Временные (динамические) характеристики реле
Время работы реле является важнейшей характеристикой, имеющей большое значение для действия систем автоматики. По быстродействию все реле можно разделить на сверхбыстродействующие (время срабатывания и отпускания 5 мс), нормальные (до 150 мс), замедленные (до 1 с), и реле времени (более 1 с).
Рассмотрим процессы включения и отключения электромагнитного реле. Цепь обмотки реле можно представить в виде последовательного соединения активного сопротивления R и индуктивности L (рис.6,а). При включении ключа S переходный процесс, происходящий в этой цепи, может быть описан дифференциальным уравнением:
(9),
где: I - ток в катушке реле , а Uп - напряжение источника питания.
Решение этого уравнения относительно тока имеет вид:
(10),
где Т=L/R - постоянная времени цепи включения, а Uп/R =Ip - установившееся рабочее значение тока в катушке реле.
График этой зависимости I=f(t) представляет собой экспоненту (рис.5).
При отключении ключа S ток в катушке реле прерывается, в результате чего магнитный поток быстро уменьшается, и в катушке индуцируется э.д.с. самоиндукции, вызывающая образование искры или дуги на выключающих контактах S. Для борьбы с искровыми явлениями обмотку реле, как правило, шунтируют диодом VD и резистором r (рис.7,а).
Принимая некоторые упрощения (например, считая размыкание цепи мгновенным), получим следующее дифференциальное уравнение переходного процесса:
(11),
Решением этого уравнения также является экспонента I=f(t) (рис.5):
(12),
где T = L/(R+r) - постоянная времени цепи отключения.
Действительные процессы переключения реле более сложны, что обусловлено изменением индуктивности L катушки при движении якоря. При включении реле в момент, когда ток достигает значения Iср (точка "а" на рис.6,б), якорь начинает двигаться, в результате чего индуктивность катушки увеличивается от значения Lотп до значения Lпр. Кроме того, движение якоря изменяет магнитный поток, что вызывает э.д.с., направленную встречно приложенному напряжению. Все это приводит к тому, что кривая изменения тока отклоняется от первоначальной
экспоненты (10) с постоянной времени Тотп, и после точки "в", соответствующей окончанию движения якоря, нарастание тока продолжается с меньшей скоростью по экспоненте с постоянной времени Тпр.
Время срабатывания реле определяется двумя составляющими:
(13).
Величину времени трогания при срабатывании получим из (10),подставляя туда соответствующие значения:
(14),
откуда
(15).
Время движения при срабатывании зависит от механической инерционности электромагнитного механизма реле и может быть определено по формуле:
(16),
где m - масса подвижных частей реле; δ- зазор (ход якоря); Fэ.м, Fпр. - соответственно электромагнитная тяговая и механическая противодействующая характеристики.
При выключении реле в момент, когда ток снижается до значения Iотп (точка "с" на рис.7, б), якорь вновь начинает двигаться, в результате чего индуктивность катушки уменьшается, и меняющийся магнитный поток наводит в катушке э.д.с., направленную согласно приложенному напряжению. Это все приводит к тому, что кривая изменения тока отклоняется от первоначальной экспоненты (12) резко вверх (этот бросок тока гасится на шунте r и диоде VD) и после точки "d" снижение тока до нуля продолжается уже по другой экспоненте с постоянной времени Тотп = Lотп/(R+r) .
Время отпускания реле также состоит из двух составляющих:
tотп.=tт.о+tд.о. (17).
Величину времени трогания при отпускании получим из (12), подставляя туда соответствующие значения:
(18),
откуда tт.о.=Тпр..ln(Iр/Iотп) (19).
Время движения при отпускании определяется по формуле:
(20).
Паспортные параметры реле. Таблица 1
|
№ реле |
Тип реле |
Паспорт |
Iср мА |
Iотп. мА |
Iр. ном. мА |
Iк. ном. мА |
Uк.ном. В |
tср. мс |
Износос-тойкость |
|
K1 |
РЭС9 |
РС4.524.205 |
11 |
1.7 |
17.5 |
50-150 |
6-30 |
9 |
105 |
|
К2 |
РЭС10 |
РС4.524.302 |
22 |
3 |
24 |
200-500 |
6-115 |
6 |
105 |
|
К3 |
РЭС15 |
РС4.591.001 |
8,5 |
2 |
12±1 |
100-200 |
6-30 |
8 |
105 |
|
К4 |
РЭС15 |
РС4.591.004 |
14,5 |
3,5 |
20,5±1 |
10-150 |
6-30 |
8 |
104 |
|
К5 |
РЭС15 |
РС4.591.007 |
60 |
14 |
79±6 |
10-65 |
30-170 |
8 |
104 |
|
К6 |
РЭС22 |
РФ4.500.181 |
21 |
3 |
22±2 |
50-100 |
6-300 |
15 |
3*105 |
|
К7 |
РЭС47 |
(05.82) 06306 |
22 |
3,5 |
24±1 |
60-100 |
10-200 |
20 |
105 |
|
К8 |
РЭС48 |
РС4.590.201 |
22 |
8,5 |
24±1 |
100-200 |
30-150 |
22 |
105 |
|
К9 |
РП-21 |
003-УХЛ4В |
48 |
18 |
50±1 |
200-500 |
30-100 |
25 |
104 |
|
К10 |
РКН |
РС4.500.293 |
4 |
0,6 |
6±0,5 |
100-2000 |
6-36 |
20 |
105 |
Все реле, приведенные в таблице 1, отечественного производства, сейчас на электротехническом рынке большое количество зарубежных аналогов, которые тоже могут иметь место в электронной промышленности. В таблице 2, приведены несколько видов реле зарубежного производства, а также параметры этих реле.
Параметры зарубежных реле Таблица 2
|
Обозначение |
Номин. напряжение, В |
Макс. коммутир. ток, А |
Время срабат, мс |
Номин. потреб. мощность, Вт |
Применение и фирма произво-дитель |
|
Т72м |
12/24 |
Вкл.: 300; Выкл.: 700 |
4 |
2,25 |
“Tyko Elektroniks” -зажигание; -вентилятор охлаждения двигателя; -переключатель катушки стартера; |
|
RT1 |
5…110; 24…230. |
12А/16А |
7 |
400мВт/0,75ВА |
“Tyko Elektroniks” -бойлеры; -таймеры; -торговые автоматы. |
|
P2 |
3…24 |
2А |
3 |
7…140мВт |
“Tyko Elektroniks” -медицинское оборудование; -АСУ |
9. Плавно увеличиваем частоту генератора до тех пор, пока одна из лампочек не погаснет полностью, а другая не будет гореть стабильно.
10. Записать данную частоту генератора в табл. 1.
11. Повторить пункты 5÷10 для всех остальных реле.