Управление бистабильным поляризованным реле с двумя обмотками постоянным (логическим) уровнем

  Как следует из названия, эти реле имеют два стабильных положения якоря. Это означает, что для перевода реле в другое стабильное состояние, на соответствующую обмотку необходимо подать короткий переключающий импульс. В промежутке между переключающими импульсами реле обесточено и энергии не потребляет.
Это относится к реле с двумя обмотками, существуют поляризованные реле с одной обмоткой. У них для перевода реле в другое стабильное состояние требуется кратковременно подать импульс противоположной полярности. Это требует усложнения схемы (применение Н-моста), и в данной статье не рассматривается.

  Общим для всех бистабильных поляризованных реле является то, что это реле импульсные. Т.е. управлять ими нужно короткими импульсами. Подача постоянного напряжения на обмотку импульсного реле в течении достаточно долгого времени способна вывести его из строя. Обычно это зафиксировано в паспорте реле. Импульсное же управление зачастую приводит к неоправданому переусложнению схемы устройства.
Ниже приведен схемотехнический прием для управления импульсным реле постоянным уровнем.

Можно заметить, что элементы DD1 включены по схеме «исключающее ИЛИ-НЕ» с выводами от промежуточных элементов и интегрирующей цепью R1C1 на входе обратной связи. Элемент DD1.4 в работе схемы не участвует и служит только о сигнализации о нештатных (аварийных) ситуациях.
Не буду здесь приводить таблицу истинности элемента «исключающее ИЛИ-НЕ», приложу проект Proteus (XOR-NOT.zip), желающие могут составить ее самостоятельно.

  О назначении интегрирующей цепи R1C1. На время переключения контактов реле один вход составного элемента «повисает» в воздухе. Это может привести к неработоспособности схемы или паразитной генерации. Поэтому на время переключения этот вход «исключающее ИЛИ-НЕ» удерживается в предыдущем состоянии за счет инерционности С1. Постоянная времени цепи R1C1 влияет только на время перезарядки через контакты реле. А вот постоянная времени С1+«Входное сопротивление двух логических элементов» должна превышать время переключения контактов. Расчитать его проблематично, нужно подбирать на макетке. Но и завышать его не нужно, от него зависит время токопотребления реле. Нагрузочная способность выходов примененных логических элементов тут не влияет, т.к. зарядка/разрядка конденсатора С1 производится через контакты реле.

  О необходимости элемента DD1.4. Он нужен только для генерации сигнала ошибки при неисправности реле. Короткие импульсы на время переключения глазом не фиксируются. Если у вас модуль с одиночным реле, сигнализацию можно сделать так (Рис. 1):

Если же модулей несколько, сигнал ошибки можно обьединить (Рис. 2).

Наглядный пример как это работает в Proteus, на входе логический 0:

На входе логический 1:

Хорошо видно, что в обоих случаях обмотки реле обесточены, токопотребление схемы определяется ничтожным статическим током КМОП микросхемы.
Недостаток данной схемы в требовании применения двухкатушечного бистабильного реле с «лишним» переключающим контактом для обратной связи.

Приложены (примеры для Proteus 7):

Xor-not.zip — учебный пример для понимания логики работы элемента «исключающее ИЛИ-НЕ»;
PLBI_Direct.zip — пример применения бистабильного реле в данной схеме;

P.S.
Схема была применена с реле РПС20 паспорт РС4.521.754

Аналогичные реле использовались в блоке памяти истребителей МИГ-15, МИГ-17.
P.P.S.
Из двухобмоточного поляризованного реле легко сделать однообмоточное, соединив обмотки последовательно в правильной полярности. Пример (классика), Радио, 1986 г. №8, стр.19. Квазисенсорный сетевой выключатель:

Поляризованные реле — Википедия

Телеграфное поляризованное реле

Поляризо́ванное реле́ — электромагнитное реле, в котором состояние коммутируемых контактов зависит от направления протекания тока в обмотке его электромагнита, то есть от полярности его подключения. Эта зависимость обеспечивается дополнительным магнитным потоком, который создаётся встроенным в магнитопровод постоянным магнитом.

Таким образом, положение якоря и состояние контактов при подаче тока в обмотку обусловлено взаимодействием двух магнитных потоков — управляющего, порождаемого током в обмотке, и поляризующего, создаваемого постоянным магнитом.

В отличие от нейтрального реле, поляризованное реле, срабатывает только от действия постоянного тока^[1].

Обычно поляризованное реле состоит из ферромагнитного магнитомягкого сердечника (ярма) с двумя намагничивающими обмотками, подвижного ферромагнитного якоря и контактной системой. Якорь связан с контактной системой, как правило, состоящей из одного переключаемого контакта. Начальный постоянный магнитный поток в ярме создаётся с помощью постоянного магнита — элемента ярма.

Обычно ярмо имеет Ш-образную форму, с двумя или одной обмотками, расположенными на крайних стержнях ярма. Постоянный магнит, расположенный в разрыве среднего стержня магнитопровода ярма, порождает в отсутствие тока обмоток симметричный поток магнитного поля в крайних стержнях. Между полюсными наконечниками крайних стержней находится якорь, который может быть притянут к «левому» или «правому» стержню ярма. При подаче тока в эти две обмотки якорь, в зависимости от полярности тока, перемещается к одному из стержней, а именно к тому, где напряжённость магнитного поля в немагнитном (воздушном) зазоре больше, так как взаимодействие магнитных потоков усиливает поле в одном из зазоров и ослабляет его в другом.

Поляризованные реле по величине коммутируемого тока являются слаботочными устройствами, предельно допустимый ток через его контакты — менее нескольких десятков мА. Также в этих реле редко выполняется многоконтактная коммутирующая система — практически во всех типах имеется один «перекидной» контакт. Тип в основном определяется конструкцией пружинной системы якоря.

По способу коммутации реле делятся на два основных типа:

• с запоминанием состояния коммутации контактов после снятия управляющего тока обмоток;
• с размыканием контактов после снятия управляющего тока обмоток. Якорь этого реле может занимать три положения.

В авиации для защиты источников постоянного тока применяется силовое поляризованное реле особой конструкции — дифференциально-минимальное реле (ДМР).

Также существуют бесконтактные поляризованные реле — электронные устройства, функционально эквивалентные электромагнитным поляризованным реле, но построенные совершенно на иных принципах — это электронные полупроводниковые устройства или построенные по принципам магнитных усилителей. Такие устройства устойчиво работают в условиях сильных вибраций и ударов. Реле, построенные в виде магнитных усилителей, имеют магнитную систему с несколькими обмотками и работают на переменном токе: при подмагничивании сердечника постоянным током того или иного направления меняется реактивное сопротивление вторичной обмотки положительным или отрицательным полуволнам переменного тока. Изменение вторичного тока усиливается другим элементом, как правило, обычным неполяризованным реле.

Четыре таких реле типа 6С4.579-00-1 являются главными элементами блока усиления и коммутации 6Ц254, работающего в системах перемещения закрылков и крыла СПЗ-1А и СПК-2 самолётов Ту-22М, Ту-154 и других. Работают эти реле на переменном напряжении 36 В частотой 400 Гц, сравнивают постоянные напряжения потенциометров до 27 В с порогом срабатывания до 0,65 В

[2].

Используются в автоматике, телемеханике, системах связи и др.

Поляризованные реле обладают высокой чувствительностью, большим коэффициентом усиления и малым временем срабатывания, поэтому их применяют в схемах маломощной автоматики в тех случаях, когда требуется большая чувствительность или быстродействие.

