Заказать звонок


все коммерческие предложения высылать на [email protected]
для оформления заявок [email protected]



Электромагнитное реле это


Электромагнитное реле: устройство, виды, маркировка, подключение и регулировка

Преобразование электрических сигналов в соответствующую физическую величину — движение, сила, звук и т. д., осуществляется с помощью приводов. Классифицировать привод следует как преобразователь, поскольку это устройство изменяет один тип физической величины в другой.

Привод обычно активируется или управляется командным сигналом низкого напряжения. Классифицируется дополнительно как двоичное или непрерывное устройство исходя из числа стабильных состояний. Так, электромагнитное реле является двоичным приводом, учитывая два имеющихся стабильных состояния: включено — отключено.

В представленной статье подробно разобраны принципы работы электромагнитного реле и сфера использования приборов.

Основы исполнения привода

Термин «реле» является характерным для устройств, которыми обеспечивается электрическое соединение между двумя и более точками посредством управляющего сигнала.

Наиболее распространенным и широко используемым типом электромагнитного реле (ЭМР) является электромеханическая конструкция.

Так выглядит одна конструкция из многочисленного ряда изделий, именуемых как электромагнитные реле. Здесь показан закрытый вариант механизма с помощью крышки из прозрачного оргстекла

Схема фундаментального контроля над любым оборудованием всегда предусматривает возможность включения и отключения. Самый простой способ выполнить эти действия — использовать переключатели блокировки подачи питания.

Переключатели ручного действия могут использоваться для управления, но имеют недостатки. Явный их недостаток – установка состояний «включено» или «отключено» физическим путем, то есть вручную.

Устройства ручного переключения, как правило, крупногабаритные, замедленного действия, способные коммутировать небольшие токи.

Ручной механизм переключения – «дальний родственник» электромагнитных реле. Обеспечивает тем же функционалом – коммутацией рабочих линий, но управляется исключительно вручную

Между тем электромагнитные реле представлены в основном переключателями с электрическим управлением. Приборы имеют разные формы, габариты и разделяются по уровню номинальных мощностей. Возможности их применения обширны.

Такие приборы, оснащенные одной или несколькими парами контактов, могут входить в единую конструкцию более крупных силовых исполнительных механизмов — контакторов, что используются для коммутации сетевого напряжения или высоковольтных устройств.

Основополагающие принципы работы ЭМР

Традиционно реле электромагнитного типа используются в составе электрических (электронных) схем управления коммутацией. При этом устанавливаются они либо непосредственно на печатных платах, либо в свободном положении.

Общее строение прибора

Токи нагрузки используемых изделий обычно измеряются от долей ампера до 20 А и более. Релейные цепи широко распространены в электронной практике.

Приборы самой разной конфигурации, рассчитанные под инсталляцию на монтажных электронных платах либо непосредственно в виде отдельно устанавливаемого устройства

Конструкция электромагнитного реле преобразует магнитный поток, создаваемый приложенным напряжением переменного/постоянного тока, в механическое усилие. Благодаря полученному механическому усилию, выполняется управление контактной группой.

Наиболее распространенной конструкцией является форма изделия, включающая следующие компоненты:

  • возбуждающую катушку;
  • стальной сердечник;
  • опорное шасси;
  • контактную группу.

Стальной сердечник имеет фиксированную часть, называемую коромысло, и подвижную подпружиненную деталь, именуемую якорем.

По сути, якорь дополняет цепь магнитного поля, закрывая воздушный зазор между неподвижной электрической катушкой и подвижной арматурой.

Детальный расклад конструкции: 1 – пружина отжимающая; 2 – сердечник металлический; 3 – якорь; 4 – контакт нормально закрытый; 5 – контакт нормально открытый; 6 – общий контакт; 7 – катушка медного провода; 8 – коромысло

Арматура движется на шарнирах или поворачивается свободно под действием генерируемого магнитного поля. При этом замыкаются электрические контакты, прикрепленные к арматуре.

Как правило, расположенная между коромыслом и якорем пружина (пружины) обратного хода возвращает контакты в исходное положение, когда катушка реле находится в обесточенном состоянии.

Действие релейной электромагнитной системы

Простая классическая конструкция ЭМР имеет две совокупности электропроводящих контактов.

Исходя из этого, реализуются два состояния контактной группы:

  1. Нормально разомкнутый контакт.
  2. Нормально замкнутый контакт.

Соответственно пара контактов классифицируется нормально открытыми (NO) или, будучи в ином состоянии, нормально закрытыми (NC).

Для реле с нормально разомкнутым положением контактов, состояние «замкнуто» достигается, только когда ток возбуждения проходит через индуктивную катушку.

Один из двух возможных вариантов установки контактной группы по умолчанию. Здесь в обесточенном состоянии катушки «по умолчанию» установлено нормально закрытое (замкнутое) положение

В другом варианте — нормально закрытое положение контактов остается постоянным, когда ток возбуждения отсутствует в контуре катушки. То есть контакты переключателя возвращаются в их нормальное замкнутое положение.

Поэтому термины «нормально открытый» и «нормально закрытый» следует относить к состоянию электрических контактов, когда катушка реле обесточена, то есть напряжение питания реле отключено.

Электрические контактные группы реле

Релейные контакты представлены обычно электропроводящими металлическими элементами, которые соприкасаются друг с другом, замыкают цепь, действуя аналогично простому выключателю.

Когда контакты разомкнуты, сопротивление между нормально открытыми контактами измеряется высоким значением в мегаомах. Так создается условие разомкнутой цепи, когда прохождение тока в контуре катушки исключается.

Контактная группа любого электромеханического коммутатора в разомкнутом режиме имеет сопротивление в несколько сотен мегаом. Величина этого сопротивления может несколько отличаться у разных моделей

Если же контакты замкнуты, контактное сопротивление теоретически должно равняться нулю — результат короткого замыкания.

Однако подобное состояние отмечается не всегда. Контактная группа каждого отдельного реле обладает определенным контактным сопротивлением в состоянии «замкнуто». Такое сопротивление называется устойчивым.

Особенности прохождения токов нагрузки

Для практики установки нового электромагнитного реле, контактное сопротивление включения отмечается малой величиной, обычно менее 0,2 Ом.

Объясняется это просто: новые наконечники остаются пока что чистыми, но со временем сопротивление наконечника неизбежно будет увеличиваться.

Например, для контактов под током 10 А, падение напряжения составит 0,2х10 = 2 вольта (закон Ома). Отсюда получается — если подводимое на контактную группу напряжение питания составляет 12 вольт, тогда напряжение для нагрузки составит 10 вольт (12-2).

Когда контактные металлические наконечники изнашиваются, будучи не защищенными должным образом от высоких индуктивных или емкостных нагрузок, становится неизбежным появление повреждений от эффекта электрической дуги.

Электрическая дуга на одном из контактов электромеханического прибора коммутации. Это одна из причин повреждения контактной группы при отсутствии надлежащих мер

Электрическая дуга — искрообразование на контактах — приводит к возрастанию контактного сопротивления наконечников и как следствие к физическим повреждениям.

Если продолжать использовать реле в таком состоянии, контактные наконечники могут полностью утратить физическое свойство контакта.

Но есть более серьезный фактор, когда в результате повреждения дугой контакты в конечном итоге свариваются, создавая условия короткого замыкания.

В таких ситуациях не исключается риск повреждения цепи, которую контролирует ЭМР.

Так, если сопротивление контакта увеличилось от влияния электрической дуги на 1 Ом, падение напряжения на контактах для одного и того же тока нагрузки увеличивается до 1×10=10 вольт постоянного тока.

Здесь величина падения напряжения на контактах может быть неприемлема для схемы нагрузки, особенно при работе с напряжениями питания 12-24 В.

Тип материала контактов реле

С целью уменьшения влияния электрической дуги и высоких сопротивлений, контактные наконечники современных электромеханических реле изготавливают или покрывают различными сплавами на основе серебра.

Таким способом удается существенно продлить срок службы контактной группы.

Наконечники контактных пластин электромеханических приборов коммутации. Здесь представлены варианты наконечников, покрытых серебром. Покрытие подобного рода снижает фактор повреждений

На практике отмечается использование следующих материалов, коими обрабатываются наконечники контактных групп электромагнитных (электромеханических) реле:

  • Ag — серебро;
  • AgCu — серебро-медь;
  • AgCdO — серебро-оксид кадмия;
  • AgW — серебро-вольфрам;
  • AgNi — серебро-никель;
  • AgPd — серебро-палладий.

Увеличение срока службы наконечников контактных групп реле за счет уменьшения количества формирований электрической дуги, достигается путем подключения резистивно-конденсаторных фильтров, называемых также RC-демпферы.

Эти электронные цепочки включают параллельно с контактными группами электромеханических реле. Пик напряжения, который отмечается в момент открытия контактов, при таком решении видится безопасно коротким.

Применением RC-демпферов удается подавлять электрическую дугу, что образуется на контактных наконечниках.

Типичное исполнение контактов ЭМР

Помимо классических нормально открытых (NO) и нормально закрытых (NC) контактов, механика релейной коммутации также предполагает классификацию с учетом действия.

Особенности исполнения соединительных элементов

Конструкции реле электромагнитного типа в этом варианте допускают наличие одного или нескольких отдельных контактов переключателя.

Таким выглядит прибор, технологически сконфигурированный под исполнение SPST – однополюсный и однонаправленный. Существуют также другие варианты исполнения

Исполнение контактов характеризуется следующим набором аббревиатуры:

  • SPST (Single Pole Single Throw) – однополюсный однонаправленный;
  • SPDT (Single Pole Double Throw) – однополюсный двунаправленный;
  • DPST (Double Pole Single Throw) – двухполюсный однонаправленный;
  • DPDT (Double Pole Double Throw) – двухполюсный двунаправленный.

Каждый такой соединительный элемент обозначается, как «полюс». Любые из них могут подключаться или сбрасываться, одновременно активируя катушку реле.

Тонкости применения приборов

При всей простоте конструкции коммутаторов электромагнитного действия, существуют некоторые тонкости практики использования этих приборов.

Так, специалисты категорически не рекомендуют подключать в параллель все контакты реле, чтобы таким способом коммутировать цепь нагрузки с высоким током.

Например, подключать нагрузку на 10 А путем параллельного соединения двух контактов, каждый из которых рассчитан на ток 5 А.

Эти тонкости монтажа обусловлены тем, что контакты механических реле никогда не замыкаются и не размыкаются в единый момент времени.

В результате один из контактов в любом случае будет перегружен. И даже с учетом кратковременной перегрузки, преждевременный отказ прибора в таком подключении неизбежен.

Неправильная эксплуатация, а также подключение реле вне установленных правил монтажа, обычно заканчивается вот таким исходом. Внутри выгорело практически все содержимое

Электромагнитные изделия допустимо использовать в составе электрических или электронных схем с низким энергопотреблением как переключатели относительно высоких токов и напряжений.

Однако категорически не рекомендуется пропускать разные напряжения нагрузки через соседние контакты одного прибора.

Например, коммутировать напряжение переменного тока 220 В и постоянного тока 24 В. Всегда следует применять отдельные изделия для каждого из вариантов в целях обеспечения безопасности.

Приемы защиты от обратного напряжения

Значимой деталью любого электромеханического реле является катушка. Эта деталь относится к разряду нагрузки с высокой индуктивностью, поскольку имеет проводную намотку.

Любая намотанная проводом катушка обладает некоторым импедансом, состоящим из индуктивности L и сопротивления R, образуя, таким образом, последовательную цепь LR.

По мере протекания тока через катушку, создается внешнее магнитное поле. Когда течение тока в катушке прекращается в режиме «отключено», увеличивается магнитный поток (теория трансформации) и возникает высокое обратное напряжение ЭДС (электродвижущей силы).

Это индуцированное значение обратного напряжения может в несколько раз превосходить по величине коммутационное напряжение.

Соответственно, появляется риск повреждения любых полупроводниковых компонентов, размещенных рядом с реле. Например, биполярный или полевой транзистор, используемый для подачи напряжения на катушку реле.

Схемные варианты, благодаря которым обеспечивается защита полупроводниковых элементов управления – транзисторов биполярных и полевых, микросхем, микроконтроллеров

Одним из способов предотвращения повреждения транзистора или любого переключающего полупроводникового устройства, включая микроконтроллеры, является вариант подключения обратно смещенного диода в цепь катушки реле.

Когда ток, протекающий через катушку сразу после отключения, генерирует индуцированную обратную ЭДС, это обратное напряжение открывает обратно смещенный диод.

Через полупроводник накопленная энергия рассеивается, чем предотвращается повреждение управляющего полупроводника – транзистора, тиристора, микроконтроллера.

Часто включаемый в цепь катушки полупроводник называют также:

  • диод-маховик;
  • шунтирующий диод;
  • обращенный диод.

Однако большой разницы между элементами нет. Все они выполняют одну функцию. Помимо использования диодов с обратным смещением, для защиты полупроводниковых компонентов применяются и другие устройства.

Те же цепочки RC-демпферов, металло-оксидные варисторы (MOV), стабилитроны.

Маркировка электромагнитных релейных приборов

Технические обозначения, несущие частичную информацию о приборах, обычно указываются непосредственно на шасси электромагнитного коммутационного прибора.

Выглядит такое обозначение в виде сокращенной аббревиатуры и числового набора.

Каждое электромеханическое устройство коммутации традиционно маркируется. На корпусе или на шасси наносится примерно такой набор символов и цифр, указывающий определенные параметры

Пример корпусной маркировки электромеханических реле:

РЭС32 РФ4.500.335-01

Эта запись расшифровывается так: реле электромагнитное слаботочное, 32 серии, соответствующее исполнению по паспорту РФ4.500.335-01.

Однако подобные обозначения редкость. Чаще встречаются сокращенные варианты без явного указания ГОСТ:

РЭС32 335-01

Также не шасси (на корпусе) прибора отмечается дата изготовления и номер партии. Подробные сведения содержатся в техническом паспорте на изделие. Паспортом комплектуется каждый прибор или партия.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик популярно рассказывает о том, как действует электромеханическая электроника коммутации. Наглядно отмечаются тонкости конструкций, особенности подключений и прочие детали:

Электромеханические реле уже довольно долгое время применяются в качестве электронных компонентов. Однако этот тип коммутационных приборов можно считать морально устаревшим. На смену механическим устройствам все чаще приходят более современные приборы – чисто электронные. Один из таких примеров – твердотельные реле.

Появились вопросы, нашли недочеты или есть интересные факты по теме стать которыми вы можете поделиться с посетителями нашего сайте? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в блоке для связи под статьей.

sovet-ingenera.com

4. Определение, назначение, принцип работы и устройство электромагнитного реле.

102

Под реле понимают такой элек­трический аппарат, в котором при плавном изменении управляющей (входной) величины происходит скачко­образное изменение управляемой (выходной) величины. Из двух величин хотя бы одна должна быть электриче­ской.

По области применения реле можно разделить на реле для схем автоматики, для управления и защиты электропривода и для защиты энергосистем.

По принципу действия реле делятся на электромаг­нитные, поляризованные, индукционные, магнитоэлект­рические, полупроводниковые и другие.

В зависимости от входного параметра реле можно разделить на реле тока, напряжения, мощности, часто­ты и других величин. Следует отметить, что реле может реагировать не только на значение величины, но и на разность значений (дифференциальные), на изменение знака или на скорость изменения входной величины. Иногда реле, имеющие только одну входную величину, должно воздействовать на несколько независимых цепей. В этом случае реле воздействует на другое промежуточ­ное реле, которое имеет необходимое число управляе­мых цепей. Промежуточное реле используется и тогда, когда мощность, которой может управлять основное реле, недостаточна.

По принципу воздействия на управляемую цепь реле делятся на контактные и бесконтактные. Первые воздействуют на выходной параметр путем замыкания или размыкания контактов в управляемой цепи; во-вторых, при срабатывании реле резко меняется сопротивление, включенное в управляемую цепь. Разомкнутому состоянию контактной системы со­ответствует большое сопротивление в управляемой цепи бесконтактного реле. Это состояние бесконтактного реле носит название закрытого состояния. Замкну­тому состоянию контактного исполнительного ор­гана соответствует малое сопротивление между выход­ными зажимами бесконтактного реле. При этом говорят об открытом состоянии бесконтактного реле.

Помимо указанных признаков, реле различаются спо­собом включения. Первичные реле включаются в контролируемую цепь непосредственно, а вторичные — через измерительные трансформаторы.

Значение величины срабатывания Хср – значение воздействующей величины, при котором реле включается (якорь притягивается).

Значение величины отпуска Хотп – значение воздействующей величины, при котором реле выключается (якорь отпадает).

Коэффициент возврата kВ – отношение величины отпуска к величине срабатывания:

kВ=Хотп/Хср1.

Рис.1. Характеристика «вход - выход» реле.

Реле для энергосистем.

В схемах защиты энергосистем, крупных и ответственных установок (мощных двигателей, транс­форматоров) широко применяются реле серии ЭТ. Эскиз одного из таких реле представлен на рис.2

Магнитопровод 1 шихтуется из листов электротехнической ста­ли. Обмотка реле 2 разбита на две части и позволяет соединять секции параллельно и последовательно. Якорь 3 выполнен из тон­кого листа электротехнической стали и имеет Z-образную форму. При повороте якоря происходит увеличение потока и насыщение якоря даже при токах, близких к току трогания. Это ограничивает момент, развиваемый реле в конце хода якоря.

Применение поворотной системы и легконасыщающегося якоря позволяет приблизить тяговый момент к противодействующему и получить высокий коэффициент возврата (0,85). Подвижный кон­такт 5 мостикового типа шарнирно укреплен на рычаге, связанном с валом. Это дает возможность контакту самоустанавливаться. Для устранения вибраций контактов служит масляный демпфер, связан­ный с валом реле. Противодействующая сила создается спиральной пружиной 4. Начальная деформация пружины меняется рычагом 6. Начальное и конечное положения якоря определяются специальны­ми упорами. Грубое регулирование тока срабатывания производится за счет изменения схемы соединения обмоток, а плавное — изменением на­чального натяжения пружины. При переходе с последовательного соединения на параллельное ток срабатывания увеличивается в 2 раза. В 2 раза ток срабатывания можно поднять за счет уве­личения натяга пружины. Таким образом, реле позволяет регули­ровать ток срабатывания в пределах 1—4. Реле выпускаются на ми­нимальные токи срабатывания от 0,05 до 200 А.

Время срабатывания при kЗ2составляет 0,02 с.

Реле серии ЭТ имеют малое собственное потребление, порядка 0,1 В*А, высокий коэффициент возврата (до 0,85), малое время срабатывания (0,02 с) и высокую точность работы ±5%.

К недостаткам реле следует отнести малую мощность контакт­ной системы, необходимость тщательной регулировки реле во избе­жание вибрации контактов. Мощность контактов на размыкание составляет всего 50 Вт постоянного тока при напряжении 220 В.

Аналогичную конструкцию имеют реле напряжения серии ЭН. Отличие этих реле от реле серии ЭТ заключается в том, что об­мотки выполнены с большими числами витков и сопротивлениями и рассчитаны на подключение к источнику напряжения. Потребляе­мая мощность при этом возрастает до 1 В*А. Все остальные пара­метры такие же, как у реле серии ЭТ. Реле серии ЭН могут ра­ботать и как максимальные, реагируя на повышение напряжения выше напряжения уставки, и как минимальные, реагируя на пони­жение напряжения ниже напряжения уставки.

Как известно в электромагнитах переменного тока ток в обмотке сильно зависит от положения якоря. В клапанных элек­тромагнитах ток в притянутом состоянии в десятки раз меньше, чем при отпущенном якоре. Это затрудняет создание максимальных реле напряжения на базе клапанной системы, так как при напря­жениях, близких к напряжению срабатывания, через обмотку про­текает большой ток, выделяется мощность, в сотни раз превышаю­щая мощность в обмотке при притянутом якоре. Приходится сильно увеличивать габариты катушки, чтобы рассеивать большую мощ­ность, выделяемую при отпущенном якоре. Большим преимуществом реле серии ЭН является относительно небольшое изменение маг­нитной проводимости, в результате чего ток в обмотках мало ме­няется при повороте якоря. Это дает возможность иметь малые га­бариты обмоток.

Реле тока и напряжения для управления электроприводом. В схемах управления и защиты применяется реле постоянного тока серии РЭВ-300 с высоким коэффициентом возврата. Реле этой се­рии выпускаются и как реле напряжения и как реле тока в зави­симости от обмоточных данных. На рис.3 изображено токовое реле. Магнитопровод 1 имеет U-обдазную форму и выполнен из прутка круглого сечения. Плос­кий якорь 2 вращается на призме, что обеспечивает высокую меха­ническую износостойкость реле. Обмотка 3 выполняется из меди в соответствии с номинальным током реле. Регулирование силы пружины 5 осуществляется гайкой 6. Якорь 2 связан с подвижным контактом 5 с помощью изоляционной пластины 7. Реле имеет два неподвижных контакта 9 и 10. Подвижный контакт 8 соединяется с зажимом 11 с помощью гибкой связи 12. Реле выполняется в ви­де единого блока, который с помощью шпилек 4 может устанавли­ваться на металлических рейках сборной панели.

Высокий коэффи­циент возврата достигается благодаря тому, что конечный зазор может быть достаточно большим (до 5*10-3), а ход якоря может составлять доли миллиметра. В реле тока уставка тока срабатыва­ния регулируется в пределах 30—65% номинального значения путем изменения начального усилия сжатия пружины 5.

В реле напряжения уставка срабатывания меняется в пределах 30—50% Uн. При увеличении сжатия пружины растет напряжение трогания Uтр, увеличивается время трогания согласно уравнению

где Lp — индуктивность и Rр — сопротивление цепи обмотки реле.

С увеличением напряжения трогания Uтр изменяется коэффи­циент возврата реле.

Для увеличения быстродействия реле напряжения рекомендует­ся брать реле на низкое номинальное напряжение (24 или 48 В) и последовательно включать добавочный резистор из константана. Следует отметить, что включение добавочного резистора, если он выполнен из константана, уменьшает зависимость напряжения срабатывания от температуры.

Коэффициент возврата регулируется путем изменения конечно­го зазора. Для реле рис.3 регулировка конечного зазора к и хода якоря осуществляется с помощью неподвижных контактов 10 и 9. При подъеме контакта 10 зазор к увеличивается. При опу­скании контакта 9 уменьшается ход якоря. Минимальное значение раствора контактов 2 равно 1,5 мм.

Реле защиты схем электропривода. На рис.4 представ­лена упрощенная схема защиты двигателя постоянного тока от ко­ротких замыканий. При повреждении якоря двигателя Я срабаты­вает максимальное мгновенное реле РМ и размыкает свои контак­ты РМ в цепи катушки линейного контактора Л. Якорь последнего отпадает. При этом обесточивается цепь якоря двигателя. Так как ток в якоре стал равным нулю, происходит отпускание реле РМ, контакты его замыкаются и цепь катушки контактора подготавли­вается к следующему включению.

При отключении контактора его блок-контактБКЛ размыкает­ся, поэтому при замыкании контактов РМ контактор Л не включит­ся вновь. Характерным для схем является возврат реле РМ в исход­ное положение при токе в обмотке, равном нулю. Поэтому к реле максимальной токовой защиты двигателя не предъявляются требо­вания вы- сокого коэффициента возврата.

Рис.4. Схема включения реле максимального тока.

В целом ряде схем управление производится не с помощью кнопки, а с помощью командоконтроллера КК (рис.4). В этом случае после обесточивания якорной цепи двигателя реле РМ от­пустит свой якорь, и контакты этого реле подадут напряжение на катушку линейного контактора. Произойдет повторное включение на короткое замыкание. При этом последует новое отключение и т. д. В результате повреждений двигатель будет многократно включать­ся в сеть.

Для устранения этого недостатка реле снабжаются специальным устройством, предотвращающим возврат реле в исходное со­стояние после прекращения тока в катушке. Такие реле называют­ся реле без самовозврата, их принцип действия рассмот­рен ниже. Возврат реле в исходное положение после срабатывания возможен либо вручную, либо с помощью специального электромаг­нита (дистанционный возврат). Основными требованиями, предъявляемыми к реле, являются быстрое срабатывание, широкая регулировка тока срабатывания, вибро- и ударостойкость.

Реле могут быть использованы, и для защиты от перегрузки. В этом случае выдержка времени, независимая от тока перегрузки, создается отдельным реле времени. Такая защита является несо­вершенной, так как долговечность оборудования зависит не только от величины тока перегрузки, но и от длительности его протека­ния. Более совершенной является тепловая защита.

На рис.5 показано реле серии РЭВ, предназначенное для работы в схемах электропривода переменного тока. Эти реле используются для защиты от токов короткого замыкания, от пере­грузок (в совокупности с реле времени). В реле используется про­стейшая клапанная система. Для повышения механической износостойкости используется призматическая опора якоря. Реле может иметь и параллельную обмотку. В этом случае оно используется как реле напряжения для защиты от исчезновения питания. Эти же реле могут использоваться как промежуточное реле. Поскольку реле работает на переменном токе, магнитопровод шихтуется из элек­тротехнической стали. Токовые реле в исходном положении работа­ют с разомкнутой магнитной системой. Поэтому короткозамкнутый виток не устанавливается на полюсе. Реле напряжения работают, как правило, при исчезновении питания. Поэтому в исходном положении якорь притянут и находится в таком положении в течение нормальной работы схемы.

Для устранения вибрации якоря на по­люсный наконечник устанавливается короткозамкнутый виток. Ка­тушки токовых реле выполняются на номинальные токи от 2,5 до 600 А. Регулирование тока при данной катушке производится за счет изменения натяжения пружины в весьма широких пределах.

Реле напряжения допускают регулировку срабатывания в пре­делах 70—85% номинального напряжения. Коэффициент возврата лежит в пределах 0,2—0,4, так что реле напряжения защищают фактически от потери напряжения. Реле имеют контактную систе­му с замыкающим и размыкающим контактами. Реле выпускаются с самовозвратом и без самовозврата с руч­ным приводом защелки.

Защелка не уравновешена: левая часть тяжелее, чем правая. При притяжении якоря под действием сил тяжести защелка 1 по­ворачивается против часовой стрелки и запирает якорь 2 в притя­нутом положении. Для возврата якоря необходимо нажать на риф­леную головку защелки.

Отличие электромагнита постоянного тока от электромагнита переменного тока, назначение и принцип работы короткозамкнутого витка.

Магнитная система электромагнитов постоянного и переменного тока различная. У электромагнита постоянного тока относительно небольшой зазор , а сам магнитопровод может быть выполнен из сплошного цельного куска электротехнической стали.

У магнитов переменного тока система шихтованная, набранная из тонких листов электротехнической стали.

Так как через катушку протекает переменный ток, то и магнитный поток Ф изменяет свое направление и в какие то моменты времени становится равным нулю. В этом случае противодействующая пружина будет отрывать якорь от полюсного наконечника и возникнет дребезг якоря. Для устранения этого явления используются либо многофазовые электромагниты, либо короткозамкнутое кольцо, которое устанавливается на расщепленной части полюсного наконечника. Так как у катушек переменного тока определяющим является индуктивное сопротивление, а оно зависит от индуктивности, то в первоначальный момент , когда рабочий зазор  максимален и индуктивность минимальна, ток якоря максимален, то есть имеется бросок тока через катушку. При минимальном зазоре, когда якорь соприкоснется с полюсным наконечником, индуктивность возрастет и ток возрастет.

В электромагнитах переменного тока магнитное сопротивление зависит не только от ,l, S сердечника, но и от потерь в стали и наличия короткозамкнутых обмоток, расположенных на сердечнике.

Катушка электромагнита постоянного тока выполняется достаточно высокой и тонкой, для улучшения условий охлаждения (потери мощности на постоянном токе только на чисто активном сопротивлении проводника).

Катушка электромагнита переменного тока выполняется более низкой, т.к. кроме потерь мощности в активном и индуктивном сопротивлении катушки имеются потери мощности на перемагничивание сердечника.

Как известно в электромагнитах переменного тока ток в обмотке сильно зависит от положения якоря. В клапанных элек­тромагнитах ток в притянутом состоянии в десятки раз меньше, чем при отпущенном якоре. Это затрудняет создание максимальных реле напряжения на базе клапанной системы, так как при напря­жениях, близких к напряжению срабатывания, через обмотку про­текает большой ток, выделяется мощность, в сотни раз превышаю­щая мощность в обмотке при притянутом якоре. Приходится сильно увеличивать габариты катушки, чтобы рассеивать большую мощ­ность, выделяемую при отпущенном якоре. Большим преимуществом реле серии ЭН является относительно небольшое изменение маг­нитной проводимости, в результате чего ток в обмотках мало ме­няется при повороте якоря. Это дает возможность иметь малые га­бариты обмоток.

Если отрывное усилие электромагнита будет РОТР, то дважды за период в точке А (рис. 6, в) якорь электромагнита будет от­падать, а в точке В — снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной сис­темы и сопровождается гудением.

­

Рис.6. Кривая изменения силы притяжения электромагнита

переменного тока без короткозамкнутого витка.

Для устранения вибрации электромагни­ты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис.7,а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электро­магнита Ф разветвляется на поток Ф1, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф2, который проходит через часть, охва­тываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС еК.З, и возникает ток iК.З., сдвинутый по отношению к еК.З. на угол

Рис.7. Принцип работы короткозамкнутого витка

в электромагнитных системах переменного тока.

и опре­деляемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем = 0. ТокiК.З , возбуждает магнитный поток ФК.З., который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф2, проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во вре­мени по отношению к потоку Ф1 на угол (рис.7,б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р± и Р2 (рис.7, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше РОТР, чем и исключается вибрация якоря.

Герконовое и поляризованное реле, устройство и принцип работы.

Наименее надёжным узлом электромагнитных реле является контактная система. Электрическая дуга или искра, образующиеся при размыкании и замыкании контактов,

приводят к их быстрому разрушению. Этому также способ­ствуют окислительные процессы и покрытие контактных поверхностей слоем пыли, влаги, грязи. Существенным не­достатком электромагнитных реле является и наличие трущихся механических деталей, износ которых также сказывается на их работоспособности. Попытки разместить контакты и электромагнитный механизм в герметизирован­ном объеме с инертным газом не приводят к положительным результатам из-за больших технологических конструктивных трудностей, а также из-за того, что контакты при этом не защищаются от воздействия

продуктов износа и старения изоляционных материалов. Другим не­достатком электромагнитных реле является их инерцион­ность, обусловленная значительной массой подвижных де­талей. Для получения необходимого быстродействия при­ходится применять специальные схемы форсировки, что приводит к снижению надежности и росту потребляемой мощности.

Перечисленные недостатки электромагнитных реле привели к созданию реле с герметичными контактами (герконами).

Простейшее герконовое реле с замыкающим контактом изображено на рис.8, а. Контактные сердечники (КС) I и 2 изготавливаются из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью (пермаллоя) и вварива­ются в стеклянный герметичный баллон 3. Баллон запол­нен инертным газом — чистым азотом или азотом с не­большой (около 3 %) добавкой водорода. Давление газа внутри баллона составляет (0,4—0,6) • 105 Па. Инертная среда предотвращает окисление КС. Баллон устанавлива­ется в обмотке управления 4. При подаче тока в обмотку возникает магнитный поток Ф, который проходит по КС 1 и 2 через рабочий зазор  между ними и замыкается по воздуху вокруг обмотки 4. Упрощенная картина магнитно­го поля показана на рис.9. Поток Ф при прохождении через рабочий зазор создает тяговую электромагнитную силу РЭ, которая, преодолевая упругость КС, соединяет их между собой. Для улучшения контактирования поверхно­сти касания покрываются тонким слоем (2—50 мкм) золо­та, родия, палладия, рения, серебра и др.

При отключении обмотки магнитный поток и электро­магнитная сила спадают и под действием сил упругости КС размыкаются. Таким образом, в герконовых реле отсутствуют детали, подверженные трению (места крепления якоря в электромагнитных реле).

В связи с тем что контакты в герконе управляются маг­нитным полем, герконы называют магнитоуправляемыми контактами.

На основе герконов могут быть созданы также реле с размыкающими и переключающими контактами. В гер­коне с переключающим контактом (рис.10, а) неподвиж­ные КС 1, 3 и подвижный 2 размещены в баллоне 4. При появлении сильного магнитного поля КС 2 притягивается к КС 1 и размыкается с КС 3. Один из КС переключающего геркона (например 2) может быть выполнен из не магнитного материала (рис.10, б). Герконовое реле (рис.10, в) имеет два подвижных КС 1,2, два неподвижных КС 5,6 и две обмотки управления 7,8. При согласном включении обмоток замыкаются КС 1 и 2. При встречном включении обмоток КС 1 замыкается с КС 5, а КС 2 с КС 6. При отсутствии тока в обмотках все КС разомкнуты. Гер­коновое реле (рис.10, г) имеет переключающий контакт 3 сферической формы. При согласном включении обмоток 7 и 8 контакт 3 притягивается к КС 1 и КС 2 и замыкает их. После отключения обмоток 7 и 8 и при согласном вклю­чении обмоток 9 и 10 контакт 3 замыкает КС 5 и КС 6. Так как КС герконов выполняют функции возвратной пружины, им придаются определенные упругие свойства. Упругость КС обусловливает возможность их вибрации («дребезга») после удара, который сопутствует срабаты­ванию. Одним из способов устранения влияния вибраций является исполь­зование жидкометаллических контактов. В переключаю­щем герконе (рис.11, а) внутри подвижного КС 1 име­ется капиллярный канал, по которому из нижней части баллона 4 поднимается ртуть5.

Ртуть смачивает поверх­ности касания КС 1 с КС 2 или КС 3. В момент удара контактов при срабатывании возникает их вибрация. Из-за ртутной пленки на контактной поверхности КС 1 вибрация не приводит к разрыву цепи. В кон­струкции на рис.11,б между КС 2, КС 3 и ртутью 5 находится ферромагнитная изоляционная жидкость 6. При возникновении магнитного поля ферромагнит­ная жидкость 6 перемещается вниз, в положение, при котором поток будет наибольшим. Ртуть вытесняется вверх и замыкает КС 2 и КС 3. Следует отметить, что жидкометаллический контакт позволяет уменьшить переходное сопротивление и значительно уве­личить коммутируемый ток. На­личие ртути удлиняет процесс разрыва контактов, что уве­личивает время отключения реле.

Управление герконом можно осуществлять и с помощью постоянного магнита. Если постоянный магнит установлен вблизи геркона, его магнитный поток замыкается через КС, которые в результате этого находятся в замкнутом состоянии. Использование постоянного магнита совместно с управляющей катушкой позволяет создать герконовое реле с размыкающим контактом.

Конструкция герконового реле, показанная на рис.12, а, имеет разомкнутую магнитную цепь. По этой при­чине большая доля МДС катушки расходуется на прове­дение магнитного потока по воздуху. Кроме того, такая конструкция подвержена воздействию внешних магнитных полей, создаваемых расположенными рядом электротехни­ческими устройствами. Конструкция (рис.12, а) может и сама явиться источником электромагнитных помех для этих устройств. Для устранения этого недостатка магнит­ная система герконового реле заключается в кожух (эк­ран) из магнитомягкого материала (рис.12, б, в). При этом увеличивается магнитная проводимость и снижа­ется МДС срабатывания. С целью увеличения эффектив­ности экрана паразитный зазоре (рис.12,6) стараются уменьшить либо увеличить его площадь (рис.12, в). Ре­гулирование значений МДС срабатывания и отпускания в условиях серийного производства может производиться за счет либо изменения зазора е (рис.12,6), либо изме­нения положения магнитного шунта (рис.12, г), либо i осевого

смещения геркона в обмотке. Герконы могут быть установлены как внутри (рис.13, а), так и снаружи управляющей обмотки (рис.13,6).

Условия работы герконов в многоцепевых герконовых реле характеризуются следующими особенностями. Во-пер­вых, даже герконы одного типа и из одной партии имеют технологический разброс по МДС срабатывания и МДС отпускания.

Рис.12. Конструктивные выполнения герконовых реле.

Во-вторых, из-за неравномерности магнитного поля первым срабатывает геркон, находящийся в области с большей напряженностью поля. В-третьих, срабатывание одного геркона приводит к магнитному шунтированию других, в результате МДС срабатывания второго геркона после срабатывания первого увеличивается. В этом отно­шении конструкция с внешним расположением герконов (рис.13,б) предпочтительнее, чем с внутренним, так как обеспечивает меньшее взаимное влияние соседних герконов. Число герконов в одном реле может достигать 12 и более. По перечисленным причинам разные контакты многоцепевых герконовых реле замыкаются и размыкаются неодновременно, что является Рис.13. Многоцепевые герконовые реле.

их недостатком по сравне­нию с электромагнитными реле обычного типа.

Герконовые реле разнообразны по конструкции и на­значению. На рис.14 показан принцип действия герконового реле тока. В реле контроля большого тока ис­пользуется компоновка, по­казанная на рис.14. Кон­тролируемый ток I проходит по шине 1. Магнитное поле этого тока замыкается вокруг шины и по КС геркона 2. Ток срабатывания геркона может регулироваться за счет изменения угла и рас­стояниях между шиной и герконом.

Наименьший ток срабатывания имеет место при = 90°. При=0 геркон не срабатывает при любом значении тока, так как магнит­ный поток в направлении продольной оси КС равен нулю.

Если кроме основного поля управления (МДС Fy) соз­дать дополнительное поляризующее магнитное поле за счет специальной обмотки (МДС Fn) или постоянного маг­нита, то герконовое реле становится поляри­зованным. Если

то под действием МДС Fn кон­такты геркона замкнутся. Для размыкания контактов МДС обмотки управления Fy должна быть меньше Fn и иметь об­ратный знак. Если продолжать увеличивать Fy, то при оп­ределенном ее значении произойдет повторное замыкание контактов геркона. В общем случае можно написать

где МДС поляризации Fn может быть положительной (совпадать по знаку с Fy) или отрицательной. В послед­нем случае

Для отпускания геркона имеем

Поляризованные реле имеют значительно большую чувствительность по сравнению с неполяризованными. Мощность срабатывания их в 10-50 раз меньше, чем у неполяризованных реле. Поляризованные реле имеют высокую термическую стойкость и допускают продолжительное протекание тока до 20-30-кратного по отношению к току срабатывания. Вследствие малого хода якоря, легкости подвижной системы, малых постоянных времени катушек время срабатывания поляризованных реле может быть 2-3 мс. Разрывная способность контактов достигает 10-30 Вт. Поляризованные реле допускают большую частоту срабатывания и имеют высокую механическую и коммутационную износостойкость. Приме­няются они как реле защиты, автоматики и связи, реже — как реле управления электроприводами.

Реле могут выполняться с последовательной, параллельной или мостиковой магнитной цепью, с поляризацией от постоянного магнита или электромагнита.

В отличие от неполяризованных реле, у которых якорь может находиться только в двух положениях притянутом отпущенном), поляризованные реле могут выполняться с якорем, занимающим как два, так и три положения.

На рис.15 изображено поляризованное реле типа ТРМ, применяемое в схемах телеграфии и в устройствах автоматики. Реле состоит из двух сердечников с катушками 7, двух П-образных постоянных магнитов 6, якоря 5, контактной системы — неподвижных 3 и подвижных. 2 контактов, основания 9, штепсельного разъема 10 и чехла 8.

Магнитная цепь реле построена по дифференциальной схеме и имеет нейтральную регулировку. Якорь укреплен на оси, вращающейся во втулках, запрессованных в корпусе. Контактная система (2 и 3) состоит из двух неподвижных стоек с микро­метрическими контактными винтами 4, позволяющими производить регулировку зазоров между контактами, и подвижных контактов, прикрепленных к двум плоским пружинам 1.

Вполяризованных реле контакты приводятся в дей­ствие поляризованным электромагнитом, в котором на якорь действуют два потока: поляризующий, создавае­мый постоянным магнитом, и поток, создаваемый ка­тушкой, по которой проходит управляющий ток.

Отличительной особенностью поляризованного элек­тромагнита является изменение направления силы, дей­ствующей на якорь, при изменении направления тока в катушке. На рис.16, а показана поляризованная система, получившая большое применение благодаря своей чув­ствительности и быстродействию. На том же рисунке да­на примерная картина потоков в системе. Потоки постоянного магнита в зазорах 1 и 2 равны.

Рис.16. Поляризованное реле.

Следует отметить, что сила на­жатия подвижного контакта на неподвижный опреде­ляется разностью зазоров 1 и 2. Чем ближе зазор 1 к зазору 2, тем меньше сила, действующая на контакты.

Поляризованные реле могут иметь различное испол­нение контактной системы (рис.17). В первом испол­нении контакты регулируются так, как показано на рис.17, а. При подаче тока в направлении срабаты­вания размыкается левый и замыкается правый контак­ты. При отключении тока снова замыкается левый кон­такт (однопозиционная настройка с преобладанием). В случае, изображенном на рис.17,б система имеет двухпозиционную настройку. Положение контактов за­висит от полярности предыдущего импульса тока.

Если якорь укреплен на плоской пружине, как это по­казано на рис.17, в, то он находится в нейтральном положении. В зависимости от полярности тока замыкает­ся левый или правый контакт. После отключения тока якорь возвращается в нейтральное положение.

Рис.17. Исполнения контактной системы поляризованного реле.

Ускорение и замедление срабатывания и отпускания

электромагнита постоянного тока.

Полное время сра­батывания состоит из времени трогания и времени движения:

tср=tтр+tдв

В большинстве случаев основную часть времени сра­батывания составляет вре­мя трогания. Поэтому при ускорении и замедлении сра­батывания воздействуют прежде всего на tтр.

Допустим, что ток тро­гания не изменяется (неиз­менна сила противодейству­ющей пружины). Рассмот­рим влияние активного со­противления цепи при неиз­менной величине индуктив­ности и питающего напряжения. После включения элек­тромагнита ток в обмотке изменится. Ско­рость нарастания тока равна:

и при t=0

Таким образом, скорость нарастания тока в момент включения не зависит от активного сопротивления цепи и определяется только питающим напряжением и индук­тивностью цепи. Изменение тока во времени для двух значений активного сопротивления цепи показано на рис.18. Поскольку R1>R2, Iy1R2, то T1 tтр2 несмотря на то, что T1

studfiles.net

Электроника для чайников: что такое реле и зачем оно нужно. Устройство, типы, описание

Реле – это переключатель. Причем не совсем обычный. Когда в подъезде лампочка загорается от звука шагов, это не волшебство, это работает реле. В этой статье расскажем о назначении реле и принципе его работы.

Существует очень много типов и классификаций реле. Но мы поговорим не только о них, но и о том, что такое реле и как оно работает. Поехали!

Что такое реле

Определение реле таково:

Реле – это электромагнитное коммутационное устройство, предназначенное для установки и разрыва соединений в электрических цепях. Реле срабатывает при скачкообразном изменении входной величины.

Говоря проще, когда входная величина меняется (ток, напряжение), реле замыкает или размыкает цепь. При этом в зависимости от типа реле входная величина не обязательно имеет электрическую природу.

Слово «реле» происходит от французского relay. Это понятие обозначало смену почтовых лошадей или передачу эстафеты.

Как работает реле?

Во-первых, вспомним Джозефа Генри, с именем которого связано понятие индуктивности. Провод, по которому течет ток, является магнитом. Если мы намотаем провод витками на сердечник, то получится катушка индуктивности.

Как катушка индуктивности ведет себя в цепи переменного тока? Если катушку включить в цепь, то фаза тока в цепи будет отставать от напряжения. Другими словами, при максимальном значении напряжения ток будет минимален и наоборот.

Это связано с тем, что когда катушка включена в цепь, в ней возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует росту основного тока через катушку.

Теперь вернемся к реле. Простейшее электромагнитное реле состоит из электромагнита (катушки), якоря и соединяющих элементов. При подаче электрического тока на катушку она притягивает якорь с контактом, который замыкает цепь.

Чтобы представить все это, посмотрим на рисунок:

Устройство и вид электромагнитного реле

Здесь 1 - катушка, 2 - якорь, 3 - коммутационные контакты.

Реле имеет две цепи: управляющую и управляемую. Управляющая цепь – это цепь, через которую ток подается на катушку. Управляемая – цепь, которую и замыкает якорь при срабатывании реле.

Таким образом, реле позволяет контролировать большие токи в управляемой цепи при помощи слаботочной управляющей цепи.

На каждом реле есть обозначения контактов управляемой и управляющей цепи. Также на корпусе изделия указаны значения тока и напряжения, на которые рассчитано реле.

Обозначения на корпусе реле

Электромагнитное реле, рассмотренное выше, не работает мгновенно. После подачи тока на катушку должно пройти какое-то время, и лишь потом реле сработает. Это связано с таким явлением, как гистерезис. Гистерезис переводится с латинского как отставание или запаздывание.

Мы уже говорили про ЭДС самоиндукции, возникающую в катушке. Когда реле включается в цепь, в катушке начинает течь ток, но сила тока нарастает постепенно. Нарастание тока в катушке можно представить в виде петли гистерезиса. Когда нужное значение силы тока достигнуто, реле срабатывает.

По этой причине реле не используются в самой быстродействующей аппаратуре, где время срабатывания должно быть сведено практически к нулю.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Типы реле

В зависимости от входной величины, на которую реагирует реле, бывают:

  • реле тока;
  • реле напряжения;
  • реле частоты;
  • реле мощности.

Также в зависимости от принципа действия различают:

  • электромагнитные реле;
  • магнитоэлектрические реле;
  • тепловые реле;
  • индукционные реле;
  • полупроводниковые реле.

Применение реле

В основном реле применяются для защиты силовой аппаратуры от перенапряжений, в электронике автомобилей. Реле также присутствуют во многих бытовых приборах. В чайнике используется тепловое реле. В каждом холодильнике есть пусковое реле.

Джозеф Генри изобрел реле в 1835 году. Первые реле нашли свое предназначение в телеграфии.

Например, логично предположить, что реле тока служит для контроля силы тока в цепи.

Так, при перегрузках на электродвигателе включается реле тока, которое своими контактами включает реле времени. По прошествии допустимого времени работы двигателя в режиме перегрузки реле времени разрывает цепь.

Блок реле тока

Конечно, сначала все это может показаться сложным и запутанным. Однако если начать разбираться и приложить немного усилий, вы в скором времени сами сможете не только рассказать про устройство и принцип действия реле, но и успешно заняться его подключением. А в будущем, возможно, стать специалистом по релейной защите.

Когда есть студенческий сервис, специалисты которого готовы оказать помощь в любое время, больше не нужно бояться трудных предметов и строгих преподавателей.

Напоследок видео, в котором подробно, наглядно и просто рассказывается о том, как работает реле:

zaochnik.ru

Электромагнитное реле

Электромагнитное реле представляют из себя изделие радиотехнической промышленности, которое используется для коммутации электрического тока.

Электромагнит

Думаю, все уже в курсе , что поле – это не только гектары земли с пшеницей, картошкой, коноплей :-)

В нашей жизни существуют еще и другие виды полей, невидимые для человеческого глаза. Это может быть гравитационное, электрическое или даже магнитное поле. Давайте рассмотрим, что же из себя представляет магнитное поле?

Магнитное поле образуется вокруг любого куска магнита. Не зависимо от размеров этого кусочка, этот магнит всегда будет иметь два полюса: северный (N – North) и южный (S – South). Стрелки магнитного поля начинаются с Севера и заканчиваются на Юге, но они  нигде не разрываются. Даже в самом магните (доказано наукой).  Как вы знаете, Земля – это тот же самый кусочек магнита очень большого размера. Она также имеет эти два полюса, покрытые льдинами. На полюсах Земли, как вы знаете, компас не работает.

Но самый смак заключается в том, что провод, по которому течет электрический ток,  вокруг себя образует то же самое магнитное поле как и простой магнит.  Буквой I отмечают направление тока, а В – это линии магнитного поля. Они представляют собой замкнутые круги.

Направление линий магнитного поля определяется правилом буравчика

Даже не знаю,  кто первый придумал навернуть провод пружиной и пропустить через него электрический ток, но это того стоило.

В результате этого получили нечто иное, как соленоид. Если на концы такого соленоида подать электрический ток, то он будет обладать магнитными свойствами! Правильнее было бы его назвать электромагнит. Смотрите, сколько силовых  линий образуется в соленоиде, при подаче на его концы электрического тока!

 

А если обмотать какую-нибудь железяку этими витками и подать на них напряжение, то эта железяка станет электромагнитом и будет притягивать к себе металлические предметы.

Дело как раз в том, что принцип электромагнита используется в очень важном электротехническом изделии: в электромагнитном реле.

Возьмем простое электромагнитное  реле

Давайте же посмотрим, что на нем написано:

TDM ELECTRIC – видимо производитель. РЭК 78/3 – название реле. Дальше идет самое интересное. Мы видим какие то полоски и цифры.  Контакты с 1 по 9  – это и есть  коммутационные контакты реле, 10 и 11 – это катушка реле.

Теперь обо всем по порядку.  Реле состоит из коммутационных контактов. Что значит словосочетание “коммутационные контакты”? Это контакты, которые осуществляют переключение. Катушка – это медный провод, намотанный на цилиндрическую железку. В результате, соленоид превращается в электромагнит, если на его концы подать напряжение.

Еще чуть ниже мы видим такие надписи, как 5А/230 В~ и 5А 24 В=. Это максимальные параметры, которые могут коммутировать контакты реле. Эти параметры желательно не превышать и брать с большим запасом. Иначе при превышении допустимых параметров контакты реле  могут обгореть, либо полностью выгореть, что в свою очередь приведет к полному выходу из строя электромагнитного реле.

Когда напряжение на катушку мы НЕ подаем, то контакт 1 соединяется с 7, 2 с 8, 3 с 9

Иными словами, если достать мультиметр, то можно прозвонить контакты 1 и 7, 2 и 8, 3 и 9. Мультиметр должен показать 0 Ом.

Если же мы подаем напряжение на катушку, то группа контактов перебрасывается. В результате соединяется 4 с 7, 5 с 8, 6 с 9. 

Какое же напряжение подавать на катушку? На катушке уже есть ответ. Написано 12 VDC. DC – это постоянный ток, АС – переменный. Значит, на катушку  подаем 12 Вольт постоянного тока.

С другой стороны мы видим те самые контакты. Слева-направо и сверху-вниз идет нумерация контактов:

Как работает электромагнитное реле

Но как же так оно работает? Все оказывается очень просто. Давайте внимательно рассмотрим фото ниже:

При подаче на катушку напряжения, ярмо притягивается к электромагниту. На ярме находится коммутационный контакт и он движется вслед за ярмом. В результате этого, “пипочка” на коммутационном контакте  перебрасывается на нижний контакт и происходит переключение.

При пропадании напряжения на катушке, пружинка оттягивает ярмо назад и реле принимает свой первозданный вид.

Как проверить реле

Давайте же проверим реле с помощью мультиметра  и блока питания. Прозваниваем контакт 1 и 7 и смотрим, что у нас они звонятся, значит эти контакты соединены. Видно даже визуально.

Подаем напряжение на катушку  12 Вольт  с блока питания и смотрим, что у нас получилось.

В результате у нас ярмо “приклеилось” к электромагниту (катушке)  и потянула за собой коммутационный контакт. Цепь 1 и 7 у нас оборвалась, но зато восстановилась цепь контактов 7 и 4. Вот таким образом проверяются контакты реле.

Если контакты с налетом, то следует протереть их карандашным ластиком. Если прилично поджарились, а другого реле под рукой нет, то здесь поможет только шкурка-микронка. Но этот случай уже критический, так как наждачная бумага сдирает тонкий слой из благородного металла, которым покрыты “пипочки”.

Целостность катушки реле проверяется с помощью мультиметра в режиме омметра. Для этого проверяем сопротивление катушки. Оно  зависит от самого реле. У всех  оно разное. Если сопротивления нет или оно очень маленькое  – порядка пару Ом, то значит в катушке либо обрыв, либо короткое замыкание.

На схемах электромагнитные реле обозначаются вот так:

Также контакты обозначают уже просто цифрами. В данном случае:

11 – это общий контакт

11-12 – это нормально замкнутые контакты

11-14 – нормально разомкнутые контакты

Прямоугольником обозначается сама катушка реле, а выводы катушки обозначаются буквами A1 и A2.

При подаче напряжения на катушку в данном реле у нас контакт перекинется, то есть картина будет выглядеть следующим образом:

Без подачи напряжения:

После подачи напряжения:

Плюсы и минусы реле

Плюсы реле
  • Управляемое напряжение и управляющее напряжение никак не связаны между собой. Выражаясь домашним языком – напряжение на катушке никак не связано с напряжением на контактах реле. Они гальванически развязаны, что делает реле безопасным устройством для человека  и самой аппаратуры в электро- и радиопромышленности.
  • коммутируемые токи могут достигать сотни ампер у промышленных видов реле (пускатели, контакторы)
  • большой срок службы при правильной эксплуатации. До сих пор на некоторых зарубежных станках ЧПУ стоят реле 70-ых годов, чьи коммутационные контакты выглядят почти как новые.
  • неприхотливость в работе и надежность. Реле до сих пор используются в средствах автоматического управления (САУ), так как они неприхотливы и готовы работать безотказно, хотя уже давненько разработаны твердотельные реле (ТТР), которые опережают простые электромагнитные реле по многим параметрам.
Минусы реле
  • время задержки срабатывания, в течение которого коммутационный контакт “летит” с одного контакта до другого. В очень быстродействующей аппаратуре реле не применяются.  Производители обеспечивают электротехническую промышленность различными видами реле и других устройств на их принципе.
  • щелкающий звук при переключении. Кого-то он может раздражать, особенно если реле будет очень часто срабатывать.
  • габариты даже самого маленького электромагнитного реле достаточно много занимают место на печатной плате.

Не знаете, где можно купить нужное вам электромагнитное реле?  Вот каталог, где вы найдете подходящее по параметрам реле для своих нужд ;-)

www.ruselectronic.com

Электромагнитное реле и его разновидности

Главная » Электромонтаж » КИПиА » Электромагнитное реле и его разновидности

Реле – это элемент автоматического устройства, который при воздействии на его вход внешних явлений скачкообразно примет значение выходной величины. Наиболее популярным видом считается электромагнитное реле.

Электромагнитное реле способно реагировать на изменение каких-либо определенных параметров замыканием или размыканием своих контактов. Контакты реле способны включаться в цепь, которая позволяет осуществлять контроль или управление аппаратами, включенными в электрическую цепь. Реле могут работать под воздействием следующих факторов:

  1. Электрического тока.
  2. Световой энергии.
  3. Давления жидкости.
  4. Уровня жидкости.

По способу присоединения электромагнитные реле могут быть первичные, вторичные или промежуточные.

  • Первичные будут включаться в цепь управления.
  • Вторичные подключаются через измерительные трансформаторы тока.
  • Промежуточные способны осуществлять свою работу от исполнительных органов другого реле и предназначаются для усиления и размножения сигнала.

Параметры реле

К основным параметрам электромагнитного реле можно отнести:

  • Номинальные данные. К ним можно отнести: ток, напряжение или другие величины.
  • Величина срабатывания. Это значение параметра, при котором будет происходить автоматическое действие реле.
  • Установка реле – это значение величины срабатывания, на которую будет отрегулировано определенное реле.

Электромагнитные реле может характеризоваться следующими параметрами:

  • Напряжением втягивания.
  • Напряжением отпадения.
  • Коэффициентом возврата реле.

Электромагнитные реле по времени срабатывания могут быть: безынерционные, быстродействующие, нормальные, замедленные и реле времени, у которых время срабатывания tср> 1 секунды. При необходимости врем срабатывания можно регулировать. Читайте также про релейную защиту трансформатора.

Составляющие электромагнитного реле

Обычно реле может состоять из:

  1. Воспринимающего. Этот элемент будет реагировать на входной параметр и преобразовывать его физическую величину.
  2. Промежуточного. Позволяет сравнивать величину с эталоном. Когда заданное значение будет достигнуто информация будет передаваться к исполнительному элементу. Промежуточными составляющими контактных реле будут считаться противодействующими пружинами и успокоителями. Успокоители необходимы для того, чтобы успокоить колебания подвижных частей.
  3. Исполнительного. Этот элемент будет устанавливаться на управляемую цепь.

Теперь пришло время рассмотреть устройство электрического реле, которое будет работать по электромагнитному принципу. Реле МКУ-48 будет состоять из:

  • Якоря с подвижной частью.
  • Сердечника, который является неподвижным.
  • Катушки реле.
  • Размыкающих контактов.
  • Пружины.

Слаботочные электромагнитные реле ранее применяли только в автоматике. Сейчас они активно применяются в автоматике. Это объясняется тем, что количество контактов достаточно большое и это позволяет уменьшить количество реле в определенной схеме. Кроме этого, подобные реле способны применять слаботочные токи и это позволяет осуществлять работу с датчиками, которые не рассчитаны на высокие токи.

