Электромагнитное реле: что это, как работает, виды, проверка

Что такое реле, и где их применяют?

Электромагнитное реле – высокоточное и надежное коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии электромагнитного поля. Имеет простую конструкцию, представленную следующими элементами:

  • катушка;
  • якорь;
  • неподвижные контакты.

Электромагнитная катушка закрепляется неподвижно на основании, внутри неё находится ферромагнитный сердечник, подпружиненный якорь прикреплён к ярму, чтобы возвращаться в нормальное положение при обесточивании реле.

Говоря проще, реле обеспечивает размыкание и замыкание электрической цепи в соответствии с входящими командами.

Устройство электромагнитного реле.

Электромагнитные реле отличаются надежностью в работе, в виду чего они используются в различных промышленных и бытовых электроприборах и технике.

Что такое реле: краткий экскурс в историю

Термин пришел из английского языка, от слова «reley», обозначавшим в старину смену почтовых лошадей, а позднее передачу эстафеты в спортивных состязаниях. Существует две версии создания такого устройства. Согласно первой реле изобрел русский ученый П.Л. Шиллинг в начале 30-х годов прошлого столетия. Это была основная составляющая часть в разработанном им телеграфе. Однако большая часть историков склоняется к тому, что прародителем реле стал американец Джорж Генри. Некоммутационное устройство, основывавшееся на электромагнитном принципе действия, получило распространение в 1937 году. Именно тогда поступил в производство первый телеграф.

3 1210

Какая из этих версий правильная, сейчас уже сказать нельзя. Возможно, как часто это бывает, ученые разрабатывали устройство параллельно, не зная об изобретениях друг друга. Об этом говорит и то, что историками называется один и тот же промежуток времени появления реле – 1931-1935 годы.

4 1012
Это устройство отключает напряжение при перегрузке сети по мощности, сберегая электропроводку

Разновидности устройств

Все существующие магнитные реле подразделяются на несколько разновидностей в зависимости от своих конструктивных особенностей, сферы применения, мощности сигнала управления, вида электротока, скорости действия управления.

По особенностям устройства реле могут быть:

Контактные реле

  1. Контактными. Они воздействуют на цепь несколькими контактами. Их замыкание или размыкание способствует обеспечению коммутации — силовая цепь либо соединяется, либо разрывается.
  2. Бесконтактными. Влияют на цепь иначе. Эти
  3. устройства резко изменяют ее характеристики.

По сфере использования бывают сигнализационными, защитными и предназначенными для цепей управления.

По скорости действия устройства коммутации подразделяются на четыре типа:

Регулируемые реле

  1. Регулируемые. При их использовании можно устанавливать любую скорость.
  2. Замедленные. Они срабатывают не ранее, чем через 0,05 с.
  3. Быстродействующие. Такие реле начинают действовать уже через миллисекунду.
  4. Безинерционные. Устройства этого типа действуют даже до того, как истечет одна миллисекунда.

В зависимости от того, какой мощностью обладает сигнал управления, реле может принадлежать к одной из трех основных разновидностей. Мощность может быть:

  • высокой, если ее значение превышает 10 Вт;
  • средней при значении до 10 Вт, но при этом не менее 1 В;
  • малой, значение которой измеряется в долях Ватта.

Реле может использоваться в сетях переменного или постоянного тока. Последние бывают поляризованными и нейтральными.

Основные характеристики

Магнитное устройство обладает множеством характеристик. Самые важные его параметры следующие:

  1. Скорость действия. Это время, которое требуется на то, чтобы устройство сработало после подачи сигнала.
  2. Мощность срабатывания. Минимум, необходимый для начала действия.
  3. Управляемая мощность. Этой мощностью могут управлять контакты при коммутации.
  4. Величина тока срабатывания. Этот параметр называется уставкой.
  5. Ток отпускания. Это наибольшее значение тока, при котором чувствительная пластина начинает возвращаться в свою начальную точку.

Основные характеристики реле

Преимуществом является то, что контакты магнитного реле обладают небольшим сопротивлением, в отличие от коммутаторов, основанных на полупроводниках. Еще одно немаловажное достоинство заключается в том, что его металлические контакты способны выдерживать большие перегрузки в сети. К тому же реле может нормально выполнять свои основные функции даже при статическом электричестве. Не влияет на его работу и радиационное излучение.

Главное же достоинство электромагнитного устройства — гальваническая изоляция электросети управления и коммутации без второстепенных элементов. Ко всему вышеназванному стоит добавить еще и низкую цену.

Есть у него и некоторые недостатки. Во-первых, не очень быстро срабатывает. Во-вторых, часто выходит из строя. В-третьих, при коммутации цепи могут возникать помехи.

Основные технические характеристики реле

Независимо от принципа действия существуют общепринятые параметры, на которые необходимо ориентироваться при выборе устройства:

  • Время срабатывания – величина, определяющая временной промежуток с момента поступления на вход управляющего сигнала и до момента воздействия на электрическую цепь;
  • Коммутируемая мощность – мощность электрической цепи или установки, которой способно управлять реле;
  • Мощность срабатывания – минимальная величина необходимая для срабатывания устройства;
  • Уставка – величина тока срабатывания, как правило, это изменяемый показатель;
  • Величина тока/напряжения втягивание/отпадания – данные параметры характеризуются минимальным и максимальным значением характеристик электричества, при которых осуществляется втягивание якоря или его отпадание от контактов, то есть прерывание электроцепи.

Промежуточное реле РП-25 УХЛ4220 В и его основные характеристики
Промежуточное реле РП-25 УХЛ4220 В и его основные характеристики

Как работает электромагнитное реле?

Электромагнитные реле различаются в зависимости от своего предназначения: исполнительные, промежуточные, приборы связи, защиты и автоматики. Самый распространенный тип этого прибора — якорный. Такое реле разделяется на 2 части:

  1. Воспринимающая сигнал. Состоит из катушки на стальном сердечнике, якоря (пластина из магнитного материала) и пружины.
  2. Исполнительная. Состоит из неподвижных и подвижных контактов.
Советуем к прочтению:   Построение бестрансформаторного блока питания

Когда ток на катушку не поступает, якорь при помощи пружины удерживается на месте. А при поступлении сигнала магнит притягивается к сердечнику, при этом подвижный контакт соприкасается с неподвижным и происходит замыкание цепи. Если напряжение отключить, пружина снова притянет якорь в исходное положение и контакты разомкнутся.

Основные сферы применения в системах автоматики

В большинстве случаев ЭМР применяют для переключений нагрузок при коммутационном токе 10–16 А в сетях переменного (220 В) или постоянного (5–24 В) тока. Такие технические характеристики позволяют использовать реле для защиты таких электроустановок как маломощные двигатели, нагреватели, электромагниты, другие потребители мощностью до 4 кВт. Кроме того, реле применяют для управления цепями

  • КИПиА;
  • систем сигнализации;
  • промышленной автоматики;
  • систем удалённого регулирования.

Особенно эффективны ЭМР при работе с низковольтными индуктивными нагрузками с малой постоянной времени (до 10 мс). При этом токовые перегрузки при пуске невелики, а при отключении оборудования не происходят скачки напряжения. Способность устройства коммутировать сложные нагрузки обеспечивается их комплектацией контактными группами, рассчитанными на соответствующие токи.

контактные группы

Особенности подключения: типовые схемы

Наиболее распространена схема подключения однофазной нагрузки через релейные контакты или магнитный пускатель для защиты приводных механизмов от возникающих при аварийных ситуациях колебаний напряжения. Её использование допускает возможность регулировки рабочих параметров системы в достаточно широком диапазоне. К примеру, можно установить оптимальную по величине задержку включения.

На приведенной на рисунке схеме реле 220 В подключается напрямую к контролируемой сети. Это позволяет прибору измерить входное напряжение, определить его соответствие допустимым параметрам. Если значение укладывается в заданный диапазон, включается АПВ (автоматический повтор включения). С установленным временным промежутком происходит замыкание контактов и подключение к сети.

Типовая схема подключения через релейные контакты

Подключение однофазной нагрузки может быть выполнено по схеме, предусматривающей управление коммутационными операциями через магнитные пускатели. Основным отличием в её работе является тот факт, что изначально происходит включение/отключение МП, который в свою очередь подключает или отключает нагрузку. Устройство выбирают в соответствии с характеристиками подключаемого оборудования.

Схема с магнитным пускателем

При использовании в схеме промежуточного электромагнитного реле её конфигурация зависит от характера подключаемых нагрузок. В большинстве случаев устройство выполняет функцию контактора, который эффективно распределяет электропитание между элементами нагрузки.

При этом нейтраль подключается к контакту катушки напрямую. Питающий фазный провод подсоединяется через кнопку «Стоп», которая срабатывает на размыкание. Её второй контакт также присоединяется к фазе системы. Для подключения нагрузки используются нормально-замкнутые, а для фазы — нормально-разомкнутые контакты промежуточного ЭМР.

Схема подключения промежуточных реле

Для обеспечения непрерывной подачи электропитания на катушку один из выходных контактов подключается к нагрузке. Контактная группа при этом замкнута. Для отключения нагрузки и ЭМР электрическая цепь разрывается при помощи кнопки «Стоп». В схему для управления нагрузкой большой мощности может быть дополнительно включён магнитный пускатель. Для управления реле может использоваться терморегулятор, датчики освещённости, движения.

Обозначение реле на схеме

Обозначение релейных устройств различного типа на электрических схемах осуществляется в соответствии с нормативами ГОСТ 21.614-88 и частично ГОСТ 2.755-87.

Наиболее распространённые обозначения релейных устройств на принципиальных электрических схемах
Наиболее распространённые обозначения релейных устройств на принципиальных электрических схемах

Достоинства и недостатки

Реле электромагнитное имеет следующие преимущества над полупроводниковыми конкурентами:

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

Устройству присущи также недостатки:

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

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

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

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

Основные производители реле

Aleph International — более 30 лет на рынке электроники, электротехнических товаров и средств автоматизации. Продукция считается одной из наиболее надежных.

Axicom — подразделение швейцарской фирмы Alcatel Switzerland Ltd. с  1999 года входит в концерн  Tyco Electronics. Производит чрезвычайно качественные изделия. Все предлагаемые на российском рынке релейные устройства полностью отвечают требованиям отечественных нормативов по электрической надежности и прочности диэлектриков;

CIT RELAY & SWITCH (Чжэцзян, Китай) — компания специализируется на релейных устройствах, используемых в телекоммуникациях, автоиндустрии и безопасности. Имеет широкую номенклатуру продукции, главным достоинством является доступной цена изделий;

Finder — Европейский производитель специализирующееся на выпуске реле и таймеров. Занимает 3 место в Европе по выпуску электромеханических релейных автоматов промышленного и бытового назначения. Вся продукция сертифицирована по стандартам  ISO 9001 и ISO 14001.

Советуем к прочтению:   Логический анализатор

NAiS под этой торговой маркой выпускается продукция компании Matsushita Electric Works (Япония). Изделия сертифицированы по стандартам ISO 9001:2000. Номенклатура продукции включает электромеханические и PhotoMOS реле, различные контроллеры и микровыключатели как для промышленного, так и для бытового использования.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Вне зависимости от сферы применения ЗМН, ее принцип действия остается неизменным. Объясним алгоритм работы защиты на примере произвольного объекта, где для производственного процесса используется несколько электродвигателей и подключено оборудование собственных нужд. Допустим, на линии питающей объект произошло КЗ, вызвавшее срабатывание выключателя ввода (токовая защита). После завершения ремонтных работ и восстановления питания происходят следующие действия:

  1. Автозапуск двигателей, что приводит к появлению высоких пусковых токов, и, соответственно, к снижению напряжения в сети.
  2. Контакты реле защиты производят отключение неответственных механизмов, то есть оборудования, не принимающего участие в производственном процессе или простой которого не критичен для технологического цикла. Это приводит к нормализации тока и повышению напряжения до номинального уровня, что позволяет произвести штатный автозапуск основных узлов.

Кратко о назначении

Как известно, при снижении напряжения питания асинхронных двигателей уменьшается уровень магнитного потока, а, следовательно, и крутящего момента. При этом увеличивается потребление тока, ведущее к снижению уровня напряжения в электросети, что отражается на работе других устройств, подключенных к ней.

Помимо этого не следует забывать о стартовых токах, образующихся при запуске двигателей. ЗМН производит отключение менее важного оборудования, чтобы обеспечить процесс самозапуска ответственных двигателей, при восстановлении параметров электросети. Если автозапуск ответственных электродвигателей не отвечает нормам ТБ или не предполагается условиями техпроцесса, то реле минимального напряжения устанавливается и на это оборудование.

Когда параметры сети не соответствуют минимальному напряжению, то ЗМН производит отключение оборудования и/или подает соответствующий сигнал системе управления или оператору, это может происходить в следующих случаях:

  • При фазном или межфазном коротком замыкании. В этом случае происходит резкое превышение номинального тока, что провоцирует падение напряжения ниже допустимого уровня. Если срабатывают при этом токовые реле, то произойдет полное исчезновение напряжения.
  • Существенное превышение номинальной мощности, что также приводит к падению в питающих цепях напряжения.

Защита производит отключение питания оборудования, не относящегося к категории высокой важности. Это позволяет произвести нормальный автозапуск ответственных электромашин при высоких пусковых токах, в противном случае может произойти ложное срабатывание релейных защит.

Как работают электромагнитные реле, какие бывают, как выбрать и проверить

Мы редко задумываемся о том, как работает то или иное устройство. До тех пор, пока оно не вышло из строя. Но если приходится разбираться в причинах поломки, тут и возникают вопросы. Рассмотрим электромагнитное реле — оно стоит в электрической части автомобилей, в бытовой технике и электронике.

Виды электромагнитных реле

Первая классификация — по питанию. Есть электромагнитные реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока могут быть нейтральными или поляризованными. Нейтральные срабатывают при подаче питания любой полярности, поляризованные реагируют только на положительное или на отрицательное (зависят от направления тока).
elektromagnitnoe rele 4

Виды электромагнитных реле по типу питающего напряжения и внешний вид одной из моделей

По электрическим параметрам

Еще делят электромагнитные реле по чувствительности:

  • Мощность для сработки 0,01 Вт и меньше — высокочувствительные.
  • Потребляемая обмоткой мощность при срабатывании — от 0,01 Вт до 0,05 Вт — чувствительные.
  • Остальные — нормальные.
    Виды эм реле

В первую очередь стоит определиться с электрическими параметрами

Первые две группы (высокочувствительные и чувствительные) могут управляться от микросхем. Они вполне могут выдавать требуемый уровень напряжения, так что промежуточное усиление не требуется.

По уровню коммутируемой нагрузки есть такое деление:

  • Не больше 120 Вт переменного и 60 Вт постоянного тока — слаботочные.
  • 500 Вт переменного и 150 Вт постоянного — повышенной мощности;
  • Более 500 Вт переменного тока — контакторы. Применяются в силовых цепях.

Есть еще деление по времени срабатывания. Если контакты замыкаются не более чем после 50 мс (миллисекунд) после подачи питания на катушку — это быстродействующее. Если проходит от 50 мс до 150 мс — это нормальная скорость, а все которые требуют для сработки контактов больше 150 мс — замедленные.

По исполнению

Есть еще электромагнитные реле с различной степенью герметичности.

  • Открытые электромагнитные реле. Это те, у которых все части «на виду».
  • Герметичные. Они запаяны или заварены в металлический или пластиковый корпус, внутри которого воздух или инертный газ. Доступа к контактам и катушке нет, доступны только выводы для подачи питания и подключения цепей.
  • Зачехленные. Есть чехол, но он не припаян, а соединяется с корпусом при помощи защелок. Иногда присутствует накидная проволочная петля, которая удерживает крышку.
    Как выглядит электрическое реле

По массе и размерам отличия могут быть очень существенными

И еще один принцип деления — по размерам. Есть микроминиатюрные — они весят менее 6 граммов, миниатюрные — от 6 до 16 граммов, малогабаритные имеют массу от 16 гр до 40 гр, а остальные — нормальные.

Советуем к прочтению:   Зарядное устройство для четырёхколёсного коня из ATX

Внешний вид электромагнитного реле

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

Возьмем простое электромагнитное  реле
электромагнитное реле

Давайте же посмотрим, что на нем написано:
электромагнитное реле tdm

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.

Электромагнитные реле тока

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

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

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

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

Реле времени

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

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

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

Электромагнитные реле времени работают на следующих принципах замедления:

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

Электронные релейные устройства

В последнее время на замену аналоговым реле приходят электронные релейные устройства. Они имеют значительные преимущества в точности определения исходного напряжения, видов подаваемых нагрузок, мощности и в других рабочих параметрах. Получили широкое применение для подключения установок с большими силовыми нагрузками. Однако их высокая стоимость и низкая надежность не дают им полностью вытеснить аналоговые устройства.

Электронное релейное устройство управление насосным оборудованием
Электронное релейное устройство управление насосным оборудованием

Параметры реле

Правильный выбор реле важен. Часто критерий выбора ограничивается ценой в магазине или запасом в радиолюбительской мастерской. Просто берут подходящее по току/напряжению. Но к этому вопросу следует подходить более профессионально. Давайте обсудим менее популярные параметры и посмотрим на них под другим углом, потому что многие из них часто слишком поверхностны.

43248573

Использование в электронике

Помимо защиты электроники от разрушительных последствий переключения катушки (имеется в виду импульс самоиндукции, возникающий при затухании тока в катушке), стоит защитить ее и от помех, создаваемых искрящими контактами. Особенно страдают микроконтроллеры, работающие рядом с реле, что может вызвать сбой программы. Наблюдения показывают, что это особенно верно для нагрузок с высокой индуктивностью, таких как электромагнитные клапаны 220 В переменного тока. Примером такой схемы защиты является последовательная RC-цепь. Это могут быть другие конфигурации, включая, например, переходной диод или, в цепях постоянного тока, быстродействующий полупроводниковый диод.

Источники
  • https://odinelectric.ru/equipment/chto-takoe-elektromagnitnoe-rele
  • https://IsoProfTeh.ru/podelki/princip-raboty-rele.html
  • https://220v.guru/elementy-elektriki/rele/princip-deystviya-elektromagnitnogo-rele.html
  • https://HouseChief.ru/chto-takoe-rele.html
  • https://www.owenkomplekt.ru/elektromagnitnoe-rele.html
  • https://oxotnadzor.ru/elektromagnitnoye-rele-postoyannogo-toka-ustroystvo-printsip-deystviya/
  • https://www.asutpp.ru/zaschita-minimalnogo-napryazheniya.html
  • https://oxotnadzor.ru/elektromagnitnoye-rele-peremennogo-toka-ustroystvo-printsip-raboty-skhema-vklyucheniya/
  • https://www.RusElectronic.com/printsip-raboty-rjelje/
  • https://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/ehlektromagnitnye_rele_postojannogo_toka/5-1-0-1613

Как вам статья?

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Записки радиолюбителя
Adblock
detector