Ферродинамическое реле

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

 

 

Кафедра АТП

 

Реферат

 

по дисциплине: " Элементы и устройства автоматики"

Тема реферата. «Ферродинамическое реле»

 

 

 

 

Выполнил  студент:

Группа ЗАсд-112

Бугров П. А.

 

Проверил: 

к.т.н., доцент

кафедры

Шлегель А. Н.

 

 

 

 

 

Владимир 2014

Содержание:

 

Введение………………………………………………………………………..3

 

1. Разновидности реле…………………………………………………………5

2. Герконовое реле……………………………………………………………..8

3. Применение реле…………………………………………………………..12

Заключение…………………………………………………………………….16

Список используемой литературы……………………………………………17

 

Введение

Реле (франц. relais, от relayer — cmeнять, заменять), устройство, содержащее релейный элемент и предназначенное для осуществления скачкообразных изменений состояния какой-либо электрической цепи в результате заданных входных воздействий. Обычно число рабочих состояний управляемой цепи ограничено двумя или (реже) тремя. Часто название "Реле" применяют также по отношению к устройствам релейного действия, производящим изменение состояния пневматических, гидравлических или др. цепей, а иногда — к одному релейному элементу. Исторически название "Реле" было впервые применено к электромагнитным Реле, которые использовались с целью усиления электрических телеграфных сигналов, ослабленных в длинных линиях передачи, до значений, достаточных для работы телеграфных аппаратов.

Соответственно области техники, в которой Реле находят применение, различают телеграфные, телефонные, авиационные и др. типы Реле. В соответствии с физической природой внешних явлений, вызывающих действие Реле, их делят на электрические (с дальнейшим подразделением на Реле тока, напряжения, мощности, сопротивления, частоты и т. д.), механические (Реле перемещения, скорости, ускорения, давления, уровня и др.), тепловые, оптические, акустические, химические, магнитные и т.д. В зависимости от выполняемых ими функций различают Реле защиты, контроля, управления, сигнализации и др. В названии Реле часто указываются особенности его основных органов (электромагнитное, магнитоэлектрическое, электротермическое, контактное, бесконтактное, биметаллическое, соленоидное и т. п.) или конструкции Реле в целом (герметичное, негерметичное). Реле может управлять одновременно несколькими независимыми электрическими цепями. Исполнительными органами Реле долгое время были исключительно контакты. С 50-х гг. 20 в. в конструкциях Реле применяют магнитонасыщенные элементы (магнитные усилители) и полупроводниковые приборы (транзисторы, тиристоры), не требующие для управления электрическими цепями механических перемещений.

 Рис. 1

В середине 70-х гг. самыми распространёнными остаются электромагнитные Реле. Схема простейшего электромагнитного Реле показана на рис.1 Оно срабатывает в результате взаимодействия ферромагнитного якоря с магнитным полем обмотки, по которой идёт ток. При определённой величине тока в обмотке Р. якорь притягивается к сердечнику, производя переключение контактов в управляемой цепи.

Особую группу Р. составляют реле времени, которые в релейных устройствах выполняют функции задержки времени при передаче внешних воздействий вне или внутри релейного устройства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разновидности реле

По начальному состоянию контактов выделяются реле с:

• Нормально замкнутые контакты - термин, характеризующий состояние контактов реле, кнопок и других переключающих электрических устройств, которые имеют два несимметричных состояния. Одно состояние - пассивное, другое - активное. Например, для кнопки пассивное состояние – не нажатое, а активное - нажатое, для реле пассивное состояние - при обесточенной обмотке, а активное при поданном на обмотку токе.

Нормально замкнутые контакты - такая конструкция устройства, которая в пассивном состоянии имеет замкнутые контакты. Например, в качестве выключающей кнопки по соображениям безопасности используется кнопка с нормально замкнутыми контактами, которая в ненажатом состоянии обеспечивает подачу электрического напряжения. При нажатии на кнопку напряжение кратковременно отключается, что приводит к выключению устройства, но то же самое происходит и при обрыве подключающих кнопку проводов. При использовании нормально разомкнутой кнопки было бы невозможно выключить устройство при обрыве подключающих проводов.

• Переключающимися контактами.

По типу управляющего сигнала выделяются реле:

Постоянного тока;

• Нейтральные реле: полярность управляющего сигнала не имеет значения, регистрируется только факт его присутствия/отсутствия.
• Поляризованное электромагнитное реле отличается от нейтрального наличием постоянного магнита. В нем два магнитных потока: рабочий, создаваемый обмотками, по которым протекает ток, и поляризующий, создаваемый постоянным магнитом.
• Комбинированные реле: реагируют как на наличие/отсутствие управляющего сигнала, так и на его полярность.

Переменного тока.

По допустимой нагрузке на контакты.

По времени срабатывания.

По типу исполнения:

• Электромеханические реле;
• Электромагнитные реле (обмотка электромагнита неподвижна относительно сердечника);
• Магнитоэлектрические реле (обмотка электромагнита с контактами подвижна относительно сердечника);
• Термореле (биметаллическое);
• Ферродинамические (Герконовые) реле: представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу. При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита контакты замыкаются. Герконы используются как бесконтактные выключатели, датчики близости и т. Д. Геркон с электромагнитной катушкой составляет герконовое реле. Существуют также герконы, размыкающие цепь при возникновении магнитного поля, и герконы с переключающей группой контактов.

Герконы различаются также по конструктивным особенностям. Они бывают сухими (с сухими контактами) и ртутными, в которых капля ртути смачивает контактирующие поверхности, уменьшая их электрическое сопротивление и предотвращая вибрацию пластин в процессе работы.

По контролируемой величине:

• Реле напряжения;
• Реле тока;
• Реле мощности;
• Реле пневматического давления;

Обозначение на схемах

На схемах реле обозначается следующим образом:

1 — обмотка реле (управляющая  цепь), 2 — контакт замыкающий, 3 —  контакт размыкающий, 4 — контакт  замыкающий с замедлителем при  срабатывании, 5 — контакт замыкающий с замедлителем при возврате, 6 — контакт импульсный замыкающий, 7 — контакт замыкающий без самовозврата, 8 — контакт размыкающий без самовозврата, 9 — контакт размыкающий с замедлителем при срабатывании, 10 — контакт размыкающий с замедлителем при возврате.

 

 

 

 

 

 

Герконовое реле

Недостатки электромагнитных реле привели к созданию реле с герметичными магнитоуправляемыми контактами (герконами).

Простейшее герконовое реле с замыкающим контактом изображено на рис. 7.13, а. Контактные сердечники (КС) 1 и 2 изготавливаются из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью (пермаллоя) и ввариваются в стеклянный герметичный баллон 3. Баллон заполнен инертным газом — чистым азотом или азотом с небольшой (около 3 %) добавкой водорода. Давление газа внутри баллона составляет (0,4—0,6) • 105 Па. Инертная среда предотвращает окисление КС. Баллон устанавливается в обмотке управления 4. При подаче тока в обмотку возникает магнитный поток Ф, который проходит по КС1 и 2 через рабочий зазор б между ними и замыкается по воздуху вокруг обмотки 4. Поток Ф при прохождении через рабочий зазор создает тяговую электромагнитную силу Рэ, которая, преодолевая упругость КС, соединяет их между собой. Для улучшения контактирования поверхности касания покрываются тонким слоем (2—50 мкм) золота, родия, палладия, рения, серебра и др.

При отключении обмотки магнитный поток и электромагнитная сила спадают и под действием сил упругости КС размыкаются. Таким образом, в герконовых реле отсутствуют детали, подверженные трению (места крепления якоря в электромагнитных реле), а КС одновременно выполняют функции магнитопровода, токопровода и пружины.

В связи с тем что контакты в герконе управляются магнитным полем, герконы называют магнитоуправляемыми контактами.