Реле типа РПН

Реле типа РПН постоянного тока – это электромагнитное реле, которое состоит из одной катушки и имеет плоский сердечник. Оно предназначается для коммутации электрических цепей в разнообразных схемах стационарных устройств. Ток срабатывания этих реле считается достаточно маленьким. Он может составлять несколько десятков миллиампер. Пакет контактных групп будет состоять из набора контактов. Внешние провода будут подключаться к концам хвостов и пружин с помощью пайки. Для цепей переменного тока могут выпускаться реле РПП аналогичного устройства.

Реле МКУ-48

Реле МКУ-48 – это многоконтактное реле. Конструктивно эти устройства могут выпускаться в кожухе или без него. Подключение реле может осуществляться в кожухе или без него. Контактные группы реле могут осуществляться с разнообразными комбинациями контактов. Рабочий ток реле достаточно мал. Для некоторых устройств он может составлять 0,0045 А. Потребляемая мощность будет > или = 5 Вт. У нас вы также можете прочесть про релейный стабилизатор.

Поляризованное реле

Поляризованное реле представляет собою электромагнитное реле, у которого направление перемещения якоря будет зависеть от направления намагниченности тока. В отличии от электромагнитного реле поляризованное будет иметь два направления перемещения якоря.

Основными деталями поляризованного реле могут являться:

  1. Намагниченная катушка.
  2. Сердечник.
  3. Магнитный поток и постоянный магнит.
  4. Якорь.

Магнитный поток будет проходить через стальной передвижной якорь и разветвляться на два потока. На конце якоря будет располагаться средний контакт, замыкающийся, в зависимости от полярности управляющего сигнала.

Если отсутствует управляющий сигнал и потоки ФЭ, на якорь в нейтральном положении, действуют слева и справа одинаковые силы притяжения.

Теперь вы точно знаете, какие существуют электромагнитные реле. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Читайте также: принцип работы реле времени.

vse-elektrichestvo.ru

Электромагнитное реле.

Главная страница.
Разное.
В качестве источника энергии для усиления сигналов чувствительного элемента используют электрические системы. В системах электроавтоматики большое распространение получили электрические реле. Они срабатывают от сравнительно слабого сигнала, но включают при этом электрическую лень, по которой проходит значительный ток. Это промежуточное звено между цепью слабого тока и цепью значительно большей мощности. При действии на реле электрического сигнала чувствительного элемента системы автоматики приводятся в действие одна или несколько управляемых электрических цепей.
Реле — это устройства, включающие, выключающие или переключающие электрические цепи при помощи электрического тока. В аппаратуре автоматического управления наибольшее распространение имеют электромагнитные реле. По родутока, используемого для приведения реле в действие, их делят на реле постоянного и переменного тока, а по принципу действия — на нейтральные и поляризованные.
Нейтральное реле срабатывает при любом направлении тока, проходящего через обмотку электромагнита, а поляризованное *— только при определенном направлении тока.
Электромагнитное нейтральное реле включает электромагнит, состоящий из катушки, на которую намотан изолированный провод, с помещенным внутри сердечником из мягкой стали (рис. 1). С одной стороны он прикреплен к неподвижной части магнитопровода, а с другой оканчивается полюсным наконечником, который немного выступает из катушки. На ярмо подвижно закреплен якорь, который с помощью возвратной пружины удерживается на некотором расстоянии от полюсного наконечника. На якоре укреплена тонкая упругая пластинка с контактом. Это подвижный контакт реле. Против него на некотором расстоянии находится неподвижный контакт, расположенный на упругой тонкой пластинке. При пропускании тока по обмотке сердечник намагничивается и притягивает якорь. Реле срабатывает, контакты при этом замыкаются. При отключении обмотки от источника тока сердечник размагничивается, якорь под действием пружины возвращается в прежнее положение и контакты размыкаются. Электромагнитные реле могут иметь размыкающие и переключающие контакты.
Электромагнитное поляризованное реле обладает высокой чувствительностью и большей скоростью срабатывания, чем нейтральное реле. Основные части поляризованного реле — две катушки, намотанные изолированным проводом, постоянный магнит, неподвижная часть магнитопровода и якорь.
Рис. 1. Устройство электромагнитного нейтрального реле:
1 — магнитопровод; 2 — сердечник; 3 — катушка; 4 — корпус катушки; 5 и 6 — неподвижный и подвижный контакты; 7 — пружина.
Якорь свободно перемещается внутри неподвижной части магнитопровода так, что может замыкать или левый или правый неподвижные контакты, укрепленные на регулировочных винтах. Для переброски якоря из одного крайнего положения в другое обмотку реле надо подключить к источнику постоянного тока. При протекании по обмотке тока на якорь действует дополнительная магнитная сила, образованная током. Направление действия этой силы определяется направлением тока в обмотке.
Положение якоря поляризованного реле после отключения катушки от источника тока зависит от положения регулировочных винтов, на которых расположены неподвижные контакты, а также наличия или отсутствия пружин, удерживающих якорь в среднем положении.
Магнитоуправляемые контакты (герконы) надежнее, чем обычные электромагнитные реле. Магнитоуправляемый контакт представляет собой устройство, одна или две контактные пластины которого (всего их две или три) изготовлены из ферромагнитного материала. Пластины расположены в параллельных плоскостях и герметически впаяны в стеклянную колбу с инертным газом. Срабатывание (замыкание и размыкание) контактов происходит под воздействием внешнего магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом или электромагнитом. Рабочие поверхности контактных пластин покрыты слоем золота, серебра или их сплавов.
Герконы отличаются высокой надежностью, большим числом срабатываний, малым сопротивлением контактов. Основные недостатки — незначительная мощность контактов и слабая перегрузочная способность.
На базе герконов конструируют путевые переключатели с постоянными магнитами на подвижных частях механизмов. В доильной установке АДМ-8 и доильном аппарате почетвертного доения их используют при учете молока. Реле на магнитоуправляемых контактах используют для коммутации цепей логической автоматики и для связи полупроводниковых приборов с аппаратами, где протекает ток значительной силы.
Программные реле времени, управляющие работой автоматической системы по заданной программе, представляют собой реле времени с несколькими независимыми выдержками.
Выдержки времени до 5 с можно получать посредством несложных схемных решений, которые позволяют замедлить нарастание или спадание токов в обмотках электромагнитных реле постоянного тока (рис. 2). Для этого параллельно обмотке реле можно включить резистор, полупроводниковый диод, конденсатор или использовать короткозамкнутый виток. Шунтирование обмотки реле резистором или диодом позволяет после отключения напряжения поддерживать протекание тока по обмотке в прежнем направлении за счет ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке.
Для создания выдержек времени в широком диапазоне (от сотых долей секунды до десятков минут) применяют электронные реле времени или моторные. В моторных реле времени выдержка создается часовым механизмом или синхронным электродвигателем.
Шаговые искатели — электромагнитные импульсные переключатели, передвигающие контактные щетки при каждом импульсе с одного неподвижного контакта (ламели) на другой. Переключение может происходить в начале импульса — искатели прямого действия и после окончания импульса — искатели обратного действия.
Применяемые в схемах искатели ШИ-11, ШИ-17 (прямого действия) и ШИ-25, ШИ-50 (обратного действия) имеют в каждом контактном ряду соответственно по 11, 17, 25 и 50 рабочих ламелей. Допустимое значение тока, разрываемого контактами, составляет 0,2А, потребляемая электромагнитами мощность 60 ... 79 Вт, время срабатывания 0,007 ... 0,01 с, а отпускания — 0,04 ... 0,007 с.
Рис. 2 Схемы выдержек времени электромагнитных реле.
а — c резистором; б — с диодом; в — с конденсатором
В последнее время в системах автоматики при управлении быстро протекающими процессами, требующими большой точности момента срабатывания или большой частоты срабатывания, применяют бесконтактные электрические реле. В связи с отсутствием в них подвижных деталей такие реле практически безынерционны и обеспечивают любую частоту срабатываний в единицу времени. Могут применяться различные усилители постоянного или переменного тока для управления при помощи слабых электрических сигналов.
Copyright © 2010-02.09.2019 by Егор Барабаш. Все права защищены. Разрешается републикация материалов сайта в Интернете с обязательным указанием ссылки на сайт kalxoz.ru

kalxoz.ru


Смотрите также