Назначение и базовый принцип работы
В схемах автоматического управления часто возникает необходимость точного соблюдения заданных временных интервалов между операциями. Для реализации этой функции используются специальные устройства — реле времени. Их основная задача — создавать контролируемую задержку между получением управляющего сигнала и срабатыванием исполнительных контактов.
Принцип функционирования реле времени основан на одном из двух физических явлений: механическом замедлении (с использованием пружин, маятников, часовых механизмов) или электромагнитном замедлении, связанном с инерционностью изменения магнитного поля.
Типы реле времени и их характеристики
Разные конструкции реле времени обеспечивают широкий диапазон выдержек:
- Маятниковые реле — применяются для коротких интервалов, обычно от 1 до 15 секунд.
- Двигательные реле (с синхронным двигателем) — способны создавать длительные задержки, вплоть до 24 часов.
- Реле с электромагнитным замедлением — работают в цепях постоянного тока и обеспечивают выдержку до 5 секунд. Их работа основана на медленном спадании магнитного потока в сердечнике после отключения питания катушки.
Для измерения других физических величин, например, механических деформаций, используются тензодатчики, принцип работы которых также основан на изменении электрических параметров.
Устройство популярного реле РЭ-500
Одним из наиболее распространенных в промышленной автоматике является электромагнитное реле постоянного тока РЭ-500. Оно активно применяется для автоматизации электроприводов. Его конструкция включает:
- Магнитопровод с сердечником и катушкой.
- Подвижный якорь.
- Возвратную пружину.
- Траверсу с подвижными контактами.
- Немагнитную прокладку между якорем и сердечником.
Ключевая роль немагнитной прокладки — предотвратить «прилипание» якоря к сердечнику из-за остаточного магнетизма. Без этой прокладки усилие возвратной пружины могло бы оказаться недостаточным для отключения реле. Контакты реле часто снабжены серебряными накладками для улучшения проводимости и увеличения срока службы.
Способы регулировки выдержки времени
Выдержка времени — это интервал между подачей управляющего импульса и переключением контактов. В реле типа РЭ-500 она регулируется несколькими способами:
- Изменение натяжения возвратной пружины с помощью регулировочного винта.
- Замена немагнитной прокладки: чем тоньше прокладка, тем больше выдержка.
- Использование схемных решений для замедления срабатывания или отпускания.
Помимо реле времени, в автоматике широко применяются и другие датчики, например, омические, принцип действия которых основан на изменении сопротивления.
Методы создания выдержки с помощью электромагнитного замедления
1. Закорачивание катушки
При отключении питания реле его катушка замыкается на резистор или накоротко через контакт другого реле (РП). За счет энергии самоиндукции в замкнутом контуре катушки некоторое время продолжает протекать ток, который поддерживает магнитный поток и замедляет отпускание якоря. Резистор в цепи шунтирования ограничивает ток и предотвращает короткое замыкание.
2. Использование демпфера (гильзы)
На основной сердечник реле надевается массивная гильза из меди или алюминия, выполняющая роль демпфера. При исчезновении магнитного потока после отключения катушки в гильзе по закону электромагнитной индукции наводится ток. Согласно правилу Ленца, магнитное поле этого тока противодействует уменьшению основного потока, тем самым замедляя его спадание. Чем больше масса демпфера, тем больше выдержка времени. Используя сменные демпферы, можно достигать выдержек от 0.3 до 5.5 секунд.
Важные особенности применения
Реле типа РЭ-500 рассчитано на работу в цепях постоянного тока. Для использования в системах управления двигателями переменного тока его катушка подключается через выпрямительный блок.
Таким образом, реле времени — это ключевой элемент для создания временных алгоритмов в автоматике. Его работа может основываться на различных физических принципах, что позволяет подбирать устройство под конкретные задачи по точности и диапазону выдержки.
Для контроля температурных параметров в промышленности часто применяются термопреобразователи, которые преобразуют температуру в электрический сигнал.