Режимы работы контактов реле

Условия работы контактов в режиме замыкания и размыкания элек­трической цепи различны.

При замкнутых контактах поверхности соприкосновения прижи­маются друг к другу с усилием Р „, называемым контактным нажатием. Поверхность соприкосновения состоит из выступов и впадин, поэтому касание происходит лишь в отдельных точках (рис. 2.8, в поз. 5). Под действием сил Р_к происходит смятие материала. При увеличении нажатия число точек касания увеличивается, а переходное сопротив­ление контакта /? „ уменьшается.

Наличие пыли, посторонних частиц, пленок окисей увеличивает сопротивление R_o. Для создания надежного контакта необходимо окислы, поэтому контакт тем луч­ше, чем больше давление Р_к и чище поверхность.

Процессы з а м ы к а ни я контактов, если они происходят без дребезга, характеризуются наличием автоэлектронной эмиссии электрона с поверхности катода, возникающей от большого градиента на­пряжение в момент приближения контактов друг к другу на расстоя­ние порядка 10~⁵ см. Эмиссия вызывает искру, которая в другие фор­мы газового разряда не развивается, так как в следующий момент вре­мени контакты замыкаются. При наличии вибрации после первого за­мыкания возникает дуга. При больших токах и малых расстояниях
разрушение дугой в момент включения может быть больше, чем при размыкании контактов. Наибольшее разрушение контакта возникает в процессе размыкания тока от эрозии под действием искры (самопогасающей дуги).

Режим размыкания цепи характеризуется изменением пе­реходного сопротивления контакта от R₀ до R₀. = ∞. При равномер­ном движении контактных пружин площадь соприкосновения поверх­ностей s меняется по закону

s = S₀ (1-t/T)

Т — время полного размыкания контактов; t — текущая координата времени; S_o — полная начальная площадь соприкосновения (рис.2.9. а).

Переходное сопротивление в месте соприкосновения контактов ме­няется так же, как функция от времени t, по закону

R_k = R₀ / (1 – t/T) → ∞

R₀ – переходное сопротивление замкнутых контактов.

Определим условие надежного размыкания цепи с индуктивностью и сопротивлением. В такой цепи имеют место уравнительные токи, создаваемые магнитной энергией I²L/2. Поэтому на контактах возникает напряжение U_k превышающее напряжение источника тока Е_ц тем больше, чем больше L (рис. 2.9, б).

Под действием высокого напряжения U_K слой воздуха пробивает­ся, и в нем устанавливается искровой разряд или дуга, при этом вре­мя выключения управляемой цепи возрастает, так как дуга поддержи­вает токопрохождение и после размыкания контакта. Особенно опасна устойчивая дуга, при которой развивается большая температура 3000—5000 °С. Поэтому контакты надежно работают, если выполня­ется условие погасания дуги.

Реле переменного тока. Индукционные двухэлементные реле.

Реле переменного тока непосредственного действия имеют П-образный магнитопровод, который для уменьшения потерь на гистере­зис и вихревые токи собирают из листовой трансформаторной стали. На одном стержне магнитной цепи помещается обмотка реле 3 (рис. 6.2, а и б). Якорь реле 4 утяжелен, а сердечник / разделен на две части. На одну часть сердечника надевается небольшое медное кольцо 2, которое надежно устраняет вибрацию якоря.

К реле этого типа относится реле API (аварийное реле), исполь­зуемое в устройствах автоблокировки и электрической централиза­ции.

При расчете реле переменного тока необходимо учитывать потери
на вихревые токи и гистерезис, так как часть намагничивающего тока идет на покрытие этих потерь.

Другой особенностью реле переменного тока является зависимость намагничивающего тока от индуктивности, которая в свою очередь меняется с изменением зазора δ, т. е.

У реле постоянного тока при заданном напряжении U намагничивающий ток.в обмотке определяется как I = U/R. В силу, этого
тяговые характеристики реле переменного и постоянного тока значительно отличаются одна от другой.

Рис. 6.2. Реле переменного тока с раздвоенным полюсом

Индукционные двухэлементные реле переменного тока применяют в качестве путевых реле в рельсовых цепях переменного тока на элек­трифицированных участках железных дорог, в метрополитенах и на дорогах с автономной тягой.

Принцип действия двухэлементных индукционных реле основан на взаимодействии переменного магнитного потока Ф₁ одной магнит­ной цепи с током, индуктированным в проводнике переменным потоком Фг Другой цепи.

Проводник, в котором индуктируется ток, может иметь форму рам­ки, диска, сектора или цилиндра.

На транспорте применяют реле типов ДСШ и ДСР (двухэлементные секторы реле) с двумя электромагнитами. Обмотки, создающие потоки Ф₁ и Ф₂, питаются переменным током от двух напряжений, сдвину­тых по фазе на угол ф. В соответствии с этим

Каждый поток создает в екторе э. д. с. и вихревые токи: