6.6.1.1. Назначение электрических аппаратов

Электрическим аппаратом называется устройство, предназначенное для коммутации электрических, механических или других цепей путём замыкания или размыкания соответствующих связей. Примером электрического аппарата, коммутирующего механические цепи, является электромагнитная муфта, которая соединяет или разъединяет ведомый и ведущий валы в механическом приводе. Иногда в понятие "электрический аппарат (ЭА)" включают также электротехнические устройства, предназначенные для стабилизации и регулирования электрических и механических нагрузок.

В технике связи, радиотехнических и электронно-вычислительных системах наиболее широкое применение находят аппараты, коммутирующие электрические цепи: реле, контакторы, автоматические выключатели, пускатели, командные аппараты, рубильники, предохранители и др.

 

6.6.1.2. Классификация электрических аппаратов

Электрический аппарат замыкает или размыкает электрическую цепь при подаче на его вход управляющего воздействия (сигнала). Различают контактные и бесконтактные электрические аппараты.

В контактном ЭА имеется одна или несколько пар контактов, один из которых подвижный. Замыкание или размыкание контактов осуществляется под действием механических сил, за счёт воздействия магнитного поля, теплового расширения, пружины и др.

В бесконтактном аппарате такие контакты отсутствуют и коммутацию осуществляет нелинейный элемент (тиристор, транзистор и др.), сопротивление которого может резко изменяться от очень малого до очень большого значения. Достоинствами бесконтактных ЭА являются: отсутствие подвижных частей, большой срок службы, малый уровень мощности управляющего сигнала, а недостатками - сравнительно высокое переходное сопротивление в состоянии "замкнуто" и сравнительно невысокое - в состоянии "разомкнуто", низкая перегрузочная способность.

В зависимости от напряжения в коммутируемой цепи применяются ЭА высокого напряжения (свыше 1000 В) или низкого напряжения.

Рассмотрим основные разновидности коммутирующих ЭА.

- Реле; - Контакторы; - Автоматические выключатели (автоматы); - Пускатели; - Командоаппараты.

6.6.2.1. Классификация и принципы действия реле

Электромагнитное реле (ЭМР) имеет два или более устойчивых состояний в зависимости от системы управления реле. Основными параметрами электромагнитных реле являются: мощность срабатывания (10-3…103 Вт), коммутируемая мощность (10-1…10-4 Вт), которая определяется параметрами контактов реле, время срабатывания (1…200 мс) и отпускания, размеры и масса, надёжность.

По принципу действия различают электромагнитные реле нейтральные постоянного и переменного тока и поляризованные.

По характеру движения якоря электромагнитные реле делятся на три группы: поворотные (рис. 6.49,а),с втяжным якорем(рис. 6.49,б) иязычкового типа (рис. 6.49,в).

На рис. 6.49, априведена схема конструкцииповоротного ЭМРпостоянного тока. Реле состоит из магнитопровода1, сердечника2, катушки3, якоря4, контактов5, пружины6. Если к катушке подвести управляющий сигнал (электрическое напряжение), то за счёт возникновения электромагнитной силы якорь притянется к сердечнику электромагнита. В результате этого контакты реле замкнутся. Если управляющий сигнал снять, то якорь возвратится в прежнее положение под действием пружины6, и контакты реле будут разомкнуты.

Принцип действия реле с втяжным якорем(см. рис. 6.49,б) так же, как и поворотных реле, основан на притяжении якоря1к сердечнику2электромагнита, на катушку3которого подаётся управляющий сигнал. При этом поднимается контактная перемычка4, замыкая контакты5. При снятии управляющего сигнала якорь под действием силы тяжести опускается на упоры6, размыкая контакты.

В реле язычкового типа, называемого герконом(см. рис. 6.49,в), контакты, расположенные на пластинах2из ферромагнитного материала - пермалоя помещены внутри герметизированного стеклянного баллона1, наполненного инертным газом. При подаче управляющего сигнала на катушку3этого реле под воздействием магнитного поля пластины2замыкаются. Реле способно коммутировать мощность порядка 20 Вт.

Преимущества герконов по сравнению с двумя предыдущими типами реле - по габаритам, быстродействию и надёжности. Недостатком герконовых реле является повышенная чувствительность к внешним магнитным полям. Для уменьшения их влияния геркон помещают в экранирующий корпус из магнитно-мягкого материала.

Обычно для сердечников и магнитопроводов реле используют материалы с большой магнитной проницаемостью, чаще всего электротехническую сталь. Контакты малой мощности изготавливают из серебра, золота, платино-иридиевого и других сплавов. Эти материалы создают малое переходное сопротивление. Для коммутации относительно мощных цепей применяют контакты, изготовленные из вольфрама, а также из сплавов вольфрама с серебром и из меди и графита.