Рис. 7.13. Простейшее герконовое реле с симметричным замыкающим контактом

На основе герконов могут быть созданы также реле с размыкающими и переключающими контактами. В герконе с переключающим контактом (рис. 7.14, а) неподвижные КС 1, 3 и подвижный 2 размещены в баллоне 4. При появлении сильного магнитного поля КС 2 притягивается

 

 
 

Рис. 7.14. Переключающие герконы

к КС 1 и размыкается с КС 3. Один из КС переключающего геркона (например, 2) может быть выполнен из немагнитного материала (рис. 7.14,б). Герконовое реле (рис 11.4, в) имеет два подвижных КС 1, 2, два неподвижных КС 5, 6 и две обмотки управления 7, 8. При согласном включении обмоток замыкаются КС 1 и 2. При встречном включении обмоток КС 1 замыкается с КС 5,а КС 2 с КС 6. При отсутствии тока в обмотках все КС разомкнуты. Герконовое реле (рис. 7.14, г) имеет переключающий контакт 3 сферической формы. При согласном включении обмоток 7 и 8 контакт3 притягивается к КС и КС 2 и замыкает их. После отключения обмоток 7 и 8 и при согласном включении обмоток 9 и 10 контакт 3 замыкает КС 5 и КС 6. Так как КС герконов выполняют функции возвратной пружины, им придаются определенные упругие свойства. Упругость КС обусловливает возможность их вибрации («дребезга») после удара, который сопутствует срабатыванию. Длительность такой вибрации достигает 0,25 мс при общем времени срабатывания 0,5—1 мс. Одним из способов устранения влияния вибраций является использование жидкометаллических контактов. В переключающем герконе (рис. 7.15, а) внутри подвижного КС 1 имеется капиллярный канал, по которому из нижней части баллона 4 поднимается ртуть 5. Ртуть смачивает поверхности касания КС 1 с КС 2 или КС 3. В момент удара контактов при срабатывании возникает их вибрация. Из-за ртутной пленки на контактной поверхности КС 1 вибрация не приводит к разрыву цепи. В конструкции на рис. 7.15,б между КС 2, КС 3 и ртутью 5 находится ферромагнитная изоляционная жидкость 6. При возникновении магнитного поля ферромагнитная жидкость 6 перемещается вниз, в положение, при котором поток будет наибольшим. Ртуть вытесняется вверх и замыкает КС 2 и КС 3.Следует отметить, что жидкометаллический контакт позволяет уменьшить переходное сопротивление и значительно увеличить коммутируемый ток. Наличие ртути удлиняет процесс разрыва контактов, что увеличивает время отключения реле.

Управление герконом можно осуществлять и с помощью постоянного магнита. Если постоянный магнит установлен вблизи геркона, его магнитный поток замыкается через КС, которые в результате этого находятся в замкнутом состоянии. Использование постоянного магнита совместно с управляющей катушкой позволяет создать герконовое реле с размыкающим контактом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение реле

  Все области применения реле достаточно сложно перечесть – они используются в машиностроении и автомобилях, практически во всех отраслях промышленности и бытовых приборах, при ликвидациях некоторых видов аварий техногенного характера (например, для откачки воды, в случае прорыва трубы или затопления кого-нибудь помещения). Это достаточно универсальное изделие, замену которому на данный момент сложно найти.

 В зависимости от  функций, которые выполняют реле, различаются они и по своим  габаритам: от промышленных махин  до маленьких приборчиков размером  меньше спичечного коробка (предназначенные  для использования в малогабаритных бытовых приборах, радиопередатчиках). От размера и функции, которую будет выполнять реле, напрямую зависит его цена. Данный прибор может стоить от нескольких долларов до нескольких тысяч условных единиц.

В настоящее время в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяются транзисторы или тиристоры. При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методом электролиза) для исключения возможности пробоя контакты управляемой цепи исполняются с большой контактной площадью и погружаются в масло (так называемая «масляная ячейка»).

Реле до сих пор очень широко применяются в бытовой электротехнике, в особенности для автоматического включения и выключения электродвигателей (пускозащитные реле), а также в электрических схемах автомобилей. Например, пускозащитное реле обязательно имеется в бытовом холодильнике, а также в стиральных машинах. В этих устройствах реле намного надёжнее электроники, так как оно устойчиво к броску тока при запуске электродвигателя и, особенно, к сильному броску напряжения при его отключении.

Реле промежуточные электромагнитные серии ПЭ-36, ПЭ-37 применяются в цепях управления электроприводами переменного тока напряжением до 440 В частоты 50 и 60 Гц и в цепях постоянного тока напряжением до 220 В, являются комплектующими изделиями.

Структура условного обозначения

ПЭ-ХХ-ХХХ Х3: