Путевые, конечные выключатели и микровыключатели.

Путе­вой выключатель предназначен для замыкания или размыкания кон­тактов цепи с небольшим током в зависимости от положения рабоче­го органа управляемой машины или аппарата. Конечные выключа­тели являются частным случаем путевых, поскольку конечный вы­ключатель служит для коммутации цепей в крайних положениях органа управляемой машины.

Путевые выключатели в зависимости от способа привода кон­тактов можно разбить на кнопочные, рычажные и шпиндельные. В кнопочном путевом выключателе контролируемый орган ма­шины воздействует на шток кнопочного элемента. Особен­ностью этого выключателя является размыкание и замыкание кон­тактов с такой же скоростью, что и скорость контролируемого органа. При небольшой величине тока гашение дуги происходит за счет ме­ханического растяжения, и при малом растворе контактов она вооб­ще может не погаснуть.

В том случае, когда требуется остановить машину или сделать соответствующие переключения с высокой точностью применяются микропереключатели (рис.15).

Рис.15. Путевой микропереключатель.

Неподвижные контакты 1 и 2 укреплены в пластмассовом корпусе 7. Подвижный контакт 3 укреплён на конце специальной пружины. Пружина состоит из двух частей: плоской 4 и фигурной 5. В указанном положении пружина создаёт давление на верхний контакт 2. При нажатии на головку происходят деформация пружины и переброс контакта в крайнее нижнее положение. Переход контакта из верхнего положения в нижнее совершается очень быстро.

Если необходимо обеспечить надежную работу переключателя при больших ходах и больших токах, применяются рычажные пере­ключатели. Принцип действия одного из таких переключателей показан на рис.8. Контролируемый орган воздействует на ролик 1, укреп­ленный на конце рычага 2. На другом конце ры­чага находится подпружиненный ролик 12, кото­рый может перемещаться вдоль оси рычага. В указанном на рисунке положении замкнуты кон­такты 7 и 8. Положение механизма надежно зафиксировано защелкой 6. При воздействии на ролик 1 рычаг 2 пово­рачивается против часовой стрелки. Ролик 12 поворачивает тарелку 11 и связанные с ней контакты 8 и 9. При этом контакты 7 и 8 раз­мыкаются, а 9 и 10 замыкаются. Замыкание и размыкание контактов происходит с большой ско­ростью, не зависящей от скорости движения ролика 1.

Рис.16. Рычажный путевой переключатель.

Реле.

Реле – это электрический аппарат, в котором при плавном изменении входной (управляющей) величины происходит скачкообразное изменение выходной (управляемой) величины. Причём, хотя бы одна из этих величин должна быть электрической.

По принципу действия реле подразделяются на электромагнитные, поляризованные, магнитоэлектрические, индукционные, тепловые, реле времени и др.

По области применения реле подразделяют:

а. Для защиты энергосистем;

б. Для управления и защиты электроприводов;

в. Для схем автоматики.

В зависимости от входного параметра реле подразделяют на реле тока, напряжения, мощности, частоты и других величин.

По способу включения реле подразделяются на первичные и вторичные. Первичные реле включаются непосредственно в цепь, вторичные – через измерительные трансформаторы.

По принципу воздействия на управляемую цепь реле делятся на контактные и бесконтактные. Первые воздействуют на выходной параметр путем замыкания или размыкания контактов в управляемой цепи; во-вторых, при срабатывании реле резко меняется сопротивление, включенное в управляемую цепь. Разомкнутому состоянию контактной системы со­ответствует большое сопротивление в управляемой цепи бесконтактного реле. Это состояние бесконтактного реле носит название закрытого состояния. Замкну­тому состоянию контактного исполнительного ор­гана соответствует малое сопротивление между выход­ными зажимами бесконтактного реле. При этом говорят об открытом состоянии бесконтактного реле.

Основной характеристикой реле является характеристика управления – зависимость выходного сигнала от входного.

Следует отметить, что реле может реагировать не только на значение величины, но и на разность значений (дифференциальные), на изменение знака или на скорость изменения входной величины. Иногда реле, имеющие только одну входную величину, должно воздействовать на несколько независимых цепей. В этом случае реле воздействует на другое промежуточ­ное реле, которое имеет необходимое число управляе­мых цепей. Промежуточное реле используется и тогда, когда мощность, которой может управлять основное реле, недостаточна.

Значение величины срабатывания Х_ср – значение воздействующей величины, при котором реле включается (якорь притягивается).

Значение величины отпуска Х_отп – значение воздействующей величины, при котором реле выключается (якорь отпадает).

Коэффициент возврата k_В – отношение величины отпуска к величине срабатывания:

k_В=Х_отп/Х_ср<1.

Рабочее значение воздействующей величины Х_р – максимальное значение этой величины, под воздействием которой воспринимающий элемент может длительно находиться, не перегреваясь (не разрушаясь) свыше допустимой температуры.

Коэффициент запаса по срабатыванию k_З – отношение рабочего значения воздействующей величины к величине срабатывания:

k_З=Х_р/Х_ср>1.

Рис.1. Характеристика «вход - выход» реле.

Тепловые реле.

