Site Loader

Разница между катушкой реле переменного и постоянного тока — Вокруг-Дом

Реле представляет собой электромагнит с внутренним подпружиненным рычагом для переключения электрических контактов. Для включения реле переменный ток (AC) или постоянный ток (DC) пропускается через катушку электромагнита, намагничивая сердечник, чтобы привлечь рычаг. Таким образом, небольшой ток, приложенный к катушке, переключит большой электрический ток в контактах. Этот ток может поступать от другого переключателя, от платы, на которую включено реле, или от другой электрической цепи.

Использование реле

Стартер на автомобиле имеет комбинацию соленоида и реле. Относительно небольшой ток от ключевого переключателя активирует реле для направления тока большой батареи на стартер. Низкий ток на плате управления печью использует реле для включения сильноточного двигателя вентилятора. Уличные фонари используют фотоэлемент, чтобы активировать реле, и реле включает и выключает сильный ток уличного освещения.

Реле постоянного тока

Постоянный ток (DC) устойчив и никогда не переворачивается. Реле постоянного тока использует одну катушку провода, намотанного вокруг железного сердечника, чтобы сделать электромагнит. Когда на катушку постоянного тока подается напряжение, магнетизм, генерируемый в сердечнике, остается стабильным, потому что постоянный ток просто продолжается. Постоянный магнетизм удерживает рычаг в течение всего времени, пока течет постоянный ток. Как только ток отключается и железный сердечник больше не намагничивается, подпружиненный рычаг возвращается в расслабленное положение, и электрические контакты переключаются обратно.

Переменный ток

Переменный ток (AC) никогда не остается прежним и продолжает изменяться. Когда переменный ток течет, он поднимается до пика, а затем падает до 0, чтобы изменить направление. Затем ток поднимается до пика и снова падает до 0, чтобы снова идти вперед. Каждый раз, когда ток достигает пика, он падает до 0, чтобы изменить направление. Цикл движения назад и вперед повторяется 50 или 60 раз в секунду, и магнетизм в сердечнике, генерируемый током в катушке, также следует в этом цикле назад и вперед.

AC Chatter

В реле постоянного тока, когда ток прекращается и магнетизм в сердечнике падает до 0, подпружиненный рычаг начинает тянуть обратно в расслабленное положение. Если применяется переменный ток, рычаг не идет очень далеко, потому что сердечник намагничивается и снова притягивает рычаг. Этот цикл отпускания рычага и его отталкивания повторяется каждый раз, когда переменный ток переключается, и реле звучит как гудение или вибрация. Иногда электрические контакты могут даже не переключаться правильно.

Реле переменного тока

Чтобы предотвратить эту вибрацию, реле переменного тока имеет две катушки, чтобы сделать трансформатор для намагничивания сердечника. Провод традиционной катушки является первичным трансформатором. Вторичная обмотка трансформатора выглядит как медная шайба или кольцо D-образной формы. Часть магнетизма от первичной катушки производит ток внутри медного кольца. Ток в кольце или вторичной обмотке трансформатора фактически задерживается по сравнению с током в первичной обмотке, чтобы сердечник всегда был частично намагничен. Рычаг не будет стучать о сердечник, потому что, пока переменный ток течет, непрерывно намагниченный сердечник никогда не выпускает его.

29 Электрические реле постоянного и переменного тока

Обмотка электромагнитного реле может быть включена как в цепь постоянного, так и в цепь переменного тока. В соответствии с этим электромагнитные реле делят на реле постоянного тока и реле пере­менного тока. Электромагнитные реле постоянного тока делят на нейтральные и поляризованные. У электромагнитного нейтрального реле направление перемещения якоря не зависит от направления тока в обмотке реле. У поляризован­ного же реле направление перемещения якоря зависит от направления тока в обмотке реле.

Электромагнитное нейтральное реле (рис 1)

При пропускании по обмотке 6 реле постоянного тока создается магнитный поток Ф, который замыкается ч\з сердечник 5, ярмо 3, якорь 2, и воздушный зазор б0 м\у сердечником и якорем. Этот магн. Поток создает тяговое усилие F, вел. кот. может быть найдена как : F = a (IW)202 , где а – коэфф. пропорциональности; I – ток в обмотке реле; W – число витков обмотки реле; б

0— начальный воздушный зазор м\у сердечником и якорем.

Тяговое усилие пропорционально квадрату намагничивающей силы IW, не зависит от направления токе I в обмотке реле и обратно пропорционально квадрату воздушного зазора. Током срабатывания Iср. называет наименьший ток в обмотке реле, при котором реле надежно срабатывает (якорь реле надежно притяги­вается к сердечнику). Током отпускания Iотп называет наибольший ток, при котором реле отпускает. Поскольку воздушный зазор б0‘ электромагнитного реле в при­тянутом состоянии якоря меньше первоначального воздушного зазора б0, ток срабатывания Iср больше тока отпускания Iотп. Коэффициент возврата Кв= Iотп/Iср обычно изменяется в пределах 0,3 … 0,5 и регулируется в электро­магнитных реле с помощью штифта отлипания 4. Термин «штифт отлипания” связан с наблюдаемым у электромагнитных реле явлением «залипания», когда якорь реле остается притянутым при токе в обмотке в де­сятки раз меньше рабочего тока. Для обеспечения надежного срабатывания рабочий ток Iр реле при­нимает большим тока срабатывания в Kв раз. Отношение Kв=Iр/Iср наз. коэфф. запаса. (Кв< или =1,5). Важным параметром реле является время реакции реле на подачу в его обмотку напряжения. Рассмотрим процесс включения реле на примере простейшей схемы, показанной на рис.а

Как видно ив|рис1 обмотка 6 электромагнитного реле наматы­вается тонким проводом на каркас, причем число витков может изме­няться в широких пределах. Эквивалентная схема включения электромагнитного реле может быть представлена так, как показано на рис б. где R и L — активное сопротивление и ин­дуктивность обмотки реле соответственно. К реле предъявляет разнообразные требования: они должны иметь небольшие габариты и массу, достаточно большое число исполнительных контактов, малую мощность срабатывания (высокую чувствительность),. высокое быстродействие и т.д.

30 Поляризованные реле

У этого реле напряжение перемещения якоря зависит от напряжения протекания тока в обмотке реле. (рис)

1 – якорь реле, 2 – магнитопровод, 3 – постоянный магнит, 4 – обмотка, 5 – изолирующая плата. При отсутствии тока разветвленные части магн. потока создается магн. поле, в зоне контактных групп одинаковы. При протекании тока по обмотке поляризованного реле, создаваемое обмоткой магнитный поток суммируется с одной частью магн. потока пост.-го магнита и ослабляет др. часть. Якорь реле притягивается в ту сторону, где имеет место иммигрирование магнитн. потоков, якорь поляр-го реле может занимать нейтральное положение (рис) , а может замыкать один из контактов (якорь с преобладанием). Пол-е реле отл-ся от э/магнитно – нейтральных тем, что имеет сущ-но меньшие токосрабатывания, значительно большие быстродействия и выдерживают большую перегрузку по току. Недостатком по срав-ю с э\м нейтральными реля явл.-ся значительные габариты

Электромагнитные реле переменного тока

В тех случаях, когда основным источником энергии является сеть переменного тока, желательно применять реле, обмотки которых питаются переменным током. При подаче в обмотку реле переменного тока якорь будет притягиваться к сердечнику так же, как и при постоянном токе под действием электромагнитной силы F

э, пропорциональной магнитному потоку Фδ, возникающему в зазоре между якорем и сердечником и создаваемому при протекании тока в обмотке электромагнита:

Так как ток в обмотке электромагнита переменный, то и магнитный поток Фδ, создаваемый этим током в рабочем зазоре, будет также переменным, т. е.

После преобразований получим

или

где μ0 — магнитная постоянная.

Применение короткозамкнутого витка (экрана), охватывающего часть конца сердечника (расщепленный сердечник), является наиболее эффективным способом устранения вибрации якоря реле.

На рис. 6.4 изображена схема реле переменного тока с короткозамкнутым витком (контакты реле и выводы обмотки на схеме не показаны). Конец сердечника, обращенный к якорю, расщеплен на две части, на одну из которых надета короткозамкнутая обмотка — экран Э (один или несколько витков).

Рисунок 6.4. Схема реле переменного тока с короткозамкнутым витком

Принцип работы реле заключается в следующем. Переменный магнитный поток Фосн основной обмотки

wосн, проходя через разрезанную часть сердечника, делится на две части. Часть потока Ф2 проходит через экранированную половину полюса сечением Sδ2, в которой размещается короткозамкнутая обмотка (экран), а другая часть потока Ф1 проходит через неэкранированную половину полюса сечением Sδ1. Поток Ф2 наводит в короткозамкнутом витке ЭДС екз, которая создает ток Iкз. При этом возникает еще один магнитный поток Фкз, который воздействует на магнитный поток Ф2 и вызывает его отставание относительно потока Ф1 по фазе на угол φ = 60… 80°. Благодаря этому результирующее тяговое усилие Fэ никогда не доходит до нуля, так как потоки проходят через нуль в разные моменты времени.

6.2. Поляризованные электромагнитные реле

В отличие от рассмотренных ранее нейтральных электромагнитных реле, у поляризованного реле направление электромагнитного усилия зависит от полярности сигнала постоянного тока в обмотке. Поляризация этих реле осуществляется при помощи постоянного магнита.

Существует много конструктивных разновидностей поляризованных реле, которые классифицируются по ряду признаков. По конструктивной схеме магнитной цепи различают реле с последовательной, параллельной (дифференциальной) и мостовой магнитными цепями, по числу обмоток управления — одно и многообмоточные, по способу настройки контактов (числу устойчивых положений якоря) — двух- и трехпозиционные.

Поляризованные реле могут быть использованы также в качестве вибропреобразователей, но наибольшее распространение они получили в маломощной автоматике, особенно в следящих системах при управлении реверсивными двигателями.

К числу достоинств поляризованных реле относятся:

  • высокая чувствительность, которая характеризуется малой мощностью срабатывания и составляет 10-5 Вт;

  • большой коэффициент управления;

  • малое время срабатывания (единицы миллисекунд).

Недостатки по сравнению с нейтральными электромагнитными реле следующие:

  • несколько сложнее конструкция;

  • большие габаритные размеры, вес и стоимость.

В поляризованных реле используют дифференциальные и мостовые схемы магнитных цепей, которые имеют много разновидностей (название цепей определяется типом электрической схемы замещения электромагнитной системы). На рис. 6.5 изображено поляризованное реле с дифференциальной схемой магнитной цепи.

Рисунок 6.5. Поляризованное реле с дифференциальной схемой магнитной цепи: 1,1’ — намагничивающие катушки; 2- ярмо; 3- постоянный магнит;

4- якорь; 5,5— контакты.

На якорь реле действует два независимых друг от друга потока: поток Ф0(п), создаваемый постоянным магнитом 3 и не зависящий от рабочего состояния схемы, в которую включено реле, и рабочий (управляющий) поток Фэ(р), создаваемый намагничивающими катушками 1 и 1’ и зависящий от тока, протекающего по их обмоткам.

Электромагнитное усилие, действующее на якорь 4, зависит, таким образом, от суммарного действия потоков Фэ(р) и Ф0(п). Изменение направления электромагнитного усилия при изменении полярности тока в рабочей обмотке происходит вследствие того, что изменяется направление рабочего потока относительно поляризующего.

Поляризующий поток Ф0(п) проходит по якорю и разветвляется на две части — Ф01 и Ф02 в соответствии с проводимостями воздушных зазоров слева δЛ и справа δпр от якоря. В зависимости от полярности управляющего сигнала рабочий поток Фэ(р) вычитается из потока Ф01 в зазоре слева от якоря и прибавляется к потоку Ф02 справа от якоря (как показано на рис. 6.5), или наоборот. В случае, показанном на рисунке, якорь перекинется из левого положения в правое. При выключении сигнала якорь будет находиться в том положении, которое он занимал до выключения сигнала. Таким образом, результирующее электромагнитное усилие, действующее на якорь, будет направлено в строну того зазора, где магнитные потоки суммируются.

Поляризованные реле находят широкое применение в схемах автоматики благодаря своим характерным особенностям. Наличие нескольких обмоток позволяет использовать их в качестве логических элементов, небольшая мощность срабатывания — в качестве элементов контроля небольших электрических сигналов, малое время срабатывания и чувствительность к полярности входных сигналов — в качестве амплитудных модуляторов и демодуляторов. Благодаря высокой чувствительности поляризованные реле часто используют в маломощных цепях переменного тока с включением через выпрямитель.

что это такое и где они применяются? / Статьи и обзоры / Элек.ру

Многие знают из школьного курса физики, что ток бывает переменным и постоянным. Если о применении переменного тока мы еще что-то можем с уверенностью сказать (все бытовые электроприемники питаются от переменного тока), то о постоянном мы не знаем практически ничего. Но раз существуют сети постоянного тока, значит есть и потребители, и соотвественно защита таким сетям тоже нужна. Где встречаются потребители постоянного тока и в чем отличие аппаратов защиты для этого рода тока мы рассмотрим в этой статье.

Ни один из типов электрического тока не «лучше», чем другой — каждый подходит для решения определенных задач: переменный ток идеален для генерации, передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток находит свое применение на специальных промышленных объектах, установках солнечной энергии, центрах обработки данных, электрических подстанциях и пр.

Шкаф распределения постоянного оперативного тока

Шкаф распределения постоянного оперативного тока электрической подстанции

Понимание отличий переменного и постоянного тока дает четкое представление о задачах, с которыми сталкиваются автоматические выключатели постоянного тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) меняет свое направление в электрической цепи 50 раз в секунду и столько же раз «переходит» через нулевое значение. Этот «переход» значения тока через ноль способствует скорейшему гашению электрической дуги. В цепях постоянного тока значение напряжения постоянно — также как и направление тока постоянно во времени. Этот факт существенно затрудняет гашение дуги постоянного тока, и потому требует специальных конструкторских решений.

Графики нормального и переходного режимов тока

Совмещенные графики нормального и переходного режимов при отключении: а) переменного тока; б) постоянного тока

Одно из таких решений — использование постоянного магнита (3). Движение дуги в магнитном поле является одним из способов гашения в аппаратах до 1 кВ и находит применение в модульных автоматических выключателях. На электрическую дугу, которая по своей сути является проводником, воздействует магнитное поле, и та затягивается в дугогасительную камеру, где окончательно затухает.

Движение дуги в магнитном поле

1 — подвижный контакт
2 — неподвижный контакт
3 — серебросодержащая контактная напайка
4 — магнит
5 — дугогасительная камера
6 — скоба

Полярность надо соблюдать

Еще одним и, пожалуй, ключевым отличием между автоматическими выключателями переменного и постоянного тока, является у последних наличие полярности.

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя постоянного тока

Если вы защищаете однофазную сеть переменного тока при помощи двухполюсного автоматического выключателя (с двумя защищенными полюсами), то нет разницы в какой из полюсов подключать фазный или нулевой проводник. При подключении же в сеть постоянного тока автоматических выключателей необходимо соблюдать правильную полярность. При подключении однополюсного выключателя постоянного тока питающее напряжение подается на клемму «1», а при подключении двухполюсного — на клеммы «1» и «4».

Почему это так важно? Смотрите видео. Автор ролика проводит несколько тестов с 10-ти амперным выключателем:

  1. Включение выключателя в сеть с соблюдением полярности — ничего не происходит.
  2. Выключатель установлен в сеть обратной полярностью; параметры сети U=376 В, I=7,5 А. Как итог: сильное дымовыделение с последующим воспламенением выключателя.
  3. Выключатель установлен с соблюдением полярности, а ток в цепи составляет 40 А, что в 4 раза превышает его номинал. Тепловая защита, как это и должно быть, разомкнула защищаемую цепь через несколько секунд.
  4. Последний и самый жесткий тест проводился с таким же 4-х кратным превышением по току и обратнойполярностью. Результат не заставил себя долго ждать — мгновенное воспламенение.

Этот ролик наглядно демонстрирует то, почему необходимо соблюдать полярность при подключении автоматических выключателей постоянного тока. Подключение с обратной полярностью, и с током цепи, не превышающим номинал автоматического выключателя, выводит его из строя. Во избежание повторения подобных «печальных опытов» производители маркируют клеммы выключателей «+» и «-», а также дают схемы подключения в руководствах по эксплуатации.

Таким образом, автоматические выключатели постоянного тока — это устройства защиты, применяемые для объектов альтернативной энергетики, систем автоматизации и управления промышленных процессов и пр. Специальные исполнения защитных характеристик Z, L, K позволяют защищать высокотехнологичное оборудование промышленных предприятий.

Для их электроустановки всегда рекомендуется пользоваться услугами квалифицированных инженеров и техников, чтобы убедиться, что соответствующие автоматические выключатели постоянного тока будут выбраны и установлены правильно.

5.2 Принцип действия нейтрального реле постоянного тока

Электромагнитное реле постоянного тока состоит из электромагнита, состоящего из катушки 3 и магнитного сердечника 4, магнитопровода 5, якоря 2 и контактной группы 1 (рис.5.2). Магнитодвижущая сила FM электромагнита, по обмотке 3 которого течет постоянный ток I, создает магнитный поток Ф. Он замыкается по сердечнику 4, магнитопроводу 5, якорю 2 и воздушному зазору длиной δ. Уравнение магнитной цепи в этом случае:

, (5.1)

где RCT – суммарное магнитное сопротивление магнитного магнитопровода, сердечника и ярма;

Rδ – магнитное сопротивление воздушного зазора.

Для большинства конструкций реле RCT <<Rδ поэтому . Таким образом, к воздушному зазору прикладывается практически вся магнитодвижущаяся сила электромагнита, под действием которой в зазоре развивается тяговое усилие (сила притяжения), притягивающее якорь 2 к сердечнику электромагнита 4. Под действием силы притяжения, которая должна быть больше сил сопротивления контактных и возвратных пружин, якорь притягивается к сердечнику, замыкая контактную группу (реле срабатывает). Если прекратить протекание тока через электромагнит, то под действием упругих сил контактных и возвратных пружин, якорь возвращается в исходное положение и контактная группа размыкается (реле выключается).

Поскольку сила притяжения FПР прямо пропорциональна квадрату тока I, текущего через электромагнит:

, (5.2)

то она не зависит от направления тока.

Здесь: w — число витков катушки электромагнита;

SП — площадь взаимного перекрытия стержня и якоря.

5.3 Принцип действия нейтрального реле переменного тока

Для уменьшения потерь магнитопровод 5, якорь 2 и сердечник 4 реле переменного тока набирают из отдельных пластин электротехнической стали (рис.5.3). Если к электромагниту подвести переменное напряжение, то в момент перехода тока через нуль сила притяжения якоря электромагнита становится равной нулю. Якорь под действием возвратной пружины 6 отходит от сердечника, а затем снова притягивается (реле дребезжит). Для устранения таких вибраций подвижной системы на стержне электромагнита около воздушного зазора делается паз, в который вкладывается короткозамкнутый виток 7. Виток охватывает от 0,5 до 0,8 площади торца стержня.

Магнитный поток созданный обмоткой электромагнита 3, разветвляется на две составляющиеФ1 и Ф1, замыкающиеся через обе части сердечника. Магнитный поток Ф1, пересекая короткозамкнутый виток, наводит в нем э.д.с. самоиндукции еВ, которая вызывает ток IB, отстающий от еВ на угол, близкий к 900. Ток IB вызывает совпадающий с ним по направлению магнитный поток ФВ. Таким образом, на участке магнитопровода результирующий магнитный поток ФВ равен векторной сумме магнитных потоков Ф1 и ФВ (рис.5.3 б). Согласно векторной диаграмме между потоками Ф1 и Ф2 существует фазовый сдвиг и, следовательно, результирующий магнитный поток в сердечнике ФΣ никогда не достигает нулевого значения. Минимальный магнитный поток ФΣ выбирается всегда такой величины, чтобы сила притяжения, создаваемая этим потоком, была достаточна для удержания якоря.

В реле переменного тока вибрации подвижной системы могут быть устранены созданием нескольких магнитных потоков, сдвинутых по фазе друг относительно друга, или увеличением массы подвижной системы.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *