Радиоэлектроника для начинающих
Для управления различными исполнительными устройствами, коммутации цепей, управления приборами в электронике активно применяется электромагнитное реле.
Устройство реле достаточно просто. Его основой является катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода.
Внутрь катушки устанавливается стержень из мягкого железа. В результате получается электромагнит. Также в конструкции реле присутствует якорь.Он закреплён на пружинящем контакте. Сам же пружинящий контакт закреплён на ярме. Вместе со стержнем и якорем ярмо образует магнитопровод.
Если катушку подключить к источнику тока, то образовавшееся магнитное поле намагничивает сердечник. Он в свою очередь притягивает якорь. Якорь укреплён на пружинящем контакте. Далее пружинящий контакт замыкается с другим неподвижным контактом. В зависимости от конструкции реле, якорь может по-разному механически управлять контактами.
Устройство реле
В большинстве случаев реле монтируется в защитном корпусе. Он может быть как металлическим, так и пластмассовым. Рассмотрим устройство реле более наглядно, на примере импортного электромагнитного реле Bestar. Взглянем на то, что внутри этого реле.
Вот реле без защитного корпуса. Как видим, реле имеет катушку, стержень, пружинящий контакт, на котором закреплен якорь, а также исполнительные контакты.
На принципиальных схемах электромагнитное реле обозначается следующим образом.
Условное обозначение реле на схеме состоит как бы из двух частей. Одна часть (К1) – это условное обозначение электромагнитной катушки. Она обозначается в виде прямоугольника с двумя выводами. Вторая часть (К1.1; К1.
2) – это группы контактов, которыми управляет реле. В зависимости от своей сложности реле может иметь достаточно большое количество коммутируемых контактов. Они разбиваются на группы. Как видим, на обозначении изображены две группы контактов (К1.1 и К1.2).
Как работает реле?
Принцип работы реле наглядно иллюстрирует следующая схема. Есть управляющая цепь. Это само электромагнитное реле K1, выключатель SA1 и батарея питания G1. Также есть исполнительная цепь, которым управляет реле.
Исполнительная цепь состоит из нагрузки HL1 (лампа сигнальная), контактов реле K1.1 и батареи питания G2. Нагрузкой может быть, например, электрическая лампа или электродвигатель.
В данном случае в качестве нагрузки используется сигнальная лампа HL1.
Как только мы замкнём управляющую цепь выключателем SA1, ток от батареи питания G1 поступит на реле K1. Реле сработает, и его контакты K1.1 замкнут исполнительную цепь. На нагрузку поступит напряжение питания от батареи G2 и лампа HL1 засветится. Если разомкнуть цепь выключателем SA1, то с реле K1 будет снято напряжение питания и контакты реле K1.1 вновь разомкнуться и лампа HL1 выключится.
Коммутируемые контакты реле могут иметь своё конструктивное исполнение. Так, например, различают нормально-разомкнутые контакты, нормально-замкнутые контакты и контакты на переключение (перекидные). Разберёмся с этим поподробнее.
Нормально разомкнутые контакты
Нормально разомкнутые контакты – это контакты реле, которые находятся в разомкнутом состоянии до тех пор, пока через катушку реле не потечёт ток. Говоря проще, когда реле выключено, контакты тоже разомкнуты. На схемах реле с нормально-разомкнутыми контактами обозначается вот так.
Нормально замкнутые контакты
Нормально замкнутые контакты – это контакты реле, находящиеся в замкнутом состоянии, пока через катушку реле не начнёт течь ток. Таким образом, получается, что при выключенном реле контакты замкнуты. Такие контакты на схемах изображают следующим образом.
Переключающиеся контакты
Переключающиеся контакты – это комбинация из нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых контактов. У переключающихся контактов есть общий провод, который переключается с одного контакта на другой.
Современные широко распространённые реле, как правило, имеют переключающиеся контакты, но могут встречаться и реле, которые имеют в своём составе только нормально-разомкнутые контакты.
У импортных реле нормально-разомкнутые контакты реле обозначаются сокращением N.O. А нормально-замкнутые контакты N.C. Общий контакт реле имеет сокращение COM. (от слова common – «общий»).