Для защиты электрических двигателей и другого электрообору­дования от длительных перегрузок широко распространены тепловые реле с биметаллическими элементами. Биметаллический элемент со­стоит из двух пластин с различным коэффициентом линейного рас­ширения (α) при нагревании. Пластины жестко скреплены друг с другом за счет проката в горячем состоянии, либо контактной свар­кой. В качестве материалов для термобиметаллических элементов применяются такие материалы, как инвар, имеющий малое значение α, и хромоникелевая (нержавеющая) сталь, имеющая большое значе­ние α.

Если биметаллический элемент закрепить с одной стороны не­подвижно и нагреть, то произойдет изгибание пластины в сторону ма­териала с меньшим коэффициентом линейного расширения а. Изги­баясь, биметаллическая пластина действует на защелку и при этом происходит переключение контактов реле. Тепловые реле могут иметь размыкающий или размыкающий и замыкающий контакты. В схемах управления и защиты электродвигателей используются за­мыкающие контакты реле, действующие на срабатывание сигнально­го устройства, или размыкающие контакты реле - на отключение электродвигателя от сети.

Нагрев биметаллического элемента может производиться за счет тепла, выделяемого прохождением тока нагрузки в самой пластине или в специальном нагревательном элементе. Из-за инерционности теплового процесса тепловые реле, имеющие биметаллический эле­мент, непригодны для защиты цепей от токов коротких замыканий (КЗ). Нагревательные элементы в данном случае могут перегореть до срабатывания реле. Поэтому защита с помощью тепловых реле долж­на быть дополнена плавкими предохранителями или автоматически­ми выключателями.

Выпускаются тепловые реле однополюсные серии ТРП, двухпо­люсные - ТРН и трехполюсные серии РТЛ. В схемах электротехниче­ских устройств тепловые реле устанавливаются индивидуально или в комплекте с магнитными пускателями.

Электротепловые реле серии РТЛ (рис. 2) имеют трехполюсную конструкцию, т. е. тепловые биметаллические элементы установ­лены в трех фазах. Реле имеет следующие основные детали: термобиметалличесие элементы 1, установленные в каждой фазе, пружина-защелка 2 контактной системы 6 и 7, устройство самовозврата кон­тактов 3, кнопка ручного возврата подвижных контактов 4, регулятор уставок тока, неподвижные контакты 6 и подвижные контакты 7. Включение реле в исходное положение осуществляется кнопкой руч­ного возврата контактов 4.

Рис. 2.Электротепловое реле серии РТЛ.

При перегрузке, когда ток электродвигателя увеличивается в 1,2-1,3 раза тока номинального уставки реле I_ном._уст, термобиметал­лические элементы 1 нагреваются и, изгибаясь, воздействуют на пру­жину - защелку 2, которая освобождает устройство самовозврата кон­тактов 3. Происходит переключение контактов 6 и 7.

Электротепловые реле серии РТЛ выпускаются на различные токи уставки срабатывания в диапазоне от 0,1 до 200 А.

Устанавливаются в комплекте с магнитными пускателями серии ПМЛ и имеют выводы для присоединения к пускателю, обозначен­ные - 1Л1, 3Л2, 5Л3 и клеммные зажимы - 2С1, 4С2, 6С3 для под­ключения асинхронных электродвигателей.

Электромагнитное реле времени.

Электромагнитное реле вре­мени постоянного тока состоит из неподвижной части магнитопровода 2 (рис. 3) и подвижной части магнитной системы (якорь 6). На неподвижной части магнитопровода установлена катушка 1. Реле имеет неподвижные контакты 8 и подвижные 9, укрепленные на под­вижной части.

Включение реле происходит, как у электромагнитного реле без выдержки времени. При подаче напряжения на катушку реле 1 якорь 6 притягивается к сердечнику 2.

Рис. 3Электромагнитное реле времени.

Выдержка времени обеспечивается за счет замедления возврата якоря в исходное положение при отключении напряжения с катушки. Замедление обеспечивает медная гильза 3, которая и обеспечивает выдержку времени. Спадающий магнитный поток создает в гильзе, по Закону Ленца, ЭДС и ток направленный так, что поток, создаваемый гильзой, препятствует уменьшению магнитного потока в магнитопроводе. Замедленное спадание потока создает выдержку времени при отпускании. Наличие медной гильзы замедляет спадание магнит­ного потока, т. е. якорь на некоторое время удерживается на сердеч­нике магнитопровода, а затем происходит отпадание якоря, а, следо­вательно, и переключение контактов реле с выдержкой времени.

Выдержка времени реле регулируется ступенчато количеством или размером гильз, одеваемых на магнитопровод, а также толщиной немагнитной прокладки 7 определенной толщины, закрепляемой на якоре 6 (уменьшение толщины прокладки вызывает увеличение вы­держки реле и наоборот). Предусмотрена и плавная регулировка за счет изменения натяжения пружины 4 с помощью гайки 5. Чем мень­ше будет затянута пружина, тем больше будет выдержка времени и наоборот.

Выпускаются несколько типов электромагнитных реле времени. Реле РЭВ 811...РЭВ818 обеспечивают выдержку времени от 0,25 до 5,5 с. Изготавливаются с катушками на напряжение постоянного тока 12,24,48, ПО и 220 В.