Слаботочные малогабаритные электромагнитные реле

Автор: Беркович Ф. Г., Ивакин Б. Ф., Малащенко А. А., Мартынов Д. И.

Издание: Технологическое оборудование и материалы, 1997, №8-9.

Беркович Ф.Г., Ивакин Б.Ф., Малащенко А.А., Мартынов Д.И.

Слаботочные электромагнитные реле (ЭМР) как элементы электрических схем нашли широкое применение в военной технике, летательных и космических аппаратах, средствах связи и промышленной автоматике.

Современные нейтральные и поляризованные (переключатели) реле по объемномассовым характеристикам, устойчивости к механическим, температурным и другим внешним воздействиям совместимы и не уступают бесконтактным полупроводниковым приборам. Высокая же устойчивость ЭМР к электрическим перегрузкам, гальваническая развязка между разомкнутыми контактами и малое сопротивление (падение напряжения) контактного перехода позволяют использовать их в самых тяжелых условиях эксплуатации.

За последнее десятилетие достигнуты значительные успехи в расширении номенклатуры слаботочных ЭМР (около 100 типов по 3-5 исполнений). В 1,5-2 раза, а по некоторым типам в 4 раза, увеличился такой показатель, как "коммутируемая мощность/масса" ("объем"). Ряд типов герметичных реле выдерживают удары до 200 g и обладают виброустойчивостью до 3000 Гц при ускорении 30 g.

Для совместимости при монтаже с современными типами полупроводниковых элементов созданы реле с высотой корпуса 4,2 мм под печатный монтаж, а также реле для монтажа на поверхность печатных плат с высотой корпуса 5,5 мм.

0 сложности производства микроминиатюрных реле можно судить по такому примеру. Конструкция реле РПС46, имеющего две обмотки управления (два входа по управлению) и две контактные группы на переключение с магнитной блокировкой ("памятью"), при массе менее 2 г состоит из 49 деталей и двух обмоток, содержащих по несколько тысяч витков проводом с диаметром жилы 25 мкм. Реле предназначено для коммутации тока до 1 А при напряжении 28 В.

НИИКТ, в ряде случаев с привлечением специализированных предприятий, были созданы специфичные для релейного производства технологии, специальное технологическое оборудование (СТО) и контрольно-измерительная аппаратура (КИА), позволившие организовать производство слаботочных реле для спецтехники с высокими техническими характеристиками и повышенной надежностью работы. Так, например, было создано оборудование и типовой технологический процесс для глубокого обезгаживания и заполнения внутреннего объема реле азотом и заварки откачного отверстия, измерительное оборудование для проверки времени стабилизации переходного сопротивления контактов, являющегося одним из основных критериев качества финишной очистки реле, оборудование для финишной очистки реле перед герметизацией и приготовления особо чистой воды, оборудование для прецизионной точечной сварки микроминиатюрных деталей и узлов реле со встроенной аппаратурой контроля качества сварки по ряду параметров и др. виды СТО и КИА.

К реле общепромышленного исполнения предъявляются повышенные требования по количеству коммутаций, механической износоустойчивости (количеству коммутаций без токовой нагрузки), в ряде случаев по высокой прочности электрической изоляции (пробою) между входом и выходом (обмоткой и контактами), а также между контактными цепями. Для ряда аппаратуры требуются малогабаритные реле, коммутирующие ток до 16 А при напряжении 250 В (мощность коммутации 4 кВА) на переменном токе и удовлетворяющие ряд других требований, характерных для общепромышленной автоматики и бытовой техники.

Реле в общепромышленном исполнении, как правило, изготавливаются в пластмассовых негерметичных корпусах. Для особых условий применения выпускаются и герметизированные реле как в пластмассовом, так и металлическом корпусе.

Несмотря на различия в технических требованиях, все виды электромагнитных реле имеют много общего как в конструкторских решениях, так и в технологическом оснащении, а также в методах контроля качества.

Использование технологий, специального технологического оборудования, контрольноизмерительной аппаратуры, созданных для реле специального назначения, позволило в сжатые сроки разработать, освоить в общепромышленном исполнении 11 типов реле в пластмассовых корпусах, в том числе 3 типа в пылевлагозащищенном исполнении, и 3 типа реле в металлических корпусах, производство которых полностью базируется на технологиях реле специального назначения.

При разработке и освоении реле общепромышленного назначения работы велись в трех направлениях.

