Электромагнитное реле. Щелкаем реле правильно: коммутация мощных нагрузок Реле замыкания цепи 12в

Реле - устройство для включения и выключения электрических цепей, один из «долгожителей» среди радиотехнических элементов. Несмотря на относительно простую конструкцию, оно обладает высокой эффективностью и надежностью. Даже в настоящее время в некоторых устройствах не существует альтернативы. Несмотря на существование силовых полупроводниковых приборов, контакты реле до сих пор являются самым простым способом коммутации мощных нагрузок в слаботочных цепях.

Назначение

Элементарная электрическая схема состоит из источника питания, выключателя и нагрузки. В идеале все три элемента должны соответствовать друг другу по напряжению, а главное - по току. Это обязательное условие нормальной работы цепи. Если допустимый ток через выключатель больше, чем потребляемый нагрузкой, ничего страшного не произойдет. Более того, такой размыкатель прослужит гораздо дольше. Когда же ток, протекающий через выключатель, превышает предельно допустимый, начинаются проблемы.

Выражаются они в искрении контактов, что в конечном счете сказывается на сроке их службы. Казалось бы, достаточно установить соответствующий нагрузке выключатель и все будет нормально. Это так, но не всегда возможно. Дело в том, что чем выше допустимый ток, тем больше габариты размыкателя. При этом нагрузка может быть достаточно большой, а управлять ею приходится, например, с пульта на котором нет места для крупного выключателя.

В этом случае и устанавливают реле. Для его включения требуется относительно маленький ток. Мощность нагрузки может быть весьма значительной, при этом реле можно вынести за пределы того же пульта управления и установить в месте, где габариты не имеют принципиального значения.

Сразу следует отметить, что существует большое разнообразие приборов контроля напряжения. В статье будет рассмотрено наиболее распространенное электромагнитное реле. Состоит оно из следующих частей:

• электромагнитная катушка с сердечником;
• якорь;
• коммутируемые контакты реле;
• возвратная пружина.

Реле выполнено в закрытом, иногда герметичном корпусе. Это предохраняет его механизм от попадания пыли и влаги. Для подключения устройства снаружи корпуса имеются выводы контактов и обмотки катушки.

Принцип работы

Ключевым элементом реле является электромагнитная катушка, в данном случае ее называют обмоткой. В конструкции она выполняет функцию соленоида. При протекании тока через катушку возникает магнитное поле, за счет которого к сердечнику притягивается якорь, жестко соединенный с подвижным контактом реле. Он при перемещении замыкает электрическую цепь. После того как напряжение с обмотки будет снято, якорь под действием пружины возвращается в исходное положение, размыкая при этом контакты реле.

Сопротивление катушки, а значит, и количество витков, зависят в основном от мощности подключаемой нагрузки. В соответствии с этим растут и габариты обмотки и реле. Однако в любом случае, ток, потребляемый катушкой, в десятки, а то и сотни раз меньше коммутируемого контактами. Это свойство и позволяет использовать реле в качестве промежуточного. Сначала слаботочным выключателем запитывается само реле, а затем оно своими контактами подает напряжение потребителю. Такое использование устройства стало основным и получило наиболее широкое распространение. В этом случае специалисты говорят, что нагрузка подключена через контакты промежуточного реле. Таким образом, исключается зависимость выключателя от мощности запитываемого устройства.

Что такое контакты

Применительно к реле, это вопрос не праздный, как может показаться. Дело в том, что в этом случае имеются в виду не только механические контакты, которые переключаются внутри устройства. Когда говорят о реле, подразумевают все выводы, находящиеся на его корпусе. Разделить их можно на два вида:

1. Контакты обмотки. Иногда на реле их может быть больше двух.
2. Коммутируемые.

Чтобы избежать путаницы, эти выводы часто называют контактами подключения реле. Иногда их количество может достигать 10. При этом из-за отсутствия стандартизации не всегда понятно, куда какую цепь подключать. Разобраться поможет распиновка контактов реле, которая почти всегда нанесена на его корпус. Если нет - придется искать описание. Контакты обмотки подключены непосредственно к ее выводам. На них подается напряжение, от которого срабатывает реле. Обмоток может быть несколько и у каждой будет своя пара контактов. Иногда катушки могут быть соединены между собой проводниками, если необходимо обеспечить определенный алгоритм их срабатывания.

Материал коммутируемых контактов

Срок службы некоторых реле составляет десятки лет. При этом все его детали испытывают большие нагрузки, особенно контакты. Во-первых, они испытывают механические воздействия, связанные с перемещением якоря. Во-вторых, на них негативно влияют большие токи нагрузки. Поэтому контакты реле должны соответствовать следующим требованиям:

1. Высокая электропроводность. Обеспечивает малое падение напряжения.
2. Хорошие антикоррозийные качества.
3. Высокая температура плавления.
4. Малая эрозия. Контакты должны быть стойки к переносу металла, который неизбежен при постоянном замыкании и размыкании.

Все перечисленные качества напрямую зависят от используемого материала. Рассмотрим основные металлы, используемые для изготовления реле:

1. Медь полностью отвечает выдвигаемым требованиям, за исключением стойкости к коррозии. Поэтому часто используется в контактах реле с герметичным корпусом. Кроме того, медь обладает еще одним плюсом - относительно низкой стоимостью, по сравнению с другими металлами. Единственным ее недостатком является склонность к окислению при длительной работе. Поэтому используется она там, где предусмотрен кратковременный режим работы, например, в контактах реле поворотов.
2. Серебро обладает отличной проводимостью и износоустойчивостью. Не вызывает искрения при коммутации индуктивной нагрузки. При этом серебряные контакты не обладают достаточной дугостойкостью, поэтому не могут использоваться для управления нагрузками значительной мощности. Кроме того, у них достаточно высокая стоимость. Поэтому контакты имеют комбинированную конструкцию - медь с напылением серебра.
3. Вольфрам обладает большой износоустойчивостью и стойкостью к высокой температуре. Изготовленные из него контакты способны коммутировать очень высокие токи (десятки ампер).

Кроме материала, контакты реле различаются по способу коммутации.

Нормально разомкнутые

Именно такие контакты рассматривались до сих пор. В нейтральном положении, т. е. когда на обмотку реле не подается питание, они разомкнуты. После включения напряжения якорь притягивается к сердечнику и контакты замыкаются. Нормально разомкнутые контакты чаще других используются в различных электрических схемах, в основном в качестве промежуточных.

Нормально замкнутые

Алгоритм их работы прямо противоположен. Контакты замкнуты при обесточенном реле, и отключаются при появлении на обмотке напряжения. Используется это при реализации различных блокировок и в цепях сигнализации. Типичным примером использования нормально замкнутых контактов является механическое реле регулятор. Коротко о его работе поговорим ниже.

Через нормально замкнутые контакты подается напряжение на обмотку возбуждения. Соответственно, при отпущенном якоре генератор вырабатывает электрический ток. Происходит подзарядка аккумулятора. Как только напряжение в бортовой сети превышает установленное значение, якорь притягивается, контакты реле-регулятора отпускаются, обмотка возбуждения обесточивается. В итоге снижается напряжение на выходе генератора.

Кстати, несмотря на то, что давно появились электронные реле-регуляторы, владельцы старых автомобилей не спешат ставить их вместо механических. Связано это с безотказной работой последних в течение многих лет. Это к вопросу о надежности.

Переключающие

В этом случае у реле есть и нормально замкнутый, и разомкнутый контакты. Причем всего их не четыре, как может показаться, а три. Дело в том, что один из них общий. Всего на корпусе реле 5 контактов (два вывода обмотки и три коммутируемых). Благодаря своей универсальности радиотехнические элементы этого типа получили самое широкое распространение. Поэтому большинство современных реле имеют переключающие контакты, иногда даже несколько групп.

Маркировка

Все данные о технических характеристиках реле, как правило, нанесены на его корпус. Это совсем не лишняя информация, т. к. иногда одинаковые на вид приборы имеют разное предназначение и возможности. Более того, некоторые отечественные реле еще и называются одинаково, различаясь только так называемым паспортом. В этом случае приходится обращаться к описанию.

Что касается импортных реле, которых сейчас большое количество, то маркировка на их корпусе, хоть и различается в зависимости от производителя, но интуитивно понятна. Как правило, там приведена информация о рабочем напряжении обмотки и максимальном токе, проходящим через коммутируемые контакты. Кроме того, на корпусе реле обязательно нанесено обозначение контактов реле.

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

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 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 (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;-)

Реле – коммутационное устройство (КУ), соединяющее или разъединяющее цепь электронной или при изменении входных величин тока. Прежде чем мы перейдем к детальному рассмотрению того, что такое реле, как устроено, по какому принципу работает и где применяется, пожалуй, нужно узнать, когда это устройство впервые появилось и кто его изобретатель.

Первенство создания реле спорно. Некоторые утверждают, что впервые это устройство было сконструировано в 1830-1832 гг. русским ученым Шиллингом П.Л. и являлось основным элементом вызывающего механизма в разработанном им же варианте телеграфа.

Другие научные историки приписывают первенство изобретения известному физику Дж. Генри, который в 1835 г. разработал контактное реле во время усовершенствования созданного им в 1831 году телеграфного аппарата. Первый соленоид работал по принципу электромагнитной индукции и был некоммутационным устройством.

Реле, в качестве самостоятельного устройства, впервые упоминается в патенте на телеграф, выданном Самуэлю Морозе.

Как видим, первой сферой применения этого коммутационного устройства был телеграф и только позднее с развитием техники он стал применяться в электрическом и электронном .

Устройство и принцип работы реле

Реле представляет собой катушку, состоящую из немагнитного основания, на которое намотан провод из меди с тканевой или синтетической изоляцией, но чаще всего с диэлектрическим лаковым покрытием. Внутри катушки установленной на нетокопроводящее основание, размещается металлический сердечник. Также в устройстве имеются пружины, якорь, соединительные элементы и пары контактов.

При подаче тока на обмотку электромагнита (соленоида) сердечник притягивает якорь, который соединяется с контактом и электрическая или электронная цепь замыкается. При снижении силы тока до определенного значения, якорь, под действием пружины, возвращается на исходную позицию, вследствие чего происходит размыкание цепи.

Более плавная и точная работа достигается благодаря использованию резисторов, а защиту от скачков напряжения и искрения обеспечивает установка конденсаторов.

У большинства электромагнитных реле имеется не одна, а несколько пар контактов, что позволяет управлять несколькими цепями одновременно.

Если в двух словах, то этот вид коммутационного устройства работает по принципу электромагнитной индукции. Благодаря довольно простому принципу действия реле имеют высокую надежность в эксплуатации.

В видеоролике ниже разъясняется принцип действия электромагнитного КУ:

Основные характеристики КУ

К основным характеристикам, на которые следует обратить внимание при выборе данного вида коммутационного устройства, относят:

• чувствительность – срабатывание от подаваемого на обмотку тока определенной силы, достаточной для включения устройства;
• сопротивление обмотки электромагнита;
• напряжение (ток) срабатывания – минимально допустимое значение, достаточное для переключения контактов;
• напряжение (ток) отпускания – значение параметра, при котором происходит отключение КУ;
• время притягивания и отпускания якоря;
• частота срабатывания с рабочей нагрузкой на контактах.

Классификация и для чего нужно реле

Поскольку реле являются высоконадежными коммутационными устройствами, то не удивительно, что они нашли широкое применение в самых различных областях человеческой деятельности. Они используются в промышленности для автоматизации рабочих процессов, а также в быту в самой различной технике, например в привычных всех холодильниках и .

Реле имеют сложную классификацию и делятся на несколько групп:

По сфере применения:

• управление электрическими и электронными системами;
• защита систем;
• автоматизация систем.

По принципу действия:

• тепловые;
• электромагнитные;
• магнитолектические;
• полупроводниковые;
• индукционные.

По поступающему параметру, вызывающему срабатывание КУ:

• от тока;
• от напряжения;
• от мощности;
• от частоты.

По принципу воздействия на управляющую часть устройства:

• контактные;
• бесконтактные.

В зависимости от вида и классификации реле применяются в , автомобилях, поездах, вычислительной технике и т.д. Однако, чаще всего этот вид коммутирующего устройства используется для управления токами большой величины.

Основные виды реле и их назначение

Производители настраивают современные коммутационные устройства таким образом, чтобы срабатывание происходило только при определенных условиях, например, при увеличении силы тока, поступающего на входные клеммы КУ. Ниже мы вкратце рассмотрим основные виды соленоидов и их назначение.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле – это электромеханическое коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии магнитного поля, созданного током в статичной обмотке, на якорь. Этот вид КУ разделяется собственно на электромагнитные (нейтральные) устройства, которые реагируют лишь на значение тока, подаваемого на обмотку, и поляризованные, работа которых зависит как от токовой величины, так и от полярности.

Используемые в промышленном электромагнитные реле находятся на промежуточной позиции между сильноточными устройствами (магнитными пускателями, контакторами и т.д.) и слаботочным оборудованием. Наиболее часто данный вид реле применяется в цепях управления.

Реле переменного тока

Срабатывание этого вида реле, как видно из названия, происходит при подаче на обмотку переменного тока определенной частоты. Данное коммутирующее устройство для переменного тока с контролем перехода фазы через ноль или без такового, представляет собой блок из тиристоров, выпрямительных диодов и управляющих схем. Реле переменного тока могут быть выполнены в виде модулей на основе трансформаторной или оптической развязки. Данные КУ применяются в сетях переменного тока с максимальным напряжением 1,6 кВ и средним током нагрузки до 320 A.

Иногда работа электросети и приборов не возможна без использования промежуточного . Обычно КУ данного типа применяется, если необходимо разомкнуть или разомкнуть разнонаправленные контакты цепи. К примеру, если используется осветительный прибор с , то один проводник присоединяется к сенсору, а другой подводит электроэнергию к .

Работает это таким образом:

1. подача тока на первое коммутационное устройство;
2. от контактов первого КУ ток поступает на следующее реле, которое имеет более высокие характеристики, чем у предыдущего и способно выдерживать токи с высокими значениями.

Функции малогабаритного реле переменного тока с напряжением 220 В весьма разнообразны и широко используются в качестве вспомогательного устройства в самых различных областях. Данный вид КУ применяется в тех случаях, когда основное реле не справляется со своей задачей или же при большом количестве управляемых сетей которые уже не в состоянии обслужить головное устройство.

Промежуточное коммутационное устройство применяется в промышленном и медицинском оборудовании, транспорте, холодильном оборудовании, телевизорах и прочей .

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Отличие между ними состоит в том, что поляризованные КУ постоянного тока чувствительны к полярности подаваемого напряжения. Якорь коммутационного устройства меняет направление движения в зависимости от полюсов питания. Нейтральные электромагнитные реле постоянного тока не зависят от полярности напряжения.

Электромагнитные КУ постоянного тока в основном используют, когда нет возможности подключения к электрической сети переменного тока.

К недостаткам соленоидов постоянного тока относят необходимость использования и более высокую стоимость в сравнении с КУ переменного тока.

Данное видео демонстрирует схему подключения и объясняет принцип работы 4 контактного реле:

Электронное реле

Разобравшись с тем, что такое токовое реле, рассмотрим электронный тип этого устройства. Конструкция и принцип действия электронных реле практически те же, что и в электромеханических КУ. Однако, для выполнения необходимых функций в электронном устройстве используется полупроводниковый диод. В современных транспортных средствах большинство функций реле и переключателей выполняют электронные релейные блоки управления и на данный момент невозможно полностью от них отказаться. Так, например, блок электронных реле позволяет контролировать расход энергии, величину напряжения на аккумуляторных батарей, управлять и т.д.

Обозначение реле на схеме

Чтобы отремонтировать или создать новое , мало знать как работает реле, нужно знать как оно выглядит на схемах. В приведенной ниже таблице показаны самые основные буквенно-графические обозначения КУ принятые в международном классификаторе.

Основные обозначения

Изображение	Описание
	Схематически обмотка соленоида выглядит как прямоугольник, от наибольших сторон которого отходят выводы питания электромагнита – А и А1. Также на схеме это коммутационное устройство может обозначаться буквой К.
	Контакты КУ на схеме изображаются точно так же как и контакты переключателей.
	Поляризованное реле на схеме изображается в виде прямоугольника с жирной точкой на одном из выводов контакта. Буквенное обозначение P внутри прямоугольника также говорит о полярности устройства.
	Иногда внутри прямоугольника указывают параметры или конструктивные особенности. Так, например, две наклонные линии могут обозначать, что в устройстве имеется 2 обмотки.

Подробнее, с символическим обозначением реле и других элементов электронных и , можно ознакомиться, заглянув в специальные справочники, которых в интернете довольно много.

Ведущие производители реле

Производитель	Изображение	Описание
Finder (Германия)		Компания Финдер производит реле и и занимает среди европейских производителей третье место. Производитель выпускает реле: общего назначения; твердотельные; силовые; времени; интерфейсные и многие другие. Продукция компании имеет сертификаты ISO 9001 и ISO 14001.

Это устройство используют в бытовых и промышленных электрических сетях. С его помощью включают праздничную иллюминацию и управляют работой двигателей внутреннего сгорания. Если знать, что такое реле, как оно устроено, некоторые практические задачи можно будет решать самостоятельно.

Реле контроля напряжения в электрическом щитке

Существуют разные, в том числе очень сложные модификации реле, что это такое простыми словами можно объяснить следующим образом. Допустим, что к сети подключен мощный электродвигатель, обеспечивающий работоспособность помпы системы водоснабжения. Чтобы дорогостоящее оборудование выполняло свои функции длительное время, его защищают от различных неблагоприятных внешних воздействий. На корпусе привода устанавливают датчик температуры. При перегреве он подаст сигнал в сеть управления, отключит питание, предотвратит возникновение аварийной ситуации.

В этой схеме используют два контура:

• С применением невысоких уровней напряжения 5-24 V работают датчики, электронные схемы управления, контроля, индикации.
• Электродвигатели, нагревательные элементы, светильники и другие мощные потребители подключают к сетям 220/ 380V.

Реле включает/отключает питание мощных устройств после получения соответствующего сигнала из слаботочной цепи управления. Обратная связь в данном случае отсутствует, что исключает возможность взаимного влияния контуров с разными уровнями напряжений (токов).

Принцип действия электромагнитного реле

На этих рисунках схематически изображено типичное реле данного типа.

При подаче напряжения на катушку проходящий по ее виткам ток создает ЭДС. Образованное в металлическом сердечнике магнитное поле притягивает якорь. Он размыкает одну группу контактов и замыкает другую. Соответствующие изменения происходят в подсоединенных цепях.

После изучения общей схемы проще понять, что такое реле, которое применяется на практике. На фото приведено реальное изделие со снятой защитной крышкой. Здесь для фиксации пружины в нужном положении используется специальный элемент, ярмо. Медная проволока катушки намотана на каркас из диэлектрика. Назначение остальных деталей такое же, как в приведенном выше описании.

Приборы этого класса отличаются следующими показателями:

• Они способны при компактных размерах (9-11 см. куб.) коммутировать цепи нагрузки мощных потребителей (более 3,5 кВт).
• Электрическая «развязка» цепей получается эффективной. Реле устойчивы к помехам. Их не способны повредить сильные импульсы в силовых контурах.
• В области механического контакта потери минимальны. Стоимость таких изделий невелика.

Полезная информация! При маленьком электрическом сопротивлении между замкнутыми контактами температура всего узла поднимается незначительно. Так, при коммутации во вторичной цепи нагрузки с током 5А качественное электромагнитное реле будет выделять от 0,4 до 0,6 Вт тепловой энергии. Если взять для сравнения полупроводниковый аналог, то он в подобном режиме излучает от 12 до 16 Вт. Для его долгосрочного функционирования необходима специальная система охлаждения.

Но нельзя правильно ответить на вопрос, что такое электромагнитное реле, если не перечислить его недостатки:

• Скорость перемещения механических контактов невелика. Это ограничивает сферу применения приборов в качестве защитных устройств.
• Контактные поверхности со временем окисляются, их поверхность деформируется искрами разрядов. Ограниченным ресурсом обладают пружинные блоки. Все перечисленное снижает долговечность реле.
• При коммутациях возникают сильные электромагнитные помехи. Необходимо использовать дополнительную экранировку, либо повышать дальность до чувствительных к таким помехам блоков электроники.

Обратите внимание! Совместное использование с потребителями постоянного тока (при высоком напряжении) и мощными нагрузками индукционного типа не рекомендуется. Не следует превышать максимальные значения коммутации: 24/220 V постоянного/ переменного тока при 15 А.

Принцип работы реле электронного типа

Некоторые недостатки, перечисленные выше, устраняют с помощью применения полупроводниковых приборов. Транзистор, например, вполне способен выполнять функции коммутатора. Если подать напряжение нужной величины и полярности на переход «база-эмиттер», то цепь «коллектор-эмиттер» будет способна пропускать сильный ток. Его значение будет намного больше, чем в цепи базы. Эту особенность частности, используют для усиления сигналов.

В отличие от электромеханических приборов, полупроводниковые переходы не утрачивают свои полезные функции со временем. Они быстрее выполняют коммутацию, причем даже сотни тысяч переключений в секунду не выведут их из строя. Потенциальных пользователей привлекает компактность, малый вес.

Но, как и в предыдущем случае, объективная оценка дополняется негативными параметрами. Полупроводниковые приборы повреждаются не только сильным током, но и электромагнитными полями чрезмерной интенсивности. Они работают нестабильно при наличии соответствующих помех. Некоторые разновидности могут быть испорчены статическим зарядом. Часть коммутируемой энергии преобразуется в тепло, поэтому необходимо обеспечивать его эффективный отвод.

Реле, созданное с применением данной, схемы также называют «электронным». Хотя здесь есть определенная неточность. Электронные компоненты установлены только в цепях управления. Коммутация выполняется герконами, которые помещены внутрь катушек (К1, К2, К3). Буквой «К» обозначено стандартное электромагнитное реле.

На этом рисунке изображены схемы включения электронной лампы (а), транзистора (б) и тиристора (в) для использования в качестве коммутатора.

Разные виды реле и их назначение

Выше были рассмотрены электромагнитные, бесконтактные и комбинированные реле, некоторые параметры и особенности. Но на практике приходится решать разнообразные задачи. Поэтому спектр модификаций ключей гораздо шире.

Например, принцип действия поляризованного реле отличается от классической схемы. Эти приборы реагируют на то, какой полярности сигнал подан на обмотки.

На этом рисунке изображена схема подключения ключа в цепи управления габаритными лампами и бортовой магнитолой. В зависимости от полярности сигнала коммутируются соответствующие нагрузки. Данный вариант иллюстрирует функцию светового оповещения пользователя при включении/выключении охранной сигнализации.

Отдельная группа реле создана с применением этих приборов. В герконах установлены контакты, обладающие ферромагнитными свойствами. Они срабатывают при появлении достаточно сильного магнитного поля.

Монтаж и особенности применения

Из приведенных примеров понятно, что реле отличают не только по конструкции, но и по назначению. В современных устройствах их совмещают с датчиками, дополняют микропроцессорными блоками управления. Некоторые устройства подключают к информационным сетям. Они в дистанционном режиме передают контрольные данные, сообщают о возникновении опасных ситуаций. В настоящее время выпускают широкий спектр изделий, объединенный единым названием, «реле». Именно поэтому нельзя предложить единую технологию применения. В каждом отдельном случае необходимо выполнять официальные инструкции завода производителя.

Если знаете, какие бывают реле, проще подобрать изделие для решения конкретной задачи. Материалы данной статьи помогут сделать правильный выбор в ходе комплектации бытовых и коммерческих проектов.

Статья

. Промежуточные электромагнитные реле применяются во многих электронных и электрических схемах и предназначены для коммутации электрических цепей. Они используются для усиления и преобразования электрических сигналов; запоминания информации и программирования; распределения электрической энергии и управления работой отдельных элементов, устройств и блоков аппаратуры; сопряжения элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры, работающих на различных уровнях напряжений и принципах действия; в схемах сигнализации, автоматики, защиты и т.п.

Промежуточное электромагнитное реле представляет собой электромеханическое устройство, которое может коммутировать электрические цепи, а также управлять другим электрическим устройством. Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока .

Работа электромагнитного реле основана на взаимодействии магнитного потока обмотки и подвижного стального якоря, который намагничивается этим потоком. На рисунке показан внешний вид промежуточного реле типа РП-21.

1. Устройство реле.

Реле представляет собой катушку , обмотка которой содержит большое количество витков медного изолированного провода. Внутри катушки находится металлический стержень (сердечник ), закрепленный на Г-образной пластине, называемой ярмом . Катушка и сердечник образуют электромагнит , а сердечник, ярмо и якорь образуют магнитопровод реле .

Над сердечником и катушкой расположен якорь , выполненный в виде пластины из металла и удерживаемый при помощи возвратной пружины . На якоре жестко закреплены подвижные контакты , напротив которых расположены соответствующие пары неподвижных контактов . Контакты реле предназначены для замыкания и размыкания электрической цепи.

2. Как работает реле.

В исходном состоянии, пока на обмотку реле не подано напряжение, якорь под воздействием возвратной пружины находится на некотором расстоянии от сердечника.

При подаче напряжения в обмотке реле сразу начинает течь ток и его магнитное поле намагничивает сердечник, который преодолевая усилие возвратной пружины, притягивает якорь. В этот момент контакты, закрепленные на якоре, перемещаясь, замыкаются или размыкаются с неподвижными контактами.

После отключения напряжения ток в обмотке исчезает, сердечник размагничивается, и пружина возвращает якорь и контакты реле в исходное положение.

3. Контакты реле.

В зависимости от конструктивных особенностей контакты промежуточных реле бывают нормально разомкнутые (замыкающие), нормально замкнутые (размыкающие) или перекидные .

3.1. Нормально разомкнутые контакты.

Пока напряжение питания не подано на катушку реле, его нормально разомкнутые контакты всегда разомкнуты замыкаются , замыкая электрическую цепь. На рисунках ниже показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.2. Нормально замкнутые контакты.

Нормально замкнутые контакты работают наоборот: пока реле обесточено, они всегда замкнуты . При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты размыкаются , размыкая электрическую цепь. На рисунках показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.3. Перекидные контакты.

У перекидных контактов при обесточенной катушке средний контакт, закрепленный на якоре, является общим и замкнут с одним из неподвижных контактами. При срабатывании реле средний контакт вместе с якорем перемещается в сторону другого неподвижного контакта и замыкается с ним, одновременно разрывая связь с первым неподвижным контактом. На рисунках ниже показана работа перекидного контакта.

Многие реле имеют не одну, а несколько контактных групп, что позволяет осуществлять управление несколькими электрическими цепями одновременно.

К контактам промежуточных реле предъявляются особые требования. Они должны иметь малое переходное сопротивление, большую износоустойчивость, малую склонность к привариванию, высокую электропроводность и большой срок службы.

В процессе работы контакты своими токоведущими поверхностями прижимаются друг к другу с определенным усилием, создаваемым возвратной пружиной. Токоведущая поверхность контакта, соприкасающаяся с токоведущей поверхностью другого контакта называется контактной поверхностью , а место перехода тока из одной контактной поверхности в другую называется электрическим контактом .

Соприкосновение двух поверхностей происходит не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками, так как даже при самой тщательной обработке контактной поверхности на ней все равно будут оставаться микроскопические бугорки и шероховатости. Поэтому общая площадь соприкосновения будет зависеть от материала, качества обработки контактных поверхностей и усилия сжатия. На рисунке показаны контактные поверхности верхнего и нижнего контактов в сильно увеличенном виде.

В месте перехода тока с одного контакта в другой возникает электрическое сопротивление, которое называется переходным сопротивлением контакта . На величину переходного сопротивления существенное влияние оказывает величина контактного нажатия, а также сопротивление окисных и сульфидных пленок, покрывающих контакты, так как они являются плохими проводниками.

В процессе длительной работы поверхности контактов изнашиваются и могут покрываться налетами копоти, окисными пленками, пылью, непроводящими частицами. Также износ контактов может быть вызван механическими, химическими и электрическими факторами.

Механический износ происходит при скольжении и ударах контактных поверхностей. Однако главной причиной разрушения контактов являются электрические разряды , возникающие при размыкании и замыкании цепей в особенности цепей постоянного тока с индуктивной нагрузкой. В момент размыкания и замыкания на контактных поверхностях происходят явления плавления, испарения и размягчения контактного материала, а также перенос металла с одного контакта на другой.

В качестве материалов для контактов реле применяют серебро, сплавы твердых и тугоплавких металлов (вольфрам, рений, молибден) и металлокерамические композиции. Наибольшее применение получило серебро, обладающее малым контактным сопротивлением, высокой электропроводностью, хорошими технологическими свойствами и относительно невысокой стоимостью.

Следует помнить, что абсолютно надежных контактов нет, поэтому для повышения их надежности применяют параллельное и последовательное включение контактов: при последовательном включении контакты могут разорвать большой ток, а параллельное включение повышает надежность замыкания электрической цепи.

4. Электрическая схема реле.

На принципиальных схемах катушка электромагнитного реле изображается прямоугольником и буквой «К» с цифрой порядкового номера реле в схеме. Контакты реле обозначаются этой же буквой, но с двумя цифрами, разделенными точкой: первая цифра указывает на порядковый номер реле, а вторая на порядковый номер контактной группы этого реле. Если же на схеме контакты реле расположены рядом с катушкой, то их соединяют штриховой линией.

Запомните. На схемах контакты реле изображают в состоянии, когда на него напряжение еще не подано.

Электрическую схему и нумерацию выводов реле производитель указывает на крышке, закрывающей рабочую часть реле.

На рисунке видно, что выводы катушки обозначены цифрами 10 и 11 , и что реле имеет три группы контактов:
7 — 1 — 4
8 — 2 — 5
9 — 3 — 6

Здесь же под электрической схемой указаны электрические параметры контактов, показывающие, какой максимальный ток они могут пропустить (коммутировать) через себя.

Контакты данного реле коммутируют переменный ток не более 5 А при напряжении 230 В, и постоянный ток не более 5 А при напряжении 24 В. Если же через контакты пропускать ток больше указанного, то они очень скоро выйдут из строя.

На некоторых типах реле производитель дополнительно нумерует выводы со стороны присоединений, что очень удобно.

Для удобства эксплуатации, замены и монтажа реле применяют специальные колодки, которые устанавливаются на стандартную DIN-рейку. В колодках предусмотрены отверстия для контактов реле и винтовые контакты для подключения внешних проводников. Винтовые контакты имеют нумерацию контактов, которая соответствует нумерации контактов реле.

Также на катушках реле указывают род тока и рабочее напряжение обмотки реле.

На этом пока закончим, а во рассмотрим основные параметры и подключение электромагнитных реле , где на примерах простых схем разберем работу реле.

До встречи на страницах сайта.
Удачи!

Литература:

1. И. Г. Игловский, Г. В. Владимиров – «Справочник по электромагнитным реле», Л., Энергия, 1975 г.
2. М. Т. Левченко, П. Д. Черняев – «Промежуточные и указательные реле в устройствах релейной защиты и автоматики», Энергия, Москва, 1968, (Б-ка электромонтера, вып. 255).
3. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.