ЛАБОРАТОРНАЯ PAБOTA №4

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СЛАБОТОЧНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЛЕ

Цель работы. Изучить классификацию, конструктивно-технологи­ческие и функциональные особенности слаботочных электрических ре­ле. Экспериментально исследовать функциональные парамет­ры электромагнитных и герконовых реле.

1. Теоретическая часть

1.1. Устройство, классификация и функциональные особенности реле

Упрощённо конструкцию реле можно представить состоящей из воспринимающей, передающей и исполнительной систем, устройство и принцип действия которых определяют функциональные особенности, области применения и классификацию реле по различным признакам.

Принцип действия реле рассмотрим на примере электромагнитного реле. Электрический сигнал управления подаётся на обмотку с элект­ромагнитным сердечником (воспринимающую систему) и преобразуется в энергию магнитного поля, которое притягивает подвижный якорь к сердечнику магнитопровода, создавая тем самым механическую силу. Эта сила посредством системы рычагов, поводков и толкателей (пере­дающая система) передается на контактный блок (исполнительная сис­тема) и используется для управления контактами.

По принципу действия воспринимающих систем различают следую­щие виды реле: электромагнитные, магнитоуправляемые (герконовые), магнитогидродинамичсекие, электростатические, электромагнитострикционные, электротепловые, электронные, оптоэлектронные, магнитные, криотронные. По принципу действия исполнительных систем реле де­лятся на контактные и бесконтактные. По устройству передающих сис­тем реле обычно не классифицируются.

Независимо от устройства и принципа действия общим для всех реле является вид функциональной связи между выходным сигналом Y и входным X. Она может быть представлена следующим образом:

Y_min(max) при 0 ≤ X ≤ X_ср

Y= Y_max(min) при X_ср ≤X ≤ X_доп (1)

Y_min(max) при X_отп ≥ X≥ 0 ,

где Х_ср и X_отп - значения сигнала управления, соответствующие скачкообразным изменениям параметра Y, т.е. срабатыванию и отпусканию реле; Х_доп - допустимое значение сигнала; Y_max(min) - максимальное (минимальное) значение выходного сигнала.

Характеристики, описываемые приведенными соотношениями, полу­чили название релейных. Основные разновидности их, реализуемые в конкретных конструкциях реле, показаны на рис.1.1.

Слаботочные реле относятся к элементам широкого функциональ­ного назначения. Они используются для усиления и преобразования электрических сигналов, запоминания информации и программирования, распределения электрической энергии и управления работой отдельных элементов, устройств, блоков и аппаратуры в целом, функционального и энергетического сопряжения элементов и устройств РЭС, особенно работающих на различных энергетических уровнях или принципах дейс­твия, для сигнализации, контроля, зашиты и т.п. Все это определило большое разнообразие выпускаемых реле по конструктивному исполнению и функциональным особенностям.

По способу управления различают нейтральные, поляризованные и реле-переключатели (импульсные реле). По роду коммутируемого тока реле делятся на низкочастотные (постоянного тока) и высокочастот­ные. По функциональному назначению реле бывают коммутационные, времени и специальные.

Для управления нейтральными реле используются импульсы любой полярности. Полярность выходного сигнала зависит от электрической схемы исполнительной системы и способу ее подключения к источнику питания.

Управление поляризованными реле осуществляется импульсами строго определенной полярности. В сочетании с электрической схемой подключения исполнительной системы к источнику питания реле опре­деляют такие полярность импульсов на выходе.

Реле-переключатели - это разновидность нейтральных или поля­ризованных реле. Они имеют один или два входа. После подачи на вход кратковременного импульса управления исполнительная система переключается и находится в фиксированном состоянии до поступления следующего импульса. Фиксирование осуществляется с помощью специ­ального устройства - механической, магнитной или электромагнитной блокировки (защелки). С приходом следующего импульса исполнитель­ная система переходит в другое фиксированное состояние и т.д.

Коммутационные возможности по роду и частоте коммутируемого тока зависят от принципа действия, электроизоляционных и ряда дру­гих свойств исполнительной системы, таких как индуктивность выво­дов, емкость между коммутируемыми цепями, коэффициент стоячей волны и т.п.

Рис. 1.1. Релейные характеристики реле различного исполнения:

а) - нейтральное реле; б) - реле, имеющее два устойчивых состояния; в) - однопозиционное реле с механическим самовозвратом; г) - трехпозиционное реле с нейтральным положением якоря в исходном состоянии

Низкочастотные реле (частота коммутируемого тока до 10 кГц) и реле постоянного тока обычно относятся к одной группе. Однако существуют реле, которые могут коммутировать цепи только постоян­ного или переменного тока.

К коммутационным отнесены быстродействующие реле, обеспечиваю­щие большое число коммутаций - 10000 и более.

Реле времени предназначены для выдержки (задержки) времени срабатывания исполнительной системы по отношению ко времени пос­тупления и (или) прекращения действия сигнала на входе реле. Зна­чение и точность выдержки времени зависят от принципа действия воспринимающей и передающей систем и других факторов, учитываемых при реализации и эксплуатации реле.

В группу специальных относят реле, имеющие повышенные показа­тели по определенным параметрам: сопротивлению изоляции, коэффициенту возврата, коммутируемому напряжению и т.п. К ним такие отно­сят реле, предназначенные для выполнения узкоцелевых задач, напри­мер, реагирования на заданный ток или напряжение (разового дейс­твия, индикаторные и т.д.).