Создание на базе серийных реле, ранее созданных для особо жестких условий эксплуатации, исполнений с пониженными техническими требованиями по диапазону рабочих температур окружающей среды, устойчивости к механическим перегрузкам и др. В этом случае оформляется дополнение к ТУ и производство ведется на основе технологий с некоторыми уточнениями, принятыми для основного типа. Такой способ широко применяется в зарубежной практике.
Разработка на базе имеющихся технологий, СТО и КИА реле в пластмассовых корпусах. При разработке и освоении в производстве этих реле пришлось провести ряд дополнительных работ по подбору малогазящих негорючих пластмасс, новых контактных материалов, а также заказать обмоточные провода с утоненной изоляцией. При решении вопроса обеспечения надежности контактирования реле с пластмассовыми корпусами, особенно герметизированных, были использованы технологии и СТО, применяемые для герметичных реле в металлических корпусах.
Для реле промавтоматики, используемых в сравнительно жестких условиях эксплуатации (загазованность, неотапливаемые помещения и др.) практически без особых изменений используются отработанные для герметичных реле в металлостеклянных корпусах конструкторские решения, типовые технологические процессы, применяемые СТО и КИА.

В настоящее время мы продолжаем работать над увеличением количества контактных групп и величины коммутируемого тока на см3 и грамм массы как у реле в металлических, так и пластмассовых корпусах.

Ниже в таблицах приведены основные характеристики некоторых типов поляризованных, герметичных, двустабильных электромагнитных реле в металлическом корпусе и неполяризованных, негерметичных одностабильных электромагнитных реле в пластмассовом корпусе.

Параметры	Тип реле
Параметры	РПС28	РПС34¹⁾	РПСЗб¹⁾
Размеры/ масса, мм/г	41х25,5х41,5/ 150	23,8х19,7х25,6/ 45	27,7х23,8х25,6/ 50
Количество и вид контактов	8П	4П	6П
Макс. коммутируемая нагрузка при 10⁶/10⁵/10⁴/10³ циклах; Вт (В.А)	-/-/102(115)/-	34(0,01)/68(11,5)/ 102 (127)/-	34(0,01)/68(11,5)/ 102(127)/-
Коммутируемый ток =/~(50 Гц), А	4.10^-2-3/ 5.10^-2-1	5.10^-6-3/10^-1-1	5.10^-6-3/10^-1-1
Ком. напряжение =/~(50 Гц),В	6-34/12-115	0,05-220/12-220	0,05-220/12-220
Механический срок службы, цикл	10⁴	10⁶	10⁶
Электр. прочность изоляции, В_эфф	500/500	500/500	500/500
Напряжение питания обмотки, В	12; 27	6; 12; 27	6; 12; 27
Сопротивление обмотки, Ом	80; 340	26; 100; 370	26; 100; 370
Температура окружающей среды, оС	-60...+80	-60...+100	-60...+100
Воздействие вибрационных нагрузок, Гц/g	5-50/1 мм 50-2000/10	5-50/1,5 мм 50-1000/20 1000-3000/10	5-50/1,5 мм 50-1000/20 1000-3000/10

Основные характеристики поляризованных, герметичных, двустабильных электромагнитных реле в металлическом корпусе Параметры Тип реле

Примечание. ¹⁾ Для монтажа на поверхность печатных плат

Параметры	Тип реле
Параметры	РЭА11¹⁾	РЭК51	РЭК52
Размеры/ масса, мм/г	16,5х9,5х19/ 4	25х13х26,2/ 25	25х13х26,2/ 25
Количество и вид контактов	2П	1П,13,1Р	2П
Макс. коммутируемая нагрузка при 10⁶/10⁵/10⁴/10³ циклах; Вт (В.А)	-/0,3(0,1)/-/-	-/-(1100)-(2200)/-	-/-(220)/-/-
Коммутируемый ток =/~(50 Гц), А	10^-6-5.10^-2/10^-6-5.10^-6	-/10^-6-10	-/10^-1-1
Ком. напряжение =/~(50 Гц),В	0,001-200/0,01-200	-/12-220	-/12-220
Механический срок службы, цикл	10⁵	10⁵	10⁵
Электр. прочность изоляции, В_эфф	220/220	1410/4240	700/1000
Напряжение питания обмотки, В	12	6; 12; 24	6; 12; 24
Сопротивление обмотки, Ом	400	65-74; 200-300; 900-1280	65-74; 200-300; 900-1280
Температура окружающей среды, оС	-30...+70	-45...+60	-45...+60
Воздействие вибрационных нагрузок, Гц/g	-	1-80/5 прочность	1-80/5 прочность

Основные характеристики неполяризованных, негерметичных, одностабильных электромагнитных реле в пластмассовом корпусе

Примечание. 1) Высокочастотное до 500 МГц