ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ: УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП РАБОТЫ, РЕЖИМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

ARCHITECTURE OF THE PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

Artem Postnikov

student, Department of Geology and Oil and Gas business, Sakhalin state University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Vitalii Kalinin

student, Department of Geology and Oil and Gas business, Sakhalin state University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Tatyana Ivanova

student, Department of Geology and Oil and Gas business, Sakhalin state University,

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

АННОТАЦИЯ

Электромагнитные реле являются ключевыми элементами в системах автоматического управления и широко применяются в различных отраслях промышленности. В данной статье рассматриваются принципы работы электромагнитных реле, их конструктивные особенности и режимы функционирования. Особое внимание уделяется использованию реле в промышленных системах автоматизации, где они выполняют функции коммутации, защиты оборудования и управления технологическими процессами.

ABSTRACT

Electromagnetic relays are key components in automatic control systems and are widely used in various industries. This article examines the operating principles of electromagnetic relays, their design features, and modes of operation. Special attention is given to the use of relays in industrial automation systems, where they perform switching functions, equipment protection, and process control.

Ключевые слова: электромагнитное реле, принцип работы, состав реле, автоматизация, промышленные системы, защита оборудования, управление процессами, обмотка, контакты реле, надежность.

Keywords: electromagnetic relay, operating principle, relay composition, automation, industrial systems, equipment protection, process control, coil, relay contacts, reliability.

Релейное устройство, или реле – это один из видов исполнительных элементов в системах автоматики, предназначенных для автоматической коммутации электрических цепей по внешнему сигналу.

Наиболее распространенными являются электромагнитные реле, работающие как на постоянном, так и на переменном токе (рис. 1).

Рисунок 1. Внешний вид электромагнитного реле с открытым корпусом

Принцип их действия основан на взаимодействии ферромагнитного якоря с магнитным полем обмотки, по которой протекает ток, в результате чего происходит механическое перемещение подвижной части, связанной с контактной системой. ЭМР постоянного тока обычно выполняются с внешним притягивающимся якорем (рис. 2, а). Такое реле представляет собой электромагнитный механизм и ряд контактных групп, установленных на одном основании 5. Магнитопровод электромагнита состоит из сердечника 8 и якоря 6, выполненных из магнитомягкой стали. На сердечнике помещается катушка 7.

Рисунок 2. Электромагнитное реле постоянного тока: а – ток в катушке равен нулю, б – ток в катушке не равен нулю

При протекании по обмотке электрического тока якорь притягивается к сердечнику (рис. 2, б). Движение якоря через непроводящий штифт 3 передается на одну из контактных пружин 4, в результате чего происходит замыкание подвижного 1 и неподвижного 2 контактов. Возврат якоря в исходное положение после обесточивания обмоток осуществляется специальными возвратными пружинами (на рисунке они не показаны). Электромагнитные реле переменного тока по принципу действия в основном аналогичны реле постоянного тока. Однако переменный ток обусловливает некоторые особенности работы реле. Переменный ток изменяется по синусоидальному закону: i= ImSin(wt)

где Im – амплитудное значение тока; ω – частота напряжения питания; t – время.  Электромагнитное тяговое усилие пропорционально квадрату тока:

где Fm – амплитудное значение тягового усилия; Fэ = Fm/2 и FЭ~ – соответственно постоянная и переменная составляющие тягового усилия.

Поэтому якорь электромагнита будет вибрировать, периодически оттягиваясь от сердечника противодействующим усилием, что делает реле неработоспособным. Для устранения вибрации в ЭМР переменного тока чаще всего используют короткозамкнутый виток (кольцо). Короткозамкнутый виток охватывает одну из двух частей разрезанного конца сердечника, обращенного к якорю (рис. 3). Короткозамкнутую обмотку выполняют обычно из одного или нескольких массивных витков и часто называют экраном.

Рисунок 3. Короткозамкнутые кольца

Магнитный поток при прохождении через сердечник в этом месте будет раздваиваться (рис. 14.14) и за счет наличия короткозамкнутого витка магнитный поток Ф2 будет несколько отставать по фазе от магнитного потока Ф1, который проходит через часть сердечника без короткозамкнутого витка. Такое отставание по фазе приводит к тому, что в системе все время будет присутствовать какой-то магнитный поток, и электромагнитное притягивающее усилие в ноль обращаться не будет.

Рисунок 4. Распределение магнитных потоков в сердечнике электромагнитного реле переменного тока

Наиболее частое использование реле – управление различными электрическими механизмами, например, электродвигателями.

Реле, которые используются для включения/отключения электродвигателей (ЭД), называются магнитными пускателями. Непосредственно сам релейный элемент, коммутирующий цепи ЭД, называется контактор. От обычных реле контакторы отличаются повышенной надежностью и могут иметь специальные приспособления для гашения дуги.

Магнитный пускатель, кроме контактора, может содержать дополнительные устройства, такие как тепловое реле для аварийного отключения двигателя, дополнительная слаботочная контактная группа или группы, используемые в цепях управления, и/или кнопка пуска.

Список литературы:

1. Беспалов, Б. Н. Электромагнитные реле: теория, конструкции, применение / Б. Н. Беспалов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2005. – 320 с.
2. Кузнецов, В. Г. Электромагнитные и полупроводниковые реле / В. Г. Кузнецов. – М.: Энергия, 1982. – 240 с.
3. Поляков, В. Т. Основы релейной защиты и автоматики / В. Т. Поляков. – М.: Академия, 2010. – 288 с.