Электромеханическое фазочувствительное реле, как правило, работает на индукционном принципе, то есть по конструкции схоже с индукционным электросчётчиком или двухфазным двигателем. Якорь его выполнен в виде алюминиевого диска, возле которого расположены две обмотки. Якорь удерживается в нейтральном положении пружиной и связан с контактной группой. Если фазы токов обеих обмоток совпадают, то якорь отклоняется вверх, если фазы противоположны — то вниз.

Подобные реле широко применяются в устройствах железнодорожной автоматики как путевые реле: одна обмотка запитана напрямую от источника питания, вторая включена в рельсовую цепь. Если РЦ свободна, то диск поднимается вверх и замыкает контакты, сообщающие о свободности пути, если путь занят, то якорь занимает нейтральное положение, а отклонение диска вниз означает пробой изолирующих стыков и ложное питание от соседней РЦ — смежные рельсовые цепи запитываются напряжениями противоположных фаз

[3].

1. ↑ Евсюков, 1979.
2. ↑ Блок 6Ц254. Руководство по эксплуатации
3. ↑ Бубнов В. Д., Дмитриев В. С. Устройства СЦБ, их монтаж и обслуживание. Полуавтоматическая и автоматическая блокировка. — М.: Транспорт, 1981. — 263 с.

Поляризованное реле: принцип действия

В электрических цепях широко используются различные виды реле. Они производят замыкание и размыкание цепи на различных участках при условии изменений электрических, механических и других величин на входе этих устройств. Все приборы этого типа различаются между собой по сигналу управления. Среди них, часто применяется поляризованное реле, принцип действия которого такой же, как и на электромагнитных выключателях.

Основные виды электромагнитных реле

Главным назначением этих устройств является коммутация при больших токах нагрузки. Иначе говоря, они выполняют функции переключателей, которые посредством слабых токов включают цепи с большими токами. Если такую цепь включать напрямую без реле, то проводка и кнопка просто не выдержит высоких токов и расплавится. Реле принимает на себя большую токовую нагрузку и производит коммутацию с помощью мощных контактов.

Электромагнитные выключатели разделяются на две основные группы:

1. Нейтральные реле имеют наиболее простую конструкцию. В его состав входит контактная и магнитная система. Каждая контактная группа включает в себя два неподвижных и один общий подвижный контакт. Магнитная система состоит из подвижного якоря, сердечника, обмотки и ярма.
2. Поляризованное реле состоит из таких же систем. Однако в магнитной системе присутствует два сердечника с обмотками, а также контактная тяга и постоянный магнит.

В отличие от нейтральных, электромагнитные поляризованные устройства способны срабатывать в зависимости от полярности управляющего сигнала. Для изготовления сердечника используется электротехническая листовая сталь, что позволяет значительно увеличить быстроту действия прибора.

Действие поляризованных устройств

При отсутствии тока в обмотках, устройство находится в исходном положении. Однако в нем уже имеется магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом. Происходит замыкание силовых линий на два контура прибора. Первый контур состоит из самого магнита, ярма, левого сердечника, якоря и снова магнита. Другой контур проходит через магнит и ярмо к правому сердечнику и якорю, а затем вновь возвращается в исходную точку.

Между якорем и левым сердечником полностью отсутствует воздушная прослойка. При этом якорь и правый сердечник разделен значительным зазором. Из-за большого сопротивления воздуха значение магнитного потока в правом контуре будет значительно ниже, чем в левом. Поэтому якорь будет притягиваться к левому сердечнику более сильным магнитным потоком.

Таким образом, работает поляризованное реле, принцип действия которого основан на магнитных свойствах. Это позволяет изменять направление тока, подаваемого на обмотку, при прямой и обратной полярности.

2.2 Поляризованные реле

Поляризованные реле отличаются от нейтральных тем, что реагируют на направление (полярность) тока, протекающего по обмотке, то есть срабатывают только при определенном направлении тока.

Устройство поляризованного реле показано на рис. 2.2. Основными элементами реле являются П-образный сердечник 4 с двумя обмотками 5, постоянный магнит 6, поляризованный якорь 3, контактная тяга 2, контактная система, состоящая из контактных пружин 7 и контактов 1. Якорь при помощи связанной с ним контактной тяги управляет контактными пружинами, замыкая и размыкая контакты реле. Контакты у поляризованного реле трех типов – общий (перекидной) О, нормальный Н и переведенный П. Буква У в обозначении контактов означает, что контакт усиленный (см. раздел 4).

Принцип действия поляризованного реле заключается в следующем. В магнитной системе реле постоянно существует поляризующий магнитный поток Ф_П, который образуется постоянным магнитом и состоит из двух потоков Ф_П1 и Ф_П2. При показанном на рис. 2.2 положении якоря магнитный поток Ф_П1 будет значительно больше потока Ф_П2, так как на пути прохождения магнитного потока Ф_П2 находится значительный воздушный зазор между якорем и правой стороной электромагнита. Магнитным потоком Ф_П1 якорь надежно удерживается притянутым к левой стороне электромагнита, замыкая нормальные контакты.

Для изменения положения якоря в обмотку реле необходимо подать ток такого направления, чтобы рабочий магнитный поток Ф_Р, образующийся в электромагните, был направлен против потока Ф_П1 и совпадал с направлением Ф_П2. Тогда поток Ф_П2+Ф_Р будет значительно больше потока Ф_П1–Ф_Р. В результате якорь изменит свое положение, притягиваясь к правой стороне электромагнита. Нормальные контакты разомкнутся, переведенные  замкнутся. Для возвращения якоря в прежнее положение необходимо в обмотку реле подать ток обратного направления.При отключении обмотки поляризованного реле от источника тока якорь остается в последнем положении, в отличие от нейтрального реле, якорь которого возвращается в исходное состояние.

Рис. 2.2. Устройство поляризованного реле

Импульсные поляризованные реле являются разновидностью поляризованных реле. Устройство импульсного поляризованного реле показано на рис. 2.3. Магнитная система, выполненная по мостовой схеме, состоит из постоянного магнита 4 с полюсными надставками 2, 7 и двумя парами полюсных наконечников N–S и электромагнита, который включает в себя якорь 1, расположенный внутри сердечника 3 с обмоткой 5. Верхний конец якоря связан с контактной пружиной 6, являющейся общим контактом О, который в крайнем правом положении замыкается с тыловым контактом Т, а в крайнем левом  с фронтовым.

Поляризованные реле, магнитная система которых выполнена по мостовой схеме, могут иметь регулировку якоря нейтральную или с преобладанием.

При нейтральной регулировке якоря полюсные наконечники N и S располагаются на одинаковом расстоянии от вертикально расположенного якоря. В этом случае при отсутствии тока в обмотке реле общий контакт постоянно может быть замкнут или с тыловым контактом, или с фронтовым.

Если имеет место регулировка якоря с преобладанием, то к якорю ближе располагается правый верхний полюсный наконечник S и левый нижний N (рис. 2.3). В этом случае общий контакт при отсутствии тока в обмотке будет замкнут с тыловым контактом, а с фронтовым будет замыкаться только на время подачи в обмотку реле тока определенного направления.

Управление положением якоря осуществляется за счет взаимодействия двух магнитных потоков  поляризующего Ф_П, который создается постоянным магнитом, и рабочего Ф_Р, возникающего при прохождении тока по обмотке реле. Направление поляризующего магнитного тока всегда одинаково  от полюса N (северного) к полюсу S (южному). Направление рабочего магнитного потока меняется в зависимости от направления тока в обмотке реле. Якорь будет перебрасываться в ту сторону, где магнитные потоки Ф_П и Ф_Р будут складываться. При направлении потока Ф_Р, показанном на рис. 2.3, якорь перебрасывается к левому верхнему полюсному наконечнику S и правому нижнему N,

Рис. 2.3

в результате чего разомкнется тыловой и замкнется фронтовой контакт. При отключении обмотки от источника тока якорь возвращается в исходное положение.

5.4 Принцип действия поляризованного реле постоянного тока

В поляризованном реле постоянного тока положение перекидного якоря 3 зависит от направления тока в катушке (рис.5.4). Для этого в реле используется разветвленный электромагнит, в котором образуются два магнитных потока: управляющий и поляризующий. Катушки 2 и 6 создают в магнитопроводе управляющий магнитный поток Ф_У в одном направлении. Поляризующий магнитный потокФ₀ постоянного магнита 7 проходит через подвижный якорь 3 и разветвляется налево и направо на потоки Ф₀₁ и Ф₀₂. Один из этих потоков совпадает по направлению с управляющим потоком, а другой направлен противоположно. На конце перекидного якоря 3 находится контакт 5, который может замыкаться с левым или правым неподвижным контактом 4. Если управляющий поток отсутствует, а якорь 3 находится в среднем положении, то Ф₀₁= Ф₀₂= Ф₀/2. В этом случае на якорь действуют равные, но противоположно направленные силы. Такое равновесие является неустойчивым. Незначительные отклонения якоря от положения его равновесия приведут к изменению магнитных сопротивлений воздушных зазоров и , следовательно, магнитных потоков на величину ΔФ. В результате силы притяжения, действующие на якорь слева и справа станут не равны, и результирующая сила притяжения сместит якорь в положение первоначального смещения, например, влево.

Для перемещения якоря слева направо необходимо на его обмотку подать управляющий сигнал, такой полярности, чтобы Ф_У складывался с потоком Ф₀₂ и вычитался из потока Ф₀₁. Если разность этих результирующих потоков превысит значение первоначального смещения ΔФ, то якорь перейдет в правое положение. Если теперь отключить ток через катушки, то якорь останется в новом положении. Таким образом, для переключения поляризованного реле влево достаточно подать на управляющую обмотку импульс тока одного направления, а вправо – другого. После переключения поляризованное реле не потребляет электрической энергии.

Помимо создания поляризационного магнитного потока постоянный магнит выполняет функцию упругой возвратной пружины, но действует иначе. При перемещении якоря к нейтральному положению постоянный магнит создает противодействующее усилие, а после перехода нейтрального положения – ускоряет перебрасывание якоря. Благодаря этому поляризованные реле имеют высокую чувствительность и малое время срабатывания.

5.5 Параметры электромагнитных реле

Основными параметрами электромагнитных реле являются следующие параметры:

1. Ток срабатывания– это минимальное значение тока в катушке электромагнитного реле, при котором происходит замыкание (размыкание) контактов. При подаче напряжения на катушку реле ток в ней нарастает по сложному закону. По мере роста тока через катушку увеличивается тяговое усилие электромагнита, и при каком-то токе происходит срабатывание реле (рис.5.5).

2. Ток отпускания – это минимальное значение тока в катушке электромагнитного реле, при котором происходит возврат реле в исходное состояние. При снятии напряжения с катушки реле ток в ней уменьшается по сложному закону. По мере снижения тока через катушку уменьшается тяговое усилие электромагнита, и при каком-то токе происходит возврат реле в исходное состояние за счет упругости контактных групп и возвратной пружины (см. рис.5.5).

3. Рабочий ток – это значение тока в катушке электромагнитного реле, при котором происходит надежное удержание контактов после срабатывания при изменении условий эксплуатации в заданных пределах. Отношение рабочего тока к току срабатывания называется коэффициентом запаса реле по срабатыванию. Этот коэффициент характеризует надежность срабатывания реле.

4. Время срабатывания – это промежуток времени от момента подачи напряжения на катушку реле до первого касания замыкающим контактом неподвижного контакта.

5. Время отпускания – это промежуток времени от момента снятия напряжения с катушки реле до момента полного отпадания якоря электромагнита и первого размыкания нормально разомкнутого контакта.

6. Чувствительность – это минимальная мощность, подаваемая на обмотку реле и достаточная для приведения якоря в движение и переключения контактов.

7. Потребляемая мощность – это мощность, расходуемая электромагнитом реле в рабочем режиме.

8. Коммутируемая мощность – это максимальная мощность, на переключение которой рассчитана контактная группа.

9. Максимальный ток на каждый контакт – это максимальная величина тока, при котором перегрев контактов реле остается в допустимых пределах.

Наличие переходного сопротивления замкнутого контакта реле вызывает локальный перегрев контактной пары, который в свою очередь разогревает изоляционный материал держателя контактной группы. Поэтому максимально допустимое значение тока через контакт реле будет определяться переходным сопротивлением контакта и нагревостойкостью электротехнических материалов, применяемых в конструкции реле.

10. Максимальное напряжение между контактами – это амплитудное значение максимально допустимого напряжения между контактами.

Значение максимально допустимого напряжения между контактами зависит от расстояния между ними и определяется электрическим пробоем между разомкнутыми контактами.

11. Сопротивление обмотки реле – это сопротивление обмотки постоянному току.

12. Время непрерывной работы под напряжением – это максимальное время нахождения реле во включенном состоянии, при соблюдении которого гарантируются параметры реле в течении всего срока службы.

При эксплуатации реле рекомендуется такая его работа, при которой период нахождения обмотки реле под напряжением минимальный. Это обеспечивает надежность реле и гарантирует его работу в течение всего срока службы.

13. Максимальное число коммутаций – это число переключений реле, до истечения которого изготовитель гарантирует надежную работу реле.

При многократных срабатываниях реле происходит износ контактных групп, и надежность коммутации понижается. Поэтому изготовитель гарантирует ограниченное количество переключений реле. Непосредственно связано с износоустойчивостью контакта.

Выбор реле по коммутационным способностям проводят таким образом, чтобы удовлетворялись одновременно три основных требования: коммутируемый ток должен находится в пределах допускаемых коммутируемых токов, коммутируемое напряжение должно находиться в диапазоне допускаемых коммутируемых напряжений и максимальное число коммутаций должно быть не меньше заданной величины.

Северная Заря | Применение

Изложенный ниже материал должен помочь инженерам более полно представить особенности функционирования слаботочные электромагнитные реле (СЭМР), которые не являются ни «черным ящиком», ни, что еще хуже, «гвоздем с проволокой».

Типичное электромагнитное реле (ЭМР) состоит из обмотки, воспринимающей и преобразующей поступающий на нее управляющий электрический ток в магнитный поток магнитопровода, который содержит неподвижную часть (разомкнутый контур) и подвижную часть – якорь. Подвижный якорь, перекрывая воздушный зазор, замыкает цепь магнитопровода и передает энергию электромагнита в виде усилия на гальванически не связанные с ним подвижные контакты, которые могут размещаться непосредственно на якоре или на выводах цоколя реле, составляя с неподвижными контактами контактные группы, замыкающие, размыкающие или переключающие внешние электрические цепи, подключенные к реле.

ЭМР могут быть поляризованными и неполяризованными (нейтральными) в зависимости от использования или не использования в составе их конструкции постоянного магнита, дополнительно поляризующего поток магнитопровода. Поляризованные реле более чувствительны, а поляризованные двустабильные реле не потребляют энергию после срабатывания.

