Разновидности электромагнитных реле

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ – ЧТО ЭТО ТАКОЕ

В расширенном понимании, реле представляет собой техническое устройство, основным свойством которого является способность дискретно изменять своё состояние (срабатывать) в результате какого-либо внешнего воздействия.

Релейные приборы различаются как по видам внешних воздействий, так и по параметрам, определяющим их состояние.

Внешними воздействиями для различных видов устройств рассматриваемого типа могут служить механические, химические, электрические, магнитные и другие факторы.

Параметры состояния тоже бывают разнообразными:

• положение выходных механических контактов — замкнутое, разомкнутое;
• состояние электронных ключевых элементов;
• наличие того или иного уровня напряжения на выходах цифровых микросхем.

Наибольшее распространение имеют разновидности релейных устройств электромагнитного типа. Именно с этими устройствами у большинства людей и ассоциируется слово «реле». О том, что такое электромагнитное реле и пойдёт речь в этой статье.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Электромагнитное реле — это коммутационный прибор, который содержит следующие компоненты:

• электромагнит, состоящий из электрической катушки и магнитного сердечника (ярма);
• якорь — подвижный элемент реле;
• выходной контакт или контактная группа.

Принцип работы электромагнитного реле заключается в следующем.

При подаче напряжения на выводы катушки по её обмотке начинает протекать ток, который индуцирует магнитное поле в сердечнике (ярме). Под воздействием магнитной силы подвижный якорь, имеющий пружинную подвеску, притягивается к ярму.

То есть, происходит срабатывание механизма. Якорь имеет механическую рычажную связь с контактной группой. Поэтому контакты группы при перемещении якоря меняют своё состояние. Контакты, которые в обесточенном состоянии катушки находились в разомкнутом состоянии, замыкаются. Те же, что были замкнутыми, размыкаются.

При прерывании электрического питания катушки происходит обратный процесс. Когда исчезает магнитная сила после отключения катушки от источника напряжения, якорь под воздействием возвратной пружины вновь занимает своё исходное положение. Возврат якоря вызывает обратное переключение контактов, которые также принимают своё исходное состояние.

Для определения типов контактов устройств релейного типа существует специальная терминология. Контакты, находящиеся в замкнутом состоянии при отсутствии напряжения на катушке, называются нормально замкнутыми (иногда используется термин «нормально закрытые»).

Контакты, разомкнутые при обесточенной катушке — соответственно называют нормально разомкнутыми или нормально открытыми.

Очень полезным свойством приборов рассматриваемого типа является отсутствие гальванической связи электрических цепей управления катушкой с цепями контактов. Благодаря этому свойству исполнительные органы релейного типа широко используются в тех схемах, где необходимо разделение цепей управления и нагрузки.

РАЗНОВИДНОСТИ ИСПОЛНЕНИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ РЕЛЕЙНЫХ УСТРОЙСТВ

Для адаптации релейных переключателей к различным схемам, выпускаются устройства с катушками, рассчитанными на различные уровни напряжения и род тока. В зависимости от типа установленной электромагнитной системы, релейные коммутаторы работают в цепях постоянного или переменного тока.

Электромагнитные реле постоянного тока широко используются в электрических схемах транспортных средств, бортовое питание которых осуществляется от источников постоянного тока — аккумуляторов и генераторов постоянного тока.

Постоянное напряжение имеют оперативные цепи устройств защит и автоматики электрических станций и подстанций. Источником их питания служат батареи стационарных аккумуляторов.

Это создаёт независимость электропитания важнейших устройств от источников переменного тока. В качестве коммутационной аппаратуры в оперативных цепях используются электромагнитные реле на 220 В постоянного тока.

В сетях промышленного напряжения применяют электромагнитные реле переменного тока.

Рассматривая разновидности релейных приборов нельзя не упомянуть об устройствах, являющихся основой защит по току и напряжению и играющих в них роль реагирующих органов.

Реагирующие органы токовых защит, являющиеся электромагнитными токовыми реле, срабатывают при протекании по катушке определённой настраиваемой величины тока. Защиты по напряжению (максимальные или минимальные) срабатывают при увеличении напряжения, приложенного к катушке или его уменьшении до определённой величины.

НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ РЕЛЕЙНЫХ ПРИБОРОВ

Ток, протекающий через катушку релейного коммутатора обычно очень мал, в то время как контакты способны коммутировать мощные электрические цепи. Токовые возможности контактов зависят от их конструктивного исполнения.

Примером разновидностей электромагнитных коммутаторов, использующих данное свойство, могут служить магнитные пускатели и контакторы.

Ещё одной широко распространённой причиной использования релейных приборов электромагнитного типа — необходимость размножения какого-либо сигнала или увеличения его мощности. Такая потребность часто возникает в системах управления, защиты и автоматики.

Например, при срабатывании какого-либо сенсорного органа (играющего роль датчика какого-либо параметра), среагировавшего на какой-нибудь внешний фактор, необходимо выполнить несколько действий.

Каждое из этих действий требует коммутации отдельной электрической цепи, то есть, наличия персонального контакта.

Поскольку сам сенсорный орган обычно не обладает необходимым количеством контактов достаточной мощности, в такой ситуации используют так называемое промежуточное электромагнитное реле.

В этом случае выходная цепь сенсорного устройства подаёт питание на катушку промежуточного реле, имеющего необходимое количество контактов требуемого типа и мощности. При срабатывании сенсора срабатывает промежуточное релейное устройство и своей контактной группой запускает требуемые процессы.

Резюмируя описание примеров, для чего служит электромагнитное реле, основные направления его использования можно выразить следующим образом:

• применение в качестве органов реагирования в защитах по току и напряжению;
• использование в качестве промежуточного исполнительного органа в различных системах;
• применение как коммутатора мощной электрической нагрузки, управляемой посредством небольшой мощности.

© 2014-2020 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Разновидности электромагнитных реле

Электромагнитные реле — это первые устройства,осуществялющие процесс коммутации в автоматических электических цепях. Вслед за реле появились полупроводниковые коммутаторы, однако электромагнитные реле не сдают своих позиций и по-прежнему широко применяются в различных приборах. Одним из главных преимуществ реле является свойство металлических контактов, используемых в них. Сопротивление таких контактов меньше, чем в элементах полупроводниковых коммутаторов, они выдерживают более высокие нагрузки, работают даже при наличии статического электричества и радиационного излучения. Еще одно преимущество — это гальваническая изоляция цепи управления и коммутация дополнительных элементов.

Устройство

Из чего состоит реле? Составные элементы реле это:
Первичный (чувствительный) элемент — чаще всего катушка, преобразующая электрический сигнал в магнитный.
Промежуточный элемент (отдельный или составной) — якорь с пружиной и подвижными контактами, приводящий механизм исполнения в действие.
Исполнительный элемент — группа контактов, передающая воздействие на силовую цепь.

1 — Катушка реле
2 — Сердечник
3 — Стержень
4 — Подвижный якорь
5 — Группа контактов
6 — Пружина
7 — Питание катушки

Все составные элементы реле крепятся на основании, которое закрывается крышкой. Над сердечником электромагнита устанавливается якорь с контактом. Таких подвижных контактов может быть больше одного. Напротив них устанавливаются пары неподвижных контактов.

Принцип работы

Сам принцип работы довольно прост, благодаря чему электромагнитные реле остаются самыми надежными устройствами. Заключается этот принцип в использовании электромагнитных сил, образующихся в металлическом сердечнике, когда по катушке проходит электрический ток.

В изначальном положении пружина удерживает подвижный якорь, когда начинает поступать ток, срабатывает электромагнит и притягивает якорь к себе, преодолевая натяжение пружины.

Реле — это такой усилитель силы тока, мощности и напряжения в электрической цепи.

Виды электромагнитных реле

Реле делятся на виды по различным признакам, ниже рассмотрим эти виды.

По конструктивным особенностям исполнительных элементов электромагнитные реле делятся на:

• Контактные реле, которые оказывают воздействие на силовую цепь группой электрических контактов. Их разомкнутое или замкнутое состояние способно обеспечить коммутацию (разрыв или соединение) выходной силовой цепи.
• Бесконтактные реле оказывают действие на силовую цепь методом резкого изменения ее параметров (емкости, индуктивности, сопротивления), либо силы тока и напряжения.

По области применения:

• Реле сигнализации.
• Реле защиты.
• Реле цепей управления.

По мощности сигнала управления:

• Высокой мощности более 10 ватт.
• Средней мощности 1-9 ватт.
• Малой мощности менее 1 ватта.

По быстродействию управления:

• Безинерционные менее 0,001 с.
• Быстродействующие 0,001-0,05 с.
• Замедленные 0,05-1 с.
• Регулируемые.

По виду напряжения управления:

• Переменного тока.
• Постоянноготока (поляризованные и нейтральные).

Рассмотрим подробнее реле постоянного тока, которые делятся на два подвида – нейтральные и поляризованные. Они имеют отличие в том, что поляризованные устройства имеют чувствительность к полярности подключаемого напряжения. Якорь изменяет направление движения в зависимости от подключенных полюсов питания.

Реле постоянного тока разделяют:

• 2-х позиционные.
• 2-х позиционные с преобладанием.
• 3-позиционные с нечувствительной зоной.

Функционирование нейтральных электромагнитных реле не зависит от порядка подключения полюсов напряжения. Недостатками реле постоянного тока является потребность в блоке питания, а также высокая стоимость.

Реле переменного тока не имеют таких недостатков, у них есть свои отрицательные моменты:

• Вибрация при эксплуатации, необходимость ее устранения.
• Параметры работы намного хуже, чем у реле постоянного тока. К ним относятся: магнитное поле, чувствительность.

К достоинствам устройств реле постоянного тока можно отнести отсутствие необходимости в блоке питания, и возможности непосредственного подключения в сеть переменного напряжения.

По защищенности от внешних факторов реле разделяют:

• Герметичные.
• Зачехленные.
• Открытые.

Реле тока

Структура реле напряжения и тока очень похожа. Их отличие заключается только в конструкции катушки. Токовое реле имеет катушку с небольшим числом витков и малым сопротивлением. Намотка провода на катушку осуществляется толстым проводником.

Обмотка реле напряжения выполняется с большим числом витков. Каждое из этих реле выполняет контроль определенных параметров с помощью системы автоматического отключения и включения электрического устройства.

Реле тока осуществляет контроль силы тока в цепи потребителя, к которой оно подключено. Данные поступают в другую цепь с помощью подключения сопротивления контактом реле. Подключение может осуществляться как непосредственно к силовой цепи, так и через измерительные трансформаторы.

Реле времени

При автоматизации различных процессов нередко требуется задержка при включении устройств, подачи сигнала для выполнения определенного алгоритма. В таких случаях используются реле времени.

К таким реле времени предъявляются специальные требования:

• Необходимая и достаточная мощность контактов.
• Малые габаритные размеры, вес и небольшой расход электроэнергии.
• Стабильные рабочие параметры задержки времени, не зависящие от внешних воздействий.

Параметры электромагнитных реле

Основными характеристиками таких реле являются зависимости между входным и выходным параметром.

Основные параметры реле:

• Время срабатывания
• Управляемая мощность
• Мощность срабатывания
• Величина тока срабатывания
• Сопротивление обмотки катушки
• Ток отпускания
• Время отпускания якоря
• Частота коммутаций с нагрузкой.

Преимущества

• Возможность коммутации силовых цепей с мощностью потребителя до 4 киловатт при объеме реле меньше 10 куб. см.
• Невосприимчивость к пульсациям и чрезмерным напряжениям, а также устойчивость к помехам от молнии и работы устройств высокого напряжения.
• Гальваническая развязка между цепью управления и силовыми контактами.
• Незначительное снижение напряжения на замкнутых контактных группах, вследствие чего низкое тепловыделение.
• Невысокая стоимость электромагнитного реле в отличие от полупроводниковых устройств.

Недостатки

• Низкое быстродействие.
• Небольшой срок службы.
• Образование радиопомех при коммутации цепей.
• Проблемы при подключении и отключении высоковольтных нагрузок постоянного тока и индуктивных потребителей.

Сферы применения

Широкую популярность получили реле в области производства и распределения электрической энергии. Безаварийный режим эксплуатации обеспечивает релейная защита линий высокого напряжения на подстанциях и в других местах.

Элементы управления, применяемые в релейной защите, способны на подключение высоковольтных цепей. С помощью релейной защиты выполняется резервирование линий питания и оперативное отключение неисправных участков цепи. Реле являются наиболее надежной защитой, в отличие от других релейных устройств.

Электромагнитное реле

Устройство, обозначение и параметры реле

Для управления различными исполнительными устройствами, коммутации цепей, управления приборами в электронике активно применяется электромагнитное реле.

Устройство реле достаточно просто. Его основой является катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода.

Внутрь катушки устанавливается стержень из мягкого железа. В результате получается электромагнит. Также в конструкции реле присутствует якорь.Он закреплён на пружинящем контакте. Сам же пружинящий контакт закреплён на ярме. Вместе со стержнем и якорем ярмо образует магнитопровод.

Если катушку подключить к источнику тока, то образовавшееся магнитное поле намагничивает сердечник. Он в свою очередь притягивает якорь. Якорь укреплён на пружинящем контакте. Далее пружинящий контакт замыкается с другим неподвижным контактом. В зависимости от конструкции реле, якорь может по-разному механически управлять контактами.

Устройство реле.

В большинстве случаев реле монтируется в защитном корпусе. Он может быть как металлическим, так и пластмассовым. Рассмотрим устройство реле более наглядно, на примере импортного электромагнитного реле Bestar. Взглянем на то, что внутри этого реле.

Вот реле без защитного корпуса. Как видим, реле имеет катушку, стержень, пружинящий контакт, на котором закреплен якорь, а также исполнительные контакты.

На принципиальных схемах электромагнитное реле обозначается следующим образом.

Условное обозначение реле на схеме состоит как бы из двух частей. Одна часть (К1) – это условное обозначение электромагнитной катушки. Она обозначается в виде прямоугольника с двумя выводами. Вторая часть (К1.1; К1.2) – это группы контактов, которыми управляет реле. В зависимости от своей сложности реле может иметь достаточно большое количество коммутируемых контактов. Они разбиваются на группы. Как видим, на обозначении изображены две группы контактов (К1.1 и К1.2).

Как работает реле?

Принцип работы реле наглядно иллюстрирует следующая схема. Есть управляющая цепь. Это само электромагнитное реле K1, выключатель SA1 и батарея питания G1. Также есть исполнительная цепь, которым управляет реле. Исполнительная цепь состоит из нагрузки HL1 (лампа сигнальная), контактов реле K1.1 и батареи питания G2. Нагрузкой может быть, например, электрическая лампа или электродвигатель. В данном случае в качестве нагрузки используется сигнальная лампа HL1.

Как только мы замкнём управляющую цепь выключателем SA1, ток от батареи питания G1 поступит на реле K1. Реле сработает, и его контакты K1.1 замкнут исполнительную цепь. На нагрузку поступит напряжение питания от батареи G2 и лампа HL1 засветится. Если разомкнуть цепь выключателем SA1, то с реле K1 будет снято напряжение питания и контакты реле K1.1 вновь разомкнуться и лампа HL1 выключится.

Коммутируемые контакты реле могут иметь своё конструктивное исполнение. Так, например, различают нормально-разомкнутые контакты, нормально-замкнутые контакты и контакты на переключение (перекидные). Разберёмся с этим поподробнее.

Нормально разомкнутые контакты

Нормально разомкнутые контакты – это контакты реле, которые находятся в разомкнутом состоянии до тех пор, пока через катушку реле не потечёт ток. Говоря проще, когда реле выключено, контакты тоже разомкнуты. На схемах реле с нормально-разомкнутыми контактами обозначается вот так.

Нормально замкнутые контакты

Нормально замкнутые контакты – это контакты реле, находящиеся в замкнутом состоянии, пока через катушку реле не начнёт течь ток. Таким образом, получается, что при выключенном реле контакты замкнуты. Такие контакты на схемах изображают следующим образом.

Переключающиеся контакты

Переключающиеся контакты – это комбинация из нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых контактов. У переключающихся контактов есть общий провод, который переключается с одного контакта на другой.

Современные широко распространённые реле, как правило, имеют переключающиеся контакты, но могут встречаться и реле, которые имеют в своём составе только нормально-разомкнутые контакты.

У импортных реле нормально-разомкнутые контакты реле обозначаются сокращением N.O. А нормально-замкнутые контакты N.C. Общий контакт реле имеет сокращение COM. (от слова common – «общий»).

Теперь обратимся к параметрам электромагнитных реле.

Параметры электромагнитных реле.

Как правило, размеры самих реле позволяют наносить на корпус их основные параметры. В качестве примера, рассмотрим импортное реле Bestar BS-115C. На его корпусе нанесены следующие надписи.

COIL 12VDC – это номинальное напряжение срабатывания реле (12V). Поскольку это реле постоянного тока, то указано сокращённое обозначение постоянного напряжения (сокращение DC обозначает постоянный ток/напряжение). Английское слово COIL переводится как «катушка», «соленоид». Оно указывает на то, что сокращение 12VDC имеет отношение к катушке реле.

Далее на реле указаны электрические параметры его контактов. Понятно, что мощность контактов реле может быть разная. Это зависит как от габаритных размеров контактов, так и от используемых материалов. При подключении нагрузки к контактам реле нужно знать мощность, на которую они рассчитаны. Если нагрузка потребляет мощность больше той, на которую рассчитаны контакты реле, то они будут нагреваться, искрить, «залипать». Естественно, это приведёт к скорому выходу из строя контактов реле.

Для реле, как правило, указываются параметры переменного и постоянного тока, которые способны выдержать контакты.

Так, например, контакты реле Bestar BS-115C способны коммутировать переменный ток в 12А и напряжение 120V. Эти параметры зашифрованы в надписи 12А 120VAC (сокращение AC обозначает переменный ток).

Также реле способно коммутировать постоянный ток силой 10А и напряжением 28V. Об этом свидетельствует надпись 10A 28VDC. Это были силовые характеристики реле, точнее его контактов.

Потребляемая мощность реле.

Теперь обратимся к мощности, которую потребляет реле. Как известно, мощность постоянного тока равна произведению напряжения (U) на ток (I): P=U*I. Возьмём значения номинального напряжения срабатывания (12V) и потребляемого тока (30 mA) реле Bestar BS-115C и получим его потребляемую мощность (англ. — Power consumption).

Таким образом, мощность реле Bestar BS-115C составляет 360 милливатт (mW).

Есть ещё один параметр – это чувствительность реле. По своей сути, это и есть мощность потребления реле во включённом состоянии. Понятно, что реле, которому требуется меньше мощности для срабатывания, является более чувствительным по сравнению с теми, которые потребляют большую мощность. Такой параметр, как чувствительность реле, особенно важен для устройств с автономным питанием, так как включенное реле расходует заряд батарей. К примеру, есть два реле с потребляемой мощностью 200 mW и 360 mW. Таким образом, реле мощностью 200 mW обладает большей чувствительностью, чем реле мощностью 360 mW.

Как проверить реле?

Электромагнитное реле можно проверить обычным мультиметром в режиме омметра. Так как обмотка катушки реле обладает активным сопротивлением, то его можно легко измерить. Сопротивление обмотки реле может варьироваться от нескольких десятков ом (Ω), до нескольких килоом (kΩ). Обычно самое низкое сопротивление обмотки имеют миниатюрные реле, которые рассчитаны на номинальное напряжение 3 вольта. У реле, номинальное напряжение которых составляет 48 вольт, сопротивление обмотки намного выше. Это прекрасно видно по таблице, в которой указаны параметры реле серии Bestar BS-115C.

Отметим, что потребляемая мощность всех типов реле этой серии одинакова и составляет 360 mW.

Электромагнитное реле является электромеханическим прибором. Это, наверное, является самым большим плюсом и в то же время весомым минусом.

При интенсивной эксплуатации любые механические части изнашиваются и приходят в негодность. Кроме этого, контакты мощных реле должны выдерживать огромные токи. Поэтому их покрывают сплавами драгоценных металлов, таких как платина (Pt), серебро (Ag) и золото (Au). Из-за этого качественные реле стоят довольно дорого. Если ваше реле всё-таки вышло из строя, то замену ему можно купить здесь.

К положительным качествам электромагнитных реле можно отнести устойчивость к ложным срабатываниям и электростатическим разрядам.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ

Реле — электромеханическое устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей, цепей сигнализации и управления.

Чаще всего реле используется в системах управления и зачастую являются как коммутационными, так и усиливающими элементами цепи.

Следует помнить, что по характеру включения сеть устройства могут быть первичными и вторичными. Первичные реле включаются непосредственно в управляющие цепи управления, вторичные подключаются через измерительные трансформаторы, лабораторные резисторы, шунтирующие сопротивления.

Также одним из достоинств релейных устройств и элементов является очень высокое сопротивление между открытыми контактами, что выгодно отличает их твердотелых реле, использующих вместо катушки полупроводниковые элементы.

Твердотельные устройства очень чувствительны к качеству управляющего сигнала и имеют высокую вероятность ложного срабатывания в результате внештатного электромагнитного импульса или при увеличении напряжения в управляемой сети сверх оптимальных значений.

Помимо стандартных электромагнитных реле некоторые источники относят к этой группе устройств и герконовые реле, главной отличительной чертой которых является использование, в качестве управляющего сигнала, вместо электрического сигнала магнитное поле вырабатываемое постоянным или электромагнитом.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЛЕ

Конструктивно электромагнитное реле представляет собой катушку выполняющую роль втягивающего устройства.

Она состоит из основания из немагнитного материала, на которое намотан медный провод, который, в зависимости от исполнения, может быть в изоляции из тканевых, синтетических материалов, но в большинстве случаев проводник покрывается диэлектрическим лаком.

При подаче напряжения на катушку происходит втягивание металлического сердечника, связанного с толкателем, который приводит в движение контакты.

В зависимости от назначения контактный блок реле может состоять из нормально открытых (разомкнутых) или нормально закрытых (замкнутых) контактов, в некоторых случаях блок контактов может совмещать в себе оба типа контактов.

Более подробно устройство реле можно понять если разбить его составляющие на блоки:

• управляющий — служит для преобразования управляющего сигнала (в нашем случае из электрического — в магнитное поле);
• блок промежуточных элементов — приводит в действие исполнительный механизм;
• исполнительный блок — воздействует непосредственно на управляемую цепь. В качестве исполнительного блока можно рассматривать контактную группу устройства.

Также, при проектировании управляющих цепей с использованием электромагнитных реле необходимо учитывать, что ввиду того что чувствительным элементом является электромагнитная катушка, то ток в обмотке увеличивается или уменьшается не мгновенно, а в течении некоторого времени.

В связи с этим следует учитывать возможное время задержки срабатывания. Оно достаточно мало, но в некоторых ситуациях может оказывать влияние на работу других элементов схемы.

Электромагнитные реле можно классифицировать по следующим признакам:

для цепей управления, защиты или сигнализации;

малой мощности, управляющий сигнал ≤1 Вт, средней мощности, сигнал управления находится в пределах от 1 до 9 Вт, высокой мощности — мощность сигнала ≥10 Вт;

времени реакции на сигнал управления:

безынерционные время реакции ≤ 0,001 сек., быстродействующие — время реакции от 0,001 до 0,05 сек., замедленные время реакции от 0,05 до 1 сек., а также реле времени с регулируемой задержкой срабатывания.

характеру управляющего напряжения:

постоянного тока —нейтральные, поляризованные и переменного тока.

Отдельно стоит остановиться на особенностях реле постоянного тока. Как было выше сказано они подразделяются на нейтральные и поляризационные. Главное отличие этих двух групп заключается в том, что поляризационные устройства чувствительны к полярности приложенного напряжения, то есть подвижный сердечник меняет свое направление с правого на левое или наоборот в зависимости от полярности напряжения.

Электромагнитные реле постоянного тока делятся на:

• двухпозиционные;
• двухпозиционные с преобладанием;
• трехпозиционные или реле с нечувствительной зоной.

Срабатывание же устройств нейтрального типа не зависит от полярности подаваемого напряжения. К недостаткам реле использующих, в качестве управляющего сигнала, постоянный ток можно отнести необходимость установки блоков питания, для подачи постоянного тока и высокая стоимость самого устройства.

Реле переменного тока этого лишены, но и у них есть свои недостатки такие как — необходимость доработки конструкции для устранения вибрации сердечника.

Рабочие параметры хуже, чем у устройств использующих линейную форму управляющего сигнала, а именно — хуже чувствительность, гораздо меньшее электрическое усилие. Но в тоже время они могут напрямую подключаться к электрической сети переменного тока.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии.

Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования.

Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт. Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено:

• высокой долговечностью релейных элементов;
• быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий;
• способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов.

Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита.

Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления.

К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя.

Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение.

Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению.

Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах.

Принцип работы этих устройств во многом напоминает работу реле, с той лишь разницей, что предназначены данные устройства для коммутации силовых цепей сила тока, в которых может достигать 1000 А, а в случае особо мощных установок и выше.

Но самым знаковым применением реле электромагнитного типа является их использование в первых электронно-вычислительных машинах, в качестве логических элементов способных выполнять простейшие логические операции. Не смотря на низкое быстродействие эти первые компьютеры по надежности превосходили следующее поколение ламповых вычислительных комплексов.

Простейшими примерами использования электромагнитного реле в повседневной жизни являются реле управления в различных видах бытовой техники: холодильниках, стиральных машинах и т.п.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Реле электромагнитное: устройство, принцип действия

Электромагнитное реле — это коммутационное устройство для переключения электрических цепей электромагнитным полем.

Области применения

Электромагнитная коммутация используется в схемах автоматики, управления электроприводами, электроэнергетическими и технологическими установками, в системах контроля и т. п. Реле электромагнитное позволяет регулировать напряжения и токи, выполнять функции запоминающих и преобразующих устройств, фиксировать отклонения параметров от заданных значений.

Принцип работы

Электромагнитное реле, принцип действия которого является общим для любого типа, состоит из следующих элементов:

1. Основание.
2. Якорь.
3. Катушка из витков провода.
4. Подвижные и закрепленные контакты.

Все детали крепятся на основании. Якорь выполнен с возможностью поворота и удерживается пружиной. Когда на обмотку катушки подается напряжение, по ее виткам протекает электрический ток, создавая электромагнитные силы в сердечнике. Они притягивают якорь, который поворачивается и замыкает подвижные контакты с парными неподвижными. При отключении тока якорь возвращается пружиной обратно. Вместе с ним перемещаются подвижные контакты.

От типовой конструкции отличаются только герконовые реле, где контакты, сердечник, якорь и пружина совмещены в единой паре электродов.

Электромагнитное реле, схема которого изображена ниже, является коммутирующим устройством.

Она типична и в целом показывает, как электрическая энергия преобразуется в магнитную, которая затем преодолевает усилие пружины и перемещает контакты.

Электрические цепи катушки и коммутации ничем не связаны. За счет этого малые токи могут управлять большими. В результате реле электромагнитное является усилителем тока или напряже­ния. Функционально оно включает три основных элемента:

• воспринимающий;
• промежуточный;
• исполнительный.

Первым из них является обмотка, создающая электромагнитное поле. По ней проходит контролируемый ток, при достижении которым заданного порогового значения происходит воздействие на исполнительный элемент — электрические контакты, замыкающие или размыкающие выходную цепь.

Классификация

Реле классифицируются следующим образом:

1. По способу управления контактами — якорные и герконовые. В первом случае замыкание-размыкание контактов производится при перемещении якоря. В герконовых переключателях сердечник отсутствует и магнитное поле воздействует непосредственно на ферромагнитные электроды с контактами.
2. Управляющий ток может быть постоянным или переменным. В последнем случае якорь и сердечник выполняются из пластин электротехнической стали для уменьшения потерь. Для постоянного тока устройства бывают нейтральными и поляризованными.
3. По быстродействию срабатывания реле делятся на 3 группы: до 50 мс, до 150 мс и более 1 с.
4. Защита от внешних воздействий предусматривает устройства герметизированные, зачехленные и открытые.

При всем многообразии типов, представленных ниже, действие электромагнитного реле основано на общем принципе коммутации контактов.

Устройство электромагнитного реле спрятано внутри корпуса, снаружи выступают только выводы обмотки и контактов. Они большей частью пронумерованы, для каждой модели дается схема подключения.

Параметры

Основными характеристиками реле являются:

1. Чувствительность — переключение от подаваемого в обмотку сигнала определенной мощности, достаточной, чтобы происходило включение.
2. Сопротивление обмотки.
3. Напряжение (ток) срабатывания — минимальное пороговое значение параметра, при котором контакты переключаются.
4. Напряжение (ток) отпускания.
5. Время срабатывания.
6. Рабочий ток (напряжение) — величина, при которой происходит гарантированное включение в процессе эксплуатации (значение указывается в заданных пределах).
7. Время отпускания.
8. Частота включений с нагрузкой на контактах.

Достоинства и недостатки

Реле электромагнитное имеет следующие преимущества над полупроводниковыми конкурентами:

• коммутация больших нагрузок при малых габаритах;
• гальваническая развязка между цепью управления и группой коммутации;
• низкое тепловыделение на контактах и катушке;
• небольшая цена.

Устройству присущи также недостатки:

• медленное срабатывание;
• относительно небольшой ресурс;
• радиопомехи при переключении контактов;
• сложность коммутации на постоянном токе высоковольтных и индуктивных нагрузок.

Рабочие напряжение и ток катушки не должны выходить за заданные пределы. При их низких значениях становится ненадежным контактирование, а при высоких — перегревается обмотка, увеличивается механическая нагрузка на детали и может произойти пробой изоляции.

Долговечность реле зависит от вида нагрузки и тока, частоты и количества коммутаций. Больше всего контакты изнашиваются при размыкании, образующем дугу.

Бесконтактные аппараты имеют преимущество, поскольку у них не появляется дуга. Но есть также масса других недостатков, что не дает возможности заменить реле.

Электромагнитные реле тока

Реле тока и напряжения отличаются, хотя структура у них похожа. Различие состоит в исполнении катушки. Реле тока имеет малое количество витков на катушке, сопротивление которого невелико. При этом намотка производится толстым проводом.

Обмотка реле напряжения образуется большим количеством витков. Ее обычно включают в действующую сеть. Каждое устройство контролирует свой определенный параметр с автоматическим включением или отключением потребителя.

С помощью реле тока контролируют его силу в нагрузке, к которой подключается обмотка. Информация передается в другую цепь посредством подключения к ней сопротивления коммутирующим контактом. Подключение производится в силовую схему напрямую или через измерительные трансформаторы.

Защитные устройства отличаются быстродействием и имеют время срабатывания в несколько десятков миллисекунд.

Реле времени

В схемах автоматики нередко возникает необходимость создавать запаздывания при срабатывании аппаратов или выдавать сигналы для технологических процессов в определенной последовательности. Для этого служат переключатели с задержкой по времени, к которым предъявляются следующие требования:

• стабильность выдержки независимо от воздействия внешних факторов;
• небольшие габариты, масса и потребляемая энергия;
• достаточная мощность системы контактов.

Для управления электроприводами высокие требования к точности не предъявляются. Выдержка составляет 0,25-10 с. Надежность должна быть высокая, поскольку работа часто производится в условиях тряски и вибрации. Защитные устройства энергосистем должны работать точно. Выдержка не превышает 20 сек. Срабатывание происходит довольно редко, поэтому высокие требования к износостойкости не предъявляются.

Электромагнитные реле времени работают на следующих принципах замедления:

1. Пневматическое — за счет наличия пневматического демпфера.
2. Электромагнитное — при постоянном токе существует дополнительная короткозамкнутая обмотка, в которой наводится ток, препятствующий нарастанию главного магнитного потока при срабатывании, а также его снижению при отключении.
3. С анкерным или часовым механизмом, который заводится от электромагнита, и контакты срабатывают после отсчета времени.
4. Моторное — подача напряжения одновременно на электромагнит и двигатель, вращающий кулачки, приводящие в действие систему контактов.
5. Электронное — с помощью интегральных цепей или цифровой логики.

Заключение

С наступлением эры электроники реле электромагнитное постепенно вытесняется, но оно все же развивается, достигая новых возможностей. Ему трудно найти альтернативу в местах, где имеют место перепады тока и напряжения при пуске и отключении устройств, использующих электричество.

Типы и устройство реле

Реле — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин. Различают электрические, механические и тепловые реле.

Существует класс электронных полупроводниковых приборов, именуемых оптореле (твердотельное реле), но он в данной статье не рассматривается.

В электронной схемотехнике иногда электронные блоки с функцией переключения цепи по изменению какого-либо физического параметра также называют реле. Например, фотореле, реле контроля фаз или реле-прерыватель указателей поворота автомобиля.

Устройство

Основные части электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами.

Классификация реле

• По начальному состоянию контактов выделяются реле с:
  • Нормально замкнутыми контактами.
  • Нормально разомкнутыми контактами.
  • Переключающимися контактами.

• По типу управляющего сигнала выделяются реле:
  • Постоянного тока:
    • Нейтральные реле: полярность управляющего сигнала не имеет значения, регистрируется только факт его присутствия/отсутствия. Пример: реле типа НМШ.
    • Поляризованные реле: чувствительны к полярности управляющего сигнала, переключаются при её смене. Пример: реле типа КШ.
    • Комбинированные реле: реагируют как на наличие/отсутствие управляющего сигнала, так и на его полярность. Пример: реле типа КМШ.
  • Переменного тока.

• По допустимой нагрузке на контакты.
• По времени срабатывания.
• По типу исполнения:
  • Электромеханические реле:
    • Электромагнитные реле (обмотка электромагнита неподвижна относительно сердечника).
      • Герконовые реле.
    • Магнитоэлектрические реле (обмотка электромагнита с контактами подвижна относительно сердечника).
    • Термореле (биметаллическое).
    • Электродинамические реле:
      • Ферродинамические реле.
    • Индукционные реле.
  • Статические реле:
    • Ферромагнитные реле.
    • Ионные реле.
    • Полупроводниковые реле.

• По контролируемой величине:
  • Реле напряжения.
  • Реле тока.
  • Реле мощности.
  • Реле пневматического давления.
  • Реле контроля изоляции.

• Специальные виды электромагнитных устройств:
  • Шаговый искатель.
  • Устройство защитного отключения.
  • Автоматический выключатель.
  • Реле времени.
  • Электромеханический счётчик.

Особенности работы

Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты.

В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче управляющего сигнала электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения управляющего напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.

Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей (такая ситуация часто обозначается в электротехнике как сухой контакт). Более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. Источником управляющего сигнала могут быть: слаботочные электрические схемы (например дистанционного управления), различные датчики (света, давления, температуры и т. п.), и другие приборы которые на выходе имеют минимальные значения тока и напряжения. Таким образом, реле по сути выполняют роль дискретного усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Это свойство реле, кстати, имело широкое применение в самых первых дискретных (цифровых) вычислительных машинах. Впоследствии реле в цифровой вычислительной технике были заменены сначала лампами, потом транзисторами и микросхемами — работающими в ключевом (переключательном) режиме. В настоящее время имеются попытки возродить релейные вычислительные машины с использованием нанотехнологий.

В настоящее время в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяются транзисторы или тиристоры.

При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методом электролиза) для исключения возможности пробоя контакты управляемой цепи исполняются с большой контактной площадью и погружаются в масло (так называемая «масляная ячейка»).

Реле до сих пор очень широко применяются в бытовой электротехнике, в особенности для автоматического включения и выключения электродвигателей (пускозащитные реле), а также в электрических схемах автомобилей. Например, пускозащитное реле обязательно имеется в бытовом холодильнике, а также в стиральных машинах. В этих устройствах реле намного надёжнее электроники, так как оно устойчиво к броску тока при запуске электродвигателя и, особенно, к сильному броску напряжения при его отключении.

Что такое реле

Приветствую друзья!

Мы с вами изучили уже многие «кирпичики» электроники — полупроводниковые диоды, полевые и биполярные транзисторы, резисторы, конденсаторы.

Когда знаешь, как работает составные части — легче понять, как работает устройство целиком.

Сегодня мы еще уменьшим хаос в наших головах и разберемся, как устроено и как работает реле.

Приготовьтесь испытать радость познания!

Что такое электромагнитное реле?

Электромагнитное реле (далее — реле) – это устройств, позволяющее посредством небольших токов управлять большими токами.

Мы уже сталкивались ранее с подобными устройствами. Да, когда изучали биполярные и полевые транзисторы. Так, в биполярном транзисторе небольшой ток базы управляет гораздо большим (в десятки и сотни раз) током коллектора.

Отметим, что транзисторы, в отличие от реле, гораздо более быстродействующие приборы, и могут управлять более высокочастотными сигналами. Но реле в целом более надежная штука, чем полупроводниковый транзистор.

В электромагнитном реле, в отличие от биполярного транзистора, управляющая цепь гальванически развязана от силовой, что, в общем случае, является преимуществом.

Как устроено электромагнитное реле?

Электромагнитное реле — это электромеханическая система, состоящая, в самом простом случае, из катушки с проводом (обмотки), помещенной на металлический сердечник и подвижной части (якоря), соединенного с пружинящими контактными пластинами. Работа его основана на принципе электромагнитной индукции.

При подаче напряжения на обмотку по ней протекает ток, возникает электромагнитная индукция, намагничивающая сердечник из магнитомягкого материала.

Магнитомягкий материал представляет собой специальный сплав на основе железа, который быстро намагничивается и быстро теряет намагниченность при исчезновении электромагнитного поля.

При определённой величине тока в обмотке сила притяжения сердечника превышает силу упругости пружины якоря — и якорь притягивается к сердечнику.

С якорем соединены механические элементы с гибкими контактами, которые при притяжения якоря к сердечнику замыкаются или размыкаются, в зависимости от конкретной конструкции.

Одно реле может иметь несколько групп контактов.

Для уменьшения переходного сопротивления рабочие части контактов покрывают благородными металлами (золото, палладий) или сплавами на основе серебра, кадмия и других металлов. Вид покрытия контактов влияет на стоимость реле в целом.

Для защиты обмотки и контактов от внешних воздействий вся конструкция очень часто помещается в закрытый корпус. На корпус наносится маркировка.

Герконовые реле

Существует такая разновидность электромагнитных реле как герконовое реле.

Геркон — это сокращение от слов «герметизированный контакт».

В обычном реле в большинстве случаев контакты работает в окружающем воздухе, в котором содержатся водяные пары, пыль и кислород, способствующий окислению рабочих поверхностей.

В герконах же контакты находятся в герметичной стеклянной капсуле, которая может быть заполнена осушенным воздухом, инертным газом или вакуумом.

Капсула с контактами помещается внутри обмотки.

Следствием этого является гораздо больший ресурс работы, превышающий на порядок ресурс обычных контактов.

Так, обычно реле должно обеспечить порядка 100 000 срабатываний контактов.

Герконовое же может обеспечить миллион срабатываний и более.

Впечатляющая разница, не так ли?

Капсула с контактами может быть заполнена ртутью для уменьшения электрического сопротивления.

Обозначение реле схемах

Теперь давайте перейдем к практике и посмотрим, как электромагнитные реле обозначаются в схемах.

В отечественной технической литературе обмотка реле обозначается прямоугольником, контакты — соединенными или разъединенными короткими отрезками линий. Если реле имеет две обмотки, то в прямоугольнике изображаются две косые линии. Герконовые контакты обводят кружком, символизирующим капсулу, в которую они помещены. Возле обмотки реле наносится его порядковый номер в схеме (К1, К2, К3 и т.д.)

Изображения контактов реле могут располагаться как вблизи от изображения обмотки, так и в других местах схемы. Чтобы не было путаницы, контакты реле также обозначают буквенно-цифровыми символами. Если есть несколько реле, обозначенных как К1, К2, К3, то контакты обозначают, соответственно, К1.1, К2.1, К3.1 и т.д.

Если у какого-то реле несколько групп контактов, то изменяется последняя цифра – К1.1, К1.2, К1.3 и т.д.

В иностранной технической литературе обмотка реле может обозначаться как катушка индуктивности (чем она по факту и является) с буквенным обозначением RY, Relay.

Контакты реле

Как уже видно из обозначений, контакты реле могут быть в исходном состоянии (без подачи напряжения на обмотку) замкнутыми или разомкнутыми. Соответственно, они называются нормально замкнутыми (Normally Closed, NC) или нормально разомкнутыми (Normally Open, NO).

Очень часто контактная группа содержит и нормально замкнутый, и нормально разомкнутый контакт.

Это при подаче напряжение на обмотку контакты как бы меняются местами: нормально замкнутый становится разомкнутым, а нормально разомкнутый замыкается.

Такую совокупность нормально замкнутого и нормально разомкнутого контакта называют переключающим контактом.

В англоязычной литературе для описания контактов используются специальные аббревиатуры:

SPST (Single Pole, Single Throw) — один полюс, одно направление. Другими словами – это один нормально замкнутый или нормально разомкнутый контакт.

SPDT (Single Pole, Double Throw) — один полюс, два направления. Это комбинация нормально замкнутого и нормально разомкнутого контакта. Иными словами – переключающий контакт. При этом один из полюсов (контактов) называется общим (СOM), а другие – NC (с которым COM замкнут) и NO (с которым COM разомкнут).

DPST (Double Pole, Single Throw) — два полюса, одно направление. Это две группы контактов, комбинация из двух переключателей SPST, которые переключаются одновременно.

DPDT (Double Pole, Double Throw) — два полюса, два направления. Это также две группы контактов, комбинация из двух переключателей SPDT, которые переключаются одновременно.

Нормально разомкнутые контакты могут именоваться SPNO (Single Pole, Normally Open), DPNO (Double Pole, Normally Open), нормально закрытые — SPNC (Single Pole, Normally Closed), DPNC (Double Pole, Normally Closed).

В даташитах для обозначения контактов реле используются и другие обозначения:

• Form A – нормально разомкнутый контакт,
• Form B – нормально замкнутый контакт,
• Form C – переключающий контакт.

Перед буквой может стоять цифра, обозначающая количество групп контактов.

Так, например, 1А обозначает одну группу из одного нормально разомкнутого контакта, 2В – две группы, каждая из которых имеет один нормально замкнутый контакт, 3С – три группы, каждая из которых имеет один переключающий контакт.

Где применяются электромагнитные реле?

Электромагнитные реле широко применяются в источниках бесперебойного питания (ИБП, UPS).

С помощью производится переход с сетевого питания на батарейное и обратно.

Сколько я видел бесперебойников самых различных моделей – везде были релюшки!

В моделях с автотрансформатором они коммутируют обмотки, обеспечивая нужное напряжение на выходе при изменении его на входе.

Заканчивая первую часть статьи, отметим: если вы слышите щелчки в вашем ИБП — это переключаются реле. Обычно их там несколько штук.

3. Реле

Реле – автоматические приборы управления, обладающие релейным действием, т.е. скачкообразным изменением состояния управляемой цепи (например, её замыкание или размыкание) при заданных значениях величин, характеризующих определенное отклонение режима контролируемого объекта.

Электрические – реагируют на электрические величины.

Механические – реагируют на неэлектрические величины: скорость истечения жидкости или газа, уровень жидкости.

Тепловые – реагируют на количество выделенного тепла или изменение температуры.

3.1. Электромагнитные реле тока и напряжения

3.1.1. Принцип действия

Существуют три основные разновидности конструкций электромагнитных реле:

1) с втягивающимся якорем;

2) с поворотным якорем;

3) с поперечным движением якоря.

Каждая конструкция содержит: электромагнит, состоящий из стального сердечника и обмотки, стальной подвижный якорь, несущий подвижный контакт, неподвижные контакты и противодействующую пружину.

Проходящий по обмотке ток I _р создает намагничивающую силу I _р w _р , под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник электромагнита, воздушный зазор и якорь. Якорь намагничивается и притягивается к полюсу электромагнита, переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным контактом замыкает неподвижные контакты реле.

Ток срабатывания I _ср – наименьший ток, при котором реле срабатывает, I_ср – это ток, при котором электромагнитная сила превосходит силу сопротивления пружины, трения и массы.

Ток срабатывания регулируют: изменяя количество витков обмотки реле, I _ср меняется ступенчато; регулируя пружину, I_ср меняется плавно.

Ток возврата – при уменьшении тока в обмотках реле происходит возврат притянутого якоря в исходное положение под действием пружины.

I _воз – наибольший ток в реле, при котором возвращается в начальное положение.

. (3.1)

У реле, реагирующих на возрастание тока (максимальных реле), I_ср > I _воз ® k _воз

По мере перемещения якоря воздушный зазор уменьшается, магнитное сопротивление уменьшается. Электромагнитный момент увеличивается, а сила противодействующей пружины остается постоянной, возникает избыточный момент. Для возврата якоря необходимо уменьшить ток.

Реле минимального действия – реле, действующее при уменьшении тока.

Для срабатывания необходимо уменьшить ток до значения, при котором момент пружины превзойдет электромагнитный момент.

I _ср – наибольший ток, при котором отпадает якорь реле.

I _воз – наименьший ток, при котором втягивается якорь реле,

3.1.2. Работа электромагнитного реле на переменном токе

(3.2)

Электромагнитная сила F _Э имеет пульсирующий характер. Притянутый якорь реле непрерывно вибрирует. Это вызывает дребезг контактов при срабатывании, что приводит к их подгоранию, изнашиваются оси. При большом моменте инерции якоря он не успевает следовать за быстрыми изменениями знака результирующей силы. Если же момент инерции якоря недостаточен, то для устранения вибрации применяют расщепление магнитного потока обмотки на две составляющие, сдвинутые по фазе.

Расщепление магнитного потока производится либо с помощью короткозамкнутого витка (рис. 3.1.4), либо обмотка реле выполняется двумя параллельными секциями с разным угловым сдвигом (рис. 3.1.5).

Автоматизируем процессы или что такое реле

Время чтения: 4 минуты Нет времени?

Отправим материал вам на e-mail

Наряду с ручными выключателями и переключателями в радиоэлектронике, автомобилестроении и производствах широко используют релейное соединение. Что такое реле? Это устройство, которое в автоматическом режиме связывает и переключает электрические и не электрические цепи по внешнему сигналу. Другими словами, оно необходимо для коммутации скачкообразных изменений цепи в результате задаваемого входного воздействия. В сегодняшнем обзоре мы расскажем, чем может быть полезно это устройство, каких видов бывает и как его правильно выбрать и подключить.

Электромагнитное релейное соединение

Для чего нужно реле: области применения

Релейное соединение регулирует работу управляемых узлов, если подается команда необходимого значения. Цепь, работу которой данное соединение регулирует, называется управляемой. Цепь, по которой сигналы проходят к узлам, принято называть управляющей.

Релейное соединение выступает для усиления сигнала. Небольшое количество электрического тока поступает на устройство, после чего происходит замыкание мощной цепи. Реле может работать от постоянного либо переменного тока.

Краткая историческая справка создания

История релейного соединения начинается с 1831 года. Это открытие принадлежит американцу Джозефу Генри. Первое реле работало по принципу электромагнитного действия и было некоммутационным. «Relay» в переводе означает замену почтовых конных упряжек на переправах или передачу эстафеты в спортивных состязаниях. В качестве самостоятельного устройства его впервые применили на телеграфе Морзе.

Схема электромагнитного реле

Самая простая схема электромагнитного соединения состоит из следующих элементов:

• якорь;
• магнит;
• соединительные элементы;
• обмотка;
• сердечник;
• пружины контактные;
• контакты;
• штифт.

Все элементы устанавливаются на основание и закрываются крышкой. Электромагнитные соединения достаточно популярны благодаря повышенной надежности и простой схеме работы. Их можно встретить в электроустановках, защитных приборах.

