Варианты замены

Варианты замены СЭМР с МУЯ, применяемых в специальной аппаратуре, в т.ч. включенных в перечень.

Тип реле Тип реле, рекомендуемый для замены
Коммутируемый ток
до 1А до 2 А до 3 А до 5 А до 10 А
РКС3 РПК75
РПВ5 РПА11; РПА12
РПК36 РПС45 1)
РПК72 РПК44 РПК30 2); РПК58
РПС20 РПС46 РПС45 1) РПК44
РПС32 РПС46 РПС45 1) РПК44
РПС42 РПК44 РПК30 2); РПК58
РПС43 РПС45 1)
РПС43-1 РПС45-1 3)
РПС47 РПК46
РСЧ52 РПК67
РЭК23 РЭК63; РЭК63-1
РЭК24 РЭК94
РЭК37 РЭК61
РЭК43 РЭС78
РЭК134 РПК57
РЭН29 РЭК84
РЭН32 РЭК94
РЭН33 РПК45 РПК59
РЭН34 РПК57
РЭН35 РПК59
РЭС6 РЭК60 РЭК87 РЭС90 РПК43; РЭК83
РЭС8 РПК67
РЭС9 РЭК60; РЭК61 РЭК87 РЭС90; РЭК83
РЭС10 РЭК63; РЭК63-1 РЭС78
РЭС15 РЭК63
РЭС22 РЭК93 РПК45
РЭС32 РЭК93 РПК45
РЭС34 РЭС78
РЭС47 РЭК60 РЭК87
РЭС49 РЭК63
РЭС53 РЭК93
РЭС54 РЭК88
РЭС59 РЭК90
РЭС60 РЭК60
РЭС80 РЭК80
РЭС80-1 РЭК80

1) Реле РПС45, РПС45-1 исполнений РС4.520.755 (756)-30...-35, -41...-46.

2) Реле РПК30 исполненный РВИМ.647614.002-06...-21.

3) Реле РПС45-1 исполнений РС4.520.755 (756)-41...-46.

Примечание - реле, обозначения типов которых выделены:

красным цветом - производятся предприятиями Украины и Армении,
зелёным цветом - ОАО НПК "Северная заяря",
синим цветом - другими российскими предприятиями.

Особенности устройства и функционирования

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».

СЭМР состоит из обмотки, воспринимающей и преобразующей управляющий электрический сигнал 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.

СЭМР 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 СЭМР, управляемые постоянным током, для коммутации низкочастотных (типы РПК, РПС, РЭК, РЭС) и высокочастотных (типы РПА, РЭА) электрических цепей аппаратуры различных отраслей промышленности и техники. (Реле изготавливаются по частным техническим условиям (ТУ) и соответствуют ГОСТ 16121-86 "Реле слаботочные электромагнитные. Общие ТУ". В развитие требований комплекса стандартов «Климат-7» предприятием разрабатывается новый стандарт ГОСТ РВ "Реле электромагнитные слаботочные. Общие ТУ", которому должны будут соответствовать вновь разрабатываемые СЭМР и новые реле серии РПК и РЭК).

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 100–150 МГц. Высокочастотные реле предназначены для коммутации сигналов с частотами порядка 1000 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 (в защитном, влагозащищенном и герметичном корпусе). Все производимые предприятием СЭМР в металлических корпусах герметичны и могут поставляться с требуемой потребителю степенью герметичности, не превышающей по скорости утечки атмосферного воздуха 10-7 – 10-8 см3/с.

Электромагнитные реле, представляя собой электромеханические газоразрядные коммутационные устройства, являются широко применяемыми и наиболее надежными элементами аппаратуры. Ресурс (срок службы) СЭМР 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 Rk является следствием загрязнения их изолирующими веществами. Для надежного контактирования статическая величина Rk 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 Rk. 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. Типичные параметры этого режима коммутации: от 10–100 мА\6 В до 100 мА при 26–36 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 Rk 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 Rk, 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 Rk. Для контроля золоченых контактов не следует использовать цепи с сигнальными лампочками, а контроль величины Rk 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.