Предприятием разрабатываются и выпускаются преимущественно миниатюрные и сверхминиатюрные слаботочные (до 10?25 А) ЭМР, управляемые постоянным током, для коммутации низкочастотных (типы РПК, РПС, РЭК, РЭС) и высокочастотных (типы РПА, РЭА) электрических цепей аппаратуры различных отраслей промышленности и техники.

Низкочастотные реле предназначены для коммутации электрических цепей при нагрузке на одну контактную группу не превышающей: на постоянном токе 25 А, 300 В, 750 Вт, а на переменном токе частотой до 20 кГц — 25 А, 380 В эфф, 3000 ВА. Низкочастотные реле при соответствующем уменьшении мощности нагрузки могут коммутировать электрические сигналы с частотами до 300 МГц.

Конкретный тип реле, как правило, имеет несколько видов исполнения, отличающихся напряжением обмотки и другими электрическими параметрами, а также установочными и присоединительными размерами, расположением выводов, климатическим оформлением и степенью защищенности внутреннего объема реле. Все производимые предприятием ЭМР в металлических корпусах герметичны и могут поставляться с требуемой потребителю степенью герметичности.

Электромагнитные реле, представляя собой электромеханические газоразрядные коммутационные устройства, являются широко применяемыми и наиболее надежными элементами аппаратуры. Ресурс (срок службы) реле ЭМР определяется наименьшим ресурсом обмотки или контактов и оценивается раздельно. Срок службы обмотки ограничивается старением её изоляции, которое тем интенсивнее, чем больше её температура. Ресурс контактов определяется их естественным износом в процессе коммутаций и измеряется допустимым количеством коммутаций в том или ином режиме. Снижение ресурса реле, сбой или отказ в его работе в большинстве случаев вызваны неправильным выбором коммутируемой нагрузки или недопустимым внешним воздействием на реле.

Эксплуатационные причины несрабатывания реле

Несрабатывание коммутационного реле – это незамыкание или неразмыкание его контактов после подачи (снятия) управляющего сигнала обмотки, фиксируемое в цепях аппаратуры в виде не подключения или не отключения некой нагрузки. Обычно это происходит из-за повышенного переходного сопротивления контактов, их сваривания или превышенного износа. (Не срабатывать (не перемещаться) контакты могут и вследствие повышенного трения в оси якоря или в связи с перегоранием обмотки при эксплуатации негерметичного реле в экстремальных условиях (вакуум или пониженное давление окружающей среды, невесомость и т.п.)).

Повышенное переходное сопротивление контактов R_k является следствием загрязнения их изолирующими веществами. Для надежного контактирования статическая величина R_k должна быть порядка 50–100 мОм, а при коммутации нагрузки сопротивление контактов должно сохранять стабильность и быть как минимум на порядок меньше общего сопротивления коммутируемой электроцепи. Величина переходного сопротивления замкнутых контактов зависит от состояния их поверхности и величины тока.

Первоначально соприкосновение контактов происходит в одной или в нескольких точках микронных размеров. Эти точки имеют металлическую и квазиметаллическую (туннельный эффект) проводимость тока или вообще не проводят ток вследствие большой толщины изолирующих пленок на их поверхности. Изолирующие материалы на рабочей поверхности контактов имеют органическое, неорганическое и механическое происхождение.

Основным источником загрязнения контактов реле являются органические (углеводородные) вещества пластмассового каркаса катушки и изоляции провода обмотки, которые в процессе изготовления реле должны тщательно обезгаживаться. Для реле, изготавливаемых с применением пайки, дополнительным источником загрязнения контактов являются флюс и припой. В недостаточно герметичное реле органика может проникать и вследствие разности парциальных давлений органических веществ внутри и вне реле.

Концентрация органических веществ во внутреннем объеме реле возрастает с ростом температуры обмотки и понижением атмосферного давления. Парообразная органика адсорбируется поверхностями контактов в пока еще проводящие ток мономолекулярные слои, которые в дальнейшем самопроизвольно или в результате трения контактных поверхностей полимеризуются, т.е. превращаются в высокомолекулярные пленки с высоким электросопротивлением. В процессе коммутации контакты нагреваются до высокой температуры, при которой происходит пиролиз органических соединений, т.е. их термическое разложение с образованием твердого углерода. Наиболее активно пиролиз происходит при коммутации малых и средних (промежуточных) токов, когда между контактами возникают короткие дуговые разряды, энергии которых достаточно для нагрева контактов, но еще недостаточно для испарения органических пленок без их разложения.

Повышенная влажность во внутреннем объеме реле также создает условия для отказа контактов вследствие их обледенения в зоне контактирования при пониженной температуре окружающей среды. Кроме того, влага – серьезный инициатор электрохимической коррозии и активатор многих органических веществ. Влага может выделяться из недостаточно осушенной обмотки или проникать внутрь недостаточно герметичного реле из внешней среды.

Таким образом, загрязнение контактов особенно активно происходит при разгерметизации реле и перегреве его обмотки, повышая переходное сопротивление контактов, коммутирующих слаботочные нагрузки.

Износ (разрушение) поверхности коммутирующих контактов также может стать причиной незамыкания контактов. Под износом контактов обычно понимают потерю материала контактов или изменение формы их поверхности, приводящие к потере механического контактирования вследствие ограниченной просадки подвижного контакта. Износ контактов реле обычно вызван одновременным действием механических, химических и электрических факторов. Для СЭМР наиболее существенен электроэрозионный износ контактов, вызванный электрическими разрядами при размыкании контактов или в момент их отскока при замыкании с дребезгом. Ускоренному износу контактов способствуют жесткие режимы коммутаций, характеризуемые образованием в межконтактном зазоре дуговых разрядов.

Особенности работы СЭМР в различных режимах

СЭМР обеспечивают разнообразные режимы коммутации: длительную циклическую работу, единичные включения с длительными паузами, длительное замкнутое состояние контактов с кратковременными перерывами и т.п. Контакты одного и того же реле могут коммутировать или пропускать ток от единиц микроампер до десятков ампер при напряжениях между разомкнутыми контактами от единиц милливольт до десятков и сотен вольт. В большинстве практических случаев слаботочные цепи являются высокоомными, и поэтому они мало критичны даже к значительной величине R_k. При коммутации сильноточных более низкоомных цепей требуется малое значение падения напряжения на контактах.

По характеру влияния на состояние рабочих поверхностей контактов коммутируемые нагрузки и режимы коммутации подразделяются на несколько видов:

1. Коммутация «сухих цепей» подразумевает случаи, когда контакты не коммутируют никаких токов (напряжений). Ток через контакт может проходить только до его размыкания или только после замыкания.
2. Коммутация низких уровней нагрузок обычно рассматривается в диапазоне токов от нескольких микроампер до десяти миллиампер при напряжении от десятков милливольт до нескольких вольт.
3. Промежуточные нагрузки характеризуют коммутацию, когда на контактах токи ниже минимальных, необходимых для создания условия появления дуговых разрядов. Типичный параметр этого режима коммутации: 100 мА\20?36 В постоянного напряжения.
   При коммутации промежуточных нагрузок между контактами, как правило, возникает тлеющий разряд, неустойчивые искра и короткая дуга, которые в присутствии достаточного количества органики ее карбонизируют. В то же время мощности этих разрядов еще не достаточно для разрушения высокоомных углеводородных слоев, что может привести к заметному увеличению сопротивления контактов после нескольких тысяч срабатываний.
4. Тяжелые или номинальные нагрузки всегда способствуют образованию между контактами дуговых разрядов, ускоряющих износ контактов, но не увеличивающих переходное сопротивление R_k в течение всего срока службы. Это объясняется тем, что даже при большом количестве углеводородного вещества на поверхности контактов в истинной точке контактирования этого вещества практически нет. Энергии дуговых разрядов при коммутации номинальных нагрузок хватает не только для карбонизации органики, но и для ее разрушения и деполимеризации. Таким образом, дуга, способствующая загрязнению контактов, выполняет и очищение области их контактирования.

Коммутация низких уровней тока и напряжения

Загрязнение контактов органическими полимерами, приводящее к повышенному и нестабильному переходному сопротивлению контактов R_k, является основной особенностью коммутации низкоуровневых нагрузок. Для повышения надежности коммутации рекомендуется применять контакты, покрытые твердым золотом. В процессе входного контроля и эксплуатации такими контактами не следует даже однократно коммутировать нагрузки более 100 мА\6 В, так как между контактами возможен искровой пробой, разрушающий золотое покрытие и карбонизирующий органику с образованием углеродистого налета, повышающего переходное сопротивление R_k. Для контроля золоченых контактов не следует использовать цепи с сигнальными лампочками, а контроль величины R_k следует производить только с помощью микроамперметра.

Входной контроль контактов, предназначенных для работы в «сухих цепях», следует проводить в режиме 5-20 мкА\10-50 мВ, а коммутирующих низкоуровневые цепи, – в режиме 5-10 мА\30-50 мВ.

Коммутация очень малых напряжений постоянного тока ограничивается влиянием термо-ЭДС, достигающей величины 10–500 мкВ и возникающей в цепи контактов вследствие использования разнородных металлов.

Пара контактов из разнородных металлов в негерметичном реле, работающем в условиях влажности, образует электрохимический гальванический элемент, генерирующий, например, для пары серебро–золото напряжение около 150 мВ.

Коммутация жестких нагрузок и электроэрозионный износ

В нормальном состоянии газовый промежуток между контактами является хорошим электрическим изолятором. Однако, приложив к контактам достаточно сильное электрическое поле, можно вызвать пробой изолятора, т.е. нарушить его изолирующие свойства, благодаря чему между контактами возникнет электронно-ионный ток, называемый электрическим разрядом.

После пробоя межконтактного зазора, содержащего газ при давлении значительно меньшем атмосферного, может возникнуть устойчивый газовый разряд, развивающийся по классическому пути: таусендовский (ток разряда до 10 мкА), тлеющий (от 1 мА до 0,1–1,0 А) и дуговой.

При атмосферном давлении газа обычно говорят об искровом пробое, сопровождаемом неустойчивым искровым разрядом. В этом случае дуга может быть получена под действием напряжения, способного вызвать пробой межконтактного промежутка и поддерживать ток при значении, достаточном для горения дуги. Все промежуточные стадии перед дуговым разрядом являются неустойчивыми, и, если напряжение недостаточно для поддержания тока дуги, разряд гаснет или становится прерывистым.

Пробой межконтактного промежутка с последующим протеканием через него разрядного тока представляет практический интерес для разомкнутого состояния контактов, когда на них может быть подано паразитное высоковольтное напряжение, превышающее некоторое минимальное значение – потенциал зажигания.

Для воздуха при нормальном давлении потенциал зажигания составляет около 330 В при расстоянии между контактами около 7,5 мкм. Меньшие и большие зазоры пробиваются при большем напряжении за исключением зазоров очень маленькой величины, для которых напряжение пробоя определяется по законам разряда в вакууме. Например, для зазоров 1,0 и 0,1 мкм пробой наступает при напряжении 100 и 10 В соответственно. При понижении давления воздуха Р (понижении концентрации молекул) пробой при том же напряжении будет происходить на большем зазоре d, определяемом по формуле P?d=5,67 мм. рт.ст. ? мм. Для типичного зазора миниатюрных СЭМР 0,05 мм пробой при напряжении около 330 В согласно формуле наступит при давлении воздуха около 110 мм рт.ст., что хорошо согласуется с экспериментальными данными. При увеличении или уменьшении этого давления пробивное напряжение в соответствии с законом Пашена возрастает, составляя около 700 В при 760 мм рт.ст. и 500 В при 1 мм рт.ст.

Слаботочный искровой разряд, возникающий после пробоя межконтактного зазора, характеризуется малой длительностью (0,01–100 мкс), высокой плотностью тока (10⁶ – 10⁹ А/см²) и очень высокой температурой в канале разряда (до 100 000 °С). При таких параметрах разрядного канала у его концов возникает локальный перегрев поверхности контактов, приводящий к микровзрывам с образованием факелов из паров материала контактов, которые также производят разрушение поверхностей контактов. При малых расстояниях между контактами разрушается контакт-анод, а при больших – контакт-катод. При малом значении тока из-за большого сопротивления внешней цепи искровая лавина, как правило, не образуется. При пониженном давлении воздуха в реле искровой разряд переходит в установившийся тлеющий разряд и сопровождается распылением контакта-катода. Если сопротивление внешней цепи мало или уменьшается в процессе длительного прохождения слаботочных искровых разрядов, то они могут развиться в сильноточные – дуговые разряды.

Дуговой разряд в воздухе сопровождается электронной и ионной проводимостью межконтактного промежутка длиной порядка 100 мкм при сравнительно низких градиентах электрического потенциала (10–20 В) и плотности тока до 10⁴ А/см². Дуговой разряд характеризуется падающей вольтамперной кривой, а также наличием катодного пятна и плазмы с температурой 5000–10000 °С. Электроны, необходимые для поддержания разряда, поступают с катода в основном за счет термоэлектронной эмиссии.

Очевидно, что разряд с такими тепловыми характеристиками, тем более длительный разряд, может привести к существенной эрозии контактов. Как правило, разрушается контакт-катод, который выплавляется и испаряется за счет энергии торможения положительных ионов газа и паров металла у его поверхности. Пары металла конденсируются на более холодном контакте-аноде, вследствие чего осуществляется частичный перенос металла с катода на анод. При больших токах возрастает термическое воздействие плазмы дуги, приводящее к преимущественному испарению материала контакта-анода.

Дугу между контактами реле можно зажечь и в процессе размыкания замкнутых контактов с проходящим через них током. Такой вид дуги называется дугой размыкания и имеет для реле наибольшее практическое значение.

Длительность горения дуги размыкания зависит от индуктивности нагрузки, величины коммутируемых тока и напряжения, материала контактов, расстояния между контактами и скорости их расхождения. Для возникновения и поддержания стационарного дугового процесса напряжение на контактах и ток дуги не должны быть меньше минимального напряжения дуги U_д и минимального тока дуги I_д, зависящих от материала, температуры и формы контактов. Значения параметров дугообразования при размыкании активных нагрузок для большинства контактных материалов СЭМР составляют U_д=12–15 В и I_д=0,4–0,6 А. У окисленных и покрытых копотью контактов величина I_д может быть меньше в несколько раз.

Процессу зажигания дуги размыкания предшествует процесс размыкания контактов без газоразрядных явлений. В этом случае в момент размыкания конечные точки контактов сильно разогреваются и могут расплавиться, образуя между электродами мостик из жидкого металла. Эффект Томсона вызывает асимметрию формы и температуры мостика, даже когда электроды изготовлены из одинако­вого металла. Далее наступает момент, когда мостик взрывоподобно разрывается вследствие закипания наиболее горячей его части или из-за снижения силы поверхностного натяжения, удерживающей жидкий перешеек. Мостики образуются обычно при разрываемом токе более 10 мА и падении напряжения на мостике около 0,5–0,8 В.

Таким образом, при размыкании контактов без газового разряда происходит мостиковая эрозия (перенос) материала контактов: на контакте-катоде образуются иглы (пики), а на контакте-аноде соответствующие им углубления (кратеры).

Взрывное испарение контактных материалов всегда сопровождается образованием нейтрального пара, положительных ионов и электронов, способствующих развитию при определенных условиях газового переходного разряда или устойчивой дуги.

Вид разряда зависит от тока в момент, предшествующий разрыву, от характеристик внешней цепи контактов (в частности, от межконтактной емкости и индуктивности подводящих проводов и нагрузки), от скорости и длины расхождения контактов.

Вначале процесса расхождения контактов наиболее вероятно возникновение кратковременной (около 1 мкс) и короткой (бесплазменной) дуги длиной около 1 мкм (длина свободного пробега электронов между контактами).

Короткая дуга в воздухе в зависимости от активности поверхности контактов может образоваться при разрываемом токе 50–100 мА. Даже при разрыве мостика с напряжением на нем не более 1 В индуктивности во внешней цепи контактов бывает достаточно, чтобы вызвать в момент обрыва тока скачок напряжения, который намного превысит требуемое значение 10–15 В. Направление переноса материала контакта при зажигании короткой дуги аналогично мостиковой эрозии, так как ток в короткой дуге переносится главным образом электронами, бомбардирующими контакт-анод.

При дальнейшем размыкании контактов короткая дуга может погаснуть или стать устойчивой, т.е. превратиться в обычную или «длинную» дугу. В этом случае в газовом разряде возникают зоны анодного и катодного падения потенциала. Основным условием возникновения устойчивой дуги является наличие на расходящихся контактах достаточного тока и напряжения, поддерживающего ионизацию межконтактного промежутка, вызванную первой дугой. Например, дуга не зажигается при разрыве серебряными контактами нагрузки с током I I_д=0,4 А и напряжением на разомкнутых контактах U_д U_д=12 В. Не зажигается дуга и в том случае, если только один из этих параметров превышает величину дугообразования. Если этими же контактами с тем же током и напряжением размыкать соответствующую индуктивную нагрузку, то между контактами образуется дуга с длительностью, прямо пропорциональной параметру индуктивности ?, и следующий за дугой тлеющий разряд. (Индуктивная нагрузка характеризуется на постоянном токе параметром ?=L/R, где L–индуктивность, а R– активное сопротивление нагрузки. На переменном токе индуктивная нагрузка характеризуется коэффициентом мощности Cos ?).

Типичная осциллограмма тока и напряжения на контактах СЭМР при размыкании индуктивной нагрузки

Следующий за дугой тлеющий разряд (см. рис) может возникать и самостоятельно без предшествующей длинной дуги, когда ток индуктивной нагрузки меньше требуемого при данных условиях тока дугообразования. Тлеющий разряд образуется вслед за дугой, когда энергии, запасенной в индуктивной нагрузке, недостаточно для продолжения горения дуги, но хватает для поддержания слаботочного тлеющего разряда, который характеризуется большим, чем у дуги катодным падением напряжения (300 В). Кроме дуги и тлеющего разряда при размыкании контактов СЭМР часто наблюдаются кратковременные (менее 1 мкс) ливневые разряды, вызванные колебательным процессом при заряде-разряде собственной емкости индуктивной нагрузки. В момент расхождения контактов емкость нагрузки заряжается до напряжения пробоя начального расстояния между контактами и колебательно разряжается. Этот процесс повторяется много раз до тех пор, пока не израсходуется основная часть индуктивной энергии и пока расстояние между контактами не станет слишком большим для пробоя. В процессе прохождения ливневых разрядов амплитуда напряжения на контактах будет постепенно увеличиваться до 1000 В и более.

При тлеющем разряде от поверхности контакта-катода отрываются отдельные частицы материала контакта, представляющие собой преимущественно нейтральные атомы. Интенсивность катодного распыления обратно пропорциональна работе выхода атомов из кристаллической решетки металла. Направление эрозии при тлеющем разряде аналогично направлению массопереноса при дуговом разряде.

Таким образом, устойчивая дуга может зажечься от источника значительно меньшего напряжения, чем минимальный потенциал зажигания газа в промежутке между электродами. Но для горения дуги необходима минимальная энергия (минимальное напряжение дуги U_д и минимальный ток дуги I_д,), которая может быть запасена не только в источнике питания нагрузки, но и в ее индуктивности.

Предупредить развитие устойчивой дуги, можно схемным путем, искусственно замедляя нарастание напряжения в межконтактном промежутке. Например, параллельно промежутку можно подсоединить с помощью коротких проводов конденсатор достаточной емкости, который настолько задержит нарастание напряжения на разрядном промежутке, что промежуток успеет деионизоваться после первой же короткой дуги. Контакты за это время должны разойтись на такое расстояние, чтобы не могла возникнуть и новая дуга, даже если к разрядному промежутку окажется приложенным полное напряжение источника.

Следует понимать, что горит дуга в парах металла контактов. Поэтому наличие вакуума во внутреннем объеме реле не «гасит» дугу, а является лишь проблемой для ее зажигания. Понижение давления газовой среды внутри реле при его разгерметизации в вакууме согласно закону Пашена будет способствовать зажиганию дуги и переходу ее в устойчивое состояние.

При коммутации переменного тока низкой частоты, соизмеримой со временем перелета контактов (1–2 мс), дуга при переходе тока через «ноль» гаснет и, загораясь вновь, меняет направление эрозии. Результирующая эрозия контактов в этом случае выражена значительно слабее, чем при коммутации постоянного тока и переменного тока меньшей или большей частоты, чем оптимальная. Действие высокочастотного тока аналогично постоянному току, так как время прохождения тока через нулевое значение недостаточно для деионизации воздушного зазора.

CЭМР, являясь электрорадиоизделиями, предназначены для применения в радиоэлектронной аппаратуре различных отраслей промышленности и выпускаются в соответствии с ГОСТ 16121–86 и «Реле слаботочные электромагнитные ОТУ» и ГОСТ РВ 5945-002 «Реле слаботочные электромагнитные герметичные ОТУ». Для правильного выбора и применения реле следует руководствоваться требованиями этих стандартов и соответствующих ТУ на реле, рекомендациями ОСТВ4.0088-2003 («Реле слаботочные электромагнитные. Руководство по применению»), а также рекомендациями специалистов НИИ коммутационной техники АО НПК «Северная заря» ([email protected], [email protected]), оформляя, при необходимости протоколы разрешения применения (ПРП) реле в условиях и режимах работы реле, отличающихся от требований ТУ или не установленных в ТУ.

При модернизации или разработке новой аппаратуры не следует применять устаревшие типы реле, замена которых на более эффективные аналоги приведена в соответствующей таблице Рекомендации по замене

Выбирать реле для применения в аппаратуре нужно с учетом электрических режимов работы реле, условий эксплуатации аппаратуры и ее технических параметров. Перед выбором конкретного типа реле рекомендуется провести тщательный сопоставительный анализ технико-эксплуатационных требований аппаратуры и параметров реле с учетом методов их испытаний и условий применения, изложенных в ТУ реле.

Параметры напряжения или тока срабатывания (возврата) являются поверочными параметрами при входном контроле и не должны применяться в качестве рабочих.

Минимальная длительность управляющего напряжения (тока) обмотки реле должна быть не менее 3–5 времен срабатывания. Максимальная продолжительность управляющего импульса напряжения (тока), подаваемого на обмотку реле, ограничивается перегревом обмотки, особенно при пониженном атмосферном давлении.

Ток в обмотку реле должен подаваться и сниматься не плавно, а импульсом, амплитуда которого должна быть не менее величины минимального рабочего напряжения и не более величины максимального рабочего напряжения.

Пульсация напряжения (тока) питающего обмотку реле не должна превышать 5%.

Токопроводящий корпус реле не должен иметь гальванической связи с источниками управляющего и коммутируемого напряжений, если иное не указано в ТУ.

Рекомендуется подавлять ЭДС самоиндукции, достигающую при отключении обмотки реле величины 500–1000 В и более, шунтируя обмотки встречно-последовательным включением диода и стабилитрона. (Шунтирование обмотки нейтрального реле только диодом подавляет ЭДС самоиндукции, но боле, чем в 2 раза увеличивает время возврата контактов реле, что удлиняет время горения дуги в дуговых режимах коммутации, снижая тем самым ресурс реле. Шунтирование обмоток двустабильных поляризованных реле только диодами увеличивает время срабатывания за счет увеличения времени трогания, но время размыкания контактов изменяет не значительно).

Для повышения надежности функционирования замыкающих (размыкающих) контактов рекомендуется соединять их параллельно (последовательно). Однако в этом случае следует учитывать возможность неодновременного срабатывания контактов и не допускать превышение предельного тока или напряжения коммутации.

Последовательное соединение контактов из контактных групп разных реле не уменьшает время горения дуги, так как дуга образуется между контактами той контактной пары, которая размыкается раньше.

Для снижения влияния термо-ЭДС следует включать контакты реле в цепь нагрузки так, чтобы источники термо-ЭДС и источник напряжения нагрузки были последовательны.

При коммутации нагрузок в виде ламп накаливания, электродвигателей постоянного тока и емкостных нагрузок следует ограничивать начальный ток замыкания, который может превосходить рабочий ток на порядок.

Не следует объединять коммутацию «сухих» цепей и низкоуровневых нагрузок с коммутацией промежуточных или тяжелых нагрузок для одной контактной группы или для соседних близко расположенных групп. Также нельзя коммутировать одной контактной группой вначале промежуточные или тяжелые нагрузки, а затем низкоуровневые нагрузки.

При длительном нахождении реле в условиях влажной и агрессивной окружающей среды следует учитывать возникновение значительного электролиза между корпусом реле и его токоведущими частями обмотки, имеющими напряжение свыше 50 В.

Не рекомендуется подключение нагрузки, источника питания и переключающего контакта как это показано на рис.

Для облегчения режима работы контактов, коммутирующих индуктивную нагрузку, уменьшения износа контактов и повышения надежности реле в целом необходимо применять искрогасящие устройства, включаемые параллельно контактам или нагрузке.

Для увеличения электрической прочности изоляции в условиях пониженного атмосферного давления следует выводы цоколя реле заливать пеногерметиком.

При расположении реле в аппаратуре необходимо учитывать взаимное тепловое и магнитное влияние реле и других элементов аппаратуры, не допуская перегрева обмоток реле и ухудшения параметров срабатывания-возврата.

При воздействии на реле линейных ускорений рекомендуется устанавливать реле так, чтобы ускорения действовали вдоль оси вращения якоря. Для защиты реле в аппаратуре от внешних механических нагрузок блоки аппаратуры следует проектировать таким образом, чтобы колебания конструктивных элементов аппаратуры не создавали резонансных явлений в конструкции реле. Необходимо, чтобы механические нагрузки в местах установки реле не превышали допустимых для реле. (Удары вызывают в конструкции реле колебания, которые в отличие от вызванных непрерывно действующей возмущающей вибрацией сравнительно быстро затухают. Поэтому удары оказывают значительно меньшее воздействие на реле, чем возмущающая вибрация с таким же ускорением. Предельная удароустойчивость реле обычно выше предельной виброустойчивости, но меньше предельной устойчивости реле к воздействию постоянных ускорений. Значительные удары (обычно более 100 g) могут вызвать лишь кратковременные размыкания размыкающих контактов, а увеличение их до 500–1000 g – самопроизвольное кратковременное переключение контактов реле или переброс якоря в другое положение).

Реле, предназначенные для работы при пониженном атмосферном давлении, в условиях открытого космоса или невесомости, должны обладать более высокой и надежной герметичностью. (Повышенное атмосферное давление улучшает теплообмен в аппаратуре, снижает нагрев реле и обеспечивает более высокую электрическую прочность изоляции его элементов. Пониженное атмосферное давление или невесомость из-за уменьшения теплопроводности окружающей среды обуславливают дополнительный нагрев обмотки реле. При атмосферном давлении 5 мм рт. ст. перегрев обмотки реле увеличивается примерно в 1,3 раза, а при давлении 10^–3 мм рт. ст. — в 2,1 раза. Наименьшая электрическая прочность воздушного промежутка имеет место при атмосферном давлении от 0,1 до 15 мм рт. ст.).

Для уменьшения нагрева реле рекомендуется устанавливать их на платах с металлическими теплоотводами, а также окрашивать реле матовой краской темного цвета.

Для увеличения надежности работы реле при воздействии повышенной температуры окружающей среды следует с помощью термостатирования и вентиляции создавать в аппаратуре оптимальный температурный режим. Для сокращения времени нагрева обмотки необходимо проектировать схемы аппаратуры таким образом, чтобы обмотка реле находилась под напряжением по возможности кратковременно или работала в повторно–кратковременном режиме.

Особенности функционирования и применения поляризованных реле

Срабатывание поляризованных реле происходит, в отличие от неполяризованных реле, при подаче в обмотку тока только определенной полярности. Одностабильные поляризованные реле работают также как и неполяризованные (нейтральные), т. е. подвижный контакт возвращается в исходное состояние после снятия управляющего сигнала с обмотки.

Двустабильные поляризованные реле являются видом реле с внутренней магнитной самоблокировкой. Подвижный контакт (якорь) после срабатывания этого вида реле остается в новом состоянии и после снятия управляющего сигнала обмотки, т. е. реле не потребляет энергию. Переключение в альтернативное положение (возврат) происходит только после подачи на ту же (рабочую) обмотку сигнала противоположной полярности или подачи сигнала на вторую (отбойную) обмотку. Для поляризованных реле, имеющих несколько обмоток управления, порядок подключения обмоток указывается в ТУ.

При использовании контактов двустабильного поляризованного реле для коммутации собственных обмоток необходимо применять схемы включения, не увеличи

Северная Заря | Терминология

Терминология слаботочных реле основана на терминах и определениях, установленных в ГОСТ 16022-83 «Реле электрические. Термины и определения», ГОСТ 14312-79 «Контакты электрические. Термины и определения», а также ГОСТ 16121-86 «Реле слаботочные электромагнитные. ОТУ» и ГОСТ 16120-86 «Реле слаботочные времени. ОТУ».

Электрическое реле (ГОСТ 16022) – аппарат, предназначенный производить скачкообразные изменения в выходных цепях при заданных значениях электрических воздействующих величин.

Воздействующая величина электрического реле (ГОСТ 16022) – электрическая величина, которая одна или в сочетании с другими электрическими величинами должна быть приложена к электрическому реле в заданных условиях для достижения ожидаемого функционирования.

Логическое электрическое реле (ГОСТ 16022) – электрическое реле, предназначенное для срабатывания или возврата при изменении входной воздействующей величины, не нормируемой в отношении точности.

Электрическое реле времени (ГОСТ 16022) – логическое электрическое реле с нормируемой выдержкой времени.

Электрическое реле с нормируемым временем (ГОСТ 16022) – электрическое реле, у которого нормируется в отношении точности одно или несколько времен, характеризующих его.

