Как обесточить оборудование. Реле с принудительным управлением контактами для сохранения целостности цепи

Цепи защиты, используемые в различном оборудовании, включают в себя такие устройства, как датчики и реле, для отключения оборудования при обнаружении опасных ситуаций. Такие ситуации, как правило, возникают, когда защитное ограждение механизмов не закрыто, датчики обнаруживают присутствие персонала в опасной зоне или срабатывает функция аварийного останова. Также бывает, что сами устройства защиты (например, реле) неисправны, и реле с принудительным управлением контактами могут это обнаружить.

Реле с принудительным управлением контактами - это особая категория управляющих реле, используемых в цепях защиты. Их конфигурация позволяет осуществлять их контроль с помощью цепи защиты, таким образом, если обнаружена неисправность реле, цепь может выполнить выключение и предотвратить повторный запуск оборудования.

 

Рисунок 1: Изображение внутренних компонентов реле с принудительным управлением контактами. Рисунки предоставлены IDEC Corporation.

 

Реле с принудительным управлением контактами - это особая категория управляющих реле, используемых в цепях защиты. Их конфигурация позволяет осуществлять их контроль с помощью цепи защиты, таким образом, если обнаружена неисправность реле, цепь может выполнить выключение и предотвратить повторный запуск оборудования.

 

В системах с несколькими двигателями или питаемыми устройствами, которые могут быть обесточены цепью защиты, реле с принудительным управлением контактами являются наиболее безопасным способом увеличения количества выводов. В данной статье описывается работа реле с принудительным управлением контактами, функции, которые могут потребоваться пользователю, и наилучшие способы их применения.

 

Реле с принудительным управлением контактами - это особая категория управляющих реле, используемых в цепях защиты.

 

Что представляет собой реле с принудительным управлением контактами?

 

В реле с механическим управлением используется электромагнитная сила, возникающая при прохождении тока по катушке, для физического перемещения контактов. Это позволяет реле контролировать одну входную цепь и "передавать" ее состояние на одну или несколько выходных цепей.

 

Реле с принудительным управлением контактами отличается от реле общего назначения несколькими особенностями (рисунок 1):

 

  • отдельные контакты;
  • электрически изолированные контакты;
  • механический направляющий механизм, связывающий усилия между контактами
  • Специальный контролирующий контакт

 

Эти элементы позволяют обнаружить неисправность при ее возникновении. Один вид отказа возникает при сваривании какого-либо набора электрических контактов, что происходит, когда сильный ток создает тепло, оплавляющее контактны вместе, что препятствует их размыканию. Еще один распространенный вид отказа возникает при повреждении лепестка контакта. Вместе эти функции обеспечивают безотказную работу защитных цепей.

 

Электрические контакты чаще всего встречаются в следующих трех конфигурациях:

 

  • нормально разомкнутые: также известные как Form A, замыкаются при подаче питания на реле, в противном случае остаются разомкнутыми
  • нормально замкнутые: также известные как Form B, размыкаются при подаче питания на реле, в противном случае остаются замкнутыми
  • Нормально разомкнутый/нормально замкнутый: также известные как Form C, два контакта (один нормально разомкнутый и один - нормально замкнутый), объединенные в один общий контакт

 

Реле общего назначения могут иметь множество разных конфигураций контактов, но в реле с принудительным управлением контактами используются только отдельно изолированные нормально разомкнутые или нормально замкнутые контакты, каждый из которых выполняет одну функцию - либо управление питанием, либо контроль. Реле с принудительным управлением контактами, как правило, имеет один или несколько нормально разомкнутых контактов для управления другими цепями и один нормально замкнутый контакт для контролирующей цепи. Если цепь безопасна, на реле с принудительным управлением контактами будет подаваться питание, а нормально разомкнутые контакты будут передавать энергию на защищенный компонент, в то время как нормально замкнутый контакт будет прерывать подачу питания на контролирующую цепь.

 

Электрическая изоляция в реле с принудительным управлением контактами достигается благодаря тому, что каждый контакт размещается в собственном отсеке, физически отделенном от других. Реле с принудительным управлением контактами называются так из-за специального рычажного механизма блокировки, который соединяет подвижные части каждого контакта. Во время срабатывания все контакты должны двигаться синхронно. Если какой-либо контакт приваривается и не двигается, рычажная планка предотвращает смещение других контактов. В защитной цепи контролирующий контакт используется для обнаружения такого типа отказа. Существует четыре возможных состояния (рисунок 2): нормально обесточенное, нормально запитанное, ненормально обесточенное и ненормально запитанное.

 

Последней особенностью реле с принудительным управлением контактами является нормально замкнутый контролирующий контакт. Предохранительный контроллер, управляющий реле с принудительным управлением контактами, также подключен к этому контролирующему контакту. Контроллер сравнивает его состояние с заданным положением, выявляет расхождения и действует в соответствии с этим ненормальным состоянием. Даже если один контроллер управляет несколькими реле с принудительным управлением контактами, все контролирующие контакты последовательно соединяются для обнаружения отказов.

 

Ключевые особенности

 

При выборе реле с принудительным управлением контактами производители оригинального оборудования и конечные пользователи должны ориентироваться на следующие ключевые особенности:

 

  • соответствие стандарту EN50205;
  • быстрое время отклика;
  • подавление перенапряжений на катушках;
  • светодиодный индикатор;
  • высокая ударопрочность.

 

В связи с критически важным характером работы, реле с принудительным управлением контактами должны отвечать требованиям определенного промышленного стандарта - EN50205, определяющего технические характеристики и методы испытания подобных устройств.

 

Рекомендуется быстрое время отклика, желательно менее 10 мс. Кроме того, поскольку данные реле часто управляются твердотельными контроллерами, как правило, рекомендуется снабжать катушки таких реле элементами противоэлектродвижущей силы, чтобы никакие скачки напряжения катушки не могли повредить контроллер.

 

Расширение выводов

 

Не рассматривая подробно в данной статье, можно упомянуть, что различные стандарты IEC и ISO определяют требования к безопасности для областей применения автоматизации. В стандарте ISO13849-1 указано, как определяется уровень эффективности защиты с использованием таких параметров, как категория (от B до 4). На основе этих данных в различных областях применения могут потребоваться более строгие характеристики контроля контактов, избыточности входов и выходов. Большинство цепей защиты рассчитаны минимум на категорию 2, при этом требуется проверка потерь функций безопасности. Эту функциональность можно обеспечить, используя реле с принудительным управлением контактами, включающие сопряженные контакты и контролирующий контакт.

Рисунок 2: Функционирование реле с принудительным управлением контактами

 

De-energized (normal condition)

Обесточенное (нормальное состояние)

 

Energized (normal condition)

Запитанное (нормальное состояние)

 

De-energized (abnormal condition)

Обесточенное (ненормальное состояние)

 

Energized (abnormal condition)

Запитанное (ненормальное состояние)

 

NO contact                                             

Нормально разомкнутый контакт

 

NC contact                                             

Нормально замкнутый контакт

 

Guide                                                      

Направляющая

 

Armature                                                

Якорь

 

NO contact is welded                           

Нормально разомкнутый контакт запаян

 

A gap of at least 0.5 mm is maintained

Поддерживается расстояние минимум 0,5 мм

 

NC contact is welded

Нормально замкнутый контакт запаян

 

 

В связи с критически важным характером работы, реле с принудительным управлением контактами должны отвечать требованиям определенного промышленного стандарта - EN50205.

 

Выводы

 

Реле с принудительным управлением контактами является одним из ключевых компонентов, используемых в цепях защиты. Они особенно полезны в таких типичных случаях, когда проектировщикам необходимо увеличить количество выводов из одного контроллера безопасности или реле для блокировки нескольких двигателей или оборудования другого типа для защиты установки. Понимание принципа работы и основных функций реле с принудительным управлением контактами позволяет проектировщикам выбрать наилучшие варианты для защиты оборудования.

 

Луиз Шида - специалист по маркетингу в компании IDEC Corporation, отвечающий за маркетинг защитного оборудования. С тех пор, как он присоединился к команде японского подразделения IDEC семь лет назад, Луиз Шида стал экспертом по оценке безопасности.