Для того, чтобы понять, как работает реле, можно изучите схему ниже:

Принцип работы реле

После подачи на катушку напряжения, электрический ток, проходя по ее виткам, создает электромагнитную движущую силу (ЭДС). В сердечнике из металла создается магнитное поле, которое притягивает якорь. С его помощью происходит размыкание одной цепи и замыкание другой. Аналогичные изменения происходят и в подсоединенных цепях.

В исходное положение якорь возвращается под воздействием пружины после того, как значения тока становятся меньше определенных параметров. Дополнительно в релейное устройство могут быть включены резисторы, которые делают работу более точной, и конденсаторы, регулирующие подачу напряжения и защищающие от перепадов или искрения.

Управляемая и управляющие цепи не связаны между собой. Параметры тока также могут отличаться. В управляемой он может быть больше. То есть, релейное соединение выступает своего рода усилителем электрических параметров: тока, напряжения и мощности в цепи.

С принципом работы 4-х контактного реле можно ознакомиться на следующем видео:

Основные технические характеристики реле

Основные характеристики релейного соединения – зависимость между входными и выходными значениями.

• время срабатывания – отклик от момента подачи сигнала до начала действия;
• управляемая мощность, которой могут управлять контакты соединения при отклике цепи;
• мощность срабатывания –наименьший показатель, который требуется для начала срабатывания:
• величина тока срабатывания;
• сопротивление обмотки катушки;
• частота коммутаций под нагрузкой – режим отклика релейного соединения.

Что такое реле: основные виды и их назначение

В зависимости от того, какие показатели подлежат контролю, релейные соединения можно разделить на:

• электрические – для замыкания электрических цепей. Они способны работать под увеличенными нагрузками;
• герконовые – для работы применяется катушка с герконом (баллон, наполненный вакуумом). Может использоваться газ. Геркон или газ распределяется внутри электромагнита;
• электротепловые – работают по принципу расширения металлов;
• времени – в работе применяются реактивные элементы.

По области использования их следует разделить на следующие виды:

• защиты;
• автоматизации.

Рассмотрим классификацию по принципу работы более подробно.

Реле переменного тока

Релейное соединение переменного тока состоит их таки же элементов, что и нейтральное. Все элементы изготавливают из листового металла электротехнического с целью уменьшения потерь на гистерезис и вихревые токи. Кроме того, магнитопровод изготавливается шихтированным. Срабатывание механизма происходит при подаче тока на обмотку определенной частоты.

Если не предпринимать специальные действия, электромеханическая сила проходит через «ноль» 2 раза за период подачи напряжения. Для того, чтобы избежать подобную вибрацию якоря, одна сторона сердечника разделяется на 2 части. На одну насаживают виток из меди, который выполняет роль экрана. Основной недостаток такого соединения – повышенное потребление электрической энергии и сопутствующая вибрация.

В качестве вспомогательного следует рассмотреть принцип работы промежуточного реле 220 В. С его помощью можно разъединять отдельные группы цепей, либо, при разъединении одной, включить другой контур.

Схема работы устройства переменного тока

Реле постоянного тока

Отличие модели постоянного тока от переменного в магнитопроводе. В данном соединении он цельный. Кроме того, катушка выполнена более высокой и узкой, в отличие от переменного. В остальном, принцип действия реле аналогичен переменному.

Это важно! Основное отличие реле постоянного тока от переменного– небольшое потребление электроэнергии. Это крайне важно для постоянно работающего оборудования.

Схема работы изделия постоянного тока

Электромагнитное соединение

Их можно разделить на нейтральные и поляризованные соединения. В первом случае соединение отвечает на постоянный ток, проходящий в обоих направлениях. Во втором – реакция на полярность сигнала управления.

Плюсы электромагнитных соединений:

• невысокая стоимость по сравнению аналогами;
• практически не нагреваются, так как на замкнутых контурах падение напряжения небольшое.
• абсолютная изоляция между контактными элементами и катушкой;
• устойчивость к повышенному импульсному перенапряжению и внешнему воздействию (например, при молниевых разрядах);
• способность изделия объемом до 10 см³ регулировать нагрузки мощностью до 4 кВт.

К минусам следует отнести низкую скорость функционирования, ограниченный ресурс. Кроме того, при работе в режиме замыкания/размыкания могут возникать радиопомехи.

Принцип работы электромагнитного соединения

Электронное соединение

В составе электронного устройства те же элементы, что и в электромагнитном. Основное отличие от аналогов – установка полупроводникового диода вместо магнита. Его задача –контролировать работу обратного тока. Электронные реле применяются в электрических цепях, блоках памяти и иных узлах для подключения силовых нагрузок. Электронное соединение мгновенно изменяет параметры цепи.

В качестве примера можно привести работу автомобильных узлов (генератора, стартера, обогрева зеркал), потребляющих ток большой силы. Можно сказать, что такое токовое реле будет лучшим выбором для данного переключения.

Обозначение реле на электрических схемах

Условное обозначение релейного соединения в виде прямоугольника является единым для всех схем. Со стороны большей длины отводят линии выводящих элементов. Обозначения для контактов аналогично контактам на выключателях. Контакты, расположенные на расстоянии друг от друга, обозначаются буквой К рядом с геометрической фигурой и номером, которым маркировано устройство. Зная буквенное обозначение, можно без труда прочитать схему и понять, где находится реле.

Обозначения на схемах контактов реле выглядят следующим образом:

Условные обозначения элементов на электрической схеме приведены на данном рисунке:

Основные производители

Перед выбором производителя реле, необходимо ознакомится с его рейтингом и каталогом продукции:

Изделие производителя «Finder»

Выбираем что купить: электромагнитное или электронное реле, цены

После того, когда было выбрано изделие по требуемым параметрам необходимо ознакомиться со всеми предложениями на рынке. Интернет сыграет роль доброго помощника. Все производители и поставщики электротехнической продукции размещают свои товары и их характеристики в общем доступе. С ориентировочными ценами можно ознакомиться в нашей подборке:

Изображение	Марка	Максимальный коммутируемый ток, А	Ориентировочная стоимость, руб
Электромагнитные изделия
	24VDC 1пер. 5A 240VAC	5	110
	4-Form-C, 4PDT, 4CO 5VDC	6	450
	5VDC 1пер. 1A/250VAC	13,5	270
	24VDC 2пер. 8A/250VAC	8	130
	12VDC 1пер. 12A/250VAC	12	170
	3VDC 2пер. 2A/250VAC	2	200
	230VAC 2пер. 12А	12	510
Электронные изделия
	DEKraft ПР102-4-05-220-AC LED 23225DEK 1113705	5	231
	НовАтек-Электро РН-111М 196596	16	2472
	SVEN OVP-11F SV-012472	15	668

Реле напряжения SVEN OVP-11F SV-012472

Заключение

Релейное соединение- большой помощник для электрических систем при построении различных схем, начиная от защитного механизма отключения и заканчивая защитными функциями в приборостроении, космической промышленности, военном производстве. В быту реле переменного тока малогабаритное на 220 В будет отличной опорой. Основная его функция – контроль и регулирование электрического оборудования. В принципе, его установка не обязательна, но реле повышает функционирование и стабильность работы техники