Электронный аппарат, реализующий релейный закон управления, именуется реле. В реле при плавном изменении управляющего (входного) параметра до определенного данного значения управляемый (выходной) параметр меняется скачкообразно. При всем этом хотя бы один из этих характеристик должен быть электронным.

Действие многофункциональных органов электрического реле можно проследить по схеме рис. 1. Воспринимающий орган А конвертирует входную величину (напряжение) Uвх, поступающую на обмотку 2 магнитопровода 1, в промежную величину, т.е. в механическую силу якоря 3. Механическая сила якоря Fя действует на контактную систему исполнительного органа В. Промежная величина – сила якоря Fя, – пропорциональная входной величине Uвх, сравнивается с данным значением силы Fпр развиваемой пружиной 9 промежного органа Б. При Uвх< Uср, Fя

В процессе функционирования электрические реле во временном масштабе различают четыре фазы: период (время) срабатывания tср, рабочий период tраб, период (время) отключения tоткл, период (время) покоя tп (рис.2).

Рис. 2. Зависимость выходной (а) и выходной (б) величин от времени

Период срабатывания электрического реле

Период срабатывания включает просвет времени от момента начала воздействия входного сигнала на воспринимающий орган до момента возникновения сигнала в управляемой цепи. Этому периоду на рис.2, б соответствует отрезок оси абсцисс tср = t2 –t0. В момент t0 ток в обмотке реле растет до значения, при котором электрической силе Fэ, действующей на якорь, начинает противодействовать сила пружины Fм (механическая сила) промежного органа. Входная величина при всем этом именуется величиной трогания при срабатывании.

Периоду трогания соответствует отрезок tтр = t1–t0. В момент времени t1 якорь электромагнита реле начинает движение. В течение tдв = t2–t1 якорь перемещается, преодолевая противодействие промежного органа Б (см. рис. 1) и приводя в действие исполнительный орган В.

В конце хода якоря замыкаются контакты исполнительного органа, ток нагрузки iн (рис.2, а) начинает возрастать от нуля до установившегося значения. Входная величина, при которой начинается управление выходной цепью, именуется величиной срабатывания (Iср). Мощность Рср, соответственная Iср, именуется мощностью срабатывания.

Время срабатывания t ср = tтр + tдв.

Время срабатывания электрических реле колеблется от 1-2 до 20 мс. Электрические реле времени обеспечивают выдержку до 10 с.

Для оценки времени срабатывания реле допустимо использовать выражение

t ср = t1kз-bm –a,

где t1 – время срабатывания при данном коэффициенте припаса kз и коэффициенте m = 1; a, b – коэффициенты, которые определяются зависимо от типа реле и значений kз и m.

Для быстродействующих реле при kз = 1,5¸2 значение коэффициента а приближается к единице. Для обычных реле при k з = 1,5¸3 значение а = 0,25¸0,95, значение коэффициента b находится обычно в границах 1,4-1,6.

Рабочий период электрического реле

Рабочий период включает просвет времени tраб = t3 – t2, т.е. время от момента управления выходной цепью t2 до момента прекращения воздействия на воспринимающий орган входного сигнала t3. Ток начинает расти до установившегося значения Iраб (рис.2, б) – это рабочее значение входной величины, которое обеспечивает надежное срабатывание реле.

Отношение Iраб / Icр = kз именуется коэффициентом припаса по срабатыванию.

Для свойства перегрузочной возможности чувствительного элемента реле применяется значение входной величины, называемое предельным значением рабочей величины Iраб.max.

Предельное значение рабочей величины – это такое ее значение, которое чувствительный орган выдерживает в течение недлинного нормируемого промежутка времени. Но значение данной величины неприемлимо при работе реле в обычном режиме по условию электронной либо механической прочности либо нагрева.

Для свойства нагрузочной возможности исполнительного органа реле употребляется понятие мощности управления Ру. Мощностью управления именуется мощность в управляемой цепи, которую исполнительный орган может продолжительно пропускать.

Период отключения электрического реле

Период отключения содержит просвет времени tоткл = t6 – t3, т.е. время от момента прекращения воздействия на воспринимающий орган t3 до момента уменьшения тока iн в управляемой цепи до нуля (рис.16, а).

В период отключения заходит период отпускания tотп = t4 – t3, в который реле отключается. Ток iy в обмотке реле спадает до нуля (рис.2, б). В этот период противодействующее усилие пружины (механическое усилие) превосходит электрическое усилие, т.е. Fм > Fэ, и происходит отпускание якоря.

После выбора провала контактов (просвет tк = t5 – t4) контакты реле размыкаются и меж ними зажигается дуга, которая угасает через время tд = t6 – t5. За период tд ток в управляемой цепи миниатюризируется от Iн до нуля (рис.2, а).

Время отключения реле t откл = tотп + tк + tд.

Период отключения характеризуется коэффициентом возврата, представляющим отношение тока отпускания Iотп к току срабатывания Iср: kв = Iотп / Icр.

Обычно для реле защиты энергосистем и реле управления, контролирующих входной параметр в узеньких границах, kв должен быть поближе к единице.

Период покоя электрического реле

Период покоя – это просвет времени tп = t7 – t6.

Для периода покоя характерен параметр, именуемый величиной несрабатывания, которая представляет наибольшее значение входной величины, обеспечивающее отсутствие как срабатывания реле, так и удержания в рабочем состоянии. Время несрабатывания меньше времени трогания при срабатывании и времени отпускания.

Отношение мощности управления к мощности срабатывания именуется коэффициентом усиления, kу = Py / Pcр.

Число включений в единицу времени определяется величиной, назад пропорциональной времени цикла:

f = 1/tц = 1/(tсраб +tраб + tоткл +tп)

Лакота О. Б.

http://electricalschool.info/