Электрическое реле с ненормируемым временем (ГОСТ 16022) – электрическое реле, у которого время не нормируется в отношении точности.

Измерительное электрическое реле (ГОСТ 16022) – электрическое реле, предназначенное для срабатывания с определенной точностью при заданном значении или значениях характеристической величины.

Электромеханическое реле (ГОСТ 16022) – электрическое реле, работа которого основана на использовании относительного перемещения его механических элементов под воздействием электрического тока, протекающего по входным цепям.

Электромагнитное реле (ГОСТ 16022) – электромеханическое реле, работа которого основана на воздействии магнитного поля неподвижной обмотки на подвижный ферромагнитный элемент.

Герконовое реле (ГОСТ 16022) – электромагнитное реле с герметизированным магнитоуправляемым контактом.

Магнитоэлектрическое реле (ГОСТ 16022) – электромеханическое реле, работа которого основана на взаимодействии магнитных полей неподвижного постоянного магнита и возбуждаемой током подвижной обмотки.

Индукционное реле (ГОСТ 16022) – электромеханическое реле, работа которого основана на взаимодействии переменных магнитных полей неподвижных обмоток с токами, индуктированными этими полями в подвижном элементе.

Электродинамическое реле (ГОСТ 16022) – электромеханическое реле, работа которого основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной обмоток, возбуждаемых токами, подведенными извне.

Ферродинамическое реле (ГОСТ 16022) – электродинамическое реле, в котором взаимодействие магнитных полей усиливается наличием ферромагнитных сердечников.

Статическое электрическое реле (ГОСТ 16022) – электрическое реле, принцип работы которого не связан с использованием относительного перемещения его механических элементов.

Ферромагнитное реле (ГОСТ 16022) – статическое электрическое реле, работа которого основана на использовании нелинейной характеристики ферромагнитных материалов.

Статическое электрическое реле с выходным контактом (ГОСТ16022) – статическое электрическое реле, имеющее контакт хотя бы в одной выходной цепи.

Статическое электрическое реле без выходного контакта (ГОСТ 16022).

Полупроводниковое реле (ГОСТ 16022) – статическое электрическое реле, работа которого основана на использовании полупроводниковых приборов.

Электротепловое реле (ГОСТ 16022) – электрическое реле, работа которого основана на тепловом действии электрического тока.

Поляризованное реле (ГОСТ 16022) – электрическое реле постоянного тока, изменение состояния которого зависит от полярности его входной воздействующей величины.

Неполяризованное реле (ГОСТ 16022) – электрическое реле постоянного тока, изменение состояния которого не зависит от полярности его входной воздействующей величины.

Одностабильное реле (ГОСТ 16022) — электрическое реле, которое, изменив свое состояние под воздействием входной воздействующей или характеристической величины, возвращается в начальное состояние, когда устраняют это воздействие.

Двустабильное реле (ГОСТ 16022) – электрическое реле, которое, изменив свое состояние под воздействием входной воздействующей или характеристической величины, после устранения воздействия не изменяет своего состояния до приложения другого необходимого воздействия.

Низкочастотное реле – реле, предназначенное для коммутации постоянного и переменного тока частотой до I МГц.

Высокочастотное реле – реле, предназначенное для коммутации постоянного и переменного тока частотой свыше I МГц.

Переключающий контакт (ГОСТ 14312) – контакт электрической цепи, который размыкает одну электрическую цепь и замыкает другую при заданном действии устройства.

Неперекрывающий контакт (ГОСТ 14312) – переключающий контакт электрической цепи, размыкающий одну электрическую цепь до замыка­ния следующей цепи.

Перекрывающий контакт (ГОСТ 14312) – переключающий контакт электрической цепи, не размыкающий одну электрическую цепь до замыкания следующей цепи.

Замыкающий контакт (ГОСТ 14312) – контакт электрической цепи, разомкнутый в начальном положении реле и замыкающийся при переходе реле в конечное положение.

Размыкающий контакт (ГОСТ 14312) – контакт электрической цепи, замкнутый в начальном положении реле и размыкающийся при пе­реходе реле в конечное положение.

Сопротивление контакта электрической цепи (ГОСТ 14312) – электрическое сопротивление, состоящее из сопротивлений контакт деталей и переходного сопротивления контакта электрической цепи.

Падение напряжения на контактах – напряжение на выводах замкнутых контактов при наличии в их цепи тока.

Максимальный коммутируемый ток – характеристика режима применения, в пределах которого изготовитель обеспечивает наработку реле в условиях эксплуатации, установленную в ТУ, но не менее 100 000 коммутационных циклов.

Коммутационный цикл реле – последовательный переход реле через все состояния, включая возврат в исходное состояние.

Наработка реле – число коммутационных циклов и (или) время пребывания реле под напряжением (током) в заданных режимах и условиях.

Рабочее напряжение (ток) – значение напряжения (тока) на обмот­ке (в цепи питания), при котором гарантируется работоспособность реле в эксплуатационных условиях.

Срабатывание реле (ГОСТ 16022) – выполнение электрическим реле предназначенной функции.

Время срабатывания реле – интервал времени с момента подачи рабочего напряжения на обмотку (в цепь питания) до первого замыкания любого замыкающего или размыкания любого размыкающего контакта, или до первого замыкания разомкнутой цепи любого переключающего контакта при срабатывании реле или до включения или выключения выходной цепи реле.

Напряжение (ток) срабатывания реле – минимальное значение напряжения (тока) на обмотке, при котором происходит срабатывание реле.

Возврат реле (ГОСТ 16022) – переход электрического реле из состояния завершенного срабатывания в исходное.

Время возврата реле – интервал времени с момента снятия нап­ряжения с обмотки (цепи питания) до первого замыкания любого размыкающего или размыкания любого замыкающего контакта, или до первого замыкания разомкнутой цепи любого переключающего контакта при возврате реле или до выключения или включения выходной цепи реле.

Напряжение (ток) возврата – максимальное значение напряжения (тока) на обмотке (в цепи питания), при котором происходит возврат реле.

Удержание реле – фиксированное состояние реле, в которое оно приведено после срабатывания.

Напряжение (ток) удержания – минимальное значение напряжения (тока) на обмотке, при котором реле остается в состоянии срабатывания.

Выдержка времени реле (ГОСТ 16022) – интервал времени с момента подачи или съема возбуждения электрического реле до мгновения выполнения этим реле предназначенной функции, являющейся нормируемой характеристикой времени.

Время восстановления реле – интервал времени между снятием и повторной подачей напряжения в цепь питания, при котором повторное время срабатывания будет находиться в пределах допусков, установленных в ТУ.

Разновременность срабатывания (возврата) контактов (ГОСТ 16022) – разность между максимальным значением времени срабатывания (возврата) более медленного контакта реле и минимальным значением времени срабатывания (возврата) более быстрого контакта.

Время стабилизации контакта – интервал времени с момента первого замыкания контакта до установления заданного статического контактного сопротивления.

Дребезг контакта (ГОСТ 14312) – процесс многократного са­мопроизвольного размыкания и замыкания контактов электрической цепи по причинам, не предусмотренным заданным действием реле.

Время дребезга контакта – промежуток времени с момента перво­го замыкания до начала последнего замыкания контакта при его замыкании и с момента первого размыкания до последнего размыкания контакта при его размыкании.

Сбой контактирования – единичное самоустраняющееся при последующей коммутации несостоявшееся соединение коммутируемой цепи при замыкании или несостоявшийся разрыв ее при размыкании.