Электромеханическое реле. Устройство, принцип работы, типы, характеристики.

Электромеханические реле — наиболее распространенный вид электрических реле. К ним относятся электромагнитные, магнитоэлектрические, индукционные, электротепловые, пьезоэлектрические, электро- и ферродинамические, магнитострикционные, вибрационные, электретные реле и ряд других.
О работе реле судят по его характеристике управления (рис. 1). Она имеет релейный характер: скачкообразное увеличение выходной величины Упри некотором значении входной электрической воздействующей величины X(ток, напряжение, частота и т.п.) и такое же скачкообразное уменьшение выходной величины. При всех остальных значениях воздействующей входной величины выходная величина не меняется или изменяется незначительно. Реле — это автоматический аппарат релейного действия, в основном предназначенный для коммутации цепей управления более мощных аппаратов (например, цепи обмотки электромагнитного контактора), сигнализации, связи и так далее, а также для суммирования и разложения сигналов.
На рис. 2 изображено простейшее реле при нулевом значении входной величины X — тока Iвх в обмотке 7. Когда входной ток Iвх начинает увеличиваться, при определенном его значении якорь 10 отходит от упора 77 и притягивается к сердечнику 12. В процессе движения якоря его верхний конец, действуя через толкатель 9, выгибает плоскую контактную пружину 6 вверх до соприкосновения ее контакт-детали 8 с контакт-деталью 7 пружины 5, которая затем отходит вверх до упора 4. В результате по выходной цепи после окончания переходного процесса начинает протекать ток IВЬ1Х, представляющий собой выходную величину Y. При дальнейшем увеличении входного тока выходной ток практически не изменяется. Когда же входной ток начинает уменьшаться, при некотором его значении механическая сила изогнутых пружин преодолевает электромагнитную силу притяжения якоря к сердечнику. В результате контакт-детали размыкаются и выходная цепь обесточивается.

Рис. 1. Характеристики управления аппаратов релейного действия электромеханических (а...в, д), статических электрических (г), одностабильных (а, 6, г, д), двустабильных (в), максимальных (а, б, г), минимальных (д), работающих на замыкание (а, г, д), работающих на размыкание (б):
А" ср — параметр срабатывания; Хъ — параметр возврата (отпускания); Хр — рабочий параметр; Kmax, Kmin — максимальное и минимальное значения выходного параметра

Рис. 2. Простейшее электромагнитное реле с одним замыкающим контактным узлом:
1 — обмотка; 2 — ярмо; 3 — изоляционная планка; 4, 11 — упоры; 5, 6 — контактные пружины; 7, 8 — контакт-детали; 9 — толкатель; 10 — якорь; 12 — сердечник

Под входной X и выходной величинами рассмотренного электрического аппарата можно подразумевать и другие параметры, например напряжение на обмотке и напряжение на нагрузочном резисторе RH.
Электромеханические реле предназначены для промышленной автоматики, защиты электроэнергетических систем, радиоэлектроники и т.д. Специфика областей применения определяет огромное разнообразие реле по принципу действия и конструктивным исполнениям.
Электромеханические реле реагируют на такие электрические параметры, как ток, напряжение, мощность, электрическое сопротивление цепи (активное, реактивное, полное) и т.п.
В зависимости от выполняемой функции электромеханические реле подразделяют на логические и измерительные.
Электромеханическое логическое реле предназначено для срабатывания и отпускания (возврата в исходное состояние) при изменении входной воздействующей величины, не нормируемой по значению. Входная воздействующая величина электромеханического логического реле — это электрическая величина, на которую реле реагирует, если та воздействует на него при заданных условиях. Существуют рекомендуемые стандартами номинальные значения и пределы рабочего диапазона воздействующих величин. Электромеханические логические реле подразделяют на промежуточные, указательные и реле времени. Промежуточное реле предназначено для размножения и усиления поступающего к нему сигнала, указательное реле — для указания срабатывания и возврата в исходное состояние других коммутационных аппаратов, реле времени — для создания выдержки времени.
Электромеханическое измерительное реле предназначено для срабатывания с определенной точностью при заданном значении или значениях характеристической величины. Характеристическая величина электромеханического измерительного реле — это электрическая величина, нормируемая по значению и определяющая функциональный признак реле. Для ее образования необходимы одна или несколько входных воздействующих величин электрического измерительного реле.
Чтобы уяснить разницу между логическим и измерительным реле, сравним два реле, имеющих одну и ту же входную воздействующую величину — электрическое напряжение. Логическое реле предназначено для срабатывания и возврата при дискретном изменении входной воздействующей величины от логического нуля до логической единицы (нет—да). В нашем примере это означает следующее: напряжение не подано или подано на вход реле. В отличие от логического реле на измерительное реле напряжение подается постоянно, т.е. входная величина измеряется непрерывно. Напряжение для такого реле — не только входная воздействующая, но и характеристическая величина.
Максимальное электромеханическое реле — это измерительное электромеханическое реле, срабатывающее при значениях характеристической величины, больших заданного значения. Минимальное электромеханическое реле — это измерительное реле, срабатывающее при значениях характеристической величины, меньших заданного значения.
Уставка по характеристической величине — заданное значение характеристической величины, при котором реле должно сработать.
Измерительные реле бывают следующих видов: со шкалой уставок, по которой в реле вводится уставка по характеристической величине; без шкалы, но с возможностью изменения уставки; с фиксированной настройкой на определенное значение характеристической величины.
В отличие от логического реле на