Применяя реле, не следует смешивать коммутацию сухих цепей и низкоуровневых нагрузок с коммутацией промежуточных и тяжелых нагрузок для одной контактной группы или для соседних близко расположенных контактных групп сверхминиатюрных реле. Также нельзя коммутировать одной контактной группой низкоуровневые нагрузки после коммутации промежуточных и тяжелых нагрузок.

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 5000–100000 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 Uд и минимального тока дуги Iд, зависящих от материала, температуры и формы контактов. Значения параметров дугообразования при размыкании активных нагрузок для большинства контактных материалов СЭМР составляют Uд=12–15 В и Iд=0,4–0,6 А. У окисленных и покрытых копотью контактов величина Iд 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 < Iд=0,4 А и напряжением на разомкнутых контактах Uд < Uд=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 τ, и следующий за дугой тлеющий разряд. (Индуктивная нагрузка характеризуется на постоянном токе параметром τ=L/R, где L–индуктивность, а R– активное сопротивление нагрузки. На переменном токе индуктивная нагрузка характеризуется коэффициентом мощности Cos φ).

Осциллограмма тока и напряжения на контактах СЭМР при размыкании индуктивной нагрузки

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 Uд и минимальный ток дуги Iд,), 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.

Рекомендации по применению

CЭМР, являясь электрорадиоизделиями, предназначены для применения в радиоэлектронной аппаратуре различных отраслей промышленности и выпускаются в соответствии с ГОСТ 16121–86 "Реле слаботочные электромагнитные ОТУ". Ниже приведены некоторые рекомендации по применению этих реле. (Более подробно вопросы применения СЭМР можно найти в ОСТ4.450.007–79 "Реле слаботочные. Руководство по применению" или в другой справочной литературе).

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 технических условиях на реле и ГОСТ 16121–86. Однако техническая документация не отражает все многообразие особенностей применения реле. Поэтому для обеспечения оптимального и надежного функционирования реле в аппаратуре рекомендуется согласовать режимы его работы с отделом применения 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.

Схема

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 увеличивающие время нахождения обмоток под напряжением.

Не допускается одновременная подача управляющего напряжения на включающую (рабочую) и отключающую (отбойную) обмотки двустабильных поляризованных реле типа РПС28, РПС34, РПС36 так как в этом случае может произойти размыкание всех контактов.

При одновременной подаче одинакового управляющего напряжения на включающую (рабочую) и отключающую (отбойную) обмотки двустабильных поляризованных реле типа РПК29, РПК42, РПК44, РПК58, РПК60, РПК70, РПК72, РПК73, РПК76, РПС45, РПС46 не происходит изменение положения их контактов. В дальнейшем после одновременного снятия управляющего напряжения с обмоток контакты реле по-прежнему остаются в том же положении. При несинхронном отключении обмоток контакты будут в том положении, которое определяется обмоткой, отключаемой последней.

При одновременной подаче разных величин управляющих напряжений на обмотки двустабильных поляризованных реле, отличающихся на величину большую, чем напряжение срабатывания, реле сработает от той обмотки, напряжение на которой больше.

Не допускается одновременное включение обмоток двустабильных поляризованных реле РПК31 и РПС58 через собственные блок-контакты, так как это приводит к нарушению работоспособности реле.

Рекомендации по замене СЭМР на изделия ОАО НПК "Северная заря"

ОАО НПК "Северная заря" освоен выпуск реле, имеющих более высокие технические характеристики, чем у аналогов, разработанных 20–30 лет назад. Также ряд изделий предприятия может быть рекомендован для замены реле, выпускаемых в странах СНГ и в других зарубежных странах.

При замене реле зарубежных фирм следует иметь в виду, что эти изделия могут иметь дюймовый, а не миллиметровый шаг расположения выводов, а также иные элементы крепления и схемы маркировки. Как правило, зарубежные реле имеют и некоторое отличие в электрических параметрах, обусловленное иными методиками испытаний. Необходимые консультации по этим вопросам могут быть получены у специалистов НИИКТ (e-mail: institute@relays.ru).

В таблице (получить) приведены наши рекомендации по замене различных видов реле, где символом "П" обозначаются прототипы, функциональное назначение которых, габаритно-установочные размеры (ГУ) и технические характеристики (ТХ) соответствуют заменяемым реле. Символ "А" обозначает аналоги, имеющие более высокое значение коммутируемого тока с близкими значениями ГУ и ТХ.