/
Text
ТЕХНИКА
ПЕТЕР ДАНОВСКИ
ЛЕКТРИЧЕСКИ
РЕЛЕТА
Й РЕЛЕЙ НИ
ЕЛЕМЕНТИ
Проф. к.т.н. инж. ПЕТЪР И. ДАНОВСКИ
ЕЛЕКТРИЧЕСКИ
РЕЛЕТА
ИРЕЛЕЙНИ
ЕЛЕМЕНТИ
Четвърто преработено издание’
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО „ТЕХНИКА-
СОФИЯ. 1986
УДК 621.318.5
В книгата са описани устройството, действието и приложение™ на ши-
роко използуваните в автоматиката, телемеханиката, съобщителната, оси-
гурителната и изчислителната техника и в други области релета и релей-
ии елемеити.
В началото на разделите се дават кратки описания на конструкциите
на типовите релета. С оглед на практическо приложение са изложеии прин-
ципите за изчисляване на типови и на иякои нетипови релета и релейии
елементи, като са дадени конкретни примеря, в много от конто са използу-
вани таблици, графики и експерименталии материали.
За гол яма част от релетата и релейните елементи са дадени методите
иа измерване на основните нараметри, начините за регулиране и експлоата-
ция. В специални раздели са разгледаии въпросите. отнасящи се до кон-
тактите, надеждпостта, проектирането на релейни схеми и др.
Книгата е предназначена за широк кръг специалиста, конто работят в
областта на релейната техника. Тя може да се ползува и като учебно по-
магало от студентите и учащите се в техническите учебни заведения.
© Петър Илиее. Дановски, 1979
с /о J usautor, Sofia
621 . 3
ПРЕДГОВОР
Основни елементи на дискретната автоматика, телемехани-
ка, съобщителна техника, електроника, изчислителна техника и
др. са релетата и релейните елементи, характерното за конто е
това, че при плавно или скокообразно изменение на входната ве-
личина изходната се измени скокообразно.
Както е известно, първото реле (електромагнитно) е било съз-
дадено преди повече от сто и петдесет години и е свързано с
осъществяването на първите далекосъобщения. Използувано е за
усилване на електрическите телеграфии сигнали.
Наименованието „реле" произхожда от френската дума relais,
което означава мисто, откъдето се смени силата, мястото за
с мина на конете.
Електрическите релета са изминали дълъг път на усъвър-
шеиствуване. Създават се механични, пневматични, хидравлични и
много други типове релета и релейни елементи. С развитието на
електрониката и микроелектрониката през последиите години се
създават големи електронни схеми, където в минимален обем са
съсредоточени огромен брой релейни елементи.
Специфичните изисквания на никои отрасли от техниката нало-
жиха разработване и производство на релета със специални
предназначения — за транспорта, съобщенията, енергетиката, из-
числителната техника и др.
В много уредби се налага да се използуват релета и релей-
ни елементи с различии параметри, характеристики, конструкции
и др. Дори в никои домашни уреди — перални, готварски печки,
специални радиоусилвателни и магнитофонни уредби и др., се из-
ползуват както микроелектронни релейни елементи, така също и
слаботокови и силнотокови релета-
Масовото разработване на електронните и микроелектронните
елементи не намали производството на електрическите и по-спе-
циално на електромагнитните релета, както се предвиждаше в
никои литературни източници. СреДният годишен прираст на елек-
трическите релета в развитнте индустриални страни надвишава
5 %. През последиите години бяха създадени нови видове реле-
та и релейни елементи — с висока чувствителност, намалени га-
барити, херметически затворени, малогабаритки, за включване на
печатни платки с електронни елементи, за работа при високи
температури, при вибрации и др. Все огце обаче не са изучеии
и не са решени напълно въпросите за ерозията на контактите,
5
виброустойчивостта ' и удароустойчивостта, защитата от външни
влияния и др. Голяма част от дадените в литературата теоре-
тични изводи са сложни и не са пригодени за бързо и практи-
ческо изчисляване на обикновените, най-често срещани релета.
За такива случаи се препоръчва използуването на готови, полу-
чени от измерванията или изчисленията, коефициенти, таблици,
графики и др. ®
За задоволяване на постоянно нарастващите нужди на съоб-
щенията, транспорта, промишлеността, енергетиката и други от-
расли, а също така за увеличаване на износа през последните
години няколко наши заводи бяха профилирани за производство
на различии видове релета. С това се поставиха много отговор-
ки задачи за повишаване на качеството и ефективността на про-
изводството, което до голяма степей зависи от квалпфикацията
на кадрите.
Проектирането, монтажът и поддръжката на съвременните
сложни релейни уредби също така изисква от специалистите ви-
соки познания в областта на релейната техника.
През последните години в СССР и другите социалистически
страни, в т. ч. и у нас, бяха издадени книги, учебници, ръко-
водства, справочници и др. за електронните и микроелектронните
релета и релейни елементи, поради което тяхното разглеждане в
книгата е ограничено.
В четвъртото издание на книгата се дават на читателя прак-
тически познания за различии влдове релета (електрически и
някои други видове) и релейни елементи, използувани масово в
съобщителната и осигурителната техника на голяма част от уред-
бите на автоматиката и телемеханиката, електрозахранването и
др. По-подробно са разгледани релетата и релейните елементи,
произвеждани в нашата страна или внасяни от чужбина и изпол-
зувани широко в различии уредби. Читателите, конто се интере-
суват от теоретични въпроси, а също така от някои специални
видове релета (пускови, защитна и др.) трябва да се обърнат
към литературни източници, някои от конто са дадени в прило-
жения списък.
За основа при подреждането на голяма част от материала е
приет начинът, даден в [8, 17], т.е. в началото на повечето от
разделите се дават общи сведения и характеристики на типовете
релета и релейни елементи. По такъв начин читателях има въз-
можност да се запознае с типовете релета и релейни елементи, а
след това — с методите на изчисляване, регулиране, измерване
и др.*.
I $гПри Гизчисляване на неутралните релета е използуван с изве-
стии съкращения методът, даден в [8, 17].
Необходимо е да се отбележи, че въпреки издадените доку-
6
менти (стандарти, технически условия, нормали и др.) все още
не е постигнато единство в терминологията и условните означе-
ния на релетата и релейните елементи, използувани в различите
отрасли. В настоящего издание са използувани главно означеиия-
та и терминологията, приети в^слаботоковата техника.
Авторы изказва благодарност на рецензента инж. Г, Гребе-
наров и на доц. к.т.н. М. Димчев, инж. Д. Бъчваров, к.т.н. Н.
Неделчев , на редактора инж. В. Петрова за направените препо-
ръки и оказаната помощ при подготовката на настоящего из-
дание.
7
1. ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
ЗА РЕЛЕТАТА И РЕЛЕЙНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ
Основни положения. Релетата и релейните елементи се ха-
рактеризират със скокообразно изменение на изходната величина
(най-често това е ток) при плавно и скокообразно изменение на
входната величина, конто може да бъде ток, напрежение, темпе-
ратура, влажност и др.
Когато скокообразното изменение на изходната величина ста-
ва в резултйт на физическото прекъсване на изходната верига
чрез прекъсване на контакти и др, елементът се нарича реле, а
когато скокообразното изменение на изходната величина (обик-
новено ток) става в резултат на лавинообразно изменение на>
състоянието (напр. на вътрешното съпротивление на елемента),
т.е. без физическо прекъсване на веригата, такива елементи се
наричат релейни елементи. Съгласно даденото определе-
ние към релейните елементи се отнасят: електронните безкон-
тактни релета, магнитните безконтактни елементи (релета), маг-
нитните елементи с правоъгълна хистерезисна крива, параметрич-
ните релета и др. В литературата за по-кратко често релейните
елементи се наричат релета.
Фиг. 1.1. Релейни характеристики
На фиг. 1.1 а е показана характеристиката на управление на
релетата и релейните елементи. Както се вижда от графиката,
при плавно изменение на входния параметър х от хв до хг из-
ходният параметър у скокообразно преминава от _у0 на стойност
9
yv При намаляване на х до стойност х2 у скокообразно преми-
нава на стойност у0 (х£>х2).
В литературата често пъти дадената характеристика на реле-
тата отразява зависимостта между входния параметър и положе-
нието на котвата. Тази характеристика е показана на фиг. 1.1 б.
При незадействувано реле разстоянието между котвата и ядрото
е максимално уг (утаХ)- Когато входната величина (напр. токът
в намотката) се увеличава постепенно, при достигане на стойност
xt котвата се привлича и разстоянието скокообразно намалява от
у.г до yt (50). По-нататъшното увеличаване на входната величина
не предизвиква изменения на изходната. При постепенно намаля-
ване на х до стойност х2 котвата се връща в изходното си по-
ложение, т. е. изходната величина у отново придобива първона-
чалната си стойност у9.
При някои релейни елементи скокообразното изменение на из-
ходната величина в зависимост от входната се отличава от раз-
гледаното дотук. Тези различия ще бъдат разгледани в съответ-
ните раздели.
1.1. ВИДОВЕ РЕЛЕТА (фиг. 1.2)
Според величината, на конто реагират, релетата могат да се
подразделят на следните видове:
а) електрически релета (електромагнитни, електронни, магнито-
•електрични, електродинамични, индукционни, електростатични и
др.) — реагират на изменения на ток /, напрежение U, мощност
Р, честота f и фазов ъгъл <р;
б) фоторелета (фоторезисторни, фототермични, фотохимични и
ДР-) — реагират на изменение на светлинен поток Ф, дължина
на вълната X, коефициент на отражение™ ;
в) механични релета (деформационни, равновесии, инерционни,
резонансни и поплавкови) — реагират на изменения на налягане
Р, скорост v, преместване 5 и др;
г) топлинни релета (с разширяващи се елементи, с топящо се
вещество и термоелектрични)—реагират на изменение на'количест-
вото топлина Q или на изменение на температурата t°',
д) акустични релета (резонансни и микрофонни) — реагират
на изменение на силата на звука р, на честотата на звука /, на
мощността на звука Р\
е) пневматични релета (бутални, манометрични и мембранни)
— реагират на изменение на налягането на течности или газове;
ж) други видове релета.
Според предназначение™ си релетата се разделят на:
а) пускови релета — служат за включване и изключване на
различии агрегата;
10
б) максимални релета — служат за изключване на определен
участък от някоя уредба, когато 'токът (напрежението, темпера-
турата, налягането и т. н.) измени своите стойности над предва-
ри гелно определена граници;
в) релета за време — задействуват се след определено време
от момента на изменението на външния фактор.
Според мощността на управление релетата се разделят на
а) маломощни релета — Ру 1 W;
б) релата за средна мощност — Ру =14-10 W;
в) мощни релета — Ру >10 W.
Релетата за средна и малка мощносг се наричат още слабо-
токови релета.
Релетата се разделят още на:
а) реле-дистанционен превключвател — реле, което се управ-
лява от импулси на тока, подавани в намотката, като се осигу-
рява задържане на котвата (фиксиране) в зададено положение;
б) токово реле — задействува се при определена стойност на
тока в намотката;
в) напреженово реле (реле за напрежение) — задействува се
при определена стойност на напрежението в намотката;
г) реле херметическо — защитен© е с кожух, предпазващ го
от проникване на водата при пълно потопяване в нея;
д) реле-контактор (контактор) — реле със специална конструк-
ция, конто позволява включване на големи електрически мощно-
сти (десетки и стотици киловати).
В някои литературни източници релетата се разделят според
областта, в конто се използуват, на телефонии, телеграфии, авто-
блокировъчни, автомобилни, пускови, защитни, асансьорни и др.
11
1.2. ВИДОВЕ РЕЛЕЙНИ ЕЛЕМЕНТИ
а. Електронни релейни елементи — релейни елементи, при кон-
то се използуват електронни лампи, тиратрони, лампи със студен
катод и др. Релейният характер обикновено се постига при из-
ползуване на релеен параметър на електронния елемент или чрез
еъставяне на специални схеми с релеен характер на работа.
б. Транзисторна и тиристорни релейни елементи — релейният
характер на работа се постига чрез включването им по специал-
ни схеми с релеен характер на работа.
в. Магнитки релейни елементи (магнитно безконтактно реле)—
принипът на работата им е основан на скокообразното измене-
ние на индуктивного съпротивление на магнитни усилватели с
голям коефициент на обратна връзка при постепенно или скоко-
образно изменение на управляващия сигнал.
г. Магнитни елементи с правоъгьлна хистерезисна крива —
използува се следното свойство на магнитните материали: посте-
пенного или скокообразното изменение на подмагнитването да
предизвиква скокообразно изменение на магнитната индукция.
д. Параметрични релейни елементи — релейният характер се
постига със специални схеми, при конто се получава параметри-
те н резонанс.
В техниката се използуват и други видове релейни елементи,
конто читателят може да намери в специалната литература.
12
2. ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ НЕУТРАЛНИ РЕЛЕТА. ВИДОВЕ.
ОСНОВНИ ПАРАМЕТРЫ
Принципът на работа на електромагнитното неутрално реле
се основава на взаимодействие то на феромагнитната котва с
магнитного поле на полюсите на електромагнита, конто се въз-
бужда от протичащия ток в намотката.
Електромагнитното реле [8] е електромагнитен прибор, който
се използува за дистанционно управление с помощта на входен
електрически сигнал (ток) на други независими изходни електри-
чески сигнала (вериги), т. е- за включване, изключване или пре-
включване на управлявани изходни вериги при включване или
изключване на управляващата входна верига. Управление™ на
изходните вериги се осыцествява чрез електрически конТакти,
конто се задвижват от подвижната част (котвата) на електромаг-
нита, намотката на който е включена във входната верига на
релето.
Електромагнитните релета представляват сложни апарати,
състоящи се от: възприемаща, определяща, преобразуваща и
изпълнителна част (органи).
Подаването на сигнал (входен) за задействуване или отпуска-
не на релето става чрез възприемащия орган (елемент). При елек-
тромагнитните релета този органе намотката нарелето, при елек-
тронните релета — управляващата решетка на лампата и т. н.
За преобразуване на управляващия сигнал във величина, конто
да въздействува върху изпълнителния орган, служи преобразува-
щият орган. При електромагнитните релета става преобразуване
на електромагнитната енергия в механична работа. Когато проти-
ча ток в намотката на електромагнитното реле, се получава маг-
нитен поток, който създава сила на привличане на котвата;
последната от своя страна задействува контактите.
Стойността на входната величина, при конто става скокообраз-
но изменение на изходната величина, зависи от определящия еле-
мент. В голяма част от електромагнитните релета за определящ
елемент се използуват специални пружини, закачени към котвата.
В някои релета тази роля изпълняват контактните пера. В първо-
класните релета вместо пружини се използува масата на котвата.
Скокообразното изменение на изходната величина (изходен
сигнал) става чрез изменение на положение™ на контактите, конто
представляват изпълиителен орган.
Въпреки голямото разнообразие на конкретните конструктивна
13
решения в практиката най-широко се използуват типовите кон-
структивна решения, дадени на фиг. 2.1. Както се вижда от фи-
гурата, голяма част от електромагнитните релета имат въртяща се
котва (около ос, призма и др.—фиг. 2.1&Й, б, в, г, д и з. На
Фиг, 2.1. Видове конструкции на електромагнит-
ни неутрални релета—оразмеряване
фиг. 2.1 ж е показана принципна схема на плоско електромагнитно
реле (РПН). При него котвата е разположена паралелно на яд-
рото, което дава възможност за използуване на магнитния поток
на разсейване като работен поток. На фиг. 2.1 ее показана прин-
ципна схема на реле, котвата на което се движи паралелно на
оста на намотката (вътре). Този тип релета се наричат солено-
идни релета.
При проектирането на релейните уредби се решават две ос-
новни задачи:
— Първата задача се състои в правилното формулиране на
програмата на работата на уредбата, съставянето на структур-
ната схема и определянето на необходимите връзки между отдел-
яйте релета, релейните елементи и възли.
— Втората задача е да се формулират изискванията, на конто
трябва да отговарят релетата (релейните елементи)— определяне
на параметрите, характеристиките, коефициентите и др. Въз основа
на така определените изисквания се прави избор на типа на ре-
14
лето от каталозите за произвежданите релета. Огромното коли-
чество типови релета задоволяват изискванията, конто се поста-
вят при проектирането на широко използувани уредби. Много
рядко се нала га проектирането на нов тип реле, тъй като необ-
ходимостта трябва да бъде доказана технике-икономически.
Когато с едно реле не могат да се изпълняват дадени изискванйя,
се поставят две и повече типови такива. Много трудно се проек-
тора реле, което да отговаря на всички поставени изисквания.
Често те са противоречиви, поради което подобряването на един
параметра понякога води до влошаване на други. Тук са разгле-
дани основните съставни елементи, параметрите, характеристиките
и коефициентите на електромагнитните релета, конто до голяма
степей се отнасят и за другите релета и релейни елементи.
В зависимост от предназначението на релетата най-различниса
и изискванията, по-эбщите от конто са следните:
— Релетата [6,27] трябва да имат минимални габарити, да
бъдат леки, да имат голям брой контакти, конто да включват и
прекъсват големи токови натоварвания, за задействуването им да
е необходима малка мощност, съпротивлението на контактите
при включена верига да бъде мииимално, а при изключена —
максимално, да имат възможности за регулиране на времепара-
метрите, дълъг срок на работа, сигурна работа при изменение на
околните условия (влага, температура, вибрации и др.). Същевре-
менно релетата трябва да имат проста и здрава конструкция, да
са направени от евтини материали, да се поддават на автомати-
зирано производство.
Всички изисквания не могат да бъдат удовлетворени със съз-
даването на една или няколко типови конструкции. От справоч-
ната Литература се вижда, че са разработени стотици и хиляди
типови релета, основната част от конто са електрически и по-
специално електромагнитни.
Създадените през последиите години електромагнитни релета
имат 24—30 контакта. Специфичният им обем е намален до около
8,7 см3 на един чифт контактни пера. Необходимата мощност е
намалена до 12 W. Времето на задействуване и отпускане е
2—3 ms. Разработени са електромагнитни релета, конто имат
време на задействуване /зад<0,5 ms, и време на отпускане /Отп<
<от 1 ms.
Съвременните конструкции на електромагнитни релета се из-
питват на 250—500 милиона задействувания, с което в повечёто
случаи се осигурява нормална работа за 104-20 и повече години.
15
_Л. Схемни параметра
Входни параметра
Определят качествата на управляващите елементи на релетата.
'Към тях се отнасят:
а. Мощност на задействуване Рзал — подава се в намотката
на релето, за да премине същото от спокойно в работно поло-
жение.
б. Работна мощност Рраб — номиналната мощност, конто е
необходима за сигурна работа на релето. Работната мощност е
но-голяма от мощността на задействуване на релето.
в. Чувствителност — минималният брой ампернавивки, необ-
ходими за задействуване на нормално регулирано реле, натова-
рено с един чифт контактни пера.
г. Мощност на огпускане Рот — максималната мощност, при
конто релето ореминава от работно в спокойно положение. Мощ-
ността на отпускане при електромагнитните реле га обикновено е
по-малка о г мощността на задействуване.
д. Количество на намотки — от броя на намотките се опре-
дели възможнияг брэй независими вериги за управление на реле-
то, а също и количеството на изводните щифтове.
Изходни параметра
а. Комутационна възможност — максималният брой контакти,
конто могат да се управляват от котвата на релето. От него се
определи и максималният брой на веригите, конто могат да се
управляват о г едно реле. При типовите ре лета броят на квнтак-
тите е определен и се дава в таблица. При нетиповяте релета
той се определи чрез изчисляване.
б. Упразлявана (комутирана) мощност Рупр — максимално до-
пустимата мощност във веригите, конто се уиравлява от контак-
тите. Тази мощност зависи от материала, формата и размера на
контактите, а също така и от вида на тока, от искрогасящите
вериги и др. Големината на управляваната мощност (за един чифт
контакти) се дава в таблици.
в. Допустима мощност на нагряване PRQn — най-голямата мощ-
ност, конто намотката на релето може да разсейва при продъл-
жителна работа. Определя се от големината на намотката, от
продължителността на работа, от околната температура и др. За
различните типови релета Рдож се дава в таблици.
46
Коефициенти на управление, възвръщане и др.
а. Коефициент на сигурност Кшг — изразява отношение™ на
работната мощност към мощността на задействуване на релето —
р
рраб • Коефициентът на сигурност се изразява също така като
отношение на работните ампернавивки към ампернавивките на
задействуване. В електромагнитните релета обикновено коефици-
ентът на сигурност се приема от 1,4 до 2.
б. Коефициент на включване Авкл — показва отношение™ на
броя на включванията на изпълнителната верига към броя на по-
дадените заповеди. Висококачествените релета имат коефициент
на включване, близък до единица.
Р
в. Коефициент на безопасност раб — характеризира сигурност-
/отп
та на работа на релето в работен режим. Колкото този коефици-
ент е по-голям, толкова по-снгурно е релето да остане в задей-
ствувано положение при намаляване на работната мощност.
г. Коефициент на управление А'уПр— характеризира качествата
на релето като усилвателен елемент.
д. Коефициент на възврат (възвръщане) КВЬз=~рт'~ • Тозикое-
'зад
фициент характеризира чувствителността на релето на задейству-
ване и отпускане. Коефициентът на възврата може да има стой-
ности от 0,2 до 0,99. При първокласните релета, използувани в
релсовите вериги, неговата стонност е близка до максималната.
Б. Времепараметри на релетата (вж. фиг. 4 9)
а. Време на тръгване /трз— времето от момента на подаване
на ток до момента на заднижване на котвата.
б. Време на прелитане /прз — времето от момента на тръг-
ване до пълното включване на контактите.
в. Време на задействуване {ЗЗД — времето от момента на по-
даване на тока в намотката на релето до момента на превключ-
ване на контактите.
г. Време на тръгване при отпускане Аро — времето от момен-
та на прекъсването на тока в намотката (или даване намотката
накъсо) до момента на тръгване на котвата.
д. Време на прелитане при отпускане /про — времето от мо-
мента на тръгване на котвата при отпускане до пълно включване
на спокойните контакти.
е. Време на отпускане tom — времето от прекъсване на тока
(даване намотката накъсо) до момента на пълно превключване на
контактите.
2 Електрически ре лет а
17
ЭХИХМЕХНОЯ Jfi/жэк хэхипеиЕЯ 1 1 к 1 1 Я 1 1
лиэ>/ хэондЛлиэ ен хнэиНмфэоя я я я я я 1 я
fc эхмеея -ХО ЕН ХЭОИЯИ6НЭХНИ 1 1 я я >» я
эхихяех -НОЯ ЕН ЭНВНЭОНЕИ 1 1 >, >> Я 1 1 1
ЭХИХМЕХНОЯ ен эинагнихобич-Э 1 1 1 я >> я 1
ЭХИЯХОИЕН ен эинагвmodule) 1 1 1 1 >» 1 1
Таблица 2.1
ихо^ •ихо ен ©Fiadg я я Я 1 1 1 1
Vee^ ‘Wee ен awadg >> 1 1 1 1 1
и10я2у *uxo ен iiMHHSEHdaimy ^В€/иу ’1ГЕЕ ЕН HMHMHEHdauwv >-> >» 1 1 У | н Я 1 1 Я
Зависимы параметр» Независимы параметри и фактори ход на котвата дебелина на противозалепва- щата пластина разстояние между контактите контактно налягане увеличаване на температурата увеличаване на влажността ’ намаляване на налягането увеличаване на виорациите
При увеличение на Външнн фактори при
К
S
то
Я
18
В. Експлоатационни параметра
а- Срок на работа. Срокът на работа на релетата се опреде-
ли от механичната здравина на подвижните части, износоустойчи-
востта на контактите и механичннте качества на намотката. Най-
често срокът на работа се определи от износоустойчивостта на
контактите, която завис и от количеството цикли нормална работа
на релето (вж. раздел 13). Износоустойчивостта на контактите се
определи при провускане през същите на номинален ток, конто
е значително по-голям от допустимая ток през време на експлоа-
тацията.
б. Надеждност на работа на релето—оценява се по вероят-
ността за непрекъсната работа на релето в течение на определен
период от време (вж. раздел 13).
в. Топлоустойчивост и студоустойчивогт — качеството на
релето да запазва работоспособността си при повишаване и по-
нижаване на околната температура (в определени граници).
г. Влагоустойчивост — качеството на релето да запазва нор-
мална работоспособност при повышена влага — над 80 %. Влагоус-
тойчивостта се определи при повишена температура ( + 20— 4-40°С).
Релетата, конто ще работят в тропически климат или в помеще-
ния с висока температура и влажност, трябва да отговарят на
специални изисквания (БДС 4971—63).
д. Виброустойчивост — качеството на релето да запазва
нормална работа при въздействие на вибрации. От виброустой-
чивостта на релетата завися използуването им в подвижны апа-
ратури, а също и в помещения, подложени на вибрации, и др. За
намаляване на вибрациите върху релето се използуват различии
амортизационни устройства.
е. Съпротивление на изолацията и пробивно напрежение.
Съпротивлението на изолацията между контактните пера и намот-
ката (един спрямо друг и към тялото на релето) за голяма част
от релетата при нормални климатични условия е от 100 до 500 Мй
(за РПН—1000 Мй). Пробивното напрежение (променлив ток с
честота 50 Hz в течение на 1 min) се определи от предназначе-
нието на релето, като за повечето релета е 500 V.
Г. Регулировъчни параметра
а. Работен ход на котвата — определи се от разстоянието
между котвата и магнитопровода. Сумата от работ.чия ход на
котвата и дебелината на противозалепващата пластина определи
въздушната междина.
б. Свободен ход на котвата — ходът на котвата до момента
на започване на въздействието (допиране) върху контактите.
в. Междуконтактно разстояние — разстоянието между кон-
тактите при отворена електрическа верига.
19
Таблица 2.2
- Параметр» на релетата Единици за из\.ерване PHH PKH p. „Тесла" PKM КДР
1. Количество на кон- тактните ipytui 2. Максимален брой на контактите 3. Налягане при за- творен контакт 4. Номинален ток вы веригата на контак- тнте 5. Помина шо пап е- Женне на контак- тнее • 6. Ампернавивки па задействуване 7. Време на задей- сгвуване при нор мален режим 8. Време на задейст- вуване при закье- нителнн релета 9. Време на отпуска- не при нормални релета 10. Време па отпуска- не при закЪсннтел- ни релета 11. Количество па на- мотките 12. Номинално напре- жение на намот- ките 13. Изводи на намот- ката 14. Допустима мощност 15. Плот на фасадата на релето 16. Обем 17. Маса на релето при пълно натовар- ване 18. Срок на работа при активен товар 19. Работен температу- реп режим бр. бр. cN А V At ins ms ms ms бр. V бр. w cm2 :ra3 g бр. вкл. C° 3 (4) 18 (20) 104-25 0,2 (0,4) (0 60-4-400 74-70 204-120 204-80 204-300 14-4 244-60 5 (6) 5 9.9 107 1954-250 10’ 2 18 154-33 0,2 60 60 -450 44-80 20—150 5—100 30—600 14-3 244-60 5 5 15,3 153 2904-400 10’ 3 24 20 1 125 3 125 6 4 170 10’ 18—22°C 3 18 84-20 0,2 60 104-340 44-40 5—25 304-80 14-2 0.64-115 9,7 72 1004-170 IO6 5 35 25-4-30 0,4 220 110-4-1000 15—140 454-180 2-4-16 704-500 14-2 64-220 40,5 465 4104-500 5 . 10°
г. Контактно налягане—налягане на контактите при затворена
електрическа верига. Контактного налягане се измерва в cN.
В табл. 2.1 е показано влиянието на никои регулировъчни па-
раметра върху други параметра на релето.
20
Продължение на табл. 2.2
НККР Нр МКУ-48 рр р>71 P4zT Херкон pt ле РКДМ РС4 РАУ
1 — — 2 9 14-6 6 2 3
2 3 9 '30-40“ 6X3 10 1 2 т 30 2X3 24-10
30-40 124-26 20. 0,14-1 >0 200
4 3 3 5 0,34- 0.3 24-10 3
5 220 12 220 100 до 250 100 440— 380 —
6 1204-300 — 40-90 400 — —
7 4-30 10-60 12 O.z’0,5 5-14
8 — — —
9 5—30 2504-2000 44-15 5 3-20 —
10 50—300 — —
11 14-2 1 1 2 2
12 6-100 1 4- 20 64-24
13 */ 2 6 2 4
14 27 0 15 0,3 0,7 — 2,5 4-5 4,4
15 — 265 4,5 22,5 19,6
16 — 3504-360 Т50 137 172 157 200
17 — 4100 до 6700 25 -° Ю I i 1 250 400 —
18 105 'О5 О6 10’ 10’ Ю6 2 . 105 —
19 -30-+ +60° -604- 4-125° 54-35
Д. Конструктивна параметри
а. Габаритни размери и маса на релето. Габаритните размери
се определят от размерите на релето и разстоянието, което
трябва да се спазва между две релета или други части на уред-
бата, в която се монтира релето. За стациоиарната апаратура от
особено значение е пЛощта на закрепването на релето, тъй като
от нея се определи необходимата лицева площ на стативите-
Масата на релетата до голяма степей определи общата маса
на апаратурата, което има особено голямо значение за нестацио-
нарната апаратура.
21
За сравнение на качествата на различните видове релета се
използуват понятията специфична площ, обем и маса на релето,
т. е. площта, обемът и масата, отнесена към една контактна
трупа.
Е. Икономически параметра
Цепа на релетата Цеиата на релетата се определя от себе-
стойността на същите. Сзбестойнэстта или заводската стойност
е сума от стойностното изражение на изразходваните материали
и труда. Тъй като цената на релейпата апаратура се определя
главно от тази на релетата, от особено значение е намаляването
на себестойността на релетата чрез автоматизиране на производ-
ството и пзпэлзуване на по-евтини материали.
Сравняването на икономичността на един или друг тип реле-
та става чрез сравняване на специфичната стойност, т. е. стой-
ността на релето, отнесена към един чифт контакти. В табл- 2.2
са показани някои основни параметра на типови неутрални ре-
лета.
2.1. ПЛОСКО НОРМАЛНО РЕЛЕ (РПН)
Плоского нормално реле (фиг. 2.2) е най-широко използува-
пото реле в съобщителната техника и автоматиката. То се нарича
плоско поради формата на ядрото си. Релето има опростена кон-
струкция. Почти всички детайли се изработват чрез щанцоване.
Плоского нормално реле се състои от следните основни части:
ядро 1, котва 2, бобина 3, контактен мост (пероповдигач) 4,
контакгни пера 5- Ядрото се гцанцова от мека електротехническа
стомана. То има правоъгълно напречно сечение. Служи за маг-
нитопровод и за закрепване на останалите части на релето. С
помощта на ядрото релето се закрепва и към шипите на уред-
бите.
Котвата 2 също се щанцоза. Тя е огъната и има формата на
скоба. За да не се пльзга. котвата се опира в специален спорен
ъгълник 6.
За да се защитят от корэзия, котвата и ядрото се никелират.
Скелетът (макарата) на бобмната на релето се образува от
две гетинаксовн пластинки 7, поставени вьрху ядрото. Предната
пластинка служи за опора на контактните пера.
Намотките на релето се навиват от меден проводник с емай-
лова пзэлация с диаметър от 0,05 до 1 mm. При запълване на
цялото намотъчно пространство броят на навивките (в зависимост
от диаметъра на проводника) варира от 300 до 78 000, а съпро-
тивлението — от 0,3 до 34 800 Q (вж. табл. 4.4). Понякога, за
22
да се получи необходимого съпротивление, част от намотката
може да се направи от специален съпротивителен (константанов)
проводник. Тъй като бобината па релето има пет изводпи щифта
(в някои релета се използуват и по шест щифта) за запояване
Фиг. 2.2. Плоско нормално реле РПН (без полюсообрыцач)
на краищата на намотките, тя може да бъде съставена най-много
от четири (или пет) отделки намотки. Ако е необходимо някоя
намотка да се използува само като съпротивление, тя се навива
бифилярно, т. е. половината от проводника на намотката се на-
вива в една посока, а другата половина — в обратна посока.
така че при протичане на ток не се създава магнитен поток,
Бифилярните намотки се навиват обикновено от константанов
проводник, изолиран с коприна или лак. Допуска се съпротивле-
нието на намотката да варира до ±10% от иоминалното, а за
намотка със съпротивление над 2000 Q се допуска отклонение
до ±15%. Отклонението при бифилярните намотки може да
бъде ±5 %.
%’ За да се увеличи времето на задействуване на релето РПН
при привличане или отпускане, върху ядрото се навиват 2, 4 или
6 реда неизолиран меден калайдисан проводник с диаметър 0,5 mm,
краищата на който се свързват накъсо.
Когато е необходимо да се увеличи индуктивността на релето,
под намотката му се поставят 2 или 4 пластинки от трансфор-
маторна ламарина или пермалой, всяка с дебелипа 0,35ч-0,40 mm.
Контактните пера на релето РПН са събраии в перови групп,
конто образуват контактен пакет. РПН има големи възможности
за образуване на сложни контактни пакети. Върху релето могат
23
да се поставят всичко 4 контактам пакета. Най-често се използу-
ват I, III и V място или II и IV място. При това разположение
на пакетите най-добре се уравновесява натоварването на котвата
на релето. В пакета има обикновено 3 контактни групп. Във вся-
ка контактна трупа може да има най-много 6 контактни пера.
Използуват се също и релета с 4 контактни групи с по 5 пера.
Контактните пера се изработват от ново сребро или фосфорен
бронз с дебелипа 0,2 до 0,5 mm. Всяко контактно перо има свое
работно краче, което при спокойно състояние на перото опира до
гетинаксовата (пертинаксовата) пластинка 7 на бобината. За пре-
даване на движението или налягането от едно контактно перо на
друго към никои от перата се прикрепва буферче (изолационен
щифт) от изолационен материал. Перата имат двойни сребърни
контакта с полусферична форма. Тези контакта могат да пре-
включват вериги с активен характер, по конто тече ток до 2 А,,
и вериги с индуктивен характер, по конто тече ток до 0,4 А. За
натоварване с ток над 1 А при индуктивен товар се използуват
контакта от платина, паладин или волфрам и искрогасящи вериги.
На предната част на котвата с два винта е закрепеи контакт-
ният мост (преповдигачът) 4. При привличане на котвата мостът
яовдига перата и ги задвижва. В предната му част има езиче 8,.
което служи за регулиране на хода на котвата. Ходът на кот-
вата се определи от времепараметрите на релето и от сложност -
та на контактами пакет. Закъснителните на задействуване релета
имат по-голям ход на котвата в сравнение с нормално действува-
щите и бързодействуващите релета. Ходът на котвата (в зависи-
мост от контактния пакет) се дава в таблици. Между котвата и
ядрото с винтове е закрепена и противозалепващата пластинка 9.
С нейна помощ се регулира разстоянието между котвата и ядрото.
при привлечена котва. Дебелината на противозалепващата пла-
стинка е 0,14-0,5 mm и се определи от времето на отпускане на
релето. При бавпозадействуващи на отпускане релега се поставя
по-тънка противозалепваща пластинка, с което се осигурява по-
голям остатъчен магнитен поток.
Плоското нормално реле има редица положителни качества .-
проста конструкция, части, удобни за масово изработване, лесно
се монтира, малко се замърсяват контактите му и др. То обаче
има доста сериозен недостатък — неуравновесена котва, конто при
вибрации с ниска честота може да прекъсва контактите.
Никои основни данни за материалите и за релето като цяло
се означават върху самото реле. Ако ядрото е направено от сто-
мана с нормални Магнитки качества, върху него се огбелязва
знакът О. Когато се използува специална стомана за много чув-
ствителни релета, отбелязва се със знака „ + Ако остатъчният
магнетизъм на стоманата е нормален, отбелязва се със знака /V
или звездичка. Когато стоманата е с намален коерцитивен интен-
24
зитет, отбелязва се с Л или с две звездички. Такава сгомана се
употребява главно за закъснителни релета.
Регулиране на релето РПН- Плоското реле има следните
възможности за регулиране: а) чрез изменяве на хода на кот-
Фиг. 2.3. Инструменти за регулиране на РПН
вата; б) чрез изменяне на дебелината на противозалепващата.
пластинка в) чрез увеличаване или намаляване на котвеното на-
лягане; г) чрез изменяне на големината на контактното разстоя-
ние (в малки граници).
Регулирането на релето става с помощта на специални инстру-
мента (фиг. 2.3):
а) трупа от пластинки с различна дебелина за определяне на
разстоянието между контактите, котвата и ядро го;
б) пиличка за почистване на контактите;
в) огъвач за юстиране на контактните пера;
г) грамомер за измерване налягането на контактните пера.
Освен споменатите специални инструмента за регулиране на
релето са необходими отвертки, клещи, ключета и др.
За да работи правилно релето, котвата му трябва да се люлее
свободно на лагера и да бъде паралелна на оста на ядрото. Пру-
жината трябва да притяга котвата към ядрото така, че след
отпускането котвата да се върне в изходното си положение.
Когато котвата е притеглена към ядрото, краят й трябва да ле-
жи паралелно на края на ядрото. Разстоянието а между тях
25
(фиг. 2.4 о) трябва да е равно на дебелината на противозалепва-
щата пластинка.
Ходът на котвата се измерва при привлечена котва като раз-
стояние между ядрото 2 и езичето 1. Обикновено ходът на кот-
вата бива 0,9, 1,1, 1,3 и 1,5 mm (фиг. 2.46).
Фиг. 2.4. Регулиране на релети РИН
При втигнати конгактни пера котвата не бива никъде да се
закача, трие или да се притиска при движение.
След като се определи ходът на котвата, регулират се кон-
тактните пера (фиг. 2.4 в).
Опорните крачета на спокопните (неподвижни) контактни пе-
ра 3 трябва да лежат на стената на бобината (фиг. 2.4 г), а ра-
ботните 4 — на пероповдигача, ио възможност по цялата им ши-
рочина.
Нормалното разстояние между изолационната пластинка на
пероповдигача и работното краче на контактного перо трябва да
бъде 0,1 mm при отпусната котва. Регулирането на това разстоя-
ние става чрез придвижване на изолационната пластинка (при не-
.затегнати винтове).
26
Контактните групи трябва да са разположени по възможност
паралелно една на друга.
Регулирането на контактните пера на релето се извършва,
след като всички винтове и гайки се затегнат добре.
Подвижните детайли (части) трябва да са регулирани така,
че движението им да е свободно, плоскостите, с конто се допи-
рат, да са гладки, без гранавини и леко смазани.
Контактен натиск се нарича натискът на перото вър-
ху друго перо или спорна част. Натискът винаги се измерва в
края на контактните пера. Ако върху перото, чийто натиск се
измерва, натискат други пера, по време на измервапето те тряб-
ва да бъдат повдигнати.
Контактният натиск на контактните пера се измерва с грамо-
мер (фиг. 2.4 сЭ). Резултатът се отчита в момента, в който перо-
то започва да се отдалечава от опората или контакта.
При измерване на натиска на контактните пера върху опората
или опорната пластинка краят на езичето на грамомера трябва да
стой близо (да опира) до контакта.
Контактният натиск на двойните контакти трябва да се раз-
пределя по равно върху двата контакта. Включването и изключ-
ването на контактите трябва да става едновременно.
При измерване на натиска на двойните контакти езичето на
грамомера трябва да се опира до двата контакта или до двете езиче-
*га на перата, така че двата контакта да се вдигнат едновременно.
В контактна трупа, състоягца се от пера с различна дебелина,
контактният натиск се измерва по това перо, което лежи на опо-
рата.
Контактните пера трябва да бъдат по възможност прави и
да се допират само в мястото на контакта. Перата на контакт-
ните двойки (чифтове) трябва да са разположени точно едно
срещу друго. Отклонение в ценгроването се допуска не повече
от 1/3 от диаметъра на плоския контакт.
Измервапето на вьздушната междина и разстояиието между
перата става чре« измерителни пластинки с различна дебелина.
За да се регулира натискът, плоското перо се огъва малко в
основата с помощта на огъвач.
Перата на различните контактни групи трябва да се регули-
рат съгласно данните, посочени в паспорта на релето.
Външните опорни и работни крачета на перата, разположени
в първия или петия ред, трябва да са на разстояние, не по мал-
ко от 0,4 mm от края на стените на бобината или на пзолацион-
ната пластинка на пероповдигача.
Въпреки специалисте устройство на контактите (двойно пре-
късване) и молтирането на релето така, че да се получава само-
лочистване при продължителна работа вследствие на напрашва-
нето, искрообраз^вангто и др., между контактите се натрупва на-
гар, прах и други частици, конто пречат на нормалната работа,
27
за което се налага да се извършва периодическо почистване. Та
се извършва с кожа гюдерия, поставена на тънка изолационна
пластинка. Когато на контактните пъпки се образуват издатъци
или кратери, за премахването им се използуват специални клещиь
(за пъпки).
Фиг. 2.5. 11олюсообръшачно реле
Когато релетата РПН се включват в схемите като полюсо-
обръщачни, двустепенни или променливотокови релета, се изпол-
зуват котви и ядра, конто конструктивно се отличаваг от типо-
вите такива (фиг. 2 5).
Полюсообрыцачно реле тип РПН. Полюсообръщачното ре-
ле се използува в никои малки телефонии централи за произвеж-
дане на зумерен сигнал. Това реле се отличава от плоского нор-
мално реле по конструкцията на котвата си, конто е разрязана на
две части, съединеии с пружинираща метална пластина (фиг. 2.5а).
На полюсообръщачното реле се монтират специално контактни
групи, конто се регулират за определено контактно налягане,
разстояние между контактите и определен ход на котвата.
Двустъпално плоско нормално реле тип РПН- Двустъпално-
то плоско нормално реле се използува за включване на контак-
тите на две степени. Това реле се отличава от плоското нормал-
но реле по конструкцията на котвата и пероповдигащия ярем
(фиг. 2.5 6). Върху долната част на котвата е занитена пружини-
раща пластина, а на другия край е поставен специален винт,
който преминава през пружината и допира до челото на ядрото
на релето. Включването на контактните групи в първо положение
се осъществява при допиране на винта до челната част на ядро-
то. След преодоляване на съпро/ивата на пружиниращата пласти-
на котвата се привлича до ядрото и се включва контактната си-
28
«тема — второ положение. За осъществяване на двустепенно
включване на контактите се нрави специална регулировка на съ-
щите (контактно налягане, ход на котвата, разстояние между
контактите).
Реле за променлив ток тип PIIH. Плоското нормално реле
РПН се използува за включване към вериги за променлив ток,
като за намалязане на вибрацията на котвата му на ядрото се
правят два канала, в конто се поставя накъсо съединена медиа
намотка (фиг. 2.5 в). Работното напрежение на намотката е до
ПО V. Максималного натоварване на релето е 4 до 6 кон-
тактни пера, като се използуват леки контактни групи. Подвиж-
ното перо се прави с дебелина 0,25 mm и се регулира с наляга-
не 5—10 cN.
В някои релета за променлив ток за намаляване на вибрация-
та на котвата се използуват две симетрични намотки, конто се
включват паралелно към веригата за променлив ток, като после-
дователи© на една га намотка се включва кондеазатор. Обикнове-
но бобината чрез изолационно чело се раздели на две равни сек-
ции. Най-често се използуват намотки със съпротивление Rt =
=/?s=2150 Q. Кондензагоръг има стойност С=0,5 pF. Върху кот-
вата на релето, както при посгавянето на мелен пръетен върху
ядрото, действуват два магнитни потока, изме'тени по фаза.
Въпреки редицата положителни качества, конто има РПН, ши-
рокого му използуване в съобщителната техника, автоматиката,
телемеханиката и другите отрасли налага постоянно усъвършен-
ствуване на неговата конструкция. В редица страны, като СССР,
ГДР, САЩ и др., а също така и в напита страна се правят про-
учвания за повишаване качеството на релето, намаляване трудо-
поглъщаемостта на процесите в производство го, намаляване се-
бестойността на релето и др. Например при напразените проуч-
вания в нашата страна е установено, че от 37 перови групи най-
масово се използуват перовите групи 01 -6%, 02 15%, 03—
—19 %, 07—9°/о. Ю0—10% и 102—24°/0 т е. тези шест групи се
използуват в 83 «/о от случайте. Масовото използуване на опре-
делени перови групи дава възможност за шраб ггването им като
самостоятелни градивни елементи, коего позволява авгоматизира-
яе на производството. '
Изучаването на въпросите за намаляване на използуваните се-
чения на проводниците може да доведе до специализация на про-
изводството на бобини и внедряване на високоскоростни машини
за автоматично навиване, с което ще се повиши качеството и ще
се намалят трудопоглъщагците процеси. Проучванията показват,
че е възможно да се намалят редица сложни технологични опе-
рации. като се използуват по-широко пластмасови елементи и
детайли.
Разрабэтването на съвременна технология за нанасяне па кон-
тактния материал по електроискров начин също така значително
29
ще подобри качеството на контактите и ще намали себестойност*
та им. В СССР е разработен вариант на бобина, в конто на-
късо съединена намотка е заменена с медиа или алуминиева
втулка.
Съществуват и редица други предположения на наши и чуж-
ди специалиста, отнасящи се до подобряване на конструкцията
на РПН. Задълбоченото им проучване може да доведе до значи-
телни резултати по отношение на качеството и цената на релета-
та и уредбите, в конто това реле се използува като основен еле-
мент.
2.2. РЕЛЕ КРЫЛО НОРМАЛНО (РКН)
Крыли релета се наричат обикновени релетата, конто имат
ядро с крыло сечение. Този тип релета имат уравновесена кот-
ва. Те са по-бързодействуващи, но са по-сложни за изработване
от плоските релета. Произвеждат се пай- различии конструкции
ре ле та с крыло селение на ядрото.
Фиг. 2.6. Реле крыло нормално РКН
На фиг. 2.6 а е показана схемата на реле кры ло нормално.
Както се вижда, ядрото му 1 има крыло сечение, а магнитопро-
водът му 2 и котвата 3 имат Г-образна форма. Единият край на
магнитопровода е свързан с ядрото, а на другия му край е по-
30
ставена Г-оэрззна котва 3. Контактна та система 4 се състои от
една или две контактни труп и.
За да се избягнат трептенето на котвата и нестабилната ра-
бота на контактите, предната стена на бобината е направена от
Фиг. 2.6 б
електролитна мед, а задната стена — от гетинакс. В задната сте-
на са поставени два щифта, на конто се запояват изводите на
намотката. Закъснителните релета тип РКН имат върху ядрото си
масивна втулка от електролитна мед.
Ходът на котвата се регулира чрез огъването й със специа-
лен инструмент. За да се регулира времето на отпускане на за-
къснителните релета, върху котвата се поставя специален регу-
лиращ щифт (винт), с помощта на конто може да се увеличи
или намали въздушната междина при привлечена котва.
На фиг. 2.66 е показана снимка на асансьорно универсално
реле РАУ, конструкцията на което е подобна на описаното вече
реле. Релето е предназначено за използуване в асансьорите, но
може да бъде използувано и в други уредби. Бобината му има
две намотки, конто могат да се свързват поединично, последо-
вателно, паралелно и противоположно. Релето се захранва с нап-
режение 40 V и може да бъде'комплектувано с различен брой
работай и спокойни контакта.
2.3. РЕЛЕ КРЪГЛО МАЛОГАБАРИТНО (РКМ)
Този тип релета (фиг. 2.7 о) се използуват в автоматиката, те-
лемеханиката, съобщителната техника и в никои специални под-
вижни апаратури.
31
По конструкцията на магнитната си система те прилнчат на
разгледаното реле тип РКН. Отличават се от него главно по на-
малените си размеры. Скелетът на бобината се образува от две
агетинаксови пластинки, поставени на ядрото. В задната пластин-
Фиг. 2.7. Реле крыло малогабаритно
ка са запресовани четири щифта, на конго се заполват краищата
на намотките.
Релета малогабаритки тип Р221 и Р421 (2.7 6). Този тип ре-
лета имат много широко приложение в автоматиката, телемеха-
никата и другите отрасли на техликата. Изработват се за мон ти-
ране със и без цокъл.
2.4. РЕЛЕ КРЪГЛО ТИП „ТЕСЛА“
Това реле е разрабэтено, за да замести плоского нормално
реле в телефонната техника и в други области, където се изпол-
зува. Предимствата му пред плоското реле са както конструк-
тивни, така и технологични. В него се използува (фиг. 2.8) само
един винт, а всички сглобки са с пружиниращи скоби. Както из-
32
работката на отделните му части, така и монтажът му позволя-
ва използуването на автоматични производствени линии.
Магнитопроводът е съставен от ядро и основа, свързани чрез
заварки. Върху основата е закрепен държачът на контактните
Фиг. 2.8. Електромагнитно реле тип ,Тесла“
пакета. Ядрото и основата ее изработват от специална стомана с
ниско съдържание на въглерод, а държателят е от пружинна
стомана.
Намотката се навива на пластмасова макара, конто се закреп-
ва върху ядрото чрез полюсния накрайник. Макарата има б из-
водни щифта, конто позволяват да се павият до 3 самостоятелни
намотки.
Закъснигелното действие на релето се постига чрез медни
гилзи с дебелина 1,25, 2 и 2,75 mm. Те се намират в макарата
и обхващат ядрото. На бобината се поставя етикет с данни на
намотките. Подреждането им става по същия начин, както^и на
плоското реле.
Контактните пера се изработват от алпака. Те са пресовани
в редове с пластмасови мостчета. Краищата на подвижните пера
са разцепени и върху тях са заварени два сребърни контакта с
продълговата форма.
На неподвижните пера е заварен един сребьрен контакт с
продълговата форма, закрепен перпендикулярно на посоката на
перата. Върху него коптактуват двата контакта на подвижното
перо. Някои релета са снабденщ с контакти от специални сплави,
съставени от паладий, родий или други благородии метали.
3 Елекгрически релета . .
33
2.5. РЕЛЕ КРЫЛО ДВОЙНО МНОГОКОНТАКТНО ТИП РКДМ
Реле тип РКДМ се използува в съобщителната техника, авто-
матиката и телемеханиката. Най-голямо приложение намира в ав-
томатичните телефонии централи като абонатио реле и в състава
на съединителното поле. То се състои от две отдел ни по дейст-
Фиг. 2.9. Реле крыло двойно многоконтактно (РКДМ)
34
вие релита, конто са съединени конструктивно чрез обща основа
(фиг. 2 9 а).
Основните съставни части (фнг. 2.9 6) на релето са следните:
ядро с бобина 1, основа 2, котва 3, пружина 4, контактам гру-
пи 5.
Ядрото се изработва от крыла антиреманентна стомана. На
него се набиват две чела от гетинакс и така се образува мака-
ра, върху конто се навива намотката. На едното чело са зани-
тени четири щифта, на конто се извеждат краищата на намотай-
те. Възможно е навиванего на две самостоятелни намотки или на
три, свързани помежду си намотки.
Дзете ядра се закрепват с помощта на гайки върху основата.
Върху нея с помощта на три винта се закрепват и контактните
пера, а под тях — пружината, конто закрепва двете котви.
Контактната система се съсгои от две групи, конто се задей-
ствуват от отделни котви. Във всяка контактна трупа може да
има до 30 контактам пера. Контактният пакет се състои от ра-
ботай и превключващи контакта. В случай че е необходим спо-
коен контакт, се използува превключващ такъв, като едно от
контактните пера остава неизползувано. Използуването само на
два вида контакта е направено с цел да се опрости конструктив-
но релето и се улеснят монтажът и юстировката на контактния
пакет.
Контактните пера биват подвижни и неподвижни. Подвижните
се изработват от фосфор, бронз или алпака. Те са с дебелина
0,3 mm и в края, където са занитени, двата сребърни контакта
се разцепват за по-сигурно контактуване. Неподвижниге пера се
изработват от твърд месинг. В краищата им се занитват две сре-
бърни пъпки.
Според времето за задействуване и отпускане реле РКДМ
бива нормално действуващо и закъснително. Закъснителвото
действие се постига, като върху ядрото над намотката се наби-
ва медиа втулка с дебелина 1 mm.
2.6. РЕЛЕ ТИП РР
Реле тип РР е известно под името радиореле. Използува се
за комутиране на постояннотокови и променливотокови вериги в
радиоапаратури с различно предназначение. Конструкцията му
позволява да бъде монтирано в производно положение. Издържа
на удари и вибрации. Има много малки размери (фиг. 2.10) и ог-
раничени възможности. Основните му съставни части са следните:
ядро с бобина 1, основа 2, котва 3 и контактни пакета 4.
Ядрото се изработва от крыла антиреманентна стомана. На
него се набиват две кръгли гетинаксови чела. Върху така обра-
зуваната макара се навива намотката. На нея са закрепени два
35
запоителни щифта, с конто се свързват краищата на намотка
та. Чрез един винт ядрото се свързва с о?новата, на конто са зак
репени два контакт ни пакета. Всеки пакет може да съд ьржа до 6 кон-
тактни пера. Обикновено кон-
Фиг. 2.10. Реле тип РР
тактните пакети се състоят от
един или два превключващи
контакта. В края на всяко кон-
тактно перо е занитен по един
сребърен контакт.
Характерно за това реле е,
че контактният пакет е обър-
нат; неговите контактни пъпки
се намират в задната част на
основата. Така при малка въз-
душна междина що пътя на
магнитная поток) се получава
необходимого движение на кот-
вата за повдигане на контакт-
ните пера (поради удължение-
то на рамото й).
2.7., РЕЛЕ ТИП 100
Този тип реле (фиг. 2.11) се
използува главно в номератори-
те и в азгоматичните телефон-
ии централи маш-инна система. Магнитната м / система се със-
тои от магнитопровод с Г-образна форма, ядро с крыло сечение
и плоска котва.
Контакгната система на релето има едча или две контактни
100
36
групи. Всяка контактна трупа може да има от две до пет кон-
тактны пера. Контактите са единичны. Лебелината на перата е
различна. Подвигните пера са по-тънчн
На фиг. 2.12 е показано крыло реле
Двуполюсното прекъсване на кон-
тактите създава възможност за управ-
ление иа вериги с напрежение до
220 V. Изменение на ролята на кон-
тактите от работни на спокойны и
обратно се извършва чрез обрыцане
па перата.
2.8. МАЛОГАБАРИТНО
от неподвижните.
с контактна колонка.
салии
ЕЛЕКТРОМАГНИТНОТрЕЛЕ ТИП РС-13 фиг. 2.12 Реле кръгло универ-
Това реле (фиг. 2.13) се използува за уредби, конто работят
при голеии колебания на температурата (—50-4- +40°С) и увели-
чена влажност До 98%.
Фиг. 2.13. Малогабаритии електромагнитни релета
37
Конструкцията на релето пэилича много на тази на релето
РКМ. Огличава се от него главно по начина на окачването на
котвата и по габаритните си размери. Релето има две контактни
групи, всяка от конто може да има по 9 контактни пера. Перата
са с двойни контакти. За предпазване от външни влияния релето
е затворено в кожух, който се придържа с една пружина. Зак-
репването му към станока става с два винта.
2.9. МИНИАТЮРНЫ ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ РЕЛЕТА
(ХЕРМЕТИЗИРАНИ)
Все по-широкото внедряване на електронните апаратури в съ-
общенията, автоматиката и телемеханиката, транспорта, промиш-
леността и др. поставят повишени изисквания по отношение на
използуваните електромагнитни релета, конто не винаги могат да
бъдат заменени с полупроводннкови елементи. Както е известно,
съвременните електромагнитни релета имат качества, конто в ре-
дица случаи им дават редица предимства пред полупроводникови-
те елементи, като галваническо прекъсване на изходната верига,
малко съпротивление при затвореии контакти и безкрайно голя-
мо съпротивление при отворени контакти, голяма температуро-
устойчивост, голям коефициент на претоварване, устойчивост
на радиация, възможност за едновременно комутиране на някод-
ко независими вериги (галванически отделени), по-ниска стойност
и др.
Значително се разшири използуването на електромагнитните
релета, след като през последните години бяха създадени херме-
тически затворени електромагнитни релета с много малки габарит-
пи размери и параметри, конто позволяват непосредственото им
включване към електронните апаратури [6, 8, 36, 38].
Съвременните малогабаритни релета в зависимост от размери-
те и масата си се разделят на: а) микроминиатюрна! релета с един
или два превключващи контакта, обем на релето до 1 ст3 и маса
до 5 g; б) свръхминиатюрни релета с един или два контакта, обем
2,5 cm3 и маса до 11g; в) миниатюрни релета с два контакта,
обем до 15 ст3 и маса до 50 g; г) малогабаритни релета с четири
или шест контакта, обем до 40 cm3 и маса до 150 g. За крат-
кост тук всички тези релета се разглеждат под наименоваиието
миниатюрни релета.
Голяма част от произвежданите миниатюрни релета са приго-
дени за монтиране на печатни платки и за свързване с микроелек-
тронна апаратура. Тези релета са предназначени за работа в под-
вижни обекти, при въздействието на удари, вибрации, изменение
на околната температура, влажност и атмосферно налягане в ши-
роки граници. Цялата конструкция на тези релета е затворена хер-
метически в кожух, запълнен със сух газ, което предпазва основ-
38
ните им възли от влияние на околната среда. В тези релета се
и зползуват уравновесени котви, топлоустойчиви проводници и изо-
Лационии материали.
На фиг. 2.14 о е показан в сечение общи ят вид на едно миниа-
Фиг. 2.14. Миниатюрни херметизирани електромагнитни
релета
тюрно реле, а на фиг. 2.14 б — конструкцията на едно от многоброй-
яите типове миниатюрни релета. Релето се състои от магнитопро-
вод 1, който завършва с два Г-образни накрайника. Котвата 2 е пос-
таве на на ос и се върти между Г-образните накрайници. В двата
39
края на котвата са закрепени две пластинки, чрез конто котвата дей-
ствува и превключва контактите 3. На върха на пластинките са
заварени стъклени капки. При пропускане на ток през намотката
релето се задействува. След прекъсване на тока котвата се връ-
ща в изходно положение под действието на пружината. Обикно-
вено детайлите на миниатюрните релета се правят чрез щамповка.
На фиг. 2.14 в, г, д са показани няколко магнитим системи,
използувани в миниатюрните релета. Както се вижда, конструк-
цията на някои миниатюрки релета се различава значително от
разглежданите дотук електромагнитни релета.
Най широко в миниатюрните релета се използуват магнитни
системи с ураввовесена въртяща се котва (фиг. 2.14 в). Във висо-
кочувствителните релета се използуват магнитни системи, при кон-
то котвата е разположена вътре в бобината (фиг. 2.14 г). В ня-
кои миниатюрки и свръхминиатюрни релета се използуват маг-
нитни системи, котвата на конто е подобна на клапа (клапанен
тип) —фиг. 2.14 д.
При миниатюрните релета магнитни системи от клапанен тип
се използуват много рядко, тъй като не е възможно да се урав-
иовеси котвата.
За увеличаване силата на привличане на котвата магнитопро-
водите на миниатюрните релета се правят от материали с малко
магнитно съпротивление, с висока индукция на насищане, висока
магнитна проницаемост и малка остатъчна индукция. Най-често
се използува електротехническа стомана тип Э, ЭА, ЭАА и пер-
мандюр.
За намаляване на магнитного съпротивление детайлите на маг-
нитопровода се изработват и сглобяват прецизно.
Контактни пера и контакти. Контактните пера се правят най-
често от берилиев бронз, конто запазва продължително време
механичните си характеристики. Той има добри механични качест-
ва и голяма електропроводимост. Използуват се също така не-
изилбер и мелхиор. Разработени са и се използуват нови видове
сплави с висока топлоустойчивост.
Когато във веригите на контактите се включват и прекъсват
токове и напрежения с малки стойкости — от порядъка на някол-
ко микроамперметъра и миливолта (т. нар. „сухи вериги"), най-
добре е контактите да се правят от технически чисто злато. Но
технически чистото злато не се препоръчва поради получаване
на „студени заварки" и голямо механично износване. Затова се
използуват контакти, направени от сплави на златото, или кон-
такти от сребро, галванически покрити със злато. При комута-
ции на токове от порядъка на 0,1—0,2 А се използуват контак-
ти от сребро, а при по-високи стойности на тока — контакти на
сребърни сплави, паладий и платина. Закрепването на контактите
към контактните пера се извършва чрез заваряване, с което се
осигурява малко и стабилно съпротивление на контактната вери-
40
га. През последните години контактните пера се правят от спла-
ви на среброто с други благородии метали. По този начин не е
необходимо поставянето на отделни контакти върху перата. Из-
ползуването на контактни пера едновременно и за контакти съз-
дава възможност за намаляване на габаритите на релето. Тези
пера създават възможност за комутиране на токове в много ши-
рок обхват — от „суха верига" до 1—ЗА.
Бобини на миниатюрните релета. В миниатюрните електро-
магнитни релета бобините са както с макара, така и без макара.
При бобините без макара намотката се навива непосредствено
върху ядрото, което предварително се обвива с лента или му се
поставя изолационна тръбичка. Матерналите, от конто се правят
макарите на бобините или изолацията на намотките на бобините
без макара, трябва да бъдат с висока топлоустойчивост, да не
отделят летливи вещества. За бобините без макара ее използуват
обикновено полиамидни материали, а за макаоите на бобините—-
пластмаси на полиамидиа основа съе стъклен пълнеж. Намотката
се прави от проводници с теплоустойчива изолация до 180°С, а
в някои типове релета — до 250сС. Изводните краища на намот-
ката се съединяват с изводите на цокъла чрез запояване или за-
варяване,
Кожуси и цокли на миниатюрните релета. Кожусите на ми-
ниатюрните релета се правят от неизелбер, а при някои релета—
от мелхиор и мед. Херметизирането на кожусите се постига чрез
запояване на кожуха към цокъла със сребърен припой. В релета,,
конто работят при тежки атмосферни условия, запояването се из-
вършва чрез електроннолъчева или лазерна заварка.
За цокли на миниатюрните релета се използуват метални плас-
тини, отворите на конто се изолират със стъклени изолатори.
Подбиране на миниатюрни релета за работа в апаратури-
те. Подбирането на миниатюрни релета за апаратури, конто ра-
ботят при определени условия, се извършва по каталозите и тех-
ническата документация на заводите производители, където са
дадени основните параметри на различните типове релета. Когато
трябва да се подбират релета за апаратури, конто работят при
тежки условия, е необходимо да се проведат допълни гелии кон-
султации със специалистите на завадите-производители.
За повишаване надеждността на рабо<а на миниатюрните ре-
лета те не трябва се да се поставят в условия, конто не отговарят
на паспортните им данни.
През последните години в СССР и другите страни се произ-
веждат голямо количество различии миниатюрни херметически:
затворени релета. Издадени са проспекта и каталози, от конто чи-
тателят може да намери необходимите му данни.
41
2. ЮКОДОВИ ДИСПЕЧЕРСКИ РЕЛЕТА ТИП КДР
Кодовите диспечерски релета (фиг. 2.15) са получили наиме-
нованието си от диспечерските уредби, където са били използу-
гваии първоначално. Понастоящем тези релета се прилагат наши-
Фиг. 2.15. Кодови диспечерски релета (КДР)
роко в различните автоматични и телемеханичии уредби. Изпол-
зуват се над 30 типа релета КДР, конто се отличават помежду
си както по конструкцията на електромагнитната система и бо-
бината, така и по броя и вида на контактите, закрепването, на-
чина на включването и т. н.
Релетата тип КДР могат да се групират главно в шест го-
леми групи: а) обикновени кодови релета (КДР); б) кодови реле-
та с щепселно включване (КДРЩ); в) кодови релета, предназна-
чени за работа в подвижни уредби (КДРТ); г) кодови трансми-
терни релета с усилени контакти (КДРУ): д) закъснителни кодови
релета (КМР); е) кодови релета със специално предназначение —
релета с магнитна блокировка, релета за работа при специални
тропически условия и др.
Според формата на магнитната система релетата тип КДР се
разделят на две основни групи. Към първата трупа се отнасят
релетата, чийто магнитопровод има Г-образна форма. Тяхното
ядро има кръгло сечение, а котвата е с Г-образна форма. Към
втората трупа се отнасят релетата с П-образен магнитопровод.
Котвата им също има Г-образна форма. При привличане към яд-
рото котвата допира до долната част на магнитопровода.
Магнитопроводите на тези релета се правят от различни’маг-
нитни стомани и сплави с различии феромагнитни свойства спо-
ред изискванията, конто се поставят пред релетата.
Контактната система на релетата тип КДР се състои от кон-
тактни колонки, образувани от елементарни контактни групи.
Във всяка контактна колонка може да има до седем контактни
.пера. Колонките се означават с дву- или трицифрени числа.
Контактните пера са раздвоени и имат по два контакта и
-42
две пъпки. Дължината им е различна за различимте типове ре-
лета.
Бобин ите на релетата тип К Др с а навити на макара от кар-
болит или мед. Медните макари се използуват при закъснителни-
те релета. В зависимост от необходимого закъснение макарата
може да заема цяло ядро или част от него. Намотката на релето
се прави от меден изолиран проводник марка ПЕЛ или ПЕВ. За
да се предпази от влиянието на околната среда, тя се импрегни-
ра с изолационен лак.
Намотките имат различии съпротивления. За намотайте със
съпротивление над 5 й се допуска толеранс + 10°/о, а за намотки
със съпротивление под 5 й се допуска толеранс ±5%.
Допустимата мощност на нагряване иа релето (при продължи-
телна работа) се определи от макарата, на конто е навита намот-
ката. При макара от пластмаса допустимата мощност е 6,3 W, а
при медиа макара — 4 W. В импулсен режим на работа може да
се допусне до 7 W мощност на нагряване в течение на 5 min
и до 27 W в течение на 1 min.
Релетата тнп КДР могат да работят при околни температури
-от —40 до +60°С и при относителна влажност 70%.
Релетата, предназначени за специални цели, имат специални
бобини.
Кодовите релста се конструират за работа при напрежения
<6, 12, 24, 48, ПО и 220 V. За увелнчаване на времето на задей-
ствуване или отпускане на релето се използуват медни макари,
медни шайби или отделни медни втулки.Ако шайбите са медни, вре-
мепараме трите на релето могат да се регулират.
Обикновено времето на задействуване на релето е много по-
малко от времето на отпускане. Това се обяснява главно с факта,
че при привлечена котва индуктивността на релето е няколко пъ-
ти по-голяма, отколкото при отпусната котва.
Изменение на времепараметрите на релетата КДР в малки гра-
ници може да се постигне чрез регулиране на пружината на
котвата,
2.11. НЕУТРАЛНО РЕЛЕ С КОНТАКТНИ КОЛОНКИ ТИП НККР
Неутралното реле с контактна колонка (фиг. 2.16 а) се изпол-
зува главно в железопътни автоматични уредби (в механичните и
електромеханичните железопътни централизации).
Магнитната верига на релето се състои от ядро, магнитопро-
вод и котва.
Ядрото на релето се прави от специална мека стомана. На
горния му край се монтира специална кръгла част, която служи
.за намаляванз иа магнитного съпротивление.
Магнитопроводът на релето има П-образна форма, когато се
43
прави от дебела листова магнитномека стомана или пък пред-
ставлява цяло тало, налравено от железен прах. Тялото има от-
вор в средата, където се поставя бобината на релето.
Котвата на релето се прави от дебела листова магнитномека
Фиг.2.16. Неутрални релета с контакт-
ны колонки без блокировка и с меха-
нична блокировка
44
стомана или от железен прах. На края й се поставя лостче, на
което е закачена контактната колонка.
Контактната колонка представлява металко лостче, което е
закрепено шарнирно в двата края и може да се движи нагоре и
надолу при привличане и отпускане на котвата. На контактната
колонка в специални изолиращи втулки са поставени контактните
щифтове.
Контактната система на релето се състои от контактни пера,
закрепени на бакелитова основа. Контактите са направени от сре-
бро и имат формата на пирамида. Включването и изключването
на веригата става с контактните щифтове, който съединяват или
прекъсват две съседни контактни пера. Това дава възможност да
се управляват вериги с по-големи мощности.
Контактните пера са занитени към метални лостчета, конто
могат да се завъртат. По такъв начин контактите се преобразу-
ват от спокойни в работай и обратно.
Тези ре лета могат да имат до 9 контакта.
За създаване на специални зависимости в работата на релето
или за икономяя на ток след включването на релето се използу-
ват релета с механична блокировка.
Релетата с механична блокировка представляват две релета,
свързани чрез механични лостови системи така, че когато котва-
та на едното реле е привлечена, котвата на другото реле е от-
пусната и обратно. На фиг. 2.16 6 са дадени релета с механична
блокировка.
2.12. ЩЕПСЕЛНИ НЕУТРАЛНИ РЕЛЕТА
Щепселните неутрални релета (фиг. 2.17) са разработени в
ГДР и СССР главно за целите на железопътните автоматични и
Фиг. 2.17 а. Щепселни неутрални релета
45
телемеханични устройства. Те се използуват обаче доста неширо-
ко и в другите области на техниката.
Тези релета (фиг. 2.17 а) по контактната си система до из-
вестна степей приличат на описаните неутрални релета с контакт-
на колонка НККР. Включването и изключването на управлява-
ните вериги . става с контактни щифтове, намиращи се на баке-
литова контактна колонка. Всички вериги от контактите и намот-
ките са изведени на специални щифтове, разположени на основа-
та. Електрическото съединение на намотайте и контактите на^ре-
лето с другите елементи от уредбата става чрез щифтовете на ре-
лето и чрез гнездата на цокъла, в конто се поставя релето. За да
не се сгреши и вместо един тип реле на цокъла да се постави
друг тип, отделяйте типове релета имат специални водачи, конто
влизат само в съответните цокли.
46
Магнитната система на този тип релета е подобна на описа-
ната по-горе. Щепселните релета се правят и с механична бло-
кировка.
Релетата са затворени с прозрачни пластмасови кожуси.
На фиг. 2.17 б, в и г са показами щепселни релета от първи
клас с въгленови контакти и със затворена и пломбирана контакт-
на система. Същите се използуват в жп автоматиката и телеме-
ханиката. Произвеждат се в нашата страна.
2.13. НЕУТРАЛНО РЕЛЕ ТИП HP
Неутралното реле тип HP (фиг. 2.18) е първокласно реле. Из-
ползува се главно в жёлезопътните автоматични и телемеханични
уредби, изработвани в СССР. Магнитната му верига се състои от
две ядра, съединени с метална плочка, полюсни накрайници и кот-
ва. Частите на магнитната верига се правят от магнитномека сто-
мана, обработена при специален термичек режим.
На двете ядра е поставена по една намотка. Съпротивление-
то на намотката зависи от предназначението на релето. За създа-
ване на закъснение при задействуване и отпускане на релето се
използуват медни втулки от електролитна мед, конто се поста-
вят на ядрата на релето. Две медни втулки създават закъснение
при отпускане около 1s.
Намотките на релето са импрегнирани и могат да работят при*
висока влажност.
Фиг. 2.18. Неутралио реле тип PH
Релето има превключващи контакти (тройни). Подвижният
контакт, наречен нулев контакт, е поставен на котвата на релето.
Той е свързан с контактния винт О чрез специален проводник.
Контактната му пластина е направена от сребро. Работният кон-
такт, който се нарича фронтов (Ф), е закрепен на бакелитовата
47
ялочка П- Той е направен от въглен, за да се избегне заварява-
нето между контактите. Спокойният контакт, наречен тилов кон-
такт (Т), е закрепен също на бакелитовата плочка П. Контактна-
та му пластина е сребьрна.
Контактната система е затворена в стъклен кожух, който е
-пломбиран. Тези релета се правят с четири или шест тройни
контакта.
Контактите на HP се номерират по следния начин. Всички
контакти се означават с две цифри, като първата означава вида
на контакта, а втората — мястото му. Подвижнкят контакт се оз-
начава с 1 (11, 12, 13, . . , 16), работният фронтов контакт се
означава с 2(27 , 22, 23, . . . 26', а спокойният тилов контакт с
3(31, 32, ..., 33. , 36).
За да се използуват неутралните релета за работа при про-
менлив ток, към тях се включват токоизправители.
Когато е необходимо през контактите да се пропуске ток ня-
колко ампера, релето се прави със специални усилени контакти.
Разработени са веутрални пърюкласни релета с намалени раз-
мери и маса и с щепселно включване към уредбите.
Основните характеристики на никои типови неутрални релета,
сконто се произвеждат в нашата страна, са дадени в табл. 2.2.
2.14. РЕЛЕТА ЗА ВКЛЮЧВНЕ НА ВИСОКОЧЕСТОТНИ ВЕРИГИ
Релета за включване на високочестотни вериги, наричани на-
кратко високочестотни р.лега. се отличаваг от разгледаните до-
тук електромагнитни ре лета главно по усгройството на контактната
система. За да се намали влиявието на капацитета на контактни-
те пера върху високочестотните сигнали, конто преминават през
контактите, последиите се правят сьс специална конструкция.
Изюлзуват се къси. плоски контактни пера, разположени под
ъгъл 45°, 90° или 180° одно спрямо друго. Контактите се правят
о г сплав на зла го с паладий или платина.
Обикновено намотката на релето се включва във вериги на
постоянен ток.
Контактната система на високочестотните релега се монтира
върху тяло от специална висококачествена керамика, пластмаса
или стъкло. Когато във веригите на контактите се пропускат си-
гнали с честота 50—100 и пов.че MHz, контактната система се
поставя в цилиндричен екран. Този тип високочестотни релета се
наричат коаксиални релета. В отделяй случаи коаксиалните реле-
та могат да се използуват за честоти от 50-4-503 MHz.
За намаливане на капацитета между контактите и тялото на
релето разстоянието между тях се увеличава или се поставят
специални екрзни. За задействуване на перата вьрху котвата
юбикновено се моатира керамичен пероповдигач.
48
За включване на високочестотни вериги с големи скорости на
превключване се използуват херметизирани или напълнени с инер-
тен газ тръбички, в конто са поставени контактите.
В таблица 2.3 са дадени стойностите на капацитетите между
контактите Ск и между контактите и тялото Скт на никои типо-
ве релета.
Капацитетът на контактите на обикновените високочестотни
релета се определи по следиата. формула [6]:
Ск=0,11 + pF,
Таблица 2.3
Тип релета РЭВ1 РПВ112 КЛ 1 Херкон реле РПН РКН МКУ-48
Ск, pF 2,2 — 2,3 2.1—2,5 1,5—1,7 0,5— 1.0 7,5—7.8 10—14 3,4—4,0
Скт,pF 2 1—3,0 2,3,—3,9 1,6-2 3 1,8-4,0 7,6-9,4 12,8-8,18 5.0—6,6
където
в е широчината на контактного перо в mm;
I — дължината на работната част на контактного перо
в min;
Фиг. 2.19. Високочестотно реле тип К-201
4 Електрически релета . .
49
ln— дължината на изолиращата подложка между пера-
та в mm;
А— разстояпието между пружините в mm;
Ап — дебелината на подложката в mm;
е — диелектричната проницаемост на околната среда (за.
въздуха s=l);
еп—диелектричната проницаемост на материала на под-
ложката (за гетинакс еп=4,5 и за пластмаса вп =
= 4н-6).
На фиг. 2.19 [7, 8] е показано високочестотното реле тип К-201,
което е предназначено за комутиране на вериги с висока честота
(5MHz). Релето има само един превключващ контакт. Неподвиж-
ните контактни пера са закрепени на дълъг цилиндричен изола •
тор, а подвижният контакт — на котвата също посредством изо-
лятор с дължина 5 mm, който се прави от радиокерамика.
Номиналното напрежение на намотката е 27,5 V. Максимал-
ният ток, който се пропуска през контактите — 0,25 А.
Контактната система се изпитва на напрежение 3200 V (ефек-
тивно).
Електрическото съпротивление на изолацията на контактите
при увеличена влажмост е не по-малко от 100 М Q.
В техниката се използуват релета за високочестотни вериги,
конто се различават по броя на контактите, вида на контактна-
та система, конструкцията, входните и изходните парамери и др.
2.15. АВТОМОБИЛИ!! РЕЛЕТА
Общи сведения. В съвременните автомобили специални елек-
тромагнитни релета се използуват за регулиране на тока и на-
прежението, за включване и изключване на мигащите светлини,
чистачките, в предпазни уредби и др. Те се прилагат също така
в много автоматични и телемеханични уредби.
Реле на мигащите светлини. Релето на мигащи светлини
(фиг. 2.20) служи за периодично включване и прекъсване (мига-
не) на тока в лампите за показване посоката на завиването на
автомобила.
Релето се състои от ядро 1 и намотка 2. Към ядрото е за-
крепено пружиниращо контактно перо 3, което едновременно из-
пълнява ролята на котва и контактно перо. На края на перото
е закрепен проводник-струна 4, направен от никел-хромова сто-
мана. Вторият край на струната е закрепен към изолятор. По-
следователно на струната е включен резистор 5. Релето е монти-
рано в метален кожух. На долния му край са разположени из-
водите.
Релето работи по следния начин. При включване на ключа то.,
токът от акумулаторната батерия преминава през ярото (/) (кое-
50
то служи за проводник), през контактного перо (3), през струна-
та (4), резистора (5), контакта, намотката (2), клемата и включва-
теля, Токът, който преминава през струната я нагрява и тя се
удължава, вследствие на което перото включва контакта. С
включването на контакта токът през
струната прекъсва, тя нзстива и кон-
тактното перо прекъсва веригата. Стру-
ната отново започва да се нагрява и
включва контакта. По такъв начин, до-
като ключът е включил веригата, кон-
тактът периодично ще включва и пре-
късва тока във веригата на лампите.
Необходимо е да се отбележи, че елек-
тромагнитният механизъм служи само
за ускоряване на включването и из-
ключването на контактите. Токът, кой-
то протича през лампите (при изключе-
ни контакти), не е достатъчен за нагря-
ване на жичката им, пора ди което те
не светят.
Фиг. 2.20. Реле на мигащи
светлини
Рглета-регулатори. За зареждане на акумулаторната бате-
рия, за осветлението, звуковите сигнали, запалването и др. в ав-
томобилите се използуват генератори, конто са свързани с дви-
гателя на автомобила. Поради широките граници на изменение
на скоростта на двигателя напрежението на изходните клеми на
генератора също се измени в много широки граници.
Автомобилните релета-регулатори служат за регулиране на
Фиг. 2.21. Реле-регулатор на напрежение и графика на регулиране на наире
жението
напрежението на изходните клеми на генератора, за ограничаване
на тока, за зареждане на акумулаторната батерия. Те прекъсват
веригата между акумулаторната батерия и генератора, когато
напрежението на генератора е по-малко от това на акумулатора,
51
т. е. предпазват ог разреждане на акумулаторната батерия вър-
ху генератора. В практикага се използуват мн по типозе релета-
регулатори. Някои от тях са:
Регулатор на напрежението. Релето-регулатор на напре-
жението (вибрационен регулатор ) служи за регулиране на напре-
жението на генератора в определени граница, с което се осигу-
рява нормално зареждане на акумулаторната батерия и номинално
захранване на електрическите уреди на автомобила. На фиг. 2.21 а
е показана схемата на един регулатор на напрежението, а на
фиг. 2.21 б — графиката на регулираното напрежение. Както се
вижда от схемата на релето-регулатор, то се състои от ядро 1,
магнитопровод 2 и котва 3. Регулирането на напрежението на
клемите на генератора става чрез изменение на тока на подмаг-
нитване в намотката на генератора (IT,,,). За увеличаване и нама-
ляване на подмагнитващия ток служи резисторът /?, ко ito чрез
контактите на релето-регулатор се включва или нзключва от ве-
ригата на тока, преминаващ през шунтовата верига.
Ог схемата се вижда сыцо, че шунтовата верига IJ7,,, може
да се осъществи през контактите на релето (/С, и Кл) и през ре-
зистора R. Когато контактите са затворени, през шунтовата вери-
га ще протича по-голям ток и напрежението на генератора ще се
увеличава, а когато контактите са прекьснати. токъг на шунто-
вата верига ше преминава през резистора R ще бъде по-малък
и ще намали напрежението на генератора. Включването и пре-
късването на контактите зависи от големината на тока, кино пре-
минет през намотката на релето. Тозл ток от своя страна зави-
си от честотата на въртене на котвата на генератора, т. е. от
режима на работа на двигателя.
Когато генераторът работа, през намотката на релето проти-
ча ток. П ;и нарастване на тока над определена стойност котва-
та на релето се прнвлича и контактите прекъсват веригата на
шунтовата верига Токът на шунтовата верига се затваря през
резистора, с което той намалява. Намалява и напрежението на
клемите на генератора. Тъй като допълнителният резистор има
съпротивление около 10 пъти по-голямо от сьпротивлението на
намотката, при прекъсване на контактите токът във веригата на
шунтовата верига рязко намалява. Това води до рязко намалява-
не на напрежението на генератора и големината на тока, който
преминава през намотката на релето. Вследствие на това под
действието на пружината котвата включва отново контактите и
токът в шунтовата верига се увеличава. Прекъсването и включ-
ването на контактните е над 30 пъти в секунда, т. е. котвата
вибрира със срзвнително голяма честота.
За да се намали влиянието на температурата върху работа-
та на релето, котвата му е закрепена върху биметална пластин-
ка, конто в зависимост от изменението на околната температура
увеличава или намалява въздушната междина между котвата и
52
ядрото. За по-голяма дълготрайност контактите се правят от вол-
фра м.
За регулиране на напрежението на генераторы с мощност, по-
голяма от 1000 W, се използуват двойни регулатори. По-голяма
дълготрайност на контактите се постига с двустепенни регулатори
Те се различават от разгледания регулатор по включването на.
оше един контакт, който при привличане на котвата давэ шун-
товата верига на „маса“.
Реле—ограчимшпел на тока (фиг. 2.22). Релето — ограничится
на тока, служи за прекъсване на веригата между генератора, аку-
мулаторната батерия и консуматорите на ток, когато токът на
зареждане на акумулаторната батерия или токът във веригата
на консуматорите надмине определена стойност, опасна за рабо-
тата на генератора. Претоварването на генератора може да на-
стъпи, когато батерията е силно ращедена и токът на зарежда-
нето неколкократно превиши допустимите стоимости на тока на
генератора (над 100 и повече ампера). Релето — ограничится на
ток, има конструкция, подобна на релето — регулатор на напре-
жението, като намотката му е включена последовател ю във вери-
гата на консуматорите (сериесна намотка)-
При нормална работа токът от генеретора преминава през на-
мотката на релето. Когато токът е по-малък от номиналния /вом,
регулаторът на напрежението поддържа постоянно напрежение и
контактите на ограничителя на тока са затворени, т. е. през шун-
товата верига протича максимален ток Когато токът във вернга-
та между батерията, консуматорите и генератора нревншн номи-
налната си стойност, котвата на релето се привлича. контактите
се пргкъсват и токът в шунтовата верига протича само през ре-
зистора 7?д, с което той се намалява, а с това ншаляват напре-
жението и токът на генератора. Контактите отновэ се затварят.
Напрежението и токът се увеличават. Токът има пулсиращ ха-
рактер.
В някои релета регулаторите на ток и напрежение се свърз-
ват пэ специална схема, с което се постига намаление броя на
елементите.
Реле за обратен пи к (фиг. 2.23). Напрежението на генера-
тора зависи от честотата на въртене на двигателя. Когато тя на-
малее, намалява и напрежението на генератора, което може да
стане по-ниско от напрежението на акумулаторната батерия. В
този случай с възможно да протече ток от акумулаторната бате-
рия към генератора, което може да причини разреждане на аку-
мулаторната батерия и прегряване на генератора. За да се предот-
врати такова разреждане на акумулаторната батерия, във верига-
та между генератора и нея се включва реле за обратен ток. То
затваря веригата между батерията и генератора само когато на-
прежението на генератора е равно или по-голямо от това на
батерията.
53
Релето за обратен ток се състои от паралелна (шунтова) и
последователна щериесна) намотка.
Когато напрежението на генератора е под номиналното (обик-
р.овено 12,1 V), контактите на релето са отворени. При повиша-
Фкг. 2.22. Реле-ограничител на
тока
Фиг. 2.23. Релг на обратен
ток
ване на напрежението контактите се затварят и токът от генера-
тора протича към батерията по следната верига: +Г, намотка/,
паралелна намотка //, маса. Токът в двете намотки има една
и съща посока и котвата се привлича (когато напрежението до-
стигне номинална стойност). Със затваряне на контактите токът
от първата намотка преминава през контактите към батерията и
консуматорите на автомобила. Това създава възможност за уве-
личаване на силата на привличане. Котвата се привлича по-силно.
Ако честотата на въртене на генератора намалее, напреже-
нието на генератора съгцо намалява Когато напрежението на
батерията стане по-голямо от е д. н. на генератора, започва да
протича ток към генератора по следната верига: +£>, контакти
на релето, магнетопровод, намотка /, +/'. В точката на съединя-
ването на двете намотки токът се раздела и част от него пре-
минава през намотка //. Токът, който преминава през намотка //,
е с обратна посока на този в намотка /, поради което се създа-
ват противоположил потоци. силата на привличането намалява и
котвата се отпуска и прекъсва контактите. Генераторът се из-
ключва от веригата на батерията и тя продължава да захранва
всички потребители.
За да се ограничи влиянието на температурата върху пара-
метрите на релето, котвата се закрепва с биметална пластинка.
В последните модели автомобили широко се използуват елек-
тронни релета.
54
Конструктивна особености на релето-регулатор
Релетата за регулиране на напрежението, за ограничаване го-
лемината на тока и релето за обратен ток се монтират на едно
шаси. Поради подобните функции, конто изпълняват, релето за
регулиране на напрежението и релето за обратен ток често се
правят на едно общо ядро. За предпазване от замърсяване ре-
лето-регулатор се затваря с капак, а за намаляване на вибрации-
те то се монтира върху гумени тампони, като котвите на реле-
тата се разполагат във вертикалната равнина.
2.16. ЗАКЪСНИТЕЛНО РЕЛЕ ТИП РВК1 (фнг. 2.24)
Релето РВК-1 е закъснително на задействуване и отпускане.
Състои се от постояннотоково реле клапанен тип, кондензатори,
диоди и резистори. Закъснението на задействуване и отпускане
>Фиг. 2.24. Закъснително реле тип
РВК-1
се осигурява с помощта на RC групи. Релето е предназначено за
включване във вериги с променлив ток. За изправяне и изглаж-
дане на тока се използуват диодите Dx и £)а, и кондензаторът С.
При включване на ключа Д', през резистора започва зарежда-
нето на кондензатора С2. Когато неговото напрежение достигне
стойността на задействуване на електромагнитното реле, то се
задействува. При изключване на контакта /Сг се включва контак-
тът /С2 Кондензаторът С„ започва да се разрежда през резисто-
рите Т?4 и Когато напрежението на кондензатора С2 стане
равно на напрежението на отпускане на релето, то отпуска кот-
вата си.
Времето на задействуване зависи от големините на резисто-
рите /?1( R2 и Същите не се регулират. Ако има нужда от
изменение на закъснението, те се подменят с резнстори с други
стойности.
Времето на задействуване на релето е от 30 до 60 s. Време-
то на отпускане на котвата (изключване на контактите) може
да се регулира в границите от 3 до 20 s с изменение стойността
на съпротивлението на резистора /?ъ.
Релето РВК-1 се използува главно за регулиране на газовите
горелки. Успешно се прилага и за други цели.
2.17. БРОИТЕЛНИ, ИЗБИРАЧНИ И РАЗПРЕДЕЛИТЕЛНИ РЕЛЕЙНИ
УСТРОЙСТВА
В автоматиката, телемеханиката и съобщителната техника (в
автоматичните телефонии централи) широко приложение намират
броячни релета, избирачи, броячни схеми и др. Никои от тези
устройства ще бъдат разгледани тук.
На фиг. 2.25 е показана схемата на броител, който се изпол-
зува за отброяване на импулси — до 9999. Същият може да слу-
жи и за измерване честотата на въртене на машини, за отброя-
Фиг. 2.25. Броител
ване на навивки, на детайли, преминали по конвейерна лента, и
др. Най-широко приложение този вид броител намира за отброя-
ване на телефонии разговори, като при местнитё телефонии раз-
говори отброяването е еднократно, а при междуселищните —
56
многократно. При еднократното отброяване се отброяват (чрез
импулс в началото или края на разговора) количеството проведе-
на разговори, а при многократного се отброяват единица интер-
вала, чрез конто се определи продължителността на разговора
Фиг. 2.26. Броителен механизъм с право и обратно задвижваме
(през определен интервал от време на броителя се подавят им"
пулей).
Броителят (фиг. 2 25) се състои от бобина с котва и брои-
телен механизъм. При подаване на импулси в намогката котвата
се привлича и задействува броителния механизъм на една стъпка.
Използуват се броителни механизма, конто работят по два раз-
личии принципа. При едните броителният циферблат се задейству-
ва още в началото на подаване на импулса —при задействуване
на котвата, а при другнте — броителният циферблат се задейст-
вува при отпускане па котвата. На фиг. 2.26 а е показан броите-
лен механизъм, при конто отброяването става при подаване на
импулса. Както се вижда, на котвата е закачена специална план-
ка с два зъба. При задействуване на котвата БК (началото на
импулса) планката се завъртва така, че при привличане на котва-
та зъбецът а закача и завъртва звездичката на половин стъпка,
а при завършване на импулса котвата се отпуска и със зъбеца б
на планката в звездичката се завъртва още на половин стъпка и
се блокира.
На фиг. 2.26 б е показано принципното устройства на брои-
телен механизъм, при който отброяването на нмпулсите става
при отпускане иа котвата. При подаване па ток в памотката кот-
вата се привлича и се задържа до края на импулса. Когато им-
пулсът прекъсне, под действието на пружината котвата се връ-
ща в изходното си положение, като с ударного езиче УЕ удря
върху зъбчего на звездичката, която придвижва броителния меха-
низъм на една стъпка. За ограничаване на трептеничта на удар-
ного езиче служи ограничителяг О, а за ограничаване връщането
на звездичката назад служи блокиращата при повторно задей-
ствуване на котвата пружина БП.
Броителният механизъм (фиг. 2.27) се състои от цифрови
57
дискове, надянати на свободна ос. На тях са записани цифрите
от 0 до 9. Придвижването на цифровите дискове на една стъпка
става чрез междинните колела и щифтове, поставени и закрепени
върху тях. Първият диск се придвижва направо чрез звездичката
Фиг. 2.27. Брсителеп механизъм — цифрови дискове, па-
мотка
от подадените на намотката импулси. Когато дискът на единици-
те направи едно пълно завъртване, чрез междинното колело МК
дискът на дссетиците се придвижва на едва стъпка. При отброя-
ване на нови десет импулса дискът на единиците задействува
отпово диска на десетиците, който се превърта на още една
стъпка. По такъв начин се отброяват подадените импулси в на-
мотката. Когато дискът на десетиците направи едно пълно за-
въртване, чрез междинното колело и щифта той задействува и
превърта на една стъпка цифровия диск на стотиците. По такъв
начин последователно се задвижват и другите дискове.
Натоварването на котвата се определя от броя на дисковете,
конто се завъртват едновременно. При четирицифрени числа след
всеки 999 нмпулса се задействуват едновременно четирите диска.
При изчисляване намотката на електромагнита е необходимо да
се вземе пред^вид най-голямото натоварване.
.58
Броителите се правят за захранване с напрежение 6, 12, 24,
48, 60 V при средна скорост 4 стъпки в секунда. Те трябва да
издържат на 500 000 отброявания без допълнително регулиране
при максимално допустима трёшка на отчитане 0,01 %.
За изпробване на из-
правната работа на бро-
ителите се използуват
специални еталонни бро
ячи, конто се задейст-
вуват едновременно с
изпитвания брояч. След
определен брой импулси
се проверяват показа-
нията на еталонния и
изпробвания брояч. В
АТЦ за изпробване на
броячите се. използуват
специални схеми, в кон-
то са включени стъпко-
ви избирачи.
Изчисляването нате-
лефонните броители се
свежда до определяне
на броя на навивките на
намотката при зададено
съпротивление на съ-
тцата.
Броителното реле
(фиг- 2.28) е електромаг-
нитно реле, притежава-
що 10 котви, 10 неза-
Фиг. 2.28. Бронтелно реле
ДРУГ
и 2
задействуване и една за отпускане.
висими един от
фаботни контакта
намотки — една за
При всеки токов импулс, подаден в намотката за задейству-
<ване, котвите се привличат последователно една след друга.
Вследствие на остатьчния магнетизъм те се задържат в привле-
чено състояние дълго време.
Контактите са електрически независими един от друг и могат
да включват различии токови вериги. Те обаче са зависими ме-
ханично; всяка котва при привличането си включва своя контакт
и изключва контакта, задействуван от котвата, привлечена пре-
,ди нея. По този начин, макар че остават привлечени толкова
котви, колкото импулси са получени, включен е само контактът,
съответствуващ на последната привлечена котва.
За да премнне релето в изходно състояние, през втората на-
мотка се пропуска кратък токов импулс. Тъй като котвите се
59
държат в привлечено състояние от остатъчния магнетизъм, за
размагнитването им е необходимо втората намотка да бьде така
включена, че създаденото от нея магнитно поле да има обратна
посока на полето, създадено от първата намотка-
Магнитната верига на броителг ото реле (фиг. 2.28 б) се съ-
стои от ядро 1, основа 2, главен полюс 3, спомагателен полюс 4
и 10 еднакви котви 5. Върху ядрото има две намотки — едва за
задействуване и втора за отпускане. С главнич пэлюс чрез едва
въздушна междина е свързан спомагателният полюс. В състава
на релето участвуват освен изброените елементи и още 10 под-
готвителни пружини 6 и 10 задържащи пружини 7.
Задържащата пружина на всяка котва е извита отпред (фиг.
2.28 б) и притиска следващата котва. В изходно положение всички
котви са притиснати от задържащите пружини към спомагателния
полюс. Само първата котва прави изключение, тъй като върху нея
не действува задържащата пружина, а само спомагателната. Тя:
се намнра в средно положение между главния и спомагателния
полюс.
При подаване на първия токов импулс и създаване иа магнит-
но поле котвите от № 2 до № 10 се задържат от спомагател-
ния полюс. Котва № 1, понеже се намира между спомагателния
и главния полюс, се привлича от главния полюс, тъй като създа-
д ното от него магнитно поле е по-силно. При прекъсване на то-
ка привлечената котва от главния полюс ще продължава да се
задържа от него вследствие на остатъчния магнетизъм. Котва
№ 2 вече не се притиска от задържащата пружина, тъй като тя
е повдигната от котва № 1. Върху котва № 2 ще действува само
подготвителната пружина, конто ще я отлепи от спомагателния
полюс и тя ще застане между главния и спомагателния полюс.
При втория токов импулс ще бъде привлечена втората котва,
конто ще повдигне втората задържаща пружина. Последната ще
освободи третата котва и след прекъсването на тока под дейст-
вието на подготвителната пружина тя ще застане между двата
полюса. Така при всеки следващ импулс ще бъде привлечена по
едва котва, а при прекъсване на тока следващата по ред котва
ще застане между полюситв.
След завършване на избирането, ако не е необходима повече
създадената верига, чрез един токоз импулс във втэрата размаг-
нитващата намотка всички котви ще преминат в изходно поло-
жение.
Освен десетте контакта, съответствуващи на всяка котва,
съществува един нулев контакт, отбелязващ изходното положе-
ние. Още след първия импулс нулевият контакт се разединява.
Всеки от десетте контакта е свързан със своите съседни, така
че при включване на следвашия контакт горната половина на
предидущия се повдига и контактът се отваря.
Контактните пера имат двойни сребърни контактни пъпки.
60
Горните пера са разрязани, с което се осигурява независимо и
по-добро контактуване. Контактите могат да пропускат ток (при
активен товар) 200 mA- Работното напрежение е 100 V. Контакт-
ното налягане на перата е както при нормалните релета.
В някои диспечерски те-
лефонии уредби и в малки
АТЦ се използуват специални
броителни релета, наричани
най-често релета-изэирачи. По
принцип на действие те на-
подобяват стъпковите изби-
рачи, но са значително по-
високочувствителни от тях
(задействуват се при ток от
няколко десегки милиампе-
ра). За задвижване на меха-
ничната система (оэикновено
дискове) се използува елек-
тромагнитна система от обик-
новено кръгло или плоско
реле, като към котвата се
монтират задвижващи лосто-
ве, зъбни колела и избирачно
Фиг. 2.29. Броително реле с дискове
контактно поле, което може да бъ-
де конструктивно направено по два начина:
а) на едка ос се монтират няколко крыли шайби от изола-
ционеи материал, па шайбите се правят гърбици или изрези, чрез
конто се управляват съответните контактни системи (фиг. 2.29).
б) на крыла шайба от изолационен материал се монтират кон-
тактни ламели, свързани с линейни проводници; последователното
включване на ламелите с контактното рамо може да бъде осъ-
ществено по два начина - с неподвижно контактно рамо и под-
вижен контактен диск и обратното.
Избирачи. На фиг. 2.30 а е показана схема на широко изпол-
зувания в автоматичните телефонии централи и други области
въртящ се стъпков избирач. Той е съставен от три основни части
а) двигателей механизъм —състои се от елекгромагнит с на-
мотка /, котва 2, предавателен лост 3;
б) ротор — състои се от диск (храповик) със зъбци (ХК); на
ротора са поставени контактните пера 4\
в) статор—състои се от изолирани контактни пера (КП), кон-
то са наредени в кръг (1 до 10).
В зависимост от предназначенпето на избирача се поставят и
много допълнителни елементи—контакти, пружини и др.
Принципы на работа на избирача е следният. В намотката на
електромагнита се подават токови импулси. Котвата се задейст-
вува и при всеки импулс придвижва рамото на ротора на една
61
стъпка, с което последователно се създават вериги за съединя-
ване на основната верига, подадена на роторниге рамена, с тези
на ламелите на статора. Например при подаване на 5 импулса в
намотката рамото на ротора ще създаде верига с петата ламела
от статора.
Фиг. 2.30. Въртящ се стъпков избирач и
изкачващо въртящ се стъпков избирач
В някои стъпкови избирачи задвижването на ротора става с
електродвигател- Броят на ламелите може да бъде няколко де-
62
сетки. Превключванията на контактите достигат до 30 и повече
в секунда.
Друг вид броителен механизъм-изб чрач е показан на фиг.2-30 б.
Той има 100 изходни вериги. Нарича се обикновено изкачващо-
въртящ се стъпков избирач, тъй като роторът извършва две дви-
жения—изкачване и завъртане.
Изкачващо-въртящият се избирач се състои от двигателем
механизъм с два електромагнита. Единият електромагнит служи
за изкачване, а другият—за завъртване на ротора. При някои из-
качващо-въртящи се избирачи се използува и трети електромаг-
нит, който връща избирача в изходно положение.
За създаване на връзкз между основната и никоя друга линия,
например 65-та, в намотката на изкачващия електромагнит се по-
давал 6 импулса и роторът се издига на шестата декада. След
кратка пауза в намотката на въртящия електромагнит се подават
5 импулса и рэторът се завъртва па петата ламела. По такъв на-
чин се създава връзка между главната линия и една линия, свър-
зана към л мелите на статора на избирача.
Когато завърши необходимата връзка, на въртящия се елек-
тромагнит се подават импулси и роторът се завъртва до крайно
положение, след което се връща в основното си положение.
Изкачващо-въртящият се избирач е значително по-сложен от
въртящия, но е и значително по-компактен.
Разработени са и други типове изкачващо-въртящи се изби-
рачи.
Многократен координатам съединители. Многократният ко-
ордпнатен съединител (МКС) е електромеханично комутационно
устройство (с К входа и п изхода), което се използува главно за
комутиране на разговоримте вериги в координатните автоматична
телефонии централи (КАТЦ). В последно време МКС намират
приложение също така за комутиране на електрически вериги и
в други отрасли на техниката.
На фиг. 2.31 е показана принципната схема на координация
съединител.
За включване на определена електрическа верига е необходи-
мо задействуването на два електромагнита, конто с котвите си
управляват специални рейки (вертикална и хоризонтална). При за-
действуване на рейките се включват контактите, намиращи се на
пресечната им точка. Всяка хоризонтална рейка се управлява от
два електромагнита (избиращи електромагнита ИЕ -т- четни и не-
четни). Всяка вертикална рейка се управлява от един електро-
магнит (удържащ електромагнит УЕ). Хоризонталните рейки имат
едно основно и две работай положения. На тях са закрепени пру-
жиниращи палци П, конто в нормално положение се намират
между контактите, а при задействуване на един от електромаг-
нитите се преместват и заставят под горните или долните кон-
такти.
63
Например за включване на една контактна трупа първоначал-
но се задействува ИЕ от този хоризонтален ред, на който се па-
мира определената контактна трупа, а след това се задействува
УЕ от този вертикален блок, от който е същата трупа.
Фиг. 2.31. Принципна схема на координация съедипител
Както се вижда от фиг. 2.32, при задействувзне на ИЕ палецът
П се измества и застава под контактната трупа. След задействуване
на УЕ котвата се привлича и с рейката си (конто се премества
надясно) прнтиска всички палци и те се преместват надясно. Само
палецът П.. ще предизвика затваряне на контактите, тъй като
той е бил преместен под контактната трупа. Движението на рей-
ката на УЕ е оразмерено така, че при придвижване и притнекане
на палеца да се създаде определено контактно налягане. След
включване па контактите палецът П остава притиснат от рейка-
та на УЕ, вследствие на което се осигурява електрическа верига
независимо от прекъеване на веригата на ИЕ- Хоризонталната
рейка може да бъде задействувана отново за управление на дру-
гите палци и създаване на други вериги.
При прекъевяне на веригата на удържащия електромагнит
котвата му отпуска вертикалната рейка и тя се връща в нормал-
но положение. В нормално положение се връща и притискащият
палец, а контактите (под действието на пружиниращите сили на
перата) прекъеват веригата.
Броят на възможните електрически вериги 7V, конто могат да
се осъществят от контактите на МКС, се определи от броя Д'
на хоризонталните редове (ум южен по две—имат по два елек-
•64
тромагнита) и от броя на вертикалните блокове п (умножен по
едно), т. е. АЛ=2/(. п.
Разпределител (електрически). Товаре устройство, чрез кое-
то се извършва последователно по време въздействие върху
Фиг. 2.32, Принцип па работ из коордицатния съгдинител
електрически вериги (една или много). Най-често се използуват
разпределители, при конто една електрическа верига се превключ-
ва към няколко други вериги и обратно- Превключването става
последователно по време и в определен ред чрез електрически
контакти или чрез бгзконтактни елементи [35].
Разпределители ге се използуват нешироко в автоматичните
телефонии централи, цифровите изчислителни машини, телеграф-
ните машини, системите за автоматичен контрол, системите за
преобразуване на непрекъснати величини в цифров код, в де-
лителите на честота и др. •
С разпределителите технически се решават следните по-важ-
ни въпроси:
а) последователно превключване на една електрическа верига към
няколко други вериги и обратно (напр. стъпковите избирачи в
АТЦ);
6) запомняне на едновременно постъпили импулси, разпреде-
ляне по време и предаване по линията (напр. в телеграфните ма-
шини) ;
в) разпределяне на последователно постъпили по време^сигна-
ли от една верига към няколко други вериги (напр. системи за
автоматичен контрол и управление, самонастройващи се системи
и др.); 4
г) броене на импулси, постъпващи от една или няколко вери-
ги (броячи);
д) създаване на времезакъснителни елементи с променливо
5 Електрически ре лета . .
65
настройване на времената на закъснение (напр. при използуване
на стъпкови избирачи и др.);
е) предаване на голям брой телемеханични заповеди при мини-
мален брой импулсни признаци чрез синхронна и синфазна работа
Фиг. 2.33. Стартстопен разпргделител
Фиг. 2.34. Дискови разпределители
- на предавателя и приемника (напр. при телеграфните машини, раз-
пределптелните телемеханични система и др.).
В зависимост от конструктивного си изпълнение разпредели-
телите се разделят на две групи:
а) апаратни разпределители — представляват едно устройство,
изпълнено във вид на апарат; към този вид разпределители се
отнасят стартстопните разпределители, дисковите разпределители,
кодовите трансмитери, електроннолъчевите разпределители и др. ;
б) схемни разпределители — представляват специално построе-
ни схеми от релета, транзистори, лампи, електромагнити и др. за
превключване на електрпчески вериги.
Разпределителите се характеризират със следните параметри;
а) входни параметри — мощност на импулса за движение или
мощност на стартовия импулс; граници на изменение на коефи-
циента на импулса на движение; входно съпротивление;
б) изходни параметри — мощност, конто контактите превключ
ват (напрежение и ток), честота на импулсите и др.;
в) капацитет на разпределители—брой на превключваните ве
риги или брой на последователно изпращаните импулси;
г) честота на превключванията—брой на пълните цикли на
разпределители за единица време; обратната величина на честота-
та на превключванията показва времето, за което разпределите-
лят извършва един пълен цикъл;
д) скорост на движението — брой на стъпките, изминати от
подвижния орган на разпределители за единица време; измерва се
в имп/s или стъпки/s.
При апаратния разпределител с непрекъснато движение по-
66
движният орган непрекъснато и последователно преминава през
всички работни положения и периодически превключва веригите.
Стартстопният разпределител (фиг. 2.33) се привежда в дви-
жение от подаването на пусков (стартов) импулс. След последо-
Фиг. 2.35. Осови разпределители
вателното превключване на веригите той се връща в изходно по-
ложение и спира(стоп).
На фиг. 2.34 са показани дискови разпределители, конто се
използуват за подаване на серия от импулси и интервали с раз-
лична продължителност. В автоматичните и телемеханичните уред-
би се използуват специални дискови разпределители, наречени
селекторнп ключове, чрез конто се предават кодови сигнали. Че-
стотата на импулсвте е около 5 до 10 имп/s.
Към дисковите разпределители се отнасят и разпределители,
при конто подаването на различии сигнали става с помошта на
разпределителен диск с щифтове (фиг. 2.34 0. В зависимост от
броя на щифтовете и броя на завъртванията през различайте кон-
такти в линията се изпращат различен брой импулси. Обикновено
на разпределителння диск, по койю постоянно се плъзга контак-
тът Ко, се подава постоянно напрежение. При едно завъртване на
диска през контакта К, ще се изпрати един импулс, през контак-
та — два импулса, през контакта /<я— три импулса и т н. В
зависимост от разположението на контактните щифтове по диска
може да има различна продължителност на паузите между им-
пулсите. Разпределителни дискове с щифтове се използуват в жп
транспорт.
67
Осовите контактни разпределители (използуват се в железо-
пътния транспорт) (фиг. 2.35) представляват оси, на конто са за-
крепени бакелитови цилиндри със Запресованив тях метални пла-
стинки. Перпендикулярно на оста са поставени контактите (01 —
с)
Фиг. 2.36. Трансмитерп
Фиг. 2.37. Роторен разпределител
11, 02— 12 и т.н). При завъртване на оста на различен ъгъл (ръч-
но или посредством двигател) през металните пластинки се съз-
дава верига между различните контакти. В зависимост от форма-
та на контактните пластинки и ъгьла на завъртване на оста мо-
68
гат да бъдат съединени срещуположни контакти или контакти от
една редица.
Трансмитерите (фиг. 2.36) представляват разпределители, конто
се използуват главно в жп автоматика и телемеханика за пре-
образуване на постоянния или променливня ток в импулси. Според
конструкцията си трансмитерите биват с трептяща система или с
въртяща се от двигател ос.
На фиг. 2.37 е показан разпределител, при който последова-
телното включване на електрическите вериги се извършва от диск
с гърбица, който се върти с постоянна скорост. В зависимост от
скоростта на въртенето се определя чесчотата на комутациите.
При този вид разпределители контактуването става чрез допира-
не на контактите.
69
3. ЕЛЕКТРИЧЕСКИ КОНТАКТИ
Общи сведения. Контактите са едни от основните изпълнител-
ни елементи в по-голяма част от релетата. Те служат за включ-
ване, изключване и превключване на управляваните електрически
вериги. От правилното действие на контактите зависи до голяма
степей работата на релетата в уредбите. В разговорната телефон-
на верига например на два абоната, свързани за разговор помеж-
ду си, участвуват над 150 контакта. Достаточно е само един от
тях да не включи навреме или да изключи преждевременно и
разговорът ще бъде некачествен. Лошо влияе върху качеството
на разговора и изменение™ на преходното съпротивление на кон-
тактите. За да се види до каква степей контактите в някои
уредби трябва да работят безупречно, достаточно е да се спо-
мене, че ако в една автоматична телефонпа централа всеки кон-
такт се поврежда не по-често от един път в 10 години, това оз-
начава, че ежедневно в централата ще има стотици нарушения
на разговорите.
Като елементи на електрическиге вериги контактите представ-
ляват съпротивления, конто трябва да имат две стойкости — пу-
ла и безкрайиост. Нулева стойност на съпротивлението трябва
да имат контактите, когато са затворени (допрени). Безкрайно
голямо трябва да е съпротивлението на контактите, когато са от-
ворени (отдалечени). При реалннте контакти такива стойности не
могат да се постигнат. Обикновено съпротивлението между за-
творени контакти не е равно на пула, а достига дорн до няколко
ома. Не е равно на безкрайиост и съпротивлението на контакги-
те, когато те са отворени. Обикновено то достига до няколко
(десетки, стотици) мегаома.
Контактите трябва да отговарят на следните основни изиск-
вания:
а) да имат по възможност минимално съпротивление при
включено положение и максимално при изключено;
б) да не се износват бързо;
в) да не се заваряват;
г) да имат голяма топлопроводимост.
Контактите трябва да работят така, че изменение™ на съпро-
тивлението им от минимална стойност до максимална или обрат-
но да става мигновено, без повторяй включвания, изключвания,
вибриране и т. н.
Съпротивлението на контактите при допиране гк зависи от
70
иалягането, от материала на контактите и от тяхната форма. То
се определи по формулата
където FK е силата, с конто се притискат контактите;
а — коефициент, който
зависи от обработка-
та и състоянието на
повърхносттана кон-
тактите («=0,01 —
0,8).
b — коефициент, който
зависи от формата
на контактите при
плоскостни контакти
6=1, при линейни
6=0,5—0,7, при точ-
кови 6=0,5.
На фиг. 3.1 са дадени графи-
ки, по конто може ориентировъч-
но да се определи преходното кон-
тактно съпротивление в зависи-
мост от налягането на контакти,
паправени от различии материали:
1 — сребро, 2 — злато, 3 — па-
ладий, 4 — злато-никел. Плътните
линии се отнасят за контакти от
еднороден материал, а пунктира-
ните — за контакти, направени от
метали с голяма твърдост, покри-
чи с материал с малко контактно
съпротивление или занитени върху
Фиг. 3.1. Графики за определяне на
преходното (контактного) сьпротнв-
ление на натиска
контактните пера.
Съпротивлението зависи и от големината на тока, който пре-
минава през контактите. При малки токове (под 1 mA) често се
наблюдава увеличаване на съпротивлението. За да се премахпе
това изменение на контактного съпротивление, през контактите
се пропуска спомагателеи постоянен ток.
Натискът на контактите зависи от вида и предназначението на
релетата. При високочувствителпите релета той е 0—2 cN, при
чу’вствителните — 5—10 cN, при телефонните релета — 10—30 cN,
при другите видове релета — обикновено 50—100 cN и повече.
При волфрамовите контакти нормалният натиск е 40—120 cN.
Съпротивлението между контактите се определи до голяма
степей от плоскостите на допирането. Независимо от много вни-
.мателната обработка на контактните повърхности те не могат да
71
бъдат абсолютно гладки. На фиг. 3-1 б са показани (в увеличен
мащаб) местата на допиране на контактите. Диаметърът на кон-
тактните площадки обикновеио е няколко микрометъра, поради
което действителната контактна повърхност е многократно по-
малка от геометрически определената такава. Електрическият ток
преминава през контактните площадки, поради което линиите на
тока, преминаващи през контактните пера, се изкривяват и се съ-
бират към площадките, където плътността може да достигне до
108 А/гпгп2.
Съпротивлението /?с, което се получава вследствие на сви-
ването на токовите линии, се определя по формулата
(ст+1)
2 2 ,
Н V-5
Р | £2,
Яс - P-S
— 2а
р _ рл0,5
2
К
където FK е контактната сила, N; Н — контактната твърдост*,
_N
m2 ’
та. .за точкови ко
т=1; за линейни т
Фиг. 3.2. Контакти с различна форма на
контактните повърхности
р — специфичного съпротивление на контактния ма-
териал;
а — радиусът на контактната площадка (петно) или
еквивзлентният радиус на няколко площадки, т;
т — коефициент, който завися от формата на контак-
такти /п=0; за плоскостни
=0,5.
Контактного съпротивле-
ние се увеличава най-често
вследствие на попадане на
прах или изолационни части-
ци върху контактните по-
върхности. Най-често това са
частици от въглищен прах,
хартия, памучни тъкани н
др. Дори херметически затво-
рените контакти се напраш-
ват от частици, отделени при
износването.
За да се намали влияние-
то на праха върху контакти-
те, релетата се поставят та-
ка, че той да не се задържа
върху тях. Релетата тип РПН
обикновено се монтират хо-
ризонтдлно, така че котвата да бъде от лявата страна на релето
(гледана отпред). За да се премахне прахът, който може да
* на практика се отъждествява с твърдостта но Брин ел и Викерс — -
in- ’
72
остане върху контактите, те се правят така, че при включване
контактните повърхности да се претриват. Събирането на прах за-
вися до голяма степей от формата на контактите. Най-малко
прах се събира върху сферичните контакти.
За да се намали влиянието на праха, контактите в някои ти-
пове релета се правят двойни, т. е. на едно контактно перо се
поставят два контакта. Констатирано е, че с удвояване на кон-
тактите повредите са намалени около 10 пъти.
3.1. КОНСТРУКЦИЯ НА КОНТАКТИТЕ
Според формата на контактната псвърхност контактите се раз-
делят на: а — точкови, б — линейни ив — плоскостни (фиг.
3.2), Точковите контакти се използуват обикновено във вериги с
малка мощност. При вериги със средна мощност се използуват
линейни контакти, а при големи мощности — плоскостни контак-
та. В табл. 3.1 са дадени ориентировъчни размери на сферични
сребърни контакти.
Най-малкото разстояние между контактите се определя от го-
лемината на напрежението за изпитване на изолацията между
контактите.
При изпитвателно напреже-
ние 500 V най-малкото разстоя-
ние между контактите е 0,24-
0,3 mm. При бързодействуващи
и високочувствителни релета
разстоянието между контакти-
те може да се намали до 0,054-
0,15 mm. Когато работното на-
прежение за веригата, конто
контактите прекъсват, е постоян-
но 220 V, разстоянието меж-
ду контактите е от порядъка
на 0,8ч-1 mm.
Според начина на работа при
затваряне на веригата контактите
Таблица 3.1
Размери на контактите
Товар (ток), А Диаметър, mm Вис очин а, mm
14-3 14-3 0,34-1,0
34-5 34-5 0,54-2,0
54-10 54-8 1,04-2,0
104-20 84-12 1 54-3,0
204-30 124-16 О ео 1- 1
биват притискащи се, врязващи
се, притискащи се с врязван е.
За направа на контакти се използуват различии проводникови
материали и техните сплави. Слаботоковите контакти обикновено
са от благородии метали (злато, сребро, платина, а също така
родий, паладий и др.).
73
3 2. ИЗНОСВАНЕ НА КОНТАКТИТЕ
Износването на контактите може да бъде механично износва-
ие, химическо окисление, електрическо износване.
Механичното износване се дължи главно на изтриване и смачк-
ване. То зависи от контактного налягане, силата на удара на кон-
фиг. 3.3. Износване на контактите при
различии режими на работа
тактите и честотата на включ-
ванията. При него контактите
се разплескват, разпукват и из-
триват.
Химического износване зави-
си от състава на околната сре-
да и температурата на повърх-
ността на контакта.
Вследствие на химического
износване се увеличава контакт-
ного съпротивление, което мо-
же да доведе До пълно прекъс-
ване на електрическата верига.
За намаляване или премахване
на химического износване ма-
, териалите, конто се използват
за контакти, трябва да бъдат високоустойчиви на газова корозия
при високи температури. Вземат се специални мерки за нама-
ляване влиянието на околната среда, като контактите се затварят
херметически в стъкленн тръбички, специални кожуси и др.
Главната причина за износването на контактите е образуване-
то на електрическа дъга и искра при включване, изключване и
превключване. Образуването на електрическа искра или на дъга
между контактите зависи от параметрите на веригата, в конто са
включени, т. е. дали във веригата има включени капацитивни или
индуктивни елементи.
Контактите се повреждат (заваряват се) и когато по веригата,
в конто са включени, протече ток, по-голям от допустимия. Еро-
зия на контактите може да настъпи както при прекъсване, така
и при включване на електрическата верига (фиг. 3.3).
Прекъсването на електрическата верига от контактите обикно-
вено не става мигновено, а продължава известно време, поради
което съпротивлевието между контактите също не се угеличава
мигновено от минималната до максималната си стойност. През
време на отделянето на контактите допирната площ се нама-
лява постепенно. Плътността на тока, протичащ през намалената
площ, се увеличава, вследствие на което мястото на допирането
се нагрява и между контактите могат да възникнат течни мост-
чета или искров разряд. Искров разряд възниква, когато напре-
жението между двата контакта при прекъсване на веригата до-
стига 240—300 V.
774
При малки токове износването на контактите при прекъсване
на веригата става главно поради топенето на метала от течните
мостчета. Установено е, че повече се нагрява и стопява анодът.
'Вследствие на искровия разряд на повърхността на отрицателния
контакт се образуват малки игли, а на повърхността на положи-
телния контакт се образуват вдлъбнатинн.
При прекъсване на електрическа верига, по конто протича го-
лям ток, между контактите се образува дъга. Тя пренася метала
от анода към катода, поради което на анода се образуват вдлъб-
натини. Между контактите дъгата се получава тогава, когато
токът и напрежението надвишават определени стойности. Токът е
малък, а напрежението е голямо, между контактите (при прекъс-
ване на веригата) се образува къса дъга.
Големината на токовете I, Iv Zo се определи от материала на
контактите- Дава се в таблици или с графики.
При затваряне на контактите, когато те се доближат много,
възликва автоелектронна емисия, конто предизвиква появата на
електрическите искри. Разрушенията в този случай са значително
по малки, поради което обикновено не се вземат предвид при
начисление.
Електрическа дъга. Електрическа дъга възниква, когато на-
прежението и токът между контактите превишават определени
стойности, конто зависят от материала на контактите. В табл. 3.2
са дадени характеристикнте на основните видове материали, кон-
то се използуват за направа на контакти.
Нагряването на контактите зависи от продължителността на
горене на дъгата, което от своя страна зависи от скоростта на
движение на контактите. Следователно максимално допустимата
мощност на контактите зависи от материала, големината на тока
на прекъсване, скоростта на движение на контактите, въздушна-
та междина и приложено™ на контактите напрежение. Точното
аналитично изчисляваве на допустимата мощност на контактите
е много сложно, поради което тя се определи експериментално
за различимте видове контакти и при различии мощности.
Таблица 3.2
Характеристики на никои контактни материали
Материал Температура на топене Параметр» на дъгата Максимално допу- стим ток до обра- зуване на дъга при ПО V ^тах’
°C uD V Id а
Сребро 961 12 0,4 0,6
Мед Е83 13 0,43 —
Злато 1063 15 0,38 0,7
Платина 1773 17 0.9 0,8 а
Волф рам 34С0 15 1 1,7
75
Аналитичният израз за дъгата може да се даде с уравнение-
то на Айртон
ид^а+Ь\+ с--±±
‘д
където
а, Ь, с, d с а постоянна коефициенти;
Фиг. 3.4. Волгамперна характеристика на контактите
1}д, 1д — напрежението и токът на дъгата, V, 7;
А — дължината на дъгата.
Стойностите на а, b, с, d се дават в таблица. Тези коефи-
циенти зависят главно ог материала, напрежението и средата.
Зависимостта между напрежението и тока в електрическата
дъга се нарича волтамперна характеристика и се дава графично —
крива 1 (фиг. 3.4).
Чрез тази крива се определят граничните стойности на на_
прежението U д, при превишаване на конто възниква електриче-
ска дъга. Напрежението на запалването на дъгата се дава с фор-
мулата на Айртон и графически се представя като хипербола (7).
Приема се, че захранващото напрежение на веригата, в конто са
включени контактите, има стойност Ue. То се нанася на ордина-
тата. От същата точка под ъгъл а се построява товарна права,
наклонът на конто изразява стойността на резистора, включен в
същата верига. От графиката се вижда, че падението на напре-
жението върху актнвния резистор е Ua. Стойността му се изме-
ни в зависимост от съпротивлението на резистора.
От така начертаните графики се вижда, че между точките а
и Ь разликата между захранващото напрежение и паденията на
напрежения на електрическата дъга и на активния резистор е по-
ложителна величина, т. е. в тази облает има напрежение, което
ще поддържа горенето на дъгата At/д. В точките а и b разли-
76
ката е равна на нула. Вляво от точка а и вдясно от точка b раз-
ликата е отрицателна, което означава, че в тези области няма на-
прежение, което да поддържа горенето на дъгата, т. е. при тези
параметри дъга няма да се образува.
Електрическата дъга е особено опасна за изправното действие
на контактите, тъй като се създава висока температура —
3000—5000°С.
За да се създадат условия за самоизгасване на дъгата, е не-
обходимо:
а) да се увеличи междуконтактното разстояние, което на гра-
фиката ще се изрази с повдигане кривата на напрежението на
дъгата 1 по-внсоко; тогава разликата в напреженията във всички
точки ще е отрицателна и в някои точки може да бъде равна на
нула;
б) да се измени съпротивлението на активния резистор на
веригата, което на графиката ще се изрази чрез изменение на-
клона на правата; по този начин е възможно кривата на дъгата
Uд да не се пресича с правата;
в) да се намали напрежението на захранване на веригата.
За самоизгасване на електрическата дъга посочените величини
могат да се изменят поотделно или едновременно.
Разгледаните начини на гасене на електрическата дъга изиск-
ват доста големи и скъпи устройства, порадн което често за
целта се използуват специални устройства, с помощта на конто
се създават условия за самопроизволно гасене на дъгата при
съкращаване на времето на горенето й. Чрез дъгогасящите уст-
ройства се усилва процесът на дейонизация, което предизвиква
повишаване на съпротивлението на дъгата, намаляване на интен-
зивността и самоизгасването й.
Най-често като дъгогасяши устройства се използуват:
а) Пластинки с роговидна форма, чрез конто се усилва тече-
нието на въздуха; дължината на дъгата се увеличава и тя из-
гасва.
б) Дъгогасителни камери, в конто се поставят контактите.
В тях се поддържа увеличено налягане на газа.
в) Дейонизационни решетки и прекъсвэщи контакти. С тях се
създава накъсване на дъгата на къси дъги.
г) Постоянна магнити и електромагиити. Те създават силно
електрическо поле в областта на горенето на дъгата. Под дей-
ствие на постоянного магнитно поле електрическата дъга се
изтегля и изгасва.
Електрическа искра. Както беше казано, при прекъсване на
контактите веригата между тях не се прекъсва мигновено. Съпро-
тивлението между тях също така не преминава мигновено от ми-
нимална към максимална стойност. Във веригата, в конто се
включват контактите, са включени релета или други елементи,
конто представляват реактивни елементи, акумулиращи електри-
77
ческа енергия. При прекъсване на контактите (в последняя мо-
мент) върху тях напрежението се увеличава и достига стойностц
неколкократно превишаващи напрежението на захранващия из-
точник.
Когато напрежението достигне и превиши стойностите 240—
300 V (за контакти във въздушна среда), се получава електриче-
ска искра. Големината на напрежението, което възниква върху
контактите, е пропорционално на индуктивността на включените
във веригата на контактите релета, дросели и други елементи.
Напрежението нараства също така при увеличаване на скоростта.
на прекъсване на контактите и се намалява при използуване на
контакти с голямо преходно съпротивление.
Електрическата искра предизвиква предимно износване на ка-
тода (—) и частично пренасяне на материала върху анода (+).
Когато контактите прекъсват електрически вериги, в конто
протича променлив ток, износването е значително по-малко от то-
ва при протичането на постоянен ток. Най-малко е износването
на контактите при пропускане на ток с честота от 50 до 500 Hz.
При повишаване на честотата ерозията на контактите се уве-
.личава.
За да се намали или премахне разрушаването на контактите
от електрическата искра, се използуват специални средства. При
слаботоковите контакти най-често това са вериги от кондензато-
ри и резистори (искрогасящи вериги), включени паралелно па кон-
тактите или на намотката във веригата па контактите. Искрога-
сящите вериги служат да пропускат съхранената в намотката
електрическа енергия, когато веригата на контактите се прекъсва.
Точните методи за изчисляване на стойностите на паралелно вклю-
чените резистори и кондензатори са много сложни, поради което
в повечето случаи те се определят по емпирични формули.
На фиг. 3 5 са показани няколко схеми на включване на ре-
зистори, кондензатори и диоди за гасене на електрическата искра.
В първата схема 3.5 а е показано включване на резистора пара-
лелно на намотката. При прекъсване на контакта съхранената в
намотката енергия се разрежда през резистора. Съпротивлението
на резистора се определя по формулата
12
U ’
R
където U е захранващото напрежение, a R — съпротивлението
на намотката на релето.
Намалявапето на съпротивлението на резистора увеличава раз-
хода на електрическа енергия и изменя времепараметрите на
релето.
Във втората схема 3.5 б резисторът е включен паралелно на
78
\ и ) 0,25-
контакта. Съпротивлението на резистора се определя от израза.
300
и
.R.
Паралелното включване на резистора към контактите предизвик
ва разход па електрическа енергия при отворен контакт. За на
маляване на този разход се из-
ползуват изправителни елемен-
ти с нелинейно съпротивление
Същите имат голямо съпротив-
ление при ниски напрежения и-
малко съпротивление при висо-
ки напрежения. Правят се от ти-
рит, карборунд и други матери-
али. Включват се паралелно на
намотката (фиг. 3.5 в).
За намаляване на електрическа-
та искра на контактите се използу-
ват също така схеми с кондензато-
ри и резистори или само с кон-
дензатори, включени паралелно
на контактите (фиг. 3.5 г и д).
' ’ При включване на резистор
и кондензатор паралелно на кон
тактите капацитетът на кон-
дензатора обикновено се опре-
деля експериментално. Използу-
ват се кондензатори от 0,5 до
2 pF. Съпротивлението на рези-
стора г се определя по форму-
лата
230 г»12/,-А_а
и I и 1 I
Фиг. 3.5. Искрогасящи вериги
Във всички случаи е необходимо съпротивлението на резисто-
х и
ра да бъде по-голямо от отношение™ -775-7 .
U, о 4
Включването на кондензатор паралелно на намотката предиз-
виква изменение на времепараметрите на релето, а когато релето
е включено в разговорна верига, се появява пращене.
Определянето на оптималните параметри на искрогасящите
устройства става, като се подбират стойностите на резистора и
кондензатора. Основните критерии при избирането на R и С са
мннималната парична стойност на искрогасящото устройство,
малките му размери и минималното му влияние върху времепара-
79
метрите на релетата, включени от контактите, към конто е по-
ставено.
За да се изясни характерът на влиянието на различните стой-
кости на R и С върху процеса на изменението на контактите на
Фиг. 3.6. Схема на лаб >рат.'.рна постановка за изследване на
искрогасенето
релето, необходимо е да се направят графики на процесите при
различии стойности на R и С.
За снемаие на тези графики се използува лабораторка поста-
новка, принципната схема на която е дадена на фиг. 3.6.
В лабораторната постановка са включени:
а) електронен осцилоскоп ЕО за наблюдаване характера на
процесите;
б) датчик на импулсиге ПИ, който служи за прекъсване и
включване на контактите (посредством включване и изключване
на намотката на релето А);
в) увеличителна леща за наблюдаване на процесите при пре-
късване и включване на контактите.
При подаване на захранването датчикът на импулсите започва
да включва и прекъсва веригата на намотката на релето А. Кон-
тактът на релето А включва и прекъсва веригата на намотката
на реле Р или пък на дросел Д. Необходимо е предварително
да се измерят индуктивността и съпротивлението на релето Р
(дросела Д). Паралелно на контакта А на релето се свързва ис-
крогасящото устройство (R и С).
Изследването на действието на искрогасящото устройство и
построяването на графиките става по следния начин:
а) При определени стойности на капацитета С постепенно се
измени резисторът R, докато периодичният процес премине в
апериодичен, и обратно. Съответните стойности на R се нанасят
80
в таблица. Кривата на преходния процес се наблюдава на елек-
тронния осцилоскоп.
б) По получените данни се построява кривата 1 (фиг. 3.7),
конто разделя координатната облает на две части — облает на
Фиг. 3.7. Области на износване на контактите
периодичен процес и облает на апериодичен процес. Необходимо
е да се отбглежи, че тази графика се отнася само за конкретно-
го реле Р (дросел Д), включено във веригата на контакта с из-
следваната искрогасяща трупа.
в) При определени стойности на резистора /?, зависещи от
параметрите на Р (Д), се измени капацитетът на кондензатора С,
докато,по осцилогкопа се отчете t/=300 V. Това е необходимо за
определяне чувствителността на осцил''Скопа. Стойността на ка-
пацитета, при която се получава £7=300 V, се нанася в таблица.
г) По получените данни се построява кривата 2, която разде-
ли координатната облает на две части — с ек >300 V и с
ек <300 V. Вижда се, че има цяла облает при определени стой-
ности на R и С, в която напрежението на контактите е по-малко
от 300 V и възможността от искре не е изключена.
д) При определени стойности на резистора R постепенно се
увеличава капацитетът на кондензатора С (при периодичен про-
цес) и през увеличителната леща се наблюдава моментът, при
който искренето на контактите се прекратява. Съответната стой-
ност на капацитета се нанася в таблица.
е) По данните от таблицата се построява правата 3, която
отдели областта на искренето на контактите при периодичния
процес.
6 Ел ектри чески ре лета . .
81
ж) Като се използуват данните от построените графики, се
избират оптималните стойности на R и С на искрогасящото уст-
ройство за конкретного реле Р (дросел Д).
з) На екрана на оспилоскопа се вижда кривата ек =f(t) при
избраните стойности на R и С за даденото реле Р или дросел Д.
и) При включена искрогасяща трупа се измерват времепара-
метрите на релето Р, за да се прецени влиянието на групата
върху времето за задействуване и отпускане на релето.
Изследванията, дадени в т. а до т. и, трябва да се направят
и при включване на R и С паралелно на намотката на релето Р
или на дросела Д. Трябва да се изпробва и гасенето на искрата
само с кондензатор или само с резистор.
Кривата 1 и 2 и правата 3 определят пет отделни зони, конто
се характеризират със следното:
В първа зона процесът на трептене е апериодичен и между
контактите не се образува искра. Стойностите на капацитета и
съпротивлението, отговарящи на точки от тази облает, са доста
големи, т. е. искрогасящото устройство поради големите размери
на кондензатора ще заема много място и ще струва сравиително
по-скъпо. Кондензаторът ще оказва влияние върху времепарамет-
рите на релето, включено последователно на контактите и искро-
гасящото устройство. Поради тези причини обикновено стойно-
стите на R и С не се подбират така, че да отговарят на точки
от тази облает.
Във втората зона процесът на трептене е периодичен без ис-
крене на контактите. Стойностите на R и С, съответствуващи на
точки от тази зона, са по-приемливи от тези в първата зона.
Влиянието на искрогасящото устройство върху времепараметрите
на релето е значително по-малко.
В третата зона ск>300 V и процесът е периодичен. Искрене
на контактите в тази зона няма, тъй като разстоянието между
тях се увеличава по-бързо в сравнение със скоростта на нараст-
ването на напрежението до пробивного
Стойностите на R и С, избрани по точки от тази облает, са
най-изгодни (най-малки). Необходимо е само пробивного напре-
жение на кондензатора да бъде по-голямо от 300 V
Четвъртата и петата зона се характеризират с искрене на
контактите, поради което е недопустимо стойностите на R и С
да отговарят на точки от тези зони.
От казаното следва, че стойностите на искрогасящото устрой-
ство трябва да се избират така, че да отговарят на точки от
третата зона.
При снемане на графиките 1, 2 и 3 за релетата с ядро труд-
но се получават ясно очертани линии. Обикновено се получават
ленти.
82
3.3. МАТЕРИАЛИ ЗА КОНТАКТИТЕ [26, 35, 41]
Материалите, от конто се правят контактите, се определят
главно от предназначението на последните, условията на работа
и др.
По-общите изисквачия, на конто трябва да отговарят тези ма-
териал, са:
а) висока електропроводимост — намалява се преходното съ-
противление, което води до намаляване на съпротивлението на
електрическата верига, в конто е включен контактът (особено важ-
но условие за слаботоковите контакта), а също така до намаля-
ване нагряването на контакта;
б) висока механична якост — увеличава се износоустойчивост
та на контактите, запазва се формата на контактната повърхност,
запазва се постоянно контактного съпротивление;
в) висока топлопроводимост —• намалява се местного нагрява-
не на контактните точки, като се повишава стойността на тока,
при кояго може да настъпи заваряване на контактите;
г) повишена устойчивост към химическо окисление - намаля
ва се окислението на повърхностния слой на контактите, като
се увеличава експлоатационният срок;
д) висока температура на стопяване и разпрашаване — нама-
лява се износването на контактите, а също и възможността от
заваряване, увеличава се експлоатационният срок ;
е) висока еластичност — при допиране се създават плоскости
с повишена електропроводимост.
Материалите за контактите трябва също така лгсно да се
обработает и запэяват, цената им да бъде ниска и др.
Производството на материали за контакти, конто да удовлет-
воряват всички поставени изисквания, е трудно и в много случаи
невъзможно. При слаботоковите релета се използуват главно скъ-
поценни материали, като сребро, злато, платина, паладин, както
и техните сплави.
За контакти, предназначе щ за електрически вериги с големи
токове, се използува главно волфрам, а също така труднотопи-
ми сплави от платина—иридий, паладий—сребро и др.
Среброто намира приложение най-често за изработването на
контакти благодарение на редица свои положителни качества,
като голяма електропроводимост, лесна обработка, ниска стой-
ност и слабо влияние от външни фактори. Среброто не се окис-
лява, поради което съпротивлението на сребърните контакти оста-
ва продължип лно време постоянно. Според някои автори то се
окислява, но окисите му се разрушават много лесно при допира
не на контактните повърхности. Сероводородът образува върху
повърхността на контактите сулфидна покривка, вследствие на
която контактного съпротивление се увеличава.
За контакти се използуват главно два вида сребро — техни-
83
°° Таблица 3.3
Материали за контакти
Наименование Основеи метал в°/0 Температура на разтапяне, °К Твърдост по Б 'инел, N|mrn2 Специфично електрическо сопротивле- ние, рЮ 6 Sm Характеристика 1 Облает на приложение
Сребро 100 123 4 220-350 0,0159 Ко роз ион н а у с тойч и в эс т, голяма ерозня Ш ироко - телефонии ре- лета, ключове и др^
Сребро—палздий 40 16 ;3 12 0-1750 0,40 Малка ерсзия Слаботэксв। и средня нлтов.'.рени контакт
Злато 100 133 210-700 0,022 Кор оз и о н н а у с гоич н в :с г, голяма ерозня Рядко—чувсв .телня ре- лета _
Злато—сребро 30 1526 230 0,062 Корозионна устойч вост Слаботоксви контакти
Злато-сребро—пла- тина 6 1373 400-1200 0,102 Особено висока корозион- на устойчивост Слабэтокови контакти, из.южени на агресивни газове
Злато—никел 5 1373 1000-1700 0,123 Малка ерозия, не се зз- варява За высоки напрежения
Сребро—мед 10 1051 620—1000 0,020 Увеличена тг/ьрд'ст В самол<. тни и автомо- билни апаратури
Сребро—кадмий 10 1173 Увеличена твърдост Пускатели, изключва- тели
Продължение на табл. 3.3
Материали за контакти
оо
сп
Наименование Основен метал в % Температура на разтапян •, °К Твърдост по Брин ел, N(mrn- Специфично електрическо съпротнвлс- виг, рю~бйт 1 Характеристика Обласг на приложение
Платина—иридий,' 10 2093 ПО — И00 0,245 Малка ерозия, корознэн на устойчивост Ре лета — ре гулатори па напрежен le^
Платана—рутений 10 2093 800 0,119 Съшо Също
Платина—вэлфрам 10 2193 32(0 Също Също
Волфрам 100 3673 25 0—4000 0,(53 Не се завчрява, малка ер >зия, необходимо голямо налягане Регулатори па напреже- ние, контакти за голям ток, ; втомобилни релега
МОлибдсн Ю) 2843 1500 Също Също
Волфрам —никел 50 1773 Също Съшо 1
Мед 100 1356 350 00172 ! Средна ерезля, заваря- в не, корозия Мощнн пре включи »тели. силн от оков: I рэлета
Сребро—вьглен 50 Корозионна устойчивост, не се заварява 1 Първскласни релета в жп транспорт
чески чисто сребро 99,9% и сплав от сребро със 7,5 или 10%
мед. Примесът на мед увеличава твърдостта и намалява ерозия-
та на среброто, но спомага за увеличаване на окислението на кон-
тактите при образуване на дъга.
Чисто сребърниге контакти работят добре при контактни на-
лягания, по-големи от 5 cN- При по-малки контактни налягания
за подобряване на контактната повърхност се използува ток, кой-
то обтича контактите.
Сребърните контакти намират приложение най често в теле-
фонните и някои малогабаритни релета. За миниатюрните и
свръхминиатюрните релета се използуват специални сплави, от
конто като едно цяло се правят както перата, така и контактите-
С това се постига значително намаляване на разстоянието между
перата и повишаване на виброустойчивостта им. Контактите пред-
ставляват огъвки в края на перата.
Платината се използува за направа на контакти, конто ра-
ботят при малко контактно налягане (от 1 до 5 cN). Тя е много
по-устойчива към образуване на дъга и ерозияга. Платиновите
контакти обаче образуват мостчета при малки токове. Те са не-
достатъчно твърди, попади което чистата платина не се използу-
'ва за напраната им. Най-често се използуват сплавите на плати-
ната с иридий (10%). Платиновите контакти имат много голима
дъгоустойчивост, висока твърдост и не се окисляват. Тяхното
съпротивление е малко, но е доста непостоянно. Платината е
скъп метал, поради коего контакти от нея трябва да се правят
само при доказана необходимост.
Паладиевите контакти имат почти същите качества, както
платиновите, но са много по-евтини от тях (около 4 пъти). Като
техен недостатки трябва да се отбележи летливостта им при по-
високите температуря, а също така по-късият срок на работа от
тези на платиновите контакти.
Най-често паладиевите контакти се използуват за направа на
контакти на звуковите вериги, тъй като не дават шумове (микро-
фонен е(Ьект).
Новата сплав от паладий, цирконий и хром се използува за
контакти на РПН при комутация на индуктивна товари от 1 А,
60 V.
Златото се използува за направа на контакти, конто рабо-
тят при малко контактно налягане и ниски контактни напрежения.
Практически то не се окислява във въздуха и има малко кон-
тактно съпротивление, но е с много ниски параметри на запал-
ване на дъгата.
При употребата на злато за контакта на релета трябва да се
има предвид, че на него му действуват азотниге окиси, хлоре-
стият цинк, морската влага, озонът и др.
Най-често контактите се правят от сплав, конто съдържа 70%
злато, 24% сребро и 6% плагина. Използува се също така сплав
86
'от злато със 7% никел. Тази сплав има увеличена твърдост и
износоустойчивое?.
По метод, разработен от наши специалиста, златото се напла-
стява върху контактите на стъпковите избирачи, а също така и
на някои други релета.
Волфрамът е метал с голяма твърдост и висока температура
на топене. Контактите, направени от волфрам, не се заваряват и
практически не се износват. Основен техен недостатък е слабата
корозионна устойчивост, поради което имат голямо преходно съп’
ротивление. За създаване на сигурен контакт е необходимо да се
осигури контактен натиск над 40 — 60 cN. Поради голямата твър-
дост на волфрама от него не могат да се правят контакти, конто
да бъдат непосредствено занитени към контактните пера. Обик-
новено контактните пъпки се запояват или заваряват към стома-
нени или медни „крачета". За направа на контактите трябва да
се използува чист волфрам (с примеси от 3 до 5%).
Металокерамични контакти. Както се вижда от казаното,
различните метали, конто се използуват за изработвавето на кон-
такти, имат различии положителни и отрицателни качества. Ко-
гато е необходимо да се правят контакти, конто да работят при
тежки условия — при големи ватоварвания. продължително вре-
ме и при лоши условия на околната среда, се използуват специ-
ални сплави. Към посочените изисквания могат да бъдат добаве-
ни оше голяма износоустойчивост, малка ерозия, висока електро-
и 1 оплопроводимост, трудно топене и трудно заваряване и др.
Всички тези изисквания не могат да бъдат удовлетворени ни-
то от чистите метали, нито от техните сплави.
В такива случаи се използуват композиции от различии мета-
ли, конто се правят от нетопящи помежду си компоненти. Сместа
от праха на металите се обработва термично (спича се), без да
се образува течна фаза, след което се обработва механично (ко-
ване, пресуване или валцуване).
Най-широко приложение са намерили композициите от молиб-
ден—сребро МС-30, волфрам—сребро ВС-30, сребро—графит и др»
Когато е необходимо при големи натоварвания и малки кон-
тактни налягания да се осигури контактно съпротивление, се из-
лолзуват чифтови контакти от различии метали.
В първокласните релета, използувани в автоматичните и теле-
механичните уредби на жп транспорт, за да не се допусне зава-
ряване, единият от работните контакти се прави от въглен, а дру-
гият — от сребро.
Материали за носещите елементи на контактите (кон-
тактни пружини, контактни пера) [26, 35, 41]. В зависимост от
вида и предназначението на контактите материалите за носещите
елементи на контактите (контактните пера) трябва да отговарят
на различии изисквания. Например при телефонните релета се
.поставят изисквания за създаване на определени пружиниращи
87
В слаботоковите релета за
фиг. 3.8. Закрепваие на контактния
материал към перата
сили и висока електропроводимост, лесноспояемост и др. При
херконрелетата освен посочените изисквания се поставят такива
и за висока магнитна проводимост.
нтактните пера най-често се из-
ползува нойзилбер (алпака), а
в силнотоковите за основа на
посетите елементи обикновено
се използуват сплави на медиа
основа — месинг с намалено съ-
държание на мед, калаено фос-
форен бронз, берилиев бронз,
алпака и др. За повишаване на
твърдостга на пружиниращите
контакти, създаващи необходи-
мого контактно налягане, същи-
те се подлагат на термообра-
ботка.
Когато контактите и носе-
щите им елементи се правят от
различии материали, проблем
представлява иачинът на тяхното свързване, което зависи от де-
белината и вида на контактния материал, от формата на контакта
и от изискванията на конструкцията.
На фиг. 3.8 са показани няколко начина на свързване на кон-
тактния материал с материала на носещия елемент.
Електрохимичните покрития (фиг. 3.8 а) се прилагат наширо-
ко в радиоелектронната апаратура. Те са обикновено тънки (до
30 pin), шуплести и механично са слабоустойчиви. За намаляване
на ефекта от електролитна корозия покриващият контактен метал
трябва да има положителен електрически потенциал спрямо но-
сещия. Електрохимичните покрития се предпочитат главно пора-
ди сравнително лесното им издьлнение примасово производство.
Плакираните контакти (фиг. 3.8 б) се правят от специален
прокат, който се състои от два пласта метал. Контактният метал
може да бъде нанесен както върху цялата лицева повърхност
на носещия материал, така и върху определени участъцп. Като
недостатък на плакираните контакти може да се отбележи висо-
ката им стойност поради трудноизпълнимата технология и голе-
мия разход на благороден контактен метал, част от който отпада
при щанцуването.
Електроискровото напластяване на благороден метал върху
контактоносителя (фиг. 3.8 в) е сравнително нов метод, разрабо-
ток в нашата страна. При него са постигнати високи технико-ико-
номически показатели.
При електроискровото напластяване се използува ефектът
на електрическата ерозия. Чрез създаване на определени искрови
импулси става пренасяне на метала от анода към катода. При ви-
88
соната температура от искрата (от десет до петнадесет хиляди
градуса) металът взаимодействува с околната среда, като поема
кислород, азот и въглерод. Вследствие на това се получава по-
критие с голяма твърдост и устойчивост на корозията. Връзката
между двата метала е много сигурна и при изтегляне, коване и
валцуване не се разрушава. При електроискровото напластяване
за анод може да се използува всякакъв материал (най-често бла-
городен), а за катод — материал, който най-добре отговаря на
изискванията откосно контактните пера. Нанасянето на коитакт-
ния материал може да бъде във вид на точка, кръг, лента и др.
Контактният материал се отлага чрез изпаряване под дълбок
вакуум (фиг. 3.8 а), когато е необходимо да се нанесат тьнки Пла-
стове от чисти метали. Този метод се прилага значително по-ряд-
ко.
Занитване на контактите към контактните носители (фиг. 3.8 д)
се използува, когато поради бързо износване или други причини
е необхохимо да има голямо количество контактен материал. Най-
често от контактния материал се прави отделно тяло със специ-
ална форма, което създава възможност както за контактуване,
така също и за занитване. Занитването се използува, когато кон-
тактният материал е пластичен и лесно се деформира — такива
са контактите от сребро. При непластични материали — волфрам
и др., формата на контактното тяло се прави така, че лесно да
се заварява към контактната подложка. Когато поради изменения
на качествата на контактния носач не е възможно волфрамовият
носач да се завари направо, се използува допълнителна подложка,
към която се извършва заварката, а подложката се занитва към
носача.
При занитването се получават механично здрази контакти и
връзки, но електрическата им връзка по качества отстъпва на
разгледаните дотук. Като по-съществени недостатъци могат да
се отбележат следните: изпэлзува се голямо количество контак-
тен материал, изменя се електрическото съпротивление в място-
то на контактното съединение вследствие на нападения контак-
тен натиск от различимте температуря.! коефициенти на линейно
и обемно разширение на материалите, а също гака поради елек-
тролитната корозия.
Закрепване на контактная материал към носещия се права сь-
що така чрез спояване (фиг. 3.8 е). Този начин се използува по-
рядке от другите поради голямага трудопоглъщаемост, възмож-
ност за отвръщане на носещия материал и др.
За осигуряване на необходимата износоустойгивост разстоя-
нието между контактите се определи в зависимост от дъажината
на дъгата и големината на тока, преминаващ през контактите.
Например при ток 2 А разстоянието трябва да бъде 2,5 пъти по-
голямо ог дължинага на дъгата, при ток 5 А — 1,5 пъти, а при
ток 10 А — 1,2 пъти.
8»
При проектиране на контактите не винаги е възможно да се
«слазят всички изисквания, тъй като към тях често се прибавят и
други, например норми за безопасност, стандарты за сигурност и
др. Като пример може да се посочи изискването на стандартите
за осигуряване на минимално разстояние от 3 mm между контак-
тите, конто включват захранващсто напрежение към апаратурата.
За намаляване на искрообразуването е необходимо да се спаз-
ва определено минимално разстояние между контактните пъпки.
Например между контактните пъпки на отворен контакт при РПН
разстоянието трябва да бъде най-малко 0,4 mm, когато има еди-
нвчни контактни набори, и не по-малко от 0,3 mm при контактни
наборни комбинации.
3.4. МЕХАНИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА
Основного предназначение на релето е да включва, изключва
или превключва електрически вериги, което става чрез контакти-
те, намиращи се на контактните пера. За да се измени състояние-
то на контактите, е необходима сила, която да преодолев меха-
уичиите сили, създавани от контактните пера, а също така за
получаване на определено контактно налягане (фиг. 3.9). Меха-
ничните сили, конто действуват върху котвата и контактите, ня-
мат постоянна стойност през времето на задействуване на реле-
то.
Характеристиката, която изразява зависимостта на механични-
те сили F„ , преодолявани от котвата при движението си, от хо-
да на котвата 5, се нарича механична характеристика. Видът й
зависи от типа на релето, от коитактния пакет и др.
На фиг. 3.9 схематично е показан принципът на работа на
реле тип РКН с един работен контакт и механичната му харак-
теристика. По ординатната ос са нанесени механичните сили FM ,
преодолявани от котвата при нейното движение, а по абсцисната
ос — разстоянието о, което изминава котвата от началното и спо-
койно положение до пълното й привличане към ядрото (работно
съсгояние). Това разстояние се нарича ход на котвата. На фигу-
рата е приета максимална въздушна междина (между котвата и
ядрото) 1,5 mm, височина на противозалепващия щифт (пластина)
0,3 mm и ход на котвата 1,2 mm. Силата Fx (0 — 1) е силата,
конто се създава от тежестта на котвата, от триенето, от пред-
варителното натягане на пружината и т. и. След като преодолев
тази сила, котвата започва да се движи, като преодолява съпро-
тивлението на пружината — сила Fv При т. 2 от характеристика-
та котвата допира до контактното перо, което натиска върху
опората О (фиг. 3.9 а) с определена сила F3. Тази сила котвата
също трябва да преодолев. е силата, която котвата преодо-
лява, за да огъне долното контактно перо и да го допре до гор-
ното контактно перо. F5 е силата. с която горното перо натиска
върху опората си. Тя също трябва да се преодолев от котвата.
F6 е силата, кояго котвата преодолява, за да огъне перата до
определен ъгъл. Това е необходимо, за да се осигури контактно
налягане между контакти-
те, което се определя от
разликата между силите
от 0-?/% минус 0-?F4.
Както се вижда от ха-
рактеристиката, при дви-
жението си котвата пре-
одолява няколко различии
по големина сили: трие-
нето, тежестта на котвата,
инерцията на котвата, си-
лата на съпротивлението
на контактните пера и др-
Контактните пера, кон-
то се използуват в голя-
ма част от релетата, мо-
гат да се разглеждат ка-
то еластична греда, която
здраво е закрепена в еди-
ния си край (конзо.ча) и
в определени меса от нея
действуват съсредоточени
товари (контактно наляга-
Фиг- 3.9. Принцип на работа на реле тип
РКН с един работен контакт и механичната
му характеристика
не, опори, налягане на
котвата и др.). В зачиси-
мост от целта на изслед-
ването се определят стре-
лите на провеса у в определени точки или пък силите F, конто
действуват върху гредата (фиг. 3.10 б).
Както е известно, ако върху свободная край на еластична
греда действува съсредоточен товар, то стрелата на провеса ут в
края (в точка т — фиг. 3.10 б) се определя от израза
ут= 3£/-’ППп,
където
Е е модулът на твърдост на материала на контакт-
ните пера, N/m2;
1т— разстоянието от основата до точката т на при-
лагане на силата, mm;
F— силата, която действува върху перото;
9 1
, bh3
1= -j2— инерциэннияг момент при правоъгълцо сечение,
пип4;
h— височината на сечението на гредата, mm;
Ь~ широчината на сечение го на гредата, mm.
Фиг. 3.10. Схеми за определи г е на провеса от с плата и разстоянието
Стрелата н< провеса ут в точю т (фиг. 3.10 в), разположена
между началото и края на гредата — на разстояние 1т от начало-
то, под действие на силата F, приложена в края на перото — на
разстояние If, се определи от израза
Ут~ qej ~
Стрелата га провеса ут в т. ///(фиг. 3.10г), разположена в
края на гредата, под действието на силата F, която действува в
т. /, разположена между началото и края на гредата, се опреде-
ли от израза
F lF
Ут — j ~ If')-
След преобразуване на горните формули може да се определи
силата F, която действува в определена точка от перото.
Тъй като силата на привличането на котвата действува в т.
т, а механичните сили от контактите в т. А, необходимо е тези
механични сили да се приведат към т. т (еж. фиг. 3.9 а}.
92
3.5. УПРАЕЛЯВАНЕ НА КОНТАКТИТЕ
В контактните релета за отваряне и затваряне на контактите
се използуват механичны системы, конто се различават както по
устройство™ си, така и по броя на елемептите си. Механичните
системи в електромагнитните релета най-често се състоят от кот-
ва, контактни пера, предавателен механизъм (съединява котвата с
контактнше пера), възвратни пружини и др. При безкотвените
контактни релета механичната система се състои от контактни
пера.
На фиг. 2.1 бяха показани няколко системи за управление на
контактни пера. При релетата с котва един от най-сложните
възли е закрепването й към ядрото. Котвата трябва така да се
закрепи, че максимално да се използува работният магнитен по-
ток и да е необходима минимачна сила за придвижването й.
В релетата с въртяща се котва същата може да бъде закре-
пена по няколко начина; на ос, на призма, на пружини, конто мо-
гат да работяг на огъване или усукване.
При особого закрепване може да се използуват два отделяй
винта или една ос. Осовото съединение се прилага главно при
релетата за голяма могцност и с тежки котви.
При закрепването на котвата на призмепа опора триенето и
износването са минимални.
Закрепването на котаата на пружини се прилага в някои ти-
пове поляризовали релета- Използуват се често биметални пружи-
ни, конто служат за поддържане на постоянна въздушна межди-
па при изменение на околната температура.
За връщане на когвата в изходно положение в голяма част
от релетата се използуват плоски или винтови пружини. При ня-
кои релета връщането на котвата в изходно положение става
под действието па контактни пера (РПН, РКН и много други).
Възвратните и контактните пружини (пера) се правят от специал-
ни видове стомана. При пьрвокласните релета връщането на кот-
вата в основното, незадействувано положение става под действи-
ето на тежестта й.
93
4. ОПРЕДЕЛЯНЕ ПАРАМЕТРИТЕ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНИТЕ
НЕУТРАЛНИ РЕЛЕТА. ИЗЧИСЛЕНИЕ
4.1. МАГНИТНИ ВЕРИГИ
В електромагнитните релета силата, конто привлича котвата»
се създава при преобразуване на електромагнитната енергия, пре-
минаваща през магнитопровода (магнитната верига), в механична
енергия. Магнитната верига нредставлява съвкупност от тела и
среди, в конто има възбудено общо магнитно поле. В електро-
магнитните релета магнитната верига се образува най-често от
ядро, магнитопровод, котва и въздушни междини. Въздушните
междини биват работни и паразитни. Раб^тна въздушна межди-
.на се нарича междивата, в която котвата се движи и става пре-
образуване на електромагнитната енергия в механична. Въздуш-
ните междини, конто се образуват при съединяването на частите
на магнитопровода, и тези, през конто се получава разсейване
на магнитния поток, се наричат паразитни. В някои типове реле-
та те се използуват за регулиране на характеристиките им.
Основните закони, с конто се изследват магнигните вериги,
са аналогични на законите на Кирхоф за електрическите вериги.
В табл. 4.1 е направено съпоставяне на някои основни величи-
ни и закони при магнитните вериги и тези при електрическите.
За да се определи силата на привличане на котвата, е необ-
ходимо да се определи магнитният поток, който преминава през
работната въздушна междина и действува върху котвата. Голе-
мината на работния магнитен поток се определи от намагнитва-
щата сила (ампернавивките) и съпротивлението, което магнитният
поток среща по магнитната верига. Тъй като съпротивлението
на стоманените части на релето (котвата, ядрото, магнитопровода
и др.) е много малко в сравнение с това на въздушната междина,
при определяне силата на привличане се взема предвид главно
съпротивлението (проводимостта) (вж. т. 4.3) на въздушните меж-
дини. В голяма част от релетата се определи проводимостта на
работната въздушна междина. Същата зависи от размерите и
формата на магнитните полюси и най-вече отразстоянието между
тях. С избиране на магнитни накрайници с различии форми може в
значителна степей да се влияе на проводимостта на въздушната
междина.
94
Таблица 4.1
Електрическа верига Магнитна верига
Величина Означе- ние Димен- сия Величина Означе- ние Димен- сия
Електрически ток Електродвижещо на- прежение ЕлекТрическо напре- жение Електрическо съпро- тнвление Електрическо поле Токова плътиост Електрическа проводи- мост Електрически импе- данс Специфична проводи- мое? 1 Е и R Е НА) G Z o=_L р А 1 V V й УпГ1 Атг й » й S/m Магнитен поток Магнитодвижегцо напре- жение Интензитет на магнитно- то поле Магнитно съпротивление Магнитна индукция Магнитна проводимост Магнитен импеданс Магнитна проницаемост 1 ф Еш И Rm в Gm Z 1Л. и А Ат-» А Wb т WB А _А_ Wb Hm—
На фиг. 4.1 а са показани магнитните системи на плоско и
кръгло реле, работайте потоци и потоните на разсейване, а на
фиг. 4.1 б са показани графиките на изменение на магнитните по-
тоци по дължината на магнитопровода.
Фиг. 4.1- Магнитки системи на плоско и на кръгло реле и
графики на изменение на магнитните потоци по дължината
на магннтопровода
На фиг. 4.2 са показани няколко електромагнитни системи,
конто се използуват при конструиране иа релетата. Както се
вижда от приложените графики, характерът на изменение на си-
95
лата на привличане от разстоянието завися от формата и конст-
рукцията на магнитопровода и котвата.
Магнитни материали. В зависимост от предназначението и ви-
да на релетата магнитните материали, конто се използуват за на-
права на магнитопроводи, могат да се разделят на две групи:
а; магнитно меки материали, конто имат висока магнитна прони-
цаемост (при средни стойкости на интензитета на магнитното по-
ле от около 2 до 10Э А/m) и малък коерцитивен интензитет,
б) магнитно твърди материали (вж. раздел 5), конто имат голяма
магнитна енергия и голям коерцитивен интензитет.
Магнитно меки материали са технически чистого желязо, ме-
ката въглеродна и легираната стомана, сивият чугун, листовата
електротехническа стомана, сплавите с висока магнитна проницае-
мост на база желязо — силиций — алуминий. Кьм специалните
магнитно меки материали се отнасят сплавите с висока стабил-
ност и постоянна магнитна проницаемост: материали с висока ин-
дукция на насищане, прахообразни материали, ферити, сплави с
висока магнитострикция. Свойствата на магнитномеките мате-
риали се определят от намагнитващата крива и затворения хисте-
резисен цикъл (фиг. 4.3а). Основните им параметри са индукция
на насищане Bsостатъчна индукция Вг , коерцйтивен интензитет
Фиг. 4.2. Електромагнитни системи, използувани при конструирането на ре-
летата
Нс, магнитна проницаемост р (вж. т. 4.3), специфични загуби при
определена индукция и честота, температурен коефициент на маг-
нитна проницаемост Свойствата на магнитните материали
при използуване в постоянни и променливи магнитни полета се
различават. Изменението на параметрите р, В и Н при проми-
на на температурата се характеризира с температурния коефи-
96
циент. Коерцитивиият интензи-
тет на тези материали при от-
върнато състояние е в грани-
чите от 0,5 до 1,0 А/m, а мак-
сималната стойност на магнит-
ната проницаемост (относител-
на) се колебае в граничите от
3500 до 5000.
На фиг. 4.3 б са покезани за-
висимостите на относителната
магнитна проницаемост от ин-
дукцията В за някои магнитно
меки вещества.
Тук 1 — стомана с ниско съ-
държание на въглерод, марка
Э, отвърната; 2 - стомана каче-
ствена конструкционна, марка
20, отвърната; 3—сто-
мана листова електро-
техническа, марка 34;
4—стомана електротех-
ническа студено валцу-
вана, марка ЭЗЗ; 5—чу-
гун ковък отвърнат;—
6 — чугун сив легиран,
марка 0! 1, отвърнат; 7—
чугун, марка Об, неот-
върнат; 8 — пермалой с
ниско съдържание на
никел, марка 79НМ; 9—
пермалой с ниско съ-
държание на никел, мйр-
ка 50Н; 10— пермалой с
ниско съдържание на
никел, марка 50НХС;
11 — пермандюр.
При изчисляване на
релетата се приема ус-
ловно, че въздухът и
Фиг. 4 3. Крива на намаг-
нитване и криви на изме-
нение на магнитната про-
ницаемост в зависимост от
иидукцията В
Електрически релета . .
97
неферомагнитните материали имат магнитна проницаемост, рав-
на на тази на вакуума.
За направа на магнитопроводите на релетата най-често се из-
ползува технически чисто желязо АРМКО. То представлява сплав
на желязо с въглеродно съдържание под 0,1% и минимално коли-
чество примеси (до 0,15%). Технически чистого желязо има висо-
ка магнитна проницаемост и висока индукция на наснщане (око-
ло 2,2 Т). В зависимост от начина на получаване и термичната
обработка се определят до голяма степей магпитната проницае-
мост, остатъчната индукция и коерцитивният интензитет. В ни-
кои случаи за магннтопроводи се използуват висококачествени
конструкционни въглеродни стомани, конто имат магнитна про-
ницаемост от 2000 до 4000 и коерцитивен интензитет от 70 до
170А/т. Сувеличаване на коерцитивния интензитет се влошава ста-
билността на параметрите на релето, увеличава се времето на от-
пускане, намалява се магнитодвижещото напрежение на отпуска-
не, което в отделни случаи може да доведе до залепване на кот-
вата.
При механичната обработка се влошават свойствата на магнит-
ните материали, като се повишава коерцитивният интензитет и се
намалява магнитната проницаемост, поради което след изработва-
не на детайлите е необходимо те да бъдат подложени на термичес-
' ка обработка при специални условия. За препоръчване е да се
използуват магнитни материали с проницаемост, не по-голяма от
3000. С повишаване на температурата свойствата на магнитните
материали се изменят, като се намалява индукцията на насищане
и при точката на Кюри тя достига до 0. Коерцитивният интензи-
тет и магнитната индукция също намаляват, като при повишава-
не на температурата от 20 до 400°С коерцитивният интензитет
намалява около два пъти. Върху магнитните свойства влияе също
така и големината на вихровите токове, която зависи от дебели-
ната на материала и от честотата на променливото магнитно поле.
За направа на магннтопроводи за релета за променлив ток се
използуват стомани, при конто загубите от токовете на Фуко и
от хистерезис са минимални. Обикновено магнитопроводите се из-
работват от тънки листове с дебелина 0,05 до 1 mm, като се изо-
лират електрнчески помежду си. За повишаване на специфичного
съпротивление на желязото, с което се намаляват също така то-
ковете на Фуко, се използуват стомани, в конто е прибавен сили-
ций от 3 до 6,5%. За намаляваие влиянието на вихровите токове
при бързодействуващите релета се използуват специални стомани,
конто имат висока индукция на насищане и голямо специфично
електрическо съпротивление. Магнитопроводите на високочувстви-
телни електромагнитни неутрални и поляризовани релета се пра-
вят от пермалой, който има голямо специфично съпротивление,
малък коерцитивен интензитет и ниска индукция на насищане.
98
4.2. ИНДУКТИВНОСТ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНИТЕ РЕЛЕТА
Индуктивността на електромагнитните неутрални релета е един
от основните им параметри. От нея главно зависят времепарамет-
рите им. Например релетата, конто са включени последователно
в разговорната телефонна връз-
ка, трябва да имат малко съ-
противление за разговорните
токове, т. е. малка индуктивност.
Обратного е при захранващите
релета, конто трябва да имат
голямо съпротивление, т- е. го-
ляма индуктивност, за да не по-
зволяват на разговорните токо-
ве да се затварят през акуму-
латорната батерия. '$^^4
Индуктивността на релетата
при постоянен и променлив ток
е различна. При постоянен ток
тя се определи по формулата
£=-y - = K0w2, Н.
Коефициентът К(1 се нарича
приведен коефициент на индук-
цията на релето към една на-
вивка. Той зависи от конструк-
цията на релетата, големината
на намотъчното пространство,
въздушната междина между
котвата и ядрото и намагнит-
ващите ампернавивки.
За даден вид реле коефици-
ентът /Со обикновено
Фиг. 4.4. Графики за определяне на
коефициента Ко
се определи по криви,
конто се получават
по експернменталеи начин.
На фиг. 4.4 са дадени кривите за определяне на коефициен-
та К(1 на релето РПН. Графиките с плътни линии се отнасят за
реле РПН при нормални условия на работа, пунктирните графики
се отнасят за импулсни релета, а графиките с пунктир и точка —
за пробните релета. Както се вижда от кривите, индуктивността
на релето се изменя в доста широки граници — от 8.10 8 до
38.10 8И.
С увеличаване на междуполюсното пространство коефициентът
/Со намалява. Той има най-големи стойности при 70 — 200 ампер-
навивкн (за РПН).
Индуктивността на променливотоковите релета се определи по
формула, която има приблизително същия вид, както формулата
за определяне на индуктивността при постоянен ток
99
L=-^-k'w\ H.
Коефициентът k' е приведена индуктивност на една навивка
при променлив ток. За релето РПН k' зависи от честотата на
променливия ток, въздушната междина и намагнигващите ампер-
навивки. Определянето му става по експериментален начин .
4.3. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА МАГНИТНОГО СЪПРОТИВЛЕНИЕ
(МАГНИТНАТА ПРОВОДИМОСТ) НА МАГНИТНАТА БЕРЕГА
НА РЕЛЕТАТА
Магнитното съпротивление на магнитната верига на релетата
се състои от съпротивлението на стоманените части (котвата,
ядрото, чагнитопроводк) и от съпротивлението на въздушната
междина. При безкотвените релета магнитното съпротивление на
стоманените части се състои главно от това на магнитопровода
и контактните пера.
От правилното определяне на магнитните проводимости на
въздушните междини (между полюсите) зависи до голяма степей
точността на изчисляването на магнитните вериги на релетата.
Сложните структури на магнитното поле във въздуха за голяма
част от магнитните системи, конто се използуват в релетата, за-
тру днява г тсчното определяне на магнитната проводимост. За
проектиране на магнитните вериги на релетата и релейните еле-
менги и за определяне на магнитната проводимост се прилагат
различии методи: аналитичен, числен, гоафичен, експериментален и
метод на опростените структури. Разработениса програми заЕИМ.
Аналитичните методи се използуват, когато стойностите на маг-
нитното поле могат да бъдат изразени аналитично за всички точ-
ки между съответните полюси за равномерна магнитни полета.
Равномерно магнитно поле представлява потето между две екви-
потенцнални повърхности с безкрайно голяма плот.
На практика се приема, че когато площта на полюсите е по-
голяма 10 пъти и повече от разстоянието между тях и материа-
лът на полюсите не е наситен, може да се приеме, че потето е
еквипотенциално и проводимостта да се определи чрез израза
G = 1 - = ,1'’5
“ Rm 6 ’
където
р0 е магнитната проницаемост на въздуха р0=4л. 16“'7Л_
ш
S — площта на въздушната междина;
8 — разстоянието между двата полюса (дължината на
въздушната междина).
100
Когато съот ношение го на сечението на полюсите към разсто-
янието е по-голямо от 10, грешката нее по-голяма от 5%.
Магнитната проводимост (съпротивлението) на магнитопровод
от магнитно меки материали (стомана) се определи от израза
л ' Ро i1 S
VcT~ К 8 ’
'ст
където е относителната магнитна проницаемост на стоманата.
Когато разстоянието между двете паралелни плоскости (сече-
нието на шлюсите) е малко в сравнение с размерите им, пото-
ните на разсейване са малки и не се вземат предвид. Определя-
нето на магнитната проводимост между котвата и ядрото се ус-
ложнява от това, че междината при работа на релето се променя.
За реле тип HP специфичната проводимост на въздушната
междина се определи по формулата
°=-«.
Ро1пС1 + Г,
Wb
__»
А
Ь . Сг
~8
където
8 е ходът на котвата (дължината) на въздушната межди-
на, т;
b —: широчината на полюса, ш;
с — разстоянието между оста на ядрото и оста на върте-
не на котвата, ш;
г — радиусът на ядрото (при РПН, което има правоъгъл-
но сечение, се взема радиусът на еквивалентно сече-
ние по периметъра на кръга), гл.
При изчисляване на релетата много малко са случайте, при
конто може да се приеме, че магнитните полета във въздуш-
ната междина са равномерни. Пълният магнитен поток в повече-
то случаи се състои от основен магнитен поток, който е между
полюсите, и крайни магнитни потоци (потоци на изкривяванията),
конто излизат от страничните повърхнинп. В големи въздушни
междини потоците на изкривяванията могат да достигат до 30—
50% от основния магнитен поток. Аналитичною описание на та-
кива магнитни потоци е много сложно, а лонякога и невъзможно.
За определяне на магнитните потоци в тези случаи се използуват
емпирични формули или предварително разработени таблици. В
таблиците са дадени основните конфигурации на магнитните по-
лета за често срещаните в практиката форми. Пространството
между полетата се раздели на редица правилни геометрични обе-
ми, като се обхваща изцяло онази част, през конто най-вероятно
преминава магнитният поток.
В табл. 4.2 са показани някои основни магнитни системи и
формулите за изчисляване на магнитната проводимост. В начало-
то на таблицата е показан принципът на разделяне на магнитното
пространство на геометрични обеми.
101
Таблица 4.2
Скица Наименова- ние на эле- мента Про водимост
Примерна схема иа раздета не на полете «к4- S. II о о
Призма аЬ 0
Паралелнн цилиндри Плоскост и цилин- дтр ~ И (Р °"tt04e
б’= < йз о 1 г йз etc 1 г
102
ГТродължение на табл. 4.2
3 4
Плоскост н призма с •о | Э- © II <о
Половина цнлиндър G=p02»6s
Четвърт цилинпър G=poO,52 8
Четвърт плътна сфера G=роО.О77 S
Осмнна плътна ; сфера G=poO, 154 6
103
При изчисляване на магнитната верига на електромагнитните ре
лета се определят: а) магнитодвижещото напрежение (м. д. н.),
което е необходимо за създаване на определена стойност на маг-
нитния поток в работната въздушна междина, и б) магнитният
поток Ф при определено магнигодвижешо напрежение.
Големината на магнитния поток, който се затваря през магни-
топровода при известно м. д. н , може да бъде определена гра-
фически. При подаване на електрическа енергия в намотката на
релето една част от нея се превръща в топлина (загуби), а ос-
таналата част се превръща в магнитна енергия, която служи за
придвижване на котвата. Подробно превръщането на електричес-
ката в магнитна енергия се разглежда в спеииалните курсове по
конструиране и технология на електромагнитни апарати.
4.4. ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧНА И ТОВАРНА ХАРАКТЕРИСТИКА
При протичане на ток (/раб) през намотката на релето котвата му
се привлича към ядрото и задействува контактите. Силата, която
се създава в резултат на протичането на ток през намотката на
релето и привлича котвата, се нарича електромеханична или тяго-
ва сила. Зависимостта на електромеханичната (тяговата) сила Fe
от разстоянието между котвата и ядрото 3 се нарича електроме-
ханична или тягова характеристика на релето (фиг. 4-5 б).
За да може котвата на релето, която е натоварена с контак-
тите, да се привлече, е необходимо графиката на електромеха-
Фиг. 4.5. Електромеханична и товарна характеристика
ничната характеристика да минава над тази иа механичната харак-
теристика (вж. фиг. 3.9).
От графиките на механичната и електромеханичната характе-
ристика се вижда, че при максимална механична сила, която дей-
ствува вьрху котвата, има също така максимална електромеха-
нична сила и обратно. Това дава възможноност при изчисляване
104
и регулиране на релето да се получи съгласуване на двете ха-
рактеристики. Обикновено в точките, където графиките на двете
характеристики се доближават най-много, е необходимо електро-
механичната сила да бъде най-малко 1,2 пъти по-голяма от меха-
ничната сила.
Точиото изчисляване на електромеханичната сила при различ-
ии положечия на котвата е доста трудно, тъй като магнитната
енергия, която я създава, зависи от няколко величини, чиято точ-
на стойност трудно може да се определи.
Електромеханичната сила за привличане на котвата на релето-
Ре се определи по формулата
F b Ь
Ге -К - S2 g2 >
където
I е токът на задействуване на релето, А;
те/— броят на иавивките, t;
8—дължината на въздушната междина, т.
От тази формула се вижда, че силата на привличане е право-
пропорционална на квадрата на ампернавивките и обратнопро-
порционална на квадрата на разстоянието между котвата и ядро-
то (въздушната междина).
Ако се приеме, че
Ям = -| ,
силата за привличане на котвата, изразена чрез работния магни-
тен поток Фр, се определи по следната приблизителна формула:
Фп Ф2
F=___р_________N F=______12 107 N
2.4kSe .10”/’ ’ Г 87tSB ’ ’
където
Фр е работният магнитен поток във Wb;
S — площта на котвата и ядрото при работната въз-
душна междина в т2.
Товарна характеристика (фиг. 4.5 «). Товарната характери-
стика изразява изменението на силата на привличането на котва-
та на релето в зависимост от ампернавивките при определена
въздушна междина S: Ре = ДД w) при 8=const.
Товарните характеристики се построяват експериментално и се
използуват главно за графическо построяване на електромеханич-
ната характеристика.
Построяването на товарната характеристика става по следния
начин. При определена въздушна междина 8 върху котвата се
създава определено налягане. През намотката се пропуска ток,
конто се увеличава до момента на задвижване на котвата. Стой-
ността на тока (в ампери), умножена с броя на навивките на на-
105.
мотката, дава ампернавивките на задействуване. По ординатната
ос се нанася създаденото налягане върху котвата, а по абсцис-
ната ос — ампернавивките. За различните налягания Fe\, Fe-i . . . ,
Fen, конто действуват върху котвата, се определят ампернавив-
ките на задействуване. От получените данни се строи графиката на
товарната характеристика Fe ~f(Aw) при 8= const.
За построяването на електромеханичната характеристика са
необходими няколко товарни характеристики за различии въздуш-
ни междини (8Р 82, 83 . . . ).
За определени ампернавивки (Aw) се прекарва права, успо-
редна на ординатната ос Fe- Пресечните точки на тази права с
товарните характеристики определят силите на привличане при
въздушни междини 8lt 32, 83. От получените данни се строи елек-
тромеханичната характеристика Fe —ftp) при ,4w=const.
Втора електромеханична характеристика може да се построй,
като се вземе друга стойност на ампернавивките.
4.5.НАМОТКИ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНИТЕ РЕЛЕТА
- Общи сведения. Намотките са едни от основните елементи на
електрическите релета. Обикновено те се навиват върху макари
(фиг. 4.6). Макарата заедно с намотката образува бобината на
релето. В различните типове релета се използуват макари, кон-
то се различават както по конструкцията, така и по материалите,
конто се използуват. Макарите се правят главно от специални
пластмаси, бакелит, мед и др. От мед се правят макарите на за-
къснителиите релета, така че тялото на макарата изпълнява ро-
лята на закъснителен елемент. В голяма част от слаботоковите
релета макаричката се състои от две стенички, поставени в на-
чалото и края на ядрото. За изолиране на намотката от ядрото
последното се обвива с изолационно платно.
Намотките на релетата се навиват най често от меден про-
водник, изолиран с емайлов лак. За релетата, конто работят в
тропически условия, се използуват покрития с голяма устойчи-
вост. Диаметърът на проводника се избира обикновено от 0,05
до 1 mm. Използува се проводник с диаметър, по-малък от 0,05
mm само при специални случаи.
Видове намотки. В зависимост от предназначението си на-
мотките се разделят на работни, помощни (задържащи, закъсни-
телни, ускорителни и др.), съпротивителни и др.
а. Работните намотки служат за създаване на необхо-
димите ампернавивки за задействуване или задържане на котвата
на релето. Работната иамотка трябва да се навива първа върху
ядрото, тъй като има по-малка средна дължина на една навивка,
отколкото горните намотки, конто при същия брой навивки имат
по-голяма дължина на проводника.
106
б. П о мо щ ните намотки се използуват за :
— Увеличаване на времепараметрите на релетата. Обикновено
те се наричат закъснителни намотки. Правят се с малко съпро-
тивление и голям брой навивки. В реле РПН закъснителните на-
мотки са от гол меден проводник с диаметър 0,5 mm.
— Трансформация на тонални сигнали. Такива намотки имат
малко съпротивление и сравнително неголям брой навивки. На-
мират приложение в телефонните уредби — автоматични телефон-
ии централи и др.
За ускоряване на отпускането на релето се използуват на-
мотки, през конто се пропуска ток в обратно направление на ра-
ботния; с това се създава размагнитваща сила.
За ускоряване на задействуванего се използуват намотки, в
конто се про пуска ток за предварително подмагнитване.
Намотките, предназначени за ускоряване на задействуванего
и отпускането, обикновено имат малък брой навивки и голямо
съпротивление.
За намаляване на времето на задействуване и времето на от-
пускане чрез създаване и на допълнителни ампернавивки за на-
магнитване или размагнитване се използуват намотки, конто имат
голямо съпротивление и малък брой навивки.
в. Съпротивителни намотки. Тези намотки се правят
107
от съаротивителен проводник. Използуват се вместо резистори.
За Да не създават допълнителни ампСрначивки, те се навиват би-
филярно. Навиват се над другите намотки с оглед лесното им
охлаждане.
В зависимост от начина на изпълнение намотките биват:
обикновена, редова, симегрична, комбпнирана и бифилярна.
а. Обикновена намотка. Навива се с проводник <0,2 mm.
Навивкиге й се навиват една към друга, без да се спазва точ-
ното им подреждане, поради което се получава недостатъчно за-
пълване на намотъчного пространство.
б. Редова намотка. При нея се използува проводник с
диаметър >0,2 mm. Навивките се навиват една до друга, като
образуват правилни редици. За предотвратяване нараняването на
проводника (при проводник с голям диаметър) на отделните ре-
дове се поставят изолации.
в. Симетрични намотки. Изпол.уват се в телефонните
централи за включване на релето към разговорните вериги. За
получаване на еднакви стойкости на съпротивленията в първата и
втората половина на намотките най отдолу се навива половината
на едната намотка, след това втората намотка и най-отгоре се на-
вива втората половина от първата намотка. Отделяйте намотки
се изолират.
г. Комбинирани н а м о т к и. Комбинирани намотки се пра-
вят, когато е необходимо съпротивлението на намотката да се
повиши при определен брой ампернавивки. Комбинираните навив-
ки се навиват от меден проводник и последователно съединен
съпротивителен константанов проводник. Диаметрите на двата
вида пооводници обикновено са еднакви.
д. Бифилярни намотки. Използуватсе, когато индуктив-
ността на намотката трябва да бьде минимална (нула или близко
до нула). Навива се със сгънат на две проводник. Обикновено
навиването на бифилярна намотка става с константанов проводник,
с което се постига значително намаляване на заеманото про-
странство.
Влючване на намоткичге. Включването на намотките зависи
до голяма степей от вида и предна шачението на релетата. В го-
ляма част от релетата изводите на намотките се номерират. При
РПН, РКН и др. номерирането на и тодите се брой отгоре надо-
лу. Намотките се намотават в една посока, като началото на
намотката се запоява към извод с малък номер, а краят — към
извод с голям номер.
За намаляване на химическата ерозия на намогъчния провод-
ник, когато единият край трябва да се съедини с токоизточни-
ка, а другият към контакти на релета, бутони, превключватели и
.др , необходимо е краят на намотката да се включи към отри-
цателнпя полюс па токоизточника.
Този начин на включване предпазва също така перата на кон-
108
Таблица 4.3
тактнте (конто включват намотката) от повреждане при случай-
но допиране със заземената част на статива.
Изводите на намотките на РПН се броят отгоре надолу (кот-
вата е отдясно — гледана от страната на запояване на изводите).
В по-старите релета броят на изводните крачета е 5, а в по-нови
те — 6.
В т..бл. 4.3 са показани начините на включване на намотките-
на реле РПН при 5- и 6-изводни крачета.
Според вида на изолацията намотъчните проводници се раз-
делят на три групи:
а) с емайлова изолация; б) с органична, влакнеста, лентова или
хартиена изолация; в) с комбинирана изолация. За изработвзне на
релета най-широко се използуват проводници с лакова изолация.
При юзи тип изолация се получава много добро запълване на
намотъчното пространство (емайловата изолация например е мно-
го тънка). Основен недостатък на емайловата изолация е срав-
нително нис ката й механична издръжливост.
109
Нашата промищленост произвежда масово следните марки про-
водници, конто се използуват за намотки на релетата:
а) ПЕЛ — проводник с обикнсвена емайллакова изолация за
работна температура до -+105° С;
б) ПЕЛУ — проводник с емайллакова изолация с увеличена
дебелина;
в) ПЕЛ1—проводник с изолация на полиамидно-бакелитова
основа;
г) ПЕВ — проводник с винифлексова изолация за работна тем-
пература до-р120° С;
д) ПМВГ—-проводници многожични с винилитова изолация с
гъвкави тоководещи жила, подходящи за изводни краища;
е) ПМПВГ — проводници многожични, обвити с памучна преж-
да и винилитова изолация с гъвкави тоководещи жила;
ж) ПМКВГ — проводници многожични, обвити с копринена
прежда и винилитова изолация с гъвкави тоководещи жила;
з) ЛВФ — лецендрат с един пласт копринена изолация.
За повишаване на дпелектричната якост при използуване на
проводници с голям диаметър при малък ъгъл на извивката изо-
лациите се правят от специални лакове.
Минималното пробивно напрежение между два емайлирани про-
водника с диаме'гър от 0,05 mm до 0,07 mm при определена
дължина и усукване е 500 V.
За увеличаване съпротивлението на намотките се използуват
съпротивителни проводници от константан:
— ПЕК — проводник емайлиран от константан;
— ПЕШОК — проводник емайлиран с единична копринена изо-
лация от константан.
Монтажните проводници са едножични и многожични, гъвкави
или твърди; те могат да бъдат покрити с емайл, каучук, поли-
винилхлорид, памучна, хартиена или копринена прежда.
Изчисляване на намотките и релетата. Преди започване
на изчислението на релето се определи:
а) видът на намотките;
б) последователността на поставяне на отделите намотки на
макарата.
Най-напред се изчислява намотката, конто е най близко до
ядрото. Определи се ролята на намотката в схемата, след което
се избира методът на изчисляване. Определят се основните кое-
фициенти на сигуриост при различните режими на работа, прове-
рява се запълването на намотъчното пространство, изчислява се
мощността на загряване на релето.
Когато не е необходима голяма точност, определянето на от-
деляйте параметри може да се постигне, като се използува ме-
тодът на подбирането. При него обикновено се задават ориенти-
ровъчно стойността на диамстъра на проводника и още никой
параметър на намотката, например съпротивлението. След това
ПО
подробно се изчисляват съответните ампернавивки, коефициентът
на сигурност, мощността на загряване и др. Ако получените дан-
ни са задоволителни, изчислението се прекратява. Когато данни-
те не са задоволителни, се задават нови величини. Така след не-
колкократно изчисление може да се получат исканите резултати.
При този начин се използуват много прости изчисления.
Когато е необходимо получаването на по-точни резултати, се
използуват подробни съвременни аналитични, графоаналитичпи и
други методи. Широко се използуват специално разработени про-
грами за изчисления с ЕИМ.
В зависимост от предварит^лно зададените и търсените вели-
чини изчисляването на намотката може да бъде:
а) при предварнтелно зададено съпротивление;
б) при предварлтелно определено запълване на намотъчното
пространство;
в) при минимално запълване на намотъчното пространство;
г) при максималпо запълване на намотъчното пространство;
д) при максимални ампернавивки.
Релетата могат да бъдат включени в няколко различии токови
кръгове:
а) прости токови кръгове — релето е включено кепосредстве-
но към захранващия токоизточник;
б) последовагелни токови кръгове — последователно на намот-
ката е включен резистор;
в) сложна токови кръгове — намотката на релето е включена
в комбинация с други релета или резистори;
г) линейни токови кръгове — релето е включено в хомогенна
линейна верига.
При изчисляване на намотките на релетата трябва да се взе-
мат пред вид най-тежките условия на работа (когато не са по-
сочени точно условията) както по отношение на околната среда,
така също и по отношение на допуските на захранващото напре-
жение, съпротивлението на последователно и паралелно свързаните
елементи и др. При изчисляване на ампернавивките на задейству-
ване и задържане се изхожда от най-малките стойности на ампер
навивките, а при незадействуване и отпускане — от най-голямата
стойност на ампернавивките:
A'w=--B-'w=iwt
к
където
I е най-малкият ток, който протича през намотката;
w — броят на навивките;
R — максималното съпротивление на намотката.
При практически изчисления се приема изменението на на-
прежението да бъде средно с ±10 %. Допуските на съпротив-
лението на намотката зависят от диаметъра на използувания про-
111
водник. При диаметър на проводника 0<О,О6 mm се приемат до-
пуски на изменение на съпротивлението ±15 %, а при диаметър на
проводника 0>О,О6 mm— ±10 %. Допуските на външните съпротив
ления се приемат в граничите ±10'% и ±15 %. За отчитане
допуските при напрежението се използуват коефициенти, по-голе-
ми или по малки от единица.
При изчисляване на намотките на релетата трябва да се имат
яредвид следните съображения:
1. Да не се използуват проводници с много малки диаметри,
тъй като са слаби и имат висока цена.
2. При максимално запълване на намотъчпото пространство на
намотката се изразходва голямо количество мед, което също ос-
къпява релетата. Максималпото запълване на намотъчното про-
странство се прилага, когато релетата работят продължително под
напрежение.
Приблизителните стойности на активного съпротивление на на-
мотката на релето (при зададени ампернавивки) се определят от
следните съображения:
1. При определено напрежение на захранване на намотката ак-
тивного съпротивление на намотката определя тока, конто пре-
минава през нея и през контактите, конто включват и изключ-
ват намотката. Обикновено активного съпротивление се избира
така, че през контактите на включване и изключване на намотка-
та да не преминава ток, по голям от 50 mA (за РПН).
2. Намаляването на активного съпротивление води до изпол-
зуване на проводник с по голям диаметър; с това значително се
увеличава процентното запълване на намотъчното пространство.
3. Увеличаването на съпротивлението води до използуване на
проводница с много малки диаметри; това намалява здравината
на проводника и увеличава стойността на намотката.
4. При определена стойност на съпротивлението намотката има
минимално запълване и минимална стойност.
5. Съпротивлението на намотката влияе върху времепараметри-
те на релето.
6. За релета, конто са включени постоянно под напрежение,
трябва да се използуват максималните стойности на съпротивле-
нието с оглед минимално изразходване на електрическа енер-
гия.
7. Съпротивлението на релето, свързано последователно или
паралелно на друго реле, оказва влияние върху работата на по-
следнего.
8, Когато една и съща намотка изпълнява няколко роли (на
различии етапи) или се включва в различии вериги, съпротивле-
нието се определя, като се вземат предвид отделимте режими.
9. В намотките на релетата. включени в разговорните вериги,
активного съпротивление зависи до голяма степей от необходи-
мостта за създаване ва определено реактивно съпротивление.
112
10. Стойностите на съпротивлението на намотките не може
да бъдат извън граничите, дадени в табл. 4.4 (за РПН).
Посочените съображения при подбиране на съпротивлението
на намотката имат ориентировъчен характер. Точните му стой-
ности се определите начисления.
При разработване на релейни схеми ак-
тивного съпротивление на намотките на ре-
летата се определя въз основа на аналогич-
ни случаи на работа на релетата в други
схеми.
Слаботоковиге уредби се захранват с на-
ирежения 60, 24, 12 и 6 V. В отделни слу-
чаи се използуват и други напрежения.
Прието е колебанията на напреженията да
бъдат в граничите ±10%. В уредбите на
телефонната техника захранващото напреже-
ние трябва да отговаря на изисквания за ми-
Фиг. 4.7 Намотка на
реле
нимални пулсачии.
За създаване на независима работа на релейните уредби по
отношение на захранването се използуват акумулаторни батерии.
Определяне параметрите на намотката. Както беше казано,
предназначението на намотката е да осигури необходимия брой
ампернавивки Aw за създаване на силата за привличане. На
фиг. 4.7 е дадена скида на намотката, където D2 е външният
диаметър; DA — вътрешният диаметър; Н — височината на на-
мотката:; h — дължината на намотката; Оср —
средният диаметър: £>ср— - - Q=/y— площта на напреч-
ното сечение на прозореча на бобината. Външната повърхност е
7cZ)2 ,A=SBII. Дължината на средната навивка е /ср=лОср. За да
се получи по-рачионална конструкчия на бобината, е прието
-^-=0,54-3; ^-=0,34-0,5.
Намотката се прави обикновено от меден проводник със спе-
цифично съпротивление
р==»0,175
й .mm2
m
В зависимост от изолацията се използуват различии марки про-
водници. Диаметърът на проводничите (меднотр жило) най-често
се означава с буквата а диаметърът на проводник с изоля-
ция — d2=dr ±2/, където t е дебелината на изолацията.
В зависимост от вида на намотката при едно и също напречно
сечение на прозореца Q могат да се навият различен брой навив-
8 Електрпчески уелег» . .
113
ки. Специфичният брой на навивките (брой навивки на 1 ст2 или
1 шт2) обикновено се определя опигно и се дава в съответни
таблици (дава се броят на навивките на 1 шш2 от прозореца на
бобината). Необходимо е да се отбележи, че специфичният брой
навивки се измени в зависимост от диаметъра на проводника.
Изчисляването на бобината може да се прави за два режима на
работа: а) кратковременен, когато в бобината на релето се пуска
ток за кратко време; б) продължителен, когато в бобината на
релето протича ток продължително време.
а. Изчисляване на бобината при кратковременен режим на ра-
бота на релето.
При изчисляването на бобината трябва да се има предвид,
че тя може да работа при постоянно напрежение /7=const или
при постоянен ток I—const. Последнего условие е налице за ве-
рига с голямо съпротивление, което главно определя големината
на тока.
За изчисляването трябва да бъде дадено:
. . U
а) Аю3ад=-д- ‘W, т. е. ампернавивките на задействуване;
б) Q — сечението на бобината:
в) размерите на бобината: h, D%, Dlt lcp;
г) напрежението на релето —- Up.
Необходимо е да се определят:
а) диаметърът на проводника (и d2);
б) съпротивлението на намотката /?;
в) броят на навивките w;
г) ампернавивките Дж.
Да разгледаме последователно изчисляването на намотката при
U = const.
I/ 4p/cnw
Изхожда се от Дте'зад= ь w, където R=-------— ;
/ср —ОСр.
Като се замести в изразите, се получава
U. it. £w U к at
Определя се диаметърът
^рЦ^ад
nU
Като се знае диаметърът dlt а следователно и d2> може да се
определи броят на навивките w (според вида на намотката). За
редова намотка
114
w
Q_
4 ’
а за шахматна намотка — w= 1,16 •
d2
Като се определят намотките, може да се изчисли съпротив-
4р/Спа;
лението /?=-----— След това трябва да се провери зададените
л dl
ампернавивки Дтазад дали отговарят на получените, като се до-
пуска една разлика от 3—5 % :
. U т
/ =
По-нататък се определя плътността на тока, като се приема /=
А А
= 4—6 -^2- за продължителен режим и Z —10ч-15 —за
кратковременен режим.
Когато се изчислява намотката при I—const, се постъпва по
следния начин:
Определя се броят на навивките Aiso^^l'w. Тъй като I е за-
а . „
дадено, то w—-----• Диаметърът на проводника се определя
според вида на намотката за:
, j / Q
а ) редова намотка а2 =
J 11.16 Q
б ) за шахматна намотка d<,=\ ——— •
7 - у гу
По-нататък изчисляването е както в първия случай.
б. Изчисляване намотката на релето при продължителен ре-
жим на работа.
Когато намотката на релето се включва за продължителна ра-
бота, към нея може да се подаде определена мощност Рл, която
зависи от условието за максимално нэгряване на бобината. В
тоя случай допустимата мощност, която се подава за всяка бо-
бина, се определя от
> _
д — „
со
където
So е повърхността на намотката (обикновено се взема
само външната);
с0 — специфична повърхност, т. е. броят на квадратните
сантиметри от външната повърхност, конто са не-
обходими за всеки ват загубна мощност в бобината.
Приема се о да има следните стойкости при:
115
a) 4-^1, то a0^8cm2/W;
6) ^1, TO 50S10 cm2/W;
в) to oeS12 cm’/W.
Максималният брой ампернавивки при определени размери на
бобината се определят по следния начин.
Т-Т . U
Повдига се на квадрат изразът Aw=~^— w',
_иг w*_p w*r-<% _р Qk3 .
к • к 4P-:icpW ~Гд Р/ср ’
коефициентът на запълване на намотката;
Aw
където
Tzd^W
k'i=~ 4Q е
<2 — площта на напречното сечение на намотката.
Допустимо натоварване на работната намотка
Най-високата температура, допустима за намотките на релета-
та, се определя от физическите свойства на изолацията.
В повечето случаи за намотките на релетата се използуват
проводници с емайлова изолация, а значително по-рядко с памуч-
на или хартиена изолация.
Изолацията на отделяйте намотки една от друга, както и от
ядрото, се осьществява обикаовено с кабелна хартия и лако-
тъкан.
За изолационните материали от клас А — памукохартиените
материали, хартията, каргояът, фибърът, дървото и другите по-
добии органически материали, пропити с електроизолационни
лакове или компаунди и органичните емайли, служещи за покри-
тия на проводниците, най-високата продължителна температура
на нагряване е 105°С.
Намотките от проводници, изолирани със стъклена прежда,
пропита със силициево-органичен лак, издържат температура
/ДОП=180°С.
Най-високата околна температура за нашите климатични усло-
вия се приема 35°С. Следователно при изолация от клас А про-
дължителното превишаване на температурата на намотката не
трябва да бъде по-голямо от 70°С.
Намотките на релетата, конто работят при тежки климатични
условия (напр. в тропическите страни), обикновено се импрегни-
рат със специални лакове, с което се постига:
116
а) увеличаване устойчивостта на намотката против навлажня-
ване;
б) увеличаване на топлопроводимостта;
в) механично укрепване на намотката;
г) повишаване на устойчивостта сре-
щу плесени, гъбички и др.
Импрегнират се и намотките на голя-
ма част от релетата, конто се използу-
ват в жп транспорт, в промишленост-
та, в енергетиката и др.
На фиг. 4.8 са показани релета,
предназначена да работят при утежне-
ни условия.
Намотките, конто се навиват с про-
водник с голям диаметър, се правят
обикновено без макара. Изводите на на-
мотките с малък диаметър на провод-
ниците се запояват към специални кра-
чета (изводи). Цялата система се по-
крива със специални капаци (кожуси).
4.6. РАБОТА НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНИТЕ
РЕЛЕТА В ДИНАМИЧЕН РЕЖИМ
На фиг. 4.9 е показана кривата на
изменение на тока в намотката на ре-
лето при задействуване и отпускане на
котвата (27).
Работата на релето в динамичен ре-
Фиг. 4.8. Намотка на реле,
което работ при утежнени
жим може Д1 бъде разгледана в ня- условия
колко етапа.
Първи етап — започва от момента на подаване на ток в
намотката (включване на ключа) до момента на тръгване на кот-
вата. Нарастването на тока става по експоненциален закон (на-
мотката има определена индуктивност). При прецизно изчертава-
не на графиката на нарастване на тока трябва да се вземе пред-
вид изменението на самоиндукция!а от изменението на тока.
Когато токът нарасне до стойност /тр, котвата започва да се
привли ча.
Втори етап — започва от момента на задвижването на кот-
вата до момента на пълното й привличане (време на движение
на котвата). Движението на котвата към ядрото предизвиква на-
маляване на въздушната междина и магнитното съпротивление и
увеличаване на индуктивността на релето и е. д. н. на самоин-
дукцията. Изменението на е. д. н. предизвиква намаляване на ско-
ростта на нарастване на тока в намотката, което в определени
117
случаи може да доведе до намаляване на тока под стойността на
тока на тръгването. Котвата продължава да се движи, тъй като
разстоянието между нея и ядрото е намалено. При движението
си тя допира до контактите и ги задействува. Моментите на за-
Фиг. 4.9. Графики на работата иа релето в динамичен режим
деййтвуване на различните контакти са различии (за едно и също
реле).
Времето за прелитането на котвата за различните релета се
измени в доста широки граници. Обикновено то е 10 до 30% от
времето на задействуване.
Трети етап — започва от момента на пълното привличане
на котвата До достигане на тока до стойност /раб- Нарастването
на тока в тозн период зависи от индуктивността на релето (с при-
вличане на котвата индуктивността се увеличава). а също така и
от насищането на магнитопровода. Когато котвата е привлечена,
въздушната междииа е минималка, поради което индуктивността
е максимална; скоростта на нарастването намалява (при ненаси-
118
-ген магнитопровод); кривата на нарастването на тока е по-накло-
нена, отколкото до момента на задействуване на котвата.
Когато токът нарасне дотолкова, че магнитопроводът се на-
«ища, тогава индуктивността не се увеличава така бързо.
На фиг. 4.9в са показани графиките на парастване на тока:
а — при отпусната (максимална въздушна междина, и задържана
(механично) в отпуснато положение котва; б — при привлечена
и задържана (механично) котва (минималка въздушна междина);
в — при свободна котва.
Отпускане на котвата на релето
Отпускането на котвата на релето може да стане при пре.
късване на тока, даване намотката накъсо и намаляване на ра-
ботник ток под определена стойност. Процесите, конто се разви
ват в намотката в трите случая, се различават съществено, по-
ради което се разглеждат поотделно.
а. При прекъсване на тока в намотката (изключване на кон-
такти, ключове, ръчки и др.), съпротивлението на веригата й се
измени скокообразно от минимална до максимална стойност. То-
кът в намотката също се измени от номиналната си стойност
до нула.
Рязкото намаляване на тока индуктира в магнитопровода вих-
рови токове, конто противодействуват на рязкото намаляване на
магнитпия поток. Този процес предизвиква задържане на котвата,
вследствие на което тя не започва веднага да се отпуска, алс
известно закъснение.
б. При отпускане на релето вследствие на даване на намот-
ката накъсо намаляването на работния ток предизвиква създава-
нето на ток на самоиндукцията, който се затваря през шунтира-
щия контакт. Токът на самоиндукцията е със същото направле-
ние както работния ток, поради което времето на тръгване на
котвата при отпускане се удължава значително. В някои релета
това време може да бъде от 10 до 20 пъти по-голямо от същото
време при прекъсване на тока в намотката. Този начин на от-
пускане на котвата се използува, ако трябва да се получи из-
вестно увеличаване на времето на отпускане. Когато токът на
отпускане достигне до стойност /тр. 0, котвата започва да се от-
пуска. Движението й (подобно на движението при задействуване)
предизвиква увеличаване на магнитного съпротивление, което во-
ди до рязко намаляване на магнитния поток. Намаляването на
магнитния поток индуктира ток, който се противопоставя на на-
маляването на основния ток. Вследствие на това с по-малка ско-
рост намалява осиовният ток. В отделни случаи може да се по-
лучи незначително увеличаване на основния ток. Както при за-
действуване на релето, така и при отпускапе включването и из-
ключването на контактите не става одновременно- Различните
119
видове контакти се задействуват в различии момента от движе-
нием на котвата.
Както беше казано в раздел 3, правилната работа на контак-
тите се определя до голяма степей от стабилността на включва-
не и изключване на същите. Вибрации в контактните пера не
възникват, ако е стабилна работатана котвата, т. е. ако са нама-
лени до минимум вибрациите й при задействуване и отпускане.
За намаляване на вибрациите се използуват различии амортизи-
ращи устройства. Вибрациите се намаляват при добро закрепване
на релето, правилно регулиране на контактните пера и др.
За определяне на времепараметрите се използуват следните
методи: аналитичен, графически и експериментален.
а. Аналитичният метод използува формули, в конто се правят
много допускания, поради което получените резултати не винаги
са точни. През последните години са разработени методи за из-
числяване на времепараметрите с помощта на електронноизчисли-
телните машини. Получаваните резултати са значително по близки
до реалните. Аналитичният метод и изчисляването на времепара-
метрите с помощта на електронноизчислителпите машини се при-
лага при изследване влияиието на различните фактори върху
времепараметрите на релетата.
б. Графическият метод се използува главно за изчисляване на
типови релета, за конто са разработени графики за изменением
на отделните параметри и коефициенти. При съставяне на графи-
ките и таблиците се използуват зависимости, конто са получени
по експериментален начин. Графическият метод се прилага наши-
роко поради сравнително задоволителните резултати, конто се
получават, а също така поради по-простите методи на начисле-
ния, конто се извършват в сравнение с аналитический (вж. 4.8.2).
в. Експерименталният метод дава сравнително най-точни ре-
зултати, тъй като времепараметрите се измерват непосредствен»
върху определено количество релета.
Осноени фактори, конто елияяпг вър'су времепараметрипе на
релетата
Факторите, конто влияят на времепараметрите, се разделят на
първични и вторични. Към първичните фактори се отнасят тези,
конто са свързани непосредствено с параметрите на самото реле
или със схемата на включването му (конструктивни, намотъчни,
схемни). Към вторичните фактори се отнасят ампернавивките на
задействуване и отпускане, схемните ампернавивки и др., коефи-
циентите, който участвуват във формулите за определяне на вре-
мето на задействуване и времето на отпускане.
Към конструктивните фактори се отнасят контактното пато-
варване, въздушната междина, противозалепващата пластинка,
120
характеристиката на материалите на магнитопровода, а също така-
някои други регулировъчни параметри на релето.
Към намотъчните фактори се отнасят съпротивлението на
намотката, конструктивните закъснители, количеството на навив-
ките и др.
Към схемните фактори се отнасят напрежението на токоиз-
точника, свързването на елементите във веригата, начините на
включване на намотките и др.
Необходимо е да се спомене, че първичните фактори влияят
върху вторичвите и същевременно върху времепараметрите на
релетата. Зависимостите са доста сложни й противоречиви, по-
ради което се разглеждат в специалната литература.
При аналитичното определяне па времепараметрите на реле-
тата се използуват известии формули от математиката, електро-
техниката, механиката и др.
Тук накратко се дават основните прииципи за аналитичното
изчисляване на времето на задействуване и отпускане на котвата.
Време на задействуване /зад. То се състои от време на тръг-
ване /тр.з, време на прелитане /пр.8 (Ав — време на движение),
време, с което се отчита влияпието на вихровите токове А.т. Или
Аад == Ар.з Т~ Атр.в Т А.т*
В електромагнитните релета най-големи стойкости има вре-
мето на тръгване. Аналитичното определяне на времето, отчита-
що влиянието на вихровите токове, е много сложно. При обик-
новените релета това време има много малки стойкости, поради
което не се отчита, а при специалните н бързодействуващите
релета то се определя чрез измерване по специални методи.
При включване на веригата на намотката токът се измени по
закона
където
U е напрежението на намотката, V;
/? — активного съпротивление на намотката, й;
L
т — времеконстантата; т = -о ;
L — индуктивността на намотката, Н;
tip. з — времето на тръгване, S.
След преобразуване на формулата се получава
, ।___________
Ттр. з Т /раб—/тр*з
Времето на прелитане на котвата при задействуване се опре-
дели по формулата
, _ | " 2/5
пр. 3 у (Л4пр—А/пд) ’
121
.където
/ е инерционният момент на котвата спрямо оста на
въртенето в ъгъла на завъртване на котвата, №п2;
Мпр — моментът на силата на притегляне на пружината,
Nm ;
Л4пд — моментът на противодействуващата сила, Nm;
6 — ходът на котвата, т;
ct — разстоянието от оста на въртенето на котвата до
оста на ядрото, т.
При изключване на веригата на намотката токът се измени по
закона
където
U е напрежението на намотката, V;
R — съпротивлението на веригата, S2;
, , L'
т — времеконстантата на привлечената котва; т =-^-
т'>т.
След преобразуване на формулата се получава
. г . /раб
^тр. О Ш ”7 » о,
/тр. о
жъдето
/раб е токът, който е бил установен в намотката до пре-
късването на веригата;
/тр. о — токът, при който котвата тръгва.
Времето на прелитане на котвата при отпускане се определя
по формулата
_ I 205
/пр. •
където
G е масата на котвата;
g — земното ускорение;
F — силата на задържане на котвата;
FT — силата на механичния товар на котвата.
От посочените формули се вижда, че за аналитичното изчис-
ляване на времето на задействуване и отпускане на котвата е не-
обходимо предварително да бъдат определени величини със слож-
ни зависимости. При голяма част от слаботоковите релета това
време е 5 — 10% от обгцото време. Пай-често то се определя
чрез измерване.
122
Методи за намаляване и увеличаване на времената на за-
действуване и отпускане на неутралното електромагнит-
но реле
Релетата трябва да отговарят на различии изисквания по от-
ношение на времената на задействуване и отпускане (времепара-
метрите) в зависимост от предназначение™ им.
Изменение на времепараметрите на релетата може да се по-
стигне по различии начини, като се измени или времето на тръг-
ване, или времето на движение на котвата. Най-често се измени
времето на тръгване на котвата, понеже времето на движение-
то й е малко — обикновено 10—30 % от общото време на за-
действуване на релето.
Схемни метода за осыцествяване на закъснение на реле-
тата (фиг. 4.10). Схемните методи за изменяне времепараметрите
на релетата дават възможност при използуване на нормално дей-
•ствуваши релета да се измени в широки граници времето на за-
действуване и времето на отпускане.
На фигурата са показани няколко начина за паралелно, после-
дователпо или смесено включване към релето на съпротивление г,
индуктивност L и капацитет С, с което се постига изменение на
времепараметрите на релето.
При паралелното включване на резистор (фиг. 4.10 а) се съз-
дава път на свръхток при прекъсване на контакта, с което се
увеличава закъснението на релето на отпускане. Колкото съпро-
тивлението е по-малко, толкова закъснението на релето е по-го-
лямо- Ако вместо резистор се включи реостат, може в опреде-
лени граници да се регулира закъснението на релето. За да се
намали разходът на енергия при включено реле, резисторът се
изключва с контакта на релето.
По-добър ефект за увеличаване на закъснението се получава
чрез включване на токоизправител паралелно на намотката
(фиг. 4.10 6) и противоположно на посоката на тока на захран-
ването. Тая схема се използува нашироко, тъй като при нея няма
излишно изразходване на електрическа енергия. Когато веригата
на релето се изключва, токоизправителят съединява намотката му
накъсо, с което се постига значително закъснение при отпускане
на котвата. Когато е необходимо да се регулира закъснението на
релето, последователно на токоизправителя се включва и реостат.
За забавяне отпускането на релето се използува също и дву-
намстъчно реле (фиг. 4.10 в), чиято втора намотка служи само за
създаване на допълнителен магнитен поток, което предизвиква
закъснение след прекъсването на токовата верига. Допълнител-
«яият поток, който се създава от втората намотка, не е достатъ-
гчен за задвижване и задържане на котвата в притеглено поло-
жение.
Най-често за закъснение на релетата се използува включване,
123
наралелно на намотката, на кондензатор (фиг. 4.10 г). Включва-
нето на кондензатора може да стане по няколко начина, с което
се получават различии закъснения на релетата.
Както е известно, при включването на токоизточник към ве-
Фиг. 4.10. Електрически методи за увелича-
ване на времепараметрите на релетата
ригата с паралелно свър-
зан кондензатор в първия
момент кондензаторът
представлява късо съеди-
нение. Нарастването на
чока в намотката на реле-
то ще зависи от нараства-
нето на напрежението вър-
ху кондензатора (зарежда-
пе на кондензатора). За-
къснение на задействуване
на релето в този случай
може да се получи само
при токоизточници с голя-
мо вътрешно съпротивле-
нне. В практиката при па-
ралелно включване на кон-
дензатора се получава глав-
но закъснение на отпуска-
не на релето, тъй като
токоизточниците обикнове-
но са с малко вътрешно
съпротивление. Закъсне-
нието на отпускане на ре-
лето се предизвиква от
акумулираната в конденза-
тора енергия. След прекъс-
ване на веригата конден-
заторът се разрежда през
намотката на релето и
поддържа известно време
котвата в превключено по-
ложение. Времето на закъс-
нение на отпускане зави-
си от капацитета на кон-
дензатора. Тази схема (са-
мо с кондензатор) не се
използува, тъй като при
включване за кратко време токоизточникът се свързва накъсо, а
при прекъсване на контактите възниква искра. Най-често се из-
ползува схема, при която последователно па кондензатора се
свързва един резистор.
Включването на резистор последователно с кондензатора и
124
'паралелно на релето не измена времето на задействуване, понеже
то не променя преходния процес на включване, ако източникът е
с малко вътрешно съпротивление, Релето получава незабавно
цялото приложено напрежение и паралелната верига няма отноше-
ние към преходния процес в него.
Тъй като веригата съдържа /?, L и С, необходимо е стой-
ностите на елементите да се подберат така, че да не се създаде
трептене (резонанс). Процесът на разреждане на кондензатора
трябва да бъде апериодичен, за което е необходимо
#+/?₽> 2 J/b
където /?р е съпротивлението на намотката.
При бързодействуващите релета, който имат времеконстанта,
по-малка от 0,01 s, индуктивността може да се пренебрегне. За
тока в намотката на релето при прекъсване на веригата може да
се напише следното уравнение:
и__
където 7?р +гя; гд — допълнителното съпротивление.
Времето за отпускане на релето е
4>тп = С КГ< In -
/отп
Както се вижда от израза, с увеличаване на активното съпро-
тивление времеконстантата се увеличава, а логаритмичвият член
намалява.
За да се определи стойността на съпротивлението, при конто
ще се получи максимално закъснение на релето, необходимо е
да се диферевцира изразът за /отп по [ отношение на Rt и да се
приравни към 0 полученият израз:
dt,„„ t/ U
^Т=-Ск4-Ск1п ^o™V=0 или ln “WT1’
Оттук се определи оптималната стойност на съпротивлението на
веригата за разреждане на кондензатора:
/?опТ=-/'- = 0,368 ц
е 'отп 1отц
Т. е. /макс = Rom С*к —0,368 б?к v— > S.
*опт
С подбирането на оптимално съпротивление може да се постигне
голямо време на отпускане при сравнително малък кондензатор,
което прн релета с голямо закъснение е от важно значение.
125
В някои схеми резисторът се включва в общата верига (на
кондензатора и релето). Този начин е по-неблагоприятен, тъй като
падът на напрежението върху резистор (г) намалява напреже-
нието върху релето.
Закъснение само на задействувапето на релето се постига
чрез включването на въгленова жичка на лампа или дросел по-
следователно па намотката, което значително увеличава времето
за нарастването на тока във веригата (фиг. 4.10 д). Както е из-
вестно, въгленът има отрицателен температурен коефициент, по-
ради което забавя нарастването па тока.
Дроселът увеличава времето на нарастване на тока в релето
(фиг. 4.10е).
Метода за ускоряване привличането и отпускането
на котвата на релето
Работата, на релето може да бъде ускорена при привличането
и при отпускането на котвата. За да се ускори привличането на
котвата, се прави следното (фиг. 4.11):
а. Увеличава се напрежението на задействуване на релето
в сравнение с нормалното.
За да не протича продължително време през намотката на.
релето голям ток, който може да предизвика нагряването й, след,
задействуване на релето във веригата на намотката му се включ-
ва резистор. Това обикновено става с контакти от самого реле
(фиг. 4.11 а}.
б. Предварително под магнит ване, което намалява
времето на задействуване на релето (фиг. 4.116). Постига се чрез
пропускане на ток във втора намотка, която се навива на същото
ядро и създава магнитен поток в сыцата посока, както и основ-
ната намотка. Необходимо е Ддапод<Дт0зад •
Когато релето не е задействувано, токът преминава през вто-
рата намотка и подмагнитва ядрото. Когато се включи контак-
тът, създава се наматнитваща сила, която се сумира с намагнит-
ващата сила от втората намотка (Awi+Awn) и достига стой-
ността Дге^зад много по-рано, отколкото ако има само една
намотка. След задействуване на релето обикновено намагнитва-
щата намотка се дава накъсо или се изключва чрез контакта на
релето.
Времето на отпускане на котвата се намалява с намаляване
на намагнитването на ядрото преди изключване на веригата на
релето. Затова обикновено се използува втора намотка от същото
реле, по което предварително се пропуска ток с посока, обратна
на посоката на работния ток.
Механична метода за увеличаване на времето за привли-
чане и отпускане на котвата. Когато е необходимо да се
126
получи по-голямо закъснение на
на котвата на релето, отколкото
начин, използуват се механичните
лето.
задействуване или отпускане
по електрически или схемен
методи за закъснение на ре-
Фиг. 4.11. Методи за ускоряваие задействуването на реле-
тата
а. Реле с маслен закъснител (фиг. 4.12 а). Релетата с маслен'
закъснител се правят с праволинейно движеща се котва. Пр»
тях се постига закъснение на привличането или отпускането на
котвата на релето чрез течност, налята в затворен цилиндър.
Закъснителното устройство се състои от цилиндър с масло-
или друга течност, бутало с дупчици и др. Времето на закъсне-
ние може да се измени с изменяпе на параметрите на буталото
(отворите му), вискозитета на течносгта, разстоянието на движе-
нието и двигателния момент. От изменението на едни или други
параметри може да се увеличи или да се намали времето на за-
действуване или отпускане на котвата.
Подобен вид закъснител, действуващ на друг принцип, е по-
казан на фиг. 4.126. Той представлява бутало с гладка шлифо-
вана повърхност, което се поставя в цилиндър с шлифовало дъно.
Буталото допира плътно до дъното на цилиндъра, напълнен с
минерално масло. Когато в намотката на релето се пропуска ток,,
силата на привличането се стреми да „отлепи" буталото от дъ-
ното. За „отлепване" на буталото е необходимо да се приложи
импулс на сила. Ако силата р е определена, отлепването ще
стане след определено време t.
Времето на задействуване на релето зависи от конструктив-
нее параметри на буталото, от качеството на шлифоване на бу-
талото и от изменението на околната температура.
б. Реле с ветрянка (фиг. 4.12 в). Закъснителното устройство
се състои от обикновена ветрянка 4, съставена от две или пове-
че перки. Оста на ветрянката се свързва с котвата 1 на релето
127
чрез зъбни колела и сектори 6 и 2, конто увеличават скоростта
на въртенето на ветрянката.
в. Реле със закъснител чрез механично триене (фиг. 4 12 г).
Закъснителното устройство чрез механично триене представлява
Фиг. 4.12. Релета с мехаиични закъснители
центробежен регулатор, при който вследствие на центробежната
сила пружиниращите части, закрепени на оста, се разтварят и до-
пират до стените на*цилиндъра. Създава се сила на триене.
Центробежната сила е пропорционална на скоростта на вър-
тящата се маса, на радиуса на цилиндъра, на честотата на вър-
тене на квадрат.
Спирачният момент се определя от центробежната сила и от
коефициента на триенето.
г. Реле с магнитна спирачка (фиг. 4.13). Релето с магнитна
спирачка се състои от обикновено реле, към котвата на което е
прикачено зъбно предаване. На последната ос от зъбпото преда-
ване е поставен алуминиев или меден диск. Той се върти в маг-
нитного поле на постоянния магнит или електромагнит. Както е
известно (от „Теор. основи на електротехниката"), при въртенето
на диска се получава ток. който създава електромагнитно поле.
Вследствие на взаимодействието на магнитного поле в диска
и в постоянния магнит или електромагнита се създава спирачен
момент.
Спирачният момент действува както на включването, така и на
128
изключването. За да се прекъсне действието му в едната посока,
обикновено се прави приспособление за откачване на зъбнОти
предавапе (при включване или изключване на релето) Закъсне-
нието може да се премахне
€ изключване на тока в елек-
тромагнита (когато се изпол-
зува електромагнит).
За да се намали влияние-
то което околната темпера-
тура оказва върху спирачно-
то устройство, то се прави
със специален температурен
регулатор, който в зависи-
мост от температурата изме-
ни разстоянието между по-
люсите на магнита.
д. Реле с часовников ме-
ханизъм за закъснение (фиг.
4.14). Релето с часовников
механизъм служи за създа-
ване на закъснение на задеп-
ствуването или отпускането
на котвата на релето от 2 до
15 s. Отделив релета се пра-
вят със закъснение до някол-
ко минут и.
Скоростта на въртене на
диска се регулира с номощ-
га на люлеещо се зъбно лост-
че 9, на което са закрепе-
ни тежести. Периодът на лю-
леенею на зъбното лостче,
а отдам и действието на ця-
лата система, зависи от го-
лемината на приложената
сила и от енергията на масата
на котвата.
Релето работа но следния
начин. Когато котвата се при-
влече, тя навива пружината
6. Чрез зъбните колела си-
лата се предава на последно-
то зъбно колело, на което
действува зъбното лостче. То
на диска. Лостчето се завър
гия си край лостчето опира в
Фиг. 4.14. Реле с часовников механизъм
със зъба си опира до елиния зъб
га и колелото се превърта. С дру-
следващия зъб на колелото; зъб-
9 Електрическк релета . -
129
ното колело се е превъртяло на една част от окръжността и за
момент спира, тъй като друг зъб се е допрял до другия край
на лостчето. Под действието на силата от зъбното колело лост-
чето се завърта в обратна посока и зъбното колело отново се
освобождава и се завърта. С другия край лостчето отново спира
зъбното колело. По такъв начин движението на зъбното колело
става със запиране.
Лостчето няма определени собствени люлеения. Броят на лю-
леенията в минута зависи главно от силата на удара върху зъ-
беца на лостчето, а също и от тежестта, с конто то се регу-
лира.
Съществуват и други видове релета с механични и спирачни,
устройства, конто тук няма да се разглеждат.
Примерни методи за изследване на преходните процеси №
електромагнитните релета и измерване на времепарамет-
рите им
При изследване на преходните процеси в електромагнитните
релета обикновено се наблюдава характерът на изменение на кри-
вата на тока в намотката на релето при задействуване и отпус-
кане на котвата. Графиката на кривата може да се снема с осци-
лоскоп с послесветене само при еднократно включване и изключ-
ване на релето. '
За измерване на времепараметрите на релетата се използуват
осцилоскопи, честотомери, електронни секундомери, електросе-
кундомери, уреди с нулева точка в средата и др.
На фиг. 4.15 са показани няколко схем и на включване
наосцилоскоп за изследване графиката на тока в намотката
на релето. Както се вижда от схемите, към входа на осцило-
скопа се подава падът на напрежението върху резистор, вклю-
чен последователно с намотката. За да се получи многократно
проектиране на кривата на тока върху екрана на осцилоскопа
(при осцилоскопи без послесветене), се използува импулсен кон-
такт И К, включен последователно с намотката. За ясно изразя-
ване графиката на тока върху екрана е необходимо да се съгла-
сува работата на импулсния контакт с работата на релето, което
се изследва. Обикновено импулсният контакт се прави регули-
руем, като през време на изследването честотата му се измени
до получаване на ясна графика.
Използуването на осцилоскоп дава възможност за изследване
преходните процеси на различните видове релета — бързо-
действуващи, нормални и закъснителни, включени по различии
схеми. *’
За измерване на времето с помощта на осцилоскоп се изпол-
зува схемата, дадена на фиг. 4.16. Принципът на действие е
130
следният. При включване на веригата на изследваното реле X
(натискане на бутона Б), през диференциращия елемент на осци-
лоскопа се подава импулс, който се отбелязва на екрана. При
задействуване на котвата през диференциращия елемент се пода-
Фиг. 4.15- Схеми за изследване с осцилоскоп
на тока в намотката на релето
ва втори импулс, който също се отбелязва върху екрана. Като
се измери разстоянието между двата импулса и се знае маща-
бът, се определи времето от момента на включване на намотката
до момента на тръгване на котвата. Ако екранът на осцплоскопа
се разграфи във време, може да се измерват времена!а на работа
на релето при различните етапи на работа.
Измерване на времепараметрите с волтметър и конден-
затор (фиг. 4.17). Както се вижда от схемата, при измерването
се включват: изследваното реле X, спомагателно реле N, изпра-
вителен елемент, резистори, ключове и др. Точността на измер-
ване зависи до голяма степей от точното регулиране на едно-
временното включване на двата контакта пг и л2 на спомагателното
реле X.
Измерването се извършва по следния начин. При включване
на ключа К се задействува релето N, което с контактите си гц
и п2 едновременно включва веригата на релето А и веригата за
131
зареждане на кондензатора С. След времето tTp.ti релето X се
задействува и с контакта си х прекъсва веригата за зареждане
на кондензатора. Напрежението върху кондензатора ще се опре-
дели от времето на зареждане. С натискане на ключа се из-
Фиг. 4.16. Схеми на измерване на
времепараметрите па pe'iciara с ос-
цилоскоп
Фиг. 4.17. Схеми за измерване па
времепараметрите па релетата с
волтметър и с кондензатор
вършва разреждане на кондензатора. Времето на задействуване
се определи по формулата
(t \
където ~~R . С е времеконстантата на веригата на кондензато-
ра С. Тя трябва да се избира достатъчно голяма, за да може
измерването да става в линейната част от характеристиката.
Като се знае константата на уреда с и се отчетат деления-
та а, времето се определя по формулата
Ако схемата се използува за голям брой измервапия, волт-
метърът се градуира във време (секунди или милисекунди).
Измерване на времепараметрите с цифров честотомер.
Използуването на цифров честотомер дава възможност при срав-
нително прости схеми много точно да се измерят времепарамет-
рите на релетата. Методите на измерване на времепараметрите
могат да се намерят в описанията към използуваните честото-
мери.
Измерване на времепараметрите с балистичен галвано-
метър (фиг. 4.18п). Времената се измерват с ъгъла на отклоне-
ние на стрелката на балистичния галванометър. За включване па
132
изследваното реле може да се използува схемата, която е посо-
чена при измерване с волтметър и кондензатор.
При затваряне на ключа релето N се задействува и с кон-
тактите си включва едновременно веригата на релето X и вери-
а)
Фиг. 4.18. Схеми за измерване па времепараметрите на релетата с балистичен
галванометър и електрически секундомер
гата на галванометъра. Последната се прекъсва при задейству-
ваее на релето X- Отклонението на галванометъра е пропорцио-
нално на количество™ електрически заряд
—Iтр и t — С
Скалата иа галванометъра може да се градуира във време, или
, со.
t~ f
тр. II
Измерване на времепаоаметрите с електрически секунда'
мер (фиг. 4.18 6). Електрическият секундомер представлява син-
хронен електродвигател, който се пуска в движение едновременно
с включване на веригата на релето и спира при изключването й.
Точността на времето е 0,01 s. Минималната стойност на вели-
чината, която може да се отчете на скалата на електрическия
секундомер, се определя от честогата на управление на секундо-
мера (50 Hz).
Измерване на времепараметрите с електронни секундо-
мера. В практиката са разработени различии видове електронни
уреди за измерване на времепараметрите с голяма точност. Обик-
133.
новено принципы на електронмите секундомери е подобен на
този при измерване с волтметър и кондензатор.
За изследване на преходните процеси и измерване на време-
параметрите могат да се използуват и други методи и измери-
телни уреди.
4.7. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ НЕУТРАЛНИ РЕЛЕТА
Общи сведения. Качеството на работа на релейните уредби в
експлоатацията до голяма степей се определя от правилното из-
биране на типа на релетата и на контактната им система, от из-
числяването на намотката, а също така от осигуряването на нор-
малчи условия на работа.
В релейните уредби трябва да се използуват максимално ти-
пови релета. Нетипсва релета могат да се проектират само при
доказана необходимост. В редица случаи, когато едно типово ре-
ле не удовлетворяза поставени изисквания, могат да се използу-
ват две, вместо да се проектира ново реле.
В настоящий раздел се дават кратки пояснения за подбиране-
то и методите на изчисляване на типови релета.
При проектирапе и изчисляване на типови релета трябва да
бъдат зададени [27]:
А. За изходните вериги
а) стойностите и видът на тока и напрежението (мощността)
през контактите;
б) количеството и виды на контактите, допустимого контакт-
но съпротивление, капацитетът между контактите и др.; за ни-
кои контакти е необходимо да се знае и виды на товара — ак-
тивен или реактивен.
Б. За входните вериги
а) стойността и видът на тока (постоянен, променлив) за за-
храпване на намотката; необходимо е също така да се зададат
вариациите на тока и напрежението;
б) количеството на намотките.
Правилната работа на релетата зависи от някои външни фак-
тори, като:
— максимална и минимална температура и влажност на окол-
ната среда, налягане на газовете и др.;
— положение на релето в пространством.
134
За релетата, конто работят в нестационарни условия на ра-
бота, е необходимо да се определи големината, честотата и иа-
правлението на ускоряващите сили.
В. Общи характеристики
а) срок на работа;
б) режими на работа — постоянен, кратковременен, импулсен;
при последния режим е необходимо да се зададе съотиошението
между продължителността на импулса и паузата;
в) габарити и маса.
Г. Времепараметри на релетата
а) време на задействуване;
б) време на отпускане;
в) време на прелитане;
г) време на тръгване.
При изчисляване на типовите релета са определени:
а) конструкцията, габаритните размери и масата;
б) максималният брой и видът на контактите, от който може
да се състави контактният пакет;
в) допустимого напрежение и тока в контактната верига, до-
пустимого напрежение на намотката, допустимата мощност на
нагряване;
г) големината на намотъчното пространство;
д) допустимого междуполюсно пространство (въздушна меж-
дина);
е) видовете и размерите на противозалепващите пластинки,
щифтовете и др-
Изброените данни се дават в таблици или графики.
От схемата, в която ще бъде включено релето, се определят
и се приемат за известии:
а) броят на намотките;
б) броят и видът на необходимите контакти;
в) режимът на работа;
г) времепараметрите на релето;
д) захранващото напрежение и допустимите вариации.
Режими на работа на електромагнитните релета
Релетата работят главно в четири режима на работа — на
задействуване, на незадействуване, на задържане, на отпускане.
На всеки режим отговарят съответните ампернавивки.
Ампернавивките биват главно паспортни, схемни и експлоата-
ционни.
Паспортните ампернавивки се определят въз основа на голям
брой заводски изпитвания на определен тип релета.
Схемните ампернавивки се определят от тока, който се пода-
ва в намотката на релето; същият зависи от схемата на включ-
ване.
Експлоатационните ампернавивки се определят чрез измерване
на тока в намотката на конкретно реле.
Режим и ампернавивки на задействуване на релетата
Задействуването на релето (което в релетата с котва става чрез
привличане на котвата) се постига с увеличаване на ампернавив-
ките или по-точно на тока, който преминава през намотката.
За задействуването на релето е необходимо да бъдат изчислени
една или ияколко намотки с оглед осигуряване на достатъчно
ампернавивки за задействуване на релето.
Ампернавивките на задействуване на релето се определят ка-
то минимален брой ампернавивки, при конто релето сигурно се
задействува (привлича котвата си).
Отношението на ампернавивките, необходими за схемата, и ам-
пернавивките на задействуване определи паспортния коефициент
на сигурност
Ашп
*cW.n= =1,2 = 1,8.
зад.п
Ампернавивките на задействуване ^те^ад-п зависят от коли-
чество™ и типа на контактните пера, противозалепващата пласти-
на, хода на котвата, материала на магнитопровода и др.
Режим и ампернавивки на незадействуване. Режимът на не-
задействуване се определи, когато ампернавивките са увеличенщ
но релето все още е в изходно положение. Ампернавивките на
незадействуване се определят в момента, в който изчезне разстоя-
нието между котвата и движещите щифтове на контактната тру-
па (за РПН). Те зависят от същите фактори, както ампернавив-
ките на задействуване. В повечето случаи представляват 0,4—0,8-
от ампернавивките на задействуване.
Паспортният коефициент на задействуване не трябва да бъде
по-малък от 1,3—1,5.
Режим и ампернавивки на задържане. Режим на задържане
е режимът преди тръгване на котвата при отпускане. Той се оси-
гурява или с намотката на задействуване, или със специална на-
мотка, която се използува за задържане на котвата в привлечено
положение.
Ампернавивките на задържане Awsap се определят в момен-
та, в който котвата започва да се движи при отпускане. Увели-
чават се с 5%. Ампернавивките на задържане се увели чават при
увеличаване на количеството на контактните пера и дебелината на
136
противозалепващата пластинка, а също така при намаляване на
ампернавивките на подмагнитване.Под ампернавивки на подмагнит-
ване се разбира минималната стойност на Aw, конто релето е
имало преди режима на задържане.
Паспортният коефициент на сигурност на задържане се опре-
дели по формулата
В практиката този коефициент има стойности от 1,3—1,7.
Режим и ампернавивки на отпускане. В режим на отпуска-
не релето отпуска котвата си вследствие намаляване на амперна-
вивките. Този режим може да се получи по няколко начина: с
изключване на намотката от токоизточника, с даване на намот-
ката накъсо и с намаляване на ампернавивките под определена
стойност. При прекъсване на тока в намотката или при даване
на намотката накъсо токът спада до пула, с което се осигурява
отпускане на релето.
Ампернавивките на отпускане се определят в момента, в който
между задвижващите се щифтове и контактните групи се появи
междина.
Методиката и редът на изчисляване на намотката на типови
релета се определи главно от предварително зададените условия,
от схемата на включването й към токоизточника, а също
така от предварително определените коефициенти, разработени
таблици, графики и др.
В литературните източници обикновено методиката на изчисля-
ване на намотката на релето се излага чрез примери за едно или
две типови релета, конто се използуват най-широко в практиката
(РПН, РКН и др.).
В настоящата книга за изчисляване на намотката на типови
релета е приета методика, подобна на тази, изложена в [67, 8,
17, 48) и др. Част от изложените тук изчисления се базират на
методиката, дадена в [27]. В приложените примери са дадени съ-
що така някои методи, конто се използуват в практиката и за
конто се изисква голяма точност.
Изчисляването на релето започва с определяне на необходи-
мите ампернавивки за сигурна работа в различните режими. Съ-
щите се определят въз основа на натоварването на релето от
контактната система.
В зависимост от допълнителните изисквания намотките на ре-
лето се изчисляват на максимално, минимално или частично за-
пълване на намотъчното пространство при определен диаметър
на проводника; при определено съпротивление на намотката и др.
В зависимост от начина на включване на намотката към токоиз-
точника — непосредствено или през съпротивителни елементи
137
^резистори, дросели и др.), се използуват различии формулу. При
изчисляването трябва да се отчита също паралелното включване
на подобии елементи.
На максимално запълване на намотъчното пространство на-
мотката се изчислява, когато в експлоатацията тя ще бъде вклю-
чена продължително време под ток. При максимално запълване
на намотъчното пространство максималният брой ампернавивки се
получава за минималната стойност на тока — минимален разход
на електрическа енергия. На максимално запълване намотката се
изчислява също при необходимосг за получаване на голяма ин-
дуктивност, голямо време на отпускане и др.
На минимално запълване на намотъчното пространство намот-
ката се изчислява при условие за минимален разход на мед. В
този случай необходимите ампернавивки се обуславят главно от
увеличаване на тока в намотката, поради което се получава и
максималната мощност в намотката. На минимално запълване на-
мотката се изчислява също така, когато на една макара е необ-
ходимо да се навият няколко намотки.
Изчисляване на намотката при запълване на цялото намотъч.
но пространство
Както е известно, зависпмостта между ампернавивките и на-
вивките представлява едностранна хипербола (фиг. 4.19 а — без
резистор). При предварително зададени ампернавивки броят на
Фиг. 4.19. Графики на изменение на AW от W
навивките може да се определи по следните формули (вж. 4.5):
R = Cw-,
к
където С е съпротивлението на една навивка.
138
Като се замести 7? в горната формула, се получава
л U U
Cw* i Cw
Диаметърът на проводника се определя, като във формулите за
ампернавивките се заместят стойностите на w и С, изразени чрез
размерите на релетата
л. й2
ftpOW JQ-3 Q
l.h .k3
където
Do е диаметърът на ядрото;
h— височината на намотката;
k3 — коефициентът на запълване;
d — диаметърът на проводника;
С — усредненото съпротивление на една навивка. След пре-
образувэне се получава
__I 4Лш(О0+й). р
V й
Изчислената стойност на диаметъра се закръглява до най-близка-
та таблична стойност.
Изчисляване на намотката на минимално запълване
на намотъчното пространство
При изчисляване на минимално запълване на намотъчното
пространство ограни чаващ параметър е максималната допустима
МОЩНОСТ Ртах
Р=Р./2=С(Д^)2,
където
»~i Ю~3, Q.
I . h. k3
Като се замести С с неговите стойности и се преобразува
изразът относно h, се получава
? шах __ тс . р £>в . , _ Ро___
2 - l.h.k3 ДгпЬ1~ Pma*.l.k3 •
л р . Лша
139
Във формулата коефициентът на запълване не е известен и
затова се задала ориентировъчно
Тъй като максимално допустимата мощност, дадена в табли-
ците, е определена при максимална околна повърхност, т е. при
максимално запълване на намотъчното пространство, при предва-
рителните начисления мощността трябва да се намали 2 до 3
пъти.
Получената стойност на височината Лп„п на намотката се за-
мества във формулата и се изчислява диаметърът на проводника.
Броят на навивките се определя по формулата
U U л
w — _ =—в— • Aw.
С. Aw Рт
Изчисляване на намотката при предварително зададен диа-
метър на проводника
Изчисляването на намотката при предварително зададен диа*
метър на проводника се прави, когато се разполага с проводник
с определен диаметър или когато в резултат па изчисленията се
получава проводник с неподходящ диаметър. Като пример може
да се посочи, че при изчисляване на релета с малко контактно
налягане се получава проводник с малък диаметър (0,05 — 0,06
mm), който има внсока цена и малка механична издръжливост.
Намотки с такива диаметри на проводника се правят само при
специални релета. В практикага обикновено се използува провод-
ник с по-голям диаметър. Увеличаването на диаметъра на про-
водника води до увеличаване на броя на ампернавивките.
Определянето на ампернавивките при даден диаметър се из-
вършва, като се преобразува формулата за диаметъра на про-
водника d
Aw—
Ш2 103
4Р Ро+/Й
Тъй като височината на намотката не е известна, изчислява-
нето може да се извърши, като се вземе стойността й, получе-
на при първоначалното изчисляване, или като се елиминира чрез
заместване вьв формулите с известии стойности
, w л Aw Т1
г^оЛпах НТтах
откъдето се получава
Aw
U d2 10s
maxtu,o
След преобразуването
140
/) I Л K2d2103
— ^0+ 4 MH---n--, -
У pm^w
° 2U
Параметрите на намотките w, h, г се определят по формулите
W==U^; Rv=Clh(D + h).
rmax lw0
Изчисляване на намотката при включване на съпротиви-
телен елемент последователно, паралелно или смесено
В релейните схеми много често паралелно, последователно или
смесено на намотката се включват различии елементи, като други
намотки, резистори, дросели и др. С това значително се измени
режимът на работа на изчисляваната намотка, а също така и
методиката на изчисляването й. Намотката на релето може да
бъде изчислена, както в разгледаните случаи — на максимално,
минимално или частично запълване на намотъчното пространство.
Тук ще бъдат разгледани само по-често срещаните случаи в
практиката.
При последователно включване на резистор формулите за ам-
пернавивките се изменят:
ля и
A'w=A'wCK=—„—-— w,
Rp +г
или като се замести
И р = Cw2,
се получава
£/ , I f U \2 г
W~ 2AwC ±\\2А&С/ С
От формулата се вижда, че резултатът за броя на навивките
може да има две стойности в зависимост от знака предкорена.
На фиг. 4.19 б е показана графиката на зависимостта между
навивките и ампернавивките. Избирането на едно или друго ре-
шение се определя от конкретните условия. Като релето трябва
да работа продължително време, се избира решението с голям
брой навивки (знак +), което води до намаляване на консума-
цията на енергия. Необходимо е да се има предвид, че при това
решение може да се получат резултатп, конто практически са
трудно изпълними — голям брой навивки при много малък диа-
метър на проводника.
При приемане на второго решение (знак —) намотката ще
има малък брой навивки, малко активно съпротивление и малка
самоиндукция.
141
За определяне броя на навивките при известии ампернавивки
трябва да се начертае графиката Xw=/(w) в определен мащаб..
Изчисленията на Aw и w се извършват по метода на последова-
телните приближения.
6)
Фиг. 4.20. Графики за изменението на ампернавивките в
зависимост от навивките
При разработване на електромагнитни релета от особе но важ-
но значение е правилното избиране на количеството и вида на
медния проводник, от което до голяма степей се определи стой-
ността на релетата (медта е дефицитен метал).
Както е известно, силата на привличане на котвата на реле-
то е пропорционална на произвел.ението от броя на навивките и
големината на тока, който протича през тях, т. е. една и сыца
сила на привличане може да се получи при малко навивки
(малко мед) и голям ток и обратно.
142
На фиг. 4.20д са показани графики [27] на изменението на раз-
личните параметра на намотката на релето в зависимост от кое-
фициента на запълване kw. Както се вижда, на всяка стойност
на коефициента на запълване отговарят по две стойности от тока
на схемата /сх, диаметъра напроводника d, броя на навивките w.
За определен kw диаметърът на проводника d е малък, съп-
ротивлението на намотката 6? е голямо, а токът /сх— малък. В
този случай стойността на необходимите Aw се получава за
сметка на големия брой навивки. При голям диаметър d
броят на навивките е малък и необходимите Aw се получават
главно за сметка на голямата стойност на тока през намотката.
При определен минимален коефициент на запълване kw стой-
ностнте на w, d, /сх са еднозначни.
Когато се изчисляват параметрите на намотката, трябва да се
вземат предвнд и другите условия на работа, т. е. свързването
направо към токоизточника, включването последователно или па-
ралелно на намотката на по голямо или по-малко съпротивление.
От показаните на фиг. 4.206 графики, построени на базата на
изчисленияча [27], може да се анализират зависимостите между
различииie параметри на релето при определени стойности на
съпротивлението на намотката R (при постоянни Ашсх) и допъл-
нително включено съпротивление, последователно на намотката
/доп. Вижда се, че при линейната промяна на съпротивлението
Гекв голяма част от параметрите не се изменят линейно, а в гра-
фиките за изменението на стойностите на проводника, запълва-
нето и мощността се наблюдават екстремални стойности.
При подбиране на стойностите на съпротивлението на намот-
ката R трябва да се вземат под внимание редица фактори. Нап-
ример за дадени Aw диапазонът на kw е определен. От фигура-
та се вижда също, че при /?«500й намотката има минимално
запълване kw и минимална стойност на Qnp, а разсейваната мощ-
ност Р е максимална. Затова за намаляване на прегряването тряб-
ва съпротивлението на намотката да се избере по-голямо или по-
малко от тази стойност. Когато през релето протича постоянно
ток, следва да се приемат по-големите стойности на съпротивле-
нието R с оглед да се получи минимален разход на енергия.
Трябва да се има предвид също така, че в процеса на работата
намотката на релето може да бъде включена към различните
електрически вериги, т. е. последователно и паралелно към нея
могат да бъдат свързани различии съпротивления, с което се из-
менят режимите на работа. В тези случаи се определи основният
режим на работа, въз основа на който се изчисляват различните
величнни.
На фиг. 4.21 са показани криви на изменение на паричните
стойности на намотката и на енергията, консумирана от релето,
в зависимое!' от съпротивлението на намотката, което до извест-
на степей определи количеството на меДта.
143
Както се вижда от фигурата, с увеличаване на съпротивле-
нието разходите за енергия Qe се намаляват, а се увеличават
разходите за меден проводник
релетата трябва да се отчита
Цм. Ето защо при проектиране на
както стойността на медта, така
също и стойността на енергията,
която се подава на релето. Дока-
то обаче разходите за мед са
еднократни (при нзработването на
релето), то разходите за енергия
зависят от количеството на енер-
гията, която се консумира, и от
времето на работа на релето. При
разработване на релетата трябва
да се има предвид схемата, в коя-
то ще бъде включено релето, за
•Фиг. 4.21. Графики за изменението да се определят интервалите от
на <2е и Qm от R време на включено и изключено
състояние на ролею. При релета,
чиито намотки ще бъдат постоянно задействувани (при равни
други условия), трябва да се изисква минимално консумирана
енергия в намотката, което ще довеле до увеличаване на мед-
ния проводник; при релета, конто работят през кратки периоди
от време (при равни други условия), трябва да се изисква мак-
симална консумация на електрическа енергия и минимален разход
на мед.
При разработване на нови типове релета е необходимо да се
отчитат също така качествата и стойността на материалите за
другите части на релетата — ядро, котва, контакти и т. н , а съ-
що така и експлоатационните разходи.
При подробно определяне на стойността на релетата е не-
обходимо да се отчитат и някои други фактори.
Подбиране на необходимите релета по каталозшпе.
Съставяне на паспортите за релетата [27]
В справочниците, кагалозите и проспектите се дават подроб-
им сведения за масово произвежданите релета. В световната
практика са разработени няколко хиляди типови релета. Пара-
метрите на голяма част о г тях са определени с държавни стан-
дарта, технически условия, нормали и др.
В пашата страна подбирането на необходимите релета най-
често става по проспектните материали, конто съдържат пред-
назначението на релето, технически характеристики, списък на
детайлите, външен вид на релето и др.
След избиране типа на релето се съставя паспорт, с който
се прави поръчка.
144
Паспортът често се оформя във вид на таблица, която съ-
държа:
а) наименование на необходимите контактни групи;
б) брой и начини на включване на намотките;
в) времепараметри на релетата;
г) схема на работа на релето;
д) условия на работа на релето;
е) специални изисквания.
4.7,1. Изчисляване на нетипово неутрално
електромагнитно реле*
П р и м е р. Да се проектиразедно просто неутрално електро-
магнитно реле, което да служила включване иа снгнална лампа
120 V, 0,1 А. За захранване
на релето да се използува
акумулаторна батерия 24 V.
Максималният ток за задей-
ствуване на релето да бъде
25 mA. Специални изисква-
ния към релето—повишена L.
Необходимо е:
а) да се изчисли контакт-
ната система — големина и
материал на контактите и кон-
тактните пера;
б) да се определят мате-
риалы за магнитопровода и
геометричните размери на
Фиг. 4.22. Неутрално електромагиитно
реле
релето;
в) да се изчисли намотката на релето — брой на навивките,
съпротивление на намотката, диаметър на проводника, индуктив-
ност на намотката.
Проектирането на релето-започва с избиране на конструкция-
та му. Ако се проектират единични нетипови релета, обикно-
вено се използува някоя типова подобна конструкция. В случая
това може да бъде конструкция, подобна на неутралното теле-
графно реле (фиг. 4.22). Може също (след съответна конструк-
тивна преработка) да се използува готов магнитопровод от транс-
форматор или друго подобно устройство.
* За определяне на сигнмалните параметри на релетата се използуват ЕЦМ.
10 Електрически релета . .
145
Изчисляване на контактната система
За материал на контактите приемаме сребро, а на контактни-
те пера — фосфорен бронз. Формата на контактите приемаме да
бъде полусфера — плоскост, а контактното налягане-—20 cN.
Определяме контактното съпротивление
/к=-^=-°^ = 0,013П.
F* 20°-5
Разстоянието между контактите 8 завнси от напрежението за
изпитване на изолацията — 500-ь 1000 V. По таблици или криви оп-
ределяме 8=0,3 mm (вж. раздел 3).
Дължината на контактното перо избираме, като се съобра-
зяваме с геометричните размери на релето.
Изчисляване на магнитната система
Както се вижда на фиг. 4.22, релето се състои от бобина с
намотка, ядро, котва, магнитопровод (ярем), пружина, контакти.
Изчисляването на магнитната система на релето трябва да
започне с определяне на нейния материал. Като се изхожда от
изискването релето да работи при сравнително малък ток и да
бъде бързодействуващо, необходимо е да се подбере магнитно
мека стомана. Може да се избере пермалой, магнитно мека сто-
мана АРМКО, слаболегирана, средйолегирана или високолегирана
електротехническа стомана. Употребата на пермалой не е изгодна
от икономически съображения. Останалите материали могат да
бъдат използувани.
Избираме материал АРМКО, който има доста стръмна крива
на намагнитване, магнитна индукция 5=0,154-1,2 Т, малък ко-
ерцитивен интензитет и лесно се поддава на обработване. Тъй
като релето е бързодействуващо, необходимо е да се приеме
малка стойност на магнитната индукция, с което ще се намали
съответно интензитетът. Приемаме 5=0,18 Г и от справочници
за металите определяме р=1800.
При релета с една бобина е установено, че най-рационално
се използува магнитният поток, ако отношението на дължината
I към диаметъра d на ядрото е --=44-6, средне 5.
След като се изчислят размерите на ядрото, се определят
размерите на магнитопровода и котвата, така че да бъде възмож-
но да се постави намотката и да се закрепят контактите. Теоре-
тического определяне на геометричните размери на магнитопро-
вода и котвата е доста трудно, поради което те се избират пред-
варително съобразно с конструкциите на подобии релета. След
като се направи изчисление с приетите вече размери, те се кори-
гират, ако не са подходящи.
146
Приемаме диаметъра на ядрото да бъде 7 mm; тогава дължи
ната 7=7.5—35 mm.
Изчисляваме силата на привличане на котвата при магнитна
индукция £7=0,18 Т, създадена в ядрото.
Силата на привличането Fe се изчислява по формулата
. 10’
р _ 0_______\т
Гк 8л S ’ iN ’
За да се определи А, , в конкретния случай е необходимо да
се намери работният магнитен поток, който преминава през въз-
душната междина.
Целият магнитен поток ще бъде Ф0=В .S,
където S=—— =------------— 0,385 ст2.
Изчнсляването на работния магнитен поток става, като се оп-
редели коефициентът на разсейване п0. Той зависи от отноше-
а
нието — , където а е разстоянието между котвата и ядрото.
Приемаме я=0,6 mm. От кривите на фиг. 4.23 се определи /го=0,6.
Тогава
по2. Фр. 10’
Fe
8л£ ’ N‘
Изчисляване на намотката
1. Определянето на броя на навивките може да стане по фор-
мулата на магнитния поток
Ф= k
1 '
където
FM е магнитодвижещо напрежение, А;
о А
— магнитното съпротивление, ;
I — токът, който протича през намотката, А;
w - броят на навивките, t;
I — дължината иа магнитопровода, т;
р. — магнитната проницаемост;
S — сечението на магнитопровода, ш2.
Броят на навивките може да се определи и по формулата
253. 10 -3 п? • w2F _ Пл.®2 . /2
9. ее------“Ц------= 63.4 - Ю -в ——5------, N.
24,65 s^2 —2
SRl
147
2. Магнитного съпротивление се изчислява по формулата
m
i—1
Разстоянията I определяме по предварително приети геомет-
риями размери (фиг. 4.23 б);
Фиг. 4.23. Графичиа зависимост иа коефициента п от отно-
шението aid и схема иа неутрално реле
Z1 = 0,06 cm, съответно сечение 5’1=0,385 ст2, ^ = 1;
Z2=2 ст, съответно сечение S2=0,07 cm2, р2= 1800,
Z3=4 cm, съответно сечение S3=0,49 cm2, р3—1800;
Z4=2 cm, съответно сечение S4=0,49 cm2, p4=1800;
Zs=3,85 cm, съответно сечение S5=0,385 cm2, p5=1800.
___£з । \ I_.
P3S3 ~ Г-Л 1Ч-$5 / Во
към броя на навивките, конто опреде-
Тогава —p— 4
yP-ioi
3. Отново се връщаме
ляме по втората формула:
п01. Ю-3
w —
t. За повишаване на индуктивността
L приемаме w=4 500 t.
4. Определяме сечението на проводника q, като изхождаме от
допустимата плътност на тока в проводника.В обикновените (не-
типови) релета се допуска плътност на тока 24-3 A/mm2.
Приемаме допустима плътност Д=2,5 A/mm2. Тогава
Iраб 0,025 г,1 9
q = =0,01 mm2.
‘ Д 2,0
5. Определяме диаметъра на проводника без изолация
л d2
/-^-=0,113 mm.
148
Таблица 4.4
Съпротивление и брой иа иавивките на намотката на реле тип РПН при
100 % запълване на намотъчното пространство на макарата.
Проводник марка ПЭЛ
Диаметър на проводника d, mm Съпротивление £2 Врой на навив- ки те, W Брой на навив- ките в два реда Коеф. на за- пьлване на на- мотката Диаметър на проводника d, mm Съпротивление /?> 2 iBpoii па навив- |ките, w Брой на навив- ки те в два реда Коеф. на запъл- (ване на намотката
0,05 34800 78000 1,23 0,38 14,3 1870 224 1,04
0,96 17900 58600 — 1,23 0,41 10,8 1630 208 1,04
0,07 10300 45600 — 1,23 0 44 8,04 1400 194 1,04
0,08 6340 36500 —• 1 22 0,47 6,23 1240 182 1,04
0,09 4030 29000 — 1,21 0,49 5,26 1 130 176 1,04
0,10 2550 22900 — 1,19 0.51 4,50 1050 168 1,04
0,11 1810 19600 — 1.17 0,53 3,90 980 162 1,03
0,12 1290 16810 — 1,15 0,55 3,36 917 156 1,03
0,13 970 14600 — 1,14 0,57 2,95 858 152 1,03
0,14 733 12900 —- 1,13 0,59 2,55 805 146 1,03
0,15 565 11400 — 1,12 0,62 2,13 735 140 1,03
0,16 440 10100 — 1.11 0,64 1,88 693 136 1,03
0,17 353 9140 —- 1,10 0,67 1,58 636 130 1,03
0,18 282 8200 470 1,Ю 0,69 1,40 600 127 1,03
0,19 229 7400 444 1,10 0,72 1,17 542 120 1,03
0,20 18) 6500 418 1,06 0 74 1,04 575 117 1,03
0,21 151 5970 400 1 06 0,77 0,898 478 113 1,03
0,23 107 5070 368 1,06 0,80 0,777 448 108 1,03
0,25 78 4340 342 1,06 0,83 0,670 415 105 1,03
0,27 54 3540 308 1,05 0,86 0,585 390 102 1,03
0,29 41,2 3120 290 1,05 0,90 0,495 358 97 1,03
0,31 30 9 2690 268 1,05 0.93 0,432 335 95 1,03
0,33 24,8 2410 2;4 1,05 0,96 0,377 311 92 1,03
0,35 19,5 2160 242 1 05 1,00 0,324 288 88 1,03
От таблиците за проводници избираме най-близкия по диа-
метър проводник (вж. табл. 4.4)
d=0,ll (без изолация), mm;
d' — 0,13 (с изолация), mm.
Тъй като приемаме по-малък диаметър, необходимо е да про-
верим дали плътността на тока не е надминала допустимата
стойност.
л d2 3,14.0,112 2
а= —.-------------=0,0095 mm,
4 4
. I 0,1,25 о с . ,
Д=—nos =2,6 A/mnr.
q Од 095
Такава плътност ~е допустима.
6. Определяме височината на бобината.
Ядрото е дълго 35 mm. Приемаме дължината на бобината
&=30 mm.
149
7. Определимо броя на навивките във всеки слой
h 30 <->00
w,= ,г = ,.,.,^232 навивки с един слои
а и,1о
8. Определимо брой на слоевете
w 450Э _п
т=- -=-ооо-^20 слон.
232
9. Определимо раз -ерите на бобината.
а. Вътрешен диаметър Dy
Навиването на намотката ще стане, след като върху ндрото
се навие изолация с дебелина 0,5 mm
£>,=^+25 = 7-f-2.0,5=8 mm,
където
d е диаметърът на ядрото;
3 — дебелината на изолацията.
б. Външен диаметър £>2
При определяне на външния диаметър на намотката трябва
да се има предвид не само броят и дебелината на слоевете, но
също и начинът на навиване на намотката, което се изразява с
определен коефициент, даден в таблици. Тук този коефициент не
е взет предвид.
r>2-D1+2/7KZ,=8+2.20.0,13 = 13,2 mm.
в. Определимо средний диаметър
г. D-.+D,, 13,2+8 1ПК
Dcp=—= 2 — =-10,6 mm.
намотката
на
г. Определима средната дължина на една навивка
/<у,=л£)ср=к. 10,6=33,2 mm.
10. Определимо общата дължина на проводника
Z=/^w.l0-3=33,2.4500.10-3= 149 т«Д50 т.
11. Определима активното съпротивление на намотката
г=р4-=О,О175-^ =274 Q
(р е специфичното съпротивление на медта, равно на 0,0175.
10-6 Йт).
12. Определяме коефициента на самоиндукцията
£=4^ п ю-9 = 4-3.1ф45О°^_о>6.10-9=0,84 Н.
4.7.2. Изчисляване на реле тип РПН
Общи сведения. Тук се дават основните насоки за изчисле-
нието на нормално плоско реле (РПН), като не се вземат пред-
вид функциите, конто то изпълнява в отделните схеми.
150
Метод за изчисляване на еднонамотъчно реле тип РПН
Редът за изчисляване на еднонамотъчното реле тип РПН е
следният:
а. От електрическата схема се установява броят и видът на
контактните групи, с конто е натоварено релето (вж табл. 4-7).
б. От електрическата схема се установява стойността на съ-
противлението в намотката на релето /?р, както и стойността на
всички допълнителни съпротивления във веригите на релето
^?доп-
в. Избнра се ход на котвата 3, който за РПН се измени в
граничите от 1,1—1,5 mm. Този избор се прави в съответствие с
вида на контактните групи, с конто е натоварено релето. Кога-
то релето трябва да бъде бързодействуващо (на привличане), се
избира допустимият минимален ход на котвата о. Този избор се
ограничава от вида на онази контактна трупа, за правилната и
сигурна работа на която не може да се избира ход на котвата,
по-малък от дадена стойност.
г. Прави се избор на дебелината на противозалепващата пла-
стинка с оглед на това, дали релето трябва да бъде бързодей-
ствуващо на отпускане или не- Тази величина се движи в грани-
ците от 0,1—0,5 mm- Когато времето на отпускане трябва да бъ-
де малко, се избира по-дебела противозалепваща пластинка, с
което се намалява интензитетът на остатъчното магнитно поле.
д. Определят се еквивалентните товари, създадени при задей-
ствуване, незадействуване, задържане и отпускане на релето:
7-зад, Рнез, Т3др, /отп- Това става, като се сумират отделяйте стой-
кости на величините за всички контактни групи, с конто е вато-
варено релето.
В литературата за изчисляване на електромагнитни релета са
дадени таблици, в конто се показват стойностите на Гзад, риез,
77здр, Л>тп за всеки вид контактна трупа.
е. Определяне ампернавивките на задействуване. При зада де-
ла стойност на Лзад и на междужелязното пространство от кри-
вите Aw33R=f(F3a^ (вж. фиг. 4 26а) определяме сумираните ам-
пернавивки на задействуване Лвузад.
ж. Определяне тока на задействуване. От стойностите на Rp
и /?Доп и даденото захранващо напрежение определяме тока на
задействуване 1зад. Тъй като са възможни колебания на напре-
жението U, а също и в стойността на съпротивленията Rp и/?доп,
изчисляването се прави за най-неблагоприятния случай, а именно:
намаление на напрежението с 10 % от неговата номинална стой-
ност и увеличение на съпротивлението с 10 % от номиналната
стойност. (Най-често при 77НОМ=24 V изменението се приема +2V,
а при {/Ном=60 V' изменението се приема ±6 V.)
С/ном(1-0.1) _ t/HOM.0,9
/зад (Яр + /?доп)(1+0,1) 1,1 Ro6 ’ Л-
151
3. Изборът на диаметъра на проводника (при определено съ-
противление на намотката), от който ще се навие намотката, ста-
ва по специални таблици (вж. табл. 4.4). В тях се дава съпро-
тивлението и броят на навивките на намотката на релето РПН
при 100% запълване на намотъчното пространство на макарата.
Изборът на диаметър се прави с оглед допустимата плътност на
тока в намотката на релето /Доп. като се вземат предвид условия-
та на работа на релето, а именно: продължителност на работа,
възможност за вентиляция на намотката, режим (непрекъснат,
импулсен) на работа и пр. За РПН, работещо при нормални ус-
ловия, се приема средно /доп=3—6 A/mma. Освен това се взема
предвид съпротивлението Др , ампернавивките Ли/зад, коефициен-
тът на сигурност на задействуване /Сад и възможността за съби-
ране на намотката върху макарата. Ако при съответния избор на
диаметъра не е удовлетворено поне едно от посочените условия,
изчислявйнето се извършва отново, като се избира друга стой-
ност на диаметъра. Приемаме диаметър du на който при 100 %
запълване на намотъчното пространство на макарата съответству-
ват определено съпротивление и определен брой навивки и/табл.
На този диаметър отговаря коефициент на запълване на намот-
ката kf (вж. табл. 4.4).
и. Определяне броя на навивките при дадена стойност на
съпротивлението на релето. Процентното запълване на макарата
по съпротявления се определи с израза
п
%= 0х- • 100.
''табл
На определената стойност на /?х % съответствува процентно
запълване на макарата по навивки wx % (wx % се отчита от спо-
магателни таблици за изчисляване на съпротивлението и броя на
навивките при частично запълване на намотъчното пространство
на макарата—табл. 4.4).
Броят на навивките ще се определи по формулата
л/ ^табл
Wp =^% -00 нав.
к. Определяне процентното запълване на намотъчното про-
странство заедно с изолацията. При еднонамотъчното реле след
навиване на навивките се поставя само един пласт книжна изола-
ция. Тя заема средно 2,5% от намотъчното пространство. Освен
това трябва да се вземе предвид и коефициентът на запълване на
намотката Ац при определяне на цялото процентно запълване на
намотъчното пространство wA„3an %.
^иЗОЛ0/о=®'л% £/4-2,5 %.
Стойността на 'гиХИЗОл % не бива да надвишава 90% при про-
водник с диаметър 0,10 mm и 96% при проводник с по-голям
диаметър.
152
Таблица 4.5
Спомагателна таблица за изчисляване на съпротивлението и броя на навив
ките на намотката на реле тип РПН при частично запълване на намотъч
ното пространство на макарата
R% » »% R % > Wo я% Wo
w% - R% Wo * W, 1 < —* Я%
1 0,59 1,7 39 29,2 49,3 77 69,7 82,9
2 1,19 3,3 40 30,1 50,3 78 70,9 83,6
3 1,80 4,9 41 31,0 51,3 79 72,2 84,4
4 5 2,42 з’,04 6,5 8,1 42 43 31,9 32,8 52,3 53,3 80 8! 73,4 74,7 85,2 85,9
6 4,68 9,6 44 33,8 54,3 82 75,9 86 7
7 4,82 И,1 45 34,7 55,3 83 77,2 87,5
8 4,9/ 12,5 46 35,7 оо,2 84 78,5 88,3
9 5,63 13,9 47 36,7 57,2 85 79,8 89,i
10 6,3 15,3 48 37,7 58,1 86 81,1 89,8
И 6,9б 16,7 49 38,7 59,0 87 82,3 9),56
12 7,65 18,1 59 39,7 59,9 88 83,6 91,28
13 8,34 19,4 51 40,7 6J.8 89 84,9 92,09
14 9,0.5 20,7 52 41,7 61,7 90 86,2 92,76
15 9,74 22,1 53 42.7 62,6 91 87,6 93,5q
16 10,5 23,4 54 43,7 63,5 92 89,0 94,2.1
17 11,2 24,7 55 14,7 64,5 93 90.3 94,97
18 11,9 25,9 56 45,8 6о,4 94 91,7 95,7
19 12,7 27,1 57 46,8 66,3 95 93 96,43
20 13,4 28,4 58 47,9 67,2 96 94,4 97,16
21 14,2 29.6 59 49,0 68,0 97 95.8 97,87
22 14,9 30,8 60 50,1 68,8 68 97,2 98,58
23 15,7 31,9 61 51,2 69,7 99 98,6 99,29
24 16 5 17,2 33,1 34,3 62 52,3 53,4 70,6 71,4 100 10Л0 100,0
25 63 Загуб
26 18,0 35,4 64 54,5 72,3 и, конто внася на-
27 18,8 36,5 65 55,6 73,2 късо съединената намотка
28 19,7 37,7 66 56,7 74,0
29 20,5 38,8 67 57,8 74,8 К ~
30 21,3 39,9 68 59 75,7 = о О % %
31 22,2 41,0 69 60,2 76,5 C3 rj СЗ К Я
32 23,'» 42,1 70 61,3 77,3 gSs
33 23,8 43,1 71 62,5 78,1 g i° « s * К
34 24,7 25,6 44,2 45,2 72 63,7 78,9 CQ ” I
35 73 64,8 79,7 15,1
36 26,5 46,2 74 66,0 80,5 1 mm 9,9
37 27,4 47,3 75 67,2 81,3 2 mm 21,7 30,4
38 28,3 48,3 76 68.5 82,1 3 mm 35,3 46,6
л. Определяне коефициента на сигурност иа задействуване по
ампернавивки Лзад- Стойността му за РПН се приема в граничите
от 1,4—2,2 и се определи съгласно формулата
^зад
АзаД - Л%ад
153
м. Проверка на гъстотата (плътността) на тока. За случая оп-
ределяме стойността на тока, който протича във веригата на ре-
лето при най-неблагоприятна условия на работа, а именно: по-
ложителна вариация на захранващото напрежение 10% от номи-
налната му стойност и отрицателна вариация на общото съпро-
тивление (на веригата и релето) 10% от номиналната му стой-
ност. В такъв случай имаме
Z = 06 &—, A/m2 (A/mm2).
Трябва да се изпълни условието
z^/доп (вж. по горе).
н. Определяне мощността на разсейване. За предпазване от
прегряване разсеяната мощност (топлината) в намотката на реле-
то не трябва да надвищава 5 W.
При определяне на разсеяната мощност Р се разглежда най-
неблагоприятният случай, т.е. взема се максималната стойност на
тока, протичащ по веригата на релето
Трябва да бъде изпълнено условг.его
Р<РДОП = 5 W.
р Изчисляване на времепараметрите на реле РПН. При изчис-
ляване времепараметрите на реле РПП най-често се използува
графогналигичен метод [7,8], който дава задоволителни резултати
при сравнително прости пресмятания в сравнение с други методи.
Когато е необходимо да се получат точни стойности на времепа-
раметрите на релето, се правят нзмервания (вж. раздел 4.6).
Времена задействувгне /зад. Времето на задействуване за-
виси от:
— магнитния поток—колкото по-голям е магнитният поток,
толкова времето на задействуване е по-малко;
— контактното натоварване — колкото по-голямо е контактно-
го натоварване. толкова времето на задействуване е по-голямо;
р'" — индуктивността на намотката на релето — при по-голяма
индуктивност по голямо е времето на задействуване.
Заопределяне на времето на задействуване по графоаналитич-
ния метод предварително по експериментален път се построяват
графики, по конто се определя времето на задействуване в зави-
симост от коефициента т (фиг. 4.24 а) при различен коефициент
на сигурносг на задействуване /Сзад.
Коефициентът т се определя чрез съпротивлението на намот-
154
ката на релето Rp, броя на навивките wp и коефициента Ст.
Когато във веригата на релето са включени резистори, релета и
др., при определяне на коефициента т се вземат предвид тези
елементи (табл. 4.6).
Коефициентът Ст представлява минималното съпротивление
на една навивка. За релето РПН при запълване на цялото намо-
тъчно пространство неговата стойност е С„г=2,7. 10” Времето
на задействуване на релетата с намотка накъсо от гол меден
проводник се определя по същите формули, като за коефициента
Ст се приемат следните стойности: при два репа Сш=3,38. 10~"6Й;
при четириреда Ст =4,35.10—6Й и при шест реда Cm=5,86.10””сЙ.
На фиг. 4.246 са показани графики за определяне на времето
155
на задействуване на реле РПН при Л'3ад=1,6 — 2. Тук/—нормал-
но реле, 2—закъснително реле с два ре да гол меден проводник,
3 — закъснително реле с 4 реда гол меден проводник, 4 — закъс-
нително реле с шест реда гол меден проводник.
На фиг.4.24 в са показами графики, от конто се вижда влия-
ние™ на броя на навивките върху зависимостта на времето на
задействуване на коефициента на сигурност на задействуване на
релето
На фиг.42!г са показани графично зависимостите на времето
на задействуване на реле, на което е поставена намогка накъсо,
от коефициента на сигурност на задействуване Кзал- При включ-
ване на ток във веригата на работната намотка в намотката,
свързана накъсо, по закона на Ленц се индуктират токове, конто
намаляват скоростта на нарастване на магнитния поток. Вслед-
ствие на това се създава закъснение на задействуване на релето.
Време на отпускане на котвата на релето /отп. Завися о г
много и различии фактори, каго големината на ампернавивките
на задържане Л®уздр. дебелината на противозапалвашатз пластин-
ка 5, съпротивлението и броя на навивките на намотката, начина
на изключване на релето (чрез прекъсване на веригата на тока или
156
даване на намотката накъсо), схемата, в конто е включено реле-
то (със или без последователно включени елементи R, L, С) и
др. Във формулите се използуват също така и постоянни коефи-
циенти, конто зависят от типа на релето. Изчисляването на вре-
мето на отпускане на релето по аналитичен начин е доста слож-
но, като в същото време не се получават достатъчно точни ре-
зултати. Най-често за определяне на времето на отпускане се
използува графоаналитичен метод.
На фиг. 4 25 а са дадени експериментални криви за опреде-
ляне времето на отпускане в зависимост от еквивалентните това
ри на задържане при различии дебелини на противозалепващата
пластинка <50. Както се вижда от фигурата, кривите са групираии
в два снопа. По горния сноп криви (/он) се отчита времето на
отпускане при даване намотката накъсо, а по долния сноп —
при прекъсване на тока през намотката. Когато релето е включе-
но по местна схема, т. е. намотката е свързана направо към токо-
източника, времето /отп е равно на това, отчетено по кривите.
Когато паралелно на намотката е включен резисторът R, вре-
мето на отпускане се изчисл. ва по формулата
С„ w
torn—~^ (ton ^S-
Когато релето има две 1 амотки, от конто втората е свързана
постоянно накъсо или се свързва накъсо при изключване на
тока в първата намотка, времето на отпускане се определя по
формулата
4тп=Сн(-^--1--^—jx(U—fo)+^o> ms »
където Rp , wPl и Rp„, wP2 са съответно съпротивленията и бров
на навивките на първата и втората намотка.
За реле РПН коефициентът Сн-=4,5. 10вй.
Времето на отпускане на реле с намотка накъсо от гол меден
проводник се определя графоанадитично, като се използува фор-
мулата
/отп--Ж (^он ^о) + ^о>
Коефициентът Снк съответно при 2, 4 и 6 реда гол меден про-
водник има следкиie стойности: Снк. = 14,5.10 6 й; СНК1=7,95 .
. 10“6 Й; СНк8=5,76 . Ю"10 Й.
В някои литературни източници се дават емпирични формули
за изчисляване времепараметрите на определени видове релета
[7.8].
На фиг. 4.25 б са дадени криви за определяне на времето на
157
отпускане в зависимост от коефициента на сигурност при отпус-
кане Кот при различно запълване на намотъчното пространство
с накъсо съединена намотка (Лк = 1 mm, или Лк =2 mm, или Ак —
Фиг. 4.25. Графики за определяне на времето
и а отпускане
=3 mm при 100 % запълване, при дебелина на противозаленва-
щата пластина 8=0,1 mm. Тези зависимости могат да се използу-
ват за определяне времето на отпускане при други дебелини на
противозалепващата пластина, като с увеличаване на дебелината
158
времето на отпускане се намалява със следните стойности: при
8 = 0,2 mm — с 30%; при 8=0,3 mm—с 50 %; при 8=0,4 mm —
с 65% и при 8= 0,5 mm —със 70%.
За получаване на време на закъснение повече or 250—300 ms
се използуват други методи.
Метод за изчисляване на двунамотъчно реле тип РПН
В практиката рядко се използуват еднонамотъчни релета. Най-
често релетата биват двунамотъчни и тринамотъчни. Тук се дава
редът за изчисляване на едно двунамотъчно реле тип РПН, като
се разглеждат само тези точки, конто се различават от изложе-
ния вече метод на изчисляване на еднонам^тьчното реле.
При изчисляване на двуг.амотъчното реле са валидни всички
формули и съображения, дадени в т. а, б, в, г, д, е. При изчис-
ляването по т. жи останалите точки се използуват формули, в
конто се отчитат данни за втората намотка (при последователно
включване): •
t/HOM -0,9 0,9£7НОМ
ХЯ (/?р1+/?рП+/?доп) 1,1 1.1 Ro6 ’ ’
където
Пов = Apii h 7?,(оп;
/?Р1 е съпротивлението на пързата намотка на релето;
/?₽.! — съпротивлението на втората намотка на релето.
а. Изчисляване напървата намотка на релето
1. Избор на диаметър на проводника за първата намотка
Изхожда се от същите съображения, пэсочени в т. з при из-
бор на диаметъра. Приемаме диаметър d\ , на който съответству-
ват съпротивление и брой на навивки /?тасл i и ®табл 1 при 100 %
запълване на намотъчното пространство. На избрания диаметър
съогветствува коефициент на запълване на намотките kj\.
2. Определяне броя на навивките напървата намотка
При дадена стойност на съпротивлението на първата намотка
определяме процентното запълване на намотъчното пространство
по съпротивление
О
/?xl% = yL--100.
/ктабл
На тази стойност съотвегствува процепгио запълване по навивки
®>xl %.
Броят на навивките на първата намотка се определи по фор-
мулата
о/ %вбл .
Wpi = Wxi% —100--1.
159
3. Определяне процентното запълване на намотъчното прост-
ранство заедно с изолация
Wxl изол % = W%&II +2,5 % .
На това процентно запълване по навивки отговаря процентното
запълване по съпротивление /?Ai %.
б. Изчисляванена втората намотка нарелето
1. Избор на дагметър на проводника при предварително зада-
дено съпротивление на намотките.
Изхсжда се от съображенията, посочени в т. з. Приема се диа
метър t/ц, в случая различен от този на първата намотка, иа
който съответствуват
Ртабл 11 ; я+абл П и kf ц.
2. Определяне на броя на навивките на втората намотка
Понеже диаметърът на проводника навгората намотка е раз-
личен от този на първата, се налага привеждането на втората на-
мотка към първата. Това се прави поради обстоятелството, че
таблиците, по конто се изчислява процентното запълване по съ-
противление и навивки на макарата, отразяват данни при използу-
ване на 100 % запълване с един и същ диаметър на проводника.
При събиране на процентното запълване на съпротивление от
двете намотки се получават грешни резултати. Един от методите
за правили'» изчисляване на втората намотка е привеждане на
същата към първата намотка, т. е. изчисляване на фиктивна на-
мотка, за която се приема, че е навита с диаметър du и заема
намотъчното пространство на първата намотка. Вследствие на
различието на диаметрите на първата и втората (фиктивна) на-
мотка последната има съпротивление и брой на навивките, конто
ще се различават от тези на първата намотка. Като се изпол-
зува определената стойност^щ1из% за първата намотка, навита с
диаметър di, и величината И1ибл и, може да се определи фик-
тивният брой навивки на намотката при условие, че същата
е навита с диаметър с/ц.
Приведеното съпротивление на фиктивната намотка при усло-
вие, че същата е навита с диаметър du, се определя чрез вели-
чините 7?1хИЗ% и /?табл in
Rxl из ~ Rxl из % • /?табл ц/100, й.
В такъв случай съпротивлението на фиктивната намотка и на
действителната втора намотка е
Rxo6 — Rxl из + ^рП-
Процентного запълване по съпротивление за двете намотки, на-
вита от проводник с един и същ диаметър dn, е
160
Яхоб % = ~Г>6 “• 100 •
"табл И
На /?хоб % съответствува процентно запълване по навивки Wxo6°/o'
Общият брой навивки на двете намотки се определя по форму-
лата
wx об 0/0 • “табл 11 .
=-------wo------ t.
Броят на действителните навивки на втората намотка се
ля, като се извади фиктивният брой навивки на първата
w1(j> от общия брой навивки wo6:
Щр п—кгоб ф» t.
3. Определяне процента на общото запълване на намотъчното
пространство.
Трябва да се взеие под внимание запълването от изолация за
втората намотка, а така също и коефициентът на запьлване на
намотката kt й.
Остана лиге изтисления се иззършват както при еднонамотъч-
но реле. Когато релето работи с различните намотки в различно
време, мощността на разсейване се изчнслява за всяка намотка
поотделно, а когато намотките работят одновременно — мощнос-
тите се сумират и обшата мощност не трябва да надвишава до-
пустимата мощност за релето.
За изчисляване на ампернавивките на реле РПН в инжеверна-
та практика широко се използува табличният метод.
Таблиците за определяне на ампернавивките (при различии
контактни групи) се съставят по експериментален път — чрез из-
мерване натоварв<нето на контактните групи, конто са прецизно
регулирани Измерванията се правят при различии номинални стой-
ности на хода на котвата 5 и дебелината на прогивозтлепващите
пластинки 80.
Таблиците за определяне ампернавивките на задействуване,
незадействуване задържане (удържане) и отпускане за реле РПН
съдържат всички възможни комбинации на основните. контактни
групи. Общият брой на тези комбинации е 813. Реле РПН има
три различии хода на котвата и в нормално изпълнение има че-
тири типа противозалепващн пластинки, поради което таблиците
съдържат всичко 4732 различии съчетання на контактни групи с
различен ход и различии противозалепващн пластинки. В табли-
ците производствените толеранси от механичен характер са отче-
тени по следния начин: детайлн с плюсови толеранси са послу-
жили при определяне на ампернавивките на задействуване и
задържане, а детайлн с минусови толеранси — при определяне на
ампернавивките на незадействуване и отпускане. При използуване
на таблиците трябва да се има предвид следното:
опреде-
намотка
11 Електрически релета . . .
161
а. По отношение на контактните и а кет и
В антетката на таблиците най-горе е дадено означението на
първата контактна трупа. Комбинациите на тази контактна трупа
с другите възможни са дадена по-долу между редовете. На-
пример: а
аа—/аа <50, mm
ход 1,5 mm 187 168 207 191 228 221 276 261 г 01 02 03 05 • поле
ход 1,5 mm г—г га 152 167 166 180 180 193 208 225 01 02 03 05 • поле
Под всяко означение на контактен пакет може да има само
едно поле от данни, което се отнася за ход 1,5 mm или 2 поле-
та съответно за ход 1,3 и 1,5 mm, или 3 полета за ход 1,1, 1,3
или 1,5 mm. От това е ясно, че за контактен пакет, който има
минимален ход 1,5 mm ще има само едно поле с данни. За па-
кети, конто имат минимален ход 1,1 mm, ше има 3 полета с дан-
ни. Всяко поле се състои от 4 реда. Всеки от редовете е за раз-
лична дебелина на противозалепващата пластина — най-горният е
за 0,1 mm, следват тези за 0,2 mm, 0,3 mm и 0,5 mm.
б. По отношение на ампернавивките
на задействуване
Стойностите на ампернавивките на задействуване са подредени
в две колони. В първата колонка се нанасят стойностите за нор-
мални котви и ядра, а във втората — за фино изработените. Си-
гурност на задействуване в практиката се получава при стойкости,
равни или по-големи от дадените в таблиците.
в. По отношение на ампернавивките
на н е з а д е й ст в у в а н е
С9ИГ
Сигурност на задействуване има в случайте, когато работните
ампернавивки са равни или по-малки от посочените в таблиците.
г. По отношение на ампернавивките на задържане
Стойностите на ампернавивките на задържане са дадени в 5
кслони, съответствуващи на предварително подмагнитване до
100, 150, 200, 300 и 1000 ампернавивки. Сигурност на задържане в
практиката ще се получи при стойности, равни или по-големи от
дадените в таблиците.
162
А. По отношение на ампернавивките на отпускане
В таблиците са дадени 3 колонки, като от първата се отчитат
стойностите на ампернавивките на отпускане при предварително
подмагнитване с 200 ампернавивки. При предварително подмаг-
нитване със 150 ампернавивки стойността от колоните се кори-
гира с+ I ампернавивка, а при предварително подмагнитване със
100 ампернавивки корекцията се прави с + 2 ампернавивки.
Втората и третата колона са съответно за подмагнитване с 300
и 1000 ампернавивки.
Разработените в завода за телефонна и телеграфна техника
(ЗТТТ) таблици съдържат над 100 листа и поради липса на мяс-
то не могат да бъдат поместени тук. В настоящата книга се да-
ват само няколко таблици, взети от ЗТТТ.
Пример за изчисляване на типово реле РПН
Нека да Начислим едно закъсншелно реле тип РПН, което
трябва да отговаря на следните условия:
а) да има два рабогни контакта и един превключващ;
б) съпротивлението на намотката му да бъде 800 Q;
в) захранващото напрежение да е 21 V.
1. По табл. 4.4 се определят тип ьт и означението на контактите.
2. Определя се механичната сила, която създават контактите.
При типовите релета това става по таблици, в конто са дадени ек-
вивалентните товари за различните видове контакти при задейст-
вуване ^зад, незадействуване Днез, задържане и отпускане Л,Тп-
Когато релето има няколко контакта, еквивалентните товари
се сумират.
В нашия случай имаме:
/7зад= 2 Дзадр + Гзадп = 2.39 + 32= 110 cN;
Аез = 2F,,e3p+ FHe3n=2 . 10+9,5 = 29,5 cN ;
Fздр = 2 Fздрр + F3Apn = 2.109 + 125=343 cN;
Foг» = 2Fотпр + Fотпп = 2.51+51 = 153 cN.
3. Ходът на котвата и дебелината на противозалепващата
пластинка се определят в зависимост от изискванията по отноше-
ние на времето на задействуване и отпускане на релето. Ходът
на котвата на релето тип РПН е в границите от 1,1 до 1,5 mm.
При бързодействуващите релета се приема минимален ход на кот-
вата. При бавнодействуващите релета се приема максимален ход.
Дебелината на противозалепващата пластинка се избира също
в зависимост от времепараметрите на релето. При бързодейству-
ващи ца отпускане релета противозалепващата пластинка трябва
да има максимална дебелина, а при закъснителни релета мини-
мална дебелина.
163
В нашия пример релето е нормално на задействуване и за-
къснително на отпускане. Приемаме ход на котвата S=l,l mm
и минимална дебелина на протнвозалепващата пластинка 5=0,1 mm.
Въздушната междина с ще бъде
Фиг. 4.26. Графики за определяне ампернавив-
ките на задействуване и незадействуване и ам-
пернавивките на отпускане и задържане на реле
тип РПН
Таблица 4.7
Означение, ход на котвгта и еквивалентни токари на контактните групи
на реле РПН
Контактни групи Еквивалентни товар» 4, cN
означение
ХОД на задържа- не, отпускане,
котвата вуване. вуване.
буквено J схемно 8, nun р зад р 1 нез лздр
а ,r 1, 1,1 39 10 109 51
г r IT 1,1 31 9,5 9,5 71 30
и rr 1 1,1 32 125 51
га 1 1,3 39 10 165 71
zr it 1,3 35 1 1.7 117 49
аг fll к 1,1 49 9 152 62
гг fl 1,1 Е8 21 130 47
гга rr r П 1.5 36 10 125 62
иг H 1,3 62 22 11.0 81
аи rr n 1,5 41 14 189 80
faa ГИ > 1.5 33 3 117 55
far ill 1 1.5 34 3 124 52
fra rm 1,3 39 И 157 62
zar mi 1,5 37 10 3 151 63
aa fll 1,1 32 7,5 164 68
afr 1 1,5 35 10 117 49
gru mu 1,3 57 21 155 71
gMl rr in 1,3 48 15 155 68
gzaa fif fl 1.3 60 22 194 82
gua Г11 i. 1,3 50 15 по 59
gur 111 i 1,3 50 15 140 59
aaa nr in 1,3 72 26 226 96
e 54 32 1
165
с = 5-f-g0= 1,14-0,1 = 1,2 mm.
4. Определят се необходимите ампернавивки на задействува-
не при съо ветните еквивалентни товари и при определената въз-
душна междина (ходът на котвата плюс дебелината на противо-
залепващата пластинка) по графиките, дадени на фиг. 4.26 а и
при Лзад = ПО cN и с=1,2 mm Ааузад=130 At;
при АНез = 29,5 cN и а=1,2 mm A wHe3 = 70 At;
при Аздр=343 cN и 5=0,1 mm Aw3Jlp = 50 At;
при Аотп = 153 cN и 5=0,1 mm A ?yorn = 20 At.
5. От даденото съпротивление за намотката на релето и нап-
режението на токоизточника се определя токът на задействуване
/зад. За да се определи токът при най-лоши условия, приема се,
че съпротивлението на релето е над номиналната стойност с 10%,
а напрежението на токоизточника е под номиналната стойност с
10 %*, т. е.
f _ 0,9 U
/зад“'1,1 R
или в случая
О 9 94 99
4ад= 1,1. 800 = is = 0,0246^0,025 А.
1 6. За да се изчисли необходимият диаметър на проводника
за намотката, необходимо е предварително да се знае допустима-
та плътност на тока, която е в граннцнте от 3 до 6 A/mm2. До-
пустимата плътност на тока може да бъде и до 10 A/mm2, кога-
то. релето работа кратковременно, има добро охлаждане или спе-
циална вентилация.
Като имаме предвид условията на работа на релето (продъл-
жителна работа, лнпса на охлаждане), приемаме допустима плът-
ност на тока А=2,5 A/mm2.**
Определяме сечението на проводника
I 25 . 10“3 „ ...
Я = = — 95-------— 0,01 mm-.
Определяме диаметъра на проводника
4.0,01 П11о
-=0,113 mm.
От табл. 4.4 избираме подходящ диаметър на проводника d=
= 0,12 mm.
* В никои книги тези допуски са отчетени в таблиците.
**:В практиката се допуска значително по голяма плътност на тока. При
кратковременен импулсен режим може да се допуске до 50 A/mm2.
166
7. Определяме запълването на намотъчното пространство от
намотките:
а. Приема се, че релето трябва да бъде закъснително, пора-
ди което върху ядрото му трябва да се навият 2 реда гол ме-
дей калайдисан проводник с диаметър 0,5 mm.
б. Работната намотка със съпротивление Rp =800 й ще се
навие върху закъснителната намотка. Процентното запълване на
намотъчното пространство по отношение на навивките не е про-
порционално на процентното му запълване по отношение на съ-
противлението. Тъй като в началните редове на намотката навив-
ките са по-къси, съпротивлението им ще бъде по-малко, отколко-
то съпротивлението на навивките в по-горните редове. В табл.
4.4 е дадено процентното запълване по навивки и съпротивление,
като се има предвид, че навиването започва винаги при празно
намотъчно пространство.
В разгледания случай обаче работната намотка трябва да се
навие върху закъснителната намотка, която е заела определена
част от намотъчното пространство. Това запълване на намотъч-
ното пространство трябва да се изрази чрез съпротивлението и
броя на навивките на намотка от проводник с диаметър, равен
на диаметъра на проводника на работната намотка.
По табл. 4.4 определяме съпротивлението и броя на навивки-
те при 100 %-но запълване на намотъчното пространство:
при tZ=0,12 mm /?о=129О й, w0 = 168001.
в. Определяме процентното запълване на намотъчното прост-
ранство от работната намотка при съпротивление 7?Р =800 Й:
R„ 800
R % = - . 100 ='12да • Ю0=62 %.
Сумата на процентното запълване по съпротивление от на-
мотката накъсо и работната намотка е (табл. 4.5).
7?кср% =Якс% + Я%=9,9 %+62 %=71,9%.
На това процентно запълване по съпротивление отговаря (вж.
табл. 4.5) 78,7 % -но запълване по навивки, т. е.
^кср%=78,7 %.
Процентното запълване по навивки от работната намотка ще
бъде
wp % = wKC р о/о—wKC % = 78,7 — 15,2=63,5 %.
Определяме броя на навивките, конто отговарят на това про-
центно запълване:
- 16 ^i,63-5 = 106001.
8. Определяме коефициента на сигурност при задействуване
Wp
167
на релето. За задействуване на релето при съответното контакт-
но налягане са необходими 130 At.
Ампернавивките на релето при ток /звД = 0,025 А и брой на
навивките wp = 10600 са A тУзад.габ =0,025 . 10 600—265 At.
Коефициентът на сигурност при задействуване ще бъде
Азад
а ^зад.раб
а ^зад.сх
265_ 9
130
Определяме мощността на загряване при условие, че напре-
жението (24 V) се увеличи с 10 % и че намотката на релето
има 10 % по-малко съпротивление от номиналното:
р _
1загр —
(1.1 С)2
0.9 Rp
(М . 24)2
0,9 . 800
= 0,97 W < 5 W-
При такава малка мощност на загряване е възможно да се
допуске по-голяма плътност на това и да се направи ново начи-
сление на релето.
Номограма за определяне диаметъра, съпротивлението и
броя на навивките: на намотката на реле РПН
За по-лесно изчисляване на намотката на реле РПН заводите-
производители са разработили номограма- Тя е разделена на две
части. В горната част са дадени стойностите на съпротивления-
та на намотката при определен диаметър и определено процент-
но запълване (по съпротивление). В долната част е даден броят
на навивките на намотките при определен диаметър и при опре-
делено запълтане на намотъчното пространство (по навивки). В
първата графа са дадени стойностите на диаметъра на проводни-
ка (меден и константанов), а в последната графа са дадени стой-
ностите на намотките при 100 % запълване съответно по навив-
ки и по сьпротивлеиие.
а. Определяне на диаметъра при зададеносъ-
противление. Например, ако е зададено /?=16;0й, от табл.
4.4 се вижда, че медният проводник с диаметър d=0,11 min ще
има максимално запълване на намотъчното пространство по съп-
ротивление 7? =1600 Q (с отчитане на допуските).
От долната част на номограмата се отчита броят на навивки-
те ^=17 000, т.е. максималното запълване на намотъчното про-
странство по навивки.
Ако обаче е необходимо да се използува проводник (меден)
с (/=10 mm, от средната графа намираме А = 1600 Q (което съ-
ответствува на (Z=10 mm) и по показания начин определяме броя
на навивките w— 17 000, конто съответствуват на същото запъл-
ване на намотъчното пространство, както и съпротивлението. Съ-
що така може да се определи и какво запълване има по съпро
168
тивление (например за случая 7? % = 67,5 %) и по навивки (w % —
=72,5%).
б. Определяне надиаметърана проводника по
зададени навивки. Определянето на диаметъра на провод-
ника при зададени навивки е аналогично на изложеното, като се
използува долната част на номограма!а по зададените навивки се
избира проводник с желай диаметър и се определя съпротивле-
нието, съответствувашо на запълването на навивките по показа-
ния начин. От таблицата също може да се определи R % и w%.
След като се определи диаметърът, определя се плътността
на тока и се сравнява с допустимата плътност. Когато получе-
ната плътност е по-голяма или по-малка от допустимата, се пра-
ви нов избор на диаметъра.
Принципа при изчисляване на захранващото реле ЗР
(фиг. 427) [17, 47\
Захранващото реле като съставна част на захранващия мост
за микрофона на абонат трябва да има две напълно еднакви си-
метрични намотки с малко съпротивление за постоянния ток и
колкото е възможно по голямо съпротивление за променливи то-
кове с тонална честота от 250—300 до 3400—-3500 Hz.
При захранващото реле различаваме активно съпротивление
при постоянен ток 7?р , което в същност е сумата от активного
съпротивление на проводника на намотката и активного съпро-
=Ри 4-7?ст (съпротивление на на-
тивление при променлив ток /?р
мотката и на стоманата).
За да се получи по-голямо за-
тихване за разговоримте токове,
трябва Xl на захранващия мост
(ЗМ) да бъде голямо. Ето защо
индуктивността L трябва да е
голяма. Но нарастването на L
се получава при увеличаване
броя на навивките w или пои
увеличаване на магнитната про-
ницаемост р — използуване на
но-доброкачествена стомана.
При по добро качество на сто-
маната обаче намаляват и загу-
бите в нея, т. е. намалява 7?ст,
довежда до увеличаване на фазовня
схема иа включ-
реле
Фиг. 4.27. Принципна
ване на захранващото
а с
това намалява
ъгъл ср, като
и Рр , което
со L
cp=srctg -=*'
Целесъобразно е ср да приема
стойности от 70 до 80. По-
169
толемият фазов ъгъл води до по-малко собствено затихване на
захранващия мост в цёнтралата.
За осигуряване на нормално захранване, а с това и нормален
работен режим на абонатния микрофон той трябва да получа-
ва достатъчен ток при колебанието на напрежението (при най-
къса верига /?л =0 и при най-дълга верига = Rnmax) и да
се движи в граничите на допустимите норми. При РТЦ и при
АТЦ във всяка разговорна верига вземат участие захранващи
релета. В АТЦ те могат да изпълняват едновремеино ролята на
импулени релета или релета за обаждане-
Когато едно реле изпълнява функциите само на захранващо
реле, то трябва да отговаря на следните основни изисквания:
1. За да осигури нормален работен режим на абонатния мик-
рофон, намотката на захранващото реле трябва да има малко /?р,
такова, че при дълга абонатна линия да се осигури /захр т1п доп.
2. За намаляване затихването в захранващия мост в центра-
лата намотката на захранващото реле трябва да има голямо Zp —
за ток I със звукова честота. Ето защо трябва да е спазено
условието
Фиг. 4.28. Скица на намотките на захранва-
щото реле
Zp = 7 + («н £р )2 10 000 Q.
при /н =200 или 300 Hz
Намотката на захранващото реле се състои от две намотки Р'
и Р” (фиг. 4.27). За получаване на еднакви параметри на двете
намотки навиването се извършва по следния начин (фиг. 4.28).
Първата намота Р' се разделя на две части, като половината от
нея /наМ') се навива върху ядрото (фиг. 4.28), след което се
навива втората намотка (Пнам). Най-отгоре се навива втората по-
ловина от първата намотка /наи).
170
Изчисляване на импулсно реле РПН
Общи сведения. Импулсни релета се наричат релетата, конто
се използуват във вериги, по конто се предават импулсни сигна-
ли с определена продължателност. Изискванията относно импулс-
ните релета се определят от тези на уредбите, в конто е вклю-
чено релето.
Много често за импулсни релета се използуват поляризовани,
електронни или транзисторни релета и релейни елементи. В ав-
томатичните телефонии централи за приемане и предаване на из-
бирателните импулси обикновено се работи с релета тип РПН,
относно конто се предявяват някои по-специални изисквания.
За да се осигури правилна работа иа свързочните съоръжения
при осъществяване на връзката, е необходимо приетите от им-
пулсното реле токови импулси, предадени по абонатната телефон-
ия верига, да се предадаг в токовия кръг на намотката на съот-
ветния електромагнит на избирача с минимални изкривявания. Ко-
гато токовите импулси са недостатъчно дълги, импулсното реле
може да не успее да се задействува, а задържащото реле да от-
пуске. Когато импулсите са по-продължителни, отколкото е не-
обходимо, електромагнитът на избирача може да не успее да се
задействува, а серийното реле да отпусне. От казаното дотук се
вижда необходимостта от нормиране на продължителността на
токовите импулси и на паузите между тях, а също така и на до-
пустимите отклонения от наминалните стойности.
Основен източник на изкривяванията на импулсите при изби-
ране на номера е съвместната работа на абонатната телефония
верига заедно с импулсното реле, което налага тяхното комплекс-
но разглеждане. Тоталните параметри на абонатната верига са
непостоянни и зависят както от вида й, така и от дължината й.
Абсолютно изкривяване на импулсите е равно на разликата
между времето на задействуване на релето /зад и времето на от-
пускане на релето , т. е.
А/ —: /зад /отп-
За онагледяване на граничите на изменение на импулсното
отношение kt и честотата на импулсите се строят т. нар.
^3
диаграми-мишени (фиг. 4.29). Мишената на импулсното реле на-
пример се построява по следния начин.
По абсцисната ос на правоъгълната координатна система се
нанася на определен мащаб времето, през което релето е затво-
рило контактите 4 , а по ординатната ос — времето на прекъсна-
ти контакти /0. В такъв случай успоредните прави, разположени
под ъгъл 45° спрямо отрицателната посока на абсцисната ос,
изобразяват фактически линиите на различните честоти на импул-
сите. Правите, конто изхождат от началото на координатната
система, изразяват импулсното отношение.
171
Числената стойност на ki се определи от стойността на тан-
генса от ъгъла на i аклона на съответната права спрягло абсцис-
ната ос.
Ог обшия курс по телефония е известно, че номиналната
Фиг. 4.29. Мишена на импулсно реле
стойност на импулсното отношение при АТЦ от стъпкова систе-
ма е kt =-—=1,6:1, а номиналната стойност на честотата на
ч
импулсите е f=10 Hz (10 импулса в секунда), т. е. 7'=0,1 s
/3 =0,384638 ms и /‘о=0,6154-62 ms. При това допустимите
граница, между конто могат да се изменят ki и Т, са съответ-
но 1,3 —1,9 за ki и 0,09 — 0,11 s за Т. Графично максималните
допустимы отклонения на импулсното отношение и честота от
номиналннте стойности се определят от граничните линии на
мишената на импулсното реле, показана на фигурата. За да се
предават импулсите от импулсното реле без изкривявания, необ-
ходимо е да се изпълни условието за постоянно импулсно отно-
шение :
ki =const.
*3
Практически се получава
_ ^0 __ ^о4~(^зад Фтп) _
t3 ^зад ^отп) ^з
Експлоатационннте условия иалагат АТЦ да работи правилно
172
и сигурно при съпротивление на абонатната верига /?л =0- 1000 Q
при мннимално изолационно съпротивление между проводниците
на веригата /?„3=20 кй. При изчисляване на релето се прене-
брегва работният капацитет на линейната верига, приема се ак-
тивно съпротивление на намотката на релето, равно на 800 й.
Пример за изчисляване на импулсно и захранващо реле
Изходни данни:
Номинално захранващо напрежение—60V±lOo/0.
Съпротивление на захранващото реле-7?3 р=2.200 й.
Съпротивление на диференциалното реле /?д = 2.200 й.
Съпротивление на абонатната линия 7?л =1000 й.
Съпротивление на телефонния апарат /<та=200 й.
Контактни групи: а, и, а.
Микрофонен капсул — въгленов: /?=150 й, /_20 -50 mA.
По реда на изчислешето се определят:
1. Ход на котвата и дебелина на противозалепващата пла-
стина.
От табл, 4.7 се вижда, че за контактните групп а, и, а най-
малкият ход на котвата е 3 = 1,1 mm. Дебелината на противо-
залепващата пластина е 3=0,3 mm.
2. Еквивалентни товари
Ог табл. 4.7 се отчита
Лад ел = 39 cN;
Fot.10,1 =51 cN.
Общият товар е
Рзг.ц= ПО cN;
Л>тп = 153 cN.
3. Ампернавивки
От фиг. 4.26 се отчпта
Д^заД=145 At;
д™отп=35 At.
При коефициент на сигурност Л'зад=Л'01п= М ще се получи
Дте’зад=174 At;
z4t£/oti1 = 42 At.
4. Съпротивление на веригата
Общото съпротивление на веригата се дава с израза
2/?=/?л +/?д +/?зр+ Ла = 1000 + 2.200 +2.200 +200= 2000 й.
При 12 % произволствени толеранси ще се получи 7?тах =
= 2400 Й.
173
2400
5. Ток, който ще тече в кръга
0, 9 Uи 0 9 60
7 , — я _ u.a-DU —99 4 гпА
* зад min q 2400
6. Необходим брой навивки за задействуване
Д™ п 174
- / " - 22Л10-.
зад min
7. Общо съпротивление на отпускане
^отп ~ /?зр"Ь7\д +7?Из.
където 7?нз е съпротивлението на изолацията; 7?113^20 000 £2.
2 /?отп=2.200 +2.200+20 000 =20 800 £2.
8. Ток, който ще тече през изолацията
1,1 ин 1,1.60
/здР =—го 8бГ=3, 4 ’ 10 А'
9. Проверка на коефициента на сигурност /Сотп
„ _ >Чтп _ 42
°ТП /здршах® 3,14.10-з.780б“ 1,/и‘
Коефициентът на сигурност по възможност трябва да е по-
голям. Той обаче не бива да се избира и много голям, понеже
с това се увеличава консумацията, шумът при работа и вибра-
циите.
Беше прието /С3ад=^тп= 1,2. Полученият резултат е 1,71>1,2
и следователно удовлетворява необходимите изисквания.
10. Време на задействуване /зад
Определя се от графиката на фиг. 4.24 в. За случая се от-
чита /зад =15 ms.
Времето /зад може да се отчете и от фиг. 4.24 б, като се из-
ползува параметърът т
т=-------s- ,
където Ст е коефициент на минималната стойност на еквивалент-
ното съпротивление на 1 навивка. За нормално реле С,п=2,7.10—6 О.
Тогава
2200
т. 2,7 .10~e(7,8 . l(Fj;~ 13,5
и се отчита /зад=14 ms.
Времето на отпускане може да се отчете от фиг. 4.25 б-
174
/отп=12 ms.
11. Абсолютно изкривяваае на импулсите
Д/=Аад—4>тп=15—12=3 ms.
Обикновено се допуска Д t<^6 ms-
12. Индуктивност на релето
Определя се по формулата
L=K0w2,
къцечо Ко се отчита от графиката на фиг. 4.4
За +ге>=174 At от графиката се отчита Д0=23 .10~б. * 8.
Тогава
£+=13,3 И.
13. Модул на привидното съпротивление при /н =300 Hz
Zi=v//^p+(wZ.J2=74002+-(2n 7300.13,З)2 = 23 000 Й.
14. Диаметър на проводника d
Релето може да бъде продължително време включено в то-
ковата верига, поради което се избира плътност на тока J— ЗА/mm2..
Тогава сечението на проводника ще бъде
q А ад min
22,3 . IO-8
3
=0,0074 m2.
^Приема се d=0,09 mm, /?=4030й, тг/=29 000 t.
а. Намотка I; Rv =200 й
200. 100
~ 4030 ~ ~4’95 %-
На Д1.»/о=4,95%^1-%=7,8%;
7,8.29 000
100
=2260t.
W =
б. Намотка II; /?и=400й. За отчитане запълването от изо-
лацията, която се поставя между двете намотки, се прибавя 2,5%.
^гфо/о=7,8 % +2,5% = 10,3% — 7+%=6,45%;
р «Табд.«Гф% _ 4030.6,45
Д1Ф-----100-------100 ^ьий,
Я11Фо6що=Япф+Я и=260+400=660 Й;
^/„ = -зГ =16o/o-w1№/=23,4%;
Wll%=23,4 % — 10,3о/о = 13,1%;
= = ^^=3800 t.
175-
в. Намотка I"; 7?i«=200 Q
Wi<w=23,4 +2,5 = 25,9 %—/?Гф=17,6% ;
/?гФ= ^0^=710 Q;
Я,„о= 710-ь200=910 Й;
КП = ^оз(Г1=22’6 %—W%=31,2 %;
^^=31.2-25,9=5,3 % ;
29 000.5.3 ,
w'"=---in ,-= 1040 L
1U‘J
дар-Ьг^п-bWi»=7600; 7800- 7600=200. По-малко от 5%.
Изчисляване на релето, когато условието за симетричност не
е съпротивлението, а броят на навивките
Общият брой на навивките е 7800, от което стедва, че намот-
ките Г и I" ще имат средно по 1900 навивки, а намотката II ще
има 3800 навивки Изчислението е показано в табличен вид.
Намотка 1 Диаметър на провод- ника, mm Брой н а । навивките, ‘ 1 Процентно запълване по навивки, % Общо запъл- ване на боби- ната, % Запълване по сопро- тивление, % Съпротив- ление, & Забележка
Г 0,09 1900 6.5 j Х1.21 + 2.5 9.U5 7.92 2,5 4,8 190 Изолация
II 0,09 3800 13.1 Х121 22,15 + 2.5 24,65 15,85 2,5 10,15 15,1 16.9 420 Изолация
1" 0,09 1900 6,55 XI.21 31,20 + 2,5 33,7 7.92 2.5 ЗЭ,19< 100 5,4 22,3 290 Изолация
д. Определяне на допустимата мощност на релето
За да се предпази релето от нагряване, мощността му трябва да
бъде по голяма от 5 W, т. е.
P = 'R’(oW=83°
ofeSo) =0.9W<5W.
Производственото предписание на релето ще има вида
1—410—3800—0,9—ПЕЛ.
176
II 420 3800 0,9ПЕЛ.
Не се отбелязва разделянето на едната намотка на две, за-
щото това се разбира от равенство™ на съпротивлението и на-
вивките.
4.7.3. Изчисляване на реле тип „Тесла" (съкратен метод)
При изчисляването на релета се спазва следният ргд:
а. Определяне вида и броя на контактите. За целта се изпол-
зува табл 4.8, от която се избира необходимата комбинация на
контактния пакет.
б. За избрания контактен пакет са необходима и съответен
Таблица 4.8
12 Електрически релета .
177
брой ампернавивки. Те се определят от табл. 4.9- Трябва да се
обърне внимание на следното:
— Независимо от броя на контактите е необходим един пър-
воначален брой ампернавивки, конто са дадени във втората ко-
лона.
— Към първоначалния брой ампернавивки се прибавят и ам-
пернавивките, необходим!! за всяка двойка контакти. Характерно
за това реле е, че броят на контактите от всеки вид е винаги
четно число и стойностите за необходимите ампернавивки в табли-
цата се отнасят за един чифт (двойка) контакти.
Полученият брой ампернавивки е на границата на необходимня.
За да се осигури действието на релето, трябва полученото число»
да се умножи с един коефициент, както следва:
за незадействуване най-много с 0,7;
за задействуване най-малко с 1,3;
за задържане с 1 до 1,5;
за отпускане най-много с 0,6.
в. Определяне на навивките, диаметъра на проводника и с’ъ-
противлението става с помощта на табл. 4.10 и табл. 4.11 по на-
чин, подобен на този за изчисляване на реле РПН.
Пример. Да се изчислят данните на реле тип „Тесла", което
ще работи с напрежение 60 V и трябва да притежава следните
контакти: 4 работни контакта, 1 спокоен и 2 превключвахци. То
трябва да се задействува при включване на напрежението и от-
пуска при прекъсване на веригата.
Решение:
а. От табл. 4.8 избираме следния контактен пакет:
горен ред 2г+2и;
долей ред 4я.
В случая релето ще притежава един спокоен контакт г в по-
вече, което не ще пречи на неговото действие.
б. Необходимият брой ампернавивки за задействуване на ре-
лето ще определим от таблица 4.9 така:
първоначален брой ампернавивки 80
контакти 4 бр. работни (4о,) = 2х2а = 2.38= 76
контакти 2 бр. спокойни (2г) = 42
контакти 2 бр. превключващи (2д)-= 80
Всичко: 278 At
Ще приемем коефициент на сигурност Л'зад=1,40, следовател-
но необходимите за задействуването ампернавивки ще бъдат:
AaU 1,40.278=390 At
в. За да се осигури това количество ампернавивки при даде-
ното напрежение, ще са необходими съответен брой навивки с
определено съпротивление. Тъй като
178
Aw=-^- . w — 60 ,
к к
следва, че
w ___ kw 39U ______„ г
—— = 60-b,O.
От табл. 4.10 намираме, че такова отношение може да се
получи с проводник с диаметър най-малко 0,09 mm. С този про-
водник може да се навие намотка със следните данни:
3000 Q, 23500 навивки, 0,09 mm.
г. Проверява се броят на ампернавивките, конто ще се по-
лучат :
. 23 500=470 At-
i\ oUUU
Ампернавивките са напълно достатъчни и с резерв за пад на на-
прежението в батерията и допустимите отклонения при навиване
на намотката,
д. Консумираната от бобината мощност ще бъде
р_ ЬШ2 _ 1,1.602 _ 3900 w
0,9/? — 0,9.3000 ~ 2700 ~1,С> W’
което е напълно допустимо (РДОп=4 W).
е. С цел да се направи икономия на меден проводник и труд
от навиване на бобината може да се измени броят на навивките.
В случая може да се стигне до 4 W консумация от бобината
вместо 1,5 W, което е около 3 пъти по-малко. Тъй като при на-
маляване броя на навивките се намалява приблизително в съща-
та пропорция и съпротивлението, то броят на ампернавивките ще
се запази почти същият. Ако в случая броят на навивките се на-
мали 2,35 пъти и се навият само 10000 навивки от същия про-
водник, съпротивлението ще се намали също. Определянето му
се извършва по следния начин. Изчислява се процентното запъл-
ване на намотъчното пространство:
™ о/ = 1000 =42 5 %
w '° 23 500 7
От табл. 4.11 се намира, че на това запълване отговаря 33% съ-
противление спрямо определените първоначално 3000 й, или
я=0,33. зооо^юооа.
ж. Извършва се отново проверка на получените данни.
— Ампернавивки:
Aw=-%- . w = . 10 000=600 At.
К 1 иии
179
Таблица 4.9
Мео бходими ампернавивки за работа на реле „Тесла"
Действие Ампернавивки
първона- чални 2а 2г 2« /па •2пг 2я«
Незадействуване 30 20 30 50 50 16 66
Задействуване 80 38 42 80 68 20 88
Задържане 10 16 12 28 16 10 26
Отпускане 5 12 10 22 12 8 20
Забележка. Пэсочените стойности важатпри дистанционна пластинка 0,2mm
Таблица 4.10
Данни за намотките на реле „Тесла"
Диаметър на проводника, mm Съпротив- ление, £2 Брой на на- вивките, W Диаметър на проводника, шт Съпротявле- ние, Брой на на- вивките, W
1 2 3 4 5 6
0,05 28800 70500 0,31 25 2500
0,06 11400 44000 0,33 21 2200
0,07 7200 36000 0,35 17 2000
0,08 4600 29500 0,38 13,50 1800
0,09 3000 23500 0,40 10,00 1560
0,10 2000 19500 0,12 8,00 1400
0,11 1200 15000 0,45 6,17 1230
0,12 980 13800 0,18 5,00 1100
0,13 680 11500 0,50 4,11 1020
0,14 540 10200 0,53 3,22 900
0,15 420 9150 0.56 2,60 810
0,16 330 8250 0,60 2,0(1 705
0,17 260 75'30 0,63 1,66 645
0,18 210 6/50 (,67 1,30 570
0,19 175 6150 0,71 1.03 510
0,20 145 5700 1,03 0,26 260
0,21 ПО 5100
0,22 95 4700 Данин за ыедните 5ТуЛКИ
0,23 0,25 85 4300
61 50 3800 3360 Дебелина,mm | R, % W, %
0 26
0,28 40 3060 1,25 9,65 14,50
0,30 31 2700 2,00 19,80 27,60
2,75 31,20 40,70
— Коефициент на сигурност:
Азад
Мюл_
А^необх
600
390
1,54.
180
Таблица 4.11
Таблица за процентното запълване по намотки и съпротивление на реле
„Тесла"
/?. % №. % | И. % №, %
я. % №. % R. % №. %
3,15 5 7,80 45,30 55 64.00
6,50 10 15,00 50,60 60 68,45
10,00 15 21,65 56,15 65 72,70
13,75 20 27,85 61,80 70 76,90
17,65 25 33,75 67,70 75 81,00
21,80 30 39,30 73,75 80 85,00
26,10 35 44,70 80,00 85 88,80
30,60 40 49,80 86,50 90 92,60
35,30 45 54,70 93,10 95 96,30
40,20 50 59,40 100 100 100
— Разсеяна в бобината мощност:
р_1Л-и2 1.1 602
0,9 R — и,9 . IU00
= 4,6 W.
4.7.4. Изчисляване на реле тип РР
Реле тип РР се използува предимно за включване директно към
източника на напрежение и по-рядко — чрез включено във верига-
та допълнително съпротивление. Необходимите за задействуване-
то му ампернавивки са следните:
— един превключващ контакт: 130 At;
— два превключващи контакта: 160 At;
— три превключващи контакта: 180 At;
— четири превключващи контакта: 200 At.
В зависимост от напрежението се избира броят на навивките,
а те определят диаметъра на проводника, от който ще се навива
бобината. Данните за броя на навивките и съпротивлението на
намотката в зависимост от диаметъра на проводника са дадени
в табл. 4.12.
От таблицата се вижда, че с увеличаване на диаметъра се
намалява броят на навивките и съпротивлението на същите. Тях-
ното отношение обаче не остава постоянно, а се увеличава с уве-
личаване диаметъра на проводника. Например за проводник с
л л-- w 22 000 „ о.
диаметър (Щэ mm отношението == ^-g^ == 3,24, а за проводник
1 700 f- л
с диаметър 0,20 mm отношението вече е=52. Следова-
телно според ампернавивките,конто трябва да се получат, и напре-
181
жението, под което ще се включва релето, ще трябва да се из-
бере и диаметър на проводник. Колкото той е по-голям, толкова
повече ампернавивки ще се получат при еднакво напрежение.
Таблица 4.12
Таблица за намотките на реле тип РР при 100% запълване
Диаметър, min Съпротивление, Й Брой на на- нивките, w Диаметър, rnrn Съпротивление, £2 Брой на на- вив ките, W
0,05 6800 22000 0,22 23 1400
0,06 3300 15000 0,24 17 1220
0,07 1800 11000 0,26 12 1050
0,08 1100 9500 0,28 9 900
0,09 680 7000 0,30 7 820
0,10 450 5800 0,35 4 630
0,11 310 4801 0.40 2.3 480
0,12 220 4200 0,50 1 310
0,13 160 3600 0,60 0,45 210
0,14 125 3200 0,70 0,25 160
0,15 95 28)0 0,80 0,15 ПО
0,16 76 2500 0,90 0,09 95
0,17 62 2300 1,00 0,06 80
0,18 48 2050
’ 0,20 33 1700
Примера за изчисляване на реле РР
Пример Г. Реле тип РР с два превключващи контакта се
включва към източник с напрежение 24 V. Да се определят дан-
ните за намотката му.
Решение: За да се задействува релето, ще са необходими
най-малко 160 At. За по-голяма сигурност ще приемем, че са не-
обходими 200 At. Като използуваме формулата
Aw= n--w
и заместим с дадените стойности, ще получим
24
200=—-w, откъдето намираме, че трябаа да изберем такъв
проводник, при който отношението на броя на навивките към съ-
противлението на същите да бъде
w 200 „
24
От табл. 4.12 намираме, че подходящ ще бъде проводник с
диаметър 0,08 шт или с по-голям такъв.
Проверка на решението
а. От таблицата се определят данните на намотката:
182
1100 Q, 9500 навивки, 0,08mm.
б. Брой на ампернавивките
Aw=-D-w=~ • 9500=207 At.
в. Коефициент за сигурност Кзгл
Лзад= т™ = 1,3, което е напълно достатъчно.
” 1OV
г. Консумирана енергия в намотката
U'2 242
Р=- r = 1]()q-=0,520 W, която е в допустимата граница.
Макар и по-рядко, релето тип РР може да бъде включено в
по-сложен токов кръг, състоящ се от релето и от други еле-
менти. В такъв случай при определяне иа данните трябва да се
вземат под внимание и другите елементи.
Пример 2. Реле тип РР е включено чрез резистор с активно
съпротивление /?1=100й към токоизточник с напрежение 12 V.
Релето има само един превключващ контакт. Да се определят
данните на намотката.
Решение: Приемаме, че за да се задействува релето, ще
са необходими 130 At. За по-голяма сигурност ще изберем та-
къв проводник, при който да се получи по-голямо количество
ампернавивки. Начисление! о извършваме подобно на това в
пример 1.
От формулата Aw=-^s- • w намираме, че
12
130=—р- . w, откъдето
SR представлява сборът от съпротивлението на намотката и на
включения резистор /?1=100 £2. От табл. 4.16 избираме подходящ
проводник, при конто отношевието на броя на навивките към
сумата от съпротивленията да бъде по-голямо от 10,8. Ако при-
емем проводник с диаметър 0,16 mm, от таблицата отчитаме, че
намотката ще има данни
76 £2, 2500 навивки, 0,16 mm.
Проверка на решението:
а. Брой на ампернавивките
Aw=ip •2500 “170 Al-
б. Коефициент за сигурност
183
Л3ад=4ътг=1,32, което е напълно достатъчно.
loU
в. Консумирана от намотката енергия
76 = 0-350 w-
която е в допустимите граници 1,4 W.
Тук /?н е съпротивлението на намотката.
4.7.5. Изчисляване на реле тип РКДМ
Изчисляването на релето се извършва по начин, подобе н на
изчисляването на другите видове релета. Определят се най-на-
пред броят и видът на контактите, необходимите ампернавивки,
данните на бобината и т. н. За целта се използуват специални та-
блица
4.7.6. Примерна методика за изследване
иа основните характеристики на неутралните релета
1. Измерване на:
а) тока иа тръгване при задействуване /тр. 3;
б) работния ток /раб. ;
в) тока на тръгване при отпускане /тр. 0 ;
г) тока на привличане /пр.;
д) тока на пълно привличане 1п.пр.;
е) тока на тръгване при задействуване на котвата /\р 3;
ж) тока на тръгване при задействуване на перата 7"тр. 3;
з) тока на тръгване при отпускане на котвата 1'тр. 0;
и) тока на тръгване при отпускане на перата 7"тр. о .
Забележка. Токовете, посочени в т. г, д, е, ж, з, и, се из-
мерват само при релета тип HP, КР и др.
2. Построяване на механичната характеристика на едно не-
утрално реле Fu =Д8).
3. Построяване на товарната характеристика Fe =f(A-wo) при
8= const.
4. Построяване на електромеханичната характеристика
Fe =Д8) при A.w=const.
За измерване на тока са необходими волтметър и амперме-
тър. Обхватите им се определят от типа на релето, което гце се
изследва.
За построяване на механичната характеристика са необходими
главно грамомер и луфтомер.
184
За снемане на,товарната и електромеханичнвта характеристи-
ка са необходими амперметър и луфтомер.
Необходими са също реостата, превключватели, проводници,.
лампички и др.
Фиг. 4-30. Схема на лабораторка постановка за измерване ме-
ханичните сили и построяване на механична характеристика
1. За неутралните релета тип РПН, РКН, КДР и др. се из-
ме рват токовете Др. 3. /раб, Др. о-
За релетата тип HP, КР и др. се измерват токовете /'тр. 3>
I тр 3, I тр. О > тр. о » Др. Д. пр.
На фиг. 4.30 е дадена принципната схема на лабораторната
постановка. Както се вижда, задействуването и отпускането на
релето се индикира чрез светването на лампичките Лх или Лг.
Измерването се извършва по следния начин. Затваря се клю-
чи /Д, с което намотката на релето и веригата на лампичките
се включват към токоизточника. Лампичката УД светва. Чрез плав-
но движение на плъзгача на потенциометъра се увеличава напре-
жението. По изгасването на лампичката Л2 и светването на лам-
пичката Лх се следи за задействуването на релето. Отчита се
токът Др 3. Чрез по-нататъпшо движение на плъзгача токът в
намотката се увеличава до стойност /=4Дад. След това токът се
намалява плавно, като се следи моментът на отпускане на кот-
вата и се отчита стойността Др. о.
Отпускането на котвата се индикира чрез запалваче на лам-
пичката Л2.
По-нагатък напрежението се намалява до нула и за един мо-
мент ключът Кх се отваря. С това се цели да се намали до ми-
нимум остатъчната магнитна индукция. Ключът /Д се превключ-
ва. Ключът /Д се затваря и във веригата на намотката се пода-
ва напрежение с обратен поляритет. Отново с помощта на потен-
циометъра токът се увеличава, следи се моментът на задейству-
185
ване и се отчита стойността/тр. 3> респективно £/тр. 3 (напрежение-
то на тръгване при задействуване).
За да се проследят характерните момента при задействуване
и отпускане на релето HP, необходимо е да се направи следното.
Релето се включва към лабораториата постановка. Плавно се
увеличава токът в намотката му. При/=/'тр,3 котвата се задвиж-
ва и контактите започват да се изправят. За да се прехвърли
обаче котвата, необходимо е токът да се увеличи още. Токът
(/"тр з), при който става прехвърлянето на котвата, е по-голям от
тока /'тр. з . Този ток обикновено е равен на тока на привлича-
нето * / тр. з ^/пр •
След привличането на котвата се включват работайте (фронтови-
те) контакти. За да се създаде необходимого контактно наляга-
не, необходимо е токът в намотката да се увеличи още. Контак-
тите се огъват и котвата се допира до полюсите на електромаг-
нита.
Токът, при конто котвата се допира до полюсите на електро-
магнита, се нарича ток на пълно привличане—/п. пр. След задей-
ствуването на релето токът се увеличава до стойност /=4/п. пр»
а после постепенно се намалява, като се следи моментът на от-
пускане на котвата на релето и се отбелязва токът на тръгване
при отпускането (/тр. 0, Дтр. о).
' При релето тип HP е необходимо движението на потенциоме-
търа да става много плавно и да се отбележи моментът, когато
котвата започне да се отделя от опорния щифт (/'тр. о, £7'тр. о). С
ло-нататъшно плавно движение на плъзгача на потенциометъра
токът се намалява, като се следи моментът на пълно отпускане
на котвата на релето (/"тр 0). Данните от измерванията се нанасят
в таблица. В нея се отбелязват специфичните ампернавивки на
един чифт контакти. Те се определят, като се умножи токът на
задействуване с броя на навивките и се раздели на броя на кон-
тактите. Тези ампернавивки определят минималния брой ампер-
навивки на един контакт.
Данните за посгрояването на механичиата характеристика се
снемат, като се използува специална лабораторна постановка
(фиг. 4.31). Механичните условия, конто създават контактите вър-
ху котвата, се измерват с грам-сила (gf) или сантинютони (cN).
Лабораториата постановка се състои от реле, закрепено вър-
ху една постановка. На котвата на релето е поставено огледалце,
осветеио от светлинен източник. Отразеният лъч пада върху гра-
дуирана скала, която се намира иа определено разстояние от ог-
ледалцето. Към котвата на релето е прикрепен тънък шнур, ока-
чен на лагерчета. На края на шнура е закачена малка чашка, в
която се поставят тежестите за измерване на механичиата сила.
С помощта на луфтомер се определя разстоянието между кот-
вата и ядрото (ход на котвата) при отпуснато положение на кот-
вата. Измервапето трябва да стане по средата на котвата — меж-
186
ду опорния щифт и ядрото на релето. Включва се лампичката и
но лъча, който пада върху скалата, се определи показанието при
отпусната котва. Натиска се с ръка котвата до опиране в полю-
сите и се отбелязва новото показание по скалата. Двете показа-
ния се записват в таблица.
Фнг. 4 31. Схема на лабораторка постановка
за измерване механичните сили
В чашката (теглото на която се дава предварително) внима-
i елно се поставят тежести до момента на задвижване на котвата
Кг. Сумата от силите на тези тежести и тежестта на чашката да-
ва силата, необходима за задвижване на котвата. Поставят се но-
ви тежести и се следи моментът на допиране на котвата до кон-
тактите. По преместването на светлинния лъч се определя раз-
стоянието /Р Постепенно тежестите се увеличават и се следи мо-
мент ът на о г деляне на контактите от опората (на фигурите не е
дадено). По преместването на отразения лъч се определя разстоя-
нието 12.
За всяка характерна точка се отбелязват силата на тежестта
(в грам-сила) и съответното разстояние (в mm), на което се е пре-
местил отразеният светлинен лъч, и се нанасят в таблицата. Като
се раздели максималното разстояние между котвата и ядрото
«(ходът на котвата) на максималния ход на лъча, ще се получи
каква част от хода на котвата отговаря на единица деление вър-
ху скалата. Изчислява се точното разстояние за всяка отдел на
187
точка от движение™ на котвата 8% и се определи съответнат®
тежест Рх. Данните се нанасят в таблица.
Големината на въздушната междина между котвата и ядрото
се определя по формулата
l„-L
ох-г, — 8=гн —6О,
<Н -----‘к
където
/н е началното показание на светлинния лъч (при отпусната
котва);
1к — крайното показание на светлинния лъч (при привлечена
котва);
1Х — междннни показания;
8Н — началното разстояние между котвата и ядрото;
5о — минималного (крайното) разстояние между котвата и
ядрото;
8Х — междннни разстояния между котвата и ядрото.
По данни от таблицата се построява механичната характери-
стика на изследваното реле. Преди да се начертае характеристика-
та, необходимо е да се определят мащабите п < оста на силата
и оста на разстоянието.
.. 3. Построяване на товарните характеристики Fe =f(Aw) при
6= const.
Товарните характеристики се снемат обикновено на реле с
демонтирана контактна система. Релето се включва към токоиз-
точника. Токът през намотката му се измерва с милиамперметър.
За определяне на характера на работата на релето е необхо-
димо да се снемат няколко товарки характеристики (най-малко
три) при различии разстояния между котвата и ядрото.
На лабораторната постановка разстоянието между котвата и яд-
рото се фиксира с помощта на регулировъчен винт.
Установява се предварително определено разстояние, напри-
мер 1,5 mm. В чашката се поставя тежест, например 10 gf. При
крайне положение на плъзгача на потенциометъра (максимално
съпротивление) се включва напрежение чрез ключа. С плавно
движение на плъзгача големината на тока в намотката на релето
се увеличава, докато котвата се привлече. Токът, при който е
станало привличането на котвата, се отбелязва в отделка графа
на таблицата.
188
5. ПОЛЯРИЗОВАНЫ И КОМБИНИРАНИ РЕЛЕТА
Общи сведения. Поляризованите релета се различават от
обикновените електромагнитни неутрални релета по това, че в тях
съществуват два магнитни потока. Единият магнитен поток се
създава от постоянен магнит или електромагнит, през намотката
на който протича постоянен ток. Другият магнитен лоток се съз-
дава обикновено от протичането на ток по управляващата намот-
ка. Благодарение на спомагателния източник (постоянен магнит),
който подмагнитва магнитната система, поляризованите релета
имат много висока чувствителност. Например мощността на за-
действуване на някои високочувствителни релета е от 10 до
70 р W, конто мощност е многократно по-малка от тази, необхо-
дима за управление на чувствителните електромагнитни неутрал-
ни релета. Същественото намаляване на енергията за захранване-
то на поляризованите релега се дължи па това, че за голяма ча т
от тези релета енергия е необходима само през време на задей-
ствуването на релето (пргхвьрляне на котвата от едно устойчиво
положение в друго), след което захранъането на релето може да
прекъсне, без това да предизвика изменение на състоянието на
контактите. Поляризованите релета работят на принципа на дво
ичните устройства. Обикновено едното състояние на котвата се
бележи с 1, а другого с 0. Бтагодарение на малкия работен ход,
малката маса и инерция на котвата, големия коефициент на си-
гурност времето на задействуване на поляризованлте релета е
много малко (24-10 ms) Тези релета се използуват за превключ-
ване на електрически вериги, като контролии и измерителни еле-
менти, като усилвателни устройства в автоматиката и телемехани-
кага, в съобщителната техника, в пери Ьерните устройства на
електронноизчзслителните машини и др. Поляризовани магнитни
системи се използуват също така за електрически (поляризовани)
звънци, дистанционни превключватели (поляризовани комутационни
системи, конто имаг по-мощня контактни системи и се използуват
за далечно управление), вибропреобразуватели и др.
В зависимост от вида на веригата на магнитната система
поляризованите релета се разделят (фиг. 5.1) на: с последова-
телна магнитна верига (фиг. 5.1 а), с диференциална магнитна ве
рига (фиг. 5.1 б), с мостова магнитна верига (фиг. 5.1 в). Всяка от
тези групи има по няколко разновидности.
На фигурите прпнципно са показани основните елементи на
магнитните системи на поляризованите релета: 7 — котва, 2 — по-
189
стоянен магнит; 3—• магнитопровод, 4—намотка, 5—контакти. Към
всяка от схемите на магнитните системи са показани (принципно)
веригите на постоянния и променливия (управляващ) магнитен по-
ток, съпротивленията и източниците на магнитна енергия. Приети
Фиг. 5.1. а, б. Схеми на
поляризовани релета
са следните графически означения: постоянен магнит — кръг с две
прави черти, управляващ електромагнит—кръг с вълнообразна
линия; съпротивление на въздушната междина (постоянно и про-
менливо) — с правоъгълник ; съпротивление на магнитопровода —
с нагъната линия.
При релетата с последователна магнитна верига магнитният
поток, създаден от постоянния магнит, и управляващият магнитен
поток преминават от една и съща магнитна верига (фиг. 5.1 а).
190
Постоянният магнит оказва голямо съпротивление на управлява-
щия магнитен поток, поради което този тип магнитни системи.
създават малка притегателна сила (малко контактно налягане). В»
нормално положение котвата е привлечена (под действието на по-
фиг. 5.1 в
191
•стоянния магнит). Когато през намотката се пропусне управляващ
ток, той създава магнитен поток, противоположен на основния,
и котвата под действие на пружината или тежестта се отпуска и
превключва контактите. Релета с последователна магнитна верига
сега почти не се проектират.
В магнитните системи с
диференциална магнитна вери-
га (фиг. 5.1 б) постоянният маг-
нитен поток Фо преминава през
котвата и се раздели на две
части. Едната част преминава
надясно по магнитопровода, а
другата част^-наляво. Когато
котвата се намира в средно по-
ложение, върху нея действуват
две еднакви и противоположни
сили. Но тъй като равновесно-
то положение на котвата (в
средно положение) е неустойчи-
во, то при незначително откло-
нение от средната линия (към
Фиг. 5.1 г. Графика на размагнитване еЛИНИЯ от полюсите) силата на
привличане към по-близкия по-
люс се увеличава, а към по-отдалечения се намалява. В резултат
на това котвага се прехвърля към единия полюс (например към
левия).
Както че вижда от фигурата, разработени са различии видо-
ве диференциални магнитни системи, конто намират широко при-
ложение в поляризованите релета. Непълнэто разделяне на маг-
нитните вериги на постоянния и управляващия магнитен поток
изисква увеличаване на напречното сечение на елемеитите на маг-
нитопрО’ О.па, което от своя страна води до увеличаване на раз-
мерите и масата на този тип релета. Поляризованите релета с
диференциална магшп на верига поради сравнително простата кон-
струкция, добрите технпческ и качества и сравнително ниската си
себестойност се използуват широко в авгоматиката и телемеха-
никата, съобшител !ата техника и др.
В магнитните системи с мостови магнитни вериги (фиг. 5.1 в)
котвата се включва в един от диагоналите. Източниците на управ-
ляващия и постоянния магнитен поток могат да се включват в
диагоналите или в рамената на моста. При тези системи е постиг-
нато почти пълно разделяне на магнитните вериги на постоянния
и управляващия магнитен поток. Поляризованите релета, проекти-
рани на базата на магнитни системи с мостова магнитна верига,
имат редица предимства пред разгледаните преди това магнитни
системи. Тези релета имат обикновено по-малки габаритни разме-
ри и маса, по висока чувствителност, по-голяма стабилност на па-
192
раметрите по отношение на изменение на температурата и др.
Разработени са и се използуват много типове релета с мостова
магнитна верига. Като недостатък на тези системи може да се
отбележи посложната им конструкция в сравнение с тези, конто
имат последователна или диференциална магнитна верига.
За направа на постоянни магнити за поляризовани релета,
дистанционни превключватели, поляризовани електрически звънци
и др. се използуват материали, конто имат широк хистерезисен
цикъл и голям коерцитивен Иг.тензитет (от 50 до 650.102А/.п), на-
речени магнитно твърди материали. Към магнитно твърдите ма-
териали се отнасят: въглеродна стомана; волфрамова стомана;
ковки сплави на основа а-желязо; твърди сплави на основа а-
желязо; пластични (деформиращи се) сплави; сплави с благородии
метали; металокерамични материали; магнитно твърди фери-
ти и др.
Качествата на постоянните магнити се определят от частта
на хистерезисната крива, която се намира във втория квадрант на
координатната система —между п аложителната ос В и отрицател-
ната ос Н. Чрез тази крива се изразява зависимостта между ин-
тензитета на размагнитващото поле и индукцията на материала,
наречена крива на размагпитването (фиг. 5.1) . На графиката е
показ- н принципът на изменение на В и Н при постоянните маг-
нити без въздушна междина. Както се вижда от графиката, от
възбуждащия ток магнитната верига е била намагнитена до стой-
ност Z?m. След прекъсване на намагнитващия ток интензитетът
на полето става равен на нула (//=0), а магнитната индукция В
намалява до стойност В;, наречена остатъчна магнитна индукция.
При изменение на поляритета на намагнитващия ток се създава
отрицателно магнитно поле (—7/г) и магнитната индукция намаля-
ва по кривата до стойност Вг. Ако интензитетът се увеличи до
стойност — Н2, магнитната ищукцит не се измени по първоначал-
ната крива, а се създава т. нар. частичен хистерезис 1—2. При
различии стойкости на размагнитващото поле се създават различ-
ии частички хистерезиси.
При постоянни магнити с въздушна междина, каквито са те-
зи на релетата, диетанционните превключватели, поляризованите
звънци и др , вследствие на увеличаване на магнитното съпро-
тивление за създаване на определена магнитна индукция е необ-
ходимо значителио по-голям интензитет на полето.
С течение на времето магнитното поле на постоянните магни-
ти във въздушната междина намалява, т. е. получава се “стареене**
на постоянния магнит, което се дължи на изменение структура-
та на материала, на механически въздействия, загряване, влияние
на външни полета и др. В началото па периода „стареенето" е
относително бързо, след което то се стабилизира.
Контактната система на поляризованите релета представля-
ва обикновено самостоятелен възел, състоящ се от: котва с под-
13 Електрически релета
193
вижни контакти; неподвижни контакти и основа за закрепване
на котвата и контактите. Обособяването на котвата, контактите
и основата в отделен възел дава възможност за регулиране на
контактната система независимо от другите елементи на релето.
Фиг. 5.2. Контактни системи
За да се намалят трептенията на контактите при работа, в
контактната система са включени специални гъвкави елементи,
конто при затваряне на контактите поемат голяма част от кине-
тичната енергия. Използуват се много и различии видове контакт-
ни системи. На фиг. 5.2 са показани четири вида контактни си-
стеми.
Контактната система от фиг. 5.2 а се състои от гъвкаво
контактно езиче, направено от две плоски бронзови пружини
(пера) 1 с контактни пъпки 2. Пружините са закрепени към кот-
вата на релето 3. Чрез гъвкав проводник подвижните контакти
се съединяват с изводите на релето. Неподвижните контакти
4 се закрепват към специални устройства (обикновено винтови),
конто дават възможност за изменение на въздушната междина.
Контактната система от фиг. 5.2 б се състои от котва с гъвкаво
езиче, което е съставено от три гъвкави пружини. Поставянето
на средното перо създава по-голяма възможност за стабилизи-
ране на коефициента на триене. На фиг. 5 2 в е показана кон-
тактна система, при конто към котвата е закрепено твърдо ези-
че 7. Неподвижните контакти са закрепени на пружини. С помощ-
та на регулировъчните винтове може да се измени въздушната
междина.
На фиг. 5.2 г е показана контактната система, чиято пружина
е закрепена по специален начин към котвата.
Контактите (пъпки), конто се намират на подвижните пера,
най-често имат сферична повърхност, а неподвижните контакти—
плоска повърхност. За направа на контактите се използуват спла-
ви на платина с иридий или родий. В редки случаи се използуват
сплави на сребро с паладий.
194
В зависимост от броя на контактите поляризованите релета
биват с един и два контакта, в завнсимост от позициите, конто
заема котвата, те биват двупозиционни (неутрални), двупозици-
онии с преобладание и трипозиционни, в зависимост от сгепента
Фиг. 5.3. Поляризовано реле тип РП-4
на уравновесеност — с уравюзесена подвижна система и с неурав-
новесена подвижна система, а в зависимост от броя на намотки-
те за управление — еднонамотъчни и многонамотъчпи.
5.1. ВИДОВЕ ПОЛЯРИЗОВАНИ РЕЛЕТА
В различните области на техниката намират приложение раз-
личии видове поляризовани релета. Тук накратко се разглеждат
само тези от тях, конто по-често се използуват в автоматиката,
телемеханиката, съобщителната техника и др.
На фиг. 5.3 е показано малогабаритно поляризовано реле
тип РП-4. То има мостова верига с разделени пътища на маг-
нитните потоци.
195
Постояннинт магнит е с Г-образна форма; направен е от алу-
миниево-ннкелова стомана. Полюсните наставки са от мека елек-
тротехническа стомана ЕА. Постоянният магнит и полюсните на-
ставки са поставени в алуминиева подставка. Сечението на по-
стоянния магнит е правоъг ь.то.
Магнитопроводът за упразляващия магнитен поток е направен
от листов молибденов пермалой с дебелина на листовете 1 mm.
Бобината може да има 14-7 намотки-
Котвата е направена от две пластинки от мека електротех-
ническа стомана. На нея са занитени две контактни пера с пла-
тинови контакти. Разстоянието между контактите е 0,08 mm.
Въздушната междина между магнита и котвата е 0,3 mm.
Краищата на намэтките и проводницяте от контактите са
изведена на 16 птоск ; контактни щифта.
Релето тип РП 4 е двупозиционно, с неутралн-а регулировка
на котва га.
Релето тип РП-5 е трипозиционно поляризовано реле.
Релето тип РП-7 е двупозиционно поляризовано реле с прео-
бладание. Когато в намотката ие протича управляващ ток, котва-
та му е притисната към левия контакт.
Габаритните размери на релетата тип РП-4. РП-5 и РП-7 са
27,5x40x96 пип. Всяко реле има маса около 16jg.
Поляризовано местно реле тнч ТРМ (фиг. 5.1). Използува
се в телеграфната техника и в азгомагиката като предавателно
и местно реле. Има диференциална магнитна система. На двете
ядра, изработени от мека елекгротехническа стомана, е посгавена
по една бобина Релето ТРМ има твърда котва, направена ог
две стоманени пластинки. Средната дъл-кина на котвата е 13 mm.
Котвата се върти на стоманена ос, поставена в средата й. Реле
то има два постоянни магнита с П-образна форма. Контактната
му система се състои от две неподвижна стойки с регулируеми
микрометрични контактни винтове. На главичкиге на винтовете
са нанесени деления през 0,01 mm. Чрез въртене на винтовете
може да се регулира разстоянието между контактите. Последиите
са плоски и са направени от платина. Разстоянието между тях е
0,10 mm-
Поляризовано реле с котва от метално топчг (фиг. 5.5).
Релето се състои от метален цилиндър 1, направен от магнитно
мек материал. Вътре в цилиндъра са поместе ни: намотките 2, пос-
тоянният магнит 3, ядрата на бобината 4, металното топче 5, кое-
то изпълнява ролята на котва и контакт. Под действието на си-
лата на постоянния магнит топчето винаги се намира в едно от
крайните положения, подобно на котвата при другите поляризо-
вани релета. Преминаване от едно крайне положение в друго ста-
ва при пропускане на ток през намотките в определено направле-
ние. За намаляване на кон гактното съпротивление контактуващите
196
повърхности на ядрата, топчето и постоянния магнит са покрити
с метал с малко електрическо съпрогивлеиие
Поляризовано линейно реле тип ТРЛ /фиг. 5.6). Релето тип
ТРЛ поради високата си чувствителност се използува главно като
Фиг. 5.4. Поляризовано реле тип ТРМ
приемно телеграфно реле при работа по въздушни и кабелни ли-
нии. То има мостова магнитна верига. Постоянният магнит е с
U-образна форма. Ядрото на релето е направено от пермалой, а
котвата му — от две пластинки. Неиозвижните контакти с регу-
лируеми винтове са закрепени на специална каретка, а тя е зак-
репена на две пружини и може да се мести спрямо корпуса с
помощта на специален микрометричен винт. Последният се върти
с помощта на барабанче с деления през 0,01 mm. Цялото реле
се затваря с алуминиев каш к. На предната му част има прозор-
че, през което става регулирането.
Поляризованы, реле та тип РПС-4, РПС-5 и РПС-7 (фиг. 5.7).
197
мотките са поставени на ядра
Фиг. 5.5. Поляризовано реле с котва
оНметално топче
Релетата тип РПС се използуват главно в подвижнн автоматични
уредби. Те имат увеличена чувствителност и стабилност. Посто-
янният магнитен поток се създава от два магнита. Бобините с на-
с диаметър 4 mm. Разстоянието
между ядрата може да се ре-
гулира. Котвата се състои от
две пластинки с дебелина 0,5 mm,
направени от пермалой. Реле-
тата са защитени с капак.
Поляризовано реле тип ИР
(фиг. 5.8 а). Използува се в ав-
томатиката главно като импул-
сно реле. Състои се от постоя-
нен магнит — магнитопровод с
полюсни наставки, котва и кон.
тактни пера. Релето има дифе-
ренциална магнитна верига. На-
мотката е без ядро. През сре-
дата й минава котвата, конто е
закрепена към долната част на
тялото на релето. На горния
йрайТна котвата са закрепени сребърпите контакти. Неподвижни-
те контакти са закрепени на винтове, с помощта на конто може
да се регулира междуконтактното разстояние. Контактите могат
да се преместват и във вертикално направление.
Комбинирано реле КР. Комбинираното реле представлява
съчетание на две релета — неутрално и поляризовано. То има ед-
на система за управление (две намотки, съединени последовател-
но) и две котви — поляризована и неутрална. Поляризованата кот-
ва е закрепена за полюсната наставка на постоянния магнит. Тя
се задействува и превключва контактите си в зависимост от по-
соката на тока в намотката. Неутралната котва се задействува
в зависимост от големината на тока, който преминава през на-
мотката.
Показаното на фиг. 5.8 б комбинирано реле се използува глав-
но в железопътната автоматика и телемеханика. То има две на-
мотки, съединени последователно. Бобините са поставени на яд-
рата, конто са с удължени полюсни наставки. Постоянният маг-
нит в горния си край е съединен чрез плочка с ядрата на бони-
ните. Долният му край завършва с накрайник, който има форма-
та на буквата П. Между рамената на накрайника е поставена
поляризована котва, конто благодарение на постоянния магнит
има постоянна полярност и винаги се намиро в едно от крайните
положения.
За да се прехвърли поляризованата котва от едното й край-
не положение в другото, необходимо е през намотките да про-
тече ток с определена посока. Магнитният поток, който се съз-
198
дава в дясната въздушна междина, ще се сумира с магнитния
поток от постоянния магнит, а в лявата — ще се изважда. Благо-
дарение на усилването на магнитния поток в дясната въздушна
междина и отслабването му в лявата междина поляризованата
Фиг. 5.6. Поляризовано линейно реле тип ТРЛ
котва ще се прехвърли надясно и ще превключи контактите си.
Поляризованата котва е по-чувствителна, т. е. за нейното прех-
върляне е необходим по-малък ток, отколкото за задействуване
на неутралната котва. Когато е необходимо да се задействува и
неутралната котва, нужно е управляващият ток да се увеличи
над стойността на тока за задействуването й.
Като се използува комбинираното реле, могат да се предават
няколко информации по два проводника.
199
За някои по-специални цели се използуват комбинирани релета
със самозадържаща се котва.
Миниатюрно поляризовано реле тип РПВ-2 за високи чес-
тоти (фиг. 5.9 а). Миниатюрного поляризовано реле тип РПВ-2
се използува за комутиране на вериги
с високи честоти до 150 MHz. Релето
има диференциална магнитна система
с плоска симетрична котва 1. Двете му
намотки 2 са свързани последовател-
но. Подвижните контакти 3 с а монти-
рани на пружина от берилиев бронз 4,
която е закрепена в средната си част
на иеподвижния извод 5. Неподвижни-
те контакти 6 и 7 са заварени към
крачетата (изводите). Нормално едини-
ят контакт е затворен, а другият — от-
ворен. Намотките на релето имат об-
що съпротивление 1100+15% Q. Токът
на задействуване е /зад<Д mA, време-
то на задействуване /зад<5 ms и маса-
та им — не повече от 20 g.
Използуват се и други типове ре-
лета за високи честоти до 1000 MHz и
повече.
Дистанционен превключвател РПС-
32 (фиг. 5.9 б). Дистанционните прев-
ключватели от типа РПС-32, 34 и 36
тип РПС7' Поляризовано реле имат диференциална магнитна система.
Контактната система, магнитната систе-
ма и другите части на релето са затво-
рени херметически в кожух, който е запълнен със сух въздух.
На основата са разположени изводите (крачетата), конто са съе-
динени с контактите и намотките.
Разработени са много типове дистанционни превключватели,
конто се различават по параметрите на контактите, намотките,
условията на работа и др. При подбиране на дистанционни пре-
включватели за определени цели е необходимо правилно да се
отчитат експлоатационните условия и техническите им характе-
ристики.
В табл. 5.1 са дадени основни^характеристики на някои видо-
ве поляризовани релета.
200
Фиг. 5.8. Поляризовано реле тип ИР и комбинирано реле тип КР
Фиг. 5.9. Миниатюрно поляризовано реле и дистандионен превключвател
5.2. ПОДБИРАНЕ НА ПОЛЯРИЗОВАНИ РЕЛЕТА. ПРИМЕР ЗА
ИЗЧИСЛЯВАНЕ
Съвременната промишленост е разработала и произвежда го-
лямо количество различии видове поляризовани релета, дистан-
ционни превключватели и други поляризовани елементи, поради
което много рядко се налага да се проектират нови такива. В
каталозите и проспектните материали на фирмите и заводите-про-
20 L
Таблица 5.1
Основни характеристики на поляризовани рёлета
Jtfad on ед/
ЭНЕЯОЭКЕИ
ве вИинийч
.202
изводители се дават подробим данни за произвежданите поляри-
зована елементи. В практиката често се налага, в зависимост от
условията на работа, да се подбират поляризовани релета, чии-
то характеристики най-добре да удовлетворяват определени
изисквания. Не рядко се налага също така да се направи пре-
изчисляване на намотката на поляризовано реле за типова кон-
струкция.
Като се изхожда от изложените съображения, в този раздел
накратко са разгледани основните принципи за подбиране на по-
ляризовани релета за определени цели и се дава пример за из-
числяване на едно поляризовано реле. Приведените съображения
и примерът за начисление могат да се използуват и за други по-
ляризовани елементи, като дистанционни превключватели, поляри-
зовани звънци и др.
Основните параметри, по конто се подбират релетата, са да-
дени в табл. 5.1. При конкретните условия на работа може да
се наложи да бъдат уточнени и други параметри, като топлоус-
тойчивост, виброустойчивост, защита от влияние на магнитни по-
лета, срок на работа и др. От каталозите и проспектните мате-
риали се вижда, че съществува голямо разнообразие в парамет-
рите на някои еднотипни релета, като брой на намотките, чув-
ствителност и др. При подбиране на поляризованите релета тряб-
ва да се изхожда от това, че в апаратурата е необходимо да
се осигури не по-малко от 5—10-кратен запас по ампернавивки
на задействуване по отношение работните ампернавивки. При та-
кова увеличаване на ампернавивките се постига добра надежд-
ност на работа на релето. Следва да се каже, че намотката на
голяма част от поляризованите релета може да издържа значител-
ни претоварвания.
При подбиране на релетата трябва да се съблюдава количест-
вото на намотките да отговаря на изискванията за нормално функ-
циониране на апаратурата, тъй като последователното включва-
не на няколко намотки и използуването им като една намалява
надеждността на работа на релето, увеличава разхода на елек-
трическа енергия. За намаляване влиянието иа износването на кон-
тактите върху чувствителността на релето неподвижните кон-
такти трябва да се съединяват с отрицателния полюс, а подвиж-
ните (котвата) — с положителния. Надеждността на работа на
поляризованите релета зависи много от влиянието на външните
фактори: механични, магннтни, климатични и др. При избора на
място за поставяне на релето трябва да се избягват местата с
повишена температура. Чувствителността на поляризованото реле
се влияе от въздействието на разположените наблизо феромаг-
нитни тела, други релета, постоянни магнити, променливо магнит-
но поле. Когато не е вьзможно избягването на такива условия, е
необходимо да се използуват релета със специални магнитни ко-
.жуси (екрани). При монгиране на поляризованите релета трябва
203
да се има предвид, че те са механично здрави и издръжливи,
но при по-силни удари електрическата верига между контактите
се прекъсва.
Съвременните малогабаритни поляризовани релета имат урав-
<5)
Фиг. 5.10. Схем» на магнитната верига
вано реле
на поляризо-
новесена котва, поради което могат да се монтират във всяко
положение.
Основни зависимости при определяне на параметрите на по-
ляризованите релета. За изчисляване на контактното налягане,
чувствителността на релетата, времето на прелитане, коефициента
на отдаване се използуват основните формули за магнитните ве-
риги, като в зависимост от конфигурацията на магнитната вери-
га на поляризованото реле се правят съответни преобразувания.
В [6] са дадени задълбочени теоретични изводи за определяне на
параметрите на поляризованите релета, критериите за оценка на.
204
качествата им, емпиричнг формули за изчисляване на определени
типове поляризовани релета.
На фиг. 5.10 а е показана принципна схема на поляризовано
реле с диференциална магнитна верига. Както се вижда от схе-
мата, постоянният магнитен поток Фо преминава през котвата 3
и се раздели на две части. Едната част Ф2 отива надясно, а дру-
гата част Ф1 наляво по магнито провода. Когато през намотката
не протича ток. котвата на релето се намира под действието на
магнитните потоци Фг и Ф2. При средно положение на котвата
магнитните потоци Фг и Ф2 са равно и котвата се прнвлича с
еднаква сила от двата полюса. Силата на привличане на котвата
F, когато тя е в средно положение, се определи по формулата
F 2n0Se f d 2p.0Sb ’2.4z 10-’S„ ’ N’
където
Рд и Fd са силите, конто привличат котвата съответно
към левия или десния контакт;
Фо — постоянният магнитен поток;
Se —площта на сечението на въздушната междина;
р0 — магнитната проницаемост на въздуха;
Ио = 4п. 10-7—.
[ТЦДостатъчно е обаче едно съвършено малко отклонение на кот-
вата ог средното положение, и единияг от погоците (Фх или Ф2)
ще стане по-голям ог другия, а котвата ще се допре към единия
контакт. Вследствие на разликата на магнитните потоци котвата
ще наляга върху контактите с определена сила. В полярлзовани-
те приемки телеграфии релета тази сила е по голяма ог 0,05 N.
Когато котвата е призлечена към единия от контактите, маг-
иитните потоци се разпред’лят обратнопропордионално на раз-
стояниего между котвага и ядрото. Силата на контактното наля-
гане се определи по формулата
Ф, --Фо
Л =Д. -Ед = 8^-А- .107, N.
Ако магнитните потоци Фх и Ф2 се изразят чрез общия магни-
тен поток Фо, разстоянието между полюсите и осовата линия с
«а, разстоянието между котвага и осовата линия с 8, то силата на
контактното налягане ще се изрази по следния начин:
Фо 8
Р —
к 5В а
205
За да се прехвърли котвата към другия (десння) контакт, не-
обходимо е да се пропусне ток, който да създаде управляват
магнитен поток, по-голям от Ф1 и противоположен на него:
_ ь_ф_» А
/зад-Л Sb- w
ИЛИ
Аг/зад=£^-,
° в
т. е. ампернавивките на задействуване са правопропорциондлни
на големината на постоянния магнитен поток и на разстоянието
между котвата и неутралната (осовата) линия О, когато котвата
е привлечена към единия от контактите.
ПРИМЕР ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПОЛЯРИЗОВАНИТЕ РЕЛЕТА
Когато се изчислява едно поляризовано реле с диференциално
ядро и твърдо езиче на котвата, се взема предвид, че при тази
форма на магнитната верига магнитният поток, създаден от по-
стоянния магнит, се разделя на две части и върху котвата (при
положение на покой) действува разликата от двата потока. Маг-
нитният поток на постоянния магнит преминава през котвата на
релето и се разклонява в ядрото, върху което се намират боби-
ните. Котвата е без пружина и остава привлечена към този кон-
такт, към който е била привлечена последний път.
Изчисляването на релето се провежда при следните изходни
данни:
1. Релето да работи във верига с малък ток (до ЗА).
2. Чувствителността на релето да бъде в допустимите граници
(AwMl|H.-,aд -б 18 At).
3. Контактного налягане в работно положение (т. е. когато
през намотката на релето не протича ток) да бъде в граничите
4—8 cN.
4. Междуконтактното разстояние да бъде нормално за прием-
ке телеграфно реле (0,05—0,1 mm).
5. К. п. д.на релето да бъде в допустимите граници (80—90%).
Магнитното съпротивление на стоманата се пренебрегва, тъй
като то е много малко в сравнение с това на въздуха.
Приема се, че (фиг. 5.10 б, в):
х е отклонението на котвата от средната линия ;
а — разстоянието от полюса на ядрото до срената ли-
ния;
I — дължината на котвата;
b — дължината на частта от котвата, намираща се сре-
щу полюса на ядрото (височина на полюса);
206
5 — напречното сечение на възДушната междина;
1В— дължината на въздушната междина;
гт\ — магнитното съпротивление на въздушната междина»,
заключена между котвата и лявото ядро;
Лт2 — магнитното съпротивление на въздушната междина,.
заключена между котвата и дясното ядро;
/?т1 — общото магнитно съпротивление на магнитната ве-
рига ;
Фо — общият магнитен поток на постоянния магнит;
Фх — магнитният поток на постоянния магнит, минаващ.
през лявото ядро;
Фа — магнитният поток на постоянния магнит, минаващ
през дясното ядро;
/?0 — магнитното съпротивление на постоянния магнит»
0 — ъгълът на отклонението на котвата.
При изчисляването на електромагнитната част на релето си-
лите, създадени от постоянния магнит, или по-точно казано, от
система постоянни магнити, трябва да бъдат дадени, съобразени
с контактното налягане при липса на работен ток в бобините
на релето.
За да може езичето на котвата да се отдели от контакта,,
към който е привлечено, необходимо е силата, създавана от про*
тичащия през намотките ток, да бъде по-голяма от тази, конто
се създава от постоянния магнит. Само по този начин ще са въз-
можни отделянето на езичето от контакта и придвижването му-
към другия контакт.
Като изхождаме от допустимите граиици за контактното на-
лягане при липса на работен ток, приемаме при избраната маг-
нитна система (с нейните параметри) магнитен поток на постоян-
ния магнит Ф(,=340.10—8 Wb.
Постоянного магнитно поле може да се създаде и чрез елек-
тромагнит (намотка, през която протича постоянен ток).
Определяне ампернавивките на постоянния електромагнит.
Еквивалентното магнитно съпротивление на магнитна верига
по пътя на потока Фо се определя от формулата
°' ('
-------Го2й5
За избраната магнитна верига, при която трябва да се съз-
даде магнитен поток от постоянния поток Фо=34О. 10~8 Wb и.
изходните данни, приемаме:
«=0,025.10~2ш; 6=0,45.10~2т; 1=2,6.10~2т;5=0,16. 10~4т2
хх=0,005. 10~2 т.
Следователно
0,45 . 10~2 \*
(2,5 10~4)2—(' -272^-i^) ’ (0.5 • Ю~Т А
— 4гс . 1О-7 . 2.2,5 . 16—4.0,16.10—4 O.UO.IU wb •
Магнитного съпротивление между котвата и постоянния маг-
нит определяме по формулата
I
В
У тО —с ’
Р-0 • ов
където
/в =0,1 . 10-2 m е дължината на въздушната междина
Лв =0,24 . 10“4 т'2 — сечението на постоянния магнит
Следователно
г________0,1 - Ю а____=33 22 10е
ГтО ~0(24 . Ю“4.4п. 10“7 • lu wb
или
/?т0=33,22 . 10с+6,03 . 10°^39 . 2 . 106
Съгласнэ закона на Ом за магнитните вериги
«о-
Връзката между магнитодвижещото напрежение F и амперна-
вивките е Р=А‘О>=Ф0 . RmO-
Следователно
^w=F=340.10-8.39.2.106= 133 At.
Определяне на потоците Фг и Фа
21 / .
2а
( . 0.45 . 10’ 2
, а—Ъ (1 а
Ф1=Фо 2а =Ф° “
Ф1 = 340. 10“8
2.2,6.10~2
) 0,5.10 4
Г2Г5..0 4----------=139.10-Wb
2а
Ф2=340.10-8
/ 0.45. 10 2 \ , , t
2,5.10-4+(1-2 26 ,0 j0,5.10 4
2.2,5. ТО-4
= 201 . IO-8 Wb;
Ф^Ф^фФ^ЗЭ . 10—8Ч-201.10-8 = 340. 10-8 Wb.
Забележка. Чрез последното равенство се извършва про-
верка на уравнението Фо=34О.1О-8 Wb.
Определяне на силата на привличане на постоянния магнит
208
._____L №2 фг)_ Г201 10~8)2—(139,10-^1
т~ 2fi0S 4 J 2.4т:. 10“ 0,16. IO4 -O.UOZ14
За да може котвата да се придвижи от единия контакт към
другая, т. е. да получи ускорение (при протичане на тока на те-
леграфните импулси) приемаме силата, създадена от работната
намотка при протичане на работен ток, да бъде F^>8 cN, т. е.
приемаме коефициента на сигурност КзаД~1,5.
Определяне на необходимипге ампернавивки на управляющая
електромагнит
Изхожда се от формулата
При приетото сечение на ядрото 5=0,16.10—4 гл2 установя-
ваме средния му диаметър:
, /4$~ , I 4.0,16. Ю '1 . „ ..
<Z=* — ; -----=4,5.10"3 ш.
\ л \ 3,14
Разстоянието между полюсите 2а се получава следното:
2«=ZB =2.0,025.10—2 = 5.10—4 т.
Дължината на ядрото се приема /ж=12.10—2 т. Магнитната
проницаемост на материала, от който ще се изработи яд-
рото, приемаме рс=2000.
Следователно
ak.=J 2-0’"8 -50 At.
\ 4 - 3,14.10' ’ . 0,16.10 4 \ 2000 /
Като се има предвид, че релето ще се използува в телеграф-
ии вериги, работещи при максимална стойност на работния ток
3 mA, необходим ите навивки определяме съгласно формулата
Лто=50 At; w= S'* «46 6701.
Тъй като бобината на релето се състои от две серийно вклю-
чени намотки, броят на навивките на едната бобина ще бъде
16670 оод л <
= ®п =—2— = o34U t.
'14 Едектричеки среде! a
2W
Изчисляване на намотката на релето
Геометричните размери на намотката на електромагнита са
следните:
h — височина на намотката;
Dr — външен диаметър ;
Z)2 — вътрешен диаметър;
d — диаметър на ядрото;
I — дължина на ядрото;
q — сечение на проводника;
dv — диаметър на проводника с изолация;
d2 — диаметър на проводника без изолация;
/Пр — обща дължина на проводника.
Определяне диаметъра на проводника съгласно допустнмата
плътност на тока
А А
Приема се дД0П=(2--3) — 2 =(2-ъЗ). Ю6-^-
Следователно необходимого сечение на проводника е
i 0,003 iKins >
<h = д—=2-i0"=1,5 •10 m •
ДОП
Диаметърът на проводника се определи по формулата
dt =^^=ф-1 ’|j^^=0,434.10-4 m
Избира се стандартен проводник ПЕЛ-1 : d2=0,05.10~3 т.
Следователно действителното сечение на проводника е
3,14(0,5. 10-Д2 пюс ш к г
а9 =-. =-------- л-----—=0,196. 10~8 т2.
4 4
Действителната плътност на тока е
д _ 0.003 _ 1 53 1Л6 А .
0,196 . 10 8 ~ W т2
Определяне броя на навивките в един слой на намотката
d2—0,5.10~4 m, £/1=0,65. 10—4 m.
“1
I
Тъй като при бързодействуващи релета отношението — се
избира в граничите от 4 до 6, при приетия диаметър на ядрото
£/=4,5.10—3 m и отношение -^=4,9 определяме дължината на
ядрото
/=d.4,9=4,5-10-3.4,9=2,2.10_2 ш.
210
Приема се Zt=l,6.10“2 m.
Тогава
1.6. 10“2
0,65.10~*
=246 t.
Определяне броя на слоевете в намотката
834о
/ик= 246 = 34 слоя.
тк
= “'l = “'ll
Ь"1 К’1
Определяне външния диаметър на намотката
тк=— H1=2mK di + D^.
Приема се Z)2 = 6.10—Зт;
£)1=2.34.0,65. 10—4Ч-6 . 10-3=10,42. 10-3ш.
Средчият диаметър на намотката се определя по форму-
лата
Сср= _ 10.42. lQ7-±6Jg2_8,2l.10-.nl.
Определяне средната дължина на една навивка и общата
дължина на проводника
/ср=л.£>ср=3,14.8,21.10-3=25,8. 10^ m
Znp=/cp-®»i =/сР .wn=25,8.10—3.8250^-215 ni.
Определяне съпротивлението на намотката
215.0,0145.10~6
—0,19б7Ю~8
1600 Й.
Изчисляване на потока <П, създаван от протичането на ра-
ботная ток
ф;.
т
УЯ ’
където
S Fm е общото магиитодвижещо напрежение;
— еквивалентното съпротивление по пътя на Ф'..
Тъй като магнитното съпротивление на постоянния магнит е
много по-голямо, отколкото на ядрата, конто се изработват от
магнитно мек материал, следва, че с достатъчна точност може
да се приеме, че Ф’ не се отклонява във веригата на котвата и
постоянния магнит. В такъв случай Ф’. ще се затваря през въз-
душната междина, котвата и ядрата.
211
За приетата магнитна верига имаме следните параметри:
1с =2/=4,4. 10~2 m — дължина на двете ядра;
1Я =4,5.10—2 m — дължина на ярема;
1В =2а=0,05.10—2т — дължина на въздушната междина.
Съответните сечения за упоменатите дължини са:
5с =0,16. 10-4m2; S„ =0,32.10~4m; SB =0,16. Ю-4 т.
Следователно
2r> _ 1______/4,4.10“ 2 4,5.10"2 \
2000.4k. 10“’10.16.10“4 + 0,32.10“* ) +
----------------«й 2 7 1 07 А
т 4к. 10“‘.0,16-10“* z,'-lu Wb >
а
2F,„ 50
27Л0Г=185-10"вШЬ.
Като се вземе под внимание, че има разсейване на част от
магнитния поток, действителният поток Ф, , който се затваря
чрез ядрото, се определя чрез формулата
Ф/ =%п0,
където п0 е коефициент на разсейване на магнитните линии.
Коефициентът nQ се отчита от графиката на фиг. 5.10 а\
I а \ „ с. 1 2.2. Ю“2 _
W°=® hi ) РИ паРаметъ? k<‘ = d = 4,5 !о=з =о-
D а 0,025. ’О””2
В случая --- = .> - =0,056.
J d 4.5.10 3 ’
От графиката отчитаме ло=0,67.
Следователно Ф'.= 185.10 8.0,67 = 125.10 s Wb.
Определяне чувства телноспгта на релето
Намотката на електромагнита на релето е свързана в серия,
и то така, че разположените един срегцу друг краища на ядра-
та се намагнитват допълнително с разноименни полюси и от про-
тичането на потока Фг . При посока на тока, създаващ поток Ф/
с посока, съвпадаща с тази на Фр, очевидно Ф, се прибавя към
Ф1Т но се изважда от потока Ф2.
Резултиращите сили от взаимодействието на Фх и Ф/ и Ф2 и
Фг- са следните:
1) сила нахясно
212
(Ф2-ф;-)2 _ (201.10“s—125.10“8)2 __nm]7M.
1 2.4.т:. 10~TS 2.4.3,14.10-7.0,16.10“^ -IWU/N;
2) сила наляво
(Ф.+Ф,.)* (139.10-8+125.10“V _qi7cm
2.4. я.Ю-’5 2.4.3,14.16^.0,16.10“4 U.J/blN.
За да получи котвата ускорение, трябва да е изпълнеио ус-
ловието Р-2>Р\.
Равнодействуващата на силите Р'2 и Р\ ще бъде равна на
разликата от двете сили и ше има посоката на по-толямата сила:
Pi = 0,176-0,0117=0,164 N.
Котвата ще започне движението си в момента, когато Р, >0.
Величината —-1 определя чувствителността на релето. тъй
като колкото по-малка е тя, с толкова по-малък ток ще се при-
движва котвата.
Котвата ще се задвижи, защото
Ф,- 5^1; 125.10-8> l20-1-1^9).10— =3i.lo~8Wb.
Чувствителността на релето се измерва с минималния брой
ампернавивки, при който релето ще се задействува.
Токът на чувствителността, т. е. необходимият ток, при кой-
то ще се задействува релето при начисления брой навивки, се
определя по формулата
°’45-,0'^0,5.10-
2.2,5.10“4 >
= 340 1Q—8 ______________________
v 16670.0,16.10“4.4.3,14.10-7
_b.£),46i=;0,5 mA.
Тогава минималното количество ампернавивки, т. е. чувстви-
телността на релето, се определя по формулата
A®min=TiyO6.fm= 16670.0,5.10~3=8,3 At.
Поставеното условие за чувствителността на релето е из-
пълнено, тъй като за употребените от този тип релета чувстви-
телността се движи в границите 6=18 At-
От последните формули се вижда, че токът на чувствител-
ността се увеличава при увеличаване на между контактното раз-
стояние л?! и потока Фв.
213
Тягова характеристика на релето
Когато през намотката па релето протича работен ток, съз-
даващ магнитен поток Ф; , получава се теглително усилие Р
вследствие взаимодействието между магнитните потоци Фо и
Ф/ =
P=~^S [(Ф?~Ф?)—2Ф. 1>0]= Рт-Р-,
където
Рт е силата, създавана от постоянния магнит;
Pi — силата, пропорционална на потока Ф, .
След заместване със съответните изрази получаваме форму-
лата
п (201.10~8)2 - (139.10~8)2—2.125.340.10~16 п ,сл м
Р =------;---2A3,14710^0;i6.10-S------= 0'164 N’
Определяне въртящия момент на котвата на релето
1. Въртягц момент на котвата ог постоянния магнит
Като се приеме, че силата Рт на постоянния магнит дейсг-
вува като съсредоточена сила в точка, намираща се на разстоя-
ние 2/3 от вътрешните краища на полюсите, специфичнпят вър-
тящ момент (въртягц момент за 1 rad) се определи по форму-
лата
Мт=Рт ll~ =0,052/2,6. \==19.1(T4N.m.
2. Въртящ момент, получен от работния ток
Този въртягц момент не зависи ог ъгъла на отклонение на
котвата (0) и се определи от произведение™
където
340.10^.125.10-8
4.п.1б'Ч0,16.10~4
Като се заместят величините във формулите, получава се
Afx=0,2(2,6.10-2 - °,45 g°~2) ~0,5.10-2 N.m.
214
Определяне времето на движение на котвата
Времето на движение на котвата се определи чрез формула,
изведена въз основа на диференциалното уравнение, за движение
на котвата с твърдо езиче:
където
1Х е инерционният момент на котвата;
7И1— моментът, създаван от тока.
Определянето на инерционния момент става въз основа
на формулата
Jx=Iy+M.d2,
където
/у 12 •
-Q .а . b. с(«2+с2) е инерционният момент спрямо оста У;
q — относително тегло на материала;
g—земното ускорение;
d — разстоянието между двете оси (дължина на котвата);
tZ=l,6.10~2 m;
а, b, с — линейните размери на котвата; а = 3,2. 10~2 т,
6=0,5.10 2 т; с=0,14.10 2 гл;
М — масата на котвата; /И= -a.b.c.
g
Масата на котвата, измерена в kg, ще бъде /И=7,85 ,103 .
, 3.2 . 10”2.0,5 - 10~2.0,14 . 10“a~2,2j. lCT3_kg.
Инерционният момент спрямо оста Y има следната стойност
, М(а*+<?) 2,2 . 10~з [(3,2 . 10~2)2+(0,14 . 102)2]
~ 12 ~ 12
= 1,8. 10-7- kg.m2,
а /= 1,8 . 10“7+2,2 . 1(Г3 . (1,6.10 ^)2=4,28 . 10~7 kg.m2.
По формулата за /дв определяме
t oj _о /~^8Т1СГГО5. 1Q-*
г«в—у 0,5 . 10‘2. 2,6 . 10 '2 1,U m
След затваряне на веригата токът в намотката на релето не
достига мигновено стационарната стойност; това става след из-
вестен интервал от време. Очевидно е, че във времето на задей-
ствуване ще се включва и времето на тръгване (£тр). Времето на
тръгване включва интервала от време от момента на включване
на тока във веригата на намотката до момента на отделяне на
котвата от контакта.
215
*rp=2,3 A-.lg s,
''o 4 раб лзад
където
Лр е самоиндукцията на бобината на релето, Н;
Ro — еквивалентното съпротивление на загубите, Q;
/раб — работният ток, А;
/зад — токът на чувствителността, А.
Самоиндукцията на бобината на релето се определя по фор-
мулата
j w. Ni
Р~ ^Rm ’
където
2^т=2,7.10 7 -^ь ;
— коефициент, който се определя с помощта на следна-
та таблица:
Соотношение -А. 1 0,1 0.2 0,3 0,4 0,5
Стойност на 0,96 0,92 0,88 0,85 0,82
В тази таблица
d е диаметърът на ядрото;
I — дължината на ядрото.
При rf=4,5 . 10“3m; 1—2,2.10~2 m; ни— 16500 се получава
а 4,5.10-» _0
I ~ 2,2 . 10 2 ’
За -^-=0,2 от таблицата отчитаме N1=0,92.
Следователно
, 16 670.0,92 поди
£р=-2Л\Т0^-=9’34 Н-
Съпротивлението на двете намотки се определя по формулата
7?р=2 . г=2.1600=3200 S.
За приемного телеграфно реле Trls-37 при скорост на теле-
графиране, равна на 50 бода, в литературата се дава
/?z=280 О.
216
Следователно
/?о=/?р+Я/=32ОО+280= 3480 Q;
/тр=2,3 *з480- In -g^Q ^g-=0,92 ms.
Определяне коефициента на отдаване (коефициент на полезно
действие)
Под коефициент на отдаване на едно реле се разбира отно-
шението на времетраенето на затварянето на управляващата ве-
рига на котвата към времетраенето на токовите импулси в намот-
ката на релето. Като се има предвид, че след като завърши
движението на котвата, токът в управляващата верига не се
установява мигновено, защото котвата трепти около контакта за
време Л,„б, общото време за задействуване на релето ще се по-
лучи чрез сумата /зад=^Дв+^Р+^виб- За приемки телеграфии реле-
та опитно се установява, че /вис= 1,1 ms.
Следователно, ако означим с а времето на задействуване по
отношение на левия контакт, а с b времето на задействуване по
отношение на десния контакт, формулата за определяне коефи-
циента на отдаване ще има вида:
S—а
пД— за левия контакт;
S-b
п.= —„— за десния контакт.
г>
При регулиране на релето без преобладание очевидно величи-
ните а и b са равни.
Следователно
«=-& = £,p+GB + /B„6=0,92+1,06+ 1,1 ^=3 ms.
В действителност /ДВ=1,С6 n?s, но тъй като методът на из-
числяване на > /дв допуска известно приближение за сигурност,
приемаме /дв=1,1 ms.
В случая S представлява времетраенето на един токов импулс.
При скорост на телеграфирането п= 45 бода
«Ч^Ь22-2 ms.
Следователно
22,2-3,0 n QC
И=Лл=Пд=-----2^2----=0,86;
Л»/п=0,86 . 100=86%.
Изискването по отношение к. п. д. иа релето е изиълнено, тъй
като к. п. д. трябва да бъде в граничите 80+90 %.
217
Коефициентът иа загубите на релето у ще се определи с из-
раза
т=1-п=1-0,86=0,14;
у=14 %.
С това се изчерпват основните начисления на релето.
Фиг. 5.Ц. Вибропреобра-
зувател
5.3. ВИБРСПРЕОБРАЗУВАТЕЛ
Вибропреобраэувателите са поляризовани дискретни елементи.
Използуват се за усилване на постоянни токове и напрежения,
като постоянното напрежение се превръща в променливо, по-
вишава се и отново се превръща в по-
стоянно с по-висока стойност от първона-
чалната- Известии са различии методи за
преобразуване на постоянния ток в про-
менлив—електронни, вибрационни и др. В
практиката често се налага да се усилват
токове и напрежения от порядъка на ми-
кроампера (микроволтове). За висококаче-
ствено усилване на постоянния ток осо-
бено внимание се обръща на преобразу-
ването на постоянния ток в променлив,
като сигналите на смущенията могат да
бъдат съизмерими с полезния сигнал. Вход-
ните устройства на вибропреобразу вате-
лите трябва да отговарят на редица из-
исквания, като голям коефициент на пре-
образуване, голямо входно напрежение,
минимални стойности на паразитния сиг-
нал и др. Впбрационният преобразувател
също трябва да отговаря на редица из-
исквания: добра защита от външни поле-
та, за да не севнасят смущения; контак-
тите да превключват веригите с голяма
скорост (0,06—0,08 ms); включването на
веригите да става без трептене; контактните материали да бъдат
добре подбрани, за да не се създават грешки от термоелектро-
движещото напрежение, предизвикано от нагряването на контак-
тите. Голямо внимание трябва да се обърне на изолационните
материали, паразитните капацитети, екранировката и др.
Разработени са редица конструкции вибропреобразуватели.
На фиг. 5.11 е показан вибронреобразувател тип ВП-34, произве-
ден в СССР, който има диференциална магнитна система На на-
мотката му се подава променливо напрежение 6 V, 50 Hz. С тази
218
•честота вибрира котвата, разположена между полюсите на маг-
нита,
В някои вибропреобразуватели се използуват много къси кот-
ви и малки разстояния между контактите (до 8—10 pm), благо-
дарение на което се избягва трептенето на контактите и се на-
малява времето на прелитането. Разработени са вибропреобразува-
тели, конто се използуват за усилване на токове от порядъка на
Ю-12 А.
5.4. ПРИМЕРНА МЕТОДИКА ЗА ИЗМЕРВАНЕ ПАРАМЕТРИТЕ
НА ПОЛЯРИЗОВАНИТЕ РЕЛЕТА. ПРИНЦИПИ НА РЕГУЛИРАНЕ
Измерванията на параметрите на поляризованите релета се
отлнчават от тези на неутралните релета. Те зависят до голяма
степей от вида на поляризовано?о реле. Тук се дават кратки све-
дения за измерване и регулиране на телеграфните поляризовани
релета.
Снемането на характеристиката /зад=/ (S) на пиляризованото
реле става, като се използува специална лабораторна постановка,
принципната схема на която е дадена на фиг. 5.12.
Както се вижда от схемата, двете намотки на релето са вклю-
чена последователно. С помощта на ключа /С2 се измени посо-
ката на тока в намотките на релето. Лампичките Лх и Л.2 показ-
ват момента на превключване на к тнтактите. Милиамперметърът
служи за изм.рване на тока на чувствителността на релето (ми-
нималният ток на задействуване). Големината на тока се регули-
ра с потенциометъра R.
В началото плъзгачът на потенциометъра се поставя в поло-
жен е 1. Вкл.очва се ключът Ключът К2 се поставя в едно
положение, например I. Ходът на котвата се регулира така, че да
има максимална стойност Плавно се увеличава токът в намотка-
та и се следи моментът. когато котвата ще се прехвърли в дру-
го о положение. Ако при значително увеличаване на тока котва-
та не се прехвърля, това означава, че нейното положение съвпа-
да с направлението на силата на привличането й. Необходимо е
ключът /С2 да се прехвърли в положение II и отново да се започ-
не увеличаването на тока. По милиамперметъра се отчита стой-
ността на тока, при който котвата се е прехвърлила. След пре-
хвърлянето на котвата токът се увеличава до стойност /=4 /зад.
По този начин се цели да се получи изкуствено намагнитване на
магнитопровода с определена полярност. Изключва се ключът
с което се прекъсва захранването. Плъзгачът на потенциометъра
се поставя в положение /. Ключът /С2 се превключва и след то-
ва се включва ключьт Л,. Отново плавно започва да се повишава
токът, докато котвата се прехвърли в другото положение. По
милиамперметъра се отчита токът на задействуване. След това
219
токът пак се увеличава до стойност /=4 /зад и т. н. Ако се пз-
ползува милиамперметър с пула в началото на скалата, необхо-
димо е ла се превключи веригата му. Ако се използува милиам-
перметър с пула в средата на скалата, такова превключване не
се прави.
Фиг. 5.12. Схема на лабораторка постановка за изследване на характеристиките
на полярнзовани и комбинирани релета
Правят се няколко измервания, като за тока на задействуване
се взема средната аритметична стойност от получените резултати
Измерванията се повтарят и при различии разстояния между
контактите.
Снемането на характерыстиката /зад ==/(§) на комбинираното
реле КР, СКР или на друго подобно реле става почти по същия
начин, като се използува същата лаборатория постановка.
При изследването на комбинираното реле трябва да се устано-
ви токът на задействуване на неутралната котва и токът на пъл-
ното й привличане. Тъй като токът иа задействуването на неутрал-
иата котва е по-голям от тока на задействуване на поляризова-
ната, четирикратното претоварване, което се дава по ток, трябва
да се изчислява по отношение на тока на задействуване на не-
утралната котва.
Токът постепенно се увеличава и се следи моментът на пре-
хвърляне на поляризсваната котва. Отчита се токът на задей-
ствуване на поляризованата котва (/зад. пол)- След това бавно про-
дължава увеличаването на тока и се следи за момента, когато
неутралната котва ще се привлече. Отчита се токът на прнвлича-
ие иа неутралната котва /пр. к. При по-нататъшното увеличаване
на тока се следи моментът на пълното привличане на котвата,
т. е. на огъването на контактните пера и на допирането на не-
утралната котва до опорния щифт. Отбелязва се токът на пълно-
то привличане на неутралната котва (/п. пр. н.к). Токът продължа-
ва да се увеличава до стойност /=3 /п. пр. и. к - По описания на-
чин се измерва и токът при обратна полярност. Правят се най-
малко по три измервания- Данните се нанасят в таблица.
Правилната работа на поляризованите телеграфии релета с две
намотки зависи до голяма степен от симетричността на намотки-
220
те, т. е. от тяхната диференциалност. Проверката иа диферен-
циалността на намотките на поляризованото реле става също по
схемата от фиг. 5.12. Намотките на релето се включват прогиво-
положно^една на друга (о и б или в и г). С плавно придвижване
Фиг. 5.13. Схема за неутрално регу-
лиране на поляризованите релета
Фиг 5.14. Схема за ^измерване на
коефициента на отдаване на поляри-
зованото реле
на плъзгача на потенциометъра токът в намотките на релето се
увеличава до стойност /=3 /зад, като се следи за положеиието
на котвата.
Тъй като магнитните потоци на двете намотки са противопо-
ложни, при равен брой ампернавивки (навивки! в двете намотки
котвата ще остане в първэналното си положение независимо от
превключването на ключа /<2. Ако това условие не е спазено, то-
гава при едно от положенията на ключа К,2 котвата ще се пре-
хвърли. Преди започване на пзследването необходимо е котвата
да се регулира неутрално, т. е разстоянияга на двата контакта
до средната линия да бъдат еднакви.
Неутрално регулиране на котвата на поляризованото реле се
реализира по схемата, показана на фиг. 5.13. Използуванп са оз-
начения на намотката, както в телеграфната техника. Намотките
на релето се включват последователно и през тях се пуска про-
менлив ток с честота 25-^30 Hz. С потенциометъра токът се
увеличава, докато котвата започие да превключва контактите си с
честота, равна на честотата на подаденото напрежение. Тъй като
стрелката на уреда (със средна нула) има инерция, тя не може
да следва измененията на тока в намотката, поради което ще се
колебае около някакво деление, отговарящо на средната стойност
на подаденото напрежение.
Ако времето, през което е затворен левият контакт, е равно
на времето, през което е затворен десният контакт, стрелката ще
221
се колебае около нулата. Това значи, че котвата е регулирана
неутрално. При неточно неутрално регулиране стрслката на уре-
да ще се колебае около някаква стойност, различна от нулата.
Измерването на коефициента на отдаване на поляризованото
реле се извършва, като се използува лабораторка постановка,
чиято схема е показана на фиг. 5.14. От схемата се вижда, че
двата контакта се свързват накъсо. Намотките на релето се съе-
диняват последователно и през тях се пропуска променлив ток.
При едновременно изменение на разстоянието на дьата контакта
до средната линия се изменя и токът, конто преминава през ми-
лиамперметъра. Изменението на тока се дължи на по-краткото
или по-прод'ьлжителното стоене на котвата върху контактите.
Тъй като милиамперметърът измерва средната стойност на тока,
показанията му ще зависят от отношението на времето на пре-
стоя на котвата върху контактите към времето, през което тя:
прелита.
Коефициентът на отдаването трябва да се нзмери при раз-
личии разстояния между контактите.
222
6. РЕЛЕТА ЗА ПРОМЕНЛИВ ТОК
1. Общи сведения. Релетата за променлив ток принципно не
се различават от електромагнитните релета за постоянен ток.
Основното различие се състои в конструктивните изменения, кон-
то се правят с цел да се премах-
не вибрапията на котвата. Както
е известно, силата на привличане-
то на котвата се измени с двой-
но по-голяма честота в сравнение
с честотата. на променливия ток,
който преминава през намотката
на релето. Когато силата на прив-
личането стане равна на нула,
котвата се отпуска, а това пред-
извиква вибрация.
Силата на привличането на кот-
вата в електромагнитните релета
за променлив ток почти не зависи
от разстоянието между котвата и
ядрото (вграниците на междукон-
тактното разстояние) (фиг. 6.1, гра-
фика /). В случая променливият
ток се изменя сииусоидалио
/ /шах Ь1П О t,
Фиг. 6 1. Електромеханични харак-
теристики на реле за променлив и
за постоянен ток
а силата на привличането се изменя пи закона
sin*o> t=—(1 —cos 2 со/).
Средната стойност ва силата
на тока е
на привличането за един период
- шах
ср •>
т. е. тя е два пъти по-малка от максималната стойност.
От изложеното се вижда, че при една и съща големина на
тока релетата за променлив ток имат сила на привличане, два
пъти по-малка от тази на релетата за постоянен ток.
За да се премахне вибрацията на котвата, се използуват ня-
колко начина: а) включване на електромагнитното реле за постоя-
223
йен ток към мрежата за променлив ток чрез токоиз правителям
елементи; б) утежняване на котвата на релето; в) специални
конструкции на релета за променлив ток.
6.1. ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ РЕЛЕТА ЗА ПРОМЕНЛИВ ТОК (ПРИЛ.)
Релета с токоизправителни елементи (фиг- 6.2). Релетата
с токоизправителни елементи се състоят обикновено от електро-
магнитно реле за постоянен ток и токоизправителна трупа. За
Фиг. 6.2. Реле за про-
менлив ток с направи-
те ли
изправителни елементи се използуват селено-
ви, медни или германиеви токоизправителни
клетки. Големината на елементите се опре-
дели от работния ток на релето.
Релета с утежнена котва. Утежнена-
та котва има голям инерционен момент,
благодарение на което не успява да се от-
пуске, когато токът във веригата намалее до
нула. Релетата с утежнена котва имат опро-
сгена конструкция, но поради това, чене ра-
ботят устойчиво, се използуват много рядко
(фиг. 6.3 а).
Специални релета за променлив ток.
Конструкцията на специалните релета за про-
менлив ток се различава от тази на посто-
яняотоковите релета по допълнителните еле-
менти, необходими за премахване на вибра-
цията на котвата.
Най-често такъв елемент представлява намотка, съединена
накъсо (екран), която е поставена на част от полюса на ядрото.
Променливият магнитен поток се разклонява на две части — ед-
Фиг. 6.3. Реле за променлив ток с утежнена котва и с екраниран полюс
ната преминава през екранираната част на ядрото, а другата —
през иеекранираната част. Потокът, който преминава през екра-
нираната част, поради действието на накъсо съединена намотка,
се забавя. По такъв начин двата магнитни потока се изместват
224
«дин спрямо друг на ъгъл около 60°. На сыция ъгъл са изместе-
яи и посоките на силите, с конто се привлича котвата към ядро-
то. Поради това върху нея винаги ще действува сила на привли-
чане (фиг. 6.3 б).
Фиг. 6.4. Реле за променлив ток—двуфазно
Използуват се също така релета с две отделки ядра, с две
намотки и една котва (фиг 6.4). През намотките се пропускат де-
фазирани токове. Дефазирането се постига чрез кондензатори,
дросели или смесено.
Реле за променлив ток тип РКП. Релето тип РКП по вън-
шен вид прилича на релето тип РКН, но има разрязано в края
ядро. На едната му част са поставени 11 шайби, направени от
електролитна мед. Върху котвата няма противозалепващ щифт.
Релето РКП е с малка и непостоянна чувствителност.
Реле за променлив ток тип РПТУ. Релето тип РПТУ пред-
ставлява модернизирана конструкция на релето РКП. Изменение
е направено в бобината, конто е екъсена.
Реле за променлив ток тип РПП (фиг. 6.5). Релето тип
РПП има конструкция, подобна на релето РПН. Различава се от
Фиг. 6.5. Реле за променлив ток тин РПП
него по канала върху ядрото. в който са поставени един или два
медни пръстена Те обхващат една част от ядрото. Релето тип
РПП има малка чувствителност. Обикновено то се натоварва с
една облекчеиа контактна трупа.
Реле за променлив ток тип РВ. Релето тип РВ представля-
15 Електрическа релетл
225
ва модернизираио реле тип 100. За да се премахне вибрацията
на котвата, се използуват три пръстена от електролитна мед.
Бобината на релето е скъсена.
Реле за променлив ток тип АР (фиг. 6.6). Релето тип АР
се нарича аварийно реле поради основно-
го му предназначение. То се използува
главно за превключване на веригите на
захранването от променлив на постоянен
ток и обратно.
Релето има П-образен магнитопровод,
направен от лпстова стомана. Котвата му
също е направена от лпстова стомана.
На едното рамо на магиитопровода е по
ставена бобината на релето
За да се премахне вибрацията на кот-
вата, на полюса са поставени медни пръ-
стени, конто сбхващат част от сечението
на ядрото (краят на ядрото е разрязан).
Релето има превключваща контактна
система. Покрито е със стъклен капах,
който е пломбиран. Изработват се някол-
ко вида релета тип АР (АР 1, АРЭ-1,
АРЭ-2). Те имат намотки с различии съ-
противления и са за различии напрежения.
6
Фиг. 6.6. Реле за промен-
лив ток тип АР
Освен релетата с раздвоени ядра за работа с променлив ток
се използуват релета с две ядра и две отделки намотки, конто
действуват върху една котва. За да се получи дсфазираие на
магнитните потони, конто се създават от двете ядра, използуват
се кондензатори, включени последователно на намотките на ре-
лето.
Многоконпгактно унифицирано реле тип МКУ-48. Релето
тип МКУ-48 работи както с постоянен, така и с променлив ток.
То се използува широко в автоматиката и телемеханиката. Рабо-
ти при напрежение 220 V. По консгрукцията на магнитната си
система наподобява релето АР.
На средната част на ядрото, което има Ш-образза форма, е
разположена бобината.
На едната половина на средното бедро на ядрото има два
прореза, в конто са поставени два медни иръстена за дефазиране
на магнитните потоци (за премахване на вибрацията на котвата).
При релетата за постоянен ток тези пръстени са изработени от
стомана и служат като накрайници.
Котвата на релето има плоска форма и е направена от листо-
ва стомана. В нормално положение под действието на стоманена
пружина тя допира до специална опора и създава необходимото
контактно налягане.
Контактната система се състои от две контактни групи, в
226
конто може да се разположат до !0 контакта. Работното напре-
жение на контактите е до 220 V, а максималният ток — л о 5 А.
Релетата, конто работят в прашни помещения, се затварят
със специални пластмасови капаци.
Релета яеждинен пшп РМ-1, РМ 2, 2РМ01. 2РМО2, РМ300,
РМ305 (фиг. 6.7). Разработени са за включване и изключване на
Фиг. 6.7. Релета за променлив ток
227
вериги с постоянен и променлив ток до 6 А и 220 V. Релетата
са от клапанен тип и работят подобно на разг леданите по-рано
кръгли нормални релета. За задействуването им може да се из-
ползува постоянно и променливо напрежение в много широки
Фиг 6.7 б
Фиг. 6.7 в, :
граници. Релето РМ-1 има четири превключващн контакта, а ре-
лето РМ 2 два превключващн контакта. Релетата са покрити с
канаци, конто ги предпазват от влиянието на околната среда. За-
крепването им и свързването с външните вериги се осъществява
с щепселни съединення.
228
Реле РМ-3 (фиг. 6 16). Подобно е на релетата РМ-1 и РМ-2,
но няма капак и съединяването на изводите с уредбата става
чрез залояване. Релетата 2РМ01 и 2РМ10 (фиг. 6.7 с) изпълняват
функцппте на междинпи усилватели. Имат по четири превключва-
Фиг. 6.8 в, г
щи контакта. Системата е закрита с пластмасов капак. Присъе-
диняването с щепселно.
Релетата тип РМ300 и РМ305 (фиг. 6.7 г) също изпълняват
функциите на междинни усилвателни елементи. Имат по три пре-
включващи контактни групи. Към схемите се присъединяват щеп-
селно чрез цокъл < I 1 извода.
Реле пусково-напреженово тип РПУН (фиг. 6.8 а). Предназ-
229
начено е за изключване на пусковия кондензатор на еднофазни
електрически двигатели при херметическите фреонови компресс -
ри. Електромагнитната му система е от клапанен тип. Релето има
един нормално затворен контакт.
Фиг. 6.8Р,е
Релета помощни тип РП23Б и РГ125Б (фиг. 68€>). Използу-
ват се в схемите на защитата и в автоматизация на енергосисте-
мата като спомагателня. Електромагнитната система е от клапа-
нен тип с шихтован магнитопровод. Релетата имаг по четири
превключващи контактни групи. Цялата система се затваря с
капак.
Реле помощно тип РП Използува се за шунтгрше на токо-
ограничаващото пусково съпротивление на електрическите вериги
на ъгловошлифовалките. Електромагнитната му система е от
клапанен тип с плътен магнитопровод. Релето има две намотки—
напреженова и токова. Контактната му Система се състои от
един нормално отворен контакт, евързан с единия кран на на-
мотката-
Реле напреженово тип РНП-11 (фиг. 6 8 в) Използува се
главно в схемите на токоизнравителите за зарежлане на акумула-
торните батерии за електрокарите и др. Електромагнитната му
система е от клапанен тип с плътен магниточровод. Релето има
два контакта — нормално отворен и нормално затворен. Снсте-
мата е затворена с пластмасов капак.
Реле максималнотоково тип РТ-40 (фиг. 6-8 г) и реле за
максимално напрежение тип РН-53. Използуват се в схемите на
релейната защита и противоаварийнатг автоматика като органи,
230
регистриращи повишаването на тока, респективно напрежението
над определени граници в променливотоковите вериги.
Релетата имат електромагнитни системи- Контактната им сис-
тема се състои от по един нормално отворен и един нормално
затворен контакт. Чрез изместване на
стрелката може да се променят стой-
ностиге на тока на включване и изключ-
ване (РТ-40) и напрежението (РН-53).
Реле за време кондензаторно тип
РВК-1 (фиг. 6.8 о). Използува се глав-
но в нафтовите горелки за фиксиране
времето на продухване на камерата и
след това за определяне времето за
запалване. Релето може да се прнлага
и в други системи, където е необходи-
мо да се регулира времето на включва-
не и изключване. Състои се от посто-
яннотоково реле, свьрзано с токоиз-
правител, кондензатор и резистори, чрез
конто се осигурява различно време на
закъснение. Елементите на релето са
Фиг. 6.9. Сигнално реле
монтирани на печатна платка.
Времето на включване не се регу-
лира, а времето на изключване се регулира чрез включване на
различии резистори.
Устройство защитно позисторно тип УЗП (фиг. 6.8 е) Из-
ползува се за защита на електрически двигатели при превишава-
не на температурата на статорните им намотки. Устройството
се състои от захранващ блок, прагов усилвател и реле —изпъл-
нителен елемент.
Реле сигнално тип РУ-21 (фиг. 6.9). Използува се за защита
и автоматизиране за процеси. Има електромагнитна система с
котва, кояго управлява контактите (два нормално затворени или
един нормално затворен и един нормално отворен). При подаване
на електрическа енергия във веригата на намотката котвата се
задействува, превключва контактите и освобождава ограничителя
иа указателя, който има бели и черни сектори. Под действие на
тежестта си указателяг се завъртва.като се появяват белите
сектори. Със завъртането ва указателя се завъртва и свързаният
с него барабан с контактите. При прекъсване на тока котвата
се връща в изходно положение под действието на пружината.
Контактите остават в задействувано положение. Връщането на
указателя в нормално положение става ръчно чрез завъртане на
ръчката (цилиндъра), конто се намира на предната част на ка-
пака.
Сигнално реле тип PC. Използува се за сигналнзиране при
-смущения в работата на електрическите системи. Видимите сиг-
231
нали могат да се комбинират със звуков сигнал (звънец, сирена
и др.). Конструкцията на релето е подобна на описаната. На
лицевата страна се показват следнитесигнали; „нормално състоя-
ние“ „повреда", „изчакване". Релето се произвежда в 16 моди-
фикации — в зависимост от захранващото напрежение и от вида
на контактите.
6 2. ИНДУКЦИОИНИ РЕЛЕТА
Индукционните релета работят на принципа на взаимодействие-
то на променлив магнитен поток Ф с тока, който се индуктира в
проводника от друг променлив магнитен поток.
На фиг- 6.10 а е показано индукционно реле, което се състои
от два електромагнита Elt Ег, диск Д и контакт Д.
Фиг. 6.10. Индукциоини релета
Магнитните потоци Ф1 и Ф2, конто пресичат диска Д, индук-
тират в него токовете и /2. Част от тока пресича магнитния
поток Ф2. Известно е, че при протичане на тока по проводник,
който се намира в магнитно поле, се създава сила, която се стре-
ми да изтласка проводника от магнитното воле.
От взаимодействието на токовете с магнитните потоци се съз-
дават сили, стремящи се да завъртят диска.
Проводиикът, в който се индуктира токът, в различните ти-
пове индукциоини релета има различна форма —- рамка, диск, ци-
линдър или сектор. Използуват се двуелементни и едноелементни
индукциоини релета. При двуелементните релета (фиг. 6.10 а)
магнитните потоци се създават в отделни магнитни системи. При
едноелементните релета (6.10 б) магнитните потоци се създават
чрез разделяне на основния магнитен поток Ф.„ на две части:
и Ф2.
При двата случая обаче, за да се получи задвижване на кот-
вата, е необходимо между магнитните потоци да има определена
фазова разлика ф, т. е. ако
Ф1 = Фмакс Sin си/, ТО Ф2=Фмакс SHI (<0/фф).
232
Най-голям въртящ момент се получава при ф=90°. Моментът
на въртенето М при тези релета се определя по формулата
М — сг -г/- 1г I2 sin ф,
където
с е коефициент;
г — радиусът на въртене от оста до мястото, където
действуват магнитните потоци;
ш—честотата на тока;
Zc — съпротивлението на сектора;
/,,/._, —токовете в съответните намотки;
Ф — ъгълът между токовете Ц и /2.
Както се вижда от формулата, въртящият момент зависи от
различии параметри (ы, 1Ь 12, Ф). По този начин релето може да
се задействува не само при изменяне на тока, но също и на че-
стотата, фазовия ъгъл и т. н.
Ако например изменяме честотата ю, а оставим другите пара-
метри постоянни, измени се моментът на задействуване на реле-
ро, т. е. релето може да реагира на изменението на честотата.
Когато е необходимо индукциониите «релета да се задейству-
ват от разстояние, в едната намотка се подава голям променлив
ток от местен източник, който не се измени по стойност. Управ-
ляването на релето става, като се измени стойността на тока в
другата намотка. Управляващият ток може да бъде много малък
по стойност. По такъв начин се намалява падът на напрежението
в линейните проводници. Въртящият момент на релето може да
се регулира, като се измени и ъгълът <р между токовете Д и /2.
Индукциониите релета се използуват и като релета, конто реаги-
рат на активната мощност, на реактивната мощност или пък на
изменение на напрежението. Управляваыето на едноелементните
релета става чрез изменяне на тока в управляващата намотка.
6.3- ЕЛЕКТРОДИНАМИЧНИ И МАГНИТОЕЛЕКТРИ ЧНИ РЕЛЕТА
Електродинамичните релета (фиг. 6.11 а) работят на принци-
па на електродинамичните измервателни уреди. Сьстоят се от
статор, на чиито полюси е навита намотка, по която се пропуска
ток. Подвижната система представлява рамка с намотка, по коя-
то също се пропуска ток. На оста на рамката е закрепена кот-
вата, която превключва контактите.
Въртящият момент на рамката се определя по формулата
AL = /2 w2—k21л /2,
където
233
kv и k., са коефициенти, конто се определят от геометрич-
ните размери на системата и от броя на на-
вивките;
/, и /, — съответните токове в намотките.
Фиг. 6.11 а. Електродинамично реле
Както се вижда от формулата, моментът на въртенето зависи
от произведенцето на токовете /, и /2.
Магнитоелектричните релета (фиг. 6.11 б) работят на принци-
па на магнитоелектричните измерителни уреди, но вместо стрел-
ка имат малка котва, на края на която са поставени контактите.
Магнитоелектрнчното реле се състои от постоянен магнит ПМ и
рамка с намотка Н. На рамката е закрепена котвата С. Магни-
тоелектричните релета са един от най-чувствителните електромаг-
нитни релета. За тяхното управление е достатъчна мощност
1О'ч4-1О" W.
Магнитоелектричните релета сьздават контактно налягане от
порядъка на 0,34-1 cN.
За да се създаде определено контактно налягане, необходимо
е въргящият момент (при определените размери) да бъде макси-
мално голям. Поради това, че подвижната система се прави мак-
симално лека, обикновено тя не е много здрава. Ето защо при
тези релета се избягва моментното иатоварваие. Обикновено ра-
ботят с плавно изменящ се управляващ сигнал. Тяхната система
плавно изменя положението си според изменението на сигнала.
Когато магнитоелектричните релета се използуват при подвиж-
ни уредби (в авиацията, в някои транспортни уредби и др.), си-
лата на триенето не оказва влияние върху работата на релето.
6 4. РЕЗОНА НС НИ РЕЛЕТА
Резоиансни се наричат такива релета, конто се задействуват
само при подаване в управляващата им верига на променлив ток
с спределена честота. При тях се използува явлението резонанс
234
в електрически или механичны системи. Резонансните релета се
делят на две основни групи : електрически и електромеханични.
Електрическите резонансни рулета представляват съчетание на
електрически филтър и електромагнитно реле за променлив или
Фиг. 6,12. Електрически резонансни ре лета
та постоянен ток. В последний случаи е необходим и токоизпра-
вителен елемент.
На фиг. 6.12 а, б е показана възможността за използване на
чесготнозависим мост в качеството на филтър. Както е известно,
условието за балансирапе на моста предполага баланс на ампли-
тудите и баланс на фахите, което се изразява чрез зависимостите
z,
- , откъдето
Z^"1 Z2
^4
Ако в две съседни рамена на моста се поставят реактивны
съпротивленпя, например индуктивности, а в другите две — ак-
тивны съпротивления, както е показано на фиг. 6.12 б, условието
за баланс на моста добива вида ю2 . Lt. Li~Rl. R2, откъдето след-
235
ва, че при честота w през включената в диагона-
ла на моста намотка на променливотоковото реле Р няма да про-
тича ток и релето няма да бъде задействувано. С други думи,
релето Р ще отпуска при определена честота.
Възможно е в една
двупроводна верига (фиг.
6.Г2 в)чрез резонансни кръ-
гове Ф (L С) да се вклю-
чат няколко електрически
резонансни релета.
Когато по линията про-
тече ток с определена че-
Фиг. 6.14. Камертонни резонансни ре-
лета
честота /мех
електрически ток с подходяща честота /, равна
стот а, например ще се
задействува първото ре-
зонансно реле Р}, чийто
резонансен кръг е настроен
на тази честота. При про-
тичане на ток с друга че-
стота, например ще се
задействува релето Р& чий-
то резонансен кръг е на-
строен на
На фиг. 6.13 е показана схе-
ма на активен транзисторен фил-
тър, която може да се изпол-
зува за управление на резонан-
сно реле. Благодарение на въ-
ведената положителна обратна
връзка, чиято дълбочина се ре-
гулира чрез Р,, се компенсират
загубите във входния трептящ
кръг L С3, с което се повишава
стръмността на резонансната
характеристика. За намаляване
на шунтиращото действие на
стъпалото върху трептящия
кръг е използувана схема на
емитереи повторител, характе-
ризираща се, както е известно,
с високо входно съпротивление.
Със същата цел е използувано
и частично включване към кръга.
Електромеханпчните резонан-
сни релета се управляват чрез
на резонансната
на из-
на механическа система, изпълняваща ролята
236
бирателен орган. Конструкция на подобно реле, съставена от
електромагнит ЕМ. чиято котва представлява еластична пластина
от феромагнитен материал със собствена резонансна честота /Мех
Както беше посочено при релетата за променлив ток, електроме-
ханичната сила, действуваща върху пластиката, ще бъде:
„ Ф2
Fe=kФ2=/г Ф2 sin to t =k ~т (1—cos 2 to f),
което показва, че редето ще реагира на ток с честэта w=2it/,
ако се избере /мек=2 /.
За да се избегне недостатъкът на котвата да трепти с двой-
но по-висока честота от тази на управляващия ток, в магнитната
верига се включва постоянен магнит, както е показано на фиг.
6.14 а. В този случай, ако с Фв се означи потокът на постоянния
магнит, то
Fe(Ф(,4-Ф,„ sin to /)2 k (Ф~4-2 Фо Ф„( sin to t ± Ф^ sin1 to t).
Тъй като обикновено се избира Ф0>»Ф, следва, че
Fe=k (Ф2+2 Ф„ Ф,„ sin <0 0,
т. е. силата на привличане на еластичната пластина се изменя с
честота, равна на честотата на подадения в управляващата намот-
ка ток. При това амплитудата на трептенията расте с увелича-
ване на силата на привличане на постоянния магнит.
Подобно е действието и на показаното на фиг. 6.14 а резо-
нансно камертонно реле. Състои се от намотка 1, в магнитното
поле на конто са поместени камертон 2 от феромагнитен материал
и постоянен магнит 3. Когато честотата на тока в намотката е
равна на резонансната честота на камертона, последният се раз-
трентява, при което периодически се затваря веригата на контак-
а 4. Камертонните релета имат висока чувствителност и могат
да се регулират с точност до 0,05 Hz. При промяна на темпера-
турата от —40 до ±6О'С изменението на резонансната честота
обикновено не надвишава ±0,5 Hz. За задействуването им е не-
обходима мощност до около 1W.
На фиг. 6. 14 б е показана схема на камертонно резонансно
реле, което се използува в диспечерския контрол. Релето се със-
тои от камертон с двойни бедра. При подаване на сигнал с опре-
делена честота на вхоца зспочзат да трептят бедрата на първата
част на камертона. По механичен начин трептенията се предават
на втората част на камертона, където бедрата започват да трен-
тят със същата честота, и създават изменение на магнитното по-
ле. В намотката се индуктира ток, който се изнравя и усилва и
задействува електромагнитното реле.
237
В някои резонансны релета вместо механична пластина или
камертон се използува струна, честотата на трептене на конто
може да се регулира чрез изменение на опъването.
6.5. КОНТАКТОРИ [30, 31, 42]
Контакторите (К...) представляват релета със сиециална кон-
струкция, предназначена за лревкл!оч> ане на електрически вериги
с големи мощности (десетки и стотици киловати). За управлява-
не на работата на контакторите се използува както постоянно,
така и променливо напрежение (електромагнитни контактори), а
също и сгнетен въздух (п^евматични контактори). В изходната ве-
рига обикновено се включват променливотокови вериги за управ-
ляване на двигатели, осветителям уредби, нагреватели, комплекта»
съоръжения (превключватели, магнитни пускатели, командны таб-
ла) и др.
Фиг. 6.15. Контактори
Контакторът (фиг. 6.15) се състои от тяло 7; основна (главна)
контактна система 2 за включване и изключване на веригите на
консуматорите; помощни контакти 5, чрез конто се осъществява
автоматично управление и защита, а също така и управление от
разстояние; задвижващ орган 4\ възвръщащ орган (пружина) 5
238
и дъгогасящо устройство 6. В зависимост от предназначението на
контактора основната контактна система се прави еднополюсна и
многополюсна, за различии номинални стойкости на тока, за про-
менлив или постоянен, ток. Помощната контактна система в зави-
симост от веригите за управление е с комутационни възможности
до 10 А. Тя работи заедно с главвата контактна система. Дъго-
гасящите устройства са различии в зависимост от средата.в която
ще работят (маслена или въздушна).
Електромагнитите се изработват така, че да работят при пос-
тоянен и променлив ток със серийно или шунтово включване на
намотката Последнага се оразмерява за продължително прето-
варване до 10% от номиналното напрежение и за сигурно включ-
ване на контактора при 85% от номиналното напрежение и за
изключване при спадане под 75% от номиналното напрежение.
За намаляване вибрациите при променливотоковите електро-
магнити се използуват противовибрационнн устройства. Когато
веригите, от конто се управляват контакторите. са за токове с
висока честота, на намотката се подава изправено напрежение от
токоизправител. Променливотоковите контактори обикновено се
включват към трифазни мрежи с напрежение от 24 до 500 V.
Намотката на електромагнита е оразмерена за работа в продъл-
жителен режим при затворена котва. При отворена котва в начал-
ния момент на включване токът е около 8 пъти по-голям от
номиналння ток (поради малкото неактивно съпротивление), което
предизвнква значителни претоварвания на намотката (загуби в
проводника на намотката около 50—60 пъти). Ако по някаква причина
котвата не се затвори своевременно,това може да доведе до изгаряне
на намотката. При електромагнитните контактори за постоянен ток
управленнето се извършва с постоянно напрежение 24, 48,80 V. За
създаване на закъснения за превключване на контактите върху
магнитопровода се поставя накъсо съедипена намотка. Такива
контактори се наричат таймконтактори. Времето на задействуване
и отпускане се изменя чрез тока, който се пропуска през допъл-
ннтелна (управляваща) намотка. Широкого приложение на контак-
торите в различните отрасли на промишлеността, енергетиката,
транспорта, бита и др. и различните изисквания, конто се поста-
вят, е наложило разработването на много типове и видове кон-
тактори, конто най-общо могат да се класифицират по:
а) вида на тока за управление — постоянен или променлив;
б) вида на тока, който комутират контактите—постоянен или
променлив (за промишлена и висока честота);
в) броя на главните контакти (еднополюсни, двуполюсни и
многополюсни), а също така по положението на контакти-
те в неработио състояиие на контактора (нормално отворе-
ни и нормално затворени);
г) формата на магнитната система — с П-образна магнитна
239
система, с Ш-образна магнитна система и със соленоидна
магнитна система:
д) характера на движение на котвата — с праволинейно и с
въртеливо движение;
е) наличие на устройства за гасене на дъгата—с принудител-
но и без принудително гасене на дъгата; в зависимост от
мощността, която управляват контакторите, и опасността от
образуване на електрическа дъга се използуват маслени
контактори (КМ) и въздушни контактори (КВ); маслените
контактори се прилагат във вериги, при конто е възможно
да се образуват електрически дъги;
ж) наличие, на задържаща бобина — със задържаща и без
задържаща бобина;
з) време за задействуване — нормалнодействуващи и със
закъснение.
Контакторите се класифицират също така в зависимост от
режима на работа (брой на включвания в час) — за лек режим,
за среден режим и за тежък режим; по натоварването на глав-
ните контакти (I, II, Ш и т. и. класове). Изискванията по отно-
шение на контакторите са: надеждна работа при определените ре-
жима и в определените срокове; безотказно изпълнение на пред-
ай дените функции; малки габарити; голям коефициент на управ-
ление; простота на монтажа; лесно обслужване и др.
При избираие на контактори за определени цели трябва да се
имат предвял и външните фактора, като влажност, колебания на
температурата наличие на агресивни ивзривоопаснп вещества и др.
За контактори. конто работят при нестациовараи условия, тряб-
ва да се има предвид също така и отклонение™ на контактора
от нормално положение, големината и направление™ на ускоре-
нията, ампли 1 v дата, честотата и направление™ на вибрациите и др.
При избирала на контактори за определени цели се отчитат и
дреги сп ш> ич и условия на работа, конто обикновено се дават
в справочная литература и нроспектните материали.
В нашата страна се ироизвежда широка гама от контактори
(в електроапаратурния завод Пловдив). При поръчване на кон-
тактори се ползуват справочните и проспектните материали, кон-
то издава заводът.
6.6. ПРОГРАМНИ РЕЛЕТА ЗА ВРЕМЕ (ПРВ)
Програмните релега за време се ьыюлзува! за управление на
машини, уреди н др., конто работят по непрекьснато повтарящи
се програми. Те намират широко приложение при авгоматизиране
на процесите по поддържане на определени параметри в ораи-
жериите за поддържане на определена температура, при управле-
ние на електродвигатели, поточни линии, металорежещи машини,
24®
рекламно осветление, при автоматизиране на никои процеси от
бита — за управление на перални машини, отоплителни радиа'гори,
готварски машини и др.
В зависимост от предназначение™ се произвеждат няколко
Фиг. 6.16. Програмно реле
типа програмни релета за време; те се различават по никои кон-
структивни особености.
На фиг. 6.16 е показано програмно реле, което се състои от
следните основни елементи: микродвигател /, команден вал с
програмни шайби 2, контакти 3. Движението от микродвигателя
се предава на командния вал чрез микроредуктор и ексцентрик,
който задействува вьзвратно-постъпателен храповик, свързан с
командния вал. Ексцентрикът и възвратно-постъпателният храпо-
вик създават стъпковидно движение на командния вал. По такъв
начин се получава задържане за определено време на движението
на командния вал.
Времето на включено и изключено положение на контактите
се определя от ходовото време, за което се прави едно пълно
завъртване на командния вал с програмните шайби. Ходовото вре-
ме се раздели на 50 стъпки. В зависимост от нуждите и типа на
ПРВ то може да се регулира (от завода-производител) в много
широки граници - от 1 min до 24 h, като съответно времето на
всяка стъпка се измени от 1,2 s до 1728 s.
На фиг. 6.17 е показана схема за управление на контактите. Както
се вижда от фигурата, контактните групи се превключват, като
средният контакт с в зависимост от радиуса на програмната шай-
ба включва веригата към контакта г или д.
Едектрически релета . .
241
На фиг. 6.18 а е показана примерна схема на контактните ве-
риги и на веригата за включване на програмното реле, а нафиг.
6.18 б—времедиаграмата на работа на контактите.
В нашата страна се изработват няколко типа програмни реле-
Фиг. 6.17. Схема за управле-
ние на контактите на про-
-трамно реле
та, конто се различават помежду си по
начина на управление, по кодового
време, по броя на контактите и др.
Реле за време тип РВ (фиг. 6.19).
Релето за време тип РВ е предназначе-
но за превключване на електрически ве-
риги след изтичане на предварително
определено време или за периодично
повторение на определена програма.
Включва се и се настройва на опреде
леното време ръчно. Тези релета се из
ползуват за зареждане на акумулато'
ри, за управление на вентилатори, ме-
дицински апарати и др. Времезадържа'
нето може да се измени в много ши'
роки гранипи (в зависимост от типа от
20 до 36 h). Релето се състои от мик'
родвигател, микроредуктор и контакт-
на система.
На фиг. 6.19 б е показан схематично принципът на работа на
реле за време с автоматично изключване на релето. Задействува-
нето се извършва чрез завъртане на опоеделено положение на
ръчката с указателя, с което се включват контактите в работно
положение и от този момент започва да тече времето на задържа-
не. Релето дава възможност в процеса на работа да се измени
предварително определеното време на задържане-
В нашата страна се произвеждат няколко типа релета за вре-
ме: РВ-1, РВ-2 и РВМ-6. Релето РВМ-6 е универсално. То има
5 обхвата, конто се превключват по избор(от 0,3 до 6 s, 34-60s,
0,3-т-6 min, 34-60 min, 0,3-7-6 h).Задействува се от подаване на
импулс, с който се включва електромагнитно реле. Последното
включва зъбния съединител, натяга пружината на лоста, чрез
конто се превключват контактите. Контактите, конто се включ-
ват със закъснение, оставят в изходното си положение. На про-
зорчето се появява буквата „В“. Чрез синхронная микродвигател
стрелката се завъртва от началото към указателя, поставен на
желаната стойност на времеобхвата. Когато стрелката достигне
указателя, т. е- изтече определеното време, изключващият лост
се освобождава и под действието на натегнатата пружина за-
действува контактите. Стрелката се връща в изходно положение.
При прекъсване на захранващото напрежение включващите контак-
ти и стрелката се врыцат в изходно положение.
Автомат сгьлбищен електромагнитен тип АСЧ-66. Автома-
242
тът се състои от електромагнит соленоиден тип. Вегирата
на намотката му се включва с натискане на бутон на стълбище-
то. Котвата се привлича и чрез специална пружина задействува
часовниковия механпзъм, който включва веригата на лампите на
стълбището (контактите).
№ Заполнена поле ^ЗатЬорен контакт
1 Поль дез эапълЬоне * ОтЪорен контакт
Фиг 6.18. Схема и диаграма на включване на контактите на програмно реле
С часовниковия механизъм е свързан лостьт от котвата. На
него са монтирани контактите. Когато определеното време изтече,
котвата с контактния лост се връщат в изходното си положение
и веригата на лампите се прекъсва. Чрез изменение на положет-
нието на контактецържателя, намиращ се върху контактния лос ,
интервалът на включване на лампите t може да се регулира от
2,5 до 5 min.
Контактната система и намотката работят при напрежение
220 V.
243
Автомат стьлбищен електронен тип АСЕ-5. Този автомат
служи също така за включване на осветлеиието на стълбихца,
коридори и др- Времето на задържане се осъществява чрез елек-
тронна схема. То може да се регулира в граничите от 1 до
5 min.
Фиг. 6 19. Реле за време тип РВ
6.7. ПРИМЕРНА МЕТОДИКА ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ НА ОСНОВНИТЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ НА НЯКОИ ТИПОВЕ ПРОМЕНЛ ИВОТОКОВИ РЕЛЕТА
За измерване на тока на задействуване и отпускане на про"
менливотоковото реле се използува лабораторка постановка, чин’
то схема е дадена на фиг. 6.20 . Най-напред се измерва токът
на задействуване и отпускане на релето, като през намотката му
се пропуска постоянен ток. След това в намотката се подава
променлив ток от мрежата или от генератор и се измерва токът
на задействуване и отпускане на релето. Необходимо е също да
се^измери токът на задействуване на променливотоковото реле с
токоизправители или едно- и двуполупериодно изправяне.
Сьемането на товарната характеристика и построяването на
електромеханпчната характеристика става по същия начин, както
при релетата за постоянен ток.
За изследване на работата на индукционного реле ДСР се
използува специална лабораторка постановка, чиято схема е дадена
на фиг. 6.21.
Токът на привличане на индукционного реле се определя по
следния начин:
244
а) свързват се необходимите уреди към лабораториата ^поста-
новка ;
б) включва се ключът и се'подава напрежение наТпъраа-
та намотка на индукционвото реле (/). С реостата А^на-
Фиг. 6.20. Схема ыа лабораторно постановка за измерване тока на
задействуване иа реле за променлив ток
нрежението се регулира до номиналното (когато се изслед-
ва реле тип ДСР-1, напрежението е Д1=110 V, а токът
през намотката на фазомера е 0,9 А);
в) скалата на фазомера 'при фазомер с въртяща се скала) се
установява на О и се оставя в това положение;
г) включват се ключовеге К2 и Кз и с помощта на реостата
/?2 се регулира токът във втората намотка (II) до установя-
ване па номиналната му стойност (при реле тип ДСР-1 то-
кът е 0,9 А);
д) с фазорегулатора се установява номинален ъгъл между
Uи и А за изследваното реле (по паспортни данни); ако
при това изменение на ъгъла релето не < е задействува,
необходимо е да се превключат краищата на една от на-
мотките.
е) с помошта на реостата А3 се изменя токът във втората на-
мотка (II) и се установяват стойностите, при конто се
включват и изключват контактите на релето.
Определянето на ъгъла на задействуването и отпускането на
котвата става при номинални напрежения (токове) в намотките на
релето по следния начин:
а) с фазорегулатора се установява номинален ъгъл между то-
ка и напрежението (за реле ДСР-1 ср=30°);
б) с реостата /?3 се регулира токът в намотката на релето та-
ка, че да бъде равен на номиналния ток на задействува-
нето ; напрежението на другата намотка се поддържа рав-
но на номиналното;
245
в) с фазорегулатора се измена ъгълът между тока и напре-
жението и се установяват номиналните стойности на ъгъ-
ла, при който става задействуването и отпускането на ре-
лето (включването и изключването на контактите на реле-
Фиг 6.21. Схема за изследване на индукцнонно реле
то); определянето на големината на ъгъла на включването
и изключването на контактите трябва да става, когато на-
прежението изпреварва тока и когато токът изпреварва на-
прежението.
За изследването на работата на резонансните релета се из-
ползува лаборатория постановка, чиято схема е дадена на фиг.
6.20. Поради трептеяето на контактите на резонансно то реле
246
сигналните лампички JR и Л2 се включват посредством контакти
на допълнително реле със закъснение на отпускане.
С помощта на реостатите и R2 в намотката на релето се
установява ток с номинална големина и честота от сигналгенера-
тора. Плавно се измени честотата на спгналгенератора, като се
поддържа постоянно номиналното напрежение на намотката на ре-
лето. Следят се моментите на включването и изключването на
контактите на релето (по светването и изгасването на лампички-
те). Данните се нанасят в таблица. Въз основа на тях се строи
резонансната крива за задействуването и отпускането на релето.
Определя се и широчината на честотната лента, в която релето
работа сигурно.
С помощта на сигналгенератора се установява номиналната
чес-ота на задействуване на резонансното реле. С реостата (вклю-
чен последователно на намотката на релето) се измени токът и
се следи за задействуването и отпускането на релето.
6 8. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТИПОВИ ПРОМЕНЛИВОТОКОВИ
РЕЛЕТА [6, 7, 17]
Принципате на изчисляване на променливотоковите релета са по-
добии на тези на постояннот.жовите релета. Главните отличия се
състоят в правилното отчитане на лроменливата сила на привли-
чане на котвата, която създава вибрации; голямото реактивно
съпротивление на намотката; вихровите токове и др.
Съвременната промишленостпроизвежда различии типове про-
менливотокови релета (по мощност, по брой и вид на контакти-
те, по конструктивно изпълнение и др.), поради което рядко въз-
никва необходимост от проектиране и изчисляване на нов тип
реле. Често се налага да се изчисли намотката на типово промен-
ливотоково реле (брой на навивките, съпротивление на намот-
ката при променлив ток, диаметър на проводника и др. .
При изчисляване на типовите релета за променлив ток се из-
ползуват предварително определени коефициента С, Д' и ип. За
определен тип релета коефициентите С и k зависят от разстоя-
нието между котвата и ядрото, работните ампернавивки, формата
и честотата на захранващото променливо напрежение. Коефици-
ентът С зависи също така от проводника, с който е навита на-
мотката, от степента на запълване на намотъчното пространство.
Аналитичното изчисляване на тези коефициента е много сложно,
поради което за определени типови релета по експериментален
начин са съставени графици итаблици. Коефициентът k определя
големината на напрежението, което се пада на една навивка от
намотката.
Най-често променливотоковите релета се включват по след-
ните три схеми: включване в местна схема, в дълга линия и през
кондензатор.
247
При аналитичните изчисления на коефициентите k и С се из-
хожда от следните формули:
L—~ = kw2 и 7?=С®2,
където
1(1' , й.
I. h.kj
Като се заместят изразите за R и L във формулата
Z=7?2+co2£2
и се направят необходимите преобразувания, се получава
x:=w27c2 + co2£a при Q = \/C2 + co2£2; z=w2 . Q.
Големината на напрежението върху една навивка се определи по
формулата
й = Я- . Q
у w W
С помощта на тези формули могат да се изчислят параметрите
jia намотката по променливотоковото реле.
а) Променливотоково реле, включено в местна верига
Когато релето тип РПП е включено в местна верига с про-
менлив ток, за изчисляването на намотката му се използуват след-
ните формули:
U=I. z=I‘U?\]C?+(!32k2=l‘w . Q.
Като се замести изразът за тока 1= -Aw във формулата за и0, се
получава
u0—Aw . w \/C2 + a2k2== Aw . Qw.
За да се определи броят на навивките w, е необходимо да са из
вестни захранващото напрежение U, необходимите ампернавивки
Л®раб, честотата на тока на захранващата верига со и косфициен-
тите С и k или
U U
w=------->- ——г,
Aw Aw Q
За определяне на броя на навивките може също така да се из
ползу ва формулата
U
w——’
«о
където U е захранващото напрежение;
и0 — напрежението върху една нав"вка, което може да
бъде зададено предварително.
248
б) Променливотоково реле, включено последователно с кон-
дензатор
Последователно на намотката на променливотоково реле се
свързва кондензатор, когато релето е включено във верига, по
конто протича променлив и постоянен ток. Кондензаторът про-
пуска променливия ток за задействуване на релето и не пропус-
ка постоянния ток. По този начин се включват повиквателните
релета в учрежденските телефонии централи, конто служат за
приемане на повикването от селищните централи; в диспечерските
урецби и др.
Когато кондензаторът е включен в намотката на релето, съз-
дава се резонансен кръг за определена честота. При двунамотъч-
ните релета кондензаторът се включва последователно в една от
намотките, за да се получи дефазиране на магнитните потоци,
създавани от намотките и за да се намалят вибрациите на котва-
та. Кондензаторът се включва също така последователно на на-
мотката за подобряване условията на работа.
От електро техника та е известно, че привидната мощност, коя-
то се изразходва от релето при включен кондензатор, се опре-
дели от нзраза
Тази мощност ще бъде мннимална при резонанс на напреже
нието, т. е. когато
®Б=- * =0.
<о С
В този случай /?=г=Ста2 и
десните части и се преобразува
z= . та. Като
Aw
изразът, получава
се приравнят
се
U
W—----.
AwC
От условието за резонанс на
зът за кондензатора
Г — 1 — 1 - CW2
напрежението се получава изра-
Броят на навивките на намотката при определен капацитет на
кондензатора се определи по формулата
= *4^ *
в) Променливотоково реле, включено в края на дълга линия
При изчисляване параметрите на намотката на променливото-
24&
ково реле, включено в края на дълга електрическа верига, се
вземат предвид и параметрите на линията.
Когато релето е включено без кондензатор, се използува фор-
мулата
където Д(Й) е модулът на характеристичного съпротивление на
линията.
Когато релето е включено последователно с кондензатор, бро-
ят на навивките се определя по формулата
‘ | 2 с* I и0 С2
q у ск— Uo у ck±\z -^2-~2cT
к '-'к
За определяне на Aw на РПП при определено натоварване на
контактите се използуват графиките, показани на фиг. 6.22. Те
характеризират случая при включване на релето във вериги с
честота 50 Hz. Когато се използуват други честоти, е необходи-
мо да се направят преизчисления, като се вземат предвид поло-
женията на котвата (непълно привлечена, привлечена и отпусната)-
За определяне на коефициентите k, С и Uo при реле РПП се
използуват графиките, дадени на фиг. 6.22 а, б, в, конто са сне-
ти при различии честоти на тока и дебелини на дистанционната
пластинка.
Пример. Да се изчисли намотката на повиквателно реле тип
РПП, включено в телефонна верига през кондензатор.
При телефонните вериги за повикване се приема напрежение
на задействуване 17=50 V и честота на тока 25 Hz. От схемата
се определят броят и видът на контактите (3 работни контакта).
За намаляване на силата на привличане контактните пера се
правят значително по-тънки от нормалните и имат еквивалентни
товари Дзад = 4 cN- Приема се ход на котвата 1,1 шт и дебели-
на на дистанционната пластинка 0,1 mm.
От табл. 6-1 се определят еквивалентните товари
Гзад=4.3=12 cN.
От графиката на фиг. 6.22 се определят ампернавивките
Л-зад^120 At-
зад
Като се приеме коефициент на симетрия £зад=1,5, се получава
Д№зад =AW . kc =120.1,5 = 180 At
От фиг. 6.22 б ив при S=l,l mm, 8о=0,1 mm и А»зад =
= 180 At за честотата 25 Hz се отчита
/г=6 . 10-8 Н; С = 1,6 . 10—3 Й; Ц>=5.10-3 V.
Тогава
250
. _ С2 • Люз?ад _ (1,6 . КГ5)2 . 180 _ Ofi F
кр— ш2 . U*k ~ (4л)2.252.6 . 10-« ’ Н ’
Закръглява се до 1 pF.
Определяне на пълното съпротивление
°)
Фиг. 6.22. Графики за определяне на параметрите на
реле РПП
=-----—-----=4200 Q.
А* «о 180.5. 10“й
зад
251
Броят на навивките на намотката при резонанс се определя от
формулата
w—
'»2 • k. Скр
________1 ____________
(4л)2 . 252 6 . l0-8. 1
= 19200 t.
1
Фиг. 6.22 в
ft)
Таблица 6.1
Ампернавивки на задействуване на релето тип РПП
Означение на контактните групи 6, ппп к • 'И /=16 Hz /=-5 Hz /=50 Hz Положение на котва га
81а — 4 59 54 56 Непълно
0 1,1 101 109 66 73 61 67 привлечена Привлечена Отпусната
а — 10 56 68 90 Непълно
0 0,9 132 142 109 135 102 111 привлечена Привлечена Отпусната
а — 20 63 92 116 Непълно
0 0,9 187 197 205 226 122 131 привлечена Привлечена Отпусната
252
От табл. 4.4 се определя диаметърът на проводника d= 0,10 mm,
«=2550 Й и те»=22900 t
Изчислява се процентното запълване
От табл. 4.5 се вижда, че процентното запълване отговаря на
74% запълване по съпротивление, т. е.
₽%.Ятабл Л.2550_ 19№£2
К~ юо ~ ' 1<»
Следователно релето ще има следните данни:
«=1900; те»= 19200; 0=0,10 ПЕЛ
253
7. БЕЗКОТВЕНИ РЕЛЕТА — ХЕРКОН РЕЛЕТА (НЕУТРАЛНИ,
ПОЛЯРИЗОВАН И). ФЕРИДИ. БЪРЗОДЕЙСТВУВАЩО
БЕЗКОТВЕНО РЕЛЕ (ESK)
Общи сведения. Разработването на безкотвените релета е
снързано с повишените изисквания относно съвременните уредби
на автоматиката, телемеханиката, съобщителната техника, изчис-
лителните машини и устройства и др., където контактните ус-
тройства трябва да бъдат с повишена надеждност на работа, го-
лямо бързодействие, мзлки габарити и възможност за съвместна
работа с електронни и транзисторни елементи и др.
В електромагнитните релета подвижната котва със сравнител-
но голяма инерционна маса увеличава времето на включване и
изключване на електрическите вериги. За повишаване на бързо-
действието се използуват допълнителни намотки, ускоряващи
елементи и др. Въпреки това времето на задействуване и отпус-
кане на котвата на електромагнитните релета е сравнително го-
лямо.
Откритите контакти в голяма част от електромагнитните ре-
лета намаляват надеждността на работата им. Както беше разгле-
дано подробно в раздел 3, нарушаването на работата на контак-
тите настъпва вследствие на електрическата искра, електрическа-
та дъга, течните мостчета и др. Освен това на повърхността на
контактите се отлага прах, изпарения на металите, и органически-
те материали и др.
Затварянето на целите релета в кожуси се прави главно за
първокласни релета, тъй като това е сравнително скьпо.
Създаването на безкотвени релета даде възможност за съче-
таване иа положителните качества на контактите елементи с
голямото бързодействие на работа на безконтактните.
През последиите години са разработени много типове безкот-
вени релета, от конто най-широко се произвеждат и използуват
херкон релетата, феридите, безкотвените бързодействуващи релета
и др.
Безкотвени релета се произвеждат масово в много страни —
СССР, ГДР, САЩ, ФРГ, ЧССР и др. Нашата страна също така
произвежда значителни количества безкотвени релета.
В табл. 7.1 са показани (за сравнение) основните характерис-
тики на някои видове релета.
254
Таблица 7.1
Параметри Единици за измер- ване Електро- магнитни релета Херкои релета Транзисторнн релета
1 Време на задействуване 7зад ms 34-5 0,54-5 0,014-0,001
2 Време на отпускане <О1П ms 3 0,34-5 0,001
3 Мощност на задействуване Дзад w 0,24-0,4 0,10 0,24-0,5
4 Съпротивление на затворени контакти RK <-> 0,2 0,0154-0,6 2
5 Отношение на съпротивлението
на отворен контакт към затво- рен Ю3 10» 10Ч-106
6 Комутацнонна способност на
контактите
7 а) ток на товара б) напрежение Капацитёт на контактите Ск А V pF 1 250 20 0,5 до 250 1 1 до 60 20
1 Специфичен обем cm3 25 8 20 * 65
8 контакт
9 Брой на задействуванпята n 1 . 10»4- 10 . 10« 0 10е4- 10 . ю9 10 . 1012
1
7.1. ХЕРКОН РЕЛЕТЛ
Общи сведения. Херкон релето (реле с ХЕРметизирани
КОНтакти) носи наименование™ още „реле с магнитоуправлявани
контакти", „Ридреле", „Цунге реле" и др. Най-често се използу-
ват херкон релета (фиг. 7.1), конто се състоят от контакти 1,
херметически затворени в стъклени тръбички 2, и бобина 5. При
подаване на ток в намотката магнитният поток, който преминава
през контактните пера, ги намагнитва, като на краищата им се
създават разноименни полюси и те се привличат и контактуват.
При прекъсване на тока под действие на еластичните сили на пе-
рата контактите се прекъсват.
Херкон релетата най-често се класифицират в зависимост от:
а) начина на управление на контактите — с електромагнит, с
постоянен магнит и комбинирано;
б) принципа на работа — неутрални, поляризовани, честотни
и др;
в) разположение на контактната система относно намотката —
с въвшно, с вътрешно и комбинирано разположение; използуват
се също така херкон релета с намотки, разположени върху кон-
тактните пера;
255-
г) принципа на работа на контактите — с работни, спокойни
и превключващи контакти;
д) конструкцията на контактите; разработени са много различ-
ии видове контакти, част от конто са показани по-нататък.
Фиг. 7.1. Херкон релета
7.1.1. Принципи на управление
Управлението на контактите на херкон релетата може да ста-
ва по няколко начина.
На фиг. 7.2 а е показана схема на управление на контактите
с намотка (електромагнит). Този начин на управление е сравни-
телно най често срещаният.
На фиг. 7.2 б е показана схема на управление на контактите
на херкон реле, при конто за създаване на магнитен поток се
използува постоянен магнит. Когато полюсите на постоянния маг-
нит се намират близко до краищата на контактните пера, магнит-
ният поток на постоянния магнит преминава през тях, същите се
намагнитват и се привличат. При отдалечаване на постоянния
магнит магнитният поток през контактните пера намалява и кон-
тактните пера под действие на еластичните силе прекъсват кон-
такта.
На фиг. 7.2 в е показана схема на управление на контактите
посредством магнитен екран, който се вкарва между полюсите
на магнита и тръбичката с контактите. Когато екранът е между
полюсите и тръбичката, той екранира магнитния поток и кон-
тактните пера са отдалечени. С премахването на екрана магнит-
ният поток се затваря през перата и те се привличат.
25S
На фиг. 7.2 г е показана схема на управление на контактите
с напречно магнитно поле. Включването и прекъсването на кон-
такта£зависи от положение.™ ?на електромагнита , или на постоян-
ния магнит и на тръбичката с контактите. Този начин на управ-
Фиг. 7.2. Схема за управление на херкон релета
ление се използува, когато е необходимо последователно задей-
ствуване на контактите. Последните се нареждат в кръг или в
линия и при придвижване на електромагнита покрай всеки кон-
такт сыцият се задействува, а при отдалечаване на електромаг-
нита контактите се прекъсват.
На фиг. 7.2 д е показана схема на управление на контактите
с намотки, разположени на краищата на изходите на перата. То-
зи начин на управление на контактните пера се използува, кога-
то индукцията на насищане на материала на перата е значително
по-висока от индукцията, конто се получава при пропускане на
необходимия магнитен поток.
На фиг. 7.2 е и ж са показани схеми на управление на кои-
тактите с няколко намотки. Общата намагнитваща сила е равна
на сумата или на разликата от отделните намагнитващи сили.
Разработени са и се използуват и други методи на управле-
ние на контактите на херкон релетата (вж. [18, 45, 46] и др. ).
Контактите могат да бъдат разположени вътре в бобината и
вън от нея. Това се определи главно от броя на контактите, кон-
то управлява една бобина. Когато той е до 7, обикновено всички
те се разполагат вътре в бобината, а когато са повече, се нареж-
дат отвън. При увеличаване броя на контактите вътрешният диа-
метър на намотката се увеличава значително, поради което съ-
17 Електрически релета . .
257
щите се разполагат отвън. Като недостатък на външното разпо-
ложение може да се отбележи необходимостта от поставяне на
ядро в бобината — за намаляване съпротивлението на магнитния
поток.
Фиг. 7.3. Схеми на херкон релега с вътрешно н външно разположение на кон-
тактите
- На фиг. 7.3 е показана конструкцията на реле, с вътрешно
(фиг. 7.3 а и б) и външно (фиг. 7.3 в) разноложение на контак-
тите. Както се вижда от схемата, релето на фиг. 7.3 а е без
външен екран. На фиг. 7.3 б е показано реле с външен екран.
Поставянето на магнитни екрани позволява значително да се
намали съпротивлението по пътя на магнитния поток, което води
до намаляване на ампернавивките на задействуване. Херкон ре-
летата с външен екран са защитени от влиянието на външни
полета.
Когато контактите са във от бобината, те могат да бъдат
разположени в пакет или пръстеновидно. За магнитопровод се
използуват ядрото на бобината и специални фланци (фиг. 7.3 в).
Многоконтактните херкон релета могат да бъдат направени за
едновременно и последователно задействуване на контактите. По-
следователи от о задействуване се постига чрез изкуствено въ-
веждане на различии магнитни съпротивления в магнитната вери-
га на отделните контакти.
7.1.2. Видоне херкон релета, устройство и действие
В зависимост от различните изисквания, на конто трябва да
отговарят херкон релетата, са разработени различии конструкции
контактни системи, част от конто са показали на фиг. 7.4. Най-
често контактната система се състои от две пера-езичета, напра-
вени от магнитно мека стомана, Контактите се затварят хермети-
258
чески в стъклена или метална тръбичка, която се иапълва с
инертен газ. Контактуващите повърхности са покрити с благоро-
ден метал. Контактните пера са поставени по оста на бобината,
интензитет те се намаг -
в чието магнитно поле при определен
нитват. На техните краища се съз-
дават противоположна магнитни по-
люси, в резултат на което перата
се привличат и затварят контакта.
При прекъсване на тока в намотка-
та магнитният поток също се прекъс-
ва, контактните пера се размагнит-
ват и под действието на пружинира-
щите сили контактьт се прекъсва.
От казаното се разбира, че кон-
тактните пера изпълняват ролята на
магнитопровод, контактоносители и
пружиниращи (еластични) елементи,
поради което относно материала им
се предявяват специални изисквания.
За създаване на херкон релета с
оптимална чувствителност, максимал-
но контактно налягане, бързо включ-
ване и прекъсване на контактите и
малко електрическо съпротивление в
контактната верига материалът за
контактните пера трябва да има стръм-
на крива на намагнитване, висока ин-
Фиг. 7.4. Схеми на различии
видове херкони
дукция на насищане, малък коерци-
тивен интензитет и голяма електро-
проводимост. РРТй -
За да се осигури продължителна и надеждна работа на кон-
тактите в широки граници на изменение на температурата, е не-
обходимо механичните и магнитните качества на материала за
перата малко да зависят от температурата (да не се получава
стареене на материала) и същевременно и коефициентът на ли-
нейно разширение да бъде блпзък до този на стъклото, от което
се правят стъклените тръбички. Необходимо е също така мате-
риалът на перата добре да се заварява със стъклото, за да се
осигури вгкуумноплътна спойка. Като материал с пай подходящи
качества се използуват желязо-никелови сплави.
Задействуването на контактните пера на неутралните херкон
релет; се различава от това на неутралните електромагнитни ре-
лета, При последните до момента на достигане на тока на тръг-
ване /тр котвата остава неподвижна. Неподвижни са контактните
пера, конто същата управлива.
При херкон релетата още от момента на подаване на ток в
намотката започва „бавно“ придвижване на еластичните контакт-
259
ии пера, конто са част от магнитната верига. Когато токът в
намотката на херкон релето достигне стойността 1кр, т. е. разстоя-
нието между контактите намалее до 8кр, настъпва лавинообразен
процес. Скокообразно се включват контактите вследствие на ряз-
кото увеличаване на силата на привличане в сравнение с меха-
ничната сила на перата F& s>FM . Това настъпва главно в резултат
на намаляване на магнитното съпротивление между контактните
пера. Магнитният поток се увеличава, което води до ново уве-
личаване на силата на привличане и до по-нататъшното намалява-
не на разстоянието между контактните пера и т. н.
По такъв начин след достигане на 8кр контактите се привли-
чат и се създава определено контактно налягане главно от нама-
ляването на разстоянието между контактните пера. Токът в на-
мотката може да се увеличава. За създаване на определен кое-
фициент на сигурност за задействуване на контактите през
намотката се пропуска ток, по-голям от тока, при който настъпва
намаляване на разстоянието от 8тах до 8кр.
Трябва да се спомене, че докато при електромагнитните реле-
та контактного налягане на работайте контакти (след привличане
на котвата) не зависи от големината на тока в намотката, то при
-херкон релетата контактното налягане е пропорционално на тази
големпна, т. е. ако след привличане на контактните пера големи-
ната нт тока в намотката се измени, измени се и контактното на-
лягане.
В раздел 3 подробно беше разгледано действие™ на електри-
ческите контакти и влиянието на различните фактори върху нор-
малната им работа. Предимство на контактите на херкон релета-
та е химического им затваряне, с което се избягва напрашването
на контактната позьрхносг. При херкон релетата може да се
приеме, че контактната повърхност остава продължително време
напълно чиста от външни влияния.
Методите и средствата на защита на контактите на херкон
релетата от разрушаване при образуване на електрическа дъга,
електрическа искра и мостчета са подобии на тези, разгледани в
раздел 3 (вж. също така [18].)
7.1. 3. Основни параметра и характеристики
на неутралните херкон релета
Основните параметра на херкон релетата са аналогични на
тези на електромагнитните релета, но по стойност се различават
значително (вж. табл. 7.1).
Механичната характеристика на херкон релето с един работен
контакт представлява права, наклонена под определен ъгъл към
абсцисната ос, на която е нанесено в мащаб разстоянието между
контактите.
За привличане на контактите и създаване на контактно наля-
260
гане е необходимо определената електромагнитна сила да бъде
по-голяма от механичната сила и необходимого контактно наля-
гане.
Механичната сила на контактните пера се определя от израза
където
Е е модулът на еластич-
ността на контакт-
ните пера;
у — стрелата на провеса;
J — момент на инерция-
та на напречното
сечение на контак-
тните пера;
I — разстоянието от точ-
ката на закрепване
до точката на при-
лагане на силата.
Механичната характеристика
на херкон релетата се различа-
Фиг. 7.5. Механична и електромеха-
иична характеристика на херкон реле
на от механичната характери-
стика на електромагнитните релета, разгледана в раздел 3. Обик-
новено при релетата с отделна котва тази характеристика нма
стъпаловиден характер, докато при херкон релетата тя представ-
лява права линия.
Електромеханичната характеристика [45] на неутралните хер-
кон релета е подобна на тази на електромагнитните неутрални
релета (фиг. 7.5).
Силата на привличане на перата на херкон релетата се опре-
деля съгласно формулата
< Ю’
р — !nl__________________ м
Ге 8л $ ’ 1N’
където
Ф„( е магнитният поток при отворени контакти, Wb;
S — площта на припокриване на перата, т2.
Зависимостта на силата на привличане от ампернавивките и
разстоянието между перата се определя по формулата
_(ZWP_ Gcm S6
’е 2n Gs4-G +AG ’ ™ 82 > N,
o ' cni f ^ разс
където
pn e магнитната проницаемост на въздуха, H/m;
Gem— магнитната проводимост на перата и магнито провода,
Wb
А
261
Wb
Фразе — проводим остта на разсейване, ~д—;
Gs — магнитната проводимост на работната въздушна межди-
Wb
на, -д->
— сечението на въздушната междина, ша;
3 — дължината на въздушната междина, ш.
Числото 2 в знаменателя показва, че при задействуване кон-
тактните пера взаимно се привличат.
Когато с една намотка се управляват няколко контакта, напри-
мер п, в знаменателя на формулата се поставя броят на контак-
тите п.
Максималната сила на привличане е ограничена от максимал-
ната индукция на насищане на използувания магнитен материал
и зависи от сечението на перата и от големината на контактните
плоскости.
7.1.4. Изчисляване на неутралните херкон релета
Теоретичного изчисляване на неутралните херкон релета се
отнася до определяне на броя на контактните пера, намотките и
др.
При изчисляване на силата на привличане на перата се взе-
мат предвид следните променливи параметри; работната межди-
на, припокриването на перата, сечението и дължината на същи-
те, разстоянието от перата до екраниращия кожух и др. На фиг.
7.6 са показани някои зависимости между изброените величини.
ПрипокриВане , Л
Фиг. 7.6. Графики за изменение на параметрите на херкон реле
Patf. междина
_1__:__1_।__i_।__।_।__। 11'
Q8 1.0 1.2 Id 1.5 1,8
ПрипоириВане, тт
За да се постигнат по-тесни граници на изменение стойностите
на намагнитващата сила на привличане и отпускане при произ-
водството на херкон релетата, работната междина трябва да се
фиксира максимално точно.
При изчисляване на силата на привличане на контактните пера
262
трябва да се има предвид. че при задействуване перата взаимно
се привличат и всяко от тях изминава половината от междината
(когато и двете пера са подвижни).
В практиката обикновено херконите (контактните пера с тръ-
бичката) не се изчисляват, а се подбират по каталози на заводите-
производители.
Видът на контактите на херкон релето (работки, спокойни,
превключващи) се определя от изискванията на уредбата, в която
същото ще работи.
В табл. 7.2 са дадени някои основни параметри на контактите
на херкон релетата*.
Таблица 7.2
№ по ред Параметри Измерител Количество
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Максимална мощност на превключване Максимална стойност на напрежението Максимална стойност на протичащия ток Изоляционно съпротивление между контактите Съпротивление на затворените контакти Капацитет на перата Време на_задействуване Време на отпускане 'Максимална честота на превключвания Вслючване и прекъсване Максимална маса Р, W U'V 1, А Rk.S R,tl CK.PF 'зад, ms tmn, “3 6P П'1Г бр. g 8 100 0,25 103 не повече от 0,2 не повече от 1 не повече от 0,8 не пов ече от 1 300 5.10’—5.108 2
i
В зависимост от ампернавивките на '’задействуване херконите,
произвеждани от някои фирми, се маркират с'жълта, зелена и вио-
летова точка (вж. табл. 7.4).
Броят на контактите за едно херкон реле се определя от въз-
можностите за управлението им от една намотка.
Изчисляване на намотката на херкон релето. От експлота-
ционните изисквания се определят и изискванията относно намот-
ката на релето. Дължината на намотката зависи от ~ дължината
на контактните тръбичкн (херкони).
Височината на намотката се определя въз основа на предва-
рителните изчисления на прозореца на намотката. В табл. 7.3 са
дадени някои основни параметри иа бобината на херкон релето.
Определянето на ампернавивките на задействуване, отпускане,
незадействуване и задържане на контактите се дава от завода-
п роизводител.
*В нашата страна се използуват херкони от различии фирми, поради което не
е възможно да се дадат точни данни ^за параметрите_им.
263
Таблица 7.3
№ Изме- Контакти, бр.
по ред рител 1 2 3 4
1 Сечение на прозореца mm2 60 50 50 50
2 Средня дължина на една навивка щш 23 30 37 44
3 Обем на иамотъчвото про- странство mm3 1250 1500 1850 22С 0
4 Дължина на намотката тш 28 28 28 28
Таблица 7.4
№ по ред Ампернавивки
жълта точка зелена точка виолетова точка
1 Задействуване 30—40 40—55 15 25 25 55—80
2 Отпускане 10 20
3 Незадействунане 20 30 35
4 Задържане 20
В табл. 7.4 са дадени примерли стойкости на ампернавивките за
херкони. В зависимост от големината на ампернавивките херконите
се групират в три групи. Върху тръбичката с различии по цвят точ-
ки се отбелязва принадлежността им към една или друга трупа.
При изчисляване на намотката-работните ампернавивки се оп-
ределят от таблицата, като се умножават с коефициента на си-
гурност.
В табл. 7.5 са дадени броят на навивките, диаметърът на про-
водника и съпротивлението на намотката при максимално запъл-
ване на намотъчното пространство и при различен брой херкони.
Плътността на тока в намотката на херкон релето се опреде-
ля подобно на тази при електромагнитните релета и зависи от
Таблица 7.5
Диаметър, mm Нави вки, бр. Сопротивление, (>
контакти, бр.
1 2 3 1
1 0,05 11000 2250 2900 3700 4390
2 0,06 8000 1150 1500 1850 2200
3 0,07 6000 :.62О 800 1000 1206
4 0,08 4500 360 470 580 690
5 0,09 3800 290 320 390 470
6 0,10 3200 160 210 260 310
264
режима на работа. При продължителен режим на работа тя е
4—5 A/mm2, а при кратковременен може да достигне до 10 —
15 A/mm2. Определянето на диаметъра на проводника, броя на
навивките, съпротивлението на намотката е подобно на това, да-
дено в раздел 4.
Установено е, че минималната стойност на ампернавивките и
на времето за задействуване се постига, когато дължината на на-
мотката е равна на половината от дължината на контактните пера
и средата на същата съвпада с площта на припокриване, т. е. с
контактните повърхностн.
7.1.5. Поляризовани херкон релета
Поляризованите херкон релета подобно на поляризованите
електромагнитни релета се задействуват само когато в намотката
се пусне ток с определена полярност и големина. Предварително
подмагнитване на контактната система се създава с постоянни
магнити.
Използуването на постоянни магнити дава възможност да се
получат нормално затворенн контакти (спокойна). На фиг. 7.7 е
показано поляризовано херкон реле, при което под действие на
полето на постоянния магнит контактите са нормално затворени.
При пропускане на ток в намотката, който създава магнитно по-
ле, обратно на това на постоянния магнит, под действието на
еластичните сили контактите се отварят.
За полярпзоването на няколко контакта може да се използува
един електромагнит. За да се намали размагнитващото действие
на управляващия магнитен поток върху постоянния магнит, пос-
ледният се изнася вън от намотката.
На фиг. 7.7 г е показано трипозиционно поляризовано херкон
реле. Принципът на работа на трипозиционното поляризовано реле
е подобен на този на трипозиционните обикновени релета.
Постоянният магнит може да се постави също така и върху
контактните пера.
Разработени са поляризовани херкон релета, контактите на
конто се поставят в метални тръбички, напълнени с инертен газ.
Тялото на тръбичката служи за магнитопровод. Бобината на ре-
лето се поставя върху неподвижния контакт.
На фиг. 7.7 д са показани няколко схеми на работа на херкон
реле с два чифта неподвижни контакти (електроди) и един по-
движен контакт. На неподвижни контактни пера са навити намотки.
При пропускане на ток по намотките се поляризоват електродите
и неподвижните контактни пера започват да действуват върху
подвижного перо. В зависимост от направлението на тока в на-
мотката на котвата и в намотките на неподвижните пера подвиж-
ного перо ще заеме едно или друго положение от възможните
265
Фиг. 7.7. Поляризовани херкон релета и релета с
двойни контакти
четири такива и може да създаде четири различии вида вериги.
Когато подвижного перо е направено от магнитно мека стомана,
при прекъсване на веригите на управляващия ток също заема
едно основно полжение 1. Когато подвижното перо е направено
от постоянен магнит, при прекъсване на тока същото ще остава
в това положение, в което е било след подаване на последний
сигнал. По такъв начин може да се направи запомнящо ре-
ле [45]. На фиг. 7.7 е е показана схема на реле със специален маг-
яитопровод.
266
7.1.6. Примерна методика за измерване и регулиране на
херкон релета*
р Беше казано, че херкон релетата имат почти същите видове
параметра и характеристики, както и електромагнитните релета.
При херкон релетата се измерват главно ампернавивките на задей-
ствуване, отпускане, незадействуване и задържане, изолационното
съпротивление /?из, пробивного напрежение £/п(), преходното съ-
противление на контактите RK, времепараметрите, продължител-
ността на работа, честотата на превключване, резонансната чес-
тота на механичната система и др.
За определяне на ампернавивките на задействуване и отпус-
кане на неутралното херкон реле се използуват схемите, показа-
ни на фиг. 7.8. След като се знае броят на навивките на намот-
ката и се определи токът на задействуване и отпускане на кон-
тактите, лесно може да се определи броят на ампернавивките.
Големината на тока на привличане и отпускане на контактите се
определя по следния начин. Включва се напрежение към намот-
ката и с променливия резистор се регулира големината на тока
*При изследване на херкон релега трябва да се вземат мерки за защита от
влияния на магнитни полета.
267
до момента на включване на контактите, което се регистрира по
показанията на волтметъра. При намаляване на тока в намотката
чрез увеличаване на съпротивлението на променливия резистор
се обелязва моментът на отпускане на контактите. Сменя се по-
Фиг. 7.8. Схема за определяне амперна-
вивките на херкон релетата
сокочувствителните релета трябва
-то на земното и на други видове
ляритетът на включване на
батерията към намотката и
отново се определя токът на
задействуване и отпускане
на контактите. При неколко-
кратни смени на поляритета
се отчита токът на задейст-
вуване и отпускане на кон-
тактите. За изчисляване се
приемат средните стойности.
При измерване на тока на
задействуване и отпускане е
необходимо да се вземат пред-
пазпи мерки от въздействия
върху контактите на странич-
ни магнитни полета. При ви-
да се вземе предвид влияние-
магнитни полета. Необходимо
е също така във веригата на намотката да се използува акуму-
латорна батерия, на която токоизправителят да е изключен от
мрежата, тъй като пулсиращото напрежение може да окаже влия-
ние върху работата на контактите.
След определяне на ампернавивките на задействуване и от-
пускане може лесно да се намери коефициентът на възвръщане
на релето:
Aw,
отп
Aw
зад
При херкон релетата коефициентът на възвръщане има много
високи стойности (до 0,995).
Честотата на първия хармоник на собствените трептепия на
механичната система се определя с ламвов волтметър и тонгене-
ратор, конто се включват по специална схема (фиг. 7.9) [18, 45,
46].
Времепараметрите на херкон релетата се измерват също по
специална схема [46], която е показана на фиг. 7.10 а.
Схемата се състои от измерителен осцилоскоп ИО, който пред-
варително е еталониран за измерване на време. На схемата са по-
казани основните елементи — резистори, акумулаторна батерия и
др. При измерването трябва да се използува такъв контакт за
включване на схемата, който да не предизвиква трептения. Най-
добре е да бъде живачен контакт. На фиг. 7.10 б е показана диа-
268
трамата на задействуване и отпускане на контактите на херкон
релето.
За измерване на времепараметрите могат да се използуват и
други схеми [18, 46]. Както се вижда от графиката, при затваря.
те на контактите се получават трептения.
4>иг. 7.9. Схема за опреде-
ляне собствените трептения
на механичната система на
херкон реле
Фиг. 7.10. Схема за измерване времепараметри
те на херкон релета
Преходното съпротивление на контактите зависи от материала
им, чистотата на покритието на елекгродите, контактното наляга-
не, големината на тока и напреженията, конто комутират контак-
тите. При нормално контактно налягане преходното съпротивле-
ние, отпорядъка на 0,04—0,08 й.
Регулирането на херкон релетата се различава съществено от
това на обикновениге електромагнитни релета. При херкон реле-
тата контактите са херметически затворени, поради което регули-
рането им се извършва при производството. Тъй като контактни-
те пера се заваряват обикновено към края на тръбичката, не е
възможно предварителното им фиксиране и след това поставяне
в тръбичката подобно на посгавянето на електродите в радиолам
пите. При затваряне на перата от двете страни на тръбичката се
фиксира тяхното взаимно разположение с голяма точност. Обик-
новено процесът на производството на херкон релета е механи-
зиран и автоматизиран. Въпреки това след произвеждането на
тръбичките и контактите се налага сортиране по параметри.
Разработени са и се използуват харкон релета, на конто мо-
гат да се регулират ампернавивките на задействуване, отпускане,
времето на задействуване и др. Най-често това се постига, като
между контактите и намотката се поставят подвижни плоски или
цилиндрични екрани [18, 46].
269
Монт ирането на херкон релета има някои специфични особе*
ности в сравнение с електромагнитните релета. Като се има пред-
вид роля та и конструктивните особености на контактните пера, за-
крепването на тръбичката с контактните пера трябва да става по-
средство м тръбичката. Отрязването или огъването на контактни-
те пера води до изменение иа характеристпките, поради което се
избягва. Когато огъването или отрязването е наложително, то
трябва да става на такова разстояние, че да не се поврежда стъкло-
то. При запояване контактите не бива да се нагряват много, ка-
то спойките се правят не по близко от 10 mm от стъклената тръ-
бичка.
Херкон релетата се монтират така, че да не попа дат в маг-
нитни полета на трансформатори, дросели и други източници на
магнитни полета, конто могат да изменят характеристиките им.
Ако това не е възможно, херкон релетата се екранират. Когато
комутират реактивни товари, е необходимо контактите им да бъ-
дат защитени с искро- и дъгогасящи устройства. При включване
на лампи с нагревателни жички и други, съпротивлението на кон-
то в началото е малко, във веригата на контактите се поставя
резистор, който да ограничава първоначалния ток.
От казаното се вижда, че въпреки редицата предимства, кон-
то имат херкон релетата пред обикновените електромагнитни ре-
лета, а именно: бързодействие, малки габарити, възможности за
работа в сравнително по-лоши условия, голям срок на работа и
др., същите имат и някои недостатъци, като: сравнително по-мал-
ката стойност на комутиращия ток, по малкото, допустимо пре-
товарване на контактите, трептенето на контактите при включва-
не, по-ниското пробивно напрежение, по-трудното осъществяване
на спокойни и превключващи контакти и др.
7.2. ФЕРИДИ
Феридите (фиг. 7.11) представляват бързодействуващи превклю-
чващи контакти, конто имат един или няколко елемента, направе-
ни от феромагнитни материали с правоъгълна хистерезисна кри-
ва ПХК (кобалт, кобалт-цинк), с интензитет около 24 000 А/m и
голямо специфично електрическо съпротивление.
Намотката на безкотвените релета тип „ферид" не се разли-
чава от намотките на другите видове релета. За задействуването
на релето е необходимо в намотката му да се подаде много кра-
тък импулс (от порядъка на 10 ms), време, необходимо за прена-
магнитване на материала на феромагнита. След задействуване на
контактните пера под влиянието на остатъчната индукция те мо-
гат да останат в това положение неограничено време (след пре-
кратяване на импулса). По такъв начин релето изпълиява ролята
на запомнящ елемент. За превключване-отпускане на контактите
270
е необходимо в намотката да се подаде кратък импулс с обрат-
на полярност и с големина, достатъчна за размагнитване на фе-
ромагнитния материал. За размагнитване се използува също така
и втора намотка, навита обратно.
Контактните пера на фе-
ридите се задействуват зпа-
чително по-късно от момен-
та на подаване на импулси-
те — около 0,5—0,8 ms. За-
къснението се дължи на
инертността на пренамагнит-
ване на материала и инерт-
ността на контактната систе-
ма.
Големината на импулса за
размагнитването на материа-
ла е много критична. Импул-
сът трябва да бъде доста-
тъчен само да размагнити
материала. При по-голям им-
пулс може да се получи пре-
намагнитване на материала с
обратен поляритет, което съ-
що ще стане причина за за-
държане на контактите в
привлечено положение. При
слаб импулс може да не се Фиг- 7.11. Фериди
размагнити материалът, по-
ради което контактите отново ще останат в привлечено положе-
ние. За да се избегне необходимостта от такива точни стойности
на тока на задействуване и отпускане, се използуват „фериди", на-
мотките на конто са включени по специални схеми.
7.3. БЪРЗОДЕЙСТВУВАЩО безкотвено неутрално реле
4ББНР, ESK РЕЛЕ)
Общи сведения. Бързодействуващото безкотвено неутрално ре-
ле, наричано още бързодействуващо реле, с контакти от благоро-
ден метал (ESK реле), подобно на херкон релето работи без кот-
ва. За котва и магнитопровод се използува обикновено едното
(подвижно) перо. Принципът на работа на ESK е даден на фиг.
7.12 а, б.
271
Фиг. 7.12. Бързодействуващо безкотвеио неутралио реле (ESK)
7.3.1. Принцип на действие
Както се вижда от фиг. 7.12, релето ESK се състои от Ш-об-
разен магнитопровод. Па средното бедро I е разположена намот-
ката 2. Към него са закрепени двете подвижни феромагнитни
контактни пера 3, на конто са запоени жичкн, направени от пала-
диево-сребърна сплав (жичките служат за контакти). Страничните
бедра 5 са отделени от средното чрез въздушна междина 6, кон-
то служи за намаляване на постоянното подмагнитване. Ненодвиж-
ните пера 7 са закрепени върху страничните бедра.
При подаване на ток в намотката на релето се създава маг-
нитен поток Ф, една част Ф1 от който преминава през подвижните
пера 3 и страничните бедра 5. Другата част Ф2 преминава през
средното бедро 7, въздушната междина и страничните бедра.
В зависимост от направлението на тока в намотката краища-
та на средното бедро и тези на крайните бедра ще се намагни-
тят с разноименни полюси — N—S или S—N. Ако се приеме, че
горният край на средното бедро е намагиитен с N, то същият по-
272
Таблица 7.6
Контактен материал Твърдост. kP/mm2 Преходно съпро- тивлеиие, £ От носите лна цена за 1cm3 приблизите л но
Сребро 40 1
Паладий ПО 0,2 30
Сребро-наладий 40/30% 140 1 13
Сребро-паладий 50/50% 180 0,4 17
Злато/никел 95/5% 180 0,1 72
люс ще имат и горните краища на подвижните пера 3, а горните
краища на страничните бедра ще имат полюси S. От фигурата се
вижда, че подвижните феромагнитни пера изпитват въздействието
на две сили — силата на отблъскване от средното ядро и силата
на привличане към страничните ядра. Поради по-слабото разсей-
ване на магнитния поток, който преминава през средното ядро
(то има по-голямо напречно сечение), силата на отблъскване е по-
голяма от силата на привличане към страничните ядра. Под дей-
ствието на двете сили се получава контактно налягане до 20 cN.
При прекъсване на тока през намотката подвижните контактни
пера се връщат в изходно положение.
Електрическият контакт между контактните пера се осъщест-
вява при допиране на контактните жички. Неподвнжното перо е
разделено на две части, на конто са запоени по една жичка по
дължината на перото, а на подвижното перо има една жичка, за-
поена напречно на дължината. При допиране на контакта 4 от
двете жички се създават две паралелни електрически вериги, с
което многократно се увеличава сигурността на работа на контак-
тите. Контактните жички (фиг. 7.12 б) са направени от никел,
имат правоъгълна форма, като горната им повърхност е покрита
със сплав Pd/Ag— 50/50%. Дебелината на слоя е около 150 pm.
В табл. 7.6 са дадени някои характеристики на материали, из-
лолзувани за контактни материали.
7.3.2. Контактна система
Принципът на работа и конструктивного изпълнение на кон-
тактната система на ESK реле се различават от тези на обикнове-
ните електромагнитни релета. При ESK реле подобно на херкон
релетата котвата и подвижният контакт са обединени в един
елемент — котвоконтакт (подвижно перо); движението на подвиж-
ните пера става под действието на две сили —• отблъскване от
средното ядро и привличане към крайното; използуват се високо-
качествени материали и се постигат малки габарити и маса на
«елементите.
18 Електрически релета . » »
273
Таблица 7.7
I № по 1 ред Означение
Функционално Конструк- тивно | Шифър
1 а и 1
2 fu (schT) Ltil 32
Контактните групи на типо
внте релета са изпълнени на ба-
зата на два вида контакти: ра-
ботен и превключващ. Прев-
ключващият контакт е подобен
на работния, но има един нор-
мално затворен (спокоен) кон-
такт. При изпълненията на ре-
лета с четири контакта групата
от 4-те контакта се състои или
само от работни контакти (ко-
мутационни релета), или от два
работни и два превключващи
контакта (функционални релета).
Всички контакти са разположе-
ни във вътрешността на боби-
ната, така че са защитени от
напрашване. Едновременно с
това има възможност да се наблюдава състоянието на контакта
(отворен—затворен).Означенията на двата основни вида контакти
са посочени в табл. 7.7.
Таблица 7.8
№ по ред Означение Приложение
функциейално конструктивно шифър
1 4а « W — 1 1-1-1-1 Функционални и комутационни релета
2 2а+2}и г' 32-1-1-32 Функционални релета
Тук с а е означен работен контакт, а с fu(schl) — последова-
телно превключващ (шлеп) контакт.
Максималният брой контактни групи, получени от комбинации
на двата вида контакти, са дадени в табл. 7.8.
Разработени са следните основни видове ESK релета:
Fgorlso 109 . . . с 4 контакта;
Fgrls 111 . . - с 6 контакта.
В табл. 7.9 е даден принципът на работа на двата вида кон-
такти.
274
Таблица 7.9
0,454-0,65
а
Вид на
контакта
(schl)
Ход на котва-
та, mm
спокойно
@3 - G/tf 77?т7?
/Л
4f
— Iв
— 19
— 20
—08
— 09
— //
—12
— 13
r- .. W7/777773/79
0,5ч-0,'35
о
—02
— 03
—04
— OS
— 06
—22
— 23
— 24 4
— 26—
— 26
—28—*1
— 20
— 30
— 31 —*4
--32
— 33
— 34
— 35 ~*f
— 36
— 37
38-»4
Състояние
работно
//-/ZTvC
8^ /2 C/7
77767? 7/J577777?
E1V
Ш ту
25—
26—
67
02—
03—
04-
05—
06—
07—
06—
OS—
ft) —
ft —
12 —
13—
14 —
15—
<6—
•"О/
— 02
— 03
— 04
— OS
— 05
'в —
IS —
20—
3»~21—
22—
23—
2 a- 24—
’—25—
26—
---27—
3*—28—
29—
30—
2a-31 —
32 —
33—
34 —
3*~ 35—
36—
37—
38 ga
— 06
— 09
— 10 -a 4
— If
— 12
—13
— 14 —•/
— 15---
—16----
—11 ^*4
—18—~
—19----
—20----
— 21—*1
— 22
— 23
— 24 —*4
— 25
— 25
— 27
— 28
— 29
— 30
— 3i^i.
— 32---
— 33---
— 34---
— 35 —•/
— 36
— 37
nIV
mIV
Фиг. 7.13. Схема на контактите на ESK реле
01
02—
03—
OI-
OS—
co—
,•-07—
— 08—
2^ fo-
il—
12 —
13—
J •- 14 —
— 15 —
--- 16—
18—
19-
22--
23—
28—
— 29—
— 30—
2a-3t—.
32 —
33—
34—
зе—
37—
Таблица 7.10
№ Вид на натоварването Включвания. брой
1 Механично натоварваие Най-малко 109
2 Активен товар 60 mA, 1000 S, 3,6 W г о so • • о о 00 »
150 mA, 40Э S, 9,0 W
3 Индуктивен товар (без искрогасител) 60 mA, 0,2 H, 0,4 uiVs - ООО ' —« — о о ео г гг
30 шА, 3,0 H, 1,4 rnVs
50 mA, 2,5 H, 3 rnVs
Допустимого натоварване на контактите при нормална стайна
температура (20+5°) и относителна влажност на въздуха от 40 %
до 70% при сребърно-паладиевп контакти е дадено в табл. 7.10.
На фиг. 7.13 са показани схеми на контактните системи и из-
водите на намотките на пет релета ЕСК, свързани в комплект,
наречен релейна ивица.
7.3.3. Магнитопровод, бобини и други детайли
При разрабогването и конструктивното оформяпе на ESK ре-
лето определят» са били преди всичко изискванпята във връзка
с първоначалното му предназначение — превключвателен елемент
в комутационните полета на АТЦ. Тези изисквания са довели до
обединявавето на 5 релета в еднз конструктивна единица — т.
нар. релейна ивица (фиг. 7.14).
Конструкцията на релейната ивица осигурява, от една страна,
икономически по-изгодно производство и от друга —- дава
възможност за максимална миниатюризация на релетата.
Разработени са два вида ESK релета — комутационзо и
функционално. Съответно на това съществуват две изпълнения
на релейните ивици — комутационни и функционални.
При комутационното изпълнение във връзка с приложението
на релетата като комутационни елементи контактите са мулти-
плирани. Чрез конструктивен вертикален мултипъл се свързват
(помежду си) всички неподвижна страни на контактите на петте
релета. По този начин броят на изводите се намалява с 20. Под-
вижните страни на всички контакти са изведени така, че могат
да се мултиплират хоризонталио с прави голи проводници след
монтирането на релейните ивици в касети (вж. фиг. 7.13).
276
При изпълнение на функционалните ивици петте релета са
електрически независима.
Км/маютш / ЯДУ
Фиг. 7.14. Релейии ивици
277
В ивиците с комутационни релета се вграждат т. нар. разре-
шаващи диоди за разделяне на необходимите вериги.
ESK релейните ивици се състоят от малко на брой конструк-
тивно прости детайли, конто се произвеждат с голяма точност
по автоматичен и полуавтоматичен път.
Основен детайл на всяка ивица представлява т. нар. скелет
на релейната ивица, който се прави чрез пресуване на макролон
(термопластична поликарбонатна пластмаса). Той се състои от пет
камери за бобините, в конто се поставят задържащата и задей-
ствуващата намотки, и шест водещи камери, в конто се разпо-
лагат основните детайли на релейната ивица: магнитопровод, по-
люсни пластини и различии пружини.
Всички детайли на магнитната верига и на контактната система
се произвеждат чрез щанцоване, огъване и заваряване.
Частите на релето се закрепват без винтове в скелет от пласт-
маса, който е така конструиран, че се запазват всички функцио-
нални толеранси, след като се монтират отделните части. Тази
конструкция дава възможност за производство без юстиране.
Бобината на ESK реле се състои от две намотки: задейству-
ваща (А) и задържаща (Н), конто се навиват от специален про-
водник с термопластична изолация (Ф 0,034-0,28 mtn). При загря-
ване на намотката до определена температура горният от двата
изолационни слоя на проводника се размеква и осигурява слепва-
нето на навивките.
В зависимост от съпротивлението, броя на навивките и диа-
метъра на проводника са установени намотките, описани в
табл. 7.12.
За специални случаи са разработени релета, в който една бо-
бина управлява три релейни елемента с шест контакта. Тези ре-
лета не са намерили широко приложение в практиката.
В нормалния случай задейсгвуващата (А) и задържащата (Н)
намотки са еднакви и свързани паралелно. Възможно е да се
комбинират намотки с различен диаметър на проводника, както и
да се осъществи последователно свързване на двете намотки.
Магнитната система се състои от магнитопровод, който има
гребеновидна форма с дебелина около 0,8 mm, и подвижно кон-
тактно перо, заварено върху една пружина от алпака. Пред и зад
магнитопровода се поставят полюсните наставки. Неподсредствено
върху тях лежат контактните пружини. Магнитопроводът, под-
вижного контактно перо и полюсните настатки са от феромагни-
тен материал (перменорм, трафоперм) — сплав Fe/N, с голяма
магнитна проницаемост (р=6200) и малък коерцитивен интензи-
тет (Нс=0,124-0,24 А/сш).
Останалите детайли се изработват от еластичен неферомагни-
тен материал (алпака). За да се избегне подмагнитването на под?
вижните контакти, те се монтират към магнитопровода магнитно
свързани и електрически изолирани от него (вж. фиг. 7.12).
278
Конструкцията на средната част на магнитопровода създава
възможност, от една страна, за затваряне на магнитните силови
линии през него, като се намалява до минимум разсейването им,
и от друга страна, чрез еднопосочните потоци да се създадат
Таблица 7.11
№ по ред Съпротивление /?. £2 Брой на навивките, t Диаметър на проводника, mtn
1 600 2200 0,06
2 670 2430 0,06
3 350 1730 0,07
4 215 1400 0,08
5 135 1110 0,09
6 95 950 0,10
7 65 790 0,11
8 47 680 0,12
9 35 570 0,13
10 26 520 0,14
11 20 460 0,15
едноименни полюси (вж. фиг. 7.12). В резултат на това
между него и подвижните пера се получават сили на отблъсква-
не, конто спомагат за по-добро контактуване. При работа на релето
магнитните потоци насищат подвижните пера. В противополож-
ност на тях магнитопроводът остава магнитно ненаситен даже и
при протичане на най-големия допустим ток на задействуване,
с което се намалява разсейването.
Гребенообразният магнитопровод се монтира в определените
каналчета, като местата му на допир с други метални части са
изолирани посредством изолационна пластмаса.
Както в процеса на произвеждането, така също и след завър-
шването на релето се правят измервания за определяне на каче-
ствените му показатели. За различните измервания са разработени
технически условия или стандарта (вж. раздел 15). Като пример
тук са дадени някои изисквания относно електрическите и меха-
ничните параметри на релетата.
Например ESK релейната ивица в опакован вид трябва да
издържа на 300 удара във всяка от трите взаимно перпендику-
лярни равнини при ускорение (25±5) g. Тя трябва да издържа
също на вибрации с честота от 5 до 8 Hz при амплитуда ±0,25 mm
и ускорение от 5 до 25 g.
Масата на една ESK релейна ивица в зависимост от бобините
и контактните групп трябва да бъде от 95 до 105 g.
Изолационното съпротивление между токопроводимите несвър-
зани галваничпи елементи на релето, а също между тях и скелета
трябва да бъде не по-малко от 109 2.
279
280
Таблица 742
Контактни групи
32’1|1|32
Бобина л j Н j А + Н А 1" А+Н А н л+я А н А+Н
Проводник 0, mm 0,05* 0,11 0,06* 0,11
/зад mA 31 35,5 17,5 95 11 53,5 56 43 2,1 по 132 63,5
/нез я 8,5 8,5 4,0 27 2 7 19,5 8,5 8,5 4,0 27 27 13,5
/здр » 16,5 16,5 8,5 51 51 25,5 16,5 16,5 8,5 51 51 26,5
/отп я — 1,6 0,6 — 5,1 1,9 — 1,6 0,6 5,1 1,9
Проводник $ mm 0,06 0,12 0,06 0,12
зад mA 34,5 40 19,5 111 130 62 40 47,5 23 128 153 73,5
/нез Я 9,8 9,8 4,9 31,5 31,5 15,5 9,8 9,8 4,9 31,9 31,5 15,5
/здр /отп Я 18,5 18,5 9,5 59 59 29,5 18,5 18,5 9,5 59 59 29,5
- 18 0,7 — 59 22 '— 18 0,7 — 5,9 2,2
Проводник 0, mm 0,07 0,15 0,07 0,13
/зад mA 43,5 51 24,5 132 155 14 5,05 50,5 2,9 153 183 88
/нез я 12,5 12,9 6,25 37,5 37,5 18,5 12,5 12,5 6,25 37,9 37,5 18,5
/здр * 1 23,5 23,5 12 70,5 70,5 35,5 23,5 23,5 12 70,5 70,5 35,5
/отп — 2,3 0,9 — 7,0 26 — 23 0,9 — 7,0 2,6
Продължение на табл, 7.12
Контактни групи 1 1|Ч1 32|'|1|31
Бобина А н А+Н А н А+Н А н А+Н л я А+Н
Проводник 0, mm 0,08 0,14 0,08 0,14
Лад _ mA 54 63 30 145 169 81. 1 62,5 74,9 36 168 200 36,5
Лез I5 15 7,9 41,5 41,5 20,5 15 15 7,5 41,5 41,5 20,5
Лдр Я 29 29 145 77 77 38,5 29 29 14,5 77 77 38,5
А>тп я 2,9 1,1 7,7 2,9 —- 2,9 1,1 — 7,7 2,9
Проводник 0, mm 0,09 0,15 0,09 0,15
Лад mA 68 79,5 38 163 192 91,5 78,5 94 45 189 226 109
Лез я 19 19 9,5 47 47 23,5 19 19 9,5 47 47 23,5
ЗДР 36 36 18 87 87 43,5 36 36 18 87 47 43,9
отп » — 36 1,4 — 8,7 3,3 — 3,6 1,4 — 8,7 33
Проводник 0, mm 0,10 0,10
Лад mA 79 93 44,5 91,5 110 53
нез я 22,5 22,5 11 22,5 22,5 11
Лдр — » 42,5 42,9 24,5 425 425 21,5
Лтп » — 4,2 1,6 — 4,2 1,6
А — намотка за задействуване;
Н — намотка за задържане;
*—отнася се за бобина със съпротивление 670±67 й.
оо
Типового означение на релейни ивици тип ESK се състои от
групи, букви и цифри. Буквите са съкратено означение на наиме-
нованието, а цифрите показват номера на поредната разработка.
РФ означава релейни ивици с функционални релета, а РК—релей-
ни ивици с комутационни релета.
От казаното се вижда, че релето ESK притежава редица по-
ложителни ка4ества, поради конто то широко се използува в съ-
общителната техника (АТЦ) и др., а именно:
а) малко контактно съпротивление от порядъка на 0,5 й,
което се дължи главно на контактите, изработени от сребърно-
паладиева сплав;
б) малко време на задействуване/зад= 1,5 ч-4 ms и на отпускане
£Отп=0,44-1,5 ms; тези времена са от порядъка на времето на
задействуване на някои електронни елементи, което дава възмож-
ност за използуване на релето съвместно с електронни схеми;
в) висока надеждност на работа — дължи се главно на липсата
на големи подвижни части; благодарение на сравнително голямата
сила на привличане при малки движещи се маси i подвижного
перо има маса около 0,4 g) и малки работни междини контактите
практически се превключват без трептения;
' г) голяма дълготрайност на работа — обуславя се от използу-
ваните материали, високото качество на конструкцията, малкото
подвижни части и др.;
д) възможност за автоматизиране на процесите при производ-
ство™ на релета — дължи се иа опростеиата конструкция, липса-
та на винтови съединения и др.
ESK релето се използува и в преносимите съобщителни цент-
рали, включително и за изграждането на корабни централи.
В телеграфната техника това реле е подходяще при подрежда-
нето на релета по 5 в ивица, тъй като знаците на международния
телеграфен код се съставят от токови стъпки, 5 от конто пред-
ставляват една буква или цифра.
ESK релето намира приложение и в някои уреди за управле-
ние и контрол.
В пробни съоръжения ESK релето се използува за изпълиение
на функции по броене и запаметяване, а също така за управле-
ние на индикаторни средства, например лампови полета за управ-
ляващи пултове, за електронна апаратура, за предаване на данни.
Усилено се работа по създаване на схеми, в конто ще рабо-
тят съвместно ESK релета и МОС интегрални схеми.
Откритата контактна система ограничава използуването на
ESK релето в условия, където има влага или запрашаване. Кога-
то релето се използува в такива условия, без да се вземат спе-
циални мерки за защита, контактите му започват да ерозират и
да стареят. Опитите за затваряне иа релето в херметичен кожух
срещат някои трудности — при работа в кожуха се събират орга-
282
нически вещества, прах от износване на подвижните части и др.,
конто намаляват сигурността на работата иа релето.
ESK реле има сравнително малък обхват на работна темпера-
тура, което също така ограничава приложението му в различии
у ред би.
7.3.4. Механична и електромеханична характеристика
на ББНР (ESK)
Механичната характеристика на ESK релето е подобна на MX
на херкон релето (фиг. 7.15). По абсцисната ос са нанесени раз-
стоянията на преместване на контактното перо, а също така раз-
Фиг. 7.15. Механична характеристика Фиг. 7.16. Електромеханична характе-
на ESK реле ристика на ESK реле
мерите на пластмасовото покритие и дебелината на котвата и
разстоянието между полюсната наставка и гребеновидния магни-
топровод.
Таблица 7.13
А, mm Г, N
Aw - 10 Au/—15 Aw—30 Ai»=25 Aw—30
о,1 0,13 0,29 0,51 0,80 1,2
0,2 0,03 0,07 0,12 0,19 0,28
0,3 0.04 0,03 0,06 0,09 0,13
0,4 0,308 0,02 0,03 0,05 0,07
0,5 0,005 0,01 0,02 0,03 0,05
0,6 0,003 0,005 0,01 0,02 0,03
283
Силата ааг е механичната сила, отразяваща предварителното-
напрежение на котвата, инерцията на същата н др. При задвижва-
не на контактною перо се преодолява пъргавината на контакте-
държателя — силата Контактною перо изминава разстоянието
SjSj. В т. е е отбелязано допирането иа подвижного контактно
перо до неподвижното. Силата на контактного налягане е отбе-
лязана с fAf.2. Разстоянието, което изминават двете пера след огъ-
ването им, е отбелязано с 82.
Електромеханичната характеристика на ESK релето се построя-
ва подобно на електромеханичната характеристика на херкон ре-
летата (фиг. 7.16).
В табл. 7.13 са дадени примерни данни за построяване на
електромеханична характеристика.
Релето ESK се регулира в завода-производител. В експлоата
ционни уславия не се налага преизчисляване на намотката и регу-
лирането му.
284
8. ФЕРОМАГНИТНИ РЕЛЕЙНИ ЕЛЕМЕНТИ (РЕЛЕТА)
Общи сведения. Безконтактните феромагнитни релейни еле-
менти представляват преобразуватели без подвижни части, при
конто връзката между входа и изхода се осъществява с помощ-
та на магнитно поле. Тези елементи се използуват широко в ав-
томатиката, телемеханиката, нзчислителната техника и др. поради
предимствата, конто имат пред другите видове релета и релейии
елементи. Като по-важни предимства може да се отбележи, че:
а) включването и прекъсването на изходната верига става без
контакти; б) нямат триещи се части и не са чувствителни към
сътресения; в) имат голяма надеждност на работа; г) имат голям
коефициент на усилване; д) имат сравнително малки габарити; е)
не се иуждаят от обслужване. Съществен недостатък е по-голя-
мата инертност на задействуване в сравнение с транзисторните и
електронните безконтактни релета, което до известна степей ог-
раничава използуването им във високочестотни вериги.
Разработени са и се използуват много различии видове без-
контактни феромагнитни релейни елементи. Тук накратко се раз-
глеждат получилите по-широко разпространение магнитни безкон-
тактни релета, магнитни елементи с правоъгълна хистерезисва
крива, магнитни параметрични релета и др.
«.1. МАГНИТНИ БЕЗКОНТАКТНИ РЕЛЕТА
Общи сведения. Магнитните безконтактни ре лета представ
ляват магнитни усилватели с дълбока положителна обратна връз
ка. В сравнение с електромагнитните те имат значително по-голям
коефициент на управление, по-голяма чувствителност, практически
неограничен срок на работа и по-голяма стабилност на парамет-
рите. Времето на задействуването и отпускането им е значително
по-малко.
Основните недостатъци на магнитните безконтактни релета
са малкият брой изпълнителни вериги, конто те могат дз пре-
включват,и непълното прекъсване на изпълнителната верига, т. е.
при изключено положение на релето през изпьлнителната му ве-
рига протича ток (минимален).
Често пъти в уредбите се използуват контактни и безконтакт-
.ни релета, като се съчетават предимствата им.
285
В техниката се използуват различии видове магнитни безкон-
тактни релета, конто могат да работят подобно на електромаг-
нитните или на поляризованите релета.
Принцип на работа на магнитното безкошпактно реле
За да се разгледа принципът на работа на магнитното без-
контактно реле, необходимо е, макар и накратко, да се разгледа
принципът на работа на магнитните усилватели.
Фиг. 8.1. Схема на магнитен усилвател
Най-простият магнитен усилвател (фиг. 8.1) представлява дро-
сел с подмагнитване. В управляващата намотка iVy се подава по-
стоянен ток 1У, чрез който се управлява релето. Изпълнителната
му намотка се захранва от постоянно по гопемина променливо
напрежение U~. В същата верига се включва и товарного съпро-
тивление
Големината на тока /~, протичащ през товарното съпротивле-
лие Rm, се определя по формулата
/~= - ,
у/^+(о>£)»
където
е променливото напрежение ;
со — кръговата честота на променливия ток;
L — индуктивността на намотката.
С изменението на подмагнитващия (управлявашия) ток 1У се
изменя магнитната проницаемост р, което от своя страна води до
изменение на индуктивността L. Тъй като товарното съпротивле-
ние Rm е значително по-малко от индуктивного съпротивление
со L, с изменение на индуктивността L при постоянна честота ще
се изменя и токът в товарната (работната, изпълнителната) вери-
га 1~.
За получаване на по-голямо индуктивно съпротивление со L
ядрата на магнитните усилватели се правят от феромагнитни ма-
териали с висока магнитна проницаемост.
286
За да се увеличи коефициентът на управление на магнитните
усилватели, т. е. отношението на тока в работната (изпълнител-
ната) верига Д, към тока в управляващата верига Iy (ky— ~р~У
се използуват магнитни усилватели с положителна обратна връз-
ка (фиг. 8.2)
Както се вижда от фигурата, във веригата на променливия
ток е включен изправителен елемент. Изправеният ток премина-
ва през намотката на обратна връзка шов и създава магнитен по-
ток на обратна връзка Фов. Когато магнитният поток на обратна-
та връзка съвпада по посока с магнитния поток, създаден от
управляващия сигнал 1У, обратната връзка е положителна, а ко-
гато тези потоци имат противоположнп посоки, обратната връзка
е отрицателна.
На фиг. 8.3 а са дадени характеристиката на магнитния усил-
вател без обратна връзка I~=f(ly) — кривата acd, и характерис-
тиките на обратната връзка Ioe—k(l^) — правите OBlt ОВ2, OBS,
ОВа.
Както се вижда от фигурата, с плавного увеличаване на по-
стоянния ток плавно се изменя и променливият ток. При постоя-
нен ток , равен на нула, променливият ток не е равен на
нула.
Ъгълът на наклона а на всяка от характсристиките на обрат-
ната връзка се определя от коефициента на обратната връзка:
287'
Тъй като отношението между тока на обратната връзка
не може да бъде по-голямо от единица, за да се получи
^ов>1, необходимо е woe>w~.
Фиг. 8.3. Характеристика на магнитен усилвател и характеристика
на релейния режим
От характеристиката acd се вижда, че за да се измени про-
менливият ток от /о~ до необходимо е да се подаде посто-
янен ток със стойност /з=. Ако няма обратна връзка, токът с
тази стойност се подава в управляващата намотка. При наличие-
то обаче на намотка за обратна връзка е необходимо да се по-
даде значително по-малък ток. При 1 в управляващата на-
мотка трябва да се подаде ток
ly=I?>= K—t
288
тъй като при в намотката на обратната връзка ще протича
изправен ток h=, който ще действува подобно на управляващия
ток. При /гов=1 в управляващата намотка трябва да се подаде
«още по малък ток:
1У=1Л=—
При /гов>1 токът на обратната връзка е значително по-голям
«от необходимия постоянен ток за създаване на В този слу-
чай е необходимо да се подаде управляващ ток с обратен знак:
Iy=Ii=—/з=-
Лесно се установява, че при Iy=Q и при определена обратна
връзка променливият ток може да има две стойности: /1~ и /з_
Преминаването от едната стойност на тока в другата става ско-
кообразно с минимално изменение на управляващия ток, т. е. маг-
яитният усилвател работи в релеен режим. Пълната характери-
стика 2', 3', 4’, 7‘, 6', 5’ на релейния режим на магнитното без-
контактно реле (при kOB>1) е дадена на фиг. 8.3 б (с подмагнит-
ваща намотка).
При 7^=0 характеристиката на обратната връзка пресича ха-
рактсристиката на магнитния усилвател в т. 1 (7'), която опреде-
ля големината на променливия ток. При увеличаване на тока до
стойност 7i= правата на обратната връзка допира до характерис-
тиката на магнитния усилвател в т. 5 и я пресича в т 2. Про-
менливият’ ток намалява до стойност, определена от т. 2(2'). При
7^=—Z2= променливият ток ще намалее и ще се определя от т.
3(3'). При 1У=—Ц= стойността на променливия ток се определя
от положението на т. 4(4’). Правата на обратната връзка допира
до характеристиката на усилвателя в т. 4 и я пресича в т. 7. Стой-
ността на променливия ток в т. 4 е неустойчива. При минимално
увеличаване на управляващия ток (—1У) променливият ток ведна-
га ще намалее до стойност, която се определя от т. 7(7'). Ако
започнем да намаляваме управляващия ток, изменението на про-
менливия ток ще се определя от кривата 7', 6', 5’. При минимал-
но намаляване на управляващия ток под стойността 71= промен-
ливият ток веднага ще се увеличи до стойността, конто се опре-
деля от т. 2(2').
От казаното се вижда, че с изменението на управляващия
сигнал при магнитен усилвател с положителна обратна връзка
променливият ток се измени скокообразно и магнитният
усилвател действува като реле.
Чрез допълнителни намотки магнитното безконтактно реле
може да работи, както работа поляризованото реле (с неутрална
.регулировка или с регулировка с преобладание).
19 Електрически ре лета . .
289
8.2. ПРИМЕРНА МЕТОДИКА ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ НА МАГНИТЕН
УСИЛВАТЕЛ С ПОЛОЖИТЕЛНА ОБРАТНА ВРЪЗКА И НА МАГНИТНО
БЕЗКОНТАКТНО РЕЛЕ (ФИГ. 8.4)
Методиката на изследване работата на магнитното безкон-
тактно реле и снемането на основните му характеристики се опре-
деля до голяма степей от поставената цел, качеството на релето
Фиг. 8.4. Схема за изследване на магнитния усилвател
разполагаемата апаратура и др. Тук се дава примерна схема за:
а) снемане на товарната характеристика на магнитния усилва-
тел с положителна обратна връзка;
б) определяне на електрическите параметри на магнитното
безконтактно реле с преобладание — с нормално отворен и нор-
мално затворен изход, а също така с неутрална магнитна регу-
лировка.
Измененията на коефициента на обратната връзка стават с
изменение на навивките за обратна връзка.
290
Снема се товарната характеристика It—f{Iy) при постоянно»
по стойност и честота променливо напрежение на магнитния
усилвател:
а) без обратна връзка;
б) с обратна връзка при коефициент на обратната връзка, по-
малък от единица (&ов<1);
в) с обратна връзка при коефициент на обратната връзка, по-
голям от единица (/г01!> 1
Преди да се започне изследването, е необходимо да се изяс-
ни принципът на действие на магнитното безконтактно реле и
начинът за получаване на релеен ефект.
Включват се уредите към лабораториата постановка. Затваря
се ключът /С,, с което в товарната верига се подана променливо
напрежение. Лампичката У7Т , която е включена в товарната ве-
рига, светва нормално.
Плъзгачът на потенциометъра Пу се поставя на нулево поло
жение. Затваря се ключът К2. Измерва се товарният ток /т пр и
нулева стойност за управляващия ток. След това се мести плъ3-
гачът на потенциометъра Пу, с което се увеличава управляващИ-
ят ток. През интервал от 5 mA се отбелязва стойността на то-
варная ток. Движението на плъзгача трябва да става много бав-
но, за да не се пропусне моментът, в който товарният ток ско-
кообразно ще се измени (увеличи).
С помощта на плъзгача на потенциометъра управляващият
ток се намалява, като през интервал от 5 mA (на управляващия
ток) се отбелязва стойността на товарния ток.
Намаляването на управляващия ток трябва да става много
плавно, за да не се пропусне моментът на скокообразното нама-
ляване на товарния ток.
След като се извърши измервапето, с ключовете и Л’2 се
изключват товарната и управляващата верига.
По данните, получени при измерванията, се строи товарната
характеристика на магнитното безконтактно реле /т =flly).
Определянето на електрическите параметри на магнитното без-
контактно реле с магнитно преобладание и нормално затворен
изход става по същата лабораторна постановка. При това изслед-
/ттах
ВИНС CO определят. /зад» /отп» /Свъзвр» /т max И /Срег== 7 • Из-
7т min
следванего се извършва по следния начин.
Потенциометърът Пу се поставя в начално положение и чрез
ключовете и се включват товарного и управляващото напре-
жение. С плъзгача на потенциометъра 77у бавно се увеличава уп-
равляващият ток и се следи за момента на скокообразното нама-
ляване на тока в товарната верига. Това се забелязва по изгас-
ването на лампата в товарната верига. Токът /у, при който ре-
лето е преминало от работно положение в спокойно, се нарича
291
ток на отпускане на магнитното безконтактно
реле с преобладание (/отп).
Изследването на тока на задействуването на релето става по
същия начин, като с потенциометъра Пу управляващият ток се
намалява бавно. Следи се за скокообразното изменение на тока.
За да се получат по точни данни, измерванията за задейству-
ването и отпускането на релето трябва да се направят най-малко
по три пъти и да се вземат средните стойности. По средните
стойности се определят коефициентите на възвръщането и регу-
лирането на магнитното безконтактно реле.
За да се провери работата на магнитното безконтактно реле,
управляващият ток се регулира предварително на стойност 1, 2
ZsaA и чрез включване и изключване на превключвателя К1 се
включва и изключва релето. Бключеното и изключеното положе-
ние се следят по светването и изгасванего на лампичката.
Определянето на електрическите параметрп на магнитното
безконтактно реле с магнитно преобладание и с отворен изход
се извършва по същата схема. Потенциометрите /711₽ и Пу се
поставят в начално положение. В управляващата верига и във
веригата на преднапрежението не се подава напрежение.
Затварят се ключовете и /С3- Во светването на лампичка-
та в товарната верига се съди за включеното положение на ре-
лето.
С помощта на потенциометъра /7пр се установява ток за
преднамагнитване /пр = 1>4/зад- Лампичката в товарната верига из-
гасва. Ако лампичката не изгасва, необходимо е да се измени
поляритетът на тока.
Ключът /<2 се поставя в положение 2. С плъзгача на потен-
циомегъра Пу бавно се увеличава управляващият ток, докато
токът в товарната верига се увеличи скокообразно.
Огбелязва се токът в управляващата верига /у и максимал-
ната стойност на тока във веригата на товара /т щах- Стойностите
на /зад и /О1п се записват в таблица.
Плавно се движи плъзгачьт на потенциометъра Пу, като се
намалява управляващото напрежение и се следи скокообразното
намаление на тока в товарната верига. Съответиият ток в управ-
ляващата верига е токът на отпускането /от1,
Плъзгачът на потенциометъра се движи в същата посока и
се отчита минималиата стойност на тока във веригата на товара
/т mln При /у = 0.
За да се получат по-точни данни, измерванията се правят най-
малко три пъти. По средните стойности се определя коефициен-
тът на възвръщането.
Правилната работа на магнитното безконтактно реле се про-
верява, като с потенциометъра Пу се установява ток /у — 1,2 /зад-
Включва се и се изключва ключът /<2 и се следи за работата на
релето.
292
Определянето на електрическите параметри на безконтактно-
то магнитно реле с неутрална регулировка става, като предвари-
телно се намери стойността на тока за преднамагнитването /Пр по
формулата
j _ j । ^зад Аэтп .
-«пр — •‘отп! 2
С помощта на потенциометъра /7пр токът се регулира до
тази стойност. Включва се ключът Кл. Лампичката не трябва да
свети.
Поставя се потенциометърът Пу в нулево положение, а клю-
чът /С2 — в положение 2. Като се движи плавно плъзгачът на
потенциометъра Пу, следи се за момента на запалването на лам-
пичката. Стойността на тока /т тах се отбелязва в таблица.
Намалява се управляващият ток, като потенциометърът Пу се
придвижва до крайното си положение. Магнитното безконтактно
реле не изменя състоянието си, а само токът /т гаах намалява.
Чрез потенциометъра Пу управляващият сигнал се намалява
до минимум. Вижда се, че лампичката остава в предишното си
положение. По измерителните уреди се установява, че токът на
празен ход /пр х е намалял.
За да се провери дали безконтактното реле работи подобно
на поляризован ото реле, се подава ток /у —1,5 /зад и с помощта
на ключа К3 се изменя поляритетът. Изменението на състоянието
на релето се следи по изменението на състоянието на лампичката-
83. МАГНИТНИ РЕЛЕЙНИ ЕЛЕМЕНТИ С ПРАВОЪГЪЛНАХИСТЕРЕЗИСНА
КРИВА
Общи сведения. Магнитните елементи с правоъгълна хисте
резисна крива (МЕПХК) се използуват като релейни елементи
с две устойчиви състояния. Работата им наподобява тази на елек-
тромагнитните поляризовани релета. За разлика от тях магнитни-
те релейни елементи с правоъгълна хистерезисна крива са дина-
мични устройства, т. е. изходен сигнал се подава само при изме-
нение на входния или протичащия сигнал.
Тези елементи могат да запомнят две устойчива състояния
(нула или единица). Записаната информация може да се помни
производно дълго време без допълнително изразходване на
енергия.
За направа на магнитни елементи с правоъгълна хистерезис-
на крива се използуват манганови, цинкови, мангано-никелови, ли-
тиево-никелоги и други ферити с правоъгълна хистерезисна
крива.
За получаване на правоъгълна хистерезисна крива някои фе-
рити се обработват термически в магнитно поле.
293
Елементите с правоъгълна хистерезисна крива имат много ма-
лък интензитет и практически лесно се пренамагнитват, като
преминаването от едно състояние в друго става много бързо при
много ниско ниво на шумовете.
На фиг. 8 5 е показана кривата
Фиг. 8.5. Графика на намагнит-
ване на МЕПХК
на намагнитване.
При записване на единица импулс
с напрежение Z7BX във входната на-
мотка wBK се създава интензитет /Д>
Нт, вследствие на което ядрото се
пренамагнитва от началното състоя-
ние — В в състояние + В и в маг-
нитния елемент ще бъде записана
информацията единица. За записване
на състояние нула се подава импулс
с обратна полярност.
За МЕПХК най-често се използу-
ват феритни ядра с тороидална фор-
ма с външен диаметър 1,5—10 mm,
вътрешен диаметър 1—6 mm и висо-
чина 0,7—2,5 mm. Широко се прила-
гат магнитни елементи с правоъгъл-
на хистерезисна крива и магнитопровод с два и повече отвори.
Тези елементи се наричат трансфлюктори. През последиите го-
дини широко се използуват магннтопроводи с много отвори, кон-
то имат формата на правоъгълен паралелепипед — „биакси**. Тук
накратко се разглежда работата на някои видове магнитни ре-
лейни елементи с правоъгълна хистерезисна крива.
Както беше казано, тези елементи обикновено имат тороидал-
ни ядра. Използуват се два вида ядра. Едните се правят от мно-
го тънки ленти от пермалой, навити на керамични или пластмасо-
ви тела. Другите се получават чрез термична обработка на же-
лезен прах със свързващи вещества, конто се пресоват във вид
на малки пръстени.
В магнитните ядра с правоъгълна хистерезисна крива стой-
ността на остатъчната магнитна индукция малко се отличава от
максималната магнитна индукция, така че ако ядрото е било един
път намагнитено. повторно намагнитване със същата полярносг
не предизвиква значително изменение на индукцията. В магнитни-
те материали с' правоъгълна хистерезисна крива стойността на
остатъчната индукция остава постоянна до момента, в който на-
магнитващият ток достигне стойността на превключване. Тогава
става скокообразно изменение на индукцията — пренамагнитване
на ядрото. Необходимо е да се напомни, че началното състояние
на кривата на намагнитваието не се получава, т. е. индукцията
на ядрото не се връща в състояние Во.
294
Л^агнитните елементи с правоъгълна хистерезисна крива се
характеризират със следните по-съществени параметри:
а. Степей на правоъгълност на хистерезисната крива — отно-
шение на остатъчната магнитна индукция към максималната ин-
дукция, при която става магнитно насищане на материала
Вг
^zz " о *
Лгп
б. Време за пренамагнитвапе — времето, за което магнитното
ядро преминава от състояние на остатъчно намагнитване (—Вг )
в противоположного състояние на магнитно насищане (ф-Вг),
или обратно.
в. Електродвижещо напрежение — напрежението, което се ин-
дуктира в изходната намотка при пренамагнитване на магнитното
ядро. То е пропорционално на диференциалната магнитна прони-
цаемост от участъка на хистерезисната крива на намагнитването.
Изходното напрежение се увеличава при използуване на силно
пренамагнитващо магнитно поле и при увеличаване на броя на
навивките на изходната намотка.
г. Паразитен импулс — импулс, който се получава в изходна-
та намотка от намаляването на магнитната индукция от Вт до Вг.
Паразитният импулс има знак, обратен на знака на полезния им-
пулс. Обикновено тези импулси имаг много малки стойности.
д. Относително електромагнитно съпротивление —опреде-
ля се като отношение на е. д. н., приложено към входната на-
мотка, и тока в същата.
е. Устойчивост по отношение на смущения — определя се от
големината на смущаващия сигнал, който може да създаде лъж-
лив сигнал на изхода.
Обикновено параметрите на МЕПХК се дават в таблици.
8.4. БЕЗКОНТАКТНО ПАРАМЕТРИЧНО РЕЛЕ
Безконтактното параметрично реле „включва*1 и „изключва*1 из-
иълнителната верига под действие на големината на тока (про-
менлив ток с определена честота) във входната верига. Принци-
път на задействуване се състои в създаване на условия за пара-
метричен резонанс във вторичния кръг вследствие на периодично
изменение на параметрите на кръга. Изходното напрежение, кое-
то се измени от минимална стойност при „незадействувано** реле
до максимална такава при „задействувано*1, се снема върху то-
варен резистор, включен във вторичната верига. Променлив па-
раметър на кръга може да бъде както индуктивността, така съ-
ацо и капацитетът. Практически се използуват параметрични без-
контактни релета, в конто променлив параметър е индуктивността.
На фиг. 8.6 а е показана принципна схема на един вид маг-
295
нитно безконтактно реле, за „задействуване" и „отпускане" на
което се изменя индуктивността на кръга.
Релето се състои от Z/7-образен магнитопровод, на който са
навити намотките w1( ж2 и ж3.
Фиг. 8-6. Безконтактно параметрюно реле
Както се вижда от схемата, в първичната верига последова-
телно с намотката са свързани кондензаторът Ср и резисторът
. Включването иа кондензатора се прави за създаване на N-
образна характеристика на работа на първичната верига, с което-
се постигат точни характеристики на работа на релето
296
Във вторичната верига, състояща се от намотките, навити на
крайните бедра, са включени кондензаторът Ст и резисторът /?т ...
За избягване на непосредствената трансформация (прехвърля-
не на енергия от първичния кръг във вторичния) намотките на
вторичния кръг w2 и ws са влючени противоположно.
При изменяне на стойността на напрежението в първичната.
верига входният ток при определени условия рязко се изменя —
увеличава се или намалява.
Поради неточно балансиране на намотките w2 и w3 по вторич-
ната верига протича макар и много малък променлив ток. В две-
ре крайни бедра се създават магнитни потоци, единият от конто
се сумира, а Другият се изважда от основния магнитен поток.
Изменението на входния ток предизвиква изменение на ин-
дуктивността на вторичната верига, вследствие на което при оп-
ределени условия във вторичната верига настъпва резонанс: па-
дът на напрежението върху товарния резистор рязко се увели-
чава.
На фиг. 8.6 б са показани TV-образни характеристики на из-
менение на тока във входната верига UBK~f (Ап). Вследствие на
нелинейного изменение на падана напрежението Ul върху индук-
тивността се получава скокообразно изменение на /вх, т. е. до
т. а (стойност /г) токът нараства плавно, след което със скок се
изменя до /2 (т. в).
На графиката са показани зависимостите Ur =(/?р +гви ) 7вх;_
Ul—<»Lv. /вх; 67с = ./вх; 67вх = 67к+(67/. —67с).
Параметричните безконтактни релета работят обикновено с
променлив входен сигнал от 25 до 500 Hz. Когато релето е из-
пълнено с два гороидални феритни магнитопровода, честотата на
входния сигнал може да досгигне стотици килохерци, с което
се постига значително повишаване бързината на задействуване и
отпускане на релето.
При параметричните релета, конто работят без постоянното-
ков подмагнитвагц сигнал, честотата на възбуждане на трепте-
нията в изходния резонансен кръг е еднаква с честотата на вход-
ния сигнал.
На фиг. 8.6 в е показана схемата на магнитно параметрично
реле с постояннотоков управляващ сигнал. Чрез изменяне пара-
метрите на елементите на схемата тя може да работи в няколко
режима:
а) едночестотен режим — когато честотата на изходния сигнал
е равна на честотата на входния;
б) двучестотен режим — когато честотата на изходния сигнал
е кратна (два пъти по-малка) от честотата на входния сигнал;
чрез поставяне на нискочестотен филтър на изхода може да се
контролира късото съединеиие на навивките във всички намотки;
297'
по този начин схемата е защитена от повреди, конто могат да
•създадат неправилно релейно действие;
в) усилвателен режим— чрез изменяне на постояннотоковия
управляващ сигнал (подобно на магнитните усилватели — магнит-
ни безконтактни релета) може да се управлява изходна мощност,
конто е многократно по-голяма от управляващата такава.
През последните години са разработени няколко схеми на
магнитно параметрично реле, конто се характеризират с голям
коефициент на сигурност на работа. Някои от тези типове реле-
та могат да бъдат отнесени към първокласните релета.
8.5. ТРАНСФЛЮКТОРИ
Общи сведения. Трансфлюкторът представлява диск от фе-
ритен материал с ПХК, на който са направени два или повече
отвора. На различии участъци от получения по този начин раз-
клонен магнитопровод се навиват няколко намотки.
Най-простият трасфлюктор (фиг. 8.7 а) има два отвора с
различии диаметри, вследствие на което се получават три различ-
ии магнитни клона (участъка — 1, 2 и 3 с напречни сечения 5г,
S2 и 53. Съотношението между диаметрите на отворите трябва
да бъде в границите rf1=(l,5-=-5) rf2, а площта на напречните се-
чения трябва да удовлетворява равенство™ -р53. При това
е необходимо 5’2=У3.
Трансфлюкторът е елемент с ПХК, поради което в различни-
те участъци на магнитопровода може да се реализира остатъч-
но магнитно поле с определена посока. При това в зависимост
от големината на пренамагнитващото магнитно поле може да се
пренамагнити само никой от участъците, без да се изменя на-
магнитването на останалите.
На фиг. 8.7 б е показано поставянето на намотките върху от-
деляйте клонове на магнитната верига. Управляващата намотка
се поставя върху участък 1, възбудителната намотка —
върху участък 2 и изходна намотка wH3X — върху участък 3 от
магнитопровода.
На управляващата намотка се подават управляващи импулси
с различна амплитуда и поляритет. На възбудителната намотка
се подава променливо напрежение с честота от 10 до 100 kHz,
като амплитудата на тока не трябва да е потоляма от
г ____ ^ср ^ср 1—2
X в - “ *
WB
Трансфлюкторът се характеризира с две основни състояния —
отпущено и запушено. Тук ще се разгледа поотделно всяко от
тях.
Запушено състояние на трансфлюктора. Нека в изходио
298
състояние да няма намагнитване. През wy се пропуска токов им-
пулс, който създава магнитен поток по посока на часовниковата
стрелка. Амп литудата на тока е достатъчно голяма /у = #ср 1—3 ’
за да може да се осигури в участъците 2 и 3 магнитно поле с
Фиг. 8.7. Трансфлюктори
амплитуда Вт. След прекъсване на тока в тях остава магнитна
индукция Вг . Ако сега се подаде ток на wB с необходимите ам-
плитуда и честота, той ще създаде в клоновете 2 и 3 променли-
во магнитно поле. През време на положителния полупериод на
/в създаденото от този ток поле има посока по часовниковата
стрелка и се наслагва с остатъчното магнитно поле в участъка 3,
а ще се стреми да намали това в участъка 2. През време на от-
рицателния полупериод на /в се получава обратного—наслагване
в участък 2 и противопоставяне на полето в участък 3. В резул-
тат на това магнитният поток, обхванат от изходната намотка,
се изменя незначително и се индуктира много малко по големина
е. д. н. Изходен сигнал няма. Трансфлюкторът е запушен.
299
Отпущено състояние на трансфлюктора, На управляващата
намотка iDy се подява импулс с обратен поляритет и с амплитуда,
която създава магнитно поле за пренамагнитване само на защри-
хованата около големия отвор зона. Участъците 2 и 3 получават
различна посока на остатъчното намагнитване. При пропускане на
ток през wB пссоките на потоните съвпадат през положителния
полупериод, а през отрицателния полупериод са противопожни
в участък 3 и 2. Магнитният поток, обхванат от изходната на-
мотка, се измени рязко. Индуктираното е. д. н. има значителна
амплитуда. Това състояние на трансфлюктора се приема за „не-
блокирано", т. е. отпущено. На изхода се получава сигнал.
Отпушвашите и запушващите входни управляващи импулси
могат да се подават на една намотка или на две различии намот-
ки, навити на участък 1.
Големината на изходния сигнал е функция на амплитудата на
отпушващия сигнал. Наистина нека трансфлюкторът да е запу-
шен. В зависимост от амплитудата на тока 7ОПТ зоната около го-
лемия отвор, която ще се пренамагнити, ще има различна широ-
чина. "Ако /Уотп =—--р, целият участък 2 ще се пренамаг-
юу
нити. Ако отпушващият импулс има по-малка амплитуда, извест-
на част от участъка 2 не ше може да се пренамагнити. При това
възбудителният ток ще създаде намагнитващо поле, което ще
измени посоката на остатъчното поле само в тази част на уча-
стък 2, която се е пренамагнитила от отпушващия импулс. Сле-
дователно индуктираното в изходната намотка е. д. н. ще е по-
малко, съответно на по-малкото изменение на обхванатия магни-
тен поток. До известна граница изходният импулс се явява зави-
сим от отпушващия управляващ импулс. Това свойство на транс-
флюктора обуславя използуването му като елемент на моделира-
щите устройства на електронноизчислителните аналогови машини.
Ако амплитудата на отпушващия сигнал е по-голяма от оп-
ределена стойност, се получава т. пар. „лъжливо отпушване". То-
гава ще се пренамагнити не само участък 2, но и част от учас-
тък 3, което ще доведе до „лъжливо запушване" на трансфлюк-
тора. Ако се подаде възбудителен ток с амплитуда, по-голяма от
определената с равенството, отрицателните полувълни ще пре-
дизвикат появяването на магнитни силови линии с посока, обрат-
на на часовниковата стрелка, в участъците 3 и 1. В резултат
участъкът 2 ще се пренамагнитва и ще се получава „лъжливо от-
пушване" на трансфлюктора. Поради това е по-удобно асимет-
рично възбуждане иа трансфлюктора- Положителните полувълни
може да са производно големи, тъй като те не могат да изменят
състоянието на първоначалната намагнитеност нито в участъка
3—2, нито пък в участъка 3—1. Отрицателните полувълни трябва
300
да са малки и да удовлетворяват равенсгвото /у отп =-ср ’
Трансфлюкторите се използуват като елементи на броителни
схеми, превключватели, запомнящи устройства, автогенератори
и др.
Основни съотношения, използувани при изчисляването на
трансфлюкторите. При изчисляването на електрически вериги с
трансфлюктори се използуват съотношенията, прилагани за изчис-
ляване на вериги с магнитни елементи.
Като се приеме, че потокът се създава от управляващата на-
мотка, разположена на участъка 1, по закона на пълния поток мо-
же да се напише
Ф>1=Ф2-|-Ф3.
•За да се получи магнитно насищане в участъка 1, необходимо е
където В,п има стойността, отчетена от хистерезисната крива на
съощетния магнитен материал. За да се осигури индукция на на-
сищане в участъците 2 и 3, необходимо е
Sim^S't+5’3-
Като се знаят навивките на намотката, разпложена върху кой
да е от участъците, може да се определи токът, необходим за
пренамагиитване на определена зона от магнит опровода:
у __ р. (ср
w
където (ср=к g — е средната дължина на силовата линия в пре-
намагнитваиата зона с вътрешен диаметър dr и външен диаме-
тър d.2-
Големината на индуктираното в изходната намотка е. д. н. мо-
же да се определи, като се знае законът за изменение иа пото-
ка, който тя обхваща, а именно
_ „ ф
^изх — ZC/lI3X &
При изчисляването често е необходимо да се знае времето за
пренамагиитване на трансфлюктора. То се определя с израза, ва-
лиден за магнитни елементи.
Приложение на трансфлюкторите. Съществуват множество
схеми на превключвателни, броячни, запомнящи и други устройст-
ва, реализирани с тра зефлюктори. Тук е показана една проста
схема на автогенератор, изпълнен с транзистор, обратната връзка
на който е с трансфлюктор (фиг. 8.8 а).
301
Базовата намотка wB на транзистора се навива-върху участъ-
ка 2 на трансфлюктора, а колекторната му намотка wc — на.
участъка 3. Товарът се включва в колекторната верига на
транзистора.
При запушено състояние на трансфлюктора връзката между
намотките WB и Wc е слаба и не възникват трептения, тъй като
не се изпълняват условията за самовъзбуждане. При отпущения
трансфлюктор връзката между намотките значително се увелича-
ва и генераторы се възбужда. При това колекторният ток има
силно изкривена форма (със значителна асиметрия); причината е
едностранната проводимост на транзистора- Променливата съста-
вяща на колекторния ток се филтрира от кондензатора Сф, а по-
стоянната се пропуска през товара 7?, . Диодите Д служат за
установяване на оптимален режим на транзистора и за темпера-
турна компенсация.
За управляване на схемата върху участъка 1 се навиват две
намотки — запушваща и отпушваща- Отпушващият импулс може
да бъде малък по амплитуда и да пренамагнити само част от
участъка 2, но достатъчен, за да се изпълнят условията за са-
мовъзбуждане. Генераторъг се самовъзбужда, възникват трепте-
ния и базовият ток бързо нараства, като пренамагнитва за късо
време целия участък 2.
Тази схема може да се използува в различии възли на авто-
матичните устройства за задействуване на междинни релета, за
захранване на сигнални лампи и др.
В някои възли на автоматиката, телемеханиката и изчислител-
ните машини се ползуват по-сложни конфигурации. На фиг. 8.8 б
е показана схема на съвпадение на два сигнала с използуване на
шестядрен трансфлюктор. На него са навити следните намотки:
входна те/вх — върху първото ядро, изходна та/изх — върху послед-
нею (шестою) ядро, управляващи — върху четните (2 и 4) ядра,
три подготвителни намотки -w„, съединени помежду си последо-
вателно върху страничните бедра.
За привеждане на трансфлюктора в изходно състояние в
подготвителните намотки се дава токов импулс с показаната по-
сока, след което се установява остатъчно магнитно поле. Посо-
ката на последното в различните ядра е различна в съответствие
със стрелките на фигурата.
Ако през входната намотка се пропусне токов импулс, който
да създаде магнитен поток, противопосочен с първоначалното на-
магнитване, той може да се затвори само през четните ядра В
нечетните ядра той среща голямо съпротивление, тъй като те са
магнитно наситени (еднопосочно с него). Ако обаче се подадат
едновременно с входния и два управляващи импулса, създадени-
те от тях магнитни потоци в четните ядра противодействуват на
входния и той може да се затвори само през последното (шес-
302
тото) ядро, на което е навита изходната намотка. Следователно,
ако и в двете управляващи намотки се подадат импулси, на из-
хода ще се получи сигнал. Ако макар на едната управляваща на-
мотка не се подадат импулси, .входният магнитен поток ще
Фиг. 8.8. Схема на включване на трансфлюкторите
се затвори накъсо чрез
съответното бедро и няма да се индук-
тира изходен сигнал.
303
На фиг. 8.8 в е показана схема за запомняне нивото на вход-
ная сигнал. Тази схема може да бъде използувана в автоматич-
ните устройства и моделиращите машина. Принципът й на рабо-
та почива на зависимостта между нивото на входная и изход-
ния сигнал.
Трансфлюкторът има четири намотки: записваща, по коя-
то се подава входен сигнал, w2 — изтриваща, чрез която се из-
трива запомнената преди това от трансфлюктора информация;
w3 — възэудителна, и wi — изходна намотка. Входният сигнал се
подава в колекторната верига на транзистора 7\ и едновременно
изпълнява ролята на източник за захранването му. Резисторът
служи за установяване границите на запомнения обхват.
В изходно състояние транзисторът 7\ е запушен от поло-
жителното преднапрежение, което през резистора R2 се подава на
базата му. Транзисторът Тх е отпушен, тъй като делителят R6R7
му осигурява отрицателен потенциал. Веригите G±R3 и C2R?
са диференциращи и се използуват за формиране на правоъгъл-
ния пусков импулс.
Пусковияг импулс постъпва заедно с входния сигнал. Схема-
та обаче може да се използува за запомняне и на изменят се
по амплитуда, непрекъснато действуващ сигнал. Предният фронт
на пусковая импулс се диференцира и положителният токов им-
пулс запушва транзистора Т2, без да изменя състоянието на 7\.
Преди запушването му транзисторът Т2 е шунтирал изтриваща-
та намотка w2 и резистора /?6, поради което през тях не проти-
ча ток. След запушването си Т-> има голямо съпротивление и през
изтриващата намотка, докато трае пусковият импулс, протича ток,
чиято големина се определя от захранващото напрежение и съ-
противленнята. По този начин трансфлюкторът се привежда в
изходно положение на предварително намагнитване, като запомне-
ната преди това информация се изтрива. Когато дойде задният
фронт на пусковия импулс, полученият след диференцирането
отрицателен пик отпушва Т2, като прекратява изтриването, и съ-
щевременно отпушва 7\. колекторният ток на който се определя
•от големината на входния сигнал. Пропорционално на амплитудата
(нивото) на сигнала ще се пренамагнити по-голяма или по-малка
част от участъка 2 на трансфлюктора и възбудителният ток ще
индуктира един или друг изходен сигнал. Последният се изправя
от схемата „Грец" и на изхода се получава непрекъснато запом-
неното ниво на еднократно действуващ входен сигнал. Съществу-
ват още много схеми, в конто се използуват трансфлюктора като
основен елемент.
304
9. РЕЛЕТА С ЕЛЕКТРОННИ И ЙОННИ ЛАМПИ,
С ТРАНЗИСТОРНИ И ДРУГИ ЕЛЕМЕНТИ
Общи сведения. Създаването на съвременни’машини и уред-
'би с релейно действие, като електронноизчислителните машини,
електронннте автоматични телефонии централи, автоматичните и
телемеханичните уредби, използувани за управлението на спътни-
ци, и др., е свързано с широкого приложение на безконтактни
релейни елементи или с контактни елементи, на входа на конто е
поставен електронен, йонен, транзисторен или друг вид усилвател.
Безконтактните релейни елементи управляват вериги със срав-
иително слаби сигнали. Когато е необходимо да се получи го-
лям коефициент на усилване при сравнително големи мощности
на изходните сигнали, се използуват електромагнитни релета с
предусилвател от електронни лампи, транзистора и др. Електрон-
ни лампи се използуват във вериги, където е необходимо голямо
входно съпротивление. Те имат значително по-голям коефициент
на усилване от транзисторите, анодното им напрежение е по-ви-
соко, което дава възможност за включване на електромагнитни
релета с голям коефициент на управление (голяма изходна мощ-
яост) Влсокото входно напрежение (катод—решетка) дава възмож-
ност за създаване (със сравнително прости средства) на големи
закъснения на задействуване и отпускане на котвата на релето.
В много случаи приложением на електронната лампа дава въз-
можност за включване във вериги с променлив ток (220 V) без
използуване на изправители.
Транзисторите се използуват за предусилватели към?електро-
магнитни релета, когато схемата работи на ниско напрежение и
не са необходими големи и стабилни закъснения. При това пред-
усилвателите имат някои съществени предимства, като по-малки
габарита, липсва напрежение за загряване, използуват се ниски
работни напрежения. В редица случаи се предпочита включването
на два или повече транзистора (в предусилвател, за увеличаване
коефициента на усилване) вместо използуването на електронни
или йонни лампи.
Електронннте лампи и транзисторите намират приложение ка-
то междннни усилватели във фотоелектричните релета за усилва-
не на фототока и подаване на сигнал на електромагнитното реле.
Релетата с електронни лампи и електромагнитните релета^се на-
20 Еле ктрически релета . .
305
ричат често напрежителни релета, тъй като за задействуването
им е необходим много слаб сигнал.
В практиката се използуват електронни релета и релейни еле-
менти, конто се различават както по предназначението си, така и
по съставните елементи, стабилизацията на параметрите, захран-
ването, принципа на работа и др.
В настоящий раздел се разглеждат някои по-често срещани
в практиката електронни, йонни, транзисторни и други релета и
релейни елементи. Поради ограничения обем на книгата не е въз-
можно да се разгледа напълно теорията на изчисляване на раз-
личните видове релета и релейни елементи.
9.1. ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ РЕЛЕТА, УПрАВЛЯВАНИ ЧРЕЗ ЕЛЕКТРОННИ
И ЙОННИ ЛАМПИ
На фиг. 9.1 а, б е показана основната принципна схема за управ-
ление на електромагиитно реле чрез електронна лампа и положе-
нието на работайте точки върху анодно-решетъчната характерис-
Фиг. 9.1. Схема на електромагнишо реле с електронна лампа
тика на лампата — точка А (при отворен ключ Д') и точка В (при
затворен ключ /С), За да се осигури нормална и надеждна рабо-
та на схемата, необходимо е напреженията, подавани на решетка-
та, да бъдат съобразени с параметрите на използуваното реле, а
именно:
а. При отворен ключ К напрежението иК11, подавано на ре-
шетката през резистора Ди, да бъде такова, че протичащият
аноден ток 1аА да е по-малък от тока на отпускане /отп на
релето. За сигурност се приема
/ол<С0,8 Д>тп.
Много често за напрежението — ugt) се приема напрежението
на запушване на лампата — Е&.
б. При затворен ключ К напрежението, действуващо на ре-
щегката (спрямо катода) us=Ugu-u1, трябва да бъде такова, че
да осигури увеличение на анодния ток до стойността /й , която
да надвишава тока на задействуване /зад на релето. За сигурност
се приема
I
° в
зад'
Желателно е да се избере | и} | < | ugo |, за да не се навлезе в
областта на положнтелните напрежения на решетката, при конто
протичат решетъчни токове. Последните довеждат до намаление
на входного съпротивление на лампата, с което се губи иейното
основно предимство. Много често се използува работна точка В
при ug =0.
Тъй като електронната лампа е практически безинертна, време-
параметрите на релето, включено в подобна схема, не се изменят.
Основно предимство на схемата е значително по-високата чувстви-
телност в сравнение с тази на електромагнитното реле, а оттам—-
много пъти по-голяма та стойност на коефициента на управле-
ние на схемата като цяло:
упр * vnp , 1L
- Р — Купр»
^УпРсх — р
задсх зад
където
рупр = 10-34-10* W е мощността, която релето може да уп-
равлява (комутира) чрез контактите си;
Рзад. сх= 10-,24-10“r W е мощността, която трябва да се по-
даде на входа на схемата, за да се задействува релето;
Рзад е мощността на задействуване на електромагнитното ре-
ле (10~2 до около 1 W).
Ниският к.п.д., значителните
размери, малкият експлоатацио-
нен срок и други съществени
недостатъци на електронните
лампи силно ограничават при-
ложението им. Известии по-до-
бри възможности притежават
йонните лампи и по-спениално
Фиг. 9.2. Схема на електромагнитно
реле с тиратрон
тиратроните със студен катод.
На фиг. 9.2 е показана схе-
ма на реле за време с тиратрон
със студен катод (този принцип е използуван в произвежданите
у нас релета за време от серията РВ). Релето е зскъснително на
задействуване, като времето на задействуване /зад започва да тече
от момента на затваряне на ключа k и се определя от времекон-
стантата на зарядната верига на кондензатора t=RC:
307
4ад-т1П£_ .
с зап
където
Е е захранващото напрежение;
«Сзап — напрежението на запалване на тиратрона.
При =«сзап тиратронът се запалва, реле р се задействува и
остава в това състояние до отварянето на ключа k. В същото
време се извършва разреждане на кондензатора С през малкото
съпротивление на резистора Ro . След приключнане на този про-
цес схемата е готова за ново задействуване. Закъснението, което
може да се постигне с посочената схема, е до няколко минути.
9.2. ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ РЕЛЕТА, УПРАВЛЯВАНИ ЧРЕЗ ТРАНЗИСТОРИ
И ИНТЕГРАЛЕИ СХЕМИ
Общи сведения. В съвременната литература са описани много
схеми за управление на електромагнитни релета чрез транзистор-
ни усилватели в дискретно и интегралноизпълнение ([1], [2] и др.),
предназначен!! за най-разнооб; азни приложим цели. Тенденцията зане-
прекъснато намаляване на мощностите в системнее за обработка
на информация чрез електрически сигнали и за повишаване на
бързодействието води до използуването в тези устройства пре-
димно на миниатюрни електромагнитни релета (много често рид-
релета). Включва юто на реле в изпълнителната част на такива
устройства е евърза :о с осъществяването на необходимото гал-
ванично разделяне на управляваната вьншна верига от схемата за
управление или с използуване на огромния превключвателен кое-
фициент К на механичните контакти:
където Ro е съпротивлението на отворения контакт (до1010£2),
a R3 е съпротивлението на затворения контакт (под 10~2Q).
Управляващата част на тези схеми са реализирани с транзис-
торна усилватели, работещи най-често в ключов режим. Най-под-
ходяща и най-широко разпространенi е схемата на евързване с
„общ емитер“ (ОЕ). Тя се характеризира със значителни коефи-
циенти на усилване по ток, напрежение и мощнэст при сравни-
телно добри възможности за съгла:уване по вход и изход. Ши-
роко се използуват схеми с биполярни транзисгори, прв конто
управляващ сигнал е токът в базовата верига на транзистора.
Входного съпротивление на такава схема е сравнително ниско,
т.е. управлението се извършва със заачителна мощност на сиг-
нала. За повишаване на входного съпротивление биполярните
308
транзистори се свързват в схема на „съставен транзистор'1 (схема
Дарлингтон), използуват се транзистори с голям коефициент на
усилване или биполярните транзистори се заменят с униполярна
(МОС) транзистори.
Фиг. 9.3. Схема на свързване на биюлярен транзи т >р
На фиг. 9.3 а е показано свъозването на биполярен транзис-
тор по схема ОЕ. а на фгг. 9.3 б — стагичните характеристики,
реализирани с такова стъпало.
В първия квадрант е разположено семейството изходнн ха-
рактеристики Ic=f(UcE) при /B=const. За определена стонуост
на напрежението на захранващия източник—Ес и при необходи-
мия колекторен ток /стах е построена товарна права, наклоны на
която определя стойността на" колекторния резистор същ а’ни за-
висимостта
C =ctga. a=arctg/?/ -
^’max С
Товарната права пресича изходните характеристики в две
точки, характерни за работата на транзистора в ключов режим:
— точка А (запущен транзистор, режим на непропускане, отво-
рен ключ) при 1В =0, на изхода на ключа (върху прехода колек-
тор—емитер) се получава високо отрицателнонапрежение:
Ucea = Ес — 1са- Rc
Тъй като
1с^ ТО Есеа ^Ес;
3 09
— точка Е (отпушен транзистор, режим на насищане, затворен
ключ) при 1в—1вЕ\ на изхода на ключа се получава ниско отри-
цателно напрежение:
Ucee =Гсее .1се,
Фиг. 9 4. Схема иа транзисторен ключ
Тъй като при насищане съпротивлението на прехода Гсе е
много малко, то UCEe <=»0.
Режимът на насищане се установява с подходящ подбор на
базовия ток (— !ве) при определена стойност на колекторното
напрежение—Ес и рептстора Rc (фиг. 9.3.5). Практич?ски уста-
новявапето на граничния режим на насищане може да се постиг-
не с помощта на волтмет кр, включен между колектора и базата
на транзистора. Спгурно отпушване на транзистора се получава
при Uсв =0- При неправилен подбор на базозия ток работната
точка Е се измества по товарната права и може да попадне в
областта на недопустпмпте колекторни загуби, огрэдена отделу
от хиперболата на загубите Рс. Вследствие на това ще настъ-
пи топлинен пробив на прехода. При правилен подбор на работ-
ните точки такова явление не се наблюдава въпреки евентуално-
то пресичане на областта на недопустимите колекторни загуби от
товарната права поради рязката смяна на режима от т. А в
т. Е и обратно.
Следователно работата на транзистора в ключов режим се
характеризира с двете области: облает на запушване 1, представ-
лявгща геометрнчно място на точките А (правата ОА), и облает
на насищане 2 (правата ОЕ>, представляваща геометричното мя-
сто на точките Е. Областта 3, заключена между тях, представля-
ва облает на линейно усилване, конто се използува при работа на
транзистора като усилвател.
Вьв втори квадрант (фиг. 9 Зб)е показана зависимостта между
310
колзкторния и базовия ток, конто отразява големината на коефи-
циент на усилване по постоянен ток:
В трети квадрант е изобразена входната характеристика на
транзистора.
На фиг. 9.4п, б, в са показани съответно принципната схема,
диаграмите на работа и услевният знак на практически използу-
ваната схема на безконтактен транзисторен ключ, който може да
бъде управляван чре ( подходящи входни импулси или чрез меха-
ничен контакт k (в този случай е необходим резисторът R3). Как-
то се вижда от фигурата, схемата има свойството да обръща
(инвертира) фазата на входния сигнал, поради което се нарича
още инвертор, негатор или логическа схема тип НЕ. За повиша-
ване на бързодействието й при управление с външни импулси
може да се предвиди ускоряващ кондензатор Су (504-500 pF),
който шунтира входния резистор /?2 при рязко изменение иа
входного напрежение.
Когато схемата е реализирана с германиеви транзистори и се
управлява с входни импулси, за конто нискотониво (логиче-
ска нула) чувствително се различава от 0, т.е. (7°хф0, е необхо-
димо прилагането на допълнително запушващо напрежение Е3
с обратен поляритет, коего да компенсира осгатъчното входно
напрежение (в случая (7° и да осигури сигурно запушване на
транзистора (в случая условието за запушване е f/°z>0). При
управление с механичен контакт k, чието повишено съпротивле-
ние /?3 осигурява 77“х=О, не е необходимо прилагането на напре-
жението Е3. Когато схемата е изпълнена със силициеви транзис-
тори, също може да се работа при £'3 = 0,ако делителят —/?2
е правилно оразмерен и се осигури достатъчно ниско входно ниво
„0“ (логическа нула).
На фиг. 9.5« е показана схема на транзисторно стъпало за
управление на електромагнитното поле, когато управление™ се
извършва с механичен контакт k, а на фиг. 9.56 е показана по-
добна схема при управление с външни импулсни напрежения. На-
мотката на релето Р задължително трябва да се шунтира с обрат-
но свързан диод Д, за да се избегне опасността от индуктиране
на противоелектродвижещи напрежения върху намотката, чиято
големина зависи от индуктивността на същата (от броя на навив-
ките) и може многократно да превиши допустимите напрежения
на преходите на транзистора и да го повреди.
При включване на реле в колекторната верига на транзистор
може и да не се използува запушващо напрежение Е3, ако е
спазено условието
311
IcA <0,87OT„,
където 1Са е колекторният ток в работната точка А (вж. фиг. 9.36).
Оразмеряването^на [транзисторного стъпало, включващо
електромагнитно реле вместо колекторен товар, се свежда до
с/едното:
Фиг. 9.5. Схема на електромагнитно реле с транзисторно стъпало
1. Избира се подходящо реле със следните параметри: съпро-
тивление на намотката R, ток на задействуване /зад, ток на от-
пускане /Отп, работнол- напрежение С7раб, както и необходнмия
брой и вид на контактите.
2. Избира се големината на захранващото напрежение Ес от
услонието
Е с с Ераб»
където kc = 1,14-2 е коефициент на сигурност. Неговата стой-
ност зависи от стабидността на захранващото напрежение и кон-
кретните изисквания за надеждност. При гова се държи сметка да
не се превишат допустимите^; загуби на мощност в намотката на
релето:
Е2
Р — •
J доп-
3. В зависимост от:
а) допустимого напрежение на колекторния преход Есе
Еседо„>Ес
б. допустимият колекторен ток /Сдоп
1с >ic -= Ёс;
сдо1то ьгпах
в) изискванията за типа на транзистора (PNP или NFN) се
подбира по каталог подходящ транзистор.
4. Построява се товарната права (вж. фиг. 9.36) през точките
312
Uce—Ec и/с=/с1Лах=^
5. Определят се необходимите базови токове и//;Л. заоси-
гуряване на работайте точки съответно Л^(запушване) и Е (наси-
щане) при условията
1сА <0,8 /отп И /(?£—Н2 /зад*
За определена стойност на статичния коефициент на усилване
в транзистора по схема ОЕ базовите токове са съответно
Ес . ... 0.8 Л,™1
Я0 И ВА р
6. В зависимост от i оикретната схема'така се оргзмеряват
входните делители или сграничителният резистор в базовата ве-
рига, че да се получат изчислените базови токове.
9.2.2. Практически схеми на електромагнитни релета
с транзисторно управление
На фиг. 9.6 е показана схема на чевствително електр: нно ре-
ле, което може да бъде задействувано от различии съпротивител-
ни датчици (преобразуватели на неелектрична величина F с опре-
делено електрическо съпротивление), включени между точките 1
и 2. Чрез резистора /?, (10М Q) се п тдбира чувствителността на
схемата за конкретен датчик. Режимът га транзистора 7\ е ста-
билизиран чрез ценеров диод Дг При оразмеряване на изходно-
то стъпало (7\ ) трябва да се има предвид стойността на рези-
Фиг. 9.6. Схема на чувствително електронно реле
стора Rq (204-50 Q), включен последователно във веригата на
намотката на релето. Схемата може да се използува за задей-
ствуване на релето при определена температура, осветеност, звук,
ниво на течност и др.
313
На фиг. 9.7 е показана схема на закъснително реле (реле за
време), управлявано от транзисторно стьпало. Тя осигурява зиа-
чително закъснение на отпускане (до няколко минути) поради
използуването на съставен транзистор (схема Дарлингтон) и
включването на релето в
•Фиг. 9.7. Схема на закъснително реле с
транзисторно стъпало
емитерната верига. Големият
коефициент на усилване и
голямото входно съпротив-
ление на стъпалото дават
възможност за постигане на
много голяма времеконстан'
та на разреждане на конден"
затора т=С (/?., 4-/?я). Схема'
та се управлява чрез нормал'
но отворен бутон, включен
по един от посочените с пре-
Б2). След задействуване релето
включва заредения кондензатор
късната линия начини (Бх или
Р превключва контакта си рх и
С към базата на Тг — започва
разреждане. след което схемата се връща в изходно състояние и
кондензаторът С отново се зарежда през резистора Rx.
Фиг. 9.8. Схема на реле със самоблокираие
В случайте, когато е необходимо задържане на релето в за-
действувано състояние след еднократното му включване (при
охранни и други сигнални уредби), в схемата се включва запом-
нят безконтактен елемент (тиристор, тригер и др.) или се изпол-
зува самоблокираие чрез контакт на електромагнитното реле.
Принципът на самоблокираие е илюстриран със схемите на фиг.
9-8. На фиг. 9.8 бе показана и възможностза възстановяване на из-
ходното състояние чрез нормално затворен бутон Бв •
9.2.3. Управление на електромагнитни релета чрез
интегрални схеми
На фиг. 9.9 а е показано управление на електромагнитното
реле Р, включено директно към изхода на ТТЛ интегралната
схема (ИС), например логическата схема тип „И—НЕ“. Задей-
314
ствуването на релето тук се осъществява от изходния ток
който тече в указаната посока при логически нула на изхода на
ИС. За стандартната серия подобии ТТЛ—ИС този ток е
Zq0 < 16 mA
при захранващо напрежение
Ucc= 4~5V. Следователно
описаният принцип на управ-
ление може да се изиодзу-
ва тогава, когато се разпо-
лага с реле с работно на-
прежение U аб 5V и ток
на задействуване /зад < 16
mA. чието съпротивление на
намотката е R &280Q. Този
начин на управление се из-
ползувз най често при рид-
Фиг. 9.9. Схема на електримагнитно реле
с ТТЛ-схема
релета.
При наличие на неподходяще за директно включване реле се
използува схемата, показана на фиг. 9.9 б. В нея релето е вклю-
чено към изхода на ИС чрез транзисторно усилзателно стъпало,
управлявано от изходния ток IQl, който тече в указаната посока
при логически единица на изхода на ИС. За стандартната серия
подобии ТТЛ—ИС този ток има стойност
IQl < 400 р А
при захранващо напрежение t/cc=-]-5V и е напълно достатъчча
за управление и на сравнително мощни транзистори. Напреже-
нието Uс в този случай може да бъде различно (по-високо) от
захранващото напрежение Ucc (5V) на ИС.
Посочените на фиг. 9.9 принципи на управление могат да се
използуват и при други видове ИС: негатори, тригери, броячи и
др. Съществуват ТТЛ—ИС и с повишена товароспособност (нап-
ример Zq0=48 mA, a /<?а=12тА), както и схеми с отворен ко-
лектор (формиращи само ток /Оо), при който се допускат напре-
жения във външната верига до +30V и повече.
При МОС—ИС, конто обикновено се захранват с отрицателно
напрежение Ucc= -124—15V, включването на реле става най-
често чрез транзисторчо стъпало, както е показано на фиг. 9.10 а.
При някои линейни ИС, например нискочестотни усилватели (бъл-
гарските ИС тип 1УСО1 и др.), включването на релето може да
се извърши и директно към изхода, както е показано на фиг. 9. 10 6.
За управление на реле често се използуват и операционки
усилватели (ОУ) в интегрално изпълнение. На фиг. 9.10 в е по-
казан начинът на включването им.
Измервателно реле е устройство, което се задействува при
зададена стойност на определена величина, наречена характери-
315
стична. Най-често характеристичните величини са ток, напреже-
ние, честота, фазов ъгъл, импеданс и др. Стойностите на величн-
ните за задействуване и отпускане на релето се намират в опре-
делени граници. При измервателните релета освен входиа величи-
Фиг. 9.10. Схема на електромагнитно реле с МОС-ИС
на се използуват и специални по мощи и величи ни. Помощна вели-
чина за полупроводниковите релета е захранващото напрежение
на схемата.
Входните величини могат да бьдат една, две или повече на
брой. При токовите и нанреженовите релета те се различават от
характеристичните. При честотните релета например се подава
ток, но с различна честота. Еднофазните релета също имат две
входни величини — ток и напрежение, а многофазните дистаи-
ционни релета обикновено имат шест входни величини — три за
стойностите на тока и три за стойностите на напрежението.
Полупроводниковите измервателни релета се състоят от пре-
образувател на входните величини и компаратор. Преобразувате-
лят е аналогово преобразуващо устройство, посредством което
от входните величини на релето (ток и напрежение) се получа-
ват входните величини за компаратора. Както е известно, компа-
раторите са измервателни уреди, предназгачени за сравняване на
измерваната величина с еталона. Компараторът на полупроводни-
ковите измервателни релета е аналогово двоичен преобразувател,
който пои зададено съотношение на входните величини (конто
съответствуват на характеристичните величини) изменя със скок
изходния сигнал. Входните величини на релето и на компарато-
ра обикновено са различии както го вид, така и по брой. Обик-
новено компараторът се състои от сравняващ и измервателен
елемент. Сравняващият елемент в зависимост от входните вели-
чини формира изходната величина. Измервателният елемент из-
мерва определен параметър на изходната величина и задейству-
ва (скокообразно), когато тя превший определена стойност.
В зависимост от входните величини компараторите се делят
на едновходови, двувходови и многовходови, а според степен-
та на хомогенността на функцията те биват от втори. първи или
нулев ред. Когато компараторите сравняват фазите или амплиту-
дите, те се нгричат фаэови i ли амплитудни релета.
316
10. ТЕРМОРЕ ЛЕТ A
вериги от няколко секун-
ПасиВиа ~
Фиг. 10.1. Биметална пластина
Общи сведения. Терморелетата (термични релета) се използу-
ват в уредби, където е необходимо да се получи закъснение на
включване или изключване на отдели
ди до няколко минути. С термиче-
ските релета може да се п< сгигне
закъснение от 2 s до I min. В от-
деляй случаи се правят термически
релета със закъснение до няколко
минути.
Терморелетата могат да бъдат с
биметални пластинки с разширяващ
се газ или течноет, с топящо се ве-
щество и др.
Биметалното термореле се съ-
стои от две метални пластинки с
различен температурен коефициент
на линейно разширение (фиг. 10.1).
Двете пластинки се заваряват или
пресоват една към друга. Единият
край на образуваната биметална пла-
стинка се закрепва към основата на
релето, а на другия й край се по-
ставят контактите. При нагряване биметалната пластинка се огъ-
ва към метала, който има по-малък коефициент на линейно раз-
ширение, и превключва контактите.
Нагряването на биметалната пластинка може да стане чрез
протичане на ток през намотката на релето, чрез протичане на
голям ток през самата пластинка и чрез нагряване на околната
среда (въздуха). Начинът на нагряването до известна степей за-
виси от предназначението на релето и от необходимото време за
закъснение. Когато задей:твуването на релето става чрез про-
пускане на ток през биметалната пластинка, поради малкото й
съпротивление през нея протича голям ток — от порядъка на
няколко десетки ампера. Задействуването на релето с такъв го-
лям ток го прави непригодно за работа в слаботокови уредби.
Такива релета обикновено се използуват за защита на някои
съоръжения (като електродвигатели, големи електромагнита и др.)
от претоварване.
На фиг. 10.2 а е показан принципът на работа на едно тер-
317
мореле. Захранващнят ток за електродвигателя преминава през
контактите 7 и 2, а част от него — през намотката на биметална-
та пластинка. При нормален режим големината на тока, който
щеминава през.намотката, е така начислена, че да не се предиз-
виква огъване на биметалната пластинка. Когато обаче по някак-
ва причина токът нарасне, биметалната пластинка се нагрява,
огъва се, контактното перо се освобождава и под действието на
пружината мигновено прекъсва веригата на електродвигателите.
Включването на контактите обикновено става ръчно.
Когато е необходимо да се получи закъснение от порядъка
на няколко секунди до 1 min при минимален ток на задейству-
ване, използуват се биметални релета със съпротивителна намотка.
За да не се изменя времето на задействуване на релето при
промяна на околната температура, две биметални пластинки се
съединяват последователно (фиг. 10.2 виг) или пък еднородни-
те части на две пластинки се поставят една след друга. При
промяна на температурата на околната среда двете пластинки се
стремят да се огънат в противоположни посоки. Тъй като те са
свързани здраво и силите на огъването са еднакви, няма да се
получи изменение на състоянието на контактите. Когато се про-
пусне ток през намотката /7, първата пластинка ще се нагрее и
ще започне да се огъва, като ще повлече със себе си и втората
пластинка и ще п-евключи контактите на релето.
Прекъсването на контактите при биметални релета става мно-
го бавно, което предизвиква разрушение ;о им. За да се намали
разрушението, през контактите се пропуска малък ток или пък
те се поставят във вакуумна среда.
Когато е необходимо да се получи голямо време на задей-
ствуване, например при включване и изключване на вериги за го-
леми мощности, обикновено контактите на биметалното реле
включват или изключват веригата на едно електромагнитно или
318
от друг тип реле. Последното със своите контакти превключва
веригите за голяма мощност.
За да се намали времето на включваге или изключване на
контактите, използуват се също и контакти с магнитна блокиров-
ка или спускащи контакти.
Големината на стрелата на провеса на биметалната пластинка
при изменение на температурата иа нагряване се определя по
следната формула:
g___F (at аг) (^а 61
h
където
k е коефициент, който зависи от коефициентите на твър-
дост на металите и от дебелината на пластинките
I — дължината на биметалната пластинка, ст:
ai> а> — температурните коефициенти на линейно разширение
на пластинките: а, за немагнитна стомана е 20.10 6,
а2 за инвар (64% Fe и 36% Ni) е 1.10 6;
h — дебелината на биметалната плзстинка, ст;
/2—1± — разликата между температурата на нагряването на
биметалната пластинка н температурата на околната
среда.
Времето за задействуване при включване на работайте контак-
та се определя по формулата
^зад— Т 1П
т
л макс
т ______т
макс зад
където
т е времеконстантата на релето, която зависи от неговия
тип;
Гыакс—максималната температура, до която ще се нагрее
релето при протичане на ток с определена големина;
Тзал — температурата, при която релето се задействува.
Времето за отпускане на терморелетата се определя по фор
мулата
#0ТП==т1п Г₽аб >
Т
ОТП
където
Тфаб е работната температура;
Тот ~ температурата, при която релето започва да прекъсва
контактите си.
Изменяне на времепараметрите на терморелето може да ста-
319
ва чрез изменяне на отношението При намаляване на това
* отп
отношение по-малко от 2 закъснението на релето става несигур-
но и започват да му влияят промяната на напрежението и окол-
ната температура. Изменянето на времепараметрите на термо-
релето трябва да става главно чрез изменяне на разстоянието
между контактите му.
Пластинката, която нма по-голям коефициент на линейно раз-
ширение, се нарича активна пластинка, а тази, която има по-ма-
лък коефициент на линейно разширение, се нарича пасивна.
Активните пластинки се правят обикновено от константан,
месинг или немагнитна стомана. Пасивните пластинки се правят
от инвар.
Граничната температура на нагряване на биметалните релета е
150-ь550°С.
10.1. ВИДОВЕ ТЕРМОРЕЛЕТА
Биметални релета тип РТС (фиг. 10.3). Използуват се глав-
но в съобщителната техника и най-често в автоматичната телефо-
ния за създаване на закъснение 21/2-?60s. Релетата тип РТС (ТГ)
биват два типа:РТС-1 (ТГа)
и РТС-2 (ТГп). Двата типа
са предназначени за използу-
ване в закрити помещения.
По външен вид те приличат
на контактни групи, поради
което се наричат термокон-
такти.
Релето РТС-1 се състои
от две биметални пластинки
1 и 2. На долната пластин-
ка 2 е поставена намотката
Фиг. 10.3. Биметални релета тип РТС
10.3 б) има един превключващ
стинка отделу нагоре са биметални и
промяна на околната температура да се огъват в различии страни.
за задействуване на релето.
При протичане на ток намот-
ката се нагрява, долната би-
метална пластинка започва да
се огъва към горната и
включва работния контакт.
Времето за включване на кон-
такта може да се регулира
с помощта на винт.
Релето тип РТС-2 (фиг.
контакт. Първата и третата пла-
са монтираии така, че при
320
На първата биметална пластинка е поставена съпротивителна на-
мотка. Когато по нея протича ток, пластинката се огъва и пре-
включва контактите. Времето за превключването на контактите
се регулира чрез огъване на опорните пластинки, върху конто се
намират двата крайни контакта. Това раз-
стояние може да се измени от 0,4 до 2
mm. Контактното налягане е 15-?25 cN.
Биметално реле ТРВ-18. Това реле
се използува за работа в автоматични и
телемеханични уредби при големи изме-
нения на температурата. Перата на реле-
то са направени от биметални пластинки,
затворени в специална кутия с пластма-
сова основа. На двете биметални пла-
стинки (пера) е поставена по една намот-
ка. Биметалните пера са разположени на
отделяй подставки под ъгъл. Това е на-
правено, за да се намали топлопредаване-
то от работната пластинка към компенса-
ционната.
Биметално реле тип РТН (фиг. 10.4)'
Това реле е поставено в стъклен балон,
напълнен с азот. Използува се за полу-
чаване на закъснения при включване или
Фиг. 10.4. Биметално реле
тип РТН
изключване от 3 до 5 s. Намира приложе-
ние в радиоелектронната апаратура, съ-
общителната техника, автоматиката и те-
лемеханиката.
Релето се прави с един работен кон-
такт (тип РТН-1) или с един спокоен кон-
такт (тип РТН-2). Контактите се състоят
от биметални пластинки, закрепени към
специални подставки, свързани с изводни-
те щифтове на балона.
Бимтално реле тип МТР и СТР.
Релетата тип МТР (фиг. 10.5) и СТР се
използуват главно в железопътната авто-
матика и телемеханика за създаване на
закъснения от порядъка на няколко ми-
нути. Използкват се няколко вида биме- Фиг. 10-5- Биметално реле
тални релета МТР и СТР. Главните им раз- тип МтР и СТР
линия се състоят в начина, по който се
компенсира влиянието на околната температура, и в стойността
на съпротивлението. Всички релета се състоят от стъклен цилии-
дър, на горната част на който са изведени контактите. Вътре в
цилиндъра са поставени биметалните контакти. Задействуването
на релето става чрез пропускане на ток през съпротивителната
21 Електрически релета . » .
321
Э° •edXxBdauHax -|- -j- -|- ±
Таблица 10.1
Биметални релета
Намотка съпротивле- ние» Q 2404-800 4504-2000 6 ±0,3 15 0,026
номинален ток, mA 304-80 90 5004-600 800 8000
номинално напрежение, V О СМ см со . - О ь- о .1. см . - см 1 см ’ • 1О см О со
Контакти । D е ЗЕ 0,14-1 0,4 регулира се регулира се
натоварване напреже- ние, V О О о СМ -X» СМ СМ СМ см
ток, А । 1 СМ со см о о о юю
количество 1 р- 1 превкл 1 Р 1 Р 1 СП. 1 П. 1 р.
S ‘ЭНВНАвЛ.ЭИЭЬ' -вб ийи эинэнэч,ие£ 34-100 304-60 4 1504-400 204-40
о ч ТГа)1 !ТГа)
Тип pi W—. СМ 04 СМ — ш’ оогаХХВ-в-сиа. d,d.HCi.0.SgOO
322
намотка. За регулиране на времето на задействуване на релето
служи специален регулировъчен винт, който се намира на гор-
ната част на цилиндъра.
В железопътните автоматични и телемеханични устройства
се използуват и закъснителни релета, конто се състоят от неут-
Рално реле тип HP и биметално реле. Такова реле се нарича
неутрално термично реле НТР.
В табл. 10.1 са посочени данни за някои биметални релета.
10.2. ПОДБИРАНЕ НА БИМЕТАГ НО РЕЛЕ
Пример. Да се определят параметрите на едно закъснително
реле, което да има закъснение на задействуване 10 s. Релето ще
служи за включване на електромагнитно реле, което се задейству-
ва от ток 20 mA при напрежение 60 V и ще работи в помеще-
нието на автоматична телефонна централа.
Фиг. 10,6. Графики за определяне мощността на
бнметалните релета
323
1. По табл. 10.1 подбираме най подходящото реле тип РТС-1
(ТГа). Това реле е сравнително най-добро за работа при такива
условия.
2. По кривите на фиг. 10.6 определяме мощността, която е
необходима за задействуване на това реле. При време на задей-
ствуване 10 s трябва да вземем реле с разстояние между контак-
тите най-малко 0,7 mm. Отчитаме мощност на задействуване 1,7
W. Същото закъснение може да се получи, ако се вземе реле
с разстояние между контактите 1 mm. Мощността на задейству-
ване обаче ще се увеличи на 2,4 W. Най-добре е да се вземе ре-
ле тип РТС-1 със сьпротивление на намотката 300 £ и време
на задействуване 15+4 s. Точното регулиране на времето на за-
действуване на релето може да стане с помощта на регулировъч-
ния винт или чрез изменяне на големината на тока през намотка-
та на релето. Разбира се, не може да се очаква, че и при много
прецизна работа по регулирането ще се получи абсолютно точно
време.
i
10.3. ТЕРМОРЕЗ ИСТОРИИ РЕЛЕТА И РЕЛЕЙНИ ЕЛЕМЕНТИ
Терморезисторните релета се състоят от полупроводников
теморезистор (ПТР) с последователно включено във веригата
електромагнитно или друг тип реле. Терморезисторните релейни
Фиг. 10.7. Терморезисторно реле
елементи се състоят от полупроводников елемент и последова
телно включен във веригата му резистор. Релеен ефект при тер-
морезисторните релета и релейни елементи се получава вслед-
ств и е на изменение на захранващото напрежение, температурата
324
на околната среда, коефициента на разсейване на ПТР, стойността
на резистора.
Полупроводниковое терморезистори имат отрицателен тем-
пературой коефициент. Те се получават от окисите, сулфатите,
нитратите или карбидите на металите мед. никел, кобалт и др.
Специфичното съпротивление на термистора превишава 1010— 1012
пъти това на металите.
Терморезисторните релета и релейни елементи се използуват
като закъснителни елементи, като елементи за регистриране на
температурни изменения и др. В практиката намират приложение
различии схеми иа релета и релейни елементи с волупроводни-
кови терморезистори.
На фиг. 10.7 а е показана схема на терморезисторно реле.
При затваряне на контакта К във веригата на терморезистора и
електромагнитното реле протича ток, който в първия момент е
значително по-малък от тока иа задействуване на електромагнит-
иото реле. От протичащия ток терморезисторът започва да се
нагрява, съпротивлението му намалява и токът във веригата се
увеличава. Когато токът достигне стойността /38Д, електромаг-
нитното реле се задействува. Времето на закъснение иа електро-
магнитното реле се определя от времето за нагряването на тер-
морезистора и нарастването на тока до стойността на задейству-
ване. Към това време трябва да се добави времето на закъснение
на електромагнитното реле, което в сравнение с това на термо-
резистора е значително по малко.
Задействуването на електромагнитното реле може също така
да се получи при подаване на напрежение, ксето не е достатъч-
но за създаване на самонагряване и увеличаване ва тока до
стойност, необходима за задействуване на електромагнитното
реле. Тогава задействуване на електромагнитното реле се постига
чрез изменение на околната температура.
На фиг. 10 7 б са показани основните характеристики на
терморезисторите — волтамперна и температурна. Температурната
характеристика обикновено се определя експериментално. Зависи-
мостта между изменението на температурата и съпротивлението
на терморезистора се дава от формулата
R= Ае т ,
където
А и В са постоянни коефициента, конто се посочват в
характеристеките на термистора;
Т — температура, отчетена от абсолютната нула.
За построяването на релейната характеристика на схемата е
необходимо да се построят волтамперните характеристики на тер-
морезистора при няколко стойности на температурата. Под ъгъл
а (при U=U0),равен на a=arc tg-i-, се прекарва правата ab. След-
325
ва графично решаване на системата от две уравнения, едното от
конто се описва от волтамперните характеристики на терморези-
стора, а второто—от правата на съпротивлението на товара, т. е.
едното от тези уравнения е зададено със семейството криви—
волтамперни характеристики на терморезистора, а второто — с пра-
вата ab; получава се графиката, дадена на фиг. 10-7 в. Тази гра-
фика има ясно изразен релеен характер. Когато температурата
върху терморезистора достигне стойност 7Я, токът скокообразно
се увеличава от стойност 73 до стойност /Б, тъй като стойността
/з е неустойчива. В случая температурата Т3 за разглежданото
реле е температура на задействуване на релето. При намаляване
на температурата до Т.2 токът от стойност Ц намалява до стой-
ност 12. Температурата Т3 е температура на отпускане на релето.
Ако вместо електромагнитно реле се включи резистор, релейният
характер ще се изрази със скокообразно изменение на пада на
напрежението върху резистора. За да се стесни хистерезисната
крива, т. е. първоначалното нагряване на терморезистора да оказ-
ва по-малко влияние върху работата на релето при отпускане,
последователно с намотката на електромагнитното реле се включ-
ва резистор, който нормално е шунтиран от спокойная контакт
на релето.
При изчисляване на релейна схема с терморезистор и електро-
магнитно реле последователно се определят:
а) основните параметри на електромагнитното реле—контактно
натоварване, тип на релето и др.;
б) построяват се графиките (волтамперните характеристики)
на терморезистора при няколко стойности на температурата (в
определен мащаб);
в) прекарва се товарната права; за товар служи активното съп-
ротивление на електромагнитното реле /?р; съпротивлението на
намотката на електромагнитното реле се определя от израза
n U
К— !като е неооходимо да се вземе пред вид съответнияг кое-
фициент на сигурност;
г) изчисляза се електромагнитното реле за предварително зада-
дено съпротивление.
При графичното изчисляване обикновено се налага стойностите
на някои величини да се задават предварително, а след това да
се уточняват. Например ориентировъчно се дава активното съп-
ротивление на релето. Когато активното съпротивление на релето
е дадено, възможно е да се търси подходящ терморезистор.
Терморезисторните релета и релейни елементи се използуват
наширско за създаване на схеми, закъснителни на задействуване
и отпускане при регулиране на температурата, за направа на ге-
нератори на импулси с големи периода на включване и др.
326
ТОЛ. TEPMOPEJIETA С РАЗЩИРЯВАЩА СЕ ТЕЧНОСТ ИЛИ ГАЗ
Най-често тези релета се състоят от затворени тръбички, в
конто са поместени течности или газове. При нагряване течността
или газът се разширяват и налядаТ върху живака, който превключ
ва живачните контакти. Нагря-
ването може да стане от външ- ' , - -т '
ната среда или от електрнче-
ски съпротивителни нагреватели.
На фиг. 10.8 е дадено га-
зово термично реле, което се
използува за периодично пре-
включване на светлини и се съ-
стои от:
U-образна стъклена тръбич
ка, в която е налят живак, а
над него е вкаран инертен газ;
два резистора; контакти.
При включване на веригата
резисторът се нагрява. Га-
зът се разширява- Живакът се
изтласква към другого коляно.
Контактът на резистора и лам-
Фиг. 10.8. Газово термично реле
пичката в първото коляно се прекъсва, а се включва лампичката
във второто коляно. По същия начин се предизвиква разшире-
ние на газа във второто коляно и прекъсване на контакта и т. н-
Опростената конструкция на термореле с разширяваща се теч-
ност представлява живачен термометър с два контакта.
На фиг. 10.9 е показана практическа схема на електронно тер-
Фиг. 10.9. Схема на електронно термореле
морсле, съставено от постояннотоков мост, транзисторен едно-
стъпален усилвател и малогабаритно електромагнитно реле (напри-
мер РЭС-9 със съпротивление на намотката/? = 1000Q и ток на
задействуване /зад=8тА). Като датчик се използува терморезис-
торът jRi (например тип ММТ-4). С потенциометъра /?2 се пости
327
га баланс на моста, при който релето Р не е задействувано, а
чрез Р5 се определя температурата (например от 10 до 100°С)>
при която релето трябва да се задействува. Схемата осигурява за"
действуване на релето при изменение на температурата с 2 4-
Фиг. 10.10 Схема на електронно термореле, управ-
лявано от ИС
3°С. Трансформаторът Тр има следните данни: сечение на же-
лязното ядро 4,2 ст2, намотка I—2320 навивки, ПЕЛ 0,18, на-
мотка II — ПО навивки, ПЕЛ 0,35, иамотка III — 50 навивки,
ПЕЛ 0,35.
Други схеми на електронни терморелета, управлявани чрез ИС,
са показанн на фиг- 10.10. Изпълнителните елементи тук са ма-
логабаритни релета или ридрелета. И при двете схеми действие-
то се основана на използуването на резисторен делител на напре-
жение, включващ регулируемо съпротивление за определяне на
работната точка, и терморезистор, чието съпротивление намаля-
ва при повишаване на температурата. Изменението на потенциала
в точката а се усилва от схемата на усилвателя и управлява ре-
лето. На фиг. 10.10 в са използувани два операционки усилвате-
ля ОУГ и ОУ2, включени съответно с инверсен и с прав вход
към точката а, а потенциалите на другите им входове се регу-
328
лират чрез потенциометрите /?3 и Те регулират съответно
долната и горната температурка граница на интервала, в който
релето Р не е задействувамо. Извън зададения температурен;
обхват релето се задействува.
На фиг. 10.11 е показано термично
реле, което се използува в редица уре-
ди за контролиране на температурата
в определени граници (бойлери и др.).
Релето се състои от два елемента (/ и
2), изработени от материали с разли-
чен коефициент на линейно разширение.
Прътът 1 се прави обикновено от ин-
вар, който има много малък коефици-
ент на линейно разширение (а«=0), а
тръбичката 2—от месинг, който има
голям коефициент на линейно разши-
рение. Чувствителността на релето се
определя до голяма степей от дължи-
ната на тръбичката и пръта. Като пре-
Фиг. 10.11. Термореле с ме-
тилен прът
включвателни елементи се използуват
механични или живачни контакти. За регулиране на температу-
рата в определени граници се изменя разстоянието между кон-
тактите или наклонът на живачната колбичка.
329>
117ФОТОЕЛЕКТРИЧНИ РЕЛЕТА
Общи сведения. Фотореле (фотоелектрично реле) се нарича
устройство, което реагира на изменението на светлинния поток.
.В практиката се използуват различии по устройство фоторелета.
Най-често фоторелето се състои от (фиг. 11.1) светлоизточник 1,
фотоприемник 2, сравняващо ус-
тройство 3, задаващо устройст-
во 4, изпълнително устройство
5. Светлоизточникът обикнове-
но е лампа с нагревателна жи-
r-j__
J
Фиг. 11.1. Блокова схема на фоторелета
ца, неонови и други видове лам-
пи. В някои случаи за светло-
източник се използуват силно
нагрети тела — луминофори и
др. Светлината се насочва с
оптически системи.
За фотоприемник се изпол-
зуват различии фотоелементи—вакуумни или напълнени с газ
(с външен и вътрешен фотоефект), фотоумножители, фотодиоди,
фоторезистори, фототриоди и др. Видът на фотоелемента се опре-
деля от условията на работа, захранващите източници и др.
За изпълнителни елементи се използуват електронни елементи,
електромагнитни релета, магнитни усилватели, електродвигатели
и др. В някои по-сложни схеми на фоторелета се включват съ-
що така и задаващо устройство, усилватели и др.
В зависимост от предназначението си фоторелето може да
бъде направено да се включва и изключва при: а) появяване и
изчезване на светлинния поток; б) изменение на светлочувстви-
телността на повърхността на фотоелемента; в) изменение на го-
лемината на светлинния поток; г) изменение на спектралния със-
тав на излъчването; д) изменение на чистотата на светлинните
импулси и др. Фоторелетата могат да бъдат направени да реа-
гират както на няколко, така и само на един от посочените фак*
тори. Например фоторелето, което реагира на изменението на ин-
тензивността на светлинния поток, може да не бъде чувствител-
но към другите фактори. Фоторелето, което реагнра на измене-
ние на честотата на модулирания светлинен поток, е нечувстви-
телно към колебанията на интензивността на светлинния поток,
поради което не е необходимо използуването на стабилизиран
токоизточник.
'330
На фиг. 11.2 е дадена схема на класификацията на фотореле-
тата, конто най често се използуват в практиката. В най-долната
част е показано примерното използуване на фоторелетата. Както
«е вижда, фоторелетата намират приложение в много_отрасли
-Фиг. 11.2. Класификация на фоторелетата
на промишлеността, съобщителната техника, изчислнтелната тех-
ника и др. Най-често фоторелето се използува за автоматично
преброяване на детайли, конто се движат върху конвейерната
леита. Фоторелето се използува също така за контролиране раз-
мерите на детайли, чистотата на обработената повърхност, за
охрана на помещения, регистриране възникването на пожари, за
измерване разхода на течности, за измерване концентрацията на
разтворите и др.
Фоторелетата се характеризират със: праг на чувствителността,
бързодействие, мощност на управление, задействуване.
Прагът на чувствителността се определя от минималната
стойност на светлинната енергия, която е необходима за задей-
ствуване иа изпълнителния елемент. Чувствителността на фото-
релето е толкова по-голяма, колкото по-чувствителен е фотоеле-
ментът и по-голям е коефициентът на усилване на усилватели.
За увеличаване на чувствителността на фоторелето фотоелементът
се включва в мостова схема.
Времето на задействуване на фоторелето се определя от мо-
мента на подаване на управляващия сигнал до момента на въз-
действие върху управляващата верига. От времето на задейству-
ване и отпускане на фоторелето зависи честотата на задейству-
ването му за единица време — параметър, който е от особено
важно значение за голяма част от използуваните фоторелета.
331
Мощност на управление — максималната мощност, конто ре-
лето може да управлява. Мощността на управление се определя.
главно от изпълнителния орган.
П.1. ПРИНЦИПИ НА РАБОТА И ОСНОВНИ СХЕМИ
НА ФОТОРЕЛЕТАТА
а. Фоторелета без усилватели. Когато се използуват фото-
елементи с голяма чувствителност и голяма изходна мощност в
комбинация с електромагнитни релета или електромагнитни броя-
Фнг. 11.3. Схеми на фоторелета с фототранзистори
чи и др., могат да се направят фоторелета без усилвателни еле-
менти. На фиг. 11.3 са показани няколко схеми на фоторелета,
конто в най-общия случай представляват последователно съеди-
нение на фотоелемент, електромагнитно реле и токоизточник. Ка-
то фотоелемент най-често се използуват фотодиоди, фоторези-
стори, фотоклетки и др.
На фиг. 11.3 а е показана схема на фотореле с фотодиод. При
използуване на селенов фотодиод с осветлявана повърхност около
10 mm2 и вътрешно съпротивление около 10 кВ токът, който
протича във веригата, е около 5—10 га А.
На фиг. 11.36 е показана схема на фотореле с фоторезистор
332
ФС-К1 и последователно включено поляризовано реле РП-7. Съ-
противлението на фоторезистора при неосветлено състояние е
около 105Q. Когато фоторезисторът се осветли, съпротивлението
му намалява 100—200 пъти. Праговата чувствителност на такова
реле е около 150 1х. За увеличаване на чувствителността се из-
иолзува токоизточник с повишено напрежение.
На фиг. 11.3 в е показано фотореле с фоторезистор и после-
дователно включен диод. Фоторелето се захранва с променливо
напрежение.
За увеличаване на чувствителността на фоторелето се изпол-
зува мостова схема (фиг. 11.3 г). В мостовите схеми електро-
Фиг. 11 4 Фотореле с полупроводиикови усилватели
магнитното реле се включва в диагонала на моста. То може да
бъде регулирано така, че да се задействува както при осветля-
ване, така и при неосветляване на фоторезисгора. Мостът се ре-
гулира с променливия резистор.
На фиг. 11.3 d е показана мостова схема на фотореле с два
фоторезистора, включени в раменете на моста, а електромагнит-
ното реле е включено в диагонала на моста. На единия фоторе-
зистор се подава постоянен светлинен поток, а вторият се изтол-
зува за управление. Електромагнитното реле се задействува от
разликата на осветлеността на фоторезистерите.
333
Съшествуват още много схеми на фоторелета без усилватели.
б. Фоторелета с усилватели {фиг- ПЛ). Схемите им се съе-
тоят от фоточувствителни елементи и усилвател, който управля-
ва електромагнитното реле. Усилвателите могат да бъдат реали-
зирани с лампови, тираторнни, транзисторнщтиристорни, както и с
аналогови и дискретни интегрални схеми. В зависимост от място-
то на включване на фотоелемента фоторелетата биват с право
или обратно действие. При използуване на тираторнни, тиристор-
ни, тригерни схеми или при въвеждане на самоблокиране с кон-
такт на изпълнителното реле може да се постигне продължител-
но задействуване на релето при кратковременно прекъсване или
включване на светлинен лъч, което намира широко приложение
в охранни и други сигнални уредби. Фоторелето от фиг. 11.4 д
е с право действие — реле Р се задействува при осветяване на
фоторезистора R2. С пунктир е показана възможност за блоки-
ране на схемата. Усилвателят на фоторелето от фиг. 11.4 б е из-
граден по схема на тригер на Шмит. Когато се освети R2, съ-
противлението му намалява, транзисторът Т\ се запушва, а Т2
се отпушва, с което се задействува реле Р. При оразмеряването
на тази схема трябва да се има предвид, че във веригата на ре-
ле Р е включен и резисторът /?,„ който се подбира с неголяма
стойност (104-20% от съпротивлението на намотката на релето).
Фоторелето от фиг. 11.4 в е с обратно действие — при кратко-
временно прекъсване на светлинния лъч, който осветява R2, тран-
зисторы 7\ се отпушва и полученото напрежение върху резисто-
ра R4 отпушва тиристора Т2. Последният остава в това състоя-
ние и след осветяването на R2, като задействува релето Р. В
този случай релето може да бъде със значителна мощност на
задействуване (с малко съпротивление на намотката). С пунктир
е показана една възможност за възстановяване наизходното съ-
стоянине на схемата при натискане на бутона Бъ Фоторелето от
фиг. 11.4г е с право действие и се управлява чрез линеен усил-
вател, например тип 1УС01.
Фототиристорни релета. При фототиристорните релета се
използуват структури, чрез конто се създава възможност за ре-
лейно управление на изхода от фотосветлинния поток на фото-
тока. Фоторезисторните релета имат редица предимства в срав-
нение с обикновените фоторелета, а именно:
— при малка мощност на управляващия сигнал (светлината)
се получава голям изходен сигнал;
— имат по-голямо бързодействие в сравнение с другите ви-
дове релета;
— притежават памет, т- е. възможно е да се фиксира отво-
реното или затвореиото състояние на релето след снемане на
управляващия сигнал;
— имат висока надеждност при сравнително голям ток и на-
334
прежение (U = 1504-200 V и три, четири
допустимия).
в. фотохимиями релета (фиг. ИЗ).
задействува от светлинен поток, който
ултравиолетови лъчи. Състои се от: а)
стъклена тръбичка, напълнена с раз-
твор от солна киселина; б) колбичка
с мембрана М, която е разделена на
две части; в) 17-образна тръбичка, съ-
държаща живак, който служи за включ
ване на веригите. Колбичката и тръ-
бичката са съединени помежду си с
капилярни тръбички.
Когато релето се намира на тъмно,
през контактите и Ко протича ток,
в тръбичката 1 се образува хлор и во-
дород, налягането се увеличава и през
тръбичката р се предава на мембра-
ната, а от там — на живака; включеният
контакт /Ci се прекъсва, включва се ра-
ботният контакт
Когато колбичката се осветли, хло-
пъти по-голям ток от
Фотохимичното реле се-
съдържа виолетови к
рът и водородът се съединяват, наля- фиг_ ц.5. Фотохимическо
гането намалява, контактът <Ki се включ- реле
ва, а /<2 се прекъсва. На светло не се
получава разлагане на солната киселина. Когато отново колбич-
ката се затъмни, релето пак се задействува.
г. Фотореле с използуване на налягането на светлината.
Този тип фотореле се състои от 4 крилца, конто от еднатастрат
на са почернени, а от другата са гланцирани. Крилцата се поста-
вят на кръст върху много лекоподвижна ос. Когато върху тях
попадне светлинен поток, се създава различно налягане — по-сил-
но върху почернената повърхност и по-слабо върху гланцирана-
та, вследствие на което оста с крилцата се завъртва и поставе-
ният върху нея контакт включва веригата. Обикновено крилцата.
с контактите се поставят в колба, от която въздухът е изтег-
лен, за да се намали съпротивлението при завъртването.
11.2. ПРИМЕРНА МЕТОДИКА ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ФОТОРЕЛЕТА.
ПРИМЕР
Пълното изчисляване на фоторелета обхваща: а) изчислява-
не на оптическата част; б) светлотехнически начисления; в) елек-
тротехнически изчисления. Методиката на начислением се опре-
деля от изискванията, конто се поставят към схемата на работа
335-
на релетата и от елементите, с конто ще се състави схемата.
Изчисленията на оптическата схема излизат извън рамките на
настоящата книга. При подробна светлотехнически начисления се
изчисляват загубите в оптическата система, която служи за съз-
даване на определено направление на светлинните потоци. Опре-
деля се силата на светлината, която попада върху фотоелемента,
каго се вземат предвид всички условия на работа.
а. Избиране на фотоприемника. Фотоприемникът се избира,
като се изхожда от необходимата големина на фототока при
определени условия на работа. Фотоприемникът може да отго-
варя и на допълнителни изисквания относно честотните му ка-
чества, т. е. способността му за работа при модулиран светлинен
поток. Когато се изисква фоторелето да работи при определен
спектрален състав на светлинния поток, се избира фотоелемент,
който има определени спектрални качества.
б. Изчисляване на електрическата схема. В зависимост от
елементите, конто се използуват в схемите, при изчисляване на
релетата може да има известии различия. С избиране на фото-
приемника се определят и основните му параметри и характе-
ристики (от таблици или графики). -В някои литературни източ-
ници се дават и основните формули, конто могат да се използу-
ват при определяне на напрежението на задействуване и от-
пускане на електромагнитното реле за различии схеми на свъррз-
ване на фотоелемента, усилвателя и изпълнителния елемент. Да-
ват се също така съпротивлението на късо съединение и до-
пустимата мощност (Александров, А. Фоточувствителни елемен-
ти. Библиотека на електромонтьора. Техника, 1969 г.).
Най-просто е изчисляването на фотореле, при което се из-
ползува последователно съединение на фотоелемента (фотодио-
дите) и електромагнитното реле. Както беше казано, фотодиодът
при осветляване създава е. д. н., което е достатъчно за задейст-
вуване на електромагнитното реле. Фотоизправителният елемент
и електромагнитното реле се подбират така, че при подаване на
определен светлинен поток релето да се задействува, а при за-
тъмняване — да отпуска котвата си- Обикновено фот°диодите се
подбират по каталозите, а електромагнитното реле се изчислява.
Изчисляването на фотореле с фоторезистор може да се из-
върши по два начина — аналитичен и графичен. Аналитичният
начин се използува, когато е необходимо да се разработи реле
с високи качества.
В практиката се прилага главно графичният метод. Изчисле-
нията се свеждат до определяне на волт-амперната характеристи-
ка и параметрите на електромагнитното реле.
При изчисляване на фоторелетата са възможни следните два
случая:
— Дадени са характеристиките на фотоизточника, например
фоторелето трябва да реагира на определена степей на осветле-
336
ноет. Подобии релета се използуват за сигнализяране на пожа-
ри, определяне наситеността на разтвори и др.
Изчисляването им започва с определяне на фотоприемника,
усилватели и изпълнителното реле. Изчислява се геометричната
оптика, прави се светлотехническо изчисление, изчислява се усил-
вателят и изпълнителното реле.
— Дадена е мощността на електрическата верига, която фо-
торелето трябва да управлява. Тази мощност определя изход-
ната мощност на фоторелето—на изпълнителното реле. Когато
мощността на задействуване на изпълнителното реле не е голя-
ма, то може да се задействува направо от фотоприемника. Кога-
то това не е възможно, между фотоприемника и изпълнителното
реле се включва усилвател.
В пракгиката изчисляването на фоторелетата най-често се
свежда до изчисляване ча електрическата схема.
Тук се дава редът на изчисление (графически) на фотореле с
фоторезистор и електромагнитно реле» включени последователно.
а. Електромагнитното реле се избира по мощността на кон-
тактите в схемата, която ще управлява. Чрез изчисляване или
от счравочници ее определят основните му параметри /ьад, /огп,
/? — съпротивление на намотката му.
б. В зависимост от входните параметри на електромагнитно-
го реле се избира типът на фоторезистора, като се отчита опре-
делен коефициент на сигурност.
в. Построява се хиперболата на мощността на разсейваие на
фоторезистора, като се отчита режимът на работа на фотореле-
то (непрекъснат или импулсен).
За създаване условия за сигурна работа стойностите на то-
ковете се вземат с определен коефициент на сигурност:
Дад -(1,2-ь 1,4)/трл1;
Л™=(0.74-0,8)ДР.П.
г. Определя се осветлеността на фоторезистора, която оси-
гурява ток, достатъчен за задействуване на релето. В зависи-
мост от предназначението на релето се определя токът на задей-
ствуване (когато релето работи на осветление и затъмнение). То-
кът на задействуване на релето е
7зад.шах~( 1,10т-2)/зад.
В зависимост от предназначението на релето (режима на
работа) се определя осветлеността на задействуване Е3&ц и на
отпускане на релето Етп или само на задействуване. Опреляне-
то само на осветлеността на задействуването се извършва, ко-
гато за задействуването на релето е необходимо да се подаде
определена осветленост, а отпускането става при затъмнение на
релето (фотоелемента).
На ординатната (фиг. 11.6 а) ос се нанася максималният ток,
22 Ьлектрически релета
337
който трябва да се осигури за задействуване на електромагнит-
ното реле.
Тази стойност се нанася също така и върху кривата 1 (т. а).
Съединява се точка а с началото на косрдинатната система. Пра-
вата А представлява волт-амперната характеристика на фоторе-
зистора при осветленост Езгл. По ъгъла на наклона на правата
може да се определи съпротивлението на фоторезистора при ос-
ветление
«1= arctgp^-.
Осветлеността се определя графоаналитически, за което в ло-
гаритмичен мащаб се построява функцията
о _ 'О7
K0.E.S ’
където
е съпротивлението на резистора;
Ко— специфичната чувствителност на фоторезистора;
5—работната площ на фоторезистора;
Е — осветлеността, 1х.
Втората точка б се определя по същия начин. Със съединя-
ването на т. б с началото на координатната система се опреде-
ля волт-амперната характеристика Б на фоторезистора при ос-
ветленост ЕС1„.
д. Построяването иа товарната права В се извършва по след-
ния начин.
Определя се максималното захранващо напрежение UaeK. На
волтамперната характеристика Езая се нанася стойността на то-
ка на задействуване на електромагнитното реле. Съединяването
на тези две точки определя волт-амперната характеристика. Стой-
ността на тока на отпускане на електромагнитното реле се оп-
ределя с точка б’ . Наклонът на товарната права В може да оп-
редели стойността на съпротивлението, което трябва да се вклю-
чи във веригата на фоторезистора. Когато тази стойност е по-
малка от съпротивлението на релето, последователно с намотка-
та допълнително се включва резистор.
Ако допустимият ток на избрания фоторезистор не е доста-
тьчен за задействуване на електромагнитното реле, паралелно се
включват два и повече фоторезистори.
Необходимо е да се отбележи, че изчисленията на схемите
имат приблизителен характер, тъй като произвежданнте фоторе-
зистори се отличават значително по своите характеристики.
При съставянето на схемите трябва да се предвиждат еле-
менти за настройка. Те са още по-необходими, като се вземе
предвид,че с течение на времето параметрите на фоторезисто-
рите се изменят.
338
Когато за изчисляване на фоторелето са зададени стойности-
те на осветлеността, при който релето трябва Да се задействува
и да отпуска, тогава редът за изчисляването се различава от
предложения поторе.
4
JnA
Фиг. 11.6. Графика на разсейване на мощността Р
Редът за изчисляване на фотореле с фоторезистор при зада
дени стойности на осветлеността на задействуване и отпускане
на електромагнитното реле се дава чрез следващия пример.
Пример: Да се изчисли фотореле, което да се задействува
при осветленост Д3ад=400 1х и да изключва при затъмнение.
За да се осигури нормална работа, се приема Дзад=300 1х;
£/захр=20 V.
За фотоприемник се определя пронзвежданият в нашата стра-
на фоторезистор ФК С 22, който има следните параметри: Ртах=
=0,4 W, £/П1ах = 50 V. При £7=24 V, RTbUHO =4.105 Q, кратност
на изменение на съпротивлението—100 пъти.
В координатната система се начертава кривата (хипербола /)
(фиг. 11.6 6), която отговаря на мощността на разсейване Рр =
= 0,4 W. От светлинната характеристика (по каталога) се отчи-
та фототокът за осветленостите при задействуване на фотореле-
то; в случая — 40 mA при U = 6 V. През точката а и началото
на координатната система се прекарва волт-амперната характе-
ристика Е. От т. £7=22 V се прекарва товарната права 2, до-
пирателна към хиперболата на мощността на разсейване 1. От
пресечната точка на волт-амперната характеристика и товарната
права се определя токът на задействуване /зад на електромаг-
нитното реле. В случая /зад—45 mA.
Токът на отпускане на електромагнитното реле не е необхо-
димо да се определя, тъй като съгласно характеристиката на фо-
торезистора при затъмнение на същия (Дтъмно) съпротивлението
339
му се увеличава 100 пъти, което означава, че и токът на от-
пускане ще намалее също толкова. Това осигурява напълно от-
пускането на електромагнитното реле.
Когато трябва да се определи токът на отпускане на елек-
тромагнитното реле при определена осветленост, по същия начин
се начертава волт-амперната характеристика при минималната ос-
ветленост. Пресечната точка на тази характеристика с товарната
права ще определи тока на изключване на релето.
Съпротивлението на намотката на електромагнитното реле се
определя по формулата
*- '/>%•280 а
Когато съпротивлението на електромагнитното реле е по-мал-
ко от определено™, последователно с намотката се включва до-
пълнителен резистор.
Когато мощността на фгторезистора не е достатъчна за за-
действуване на електромагнитното реле, се включва усилвател
34©
12. АКУСТИЧНИ, КАПАЦИТИВНИ, РАДИО ИЗОТОПИИ, МЕХА-
НИЧНИ И ДРУГИ ВИДОВЕ РЕЛЕТА И РЕЛЕЙНИ ЕЛЕМЕНТИ
Общи сведения. В настоящий раздел се разглеждат накратко
някои видсве релета и релейни елементи, конто се отнасят към
електрическите слаботокови релета и релейни елементи или та-
кива, конто в практиката се използуват съвместно с тях, но по-
ради различии причини не са разгледани в други раздели на кни-
гата.
През последните години в автоматиката, телемеханиката, из-
числителната техника и др. паралелно с развитието и внедрява-
нето на все по-нови и нови електрически релета и релейни еле-
менти значително място заемат радиоизотопни, механични и дру-
ги видове релета и релейни елементи.
Част от разглежданите елементи се използуват също така и
като датчици. От литературата се вижда, че са разработени и
се използуват и други видове релета и релейни елементи, конто
поради ограничения обем на книгата не могат да бъдат разгле-
дани.
В настоящий раздел за голяма част от елементите са дадени
само общи понятия. За по-подробно запознаване с тези елементи
читателят трябва да се обърне към съответната литература.
12.1. АКУСТИЧНИ РЕЛЕТА
Акустичните релета (фиг. 12.1) се състоят главно от прием-
ник на акустични сигнали (най-често микрофон), усилвател — лам-
пов или транзисторен, изпълнителен елемент — електромагнитно
реле. Когато акустичното реле трябва да се задействува при
определена честота, се включва филтър. Използуват се механич-
ни, акустични и електрически филтри.
Акустичните релета се използуват за задействуване при пода-
ване на звукови сигнали с определена честота. Най-често тези ре-
лета се задействуват от шум.
На фиг. 12.2 а е показана схема на акустично реле, на 'вхо-
да на което е включен микрофон или малък високоговорител.
За усилване се използува тристъпален транзисторен усилвател.
Схемата осигурява задействуване на релето и при най-слаб звук.
Намира приложение за охрана на помещения, а също за дистан-
341
ционен контрол и сигнализация за състоянието на болни, малки
деца и др. Схемата на фиг. 12.2 бес блокировка на релето,
като възстановяването на изходното й състояние се извършва
чрез кратковременно прекъсване на захранването при^натискане
Фиг. 12 1. Принципна схема на акустично реле
Фиг 12.2. Акустично реле с транзисторен усилвател
на бутона Бв . Използуван е най-евтиният микрофон—графитен
микрофонен капсул за телефонен апарат, с който се постига
достатъчна чувствителност на схемата.
В случайте, когато е необходимо задействуването на акустич-
ното реле да става в определен честотен обхват на звука, освен
акустичен преобразувател в схемата трябва да се включи и фил-
тър. Най-подходяще е използуването на активни филтри с опе-
рационки усилватели.
342
12.2. КАПАЦИТИВНИ РЕЛЕТА
Капацитивните релета в най-общия случай се състоят от кон-
дензатор, усилвател и изпълнителен елемент—електромагнитно
реле. Те работят на принципа на изменение капацитета на кон-
дензатора в зависимост от изменението на площта на пластини-
те, разстоянието между тях или диелектричната проницаемост.
Капацитивните релета се използуват за регистриране измене-
нието на някои величини, което може да се преобразува в пре-
местване (над или под определена граница) или за регистриране
приближаването на тяло близо до кондензаторното реле. В зави-
симост от предназначението на релето кондензаторът може да се
състои от пластини, от проводници или от проводник и земя. За
усилватели и генератори на сигналите се използуват лампови
или транзисторни схеми, аза изпълнителен елемент — електро-
магнитно реле, звънец, лампа и др.
На фиг. 12.3 е показана практическа схема на капацитивно
реле, което се задействува при приближаване на проводящо тяло
(човек, животно и др.) към антената на релето. Стъпалото, из-
пълнено с транзистора Tv представлява високочестотен генера-
тор, настроен близо до границата на самовъзбуждане. Схемата е
триточкова (елементи L1( С1( С2); възникването на генерациите
се регулира чрез потенциометъра /?4, Честотата е около 300
kHz при посочените стойности на, елементите. За по-добро съгла-
Фиг. 12.3. Електронно капацитивно
реле
работа на генератора при изме-
суване сигналът от генератора се усилва по мощност от емитер-
ния повторител Т2, на чийто нискоомен изход са включени де-
текторите Д2 — Д3. Положителното напрежение върху резистора
R7 насища транзистора Т3, а Г4
е запушен и релето Р не е за-
действувано. Когато проводящо
тяло приближи към антената,
която е елемент на трептящия
кръг, се увеличава внесеният
капацитет Сви и генерациите се
прекратяват. При това изчезва
напрежението на изхода на де-
тектора, транзисторът Т3 се за-
лу шва, а през резистора /?9 се
насища 1\ и релето Р се задей-
ствува. При отдалечаване на
тялото генерациите се възоб-
новяват.
За осигуряване на стабилна
нение на захранващото напрежение е предвидена стабилизация
на напрежението за захранване на генератора (+6V) с помощта
на ценеровия диод ДА и резистора [2].
При автоматизация на различии процеси и безконтактно уп-
343
равление на различии устройства вместо бутони все по-широко
се нрилагат релейни схеми, конто реагират на докосване до ме-
тални пластики. За целта се използуват главно два принципа на
работа: а) внасяне на смущаващ сигнал (брум) от външни поле-
Фиг. 12.4. Канапитивно реле с транзистора
та (от силовата мрежа), след усилването на който се задейству-
ва изпълнително реле; б) изменение на съпротивлението между
два близко разположени електрода при докосване с пръст.
На фиг. 12.4 е показана схема на реле, задействуващо се
Фиг. 12.5. Блокова схема на радио-
изотопно реле
при докосване, в която се изпол-
зува първият принцип — внасяне
на брум във входа на чувствите-
лен усилвател с високо входно
съпротивление. При докосване на
контакта К на изхода наинтег-
ралната схема се получава поре-
дица от правоъгълни импулси с
честотата на мрежовото захранване (50 Hz). Те се направят от
диода изглаждат се чрез кондензатора Сх. Полученото на-
прежение осигурява необходимия ток за насищането на транзис-
торите Тг — Т2, свързани по схема Дарлингтон, с което се за-
действува релето Р. Използувана е за пример част от СМОС-
ингегрална схема (схема тип ИЛИ-HE) от серията 4000 (в слу-
чая тип С 4001), за конто схеми е Характерно високото вход-
но съпротивление. Необходимото захранващо напрежение +5 V
се получава чрез делителя Д3 — Д4.
344
12.3. РЛДИОИЗОТОПНИ РЕЛЕТА [10]
Принципът на работа на радиоизотопните релета до известна
степей наподобява този на фоторелетата.
Фоторелетата се задействуват при подаване на светлина от
светлоизточник, а радиоизотопните релета се задействуват от ра-
диойонизационен поток.
На фиг. 12.5 е показана блоковата схема на радиоизотопно
реле, което се състои главно от: 1 — излъчвател, 2 — приемник,
3—усилвателно-преобразувателно стъпало, 4 — изпълиително ре-
ле. Задействуването на радиоизотопното реле се определя от ин-
тензивността на потока, който попада върху приемника.
Необходимо е да се спомене, че радиоизотопното реле в ре-
цица случаи има някои предимства пред фоторелето, по важни
от конто са:
а) може да работи в много по-тежки условия — висока темпе-
ратура, в прашни помещения, при замърсени повърхности;
б) може да реагира на изменения, конто стават в металнн и
други съдове, в помещения с дебелн стени и стени, непрозрачни
за видимата светлина;
в) източникът на ядрено излъчване е носител на енергия и
не са необходими допълнителни източници; това дава възмож-
ност за поместването му в подвижни и неподвижни обекти; енер-
гията на радиоизотопная източник може да се използува про-
дължително време.
Като недостатък на радиоизотопните релета трябва да се от-
бележи необходимостта от защита на обслужващия персонал от
излъчването.
Този недостатък в известии случаи става причина за ограни-
чаване приложението на радиоизотопните релета.
За защита от излъчването се използуват специални защитни
контейнери, забранява се продължителното пребиваване близко
до излъчвателите и др.
Поради изброените причини радиоизотопните релета се изпол-
зуват само тогава, когато с другите видове релета не могат да
се решат поставените задачи или когато радиоизотопните релета
имат съществени предимства пред другите видове релета.
Тук накратко ще бъдат разгледани основните елементи на
радиоизотопните релета.
Източници на ядрена излъчвания. За източници на радиоизо-
топните излъчвания се използуват радиоактивни изотопи, конто
се получават най-честр по изкуствен начин. Те се означават със
символа на химическия елемент, като горе вляво се отбелязва
броят на тежките ядрени частици — протони и неутрони в ядрото.
Радиоактивните излъчватели се поставят в ампули, направени
от специални метали. Ампулите имат отвори за насочване на ра-
диоизотопното излъчване. Изотопите, конто се използуват в при-
345
боростроенето, трябва да отговарят на специални изисквания,
по важни от конто са: достъпност на изотопа, което дава въз-
можност за производство; продължително време на полуразпада-
не; възможност за получаваие на съединения и сплави с добри
физико-химически характеристики; възможност за получаване на
радиационно чисти излъчватели, конто не съдържат странични
радиоактивни елементи.
За приемник-детектор най-често се използуват газоразрядни
броячи, главно халогенни. Халогенните броячи представляват ме-
тален или стъклен цилиндър, запълнен с газова смес, най-често
неон с аргон и хлор. При използуване на метален цилиндър съ-
щият служи за „отрицателен" полюс, като в средата се поставя
проводник, нзолиран от цилиндъра, на който се подава „плюс".
При стъклени цилиндри отрицателният полюс се подава на спе-
циални пластини, поставени в цилиндъра.
При ядрено облъчване на брояча в него възниква газов раз-
ряд. Токът преминава по резистора и създава падение на напре-
жението, което се подава в регистъра. Кривата на възникване на
газов разряд има релеен характер.
Усилвателите на мощността на радиоизотопните релета се из-
работват с електронни лампи, тиратрони или полупроводникови
триоди. Използуват се също и магнитни усилватели.
Като краен елемент се използуват релета тип МКУ-48, КДР
и др. В СССР и други страни са разработени и се произвеждат
масово няколко десетки типа радиоизотопии релета.
Радиои ютопните релета се използуват в автоматиката за кон-
тролиране нивото на течности, дебелината на метални листове,
.плътността на веществата и т. н.
12.4. ПНЕВМАТИЧНИ И ХИДРАВЛИЧНИ РЕЛЕТА И РЕЛЕЙНИ ЕЛЕМЕНТИ
Пневматичните и хидравлични устройства с аналогов и дискре-
тен характер през последните години се използуват все по-широко
в автоматиката, изчислителната техника и др. Особено много се
използуват тези устройства при автоматизиране на стругове, авто-
матични линии и др.
Пневматичните устройства могат надеждно да работят при
високи и ниски температуря, във взриво- и пожароопасни поме-
щения, в запрашена среда и т. н. Те са сравнително прости за
производство, за обслужването им не е необходим внсококвали-
фициран персонал.
Като недостатък на тези устройства може да се отбележи
сравнително по-бавната им работа (в сравнение с електрическите.
и електронни елементи), необходимост от сгъстен въздух, възду
хопроводи и др.
В много съвремеини уредби се съчетават положителните ка-
346
чества на пневматичните или хидравлични устройства с тези на
електрическпте, електронните и транзисторна устройства. Строят
се автоматизирани уредби, в управляващата и изходяща част на
конто участвуват електрически, електронни или транзисторни еле-
Фиг. 12.b Пневматични релета
менти, а логическата и изпълнителната част се състои от пневма-
тични или хидравлични устройства — жп уредби, печатарски ма-
щиии и много други.
На базата иа пневматичните релейни устройства са построен»
логически елементи от почти всички познати видове. Произвеждат
се масово типови пневматични и хидравлични релейни и анало-
гов!! елементи.
Нафиг. 12.6 а е показан пневмагпчен релеен елемент, който
се управлява с подаване на сигнал — въздушна струя в каналите
1 или 2.
Когато не е подаден управляващ сигнал, въздушната струя от
захранващия канал се разделя на 2 равни части и излиза през
каналите 3 и 4. При подаване на управляващ сигнал, например в
канал 2, въздушната струя от захранващия канал изцяло преми-
нава през канал 3 и създава максимален поток. След снемане на
управляващия сигнал струята вследствие на ефекта „прилепване"
продължава да минава през същия канал. За отклонение на
струята в канал 4 е необходимо да се подаде управляващ сигнал
през канал 1. Както се вижда, този елемент напълно наподобява
рабэтата на поляризованото реле.
На фиг. 12 66 е показано пневматично реле с 3 стабилни съ-
стояння. Когато няма подаден управляващ сигнал, въздушната
струя преминава през изход /. При подаване на управляващ сиг-
нал подобно на разгледаната схема струята преминава през
капал 1 или канал 2.
За свързване на пневматичните и електрическите схеми се из-
ползуват специални устройства.
На фиг. 12.7 а са показани схеми на устройства за свързване
347
на електрическите устройства с пневматични. Както се вижда от
фигурата, когато котвата на релето 2 е в отпуснато положе-
ние, пътят на въздушната струя е нрекъснат и на изхода няма
сигнал (0). Когато котвата се прнвлече, въздушната струя преми-
Фиг. 12 7. Преобразователи на пневматични
сигнали в електрически и обратно
нава през отвора на котвата и на изхода се подава сигнал (1).
На фиг. 12.7 б са показани няколко схеми на преобразуване
на пневматични сигнали в електрически. Преобразувателят пред-
ставлява 77-образиа тръба с живак. Електрическите контакти се
затварят, когато на входа на тръбичката, съединеиа с пнсвматич-
ното устройство, се подаде въздух с определено налягане. Жи-
вакът в дясното коляно се повдига и затваря електрическите
контакти. Когато налягането прекъсне, живакът се връща в из-
ходното положение и контактите прекъсват.
На фиг. 12.7 в са показани други схеми за преобразуване на
пневматичните сигнали в електрически. Превключването на кон-
тактите се определя от налягането на въздуха в цилиндрите.
Разработени са и се използуват различии видове пневматични
348
релета и релейни елементи, преобразуватели на електрическите
сигнали в пневматични и обратно, с което се създава възможност
за широко използуване на пневматичните устройства в автомати-
ката и изчислителната техника.
Фиг. 12.8. Релета с живачни и вакуумни контакти
Към механичните релета могат да се отнесат също така ре-
летата с живачни контакти и релетата с контакти, поставени във
вакуум. Най-често тези видове контакти се управляват чрез елек-
тромагнити или от механична сили.
Живачните контакта се използуват във вериги с големи мощ-
ности.
На фиг. 12.8 са показани няколко живачни и вакуумни кон
такти. Живачните контакти представляват херметическп затворени
стъклени балони, в конто е налят живак. Останалото простран-
ство е заето от инертен газ. Включването и изключването на кон-
тактите става чрез наклоняване на балоните или чрез електро-
магнитнн котви, конто се намират в балона. Когато котвата до-
пира до живачните капки, веригата е затворена. При включване
на веригата на електромагнита котвата се привлича и прекъсва
веригата. Разработени са и се използуват различии видове релета
с живачни контакти. Широко се прилагат за прекъсване на за-
гряванего на бойлери. Наклоияването на балона с живак се пости-
га чрез специален лосг, който измени положението си в зависи-
мост от температурата.
На фиг. 12-8 в са показани контакти, поставени в стъклени
или метални цилиндри. За да могат контактите да се управляват,
те се вкарват в тръбичката или цилиндъра през специален мех.
Обикновено въздухът от цилиндъра или тръбичката е изтеглен,
благодарение на което разрушаването на контактите е значително
по-слабо. Управлението на вакуумните контакти е подобно на
живачните.
Към механичните релета се отнасят също така релетата, кон-
то включват електрическите контакти под въздействие на меха-
349
нични сили, като налягане, центробежки сили, изменение на нивото
на течности в съдове (поплавъци) и др.-
Центробежни релета. Използуват се за превключване на елек-
трически вериги в зависимост от изменение на скоростта на вало-
Фиг. 12.9. Реле с центробежек регулатор
ве и др. На фиг. 12.9 е показано центробежно реле с един ,рабо-
тен и един спокоен контакт. Към въртящия се вал 1 е закрепена
система от подвижни лостове 2, на краищата на конто са поста-
вени тежестн, свързани помежду си с пружина 3. Под действнето
на пружината тежестнте натискат изолациоинпя диск 4, който
управлява контактите. Когато скоростта на въртене на лоста е
малка, под действие на пружината 3 те.жестите притискат изола-
ционния диск и осигуряват включване на контакт 5'и прекъсване
на контакт 5". Когато скоростта на вала 1 се увеличи, под влия-
нието на центробежната сила тежестите освобождават изолацион-
ния диск 4. Под действие на пружините 6 той се измества,
прекъсва контакт 5’ и включва контакт 5".
В системата на автоматиката широко се използуват специални
апарати, чрез конто се осъществява пускане, спиране, превключ-
ване и др. на различии видове уредби. В зависимост от предна-
значението се използуват различии пускорегулиращи апарати —-
бутони за управление, пътни и крайни прекъсвачи, контролери и
командоконтролери и др.
Бутоните за управление са механични комутационни апарати,
350
конто се задействуват ръчно и служат за включване, изключване-
и превключване на управляващи вериги.
Пътните прекъсвачи са електрически комутационни елементи,
конто се използуват за превключване на електрически вериги в
зависимост от разстоянието (пътя), който изминава управляваният
орган. Ако изключването става в края на пътя, тези елементи се
наричат крайни прекъсвачи. В зависимост от предназначението си
прекъсвачите се правят с различии по брой и видове контакти,
конто се затварят в обща кутия, а в зависимост от задвижващия
орган те биват правоходови, обръщащи се и със завъртващо се
рамо. Пътните прекъсвачи според предназначението си могат да
бъдат с механично задействуване или със задействуване чрез,
електромагнит.
351
13. ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ ЗА НАДЕЖДНОСТТА НА РЕЛЕТАТА
Общи сведения. Безотказната работа на сложимте автоматич-
ны и телемеханични уредби и системи се определя до голяма
степей от надеждността на работа па елементите. По данни на
редица автори [38] повече от 25—30% от отказыге в апаратурите
с различно предназначение са дължат на отказы в работата на
елементите.
Сложността на съвременната релейна апаратура и голямата
отговорност, която се възлага на нейните функции, води до това,
че наличието на отказите на елементите може да предизвика го-
леми технически и икономччески загуби, а в отделни случаи
може да доведе до човешки жертвы. Като пример може да се
посочи голямата отговорност, която се възлага на елементите, в
това число и релейните, включены в уредбите за управление и
регулиране работата на спъгниците, космическите кораби, автома-
тичните и телемеханичните уредби в железопътния транспорт,
самолетите и др. Въпреки сравнително високата надеждност на
отделяйте елементи, когато същите работят съвместно, надежд-
ността на работата на уредбите рязко намалява. Например, ако
едно реле, което работы в голяма автоматична телефонна централа,
се поврежда не повече от един път в 10 годины, поради големия
брой релета (десегки хиляди) в гакива централи би могло да има
средно дневно по няколко десегки повреди.
Въпросиге за надеждността на елементите, участвуващи в ав-
томатичните и телемеханичните уредби и по-специалио на релей-
ните елементи, се разглежда подробно в редица литературни
кзточници [8, 28, 29, 45].
Под надеждност на релетата се разбира способността им без-
отказно да фуикционират (работят) при зададени условия в те-
чение на определен период от време. Количествено надеждността
се определя с вероятността за безотказна работа или с инген-
зивността на опасните откази.
Необходимо е да се спомене, че въпросите за безотказна ра-
бота на релетата търпят уточняване. Например в някои апаратури
за достатъчно нормална работа на релето се счита то да включ-
ва и изключва контактите си, а в други уредби е необходимо съ-
що така точно да се отчита и времето на включване и изключ-
ване на релето. Като условие за надеждна работа в един уредби
може да се приеме минималното трептене на контактите, докато
в други уредби това качество ые е ет значение.
352
Таблица 13.1
Резервиране
Избор на надеждни еле-
менти
Автоматичен контрол на
параметрите
Теплозащита, херметиза-
ция, амортизация
Оптимизация на схемите
и конструкциита
Изпитвания и тренировка
Статистически контрол на
производството
Профилактика и прогно-
зиране
Стандартизация и унифи
кация
Подготовка на кадрите
Организация заснабдява-
ве с резервни елементи
Ремонтопригодност
Организация на профилак-
тиката и ремонта
Фактори, повишаващи надеждността
на системата
Изискваио ниво на
надеждност
Система на контрол
Дестабилизиращи фактори
—_ ' —
Температура
Влага
Налягане
Оросяване
Прах, пясък
Радиация
Биологически фактори
Преходни процеси
Стареене, износване
Ненадежней елементи
Ненормален режим_______
Недостатъци на коиструк-
цията
Недостатъци на схемата
Нарушаване на техноло-
гията___________________
Ниска технически култура
на работиото място______
Нарушаване правилата па
експлоатацпя
Ниско качество иа техни-
ческого обслужване
Небрежна експлоатация
При определяне на надеждността на релетата и релейните
елементи се използува теорията на вероятностите, математическата
статистика, електронпото моделиране и др. Чрез изучаване влия-
нието на различните външни и вътрешни фактори, конто въздей-
ствуват върху релетата и релейните елементи, се създават мето-
-23 Електрически редета . «
353
ди за изчисляване на надеждността и прогнозиране на отказите,
препоръчват се начини за повишаване на надеждността в етапйте
на про>ектирането, производството и експлоатацията.
В табл- 13.1 нагледно е представено влиянието на различните
фактори върху надеждността на елементите и системите. Данните
се отнасят за широк кръг от елементи в това число и за реле-
тата и релейните елементи.
Както се вижда от таблицата, факторите са разделени на два
големи раздела — фактори, повишаващи надеждността, и фактори,
Дестабилизиращи работата.
А. Влияние на околната среда върху работата
на релето
Влияние на температурата. Изменението на околната тем-
пература влияе върху линейните размери на елементите на ре-
летата.
При разработване на конструкциите на релетата трябва да се
вземат предвид граничите на изменение на околната температура,
където те ще работят.
Изменението на температурата може да предизвика заклиня-
ване на отделим детайли, увеличаване на триенето на подвижните
части, изменение на въздушната междина. Увеличаването на тем-
пературата води до изменение на структурата на материала и
твърдостта на контактните пера. От цикличните изменения на
температурата в широки граници се получава отвиване на винто-
вете, а продължителното поддържане на високи температури пре-
дизвиква стареене на изолацията на намотката.
Изменението на температурата на намотката предизвиква про-
мяла на съпротивлението на проводника, което води до измене-
ние на тока на задействуване и отпускане на котвата на релето.
От направени изследвания е установено, че при изменение на
околната температура на някои релета от + 20+85сС токът на
задействуването се увеличава с 5—10%, а при изменение на тем-
пературата от +20 до —60°С токът на задействуването се из-
меня от 4 до 12%. В широки граници се изменя също така и
токът на отпускане.
При изследване влиянието на температурата върху работата
на релетата същите се подлагат на термически удари, като тем-
пературата се изменя за много кратко време от минимално до-
пустима стойност до максимална и обратното. Циклите се повта-
рят 3+5 пъти. В крайните си допустимы стойности температу-
рата се поддържа в течение на не по-малко от два часа.
Срокът на работа на намотката зависи от този на изолационните
материали, върху конто влияят температурата на нагряването,
354
електрическите и механическите напрежения, влажността и др.
При постоянна температура на нагряването на изолацията срокът
на работата се определя по графики, конто са построени експе-
риментално за различните видове изолация. Номиналният срок на
работа на изолацията на намотките за електротехническите съо-
ръжения се приема около 85 000 часа (10 години). За намотки с
импрегнирана хартиена изолация, конто са в непрекъсната експлоа-
тация при температура 105°С, срокът на работа се приема около
1,5-? 2 години. Специалните съоръжения, който работят при по-
вишена температура, чесго имат срок на работа около ЮООчаса.
При продължителна работа с повишена температура изола-
цията намалява електрическата си здравина и става по-твърда и
чуплива. Установено е опитно, че повишаването на температурата
с 10 С намалява срока на работа на изолацията около два пъти.
Топлинната енергия, конто се отделя през времето на пропу-
скането на тока, частично се поглыца от проводниците и изола-
цията, а една значителна част от нея преминава през намотката
към повърхността й, а оттам — във въздуха и към околните
детайли.
При повишаване на температурата се намаляват съпротивле-
нието на изолация и пробивного напрежение. При намаляване на
температурата от 0 до минус 20-?40°С контактите обледеняват.
Влияние на влажността. При повишена влажност на въз-
духа (904-98%) и температура 20-?40°С се намалява електриче-
ското съпротивление на изолацията на намотката на релето и на
контактите, металическите детайли се окисляват, изменя се кое-
фициентът на триене на движещите се части, а също и токът на
задействуване и отпускане на релето. Релетата, който рабэтят
при повишена влажност, се импрегнират със специални пасти-
лакове. Голяма част от използуваните изолационни материали
съдържат минималки количества соли или киселини. При повише-
на влажност под действието на тока на утечка те предизвикват
електролиза, конто представлява особена опасност за тънките
намотъчни проводници. Под действието на утечните токове про-
водникът постепенно се окислява и след определено време се
получава прекъсване на намотката. За предпазване от електролиза
в автоматичните телефонии централи корпусът на релето винаги
се свързва с положителния полюс.
Попадането на влага в порите на органически материали пре-
дизвиква набухване и влошаване на техните диелектрични качества,
а изсъхването им води до напукване (напр. хартия, дървесина
и др.). Голяма част от металите и металните сплави при продъл-
жително престоявагх във влажен въздух кородират, с което се
нарушават техните електрически качества. За предпазване на
релетата от влага се използуват херметизирани кожуси. Необхо-
димо е да се спомене, че постигането на пълна херметизация е
извъкредно трудна задача.
355’.
Защитените от прах релета не са напълно херметизирани,
поради което влагата постепенно проннква вътре в тях и се за-
държа по-продължително време.
Влияние на прах и пясък. Прахът и пясъкът са особено опас-
на за работата на механичните релета, защото като проникнат в
подвижните части, предизвикват повреждане на лагерите на пре-
включвателите. Когато прах или пясък попадне върху контактите,
предизвиква прекъсване (невключване) на електрическата верига.
За предпазване на контактите от прах някои релета се поставят
в херметически затворени колбички (вж. херкон-релета)- Други
релета се покриват със специални капаци. Контактите на реле-
тата, използувани в жп автоматика и телемеханика, са поста-
вени в специални херметически затворени капаци. За намаляване
вероятността от прекъсване на контактите поради попадане на
прах същите се правят с двойни контактни пъпкн, с претриване
при включване и се монтират така, че върху тях да не се задър-
жа прах.
Влияние на намаленото налягане. С намаляване на наляга-
нето се създава възможност за повишаване на температурата, тъй
като се влошава конвекцията на въздуха. Освен това се намаля-
ва диелектрическата проводимост на въздуха и напрежението на
пробив. При ниски налягания възникват механически напрежения
в херметизираната апаратура.
Влияние на слънчевата радиация- Слънчевата радиация освен
нагряването на материалите предизвиква също така химически
изменения в металите и преди всичко в покритията.
Във високите слоеве на атмосферага може да се получи ио-
низация на въздуха, в резултат на което се увеличава електрнче-
ската му проводимост и се създава възможност за нарушаване
работата на релейната апаратура.
Влияние на биологични фактора. При някои условия, близки
до тропическите, върху органичните материали се развиват гъбич-
ки и плесени, конто намаляват специфично™ съпротивление на
елементите и якостта на органическите материали, и така може
да се стигне до разрушаване на отделяй детайли.
Някои видове насекоми, главно в тропически условия, изяждат
органическите материали и най-често това се случва с изолацията.
Влияние на механична въздействия. Механичните въздейст-
вия могат да бъдат от различен характер, като удари, ускорения,
вибрации, сътресения и др. Тези фактори въздействуват както
поотделно, така и съвместно. В резултат от въздействието им
най-често се получава прекъсване на веригите на нормално затво-
рените контакти на механичните релета. Особено опасни за рабо-
тата на релейната апаратура са вибрациите, чиято честота съв-
пада с резонансната честота.
356
i. Основни принципа при оразмеряване
надеждността на релетата
По методите за определяне на надеждността на системите,
уредбите, машинпте, устройствата, елементите и др. са създадени
държавни документы, като стандарта, технически условия и др.
При определяне на надеждността на релетата трябва да се
изхожда от реалните условия на работа и да не се поставят
излишно високи изисквания, тъй като това води до усложняване
на релетата и оскъпяването им.
Електромагнитните релета в сравнение с другите елементи,
използувани в авгоматиката, телемеханиката и електроииката, се
отнасят към елементите с повышена сложност. Те представляват
устройства, състоящи се от три различии системи: електромаг-
нитна, контактна и механична.
За правилната работа на релето е необходимо да се държи
сметка за надеждността както на всяка система поотделно, така
и на трите като цяло. в това число и за многото и разнообразии
параметри. При определяне на надеждността трябва да се имат
предвид също така различните роли, конто може да изпълня-
ват релета от един и същ тип.
Релето за разлика от много други елементи (електронни,
транзисторны и др.) може да се ремонтира.
В зависимост от изискванията, конто се поставят относно на-
деждността на работата им, електромагнитните релега се разде-
лят на релета от първи клас и на релета от по нисък клас.
Релетата от първи клас на надеждност на работа трябва да
отговарят на следните допълнителни изисквания:
а. Контактите трябва да бъдат направени така, че при при-
влечена котва да не е възможно заваряването нм и оставяне на
веригата затворена, когато в намотката не протича ток (работен).
За предотвратяване заваряването на контактите при пропускане
дорн и на токове, неколкократно превишаващи номиналните, кон-
тактите се правят от материали, конто не се заваряват при ви-
соки температуры. В релетата, конто се използуват в жп авто-
матика (HP, НМШ, КР и др. (вж. раздел 2) единият от контак-
тите се прави от въглен (графит) с примеси от сребро, а вто-
рият — от сребро.
б. За осигуряване отпускането на котвата след прекъсване на
тока в намотката котвата се прави утежнена и отпускането става
под действие на собствената й тежест, като не се използуват
пружини. В някои видове релета на котвата се поставят допъл-
нителни тежести. Релетата от първи клас са с висок коефициент
на възвръщане.
в. Осигуряване на минимално магнитно поле след прекъсване
на тока в намотката на релето. Това се постига чрез реализиране
на определена въздушна междина между котвата и ядрото. На
357
котвата се поставят два противозалепващи щифта, единият от
който е работен, а вторият — резервен (контролен).
г. Контактната система трябза да бъде масивна и.да осигу-
рява контактно налягане, не по-малко от 0,3 N. Междуконтакт-
ното разстояние е няколко милиметра. За предпазване от външни
влияния контактната система се покрива с прозрачен капак от
стъкло или пластмаса.
За предпазване на намотката от влага тя се импрегнира със
специални втвърдяващи се смоли
13.1. ОТКАЗИ НА РАБОТА НА РЕЛЕТАТА
Обикновено срокът на служба на релето и неговите контакти
се дава с определен брой включвания. За реле РПН този брой е
Ю7. Доказано е, че не е технически изгодно ненового превишава-
не. Важно за надеждността на релето е не само да запази рабо-
тоспособността си в края на този определен брой включвания
(конто в лаборатории условия се посгигат за дни или няколко
седмици, а в практиката — за десетки години; всъгцност с това
се определя дълготрайността на релето), а при реализацията на
всяко едно от тях да не възникне отказ. Под отказ се разбира
пълната или частичка загуба чта работоспособността на релето, в
това число и изменението на основни електрически и механични
параметри извън допустимите граници.
Обикновено за показател на надеждността на релетата се
приема интензивността на отказите X. При работа на редето като
определящ параметър се взема броят на включванията. Ето защо
интензивността на отказите на релето се определя както за еди-
ница време (час, година и т. н.), така и на определен брой (едно,
две) включвания. По този начин се добива по-ясна представа за
истинската работа на релето в нормални експлоатационни условия.
Интензивността на отказите на релето зависи от тази н^ от-
деляйте елементи на конструкцията — контакти, намотка, меха-
нична част, както и на различии видове откази.
Освен посочения показател за надеждността — интензивност
на отказите, по отношение на експлоатационните свойства на ре-
лето се използуват още и следните показатели:
а) средно време на безотказна работа;
б) средно време между отказите;
в) средно време за отстраняване на отказа;
г) коефициент на готовност Дгот — отношението на сумарното
време за изправна работа към сумата от времето за изправна ра-
бота и времето за премахване на отказите в дадения период, за
конто се определя
Отказите биват: пълни и частички.
Пълният отказ се характеризира с пълна загуба на работо-
358
способността и обикновено настъпва внезапно в резултат на ско-
кообразно изменение на стойността на един или няколко парамет-
ри на релето.
Към пълните откази се отнасят:
а) повреда в намотката (прекъсване, късо съединение между
навивките, пробив на изолацията спрямо корпуса);
б) повреда в подвижната (механична) система;
в) самопроизволно отваряне или затваряне на контактите под
действие на механично въздействие;
г) загуба на комутационните способности — неотваряне или
незатваряне на контактите.
Незатваряне на контактите се получава поради образуването
на нагар по повърхността на контакта или лош проводят, окисен
слой, попадане на изолационни частици (прах и др.) или намаля-
ване на контактното налягане вследствие ерозия на контактите
или деформация на перата.
Неотваряне на контактите се получава в резултат на заваря-
ването им, при образуване на електрически мостчета в между-
контактното разстояние, дъга между контактите или пробив в
изолацията помежду им.
Частичная™, отказ в повечето случаи е условен и се харак-
теризира с влошаването на определен параметър. Очевидно е, че
отказът в този случай зависи от характера на използуване на
релето в системата. Към частичните откази се отнасят.
а) увеличаване тока на задействуване над определена стойност
или намаляване тока на отпускане под определена норма;
б) повишаване сътротивлението на контактите над определена
норма;
в) намаляване съпротивлението на изолация под определена
норма.
В зависимост от характера на възникване на отказите те мо-
гат да се разделят още на:
а) откази, дължащи се на производствени дефекта;
б) откази, възникващи в резултат на постепенно износване и
сгареене на материалите ;
в) откази, появяващи се преди периода на стареене в резултат
на проявяването на влиянието на различии фактори и скрити
дефекта, имащи случаен характер.
При изследване надеждността на дадено реле се определят
три категории откази:
а) самовъзстановяващи се откази — по отношение на периода
на изправна работа имат съвсем кратка продължителност и изчез-
ват без намесата на технический персонал ;
б) ликвидиращи се откази — премахването им може да се
осъществи от обслужващия персонал (зачистване на контактите,
юстаж на перата);
в) частички и внезапни неликвидиращи се откази.
359
13.2. ОСНГУРЯВАНЕ НАДЕЖДНА РАБОТА НА РЕЛЕТАТА
А. Надеждност в етапа на проектирането
Определянето на надеждността на релето започва още с про-
ектирането. Тук става въпрос не за нова конструкция, а за ново
реле по отношение на решението на контактния пакет, намотката,.
режимите и условията на работа-
При проектирането се определя видът на товара за контак-
тите (активен или индуктивен), големината на товара (ток и на-
прежение върху контактите), натоварването на намотката, често-
тата на включванията, времениите характеристики, видът на кон-
тактния пакет, температурата на околната среда, влажността и
степента на замърсяване, както и големината на възможните виб-
рации. Това означава, че предварително са зададени и известии
условията за включване на намотката на релето в определена
електрическа верига, схемните условия за работа на контактите,
климатичните и механичните условия.
Предварителните проучвания по отношение на зависимостта на
избрания параметър на надеждност за релето и контактите по-
казват, че той се влияе от посочените възможни променливи
условия за работа. Ето защо проектирането на системи с висока
надеждност е възможно само при пълно познаване на влиянието
на условията за работа и отчитането му за всеки конкретен слу-
чай, с което се намаляват до минимум отказите в процеса на
експлоатация.
Б. Надеждност в етапа на производството
При производството на релета е необходимо да се осигури
надеждност по отношение на изработваните детайли чрез контрол
на операциите, унификация на елементи и възли и строго спаз-
ване на технологичната дисциплина.
Контролиране надеждността при производството на релета е
възможно само при определен показател за надеждност, при оп-
ределена методика и създадена апаратура за изпитваие иа надежд-
ността.
В. Надеждност в периода на експлоатация
Периодът на експлоатация фактически позволява да се види
доколко е реална надеждността, конто е била заложена (опреде-
лена) по време на проектирането и производство™.
При експлоатацията е необходимо да се осигурят условията на
работа, за конто релето е проектирано. Тъй като то е елемент»
360
който може да се ремонтира, от значение е начинътна обслужване
на уредбите, в конто е включено да работи.
Методите на обслужване са:
а) метод на замяна на релетата, юстаж на перата, зачистване на
контактите, конто операции се извършват при поява на отказ в
процеса на експлоатацията;
б) планово-предупредителен метод— определя плаиово-профи-
лактичната замяна, юстаж, зачистване през определени интервали.
Аиализът на изправната работа на релетата е свързан с опре-
деляне на надеждността на отделяйте им елементи: намотки, кон-
тактни системи и механични части. Установено е, че при електро-
магнитните релета най-често се повреждат контактите и най-рядко
механичните части.
А. Надеждност на намотката
От общият брой откази 15—20 % се дължат на откази в на-
мотката. Обикновено тук те имат внезапен характер и се дължат
на пробиви в изолацията на проводника или намотката.
Отказите на намотката зависят от режима на натоварване—
допустима консумирана мощност, както и от топлинния режим
на релето.
Физическите причини за отказите в намотката са главно по-
вредите в изолацията. Количеството на отказите зависи от дъл-
жината на проводника, относителното удължаваие на проводника
вследствие на механичното и топлинното напрежение, въздействие-
то на околната среда върху изолационния слой.
При п повреди на единица дължина и при дължина на про-
водника L вероятността за изправна намотка (без късо съеди-
нение) е
Рг =Р0 . ё~*а ‘
Р —___[о - • k , р—Ч 1
е'+е"+е°
където
г0 е вероятност за изправен проводник с единица дъл-
жина;
е' — относителното удължение на проводника вследствие
механичното напрежение; зависи от дебелината на
проводника rfi и диаметъра на ядрото D и се определя
по формулата
г>_ di .
D+dt’
г" — относителното удължение на проводника; зависи от
361
опъването на проводника Рт, сечението му 5, мо-
дула на еластичност Е:
и_ т
е ~s.£
е° — относителното удължение на проводника вследствие
топлинни напрежения;
Ро — вероятността за намотка без късо съединение в на-
чалнпя момент;
Ха — интензивността на отказ на изолационния слой в за-
висимост от действието на средата.
При повреда на изолационния слой започва окислението на
проводника, което след определен период от време може да до-
веде до прекъсване на проводника.
Износването на проводника може да настъпи и поради елек-
тролизата, която протича при наличие на влага в намотката. Влия-
нието на тези два фактора определя вероятността за изправна
намотка (по отношение на прекъсване) Рв с ингензивност на от-
каз Хв:
Рв = е-Хв' .
Б. Надеждност на контактите
По данни на някои фирми около 50 — 60 % от отказите са в
контактната система.
Най-характерни откази са:
— незатваряне на определена електрическа верига;
— непрекъсване на определена електрическа верига.
Броят на елементарните контакти (при затворен контакт) е
пропорционален на контактното налягане Рк:
/Ик —k.PK,
където k е коефициент на пропорционалност, зависещ от обра-
ботката за повърхността и материала на контакта.
а. Надеждност при включване на контакта
р =i__п k pk
гi—1 ¥о >
където q0 е средня вероятност за лош, елементарен контакт, коя-
то зависи само от характера и свойствата на контактната повърх-
нина.
Следователно вероятността за включване на контакта зависи
от контактното налягане и обработката на контактната повърхност.
Под въздействие на околната среда контактната повърхност
се окислява. При благородните метали този процес се огранича-
ва само на повърхността, докато при останалите метали той се
362
.разпространява във вътрешността и може да обхване цялата кон-
тактна пъпка.
Контактното налягане Ах, необходимо за пробив на окисния
•слой при сферична форма на контакта, е
/ \
Ркх = п . АА₽’К 1 — - р.2 —) •
където
Ар е средното контактно налягане;
Алах — максималното налягане в центъра на допирната
площ;
г0 — радиусът на контактната площ;
А. — напрежението за разрушаване на окисния слой.
При включване и изключване на контакта се създават усло-
вия за електрически разряди и образуване на течни метални мост-
чета. Тези явления се съпровождат с разпрашване на метала и
пренасянето му от единия контакт на другия, което всъщност е
ерозията. Големината и характерътна ерозията зависят от напреже-
нието, тока и товара (активен или индуктивен) на контакта.
Видът на ерозията (мостова, дъгова, искрова) и материалът
на контактите определят характера на повърхностните изменения.
Вследствие на износването на контактите вероятността за на-
деждно включване намалява пропориионално на увеличаването на
разстоянието между контактите и броя на комутациите. Вероят-
ността на включване на контактите е
където
А е интензивността на отказите вследствие на коро-
зията;
А — интензивността на отказите вследствие на електри-
ческата ерозия;
f — честотата на комутациите;
ткр «кр
kb.Z
пг~и'
Аз
то — началната маса на проводника;
/дир — критичната маса на окисление;
Д0 — температурното изменение;
AZ —изменението на влажността ;
7?„з — изолационното съпротивление;
U — напрежението.
363
В. Надеждност на механичиата система
Отказите в механичиата система на релето са сравнително най-
рядко срещаните. Например интензивността на отказите на меха-
ничната част е ^=(0,014-1) . 10~8 на брой включвания.
Най-често отказ се получава при блокиране на движението на
котвата. Много рядко са случайте на счупване на детайл от ме-
ханичната част на релето.
Експериментално се доказва, че интензивността на отказ на
механичиата система Хм зависи от броя на циклите N и време-
то /:
За надеждността на електромагнитната системата се получава
13.3. ИЗПИТВАНИЯ НА НАДЕЖДНОСТ
А. Определителни изпитвания
Определителните изпитвания се провеждат в случай на:
— разработка на ново изделие;
— серийно производство, за което до момента още не са про-
веждани изпитвавия за надеждност.
Определителните изпитвания се провеждат при условия и ме-
тоди, предвидени в техническите условия.
Б. Контролни изпитвания
При серийно производство се провеждат т. нар. контролни из-
питвания, конто имат за цел да определят дали произвежданата
продукция притежава определено пиво на надеждност.
Контролните изпитвания имат тази особеност, че не всички
елементи се подлагат на изпитвания, а само отделни случайно из-
брани образци. Точността на резултатите зависи от два факто-
ра : обем на изпитванията (брой образци) и реалност на условия-
та, при конто се провеждат. Контролните изпитвания се провеж-
дат по един от следните методи:
а) еднократна проба — използува се при строго определена
време на изпитване;
б) двукратна проба— използува се в случай, че времето за
изпробване може да бъде или равно на интервала, за който се
задават показателите на надеждност, или два пъти по-голямо;
364
— при този метод броят на изпитваните ^образци намалява за
сметка на времето.
в) последователен анализ — прилага се, когато времето за
контролни изпитвания не е предварително фиксирано и решение-
то за годността на партидата се взема в процеса на изпитванията.
В. Ускорена изпитвания
Ускорените изпитвания позволяват да се определи реалната
интензивност на отказ за по-малко време или с по-малко коли-
чество образци, отколкото е необходимо при нормалните изпитва-
ния на надеждност. При съвременните елементи с повишена на-
деждност ускорените изпитвания спестяват много време и елементи.
В зависимост от натоварването ускорените изпитвания могат
да се провеждат при нормални режими и условия или при фор-
сирани такива.
Ускорените изпитвания при нормални режими и условия са:
а) методите за изпитване на параметричната надеждност, като
допуските за изменение на изходния парамётър са стеснени и
времето, за което те настъпват, съответно също е намалено;
б) методът на физического и математического моделиране за
определяне параметричната надеждност и средното време за
безотказна работа-
Ускорените изпитвания при форсиран режим и утежнени ус-
ловия могат да се провеждат комплексно, като се изследва влия-
нието на няколко фактора или насочено само на един фактор.
13.4 ПРИМЕРНИ МЕТОДИЧЕСКИ УКАЗАНИЯ ЗА ИЗПИТВАНИЯ
НА РЕЛЕТАТА, ИЗПОЛЗУВАНИ В ТЕЛЕФОННАТА ТЕХНИКА *
Общи сведения. За установяване качествата на релетата се
извършват различии видове проверки и измервания както през
време на производството, така също и когато продукцийта е го-
това. С изпитванията, конто се извършват през време на произ-
водството, се цели да се проверят качествата на отделяйте еле-
менти на релето и качеството на операциите по монтажа, запоя-
ването, регулирането и др.
Изпитвания на релетата се провеждат и през време на екс-
плоатацията за установяване на някои повреди или пък се прави
предварително периодично проверяване на годността на релето за
работа в някои отговорки уредби — в автоматиката и телемеха-
никата, в жп транспорт и др.
* Сьставени са на базата на документа, разработени от заводите—произво-
дители на релета
365
Изпитванията на релетата като готова продукция се извърш-
ват въз основа на нормативни документа (стандарта, технически
условия и др-). В тях подробно се описва видът на отделяйте
изпитвания, условията на провеждането, дават се цифрови данни
за отделяйте параметра: вида и качеството на уредите, конто се
използуват, и др.
Изпитването на релетата започва с въишното нм отглеждане,
след което се проверяват механичните и електрическите качества,
устойчивостта за работа при определени външни условия и др.
Тук на базата на използувани стандарти, технически условия и
други документа е дадено кратко примерно описание на основ-
ните измервания, конто се извършват върху релетата, използува-
ни в съобщителната техника, и др. Данните за отделните пара-
метри на релетата са ориентировъчни и не могат да се прилагат
за проверка качествата на различии видове релета. За тази цел
трябва да се използуват съответвнте стандарти и технически
условия, разработени за съответния тип реле.
Изпитването на релетата започва с проверка на външния вид.
Чрез оглед се проверява маркировката върху етикета на бобина-
та, а също така и съосността на срещуположните контакти, кон-
то трябва да отговарят на предписанията, дадени в нормативните
документа.
' Масата на релето се проверяра чрез измерване на теглилка
с точност, не по-ниска от ±5 %, а междуконтактното разстояние
се измерва с калибри за всеки контакт поотделно.
Проверката на контактното налягане се извършва с грамомер
(вж. фиг. 2.3) или друг подходящ уред с точност +5 %, като
при двойните контакти измерването се прави за двата контакта
едновременно. Контактното разстояние и контактното налягане на
работните контакти се измерват при подаване в намотката на ра-
ботно напрежение (или чрез механично задействуване), а на спо-
койните контакти — в безтоково съсюяние.
Галваничните покрития и спойваемостта се проверяват съглас-
но специални стандарти, в конто са описани както методите на
изпитване, така също и съответните стойности на величииите.
А. Изпитвания на намотките
Максималният намотъчен обем се проверява чрез измерване
размерите на намотката. При кръглите релета (фиг. 13.1) се из-
мерват диаметрите на ядрото dY и d2 и дължината на бобината /.
Действителният намотъчен обем се изчислява по формулата
0,785 /5=0,785/ (tfi—d*), cm3.
При плоските релета се измерват широчината т и височината
п на ядрото; широчината с2, височината ау и дължината / на на-
мотката.
366
Обемът на намотката се определя по формулата V = IS =
=Z.(0,785o1ag—пип). Изчислените обеми се сравняват с данни от
съответните стандартизапионни документи. Максималното намо-
тъчно сечение S се проверява по същите формули.
Фиг. 13.1. Определяне размерите на намотката
Съпротивлението на намотката се проверява при нормална
температура 20±2°С с мост с точност, не по-малка от 1°/0- Ко-
гато околната температура е различна от 20° С, измерената стой-
ност на съпротивлението се преизчислява по следната формула:
Rt„
където
е съпротивлението на намотката в £2 при температу-
ра на околната среда 4-20° С;
R — съпротивлението на намотката в £2 при температу-
ра на околната среда, при която е извършено из-
мерването;
Д, — температурната разлика;
а — температурен коефициент на съпротивлението на
проводника на намотката; при меден проводник а=
=—0,00395.
Получената стойност след изчислението се сравнява с опре-
делената съгласно нормативните документи.
Проверка на температурата на загряване на намотката на ре-
лето се извършва по следния начин. Релето се монтира на ме-
тална плоча и се поставя в термокамера при нормални условия. Тем-
пературата в термокамерата се повишава до горната гранична
стойност на интервала, след което в продължение на два часа се
поддържа постоянна с точност до ±2° С. В намотката на релето
се подава максимално допустимата мощност, като напрежението
се поддържа, докато температурата на бобината отново достиг-
не равновесно състояние. След изтичане на определения период
(2 Л) се измерва съпротивлението на намотката, без релето да се
изважда от термокамерата. Това става не по-късно от 5 s след
367
изключване на захранващия ток. Температурата на нагряване на
намотката Т (°C) се изчислява по следната формула:
-г _ (^2—Я1)(234.54-7’о) , „
! _ _ +Уо>
, където
Фиг. 13 2 Измерване асиметрията на намотката
е съпротивлението на намотката, измерено преди на-
гряването;
/?2—съпротивлението на намотката, измерено след нагря-
ването:
То — температурата на околната среда, при която е из-
вършено измерването.
След изваждане на релето от термокамерата се проверява
състоянието му.
Изпитванията иа асиметрия при релета със симетрични на-
мотки в зависимост от това, дали има ток на подмагнитване или
.няма се извършват по два различии метода. Нафиг. 13.2а е по-
казана схема за измерване на реле, което работи с ток на под-
магнитваие. В схемата се включва волгметър с клас на точност
368
не по-нисък от 1,5. Непермерът трябва да има вътрешно съпро-
тивление €03 й и клас на точност, не по-нисък от 1. Измерване-
то се прави при безтоково състояние на релето с привлечена по
механичен начин котва. От генератора Г се подава честота 800±
Фиг. 13.3. Измерване тока при различии режими
10 Hz или 1000± 10 Hz при нулево ниво (775 mV при съпро-
тивление 600 Q). Когато няма непермер, асиметрията се открива
с амперметър по схемата, дадена на фиг. 13.2 б-
Асиметрията се изчислява по формулата
където
Uo е нулевого ниво, V;
U — измерената стойност по схемата, V.
Получените данни се сравняват с тези от нормативните доку-
менти. Измерването на асиметрията на релета, конто работят без
ток на подмагнитване, се извършва по схемата, дадена на фиг.
13 2 6' Получените данни се сравняват с тези от нормативните До-
кументи.
Измерването на тока на задействуване на релето се извърш-
ва по схемата, дадена на фиг. 13 3. Измерителните уредн трябва
да отговарят на посочените изисквания. Моментът на включване
на контактите се определя визуално или като предварително във
веригата им се включи индикаторна лампа- Токът в намотката се
увеличава плавно и се следи моментът на допиране на контак-
тите. При достигане на определената стойност на тока на задей-
ствуване релето се проверява дали всички контакти са включили
веригите. Ако има някой контакт, който не е включен или за
включването му е необходим по-голям ток, се приема, че релето
не удовлетворява изискванията.
По-схемата от фиг. 13.3 се извършва измерването на тока на
отпускане на релето. На намотката се подава нормално работно
напрежение за задействуване на контактите, след което то плав-
но се намалява до момента, когато контактите се върнат в из-
24 Електрически релета . .
369
ходното си положение. Измерената стойност на тока се сравнява
със зададената. За да удовлетворяват изискванията по ток на от-
пускане, е необходимо стойността на измерения ток да бъде по-
голяма или равна на зададената.
Токът на задържане /здр се определя по схемата от фиг.13.3.
След подаване на максимално работно напрежение постепенно
токът се намалява до определената стойност за ток на задър-
жане. По визуален начин или по индикаторната лампа се прове-
рява състоянието на контактите. Всички контакти трябва да са
залазили състоянието си, което са имали при работното си поло-
жение.
Токът на незадействуване /нез се определя, като напрежение-
то на работната намотка постепенно се увеличава от нулева стой-
ност до достигане на предварително зададената стойност на тока
на незадействуване. При нея всички контакти на релето трябва
да бъдат в началпо положение. Ако при определената стойност
на тока някой от контактите е изменил своето положение, се
приема, че релето не отговаря на изискванията.
Б. Изпитвания на контактите
Съпротивлението на контактите а се измерва по метода на
ампер-волтметъра (фиг. 13.4). Амперметърът и волтметърът тряб-
ва да бъдат с точност ±1,5%, а волтметърът да има вътрешно
съпротивление, не по-малко от 10 kS/V при 100 mV. Използува
се четирипроводна схема, като проводниците от волтметъра и
тези от амперметъра се свързват по възможност към една точка
на извода, а проводниците на волтметъра се запояват към нзво-
Фиг. 13.4. Измерване съпротивлението на кон-
тактите
дите на контактните пера близко до контакта. ' Съпротивлението
се изчислява по измерения потенциален спад и подадения ток.
При измерване на съпропшвлението на работайте контак-
ти в намотката се подава номинално захранващо напрежение за
370
вКлючЕйне на работайте контакати, с лед което контактите се включ-
ват към източника на захранв щото напрежение. С помощта на
регулируемия резистор във веРигата се установява ток 100 +
10 mA и напрежение 6+1 V, По измерения ток и напрежение
върху контактите се определя съпротивлението върху тях. Из-
мервания се правят и за спокойните контакти, при което в на-
мотката не се подава захранващо напрежение. Измерва се кон-
тактното съпротивление на всички контакти на релето.
Трептенията на контактите на релето се измерват, като във
веригата им се включи напрежение 6 + 1 V и ток 100 mA. На
намотката се подава променливо напрежение, което е 1,5 пъти
по-голямо от работното и има честота около 10Hz при равни ин-
тервали между тока и паузата. С шлейфосциклоскоп се измерва
времето от момента на първото задействуване до момента на
последното задействуване на контактите. При отпускане се из-
мерва времето от момента на първото отпускане до момента на
последното отпускане на контактите. Получените данни се срав-
няват със зйдадените.
Методите на измерване иа времепараметрите подробно са раз-
гледани в раздел 2.
В. Изпитвания на цялата конструкция на релето
За проверка на релето на максимално натоварване на
контактите се включва максимално допустим активен товар, а
на намотката се подава максимално допустимо напрежение. Из-
питването се провежда при определен брой цикли на работа.
След изпитването се измерва контактного съпротивление, време-
параметрите и токовите параметри.
Проверката на изолационното съпротивление се извършва с
омметър, който отговаря на нормативните документа. Измерва се
изолационното съпротивление между перо и корпус, двете пера
на работайте контакти, двете пера на съседни контакти, изводите
на две различии намотки, намотките и корпуса. Стойностите на
измерените изолационни съпротивления трябва да бъдат по-голе-
ми от допустимите норми.
При изпитване на релето на диелектрична якосп на изолация-
та се използува специален уред с мощност 0,25 kVA с възмож-
ност за плавно подаване на променливото напрежение до 500 V±
10% с честота 50 Hz. Напрежението на изпитване се прилага меж-
ду перата и корпуса, намотката и корпуса, две пера, един рабо-
тен контакт и между две пера на съседни контакти. Релето се
смята за изправно, ако не се е получил пробив в пито едно от
посочените места.
Изпитването на релетата на удароустойчивост и виброустой-
чивосгп се извършва съгласно със съответни нормативни доку-
371
менти. Релетата се изпитват в транспортната си опаковка, като
се закрепват към специални стендове. Изпитванията на удар се
провеждат, като върху стенда се нанасят 40—80 удара в минута.
При изпитване иа виброустойчивост. релето се закрепва на вибро-
стенда, с който се подлага на вибрации с определена честота и
амплитуда. Обикновено релетата се изпитват при три различии
честоти. Изпитванията се извършват в три взаимноперпендику-
лярни равнини. След провеждане на изпитванията релетата се про-
веряват за механични повреди, разхлабване на крепежните връз-
ки, измерват се електрическите им параметри.
Г. Изпитване на релето на въздействието на различна
климатични условия
За установяване въздействието върху релето на различии
климатични влияния се извършват обикновено два вида изпитва-
ния— за воздействие по време на експлоатация и тю време на
съхранение и транспорт.
По време на експлоатация
а. И зпшпване на въздействие на студ. Изпитванията се пра-
вят съгласно предписанията на нормативните документи. Обикно-
вено релето се поставя в студокамера при температура +5+3°С.
При тази температура релетата престояват два часа, след което
температурата постепенно се изменя със скорост, не по-голяма от
1 °C/min. След достигай? на нормална температура релето се из-
важда и чрез външен оглед се усгановава лапсата на механични
повреди, трайността на маркировсата, измерва се диелектричната
якост, изолационното сьпротнвление, времепараметрите.
б Изпитване на въздействие на суха пюплина. Релето се
поставя в топлокамера с ноомална стайна температура, след кое-
то температурата се повишава със скорост не повече от l°C/niin,
докатэ достигне 55 + 3 °C. При тази температура релето престоя-
ва 2 h, след което се изважда и му се прави външен оглед и
електрически измервания.
в. Изпитвания на въздействието на влажна пюплина. Правят
с° в камера при температура 40+2 °C и относителна влага 93 +
2% без кондензиране па пари. Изделията престояват в камера!а
не по-малко от 4 денонощия, като не се допуска кондензирана
вода да лада върху тях След изваждане на релето от камерата
то се оставя при нормални условия най-малко два часа, след
което се прави оглед на вьншния му вид, измерва се изолацион-
ното съпротивление, диелектрнчната якост, времепараметрите и
контактното съпротивление При някои релета може да се иска
измерванията да се провеждат в динамични режими.
372
По време на съх ранение и транспорт
а. Изпитването на релето на въздействието на студ е
аналогично на това при експлоатационни условия. Релето се по-
ставя в студокамерата в опакован вид и престоява 16 h, след
което се извършва проверка на механичните и електрическите
параметри.
б. Изпитване на въздействието на влажна пюплина. Пра-
ви се при опакован вид на релето и температура и влажност
както при изпитванията при експлоатационни условия, като вре-
мето на престоя на изделието в камерата се увеличава на 10 де-
ионогция, след което се проверяват механичните качества, повре-
дите от корозия, трайносгта на маркировката и електрическите
параметри.
в. Изпитвания на въздействието на плесен. За да се изпита
релето на въздейсгвието на плесен, се създават условия за ра-
стежа на плесентя, като температурата се поддържа в интерва-
ла 284-30 ГС, постояината относителна влажност е по-голяма от
90% и в камерата не се допуска циркуляция на въздуха. Изпол-
зува се специална хранителна среда и плесенни култури на въз-
раст от 14 д> 21 денонощия.
13.5. УСЪВЪРШЕНСТВУВАНЕ НА РЕЛЕТАТА И РЕЛ ЕЙНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ
При разработваче на нови типове релета през последните го-
дини различните фирми и заводи, производители на релета, вна-
сяг значителни подобрения чрез използуване на нови, по-качестве-
ни материали, по-рационални конструктивни решения и др. Тук
са посочени някои нови направления при разработването на реле-
тата:
а. Плоските контактни пера се заменят с по два паралелно
разположени кръгли проводника (струни), направени от нойзилЗер.
На края на проводниците са заварена контакти о г сребр> или
паладий. Използуването на кръглиге проводници рязко намалява
вибрацията на контактите.
б. Максимално се използува магнитна система, напоавена чрез
щамповане, с което значително се намалява стойността на изра-
ботването, увеличага се работната плоскост на полюсите и чув-
ствителността на задействуването на релетата. Магнитопроводът
се прави от стомана с ниско въглеродно съдържание, която за-
пазва неизменни качествата си продължително време.
в. Контактната система вместо с винтове, гайки и шайби се
закрепва с пружинирагци скоби. Направата на такова съединение
е значително по-евтино и осигурява постоянна регулировка.
г. Принудителното движение на контактите о г котвата на ре-
лето се осъгцествява от рамка (фиг. 13.5) вместо от пероповди-
373
гач или щифтове. Използуването на рамка за придвижване на кон-
тактите значително подобрява надеждността на работа на релето,
осигурява принудителна връзка между котвата и контактите, с
което се постига одновременно включване и изключване на вериги*
- 6)
Фиг. 13.0. Конструкции за управление па
контактите
те през контактите. Прииудителното движение на контактите от
рамката значително облекчава регулировката и намалява влияние-
то на контактното налягане въоху износването на контактите.
д. За защита на контактите от механични повреди, папрагпва-
ния и др се използуват прозрачни снемаеми капаци. С такива ка-
паци се защигават трупа релета одновременно. Увеличава се бро-
ят на релетата с херметизирани контакти.
е. За по лесно поставяне и снемане на релето от уредбата се
използуват щепселнп съединения.
Изброените подобрения на релетата обхващат само една нез-
начителна част от огромното количество и видове релета, конто
се разработват и внедряват в света.
Главните пасоки в усъвършенствуване на релейниге елементи
са намаляване на гаоаритите, увеличаване надеждността, чувстви-
телността и бързодействиего, максимално изаолзуване на печатен
монтаж.
През последиите години електронните елементи отстъпват
мястото сп на транзисторните и магнитните елементи. Широко
се използуват магнитни релейни елементи с модулация на маг-
нитното съпротивление.
С развитието на микроелектрониката в голяма част от релей-
ните елементи се използуват микромодули, конто обединяват по
няколко елемента в минимални габарити. С голяма перспектива
са релейните елементи, построены на МОС интегрални схеми.
Бързите темпове на развитие на технический прогрес, огром-
ната роля, която изпълняват релетата и релейните елементи в
съвременната техника, поставят все по сложни и по-отговорни
задачи пред научнпте работници и конструктори за усъвършеи-
ствуване на релетата и релейните елементи и създаване па нови
такива.
374
14. ОСНОВНИ ПОЛОЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРАНЕ НА УРЕДБИ
С РЕЛЕЙ НО ДЕЙСТВИЕ [15, 34]
Общи сведения. Според принципа на работа електрическите
уредби могат да се разделят на: релейни (дискретии), плавни (ана-
логови) и смесени. Релейни уредби са тези, при конто в устано-
вен (стационарен) режим елементите заемат едно от двете си
състояаия — задействуване или незадействуване. Преходът от
едно в друго състояние става скокообразно. Цикълът на работа
на релейните уредби се раздели на тактове, като преминаването
от един такт в друг става също скокообразно. Релеен характер
на работа имат уредбите, съставени от релета, мултивибратори,
логически елементи и др. Такива са голяма част от уредбите,
конто се използуват в съобщителната техника, автоматиката и
телемеханиката, изчислителната техника и др.
Уредби с плавно действие са тези, при конто изходната ве-
личина се измени пропорционално на входната. Такива са голяма
част от уредбите на автоматичного регулиране, телеизмерването
И др.
Елементите на релейните уредби се разделят на приемки,
междинни и изпълнителни. Приемните елементи възприемат външ-
ните въздействия (от операторите, машините, механизмите и др.)
и изменят състоянието си в съответствие с тези въздействия.
Приемни елементи могат да бъдат; бутони, ключове, ръчки, ре-
лета и др.
Междинните елементи преобразуват (по предварително опре-
делена програма) въпшните въздействия и ги предават на изпъл-
нителннте елементи.
Изпълнителните елементи приемат въздействията от приемни-
те и междинните елементи и изпълняват определени функции.
Изпълнителни елементи могат да бъдат; електромагнитни релета,
сигнални елементи (звънци, сирени, клаксони) и др.
Разделяне на елементите на приемни, междинни и изпълнител-
ни в редица случаи е условно. Може за даден блок от уредба-
та един елемент да бъде изпълнителен, а за следващия блок —
приемен. Обикновено такова смесвапе на елементите има в по-
сложните уредби, конто се състоят от отделни блокове.
В литературата често, вместо да се пише за работа на еле-
ментите на уредбите, се пише за работа на елементите на схеми-
те. Този начин значително опростява разясняването на работата
375
на уредбите, тъй като при разглеждане на последните в повечето
случаи се използуват схеми, конто отразяват устройството им.
Според начина на работа на елементите в уредбите послед-
ните се разделят на еднотактни и многотактни. При еднотактни-
те схеми на всяко задействуване на приемния елемент отговаря
еднократно задействуване на един или няколко изпълнителни
елемента. При тези схеми няма междинни елементи, поради което
няма определена последователност за задействуване на изпълни-
телните елементи.
В многотактните схеми се осъществява определена последо-
вателност на задействуване на изпълнителните елементи, която
се определя от междинните елементи.
Еднотактните и многотактните схеми в зависимост от броя на
входовете и изходите се разделят на двуполюсни и многополюс-
ни. В двуполюсните схеми въздействнето се предава на един
елемент, например реле, което е включено към един токоизточ-
ник. При многополюсните схеми въздействнето се предава иа
няколко изпълнителни елемента (например релета). Такива схеми
обикновено се наричат /?/г-схеми, т. е. p-входа и k изхода.
Според начина на вклкнване на контактите на релетата схе-
мите се разделят на паралелно-последователни и мостови. Пара-
лелно-последователните схеми имат само паралелно и последова-
телно включени контакти. Наричат се схеми клас П. При мосто-
вите схеми има мостови контакти, конто са включени напречно
на схемата. Паралелно-последователните и мостовите схеми ще
бъдат разгледани по-подробно по-нататък.
Изискванията, конто се поставят при проектиране на всяка
уредба, биват: функционални и технически.
Функционалните изисквания са най-разнообразни и се опреде-
лят от характера на работата на конкретната уредба, от нейните
функционални особености.
Техническите изисквания имат по-общ характер и значение
при проектирането. Обикновено те включзат техническите пара-
метри и характеристики, конто трябва да бъдат постигнати от
проектираната уредба. Някои от тези изисквания имат значение-
то на правила, конто трябва да се имат предвид от проектан-
тите при проектирането на всякакъв вид уредби с дискретно дей-
ствие. Такива могат да бъдат например следните изисквания:
а. Схемата да бъде съставена от минимален брой елементи.
Всеки излишен елемент усложнява схемата. увеличава вероятност-
та за повреди и оскъпява уредбата. В това отношение трябва да
се има предвид степента на надеждност на всеки от използувани-
те елементи. Например при релейно-контактните схеми най-ниска
е надеждността на контактите на релетата, а намотките им са по-
скъп, но по-надежден елемент. При електронните схеми електрон-
ннте лампи са no-ненадеждни от транзисторите, конто от своя
страна отстъпват на диодите, а последните — на резисторите. s
376
б. Всички елементи на схемата трябва да бъдат оразмерени
за работа при определено претоварване.
в. Схемата трябва да бъде съставена така, че при нарушава-
не на нормалната работа на част от елементите да не се сьзда-
ват условия за повреда на останалите, за къси съединения и
други подобии.
г. Схемата трябва да има едно начално състояние, макар и
условно в известии случаи), което да дава възможност за пра-
вилно определяне на изходните състояния на елементите при про-
следяване работата на схемата.
д. Всеки нов режим на работа (нов такт) трябва да се под-
готвя от предшествувагция го режим (такт). Схемата трябва да
преминава към новия режим на работа само при условие, че пре-
дидущите операции (включване, изключване, изпрашане на импулс
и др.) са извършени поавилно
е. Времето за извършване на междиините операции да бъде
по възможност минимално
ж. След подаване на сигнал елементите ни схемата трябва да
извършат определените от програмата операции и автоматично
или по допълнително подаден сигнал да могат да се връщат в
изходно състояние.
з. За избора на градивните елементи да се осигури минималка
чувствителност на схемата към измененията на външните усло-
вия (температура, влажност, сътресения и пр ) и към влиянието
на агресивните фактори на работната среда (морска влага, хими-
чески изпарения, прах, дим и др.), а така също към изменение-
то на захранващите напрежения (в определени граниии) Послед-
ното условие например може да се постигне чрез стабилизация
на напреженията или чрез изчисляване на елементите по такъв
начин, че да бъдат отчетени и допустимите отклонения в стой-
ността на напреженията.
Редица специални технически изисквания могат да бъдат по-
ставе ни съобразно необходимата степей на сигурност в работата
на уредбата. Особено сложни и отговорки задачи, с произтича-
щите от тях изисквания, се възлагат на уредбите за управление
на космически кораби, ракети, самолети, влакове и др.
14.1. ПРОЕКТ ИРАНЕ НА РЕЛЕЙНИ УРЕДБИ
14.1,1. Общи положения
Функциите, конто трябва да бъдат изпълнени от дадена уред-
ба, могат да бъдат постигиати по различии начини и с различии
средства, т. е. чрез различии варианта. Изборът на един или
друг вариант се прави, като се вземат предвид определени тех-
нически, икономически, експлоатационни и други фактори. Про-
377
ектарането на релейните уредби се извършва най-често в след-
ния ред:
а. Проектантът се запознава подробно с предназначението и
функциите на уредбата, извършва необходимите начални проуч-
вания на литературни и патенгни справки, сериозно и задълбочено
обмисля възможностите за решаване на поставената задача, като
разработва и предлага за обсъждане от специалиста обикновено
не по-малко от два варианта за решаване на уредбата. Подце-
няването на този етап от проектирането води впоследствие до
зяачителни затруднения, до загуба на време, до грешки и недо-
статъчно издържани схемни решения.
б. Въз основа на направения цяпостен анализ се формулират
възможно най-подробно функционалните изисквания към уредба-
та. От особена важност за успешното решаване на задачата е
правилното и ясно формулиране на условията за функцнониране
на уредбата и подрежда iero им в точно определен, логически
обоснован ред. С други думи, работата в този етап се състои в
съставянето на т. нар. логически алгоритъм или функционален ал-
горитъм, който представлява изложено в определена форма
предписание за последователността на изпълнението на редица
елементарни действия (актове, операции), отразяващи работата
на уредбата, на нейяи блокове или възли. Първоначално функ-
ционалният (логически) алгоритъм се записва под фюрмата на
обикновен текст(описателен метод на записване), формулиран в
отделяй точки (пасажи), всяка от конто е добре да съдържа
описание на не повече от едно елементарно действие и на логи-
ческите условия, при конто трябва да се извърши сыцото. След
това е желателно. а в някои случаи (при по-сложни уредби) е
наложително да се премине към по-лаконичен, технически по-
издържан и прегледеи начни на запис на алгорнтъма с цел да се
извърши впоследствие и оптимизираяе (опростяване) на алгори-
тъма, което се прави по специални методи, разработени в т. нар.
теория на алгоритмите-
Най-широко използуваните методи за запис на алгоритмите
са сгруктурният и аналитичният. По-удобен е аналитичният на-
чин на запис, конто от своя страна може да бъде операторен
(логическа схема на алгоритъма), графична схема или матрична
схема. По-нататък ще бъдат дадени по-подробни пояснения за
използуването на някои методи за запис на работата на елемен-
тите на релейните схеми.
в. Въз основа на извършеното дотук се определя количество-
то на основните блокове на уредбата, техните функции и взаим-
ни връзки, т. е. съставя се блокова схема на уредбата в един
или повече варианта.
г. Определя се количеството и видът на необходимите елемен-
ти във всеки блок с оглед изпълнението на определен ите функ-
ции.
378
Например при релейните схеми основен показател, по който
се определя броят на необходимите релета, е количеството на
състоянията, конто трябва да има уредбата. Известно е, че вся-
ко реле има две работни състояния, от което следва, че схема,
конто съдържа п релета, може да има 2" състояния, включител-
но и това, при което всички релета са в спокойно (изходно) по-
ложение- Следователно, ако схемата трябва да осъществява N
състояния, минимално необходимият брой релета ще се определи
от израза
=ZFlogL2V='ELbN,
където символът Е означава най-малкото цяло число, a LbN~
— \ogtN се нарича „бинарен (двоичен) логаритъм".
Броят на различните вериги Мп, конто могат да се съставят
с помощта на п релета, се определя от израза
Мп =22п.
Например от едно контактно реле могат да се създадат 4 раз-
личии ве иги: постоянно затворена, постоянно отворена, верига с
работен контакт и верига със спокоен контакт. От две релета
могат да се образуват 16 вериги и т. н.
д. Определят се взаимните връзки между елементите съоб-
разно поставените функционални изисквания, т. е. извършва
се синтез (съставяне) на принципните схеми на отделяйте възли,
блокове и на цялата уредба в няколко варианта. Посочват се
предимствата и недостатъците на всеки от вариантите, на всяко
схемно решение. Прави се избор на един или повече варианта.
Синтезът и анализът на схемите, определянето на минимално
необходимия брой елементи, намирането на най-икономични и тех-
нически издържани схемни решения в много случаи става по чис-
то индуктивен път, т. е. по усет на проектанта, който винаги е
субективен. Новите схеми обикновено се съставят аналогично
на съществуващи и изпитанп в практиката такива. И ако все
още този начин на синтез намира приложение при проектирането
на сравнително прости или типови уредби, то прилагането му при
създаване на сложни уредби с релейно действие от рода на елек-
тронните изчислителни машини, електронннте АТЦ, киберзетич-
ните устройства и други подобии изисква от проектиращия из-
извънредно богат практически опиг и познания и значителна за-
губа на време и сили, а в някои случаи индуктивният синтез се
оказва напълно непригоден.
Опити за създаване на научен метод и съответен метематиче-
ски апарат за логичен синтез и анализ на релейните (особено ре-
лейно-контактните) схеми са правени доста отдавна.
Теорията на релейните схеми дава възможност чрез записване
на условията на работа на уредбите във вид на уравнения и пре-
379
образуването на тези уравнения по определен начин да се опре-
делят най-рационалните и оптимални схемни решения, като в съ-
щото време се съкращава значително времето за проейтиране
и се пол/чават много по-точни резултати.
Проектирането на релейните схеми при използуване на теория-
та на математическата логика в общи линии се свежда до след-
ното: а) записване условията на работа на елементите на схема-
та чрез аналитични формул и; б) преобразуване на аналитичните
формули в определено направление с цел да се получат най-прос-
ти схемни решения (минимизация на функциите); в) графично на-
чертаване на схемата въз основа на получените резултати-
е. Допъпва се схемата (при необходимост) със спомагателни
елементи — формиращи устройства, усилватели и пр.
ж. Изчисляваг се елементите на схемата, като се вземат под
внимание техническите изисквания на заданието.
з. Прави се проверка на работата на уредбата и се анализира
действието й при повреда на отделимте елементи и възли. За
целта е най-добре да се разработи макет на уредбата, който да-
ва възможност за задълбочени и реални изследвания и за уточ-
няване параметрите на всички елементи.
, и- Прави се конструктивна разработка на уредбата и се изра-
ботват монтажни чертежи.
к. Изработва се опитен образец на уредбата, в който се кори-
гират някои пропуски и недостатьци (предимно от конструктивно
естество) след провеждане на изпитвания в лаборатории и екс-
плоатационни условия.
л. Изработва се подробна техническа документация (работни
чертежи) за производство на уредбата.
При проектирането трябва да се спазват нормативните указа-
ния за обема и вида на извършваните работи по етапи съглас-
но с приетите стандарти.
14.1.2. Видове схеми на уредбите. Условии означения
Преди изработването на всяка релейна уредба се съставят
схемите й. Според сложността на уредбите се съставят различии
видове схеми: блокови, функционални, принципни, монтажни,
принципно-монтажни.
а. Блокови схеми се съставят обикновено за по-сложни уред-
би, в конто елементите, изпьлняващи определени задачи, могат
да се групират в отделяй блокове. Последиите се чертаят във
форма на правоъгълник, квадрат, кръг или триъгълник. От бло-
ковата схема може да се получи представа само за съставните
звена на уредбата (фиг. 14.1.).
б. Функционалните схеми значително по-подробно отблокови-
те отразяват основните съставни части на уредбите и взаимодей-
380
ствияга между елементите и възлите им. Пълнотата, с която се
огразяват елементите и възлите на уредбата и връзките между
тях, е различна. В известии случаи, особено при анализ на релей-
мо-контактните схеми, функционалната схема има за задача да
z
Фиг. 14.1. Блокова схема на система за автоматично регулиране
отрази само последователността в работата ва елементите или
възлите на уредбата. Такива схеми се наричат структурни диагра-
ми. Техните елементи се означават с различии символи съобраз-
но с функциите им Например с плътна точка се означават прием-
ните елементи, с кръгче — междинните, и с квадратче — изпъл-
нителните. Въздействието на един елемент, предизвикващо въздей-
ствието на друг, се означава с плътна линия и стрелка от първия
към втория елемент, а когато това въздействие предизвиква изключ-
ване — с пунктирана линия. На фиг. 14.2а е дадена структурна-
та диаграма на еднотактна схема, състояща се от един изпълни-
телен X и два приемни елемента А и В. Схемата показва, че из-
пълнителният елемент X се задействува или от приемния А, или
от приемния В елемент. На фиг 14 2 б е показана структурна диа-
грама на многоконтактна едноелементиа схема, която по-
казва, че при задействуване на приемния А или В елемент се за-
действува междиннияг елемент D; последният сам погвърждава
действието на прпемните елементи (осъществява самоблокираие)
и включва елемента Е, който от своя страна включва изпълнител-
ния елемент X. Връщането на схемата в изходио състояние се
извършва от примния елемент С, който въздействува па елемента
D с цел да го изключи (нарушава условието за самоблокираие).
В случайте, когато се създава сложна схема с релейно дей-
ствие, състояща се от множество еднообразни по вид и функции
елементарни схеми (мултивибратори, тригери, логически схеми,
различии импулсни устройства и пр.), е особено целесъобразно да
се състави такава функционална схема, коятз да отразява възмож-
но най-пълно и в същото време без излишни подробности дейст-
вието на уредбата. За целта всяка от елементарните схеми се оз-
381
начава с определен символ (многополюсник), даващ пр ед става-са-
мо за броя на входовете и изходите на схемата, без обикновено
да се посочва съществугащата обща точка на схемата и захран-
ващите проводници, както и конкретното схемно решение. С
Фиг. 14.2. Структурна диаграмм
на едноконтактни и многокон-
такгни схеми
Фиг. 14.>3. Функционални схе-
ми на релейии уредби
други думи, всяка от елементарните схеми е определена функ-
ционално, но не и схемно. За означаване на елементарните схеми
се използува предварително приета система от символи. Все още
обаче няма единна система за означаване на елементарните схеми,
поради конто тук се препоръчват някои основни символи, кон-
то бяха или ще бъдат посочвани при разглеждане принципа
на действие на тези схеми.
На фиг. 14.3 а е дадена функционалната схема на двурелейния
пулсьор. От нея може да се установи, че пулсьорът се състои от
два елемента. Първият елемент получава външните въздействия
и ги предава на втория, който въздействува на първия елемент и
същевременно предава въздействията на други външни елементи.
На фиг. 14.3 б е дадена фунционалната схема, която означава,
че последният елемент В ще се задействува след задействуване
на двете релета А и Б едновременно. По подобен начин могат
да се начертаят функционални схеми и за по-сложни уредби.
в. Принципни схеми се строят почти за всички електрически
връзки между отделяйте елементи (приемки, междинни и изпъл-
нителни).
Принципните схеми могат да бъдат начертани по четири различ-
ии начина: трупов, полуразгънат, разгьнат и смесен (фиг. 14.4).
При груповото начертаване на схемите всички детайли на
един елемент се чертаят близко един до друг, например контак-
тите и намотките на релетата се чертаят непосредствено един до
друг. Групово начертаване на схемите имат принципните схеми с
електронни елементи. Обикновено всички детайли на електронни-
382
Фиг. 14.4. Принципни схеми на релейни уредби
те лампи (катод, анод, решетки) се чертаят в непосредствена бли-
зост, което до голяма степен отговаря на конструкцията на еле-
383
мента. При този начин на начертаване на схеми за сложни уред-
би се получават много кръстосвания на линиите, означаващи връз-
ките между отделните елементи.
При полуразгънатото начертаване на схемите детайли-
те на елементите се разполагат на една линия — хоризрнтална
или вертикална. Намалява се броят на означенията на елементите,
тъй като за всички детайли на елемента е достатъчно едно озна-
чение. При този начин на начертаване по ясно се виждат състав-
ните части на елементите. На фиг. 14.4 б е показана схема в по-
лу разгънат вид.
При разгънатото начертаване на схемите означенията иа
отделните детайли на елементите се разполагат на различии мес-
та на чертежа с оглед да се получат по-малко пресичания на линии-
те. При този ничин на начертаване на схемите значително се ус-
ложняват означенията на детайлите на елементите, но се получа-
ват по прегледни схеми. Разгънатото начертаване се използува
нашироко и особено при релейни схеми.
При смесения начин на начертаване част от елементите се
чертаят групово, а друга част — разгьнато. Например при схеми-
те с електронни и релейни елементи електронните лампи се на-
чертават групово, а релетата — разгьнато.
, При начертаване на принцпни схеми на уредбите с релейно
действие трябва да се цели получаването на максимална яснота
за изработването. За целта в непосредствена близост се чертаят
елементите, образуващи функционално обособени токови крьгове
и връзки, без да се държи сметка за тяхното реално разположе-
иие в уредбата. Целта е да се получи минимална дължина и ми-
мимално кръстосване на линиите, изобразяващи съединителните
проводници. Връзките на токовите кръгове с токозахранващите
източници обикновено се прекъсват, като се посочват със стрел-
ки и съответно означение на знака и стойността на напрежение-
то, а общата точка на захранващите източници се означава с ус-
ловен знак. Елементите се означават с индекси и поредни номера,
с помощта на конто се улеснява описанието на действието на
схемата, съставянето на спецификация и др. Често в принципните
схеми се означават и основните параметри на елементите (тип
на лампата или транзистора, номинална стойност на съпротивле-
нията или кондензаторите и пр.), а при сложни схеми с цел да
не се претрупва полето на чертежа същите се посочват в от-
делки таблици (спецификации). Трябва да се има предвид, че в
принципните схеми под наименованието „елементи" се разбира
функционално завършена, нераглобяема част от схемата, която се
изобразява с единен символ (лампа, транзистор, диод, резистор,
кондензатор, ключ, бутон, контакт, намотка на реле и пр.). Въз-
можно е някои елементи да бъдат конструктивно оформени в
общ възел (намотките и контактите на едно и също реле, отдел-
ните секции на един и същ комбиниран бутон, ключ, клавишей
384
яревлючвател и пр.), но от гледна точка на прегледността на
схемата може да бъде по-целеобразно разделеното им начертава-
не, далеч един от друг, например в случайте, когато отделните
съставни елементи на възела участвуват в различии токови кръ-
гове (особено при сложни релейно-контактни схемн).
WlomaBwe на МТГ
™ корпуса на апарапа j
| . ХВйигане на МТГза ДоЗД
[Л? ]иена изюдщ разгооор |
Сп \Имали ВоНа
yi побикбдне
ча ли сигнал
,us6upaCi'f
Дигане на И1Гза ф-1
W на Вюдяшразганор |
| Аг | Всдеие на разговор |
ЗаНърыеи ли е
разгоЬорып ?
Да>-----
Г, УзВирсне номера на тьр-\
I jcffluii гелг/ронен акт |
/_ \Виианиет авонат \
^р\Ыига ли НТГ ? J
Фиг. 14.5. Блоков-1 схема и граф-схема на системата
„Автоматичен телефонен апарат—човек“
£
Означенията на елементите в принципните схеми на уредбите
от различии отрасли на техниката са доста разнообразии. Въпре-
ки многото опити за уеднаквяването им още не са получени особе-
ни резултати. Това затруднява използуването на графичните озна-
чения и разчитането на схемите от специалиста в различии обла-
сти на техниката. Този недостатък се илюстрира от показаните
на фиг. 14.4 принципни схеми на едно и също устройство — пул-
сираща двойка релета, при начертаване на конто са използувани
различии означения на елементите- Както се вижда от фигурата,
една от част схемите се развива вертикално, а останалата — хори-
зонтално. Схемите на фиг. 14.4«, б из саначертани подобно на
тези от далекосъобщителната техника, на фиг. 14.4 в, г, д — по-
25 Електрически релета
385
Таблица 14.1
Условии означения на някои специфичны елементи,
използувани в принципните схеми на слаботоковите уредби
№ по ред Наименование Условно означение
1 Активна намотка на електромагнитно неут- рално реле (1500 Q) [ goo]
2 Сьпротивителна намотка на електромагнит- но реле (500 й) —-|~500
3 Намотка на ел. м. неутрално реле, закъс- нително на задействуване
4 Намотка на ел. м. неутрално реле, закъс- нително на отпускане а I
5 Намотка на поляризовано реле
6 Електромагинт за постоянен ток (намотка) £ Е?
7 Електромагнит за променлив ток (намотка на реле за ~ток или контактор)
8 Работен (нормално отворен) контакт за малка и средна мощност
9 Спокоен (нормално затв open) контакт за малка и средна мощност
10 Превключващ контакт за малка и средна мощност > 1 [
386
Продъ окение на табл. 14.1
№ по реД Наим енование Условно означение
11 Последователно работен — спокоен контакт конструкция на кон- тактите 1
12 Двэйно ртботен контакт -ш к
13 Двойно спокоен контакт ь±1 (а} Г 1(С)
14 Контакти на моще» изключвател (.контактор,—съответпо работен и спокоен г
15 Ключове (превключватели) с едно и две работни положения —С”'©— — £Ui с~
16 Бутон нормално отворен (разни видове) ад 1
17 Бутон нормално затворен (разни видове) —
18 Секция на клавишей п ревключвател o^Q-
19 Механични контакти, задействува ни пре- димно без електромагнит
20 Звънец за променлив и за постоянен ток z==\
21 Зумер за променлив и за постоянен ток
387
Продолжение на табл. 14.1
№ по ред Наименование Условно означение
22 Сирена за променлив н за постоянен ток
23 Сигнална крушка с нажежаема жичка
24 Осветителна крушка с нажежаема жичка —
25 Глимлампа (газонапъчнена сигнална лам- пичка) -(и)—
26 Обща точка на свързване на захранващите източници и елементите на схемата
27 Съединение на проводник към ШАСИ (корпус) на уредбата
28
Земно соединение (заземление)
добно на схемите в енергетиката, на фиг. 14.4 е, ж — подобно
на схемите в автоматиката и телемеханиката на железопътния
транспорт.
Условните означения на елементите трябва да бъдат прости и
удобни за начертаване, да не заемат много място, да бъдат лес-
норазличими едно от друго, да определят еднозначно и възмож-
но най-пълно вида на елемента и по възможност да създават асо-
циация с представата за външния вид или начина на работа на
същите с цел да се запомнят и различават по-лесно. Част от те-
зи изисквания са противоречивии трудно могат да бъдат изпълне-
ни едновременно. В табл. 14.1 са показани условните означения
на някои основни специфична елементи, конто се използуват при
начертаване на принципните схеми на слаботоковите уредби. В
схемите символите могат да бъдат и завъртени на ъгъл 90° или
180 °. Съществуват някои специфични особености при означаване
388
елементите на релейно-контактните схеми, конто трябва да бъ-
дат пояснени. Както беше изтъкнато, всеки елемент на релейно-
контактните схеми (намотка на реле, контакти, ключ, бутон и пр.)
като правило трябва да бъде означен с условен знак и със съ-
ответен индекс. В голяма част от схемите на автоматиката и те-
лемеханиката на железопътния транспорт за означаване на реле-
тата се използуват букви от славянската азбука, конто изразя-
ват съкратено ролята иа релето в схемата (ЛР— линейно реле,
ЗР — захранващо реле, БР—блокиратцо реле и пр.). В далеко-
съобщителната техника по подобен начин се използуват латински-
те букви от немските наименования (в АТЦ, телеграфната техни-
ка и др.). Наложително е с една и съша буква или комбинация
от букви или от букви и ци рри да бъдат означени както намот-
ките, така и контактите на релетата (изключение се допуска при
групово начертаване на схеми, както е показано на фиг. 14.4 6).
В това отношение може да се препорьча начина на означение,
възприет в далекосъобщителната техника. При него намотките на
релетата се означават с главни букви от латинската или славянс-
ката азбука, а принадлежащите им контакти — със същите малки
букви. При това контактите се означават още с индекс (обикно-
вено с цифри), който посочва поредния номер на контакта или
точного му конструктивно разположение. Последното е особено
полезно в провеса на монтажа и експлоатацията на уредбите. На-
пример вторият контакт (отляво надясно, гледано от страаата на
контактните пъпки) на реле А, разположен в третата колонка
(отгоре надолу), се означава с индекса д"’> първият контакт от
първата колонка на реле В — с b't и т.н.
В някои релейни схеми освен знака на намотката се дава и
броят на контактите на релето. Например А/ 5 означава, че реле-
то А има 5 контакта, конто са включени в различии вериги на
схемата. Различия има не само в означенията па елементите, но
също и в начина на начертаване на схемите. При по-сложни схе-
ми е целесъобразно в единия ъгъл на чертежа на принципната
схема (обикновено долния десен) да се даде таблица на намот-
ките и контактите на използуваните релета, тяхното разположе-
ние и номерация на изводните им краища, а при още по-сложни
схеми вместо таблица се дава приложение. Положителните и
отрицателните клеми на постоянно!оковите източници се означа-
ват с + и —, на променливотоковите—със знак а стойнос-
тите на напреженията с цифри. При използуване на променливото
напрежение на електрическата мрежа нулата се означава с~о, а
фазата с
1 1ринципни'ге схеми на релейните уредби отразяват определено
статично положение на елементите им в едно от трите състоя-
ния; изключено (безтоково), изходно (токово) и работно.
Най-често принципните схеми се чертаят в безтоково състоя-
389
ние, при което всички елементи се намират в незадействуване
положение. В изходно положение се чертаят принципните схеми
на уредби, конто работят непрекъснато (денонощно, или на уред-
би, при конто нормалното състояние се характеризира със задей-
ствувано положение на редица елементи. Такива са схемите на
уредби за охрана и защита, в железопътната автоматика и теле-
механика и други подобии.
Принципните схеми, начертани в работни положения, отразяват
определен такт от работния цикъл на уредби ге. За цялосгно про-
следяване работата на схемата е необходимо за всеки такт да се
чертаят принципни схеми, което представлява тежка и обемиста
работа и се използува много рядко.
г. Принципно-монтажни схеми се разработват предимно при
сравнително сложни уредби, конто ще бъдат конструктивно раз-
делени на блокове. Главната цел на разработка га им е да се
изясни местоположението на всеки елемент и да се определят
точно връзките (броят и видът на съединителните проводници)
между възлите и блсковете и в същото време да се запази в
значителна степей възможността за проследяване действието на
схемата. Стремежът при разделяне на уредбата на блокове е
да се използува 'минимален брой съединителни проводници меж-
ду тях. При съставяне на принципно-монтажните схеми е необхо-
димо в предварително съставената принципна схема да се номе-
рират последователно всички съединителни проводници между
елементите на схемата (всички съединителни точки', като общият
проводник, към който са съединени произволен брой елементи,
независимо от тяхното разположение в отделяйте блокове се но
мерира с един и същ номер. Със същите номера се означават
проводниците в принципно-монтажните схеми. В този вид схеми
елементите се означават по същия начин както в принципните
схеми.
д. Монтажни схеми се разработват след уточнявапе иа кон-
струкцията на уредбата, на нейните блокове и възли, на разполо-
жението и закрепването на всички елементи. Те се чертаят така,
както изглеждат външно, и се означават с приетите в принципни-
те схеми индекси. В редица случаи е удобно монтажните схеми
да се чертаят в реален мащаб, отделно за всеки блок или при
големи размери на уредбата в определено сьотношение. Снопо-
вете от съединителни проводници се чертаят с плътни линии, без
да се спазва реалният им размер, а единичните проводници — с
тънки линии. Всички съединителни точки (клеми, букси, места за
запояване и пр.), както и двата края на всеки проводник се но-
мерират в съответствие с приетата номерация в принципните
схеми. В някои случаи се означават съшо видът, сечението и цве-
тът на изолацията на проводниците, коедо облекчава монтажа на
уредбата. Почти винаги монтажните схеми не дават представа за
работата на уредбата.
390
е. Кабелни схеми (кабелни планове) се чертаят за сложни
уредби и за такива, състоящи се от блокове, конто се монтират
на значителни разстояния един от друг и се свързват с многопро-
водни кабели. Предназначението на този вид схеми е да се улес-
нят работниците, извършващи монтажа и присъединяването на
кабелите към блоковете. За целта всеки блок се чертае във вид
на правоъгълник, който се означава с условен номер или индекс,
а в правоъгълника се изобразяват в реалното им разположение
изводните клеми на блока и фабричните им индекси (номера). Ка-
белите между блоковете се чертаят с плътни линии, а единични-
те им краища (кабелни жила) — с тънки линии, като всяко кабел-
но жило се свързва със съответната клема. Кабелите се номери-
рат и за всеки от тях се посочва типът на кабела, максималната
му дължина, броят и сечението на жилата.
14.2. МЕТОДИКА ЗА ЗАПИСВАНЕ РАБОТАТА НА ЕЛЕМЕНТИТЕ
НА РЕЛЕЙНИТЕ СХЕМИ
За да се проследи работата на релейните уредби, освен схе-
мите, конто си прилагат към тях, необходимо е също така да се
даде описание на работата на елементите. Такива описания са
особено необходими при сложни многотактни уредби.
Най-често работата на елементите в уредбата се описва с ду-
ми, като се проследява действието им. Например работата на
елементите в схемата на пулсиращата двойка релета трябва да
се опише така (вж. фиг. 14.4 з). Пулсиращата двойка се състои
от две релета, един бутон и една лампа. Релетата се захранват с
постоянно напрежение 12 V, а сигналната лампа може да бъде
захранена както с променливо, така също и с постоянно напре-
жение. В нормално положение на уредбата елементите не са
задействувани. Натиска се бутонът Б. Релето А се задействува
по следната верига: +12 V, контакта на бутона Б, спокойния кон-
такт на релето В, намотката на релето А, — 12 V. С контакта а
на релето А се включва веригата на релето В: +12V, контакта
а от релето Л, намотката на релето В,— 12 V. Релето В се за-
действува и с контакта си b прекъсва веригата на релето Дас
контакта си Ь.} включва веригата на лампата Л, която светва. След
изтичане на времето на закъснение на релето А то отпуска кот-
вата си и с контакта си а прекъсва веригата на релето В, което
след изтичане на времето на закъснението отпуска котвата си и
отново включва веригата на релето А; последното отново се за-
действува. С контакта си Ь2 релето В прекъсва веригата на лам-
пата JI. По-нататък работата на елементите се повтаря.
Този начин на описание е доста подробен, но при сложни
многотактни схеми не винаги може да се получи най-прегледно
изясняване работата на уредбата.
391
По-кратко и с достатъчна прегледност на работата на уредбите
описание се получава, като се използуват някои условии озна-
чения.
Както беше споменато (14.1.2), правилното формулиране на
условията и последователността на работа на елементите на схе-
мите, т. е. съставянето на функцис-палния алгоритъм на уредбите,
е от съществено значение не само при проследяване и анализи-
ране на действието на вече създадена уредба, но и за проекти-
рането (синтезирането) на схемите на нови уредби, работещи със
или без участието на човек. За описание на функционалния алго-
ритъм се използуват предимно два основни метода — структурен
и аналитичен (операторен, графичен, граф схема или матрична
схема).
На фиг. 14.5 е показана структурна схема на алгоритъма на
системата „телефонен апарат—човек". При работа начовекас ав-
томатичная телефонен апарат, както и при работа с всички мно-
готактни схеми, е налице извършването на редина елементарни
действия или операции. В конкретния случай те са следните. По-
ставяне на слушалката върху корпуса на апарата (условно озна-
чено с /11), „Вдигане на слушалката при входягц разговор „2",
„Набиране на желания телефонен пост" (Д.() и т. н. По същия на-
чин може да бъде съставена структурна схема и на други уред-
би. Действията се извършват винаги в определен ред, при спаз-
ване на определени логически условия, конто за релейните схеми
могат да имат само две условия—да бъдат или да не бъдат из-
пълнени. В конкретния случай такива логически условия са: „Има
ли входящо повикване?" (означено с PJ, „Има ли сигнал „изби-
рай"? (Р2) и пр. Прието е с главна буква А и индекс 7, 2, 3 . .
. . да се означават елементарните операции, а с буква Р и индекс
7, 2> 3.. . да се означават логическите условия, като при това с
Ао и Ро се означават обикновено изходното състояние и начално-
то логическо условие. Символите се подреждат един след друг
в определена от действието на устройството последователност.
Разклоненията в посоките на въздействие, дължащ’и се на нали-
чието на логически условия, конто имат две възможни значения
(да или не, 1 или 0), се изобразяват най-често със стрелки.
На фиг. 14.5 б е показана граф-схема на логическата схема на
алгоритъма на системата „Автоматичен телефонен апарат—човек".
Както се вижда от фигурата, граф-схемата е значително по-прос-
та при изображението, но създава по-големи трудности при про-
следяване поради липса на описанията на отделните операции.
Използуват се няколко начина, конто са близки помежду си.
а. Символично записване работата на релейно-контакт-
ните схеми. При символичного записване се означават главно,
тактовете на изменение на елементите в схемите. Този начни се
използува при сравнително по-прости схеми.
Най-често задействуваното състояние на елементите (релето)
392
се означава с черта над буквата, която означава елемента, или
пък със стрелка непосредствено до самата буква (Л или А f ).
Незадействуваното състояние на елемента (релето!) се означава с
черта под буквата илн със стрелка, обърната надолу до самата
буква (А или А | ).
Фиг. 1-1.6. Символично записване работата на
елементите на една схема
При по-прости схеми последователното задействуване на от-
делните елементи се дава чрез последователно записване на бук-
вите, означаващи тези елементи. Например В, А, С, Д, А оз-
начава, че след задействуване на релето В се задействува релето А,
което от своя страна предизвиква задействуване на релето С; по-
следното предизвиква отпускане на релето Д, след което отново
се задействува релето А При този начинът е трудно да се озна-
чи въздействието на един елемент одновременно върху няколко
елемента.
На фиг. 14.6 е показано символично записване на работата на
елементите на една схема, в която участвуват седем релета- То
трябва да се чете така: задействуването на бутона Бг включва
веригата за задействуване на релето А, което включва веригата
за задействуване на релетата В, Е и М. Релето Е подготвя ве-
ригата на релето Д. Релето В предизвиква задействуване на ре-
лето С, което включва веригата на релето Д. Задействуването на
релето А предизвиква отпускане на котвата на релето М. Задей-
ствуването на релето Д и отпускането на релето М предизвикват
задействуване на релето /б. По такъв начин може д^ се опише
работата на елементите на схема, в която са включени значител-
но по-голям брой елементи. Задействуваното и отпуснатото поло-
жение на релетата може да бъде отбелязано със стрелки.
Този начин на записване работата на елементите (релетата)
дава възможност да се отбележат някои времезависимости. На
фйгурата се вижда, че релето М отпуска котвата си с известно
закъснение (чертичката пред стрелката). Възможно е също да се
пока же самоблокировката на едно реле например с дъгичка до бук-
вата, която означава релето. По подобен начин могат да се пока-
жат и някои други характерни особености на работата на еле-
ментите .
б. Табличен метод. Работата ва елементите в схемата се
записва във вид на таблица. В нея елементите се подреждат във
393
вертикален ред. В хоризонтални редове се записват отделимте
тактове на работата. Задействуваното положение на елементите
се отбелязва с плюс, а незадействуваното — с минус. Таблицата
на включване и изключване на елементите дава възможност за
анализиране работата на схемата (табл. 14.2).
чрез последователното им означаване, като задействуването се
отбелязва със знака плюс пред буквата на елемента, а незадей-
ствуването — със знака минус. Веригите, по конто се задейству-
ват елементите, се отбелязват с цифри (в скоби), а самоблоки-
рането на елементите — със стрелка или с черточка под
буквата на елемента (релето).
в. Матрпчен метод. Съставя се матрица от контактите
на елементите, конто участвуват във веригите на изпълнителните
елементи. Последните се записват във вертикален ред. Матрицата
на схема, която се състои от три изпълнителни елемента — X,
У, Z, е показана на табл. 14.3. Във веригите на изпълнителните
елементи са включени контактите на елементите А, В, С, конто
могат да бъдат приемки или междинни, и собствени контакти на
релетата.
От тази матрица може да се установи, че схемата на уредба-
та се състои от три изпълнителни елемента; A, Y и Z. Във ве-
ригата на изпълнителния елемент X участвуват работните кон-
394
T i блица 14.3
А в с X Y Z
X а ь ' с 0 0 0
Y а ь с X 0 0
Z а ь с 0 Y 0
гакти на елементите А, В, С. Във веригата на изпълнителния
елемент К участвуват освен контактите на приемните елементи,
т. е. А, В, С, още и контактите на елементите X. Във веригата
на елемента Z участвуват контакти на елементите А, В, С и кон-
тактите на изпълнителния елемент Y. От матрицата не може да
се установи дали контактите са съединени паралелно или после-
дователно. Матричного записване на релейните схеми дава въз-
можност да се определи характерът на работа на уредбата. От
запаса в тази матрица може да се установи, че релейната уредба
има последователно действие, т. е, Y ще се задействува след
задействуването на X, тъй като във веригата му участвува кон-
такт от X- По подобен начин се задействува релето Z.
При използуване на магричния метод на записване обикновено
иървият хоризонтален ред А, В, С; X, У, Z не се пише, а се
подразбира, Когато във веригата на изпълнителния елемент се
включи собствен контакт, тоза означава, че след задействуване
на изпълнителния елемент той се самоблокира.
г. Графичен метод (в р е м е д и а г р а м и). Графичният
метод за анализиране на релейните схеми дава възможност да
се изследва работата на отделяйте елементи te схемата, а също
и взаимодействие™ помежду им. Всяка релейна схема може да
се разглежда в две състояния.
а) статично, когато всички елементи са в покой;
б) динамично, когато елементите на схемата работят.
Анализиране на схемите при графичния метод се извършва,
като предварително се сьставят времедиаграмите. По хоризонтал-
ната ос се напася състоянието на елемента в зависимост от вре-
мето. По вертикаляата ос се нанасят наименованпята на отдел-
яйте елементи. Използуват се също и времедиаграми, при конто
работата на елементите в зависимост от времето се нанася по
вертикалната ос, а наименозанията на елементите — по хоризон-
талната ос. Обикновено тези схеми се използуват при изобразя-
ване на елементите в статично състояние.
При изобразяване статичного състояние на работата на еле-
ментите се приемат следните условии означения: времето, през
което релето не е задействувано и котвата му е отпусната, се
отбелязва с надебелени чертички (някои авгори не отбелязваг);
395
времето, през което релето е задействувано, се отбелязва, като
на известна височина се чертае втора хоризонтална линия или се
прави удебеляване на оста.
На фиг. 14.7 са дадени означенията на две релета със ста-
Фиг. 14.8. Времедиаграма на неутрално реле
Фиг. 14 7. Статична времедиаграма на реле
тични времедиаграми. Показан е и пачинът на начертаване иа
времедиаграмата за неутрално поляризовано и комбинирано реле.
Както се вижда от фигурата, за изобразяване работата на ком-
бинираните релета се използуват две отделни оси. На едната ос
се изобразява състоянието на полярпзованата котва (б), а на дру-
гата — на неутралната (п).
Времедиаграмите за изобразяване динамичното състояние на
елементите се съставят по същия начин както при статично
състояние, но тук се отбелязват и пронесите при задействуване
на елементите.
На фиг. 14.8 е показана диаграмата на работата на неутрално
реле: в горната част на фигурата е дадена Диаграмата на тока в
зависимост от времето при задействуване и отпускане на котва-
та ; в долната част е дадена диаграмата на работа на релето при
динамично състояние. Отделните момента на работа са означени
с букви:
а' е моментът за подаване на тока в намотката на релето;
а'— б' — времето от началото на подаване на ток до момента
на тръгване на котвата (време на тръгване) —
б‘—в' — времето на прелитане на котвата и задействуване на
396
контактите -— прекъсване на спокойния и включване на
работния контакт; по-нататъшното увеличаване на тока
не оказва влияние върху работата на веригата, която
включват контактите, поради което графиката се озна-
чава с хоризонтална линия — /2;
Фиг. 14.9. Времедиаграма иа поляризовано и комбинирано реле
в' — моментът на допиране на котвата до опората (при при-
вличане);
s'— г' — времето, през което през намотката на релето протича
ток и котвата е привлечена — /2:
397
г' — моментът на прекъсване на тока в намотката на ре-
лето;
г—д' — времето, през което през намотката не протпча ток, но
котвата не е започнала да отпуска (г—д" — при закъс-
нителни релета) — ;
Фиг. 14.10. а. Времедиаграма на пулсираща двойка ре-
лета (статична)
д' — моментът, в който котвата започва да се движи;
д' — е'—времето на прелитане на котвата от работно в спокой-
но състояние — /Б;
е' — моментът на доппране на котвата до опората в спо-
койно състояние.
В зависимост от времепараметрите на релетата времената мо-
гат да бъдат по-големи или по-малки.
Както е показано на графиката, пространство™ между начу-
пената линия и оста се запълва по различен начин, а именно:
от точка а до точка в — с щрихи, което означава, че през на-
мотката протича ток, но котвата не е привлечена; от точка б'
до точка г е защриховано, т. е. през намотката протича ток и
котвата е привлечена. Когато релето е без ток, щриховка не се
398
прави. Тези означения са условии и не се спазват от всички авто-
ри. Времето на закъснителните релета на отпускане не се защри-
хова (г', д").
На фиг. 14.9 е дадена времедиаграмата на работа на поляри-
зовано и на комбинирано реле в динамичен режим.
Фиг. 14.10- б Времедиаграма иа пулсираща двойка (динамична)
На фгг. 14.10 а и бе дадена времедиаграмата на работа на пулси-
раща двойка релета. Схемата е начертана подробно, поради което
не се нуждае от пояснения.
В някои области на техниката намират приложение опростенп
времедиаграми, конто се чертаят с една линия.
Нзползуването на времедиаграмите дава възможност да се
анализират релейни схеми и със сложни времезависимости. При
съставянето на времедиаграми на сложни релейни схеми взаимо-
зависимостите между отделните елементи може да се означават
с пунктирана линия, която свързва моментите на изменение съ-
стоянието на отделните елементи. Когато е необходимо да се от-
бележи, че един елемент, след като се задействува, се самобло-
кира, под графиката на работата му самоблокировката може да
се означи с тънка линия. Характеристиката на отделните елементи
(закъснителни, бързодействуващи и др.) може да се даде в на-
чалото на графиката, където се означават елементите. При изслед-
ване на схеми със сложни времезависимости графиките на елемен-
тите трябва да се чертаят в определен мащаб. Това дава възмож-
ност да се определи точно времето за задействуване и отпускане
на отделните релета.
Времедиаграмите на електронни транзисторни релета се чер-
таят подобно на описаните вече.
399
14.3. ТЕОРЕТИЧНИ ОСНОВЙ НА СХЕМИТЕ С РЕЛЕЙНО ДЕЙСТВИЕ
14.3.1. Основни положения от алгебра на логиката [15, 34J
Алгебра на логиката е сравнително нов раздел от математич-
ната дисциплина, наречена теоретична логика. Теоретичната ло-
гика се занимава с методиката на математичните доказателства,
т. е. правилно ли се провеждат доказателствата при някои мате-
матички положения, какви следствия могат да получат, кои са
основните предпоставки за получаване на определен, резултат,
какъв трябва да бъде броят и характерът на основните сьжде-
ния, с помощта на конто може да се докажат други съждения,
и т. н.
Необходимостта от използуване на законите и принципите на
теоретичната логика или по-специално на алгебра на логиката въз-
никва със създаването на сложни релейни схеми в автоматиката,
телемеханиката, автоматичната телефония и особено в дискрет-
ните електронносметачни машини, където схемите се усложняват
дотолкова, че не е възможно сьздаването и анализирането им
без математичен апарат.
В алгебра на логиката при разглеждане на резултатите от
съжденията са приети две основни положения, а именно — съж-
дението е вярно или не е вярно (лъжливо), и се поставят главно
два въпроса, а именно:
а) как истинността или лъжливосгта на едно съждение зависи
от истинността или лъжливостта на включващите се в него про
стп съждения;
б) как истинността или лъжливостта на простите съждения,
конто влизат в състава на сложного съждение, зависи от истин-
иостта или лъжливостта на това сложно съждение или пък от
истинността или лъжливостта на останалите съждения, конто
влизат в състава на сложного съждение.
За опериране с отделните съждения и за доказването им е
разработен метод за математического им записване във вид на
алгебрично уравнение. Установени са също и закони, по конто
става преобразуването на това уравнение.
При разглеждане на релейно-контактните схеми се вижда, че
много от задачите, конто трябва да се решат (синтез и анализ),
са близки или подобии на тези от алгебра на логиката.
Както е известно, при построяването и анализирането на ре-
лейно-контактните схеми се разглеждат следните два въпроса:
а) как затвореното или отвореното положение иа една сложна
контактна система (от която се определя веригата на един меж-
динен или изпълнителен елемент) зависи от затвореното или отво-
реното положение на контактите на приемните, междинните и
изпълнителните елементи;
б) как затвореното или отвореното състояние на контактите
400
на определени елементи (приемни, междннни или изпълиителнн)
от схемата зависи от затвореното или отвореното състояние на
веригата в схемата на елемента.
Вижда се, че между основните въпроси на алгебра на логи-
ката и релейио-контактните схеми съществуват аналогични поло-
жения.
При записването на уравненията в алгебра на логиката обик-
новено се използуват знаци (за суми ране и умножение), конто се
отличават от тези в обикновената алгебра. В теорията на релей-
но-контактните схеми се използуват обикновено знаците на обик-
новената алгебра.
В алгебрата на логиката съществуват три операции: логическо
сумиране, логическо умножение и отрицание.
Логическа сума (дезюнкция) на две съждения А и В се на-
рича съждението, за верността на което е достатъчно поне едно
от двете съждения да е вярно — А или В. Разбира се, съжде-
нието ще бъде вярно, когато и двете съждения са верни, и греш-
но, когато и двете съждения са грешни. При логическата сума
съжденията се съединяват със съюза „или". Ако се отбележи с
И вярното (истина) съждение, а с Л — невярного (лъжливото)
съждение, ще се получи
И+И=И, Л-\-И—И, ИА-Л-^И, ЛА-Л = Л.
Съюзът „или" в различните източници се означава с »-Ь“
или с „V".
В релейно-контактните схеми логическата сума означава па-
ралелно съединение на контактите, т. е. веригата на изпълнител-
ния елемент ще бъде затворена при затваряне на един от двата
паралелни контакта или при едновременно затваряне и на двата
контакта. Този начин на разсъждение и записване се прилага и
при повече от два контакта.
Логическо произведение (конюнкция) на две съждения А и
В се нарича съждението, което е вярно само тогава, когато и
двете съждения Л и в са верни. В останалите случаи съжде-
нието е грешно. При логического произведение съжденията се
снързват със съюза „и“.
Като се използуват приетите тук означения за вярно и лъж-
ливо съждение, може да се запише: И.Й~И\ Л.И—Л-,
И. Л=Л\ Л .Л—Л. Съюзът „и“ се означава с точка или
„А“> или В някои източници се използуват и други озна-
чения.
Логического произведение в релейно-контактните схеми озна-
чава последователно съедннеиие на контактите. т. е. веригата
може да бъде затворена само при затваряне на всички последо-
вателно съединени контакти.
Логическо отрицание (контрадикторна противоположност)
401
26 Електрически релета.
се нарича съждението, което е противоположно на даденото
съждение. Обикновено нротивоположното съждение се отбелязва
с чертичка над съответната буква и се чете х не е х. Тъй като съж-
дението х е противоположно на х, то х ще бъде лъжливо, ко-
гато х е вярно, и вярно, когато х е лъжливо.
В релейно-контактните схеми логическото отрицание съответ-
ствува на противоположните схеми и контакти. 11апример а озна-
чава работен (отворен) контакт, а — спокоен (затворен) контакт.
Вместо отрицание в релейно-контактните схеми се използува
терминът инверсия. Инверсна схема се нарича тази, която съдър-
жа контакти и съединения, противоположив по действие на да-
дена схема.
14.3.2. Основни равенства и законы в теорията
на релейно-контактните схеми
Математичният апарат в теорията на релейно-контактните
схеми използува основните положения на алгебра на логиката,
която оперира с две стойности — нула и единица. Основните
въпроси на тази теория се отнасят за схеми, конто съдържат
релейно-контактни елементи, ио те могат успешно да се прилагат и
за схеми, конто са съставени от безконтактни елементи, работещи
в релеен режим.
Изменението на състоянието на тези устройства може да се
изрази чрез математичните символи на единицата и нулата, конто
отговарят на състоянията: включено—изключено, отворено—затво-
рено, пропуска—не пропуска и т. и. Двете крайни положения на
схемите се наричат структурна проводимост. В теорията на релей-
но-контактните схеми са приети следните означения:
а) с големи букви, например А, В, С ... X, У, Z, се озна-
чават намотките на релетата;
б) с малки букви: а, Ь, с ... х, у, z — работните контакти
на релетата (нормално отворени) ; _ _ _ _ ‘
в) с малки букви и чертичка отгоре: а, Ь, с, . . . х, у, z —
спокойните контакти на релетата (нормално затворени);
г) последователното съединение на контактите се записва със
знак за умножение ху, хДу; при начертаване на схемите на мя-
стото на контактите могат да се поставят съответствуващите им
букви, както е показано тук:
402;
д) паралелното съединение на контактите се записва със знак
за събиране х;
е) постоянно отворена верига (от контакти)се означава с нула
(0), а постоянно затворена — с единица (1);
ж) нормално отворената верига от контакти се означава с ну-
ла (0);
------о О о-----
з) нормално затворената верига се означава с единица (1);
1
и) структурната формула на веригата се означава с /;
й) структурната формула на цялата схема се означава с F;
(структурната формула на схемата или просто структурна фор-
мула се нарича формулата, чрез която са записани условията на
схемата; структурните формули изразяват начина на свързване
на елементите в схемата);
к) х . 1 = х;
л) х.0=0;
м) х +1 = 1;
н) х-рО=д;
о) х . х—0.
Като се използуват дадените записи, с прости логически раз-
съждения може да се установят следните зависимости.
От последната формула (т. о) се вижда, че ако е осъществе-
но последователно съединение на два контакта от едно и също
реле, от конто единият е постоянно отворен, а другият — по-
стоянно затворен, състоянието на веригата се запазва независимо
от състоянието на контактите (постоянно отворена).
Преобразуването на релейно-контактните схеми се прави с цел
датсе получат по-прости схеми, а също и да се анализира рабо-
та еа на сложните схеми. След преобразуването новополучените
сх ми трябва да отговарят на поставените условия. Съкращава-
гЧ I Г*"!Уд Hi |
у I y-j у у y|
3)*tXy=X fO]x(Xty)=X ti)x+xy=x+y f2)x(x+y)=xy
вето на елементите или контактите на тези схеми не трябва да
води до намаляване възможностите им или до влошаване на
защитните им качества
Фиг. 14.11. Релейни схеми
и др. При преобразуване на схемите се
приема, че всичкн контакти на едно ре-
ле ра5отят едновременно, като не се
отчита времето на прелитане на кон-
тактите и се използуват математични
операции, обикновено без да се чертаят
междинните схеми.
Въз основа на логически разсъжде-
ния е установено, че:
а. Схема от паралелно съединени
едноименни (от едно и също реле) кон-
такти може да се замени със схема,
състояща се от еди i контакт от също-
то реле (х+х+х-Ь- - х)-
б. Схема от последователно съеди-
нени едноименни контакти (от едно и
също реле) може да се замени със схе-
ма от един контакт от същото реле
(х . х . х . х . . =х).
в. Схема от последователно съеди-
нени един или няколко контакта с нор-
мално отворена верига (0) представля-
ва нормално отворена верига (х . у . 0=
=0).
г. Схема от паралелно съединени
един или няколко контакта с нормално затворена верига (1) пред-
ставлява нормално затворена верига (хЧ-у+1 = 1).
д- Верига, в която участвуват последователно съединени сцо-
404
койни и работни контакти от едно и също реле, представлява
нормално отворена верига (х . х=0).
е. Верига, в която участвуват паралелно съединени’работни и
спокойни контакти от едно и също реле, представлява^нормално
затворена верига (x-f-x=l).
ж. Когато работен или спокоен контакт от едно реле е вклю-
чен последователно с никоя контактна схема, в тази схема всички
едноименни контакти от това реле могат да бъдат заменени с 1
(постоянно затворена верига), а всички противоположни контак-
ти — с 0 (постоянно отворена верига).
з. Когато един работен или спокоен контакт от едно реле е
съединен паралелно с една контактна схема, всички едноименни
контакти от това реле, участвуващи в схемата, могат да бъдат
заменени с 0 (нормално отворена верига), а всички противополож-
ни контакти могат да бъдат заменени с 1 (нормално ззтворена
верига).
Основни закони. В теорията на релейно-контактните схеми са
валидни следните закони:
1. Разместителен закон
а) х+_у=у-|-х; б) х . у~у х.
2. Съчетателен закон
a. (x-f-_y)+-z=x4-(_y+z); б) (х . у) z=x (у . z).
3. Разпределителен закон
а) (х-Ьу) z=xz+yz-, б) xyy-z=(x~yz) . (y4~z)=xy+zy+zx-y
+zz=xy+z . (1 +y+x)=xy+Z.
4. Инверсен закон
a) х-уу=х.у; б) x . y—x+y.
Равенствата от т. 1 а, б-, т. 2 а, б; т. 3 а са подобии на тези
в обикновената алгебра. Равенството в точка 3 6 се доказва,
като се използуват някои от разгледаните вече равенства и про-
сти математични действия.
Изразите от т. 4 а, б показват пълна прогивоположност на
схемите, отразяващи двете страни на равенството. Първата част
х+у отразява паралелна верига с работни контакти, втората част
на същото равенство х . у отразява верига от последователно
съединени контакти, конто са нормално затворени. В първия
случай при затваряне иа един контакт веригата ще се затвори,
яри втория случай при задействуване на едно от релетата вери-
гата ще се отвори-
На фиг. 14.11 са дадени две схеми, начертали по начини,
приети в теорията на релейно-контактните схеми. Дадени са и
формулите на същите схеми:
а . . . . F (20=(а . b . с) X
405
b .... F (A) — [(a -(- b) c {(fl 4- c) b + b (c -f- я)}1 X
Когато в схемата има няколко изпьлнителни елемента, тя мо-
же да се запише чрез една формула или пък чрез отделив фор-
мули за всяка верига на изпълнителните елементи.
Структуриите формули на отделяйте изпьлнителни елементи
могат да имат и следния вид;
f (xi)=(fl+^i + 6-(-c) А^
f (.xz)~(.tt-Fx2 + c) Х2.
Структурната формула на цялата схема тогава ще има вида
F (xlt x2)—(ci Ф-лу -f- b +с) Х± -|- (а + х2 + с) Аф.
В най-обгц вид структурната формула на схема, в конто са
включени няколко изпьлнителни елемента с различен брой кон-
такти от междннни елементи, може да се запише по следния
начин:
F (х1Г х2, х3, . хпа, Ь, с, d . . ri).
Във формулите X, Y, Z обикновено са изпьлнителни елемен-
ти, а, Ь, с ... р — контакти на приемните или междияните
елементи. Необходимо е да се отбележи, че от общите формули
не може да се види начины на съедизяване на контактите по-
между им.
Нула и единица. Конституенти
Както беше казано, релейно-контактните схеми имат две съ-
стояния — отворено (0) и затворено (1).
Постоянно отворено състояние имат вериги, конто съдържат
последователно съединение на нормално отвэрени и нормално
затворени контакти от едно и също реле (едноименни):
а а=0; b . 6=0; с . c = Q, d . d = 0.
Ако сумираме тези произведения, ще получим също постоянно
отворена верига:
а . дф-6 - b + с . c+d . rf=0-}-0-|-0+0=0.
Известно е, че тези суми (от произведения на контактите)
могат да се разложат и преобразуват като произведения от суми-
те на контактите.
Когато се използуват контакти от двете релета А, В, тогава
разлагането ще стане така (фиг. 14.12):
а. a+b . b=(a-t-b. b) (a+bb)=(a + b) (a+b) (аф-6)(дф-6)=0.
406
По същия начин може да се разложат изразите на сумите от
произведенията на контактите на 3 релета:
aa + bb + cc=(a+b+c) (о + 64-с) (я+6+с) (я + 6+с) (я + 6 + с)
(я-}-6+с) (я+6+с) (я+6 + г)=0.
Фиг. 14.12. Схеми на конституентите на единицата и нулата
Когато се използуват п релета, общият израз ще бъде
ua+bb + cc + dd+ . . . nn=(a+b+c+ . . +п) (а+Ь+с+. . . п)
. . . . (я+6 +c-f- . . . я) =0.
Всички разгледани уравнения представляват нормално отверг-
ни вериги.
Конституентите на разложението на единицата за една схема
от три релета са показани в табл. 14.4.
Схема, конто се състои от последователно съединени контакт-
ни групи, съдържащи всички възможни комбинации на паралелно
съединени работни и спокойни контакти от участвуващите в тази
схема елементи, представлява постоянно отворена верига. Члено-
вете на изразите (уравненията) на схемата се наричат конституен-
ти на нулата.
По същия начин се разглеждат вериги с разноименни кон-
станти от едни и същи релета, конто са съединени паралелно
л-ря=1; 6 + 6 = 1; с + с=1 ....
Ако се умножат първите два члена, ще се получи нормално
затворена верига:
(я+я)+(6 + 6)=я6 + я6 + я6+я 6=1.
Прн три елемента се получава следният израз:
(я+я) (6+6) (c+c)=abc+ cibc+abc-\-abc+abc+a b с +
-\-ab с + ab с = 1.
При п елемента структурната формула ще има следния вид:
407
Таблица 14.4
Номер на състоя- нието Състояние на релето + работно ; — спокойно Верига Конституент
л(1) | £(2) В(4)
0 — — — а б в 1
1 1 + — — а б в
2 — + — а б в
3 + + — а б в
4 — — + а б в
5 + — + а б в
6 —- + + а б в
7 + + 1— абв
a.b.c . . . n+abc .. . n + abc ... n+abc . .. n+a be., .n—1.
Схема, която се състои от паралелно съединени контактни
групи (вериги), съдържагци всички възможни комбинации на по-
следователно съединени работни и спокойни контакти от уча-
ствуващите в тази схема елементи, представлява постоянно зат-
ворена верига. Членовете на изразите (уравненията) на схемата
се наричат конституенти на единицата.
Конституентите се отбелязват с буквата п и за индекс се по-
ставя номерът на конституента. Номерата на конституентите се
408
иолучават по следния начин: релетата в схемата се означават с
индекси 2' , където г=0, 1,2,3, 1 (т. е. индексите на ре-
летата носят номера 1, 2,4,8 . •., 2n—I). В зависимост отномерата
на релетата, конто работят във веригите, се определят номерата
на състоянията на схемата и номерата на съответните вериги.
Когато не е задействувано нито едно реле, сумата ще има нуле-
во състояние и веригата ще носи също номер нула. Когато
всички релета са задействувани, номерът на състоянието ще се
определи — 2'1-1.
От казаното се вижда, че всяка схема може да се представи
като съставена от определен брой конституенти — от паралелни
вериги, конто се състоят от последователно съединени контакти
на всички релета, участвуващи в схемата.
Тъй като конституентите се различават помежду си най-мал-
ко по състоянието на един множител, произведението на два
различии конституента винаги е равно на нула (0) (fe kj =0).
Всяка схема 1\ може да се представи като сума от определен
брой конституенти I. Ако се сумират всички останали конститу-
енти 2" — I, ще се получи нова схема F2, която по отношение на
първата ще има следните по-важни свойства:
f1+f2=i, F£.f2=o,
т. е. схемата F2 е инверсия на схемата FT. От това следва, че
всяка схема може да бъде представена не само като сума от
определен брой конституенти, но също и като инверсия на сума-
та от останалите конституенти.
Както беше казано, всяка схема може да се разложи на кон-
ституенти чрез последователно отделяне на контактите на реле-
тата.
Ако е дадено уравиението на схемата /(а, Ь, с, . . , т\ разла-
гането на конституенти става чрез последователно отделяне кон-
тактите на релетата. Във всяка схема контактите на едно реле
могат да бъдат нормално отворени и нормално затворени.
Като се напише уравиението на схемата, може тези контакти
да се изнесат пред скоби:
f(a, b, с, d.. • m}=fra+fia-,
b, c, d . . ./w); /2==/(Л b, c,d . . . m).
Ако се приеме, че единият контакт е нормално включен, дру-
гият ще бъде^ изключен, т. е. уравиението на схемата може да
се напише по®следния начин:
f(a, b,c . .. b, с .. . m)a+f{0, b, с .. . т)а.
По същия начин може да се изнесат контактите на другите
релета, участвуващи в схемата:
409
f(a, b,c .. .m)=f(l, 1,1... l)a, b,c... 1,1,1... l)a, b,c
+f(l,0,1... l)a, b,c ...m+f(O,0,1 ...l)a, b, c~... m+
+f(0,6, 0... 0) a , b, c... m.
Графичното разлагане на схемата е дадено на фиг. 14.13.
Фиг. 14.13. Графично разлагане на схемите
Разлаганего на схемите на конституенти с помощта на табли-
ци става по следния начин. В първата вертикална колонка се на-
насят номерата на състоянията на веригите, а във втората —
структурната формула на схемата, която се изследва. Срещу съ-
ответните конституенти се записват числата О или 1. Единица се
записва, когато знаците на елементите в конституента и във
формулата са еднакви, а когато са инверсии (противоположни),
съответният знак се заменя с 0 (нула).
Таблица 14.5
Номер на състоянието Конституенти At В, с< а ( в + с) + а (в+с) в (я)
0 а в с — — — 0(1+1)+! (0+0) 0
1 а в с + — — I (1+0+0 (0+0) 1
2 а в с — + — 0(0 + 1)+1 (1+0) 1
3 а в с + + — 1 (0+1)+0(1+0) 1
4 а в с — — + 0(1+0)+1(0+1) 1
5 а в с + — I (1+0)+0(0+1) 1
6 а в с — + + о(о+о)+1(1+1) 1
7 а в с + + + 1(0+0)+0(1+1) 0
След като се извършат действията, определя се множителят
пред конституента. Когато той е нула, съответният конституент
не участвува във формулата на веригата.
410
Пример. Да се определят конституентите на схемата, която е
дадена с формулата
/л =а (Ь + с) + а (ft + с).
От табл. 14.5 определяме конституентите:
Дл = (a be A- abc + аЪ с +-abc -\-ab с +ab с) Л.
След като формулата се опрости, ще се получи същата схема.
14 3 3. Схеми с мостови елементи
Разгледаните дотук равенства и закони се отнасят главно към
паралелно-последователните схеми, наречени още схеми клас П.
Както бете казано, в техниката се използуват също схеми, кон-
то имат мостови елементи, наречени схеми клас
М. При тях обикновено всеки начален елемент е
свързап с всеки краен. На фиг. 14,14 е дадена една
проста мостова схема.
Формулата на мостовата схема от фиг. 14.14
има следния вид:
F (х) = ab +aed }-ed + bee.
След извършваче на преобразуванията се полу-
чава
Фиг. 14.14.
Мостова схема
F (х)=я (ft ed) + ft (d + ec).
Възможно е да се направят и други подобии преобразуваНия.
При сложни мостови схеми записването на веригите и преоб-
разуването им е доста трудно. Изследването на мостовите схе-
ми обикновено става, след като същите се преобразуват в после-
дователни схеми.
Мостовите схеми имат значително по-малко контакти, откол-
кото равностойните им (по качество) паралелно-последователни
схеми.
Симетрични схеми. Задействуването на изпълнителните еле-
менги в симетричните схеми става при задействуване на опреде*
леи брой елементи независимо от това, кои са те. При аналитич-
ного написване на структурата на симетричните схеми е доста-
тъчно да се знае броят на участвуващите елементи и броят на
елементите, конто се задействуват при образуване на верига на
изпълнителния елемент.
Симетричните схеми се означават с буквата S, а броят на
елементите, конто се задействуват за създаване на затворена ве-
рига, се озна!ава с индекс. Например S2a (a, b, с, d) означава, че
411
схемата е симетрична, има четири елемента (Л, В. С, D) и изпъл-
нителният елемент се задействува при задействуване на 2 или 3
елемента.
Симетричните схеми се чертаят на специални мрежи. На фиг;
Фиг. 14.15. Симетрична схема
14.15 е дадена такава мрежа с 5 елемента. Изпълнителните еле-
менти могат да се включват в точките 0, 1,2. 3, 4, 5, конто се
наричат нива на симетричната схема. Когато изпълнителният еле-
мент се включи на нулево ниво (0), задействуването му ще ста-
не веднага с подаване на напрежението в точката А, т. е. еле-
ментът ще се задействува независимо от състоянието на меж-
динните елементи a, b, с, d, е.
14.3.4. Схеми с предварително зададени условия на работа
За създаване на определени условия на работа на изпълни-
телните елементи в схемите се използуват междннни елементи.
Условията на работата им се задават предварително чрез опреде-
лена програма. Последната може да бъде както много сложна —
с използуване на голям брой елементи със сложни зависимости,
така и по-проста, определяща се от действието на няколко елемен-
та, свързани по определен начин. За съставяне програмата на
работа на междинните елементи се използуват таблици, а за ана-
лизиране работата на елементите се съставя времедиаграма.
412
Тук се разглеждат някои равенства, конто са съставени на
базата на прости схеми и зависимости.
а. Релетата А и В (фиг. 14.16) са така включени, че не могат
да бъдат задействувани едновременно (например, когато намот-
ките им са включени чрез
превключващ контакт).
Ако се съединят последо-
вателно два работни контак-
та от релетата А и В, ще се
получи постоянно отворена
верига (а.6=0), т. е. когато
b е затворен контакт, а не
може да бъде затворен.
По същия начин може да
Фиг 14.16. Схема с два контакта
се лекаже, че «4-6=1.
Като се изполузват посочените равенства, може да се получат
и следните изрази:
«.6 = 6 и а . Ь=а.
Тези равенства се доказват, като се прибави нула (0), конто
може да се представи чрез произведението «.6=0, т. е.
а.Ь + а . 6=6 (а4-а)=6 (1)=6.
Равенствата могат да бъдат доказаны също и по логически
начин.
Съгласно поставеното условие при задействуването на релето
А релето В няма да се задействува — лампата ще светне. При
задействуването на релето В релето Л също няма да се задей-
ствува — лампата ще светне. Когато се задействуват релетата със
спокойните си контакти («, 6), състоянието на веригата няма да
да се измени.
От последните равенства могат да се до нажат и следните :
«4-6 = 6;
«4-6 = «.
По същия начин се доказват равенствата, конто са съставени
от контактите на три или повече релета, етговарящи на поставе-
ните условия:
«.6.с=0, a.b .с .d—0;
&A~b 4-^4-rf= 1 ;
£i.b. c=a.b',
413
a. b .c=a.c;
a.b.c=b.c;
a+ b+c=b-}-c;
a+b+c—a+b
и T. H.
б. Релетата А и В са така включени, че всякога релето А се
включва по-рано от релето В и се изключват двете релета едно-
временно или пък релето А се изключва след релето В. По ло-
гически начин може да се докаже, че
Това равенство следва от поставеното условие, че при задей-
ствуване на релетата А и В контактът а ще се затваря винаги
по-рано от отварянето на контакта Ь. При изключване на вериги-
те на релетата релето В с контакта си b ще затвори отново ве-
ригата. Прекъсването на веригата на елемента А (контакта а) ня-
ма да се отрази на веригата на изпълнителния елемент. Изпълне-
ние на условието за по-късното отпускане на релето А означава,
че предварително веригата ще се затвори с контакта Ь, а след
това ще се отвори с контакта а.
Така могат да се докажат и равенствата. съставени от кон-
тактите на релетата А и В, конто работят по посочения по-горе
начин:
ab—Q-,
a+b=b.
Последното равенство се доказва, като се умножи лявата
част с единица, кояго може да се представи със сумата а-р6=Ь
т. е.
(a+by){a+b)=aa+a b+ba + b b=b (а+а)—Ь(1)—Ъ-
При последователно свързване на работните контакти ще се
получи
a.b=b.
Това равенство може да се докаже, като се прибави към ля-
вата му част нула (й.6 = 0), с което то не се изменя:
ab+ab—b(a + а)—Ь.
При последователно свързване на два спокойни контакта (а. Ь)’
414
се получава верига, състоянието на която зависи от спокоиния
контакт на релето А:
а. Ь=а.
При паралелно свързване на два работни контакта от релетата
А и В състоянието на веригата ще зависи от работния контакт
на релето А:
а-\-Ь=а.
Това равенство може да се докаже, като се умножи лявата
част с единица (п + б = 1), т. е.
(о + b) (a+b)—a+ab+ba+bb=a(l + b + b)=a.
Разгледаният дотук пример може да се разшири за вериги с
повече от два елемента (три и повече), конто се включват после-
дователно и се изключват едновременно или в обратен ред.
При три елемента — А, В, С, ще се получи
а-\-Ь+с=а\ а.Ь.с=с;
а+Ь+с=с; а.Ь.с-а;
а+Ь + с=1-, а.Ь.с=0 и т. н-
в. Релетата А и В са така включени, че винаги едно от тях
е задействувано (вж. т. а).
По логически начин може да се докаже, че
«4-6=1; а. b-b;
a.b = O; a+b=b-,
а+Ь = сг, а.Ь—а.
г. Релетата А и В се задействуват и отпускат едновременно
По логически начин може да се докаже, че
a.b — a = b\ при три релета а.Ь. с=а=Ь—с;
a.b=a = b; при три релета а. Ь. с~ а=Ь=с;
a+b-[-c=a=b=c;
a-\-b = a-\-b= 1.
По същия начин могат да се докажат и други подобии схеми
на контакти на релета.
415 .
14.3.5. Схеми с допълнителни елементи
Схеми с допълнителни намотки на релетата. Използуването на
допълнителни намотки на релетата дава възможност да се оп-
ростят схемите, а също и да се намали броят на контактите на
междинните елементи.
Фиг. 14.17. Схема с две намотки вместо контакти
Пример. Да се състави схема, в конто изпълнителният еле-
мент X да се задействува от два междннни елемента А и В при
следните условия:
а) при незадействувано положение на междинните елементи
А и В изпълнителният елемент X да не се задействува;
б) изпълнителният елемент X да се задействува при задей-
ствуването на един от междинните елементи А или В;
в) изпълнителният елемент X да не се задействува при задей-
ствуването на двата междннни елемента.
Уравнението на схемата на работа на изпълнителния елемент
при задействуване на елемента А и незадействуване на елемента
В ще се запише така: а Ь.
Това е верига, по конто се задействува изпълнителният еле-
мент при задействуване на А и незадействуване на В. Изпълне-
нието на условието „изпълнителният елемент X да се задейству-
ва при задействуване на В и незадействуване на А ще се запн.
ше така а. Ь.
Тъй като елементът X трябва да се задействува по първата
или по втората верига, следва двете вериги да се включат пара-
лелно (фиг. 14.17а):
Условията, поставени в точки а и б, се изпълняват. Вериги’
конто да удовлетворяват останалите условия, не са необходими*
41 (»
Условията на примера могат да бъдат изпълнени, като вмес-
то четири контакта се включат само два, но вместо една намот-
ка на изпълнителния елемент X се включат две, конто да отго-
варят на следното (фиг. 14.176):
Фиг. 14.18. Схема с три намотки вместо контакти
а) намотките да имат равен брой ампернавивки;
б) всяка намотка да има достатъчно ампернавивки за задей-
ствуване на котвата на релето;
в) намотките да бъдат включени противоположно.
При задействуване на елемента А изпълнителният елемент
ще се задействува по първата си намотка X', а при задействува-
не на елемента В изпълнителният елемент ще се задействува чрез
втората си намотка X”.
При едновременно задействуване на елементите А и В изпьл-
нителният елемент X няма да се задействува, тъй като двете
намотки са включени противоположно.
По същия начин може да се преобразува схемата, дадена на
фиг. 14.18 а.
От схемата не е трудно да се разберат условията на рабо-
та на изпълнителния елемент А. Той ще се задействува при за-
действуване на един или два от междинните елементи (А, В, С).
При незадействуване или задействуване на трите елемента
(Л, В, С) изпълнителният елемент не се задействува.
Както се вижда, в дадената схема има 6 контакта. Броят им
може да бъде намален, като се използуват допълнителни намот-
ки на изпълнителния елемент X.
На фиг. 14.18 б е дадена схема с три контакта и’с три на-
27 Електрически ре лета
417
мотки на изпълнителния елемент. Намотките отговарят на след-
ните условия:
а) всички намотки поотделно имат достатъчно ампернавивки
за задействуване на котвата на релето;
б) първата намотка X' има два пъти повече ампернавивки от
Фиг. 14.19. Схема с намотки вместо контакти
втората и третата поотделно; втората и третата намотка X" и А""'
имат по еднакъв брой ампернавивки;
в) намотките X' и X'" са включени противоположно на пър-
вата намотка X'.
При включване на контакта а елементът X ще се задейству-
ва по първата си намотка Х'\ при включване на контактаb —по
втората си намотка X" и при включване на контакта с — по тре-
тата си намотка X"'. При включване на контактите а и b елемен-
тът X ще се задействува по първата си намотка, тъй като тя
има два пъти повече ампернавивки от втората, кояТо в случая ще
бъде включена противоположно. По същия начин елементът X
ще се задействува и при включване на контактите а и с. Когато
се задействуват контактите b ис, елементът X ще се задейству-
ва от двете намотки X" и X'".
Когато се включват едновременно и трите контакта а, b п с,
елементът няма да се задействува, защото намотката X' е вклю-
чена противоположно на X" и X'". От казаното дотук се вижда,
че втората схема по принцип на работа отговаря на първата.
Намаляване на броя на контактите в схемата може да се по-
стигне и като се използуват основните закони на преобразуването
на схемите.
В дадената схема на фиг. 14.19 се вижда, че са включени
два изпълнителни елемента и Х2, пет контакта на приемнике
418
елементи А, В, С и два контакта от изпълнителните елементи
Хх, Х.: (самоблокировъчни).
Веригите на задействуване на отделните елементи ще се за-
пищат така:
^i(v1)=(fl+Vi+6-f-c)A'1; F1(r2)=(o4-x24-c) Х2;
Z?(x1v2)=(tz 4-^ 4~6 4-г) +(h-|-v2 4- с) Х2.
Последното уравнение може да се преобразува по следния
начин:
F,: Xi \2) = аХ > —f-лу X, - 6Х , -J- cX-t 4- ciXa 4- -v2X., Ь с-X 2 ——
= а(Х, 4- XJ [ bX-t + г(Л 4-Х2)4-х1Х1 4- х2Х2.
Това уравнение може да се представи в дадената на фиг. 14.19
схема. От нея се вижда. че броят на контактите е намален, но
това е предизвикало увеличение на броя на намотките.
143.6. Схеми с токоизправителни елементи
Използуването на токоизправителни елементи в релейните
схеми дава възможност да се съкрати броят на контактите на
релетата и да се премахнат обходните вериги. Изправителните
елементи се означават с буква k. Когато изправителният елемент
Фиг. 14.20. Диоди п условните им означения в теорията на релей-
но-коитактните схеми
е включен по посока на проводимостта, означава се без чертичка,
а когато е включен в обратна посока — с чертичка (фиг. 14.20)..
Схемите с токоизправителни елементи се преобразуват, като
се използуват разгледаните закони на контактите. Разликата меж-
ду контактите и токоизправителните елементи се състои в това,
че контактите изменят състоянието на веригата при задействува-
не на релета, а токоизправителните елементи създават постоянна
проводимост или непроводимост на веригите, в конто те са вклю-
чени.
Обикновено токоизправителните елементи се включват във ве-
ригите заедно с контакти.
За токоизправителните елементи са валидни равенствата
k.k.k.k. . . . =6;
6 4-6 4-6 4-6 4- • • + k ~
k. k=Q;
k+k^l.
Пример. Да се състави схема с три изпълнителни елемента
Xf, Х2 и Х3, конто да се задействуват от контактите на прием-
ните елементи А, В и С при следните условия:
Фиг. 14.21. Минимизирана схема с диоди
а) се задействува при задействуването на .4 или С и се
самоблокира;
б) Х2 се задействува при задействуването на В или С и се
самоблокира;
в) Xs се задействува при задействуването на А или В, или С.
Схемата да се минимизира, като се използуват диоди.
Уравненията на веригите за задействуване на отделяйте из-
пълнителни елементи имат следния вид:
/х, =(и+с+хг) AS; /X =(6 + t'+xa)A'a; fa =(а+Ь+с)Хя
Уравиението на общата верига има следния вид:
F (Xi. х2. х3) =/xt+/xa+/xB-
Тогава
Р(.Л1. л» лз) — (^-J-Xi-J-c)AS4-(6 +-Xg-|-с)Aa-j-(<J-\-b-\-c)Xs=
— uXl^-x1Xi-]-cX1-]-bX2-\-x2X2-j~cX2 + «AS+ bXs-{-cXs.
Във веригите на отделяйте намотки се поставят токоизпра-
вители
42@
F\x„ x,, ла)=о^1^14-с’^2А1Ч-х1Л14-6й3А'2+сА4Л2+х2Л'2+
4~ cik?tX3~\~ b k$X3 4“ ck7 X 3.
Веригите с токоизправителни елементи се разделят на две
части:
F\xu х,. х3) =(х1А1 +х,Х2)+аку + ск2 + Ьк3+ск4+акъ-[-Ьк6+ск7
kiXL 4- k2 Х} + ka X2 4- /г4 A'2+к5Х3 4- ke A 3 4- k7X3— (x4 X4 4-
-|-x2A’2)4-o (^14"йб)4-6 (ks-\-k^-\-c{k2-[-k4-i-k7) :
W Л 4-№ + Ю Х2-^(къ4- ke +k7) A-3].
Начертава се схемата (фиг. 14.21), като за точка на съедине-
нията се използуват изправителните елементи.
От схемата се вижда, че условията на работа на изпълнител-
ните елементи са същите, въпреки че броят на контактите е зна-
чително намален.
421
£ ПРИЛОЖЕНИЕ
Основни характеристики на релета за променлив ток
1 № по ред| ХАРАКТЕРИСТИКИ Единици за измерване Тип реле
РПУН РП23Б РП25Б РНП11 РТ-40 РВК-1 УЗП РУ 2РМ01 2РМ10 РМ-300 РМ-305
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12
1 Номинално напрежение V 220~ 220~ 380~ 220 220 380 250 220s 220s
2 Номинални токове а) траен ток б) максимален ток = в) максимален ток ~ А А А — 5 0,1 0,054-26 4 2 0,25 1 6,3s вкл. 0,25 4 вкл. 0,1
3 Номинално командно на- прежение V 1854-225 110, 220 НО, 127 220~ 28, 48, 96 220 42, 220, 380 24, 48, 110, 220 0,01 - 4 12, 244- 220 пр. 244- 220 124-220 244-220~
4 Време н а задейству ване на релето S до 0,06 0,10 304-60 34-20 0,030 0,015
5 Консумирана мощногт U i ? и СО о VI VI | 0,24-8 <175, <275 <4= <7VA 1,2 VA 2 VA
6- Номинална комутационпа честота цикли/час 6 30 1 — 30 1
Продължение на прнложението
_L 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12
7 Механична износоустой- чивост КИЛОЦИК- ЛИ 105 2 . 10е 8. 10s 105 101 5 . 103 10’ 20. 10е
8 Електрическа износоус- тойчнвост КИЛОЦИК- ЛИ 101 106 800 — 250 106 2 . 10’
9 Маса kg 0,120 0,700 — 0,850 — 0,454- 0,550 0,25 0,80
ЛИТЕРАТУРА
1. АНДРЕЕВ, Ф. Ф. Электронные устройства в автоматике и их расчет.
М., Машиностроение, 1971.
2. АЛЕХИН, К. А. и др. Кодовые диспечерские реле. М., Госэпергоиз-
дат, 1978.
3. АЛЕКСИЕВ, В. С. и др. Реле защиты. М., Энергия, 1971.
4. БОРИСОВ, С. Я. и др. Транзисторни схеми за автоматично управле-
ние. С., Техника, 1971.
5. БУЛЬ, Б. К. и др. Основы теории электрических аппаратов. М., Выс-
шая школа, 1970.
6. ВИ ТЕМ БЕР Г, М. И. Изчисляване на електромагнитните релета за
апаратурата ва автоматиката и съобщенията. С., Техника, 1959.
7. ВИТЕМБЕРГ, М. И. Расчет электромагнитных реле. М. Госэнерго-
издат, 1966.
8. ВИТЕМБЕРГ, М. И. Расчет электромагнитных реле. Л., Энергия, 1975.
9. ВИТАНОВ, А. Б. Полупроводникови релейни защити. С., Техника,
1971.
10. ВАСИЛЬЕВ, Л. Г. и К. С. КЛЕМПЛЕР. Радиоизотопные реле.
М., Машиностроение, 1971.
И. ГОРДОН, А. В. и др. Поляризованные электромагниты. М., Энергия,
1966.
12. ГИНДЕВ, Е. Г. Изчислителна надеждност в радиоелектрониката. С.,.
Техника, 1979.
13. ДАНОВ СК И, П. И. Слаботокови релета. С., Техника, 1974.
14. ДА НО В СК И, П. И. и М. И. ДИМ ЧЕ В. Съобщителна автомати-
ка и телемеханика. С., Техника, 1979.
15. ДАНОВСКИ, П. И. Сигнализация, автоматика и телемеханика. С.,
Техника. 1972.
16. ДУЛИН. В. А. Методы исследования надежности нисковольтных аппа-
ратов. М., Энергия. 1970.
17. ДАНЧЕВ, Й., И. ДИМИТРОВ и В. НАУМОВ. Проектираие
и конструиране на телефонии апаратури. С., Техника, 1967.
18. Д И К О В С К ИЙ, Я. М_, И. И. КАПРАЛОВ. Магнйтоуправляемые
контакты. М., Энергия, 1970.
19. ЭРШОВ, Э. Б. и др. Основы релейной автоматики. М., Связь, 1969.,
20. ИГЛОВ СК ИЙ, И. Г, и др. Справочник по электромагнитным реле.<Л.
Энергия, 1975.
21. ИЛИЕВ, М. Д. и др. Слаботокови елементи. С., Техника, 1965.
22. КОЛОСОВ, С. П. и др. Элементы аитоматики. М., Машиностроение,
1970.
23. КОЛОСОВ. С. И. Элементы авиационных автоматических устройств.
М., Оборонгиз, 1963.
24. Под ред. Кузнецова, П. И. Элементы автоматических систем контроля. М.г
Энергия, 1967.
25. Л Ю Б Ч И П, И. А. Оптимальное проектирование силовых электромагнит-
ных механизмов, М., Энергия, 1974.
26. ЛЕВИН, А. И. Контакты электрических соединителей радиоэлектронной
аппаратуры. М., Соиетское радио, 1972.
424
27. М АР КОВИЧ, Я. ,М. и М. Н. П И С К Е Р. Построение и расчет ре-
лейн«контактных схем и аппаратур автоматической коммутации. М., Связь,
1971.
28. МО ШЕКОВ, К. М. и Д. С. ДИМИТРОВ. Релета. С„ Техника,
1964.
29. МЕНЬШИКОВ, Н. Я. и др. Надежность железнодорожных систем
автоматики и телемеханики. М., Транспорт, 1976.
30. НЕНОВ, Н. Елементи на автоматическите устройства. С., Техника, 1972.
31. НАЙДЕНОВ, Е. С. Релейни апарати. С., Техника, 1961.
32. НОНЧЕВ, Д- и Г. Г. Г РЕБ ЕНА РОВ. Телефовна техника. С„ Тех-
ника, 1977.
33. ПЕН ЧЕ В, П. Р. Електрически апарати. С., Техника, 1976.
34. РОГИНСКИ, В. Н. Основы дискретной автоматики. М., Связь, 1975.
35. РАЙКОВ, Р- и К. ТОМОВ. Контакти и превключваши системи в
слаботоковите апаратури. С., Техника, 1968.
36. РОЙЗЕН, В. 3. Миниатюрные герметичные реле. Л., Энергия, 1976.
37. ПИК, Р. и Г. УЙГАР. Расчет коомутанионвых реле. Переводе ан-
глийского. М„ ГОСЭНЕРГОИЗДАТ, 1961.
38. САХАРОВ, П. В. Проектирование электрических аппаратов. М., Энер-
гия, 1975.
39. С О Т С К О В, Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и
устройств автоматики и вычислительной техники. Высшая школа, Москва,
1970.
40. СОБОЛЕВ, С. Н. Изчисляване и конструиране ва електрически апа-
рати с ниско напрежение С., Техника, 1975.
41. САВОв, Г. Г. Конструиране и технология на радиоелектронни апара-
тури. С., Техника, 1970.
42. ТРИФОНОВ, Н. и Е. Д. НИКО ЛОВА. Електрически апарати.
С., Техника, 1975.
43. ТАСЕВ, И. С. Электрические аппараты^ автоматики и управления. М.,
Высшая школа, 1975.
44. ТЫЩЕНКО, Н. М. Проектирование магнитных и полупроводниковых
элементов автоматики. М., Энергия, 1970.
45. ТЫЩЕНКО. Н. М. Бесконтактые магннтвые реле. М., Госэенергоиз-
дат, 1961.
46. ХАР И ЗАНОВ, К. И. Реле с магнитоуправляемыми контактами. М.,
Энергия, 1971.
47. ХАЛАЧЕВ, В. И. н Е. Г. ЕМ А НУ ПЛОВ. Автоматична телефо-
ния. С., Техника, 1967.
48. Ш Л ЯН ДИН, В. М. Элементы автоматики и счетно-решающие устрой-
ства. М., Машиностроение, 1967.
РЪКОВОДСТВА ЗА УПРАЖНЕНИЯ, СТАНДАРТИ, НОРМАЛИ, СТАТИИ
И ДРУГИ ЛИТЕРАТУРНИ ИЗТОЧНИЦИ ПО ВЪПРОСИТЕ НА РЕЛЕТАТА
И РЕЛЕЙНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ
1. АЛЕКСАНДРОВ, А. и др. Ръководство за лабсраторни упражнения
ио електрически апарати. С., Техиика, 1976.
2. ДАНО В СК И, П. И. Ръководства за лаборатории упражнения по: теле-
фонна техника (1961 г.), по телеграфна техиика (1961 г.), по сигнализация,
автоматика и телемеханика (1964 г.). С., Техника.
3. Д А С К А Л О В, В. Б. Ръководство за проектиране[ ва елементи за авто-
матиката. С„ Техника, 1979.
4. МАС ЛАРОВ, И. А. Ръководство за лаборатории упражнения по еле-
ментн на автоматиката. С., Техника, 1975.
425
5. ПИСАРЕВ, А. Н. и др. Ръководство за лаборатории упражнения по
електрически апарати. С., Техника, 1д76.
<6. СТОЯНОВ, И. И. и др. Ръководство за лаборатории упражнения по
промишлена електроника н автоматика. С., Техника, 1975.*
7. ТРИФОНОВ, Н. Н. Ръководство за лаборатории упражнения по елек-
трически апарати в автоматиката. С., Техника, 1976.
8. ХРИСТОВ, X. А. и Н. НЕДЕЛЧЕВ. Ръководство по автоблоки-
ровка и авторегулироика. С., 1974.
*
СТАНДАРТИ ЗА РЕЛЕТА
БДС 6652 —66 Апаратура комутацнонна. Терминн и определения.
БДС 100300—72 Означения условии графичии в електрическите схеми. Апара-
тура за предаваие н приемане. Блокоии схеми.
БДС 11188—73 Релета за време •— транзисторни.
БДС 7ь61—74 Релета електромеханически. Технически изисквания.
БДС 13308—76 Релета междинии.
БДС 9220—76 Релета неутрални малогабаритки щепселни.
БДС 13374—77 Релета телефонии. Терминология.
БДС 13875—77 Релета телефонии. Общи методи за изпитване.
БДС 13859—76 Елементи комутациэнни слабэтокови. Методи за изпитване на
надеждност
БДС 35191—77 Ре лета телефонии. Реле плоско нормално
БДС 2.737—82 Едиина система за конструкторски документация. Означения
буквено-цифрови в електрическите схеми СТ на С Ив 2182—80.
426
СЪДЪРЖАНИЕ
Предговэр ..... ........... ,....................... .... 5
1. Общи сведения за релетата и релейните елементи
1 .1 Видове релета (фиг. 1.2)......................................10
1 2. Видове релейни елементи . . ...... ... 12
2. Електромагнитни неутрални релета. Видове. Основни параметр и
2.1. Плоско нормално реле (РПН)................................... 22
2.2. Реле кръгло нормално (РКН)....................................30
2.3- Реле кръгло малогабаритно (РКМ) ..............................31
2.4. Реле кръгло тип „Тесла".......................................32
2.5. Реле кръгло двойно многоконтактно тин РКДМ............. 34
2.6. Реле тип РР .............................................. 35
2.7. Реле тип 100..................................................36
2.8. Малогабаритно електромагпитно реле тип PC-13 ................37
2.9. Л1инпатюрни електромагнитни релета (херметизирани)............38
2.10. Кодови диспечерски релета тип КДР.......................... 42
2.11. Неутрално реле с контактна колонка тип НККР..................43
2.12. Щепселни неутрални релета ...................................45
2.13. Неутрално реле тип HP........................................47
2 14. Релета за включване на внсокочестотни вериги...............48
2.'5. Автомобилни релета.............. ... ................50
2.16. Закъспително реле тип РВК-1 (фнг. 2.24) ...................55
2.17. Броителни, избнрачни и разпределителни релейни устройства ... 56
3. Електрически контакти
3.1. Конструкция па контактите.....................................73
3.2. Изиосване на контактите ......................................74
3.3. Материали за контактите.......................................83
3.4. Механична характеристика .....................................90
3.5. J правлниапе на контактите............................. .... 93
4. Определяне параметрите иа електромагнитни неутрални релета. На-
числение
4.1. Магнитни вериги...............................................94
4.2. Индуктивност на електромагнитните релета......................99
4.3. Определяне на магнитното съпротивление (магиитиата проводимост) на
магнитната верига на релетата ....................................100
4.4. Електромеханична и товарна характеристики >................104
4.5. Намотки на електромагнитните релета..........................106
4.6. Работа на електромагнитните релета в динамичен режим.........117
4.7. Изчисляване на електромагнитни неутрални релета..............134
4.7.1. Изчисляване на нетипово неутрално електромагнитио реле ... . 145
4.7.2. Изчисляване иа реле тип РПН................................150
4.7.3. Изчисляване на реле тип „Тесла“ (съкратен метод)...........177
4.7.4. Изчисляване иа реле тип РР.................................181
4.7.5. Изчисляване на реле тип РКДМ............................. 184
4.7.6. Примерна методика за изследване на основните характеристики иа
неутралните релета .............................................. 184
127
5. Поляризовани и комбинирани ре лета
5.1. Видове поляризовани релета....................................195
5.2 Подбиране на поляризовани релета. Пример за изчисляване . . . .201
5.3. Вибропреобразувател...................................е ... 218
5.4. Примерна методика за измерване параметрите иа поляризованите реле-
та. Принципи на регулиране.........................................21$
6. Релета за променлив ток
6.1. Електромагнитни релета за променлив ток (прил. 3) 223
6.2. Индукционни релета . . ...................................... 224
6.3. Електродинамични и магнитоелектрични релета...................233
6.4. Резонансни релета.............................................234
6.5. Контактори [30, 31, 42].................................... 2.38
6.6. Програмни релета за време (ПРВ) 240
6.7. Примерна методика за изследване на основните характеристики на
някои типове променливотокови релета 244
6.8. Изчисляване на типово реле за променлив ток...................247
7. Безкотвени релета — херкон релета (неутрални, поляризовани),
Фериди. Бързодействуващо безкотвено реле (ESK)
7.1. Херкон релета................................................ 255
7.1.1. Принципи на управление.................................... 255
7.1.2. Видове херкон релета, устройство и действие ................258
7.1.3. Основни параметри и характеристики на неутралните херкон
релета . . ............................................... . 269
7.1.4. Изчисляване на неутралните херкон релета....................262
7.1.5. Поляризовани херкон релета . . .............................265
7.1.6. Примерна методика за измерване и регулиране па херкон релета 267
7.2. Фериди ...................................................... 270
7.3. Бързодействуващо безкотвено неутрално реле (ББНР, ESK реле) . 271
7.3.1. Принцип на действие.........................................272
7.3.2. Контактна система...........................................273
7.3.3. Магнитопровод, бобини и други детайли.......................276
7.3 4. Механична и електромеханична характеристика на ББНР/ESK) .283
8. Феромагнитии релейни елементи (релета)
8.1. Магнитни безконтактни релета..................................285
8.2. Примерна методика за изследване на магнитен усилвател с положнтел-
на обратна връзка и на магнитно безконтактно реле (фиг. 8.4) . . 290
8.3. Магнитни релейнн елементи с правоъгълна хистерезисна крива 293
8.4. Безконтактно параметрично реле................................295
8.5. Трансфлюктори.................................................298
9. Релета с електронни и йоини лампи с траизисторни и други
елементи
9.1. Електромагнитни релета, управляваии чрез електронни и йонни'
лампи .................................................... . • 306
9.2. Електромагнитни релета, управляванн чрез транзистори и интегрални
схем и ............................................................308
10. Терморелета
10.1. Видове терморелета .........................................32®
10.2. Подбиране на биметално реле ............................ . 323
10.3. Терморезнсторни релета и релейни елементи................. 324
10.4. Терморелета с разширяваща се течност или газ............. . 327
428
11. Фотоелект ричии релета
11.1. Принципи на работа и основни схеми на фоторелетата...........332
11.2. Примерна методика за изчисляване на фоторелета. Пример .... 335
12. Акустични, капацитивни, радиоизотопни, механичнц и други видо-
ве релета и релейни елементи
12.1. Акустични релета........................................ 341
12.2. Капацитивни релета ........................................ 343
12.3. Радиоизотопни релета [10]................................. 345
12.4. Пневматични и хидравлични релета и релейни елементи.........346
13. Основии понятия за надеждността на релетата
13.1. Откази иа работа на релетата................................358
13.2. Осигуряване надеждна работа на релетата.................. . 360
13.3. Изпитване на надеждност................................... 364
13.4 Примерни методически указания за изпитвания на релетата, изпол-
зувани в телефонната техника...................................... 365
13.5. Усъвършенствуване па релетата и релейните елементи 373
14. Основии положения при проектираие на уредби с релейно дей-
ствие [15, 34)
14.1. Проектираие на релейни уредби.............................. 375
14.1.1. Общи положения ...................................... .... 377
14.1.2. Видове схеми на уредби. Условии означения .................380
14.2. Методи за записване работата на елементите на релейните схеми . 391
14.3. Теоретични основн на схемите с релейно действие.............400
14.3.1. Основии положения от алгебра на логиката [15.34]...........400
14.3 2. Основни равенства и законн в теорията на релейноконтактпите
схеми 402
14.3.3. Схеми с мостови елементи...................................411
14.3.4. Схеми с предварително зададени условия на работа........412
14.3.5. Схеми с допълнителни елементи......................... 416
14.3.6. Схеми с токоизправителни елементи ........................419
Приложение .....................................................422
Литература ..................................................... • 424
Рък< водства за упражнения, стандарта, нормали, статии и други литератур- -
«и източннци ио въпросиге на релетата ы релейните елементи 425
Г?«>
ЕЛЕКТРИЧЕСКИ РЕ ЛЕТА И РЕЛЕЙНИ ЕЛЕМЕНТИ
Автор преф. к. т. н. инж. Петър Илиев Дановски
Рецензент на четвъртото преработено издание н. с. инж. Георги Станков Гребенарое-
Иацисналност българска
Четвърто преработено издание
„ 9533172511
К°Д 03 ,3198—2—86
Изд. № 14094
Научен редактор инж. Василий Петрова
Художник Стефан Чернаев
Художествен редактор Слав Даскалов
Технически редактор Любчо Иванчев
Коректор Божана Якоубек
Дадена за набор на ЮЛИ.1986 г
Подписана за печат на 22.1 X. 1986 г.
Излязла от печат на 30.IX.1986 г-.
Формат 60x90/16
Печ. коли 27
Изд. коли 27
УИК 28,11
Тираж 25004-103
Цена 4,34 лв.
Държавно нздателство „Техника", бул. „Руски" G, — София
Дьржавна печатница ,,В. Александров*4 — Враца