувствительность реле определяется минимальной мощностью срабатывания Р_ср поданной в обмотку и достаточной для перемещения якоря и контактов.

(3)

По мощности реле разделяют на высокочувствительные (Р_ср<1Вт), средней или нормальной чувствительности (Р_ср=1÷10Вт), и низкой чувствительности (Р_ср>10Вт).

Сопротивление обмотки R, число ее витков W, а также сопротивление и электрическая прочность изоляции - относятся к неосновным параметрам реле.

Все перечисленные параметры относятся к входным и могут быть определены из статических характеристик реле. Помимо статических работу реле можно описать механическими (рис.4) и динамическими (рис. 5,6,7) зависимостями. Перемещение якоря электромагнитного реле происходит под действием двух сил: электромагнитной силы тяги F_э.м, обусловленной действие магнитного поля, и противодействующей силой F_пр, обусловленной упругой деформацией пружин (рис.4). Обе эти силы зависят от величины зазора δ между якорем и сердечником (рис.1). Зависимость F_э.м.=f(δ) - называется тяговой характеристикой, а зависимость F_пр=f(δ) - механической характеристикой реле.

Из электротехники известно, что тяговое усилие электромагнита пропорционально квадрату магнитодвижущей силы (IW) и производной магнитной проводимости G воздушного зазора δ [2].

(4)

Если пренебречь потоком рассеяния и магнитным сопротивлением магнитопровода, то получим:

; (5),

где: S и μ₀- сечение и магнитная проницаемость воздушного зазора.

Подставив (5) в (4) получим тяговую характеристику реле:

(6),

Рис. 4 Рис. 5

Рис. 6 Рис.7

представляющую собой семейство гипербол при изменении зазора от δ_нач=δ_max до δ_кон, обусловленного размерами немагнитного штифта отлипания.

Механические противодействующие характеристики имеют ,как правило, вид ломаных линий и получаются суммированием характеристик плоских контактных и возвратной пружин. Для нормальной работы необходимо, чтобы электромагнитные тяговые и механические противодействующие характеристики были согласованы так, как это показано на рис.4. Чем больше совпадение тяговых и противодействующей характеристик, тем выше коэффициент возврата К_в.

К выходным параметрам реле, характеризующим их коммутационную способность, относят: ток коммутации I_к, напряжение коммутации U_к, коммутируемую выходную мощность Р_к=I_к U_к (7), а так же число и вид контактов. По величине Р_к реле делят на три группы: сильноточные реле повышенной мощности (Р_к > 500 Вт), нормальной мощности (Р_к < 150 Вт для постоянного тока; Р_к < 500 Вт для переменного тока) и слаботочные реле (Р_к < 50 Вт для постоянного тока; Р_к < 120 Вт для переменного тока).

Важнейшими параметрами реле являются также коэффициент усиления К_у=Р_к/Р_ср(8) и износостойкость характеризуемая числом циклов срабатывания (для большинства реле постоянного тока электрическая коммутационная износостойкость ~ 2 млн. циклов).