В схемах защиты и автоматики часто требуется выдержка времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов. При автоматизации технологических процессов также может возникнуть необходимость в определенной временной последовательности операций. Для создания выдержки времени служат электрические аппараты, называемые реле времени.
Общими требованиями для реле времени являются:
а) стабильность выдержки времени при колебаниях напряжения, частоты питания, температуры окружающей среды и воздействии других факторов;
б) малые потребляемая мощность, масса и габариты. Возврат реле в исходное положение происходит, как правило, при его обесточивании. Поэтому коэффициент возврата может быть очень низким.

КОНСТРУКЦИЯ ГЕРКОНОВЫХ РЕЛЕ

Конструкция герконового реле, показанная на рис. 11.9, а, имеет разомкнутую магнитную цепь. По этой причине большая доля МДС катушки расходуется на проведение магнитного потока по воздуху. Кроме того, такая конструкция подвержена воздействию внешних магнитных полей, создаваемых расположенными рядом электротехническими устройствами.

ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГЕРКОНОВОГО РЕЛЕ С ОБМОТКОЙ

а) Электромагнитная сила в герконе. На упрощенной схеме замещения (рис. 11.5) магнитной цепи геркона, показанного на рис. 11.1, обозначены: Ав —полная магнитная проводимость рабочего зазора с учетом потоков выпучивания; Лвш — проводимость пути магнитного потока по воздуху вне КС; Лкс — суммарная   магнитная   проводимость обоих КС; Ф —магнитный поток, созданный обмоткой; F — МДС обмотки.
Изменение магнитного потока вдоль КС показано на рис. 11.2.

РЕЛЕ ВРЕМЕНИ С МЕХАНИЧЕСКИМ ЗАМЕДЛЕНИЕМ

а) Реле с пневматическим замедлением и анкерным механизмом. В таких реле электромагнит постоянного или переменного тока воздействует на контактную систему через замедляющее устройство в виде пневматического демпфера или часового (анкерного) механизма. Выдержка времени меняется при регулировке этого устройства. Преимуществом такого реле является возможность питания как переменным, так и постоянным током и независимость от напряжения и частоты питания, температуры.

С целью увеличения коммутируемого тока и коммутируемой мощности в конструкцию герконов можно ввести дугогасительные контакты (рис. 11.21, с). В стеклянном корпусе 6 укреплены подвижный КС / и неподвижный КС 2. Пластина 5, выполняющая функцию дугогасительного контакта, упирается в КС 1, благодаря чему создается ее упругая деформация. При включении вначале замыкаются дугогасительные контакты 3 и 4, причем контактное нажатие на них появляется сразу благодаря предварительной упругой деформации пластины 5.

Простейшее герконовое реле с магнитной памятью показано на рис. 11.17, а. Два элемента магнитной памяти (ЭМП) 1 и Г примыкают к КС геркона 3. ЭМП выполняются из так называемых реманентных материалов. Эти материалы характеризуются прямоугольностью петли гистерезиса, достаточно высокой остаточной индукцией и большой магнитной энергией. В отличие от магнитотвердых сплавов, используемых для изготовления постоянных магнитов, реманентные материалы обладают очень малым временем перемагничивания, находящимся в пределах 10— 50 мкс.

Управлять состоянием геркона можно с помощью не только магнитного поля, создаваемого катушкой управления, но и поля постоянного магнита. Такой способ широко используется в современных слаботочных аппаратах управления (тумблеры, переключатели, кнопки, командоаппараты) и контрольно-измерительной аппаратуре (сигнализаторы положения, конечные выключатели, датчики). Состояние геркона изменяется при приближении или удалении от него постоянного магнита. При приближении постоянного магнита на расстояние Xi (см. рис. 11.6) его магнитный поток начинает замыкаться по КС Под воздействием усилия, созданного этим потоком, КС сблизятся и зазор между ними уменьшится от бн до 6i (точка А).

В ферропорошковой муфте барабанного типа (рис. 14.5) ведущий вал / через немагнитные фланцы 2 соединен с ферфомагнитным цилиндром (барабаном) 3. Внутри цилиндра располагается электромагнит 4, связанный с ведомым валом 6. Обмотка 5 электромагнита питается через контактные кольца (на рисунке не показаны). Внутренняя полость 7 заполнена ферромагнитным порошком (чистое или карбонильное железо) с зернами размером от 4—6 до 20—50 мкм, смешанными с сухим (тальк, графит) или жидким (трансформаторное, кремнийорганические масла) наполнителем. При обесточенной обмотке и вращении ведущей части (барабана) электромагнит и ведомый вал остаются неподвижными, поскольку ферромагнитные зерна наполнителя свободно перемещаются относительно друг друга. Определенное трение между барабаном и электромагнитом существует, но оно относительно невелико.

а) Принцип действия. Простейшая конструкция электромагнитной фрикционной муфты представлена на рис. 14.3. Постоянное напряжение подводится к щеткам, скользящим по контактным кольцам 1, соединенным с выводами обмотки 2. Обмотка имеет цилиндрическую форму и окружена магнитопроводом ведущей части 3 муфты. Направляющая втулка 7 имеет выступ 6, который входит в паз 8 полумуфты 5, которая может перемещаться вдоль оси, оставаясь соединенной с валом 10.

Для регулирования частоты вращения, вращающего момента на валу, для соединения и разъединения ведущего и ведомого валов применяются электрические аппараты в виде муфт с электрическим управлением. Эти муфты можно подразделить на индукционные и электромагнитные.
Индукционные муфты (рис. 14.1) по принципу действия аналогичны асинхронному двигателю с короткозамкнутый ротором. Приводной двигатель соединяется со сплошным якорем   1, ведомый вал связан с индуктором 2.   Катушка возбуждения 4 создает постоянный магнитный поток 5, замыкающийся по якорю /.

Тиристоры и транзисторы обладают гальванической связью между цепью управления и нагрузкой. Если такая связь недопустима, то применяются оптоэлектронные приборы (оптроны). В корпусе оптоэлектронного прибора установлены излучающий элемент, обычно фотодиод, и воспринимающий элемент — фототранзистор, фототиристор или фоторезистор. При подаче сигнала на фотодиод он начинает излучать, и его излучение воздействует на воспринимающий элемент, открывая фототранзистор или фототиристор в цепи   нагрузки.   Электрическое   сопротивление между цепями управления и нагрузки составляет 1012 Ом, емкость между ними менее 0,1 пФ. Эти свойства оптронов позволяют повысить помехоустойчивость и надежность аппарата, упростить его схему. Оптроны дают малую задержку в срабатывании (1 мкс).

1. Благодаря полной герметизации герконы обладают следующими преимуществами: возможность работы в условиях повышенной влажности, запыленности и т. п. при низком переходном сопротивлении в замкнутом положении  (0,01—0,001 Ом) и малом падении напряжения на контактах;
2) простота конструкции, малые масса и габариты, что позволяет автоматизировать их производство и снизить стоимость изготовления;
3) высокое быстродействие (время срабатывания и отпускания 1—3 мс), что позволяет использовать герконы при частоте коммутаций до 1000 в секунду;
4) отсутствие трущихся деталей и сложных кинематических пар обеспечивает надежную работу герконов в течение 106—108 циклов;

Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трехполюсных исполнениях. На рис. 15.2 изображен трехполюсный рубильник с центральным рычажным приводом 1 и дугогасительной камерой 2. Ножи 3 всех трех полюсов соединены изоляционным валиком, на который действует тяга рычажного привода. Рукоятка привода монтируется на лицевой стенке шкафа распредустройства. Такая конструкция обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.
Качество рубильников и переключателей в значительной степени определяется контактным соединением ножа и контактных стоек. В современных аппаратах преимущественно применяется линейный контакт (§ 3.4), обладающий меньшим переходным сопротивлением, чем плоский. Контактное нажатие обеспечивается с помощью стальных пружин.