Теперь обратимся к параметрам электромагнитных реле.
Параметры электромагнитных реле
Как правило, размеры самих реле позволяют наносить на корпус их основные параметры. В качестве примера, рассмотрим импортное реле Bestar BS-115C. На его корпусе нанесены следующие надписи.
COIL 12VDC – это номинальное напряжение срабатывания реле (12V).
Поскольку это реле постоянного тока, то указано сокращённое обозначение постоянного напряжения (сокращение DC обозначает постоянный ток/напряжение).
Английское слово COIL переводится как «катушка», «соленоид». Оно указывает на то, что сокращение 12VDC имеет отношение к катушке реле.
Далее на реле указаны электрические параметры его контактов. Понятно, что мощность контактов реле может быть разная. Это зависит как от габаритных размеров контактов, так и от используемых материалов.
При подключении нагрузки к контактам реле нужно знать мощность, на которую они рассчитаны. Если нагрузка потребляет мощность больше той, на которую рассчитаны контакты реле, то они будут нагреваться, искрить, «залипать».
Естественно, это приведёт к скорому выходу из строя контактов реле.
Для реле, как правило, указываются параметры переменного и постоянного тока, которые способны выдержать контакты.
Так, например, контакты реле Bestar BS-115C способны коммутировать переменный ток в 12А и напряжение 120V. Эти параметры зашифрованы в надписи 12А 120VAC (сокращение AC обозначает переменный ток).
Также реле способно коммутировать постоянный ток силой 10А и напряжением 28V. Об этом свидетельствует надпись 10A 28VDC. Это были силовые характеристики реле, точнее его контактов.
Потребляемая мощность реле
Теперь обратимся к мощности, которую потребляет реле.
Как известно, мощность постоянного тока равна произведению напряжения (U) на ток (I): P=U*I.
Возьмём значения номинального напряжения срабатывания (12V) и потребляемого тока (30 mA) реле Bestar BS-115C и получим его потребляемую мощность (англ. — Power consumption).
Таким образом, мощность реле Bestar BS-115C составляет 360 милливатт (mW).
Есть ещё один параметр – это чувствительность реле. По своей сути, это и есть мощность потребления реле во включённом состоянии. Понятно, что реле, которому требуется меньше мощности для срабатывания, является более чувствительным по сравнению с теми, которые потребляют большую мощность.
Такой параметр, как чувствительность реле, особенно важен для устройств с автономным питанием, так как включенное реле расходует заряд батарей. К примеру, есть два реле с потребляемой мощностью 200 mW и 360 mW.
Таким образом, реле мощностью 200 mW обладает большей чувствительностью, чем реле мощностью 360 mW.
Как проверить реле?
Электромагнитное реле можно проверить обычным мультиметром в режиме омметра. Так как обмотка катушки реле обладает активным сопротивлением, то его можно легко измерить.
Сопротивление обмотки реле может варьироваться от нескольких десятков ом (Ω), до нескольких килоом (kΩ). Обычно самое низкое сопротивление обмотки имеют миниатюрные реле, которые рассчитаны на номинальное напряжение 3 вольта.
У реле, номинальное напряжение которых составляет 48 вольт, сопротивление обмотки намного выше. Это прекрасно видно по таблице, в которой указаны параметры реле серии Bestar BS-115C.
| Номинальное напряжение (V, постоянное) | Сопротивление обмотки (Ω ±10%) | Номинальный ток (mA) | Потребляемая мощность (mW) |
| 3 | 25 | 120 | 360 |
| 5 | 70 | 72 | |
| 6 | 100 | 60 | |
| 9 | 225 | 40 | |
| 12 | 400 | 30 | |
| 24 | 1600 | 15 | |
| 48 | 6400 | 7,5 |
Отметим, что потребляемая мощность всех типов реле этой серии одинакова и составляет 360 mW.
Электромагнитное реле является электромеханическим прибором. Это, наверное, является самым большим плюсом и в то же время весомым минусом.
При интенсивной эксплуатации любые механические части изнашиваются и приходят в негодность. Кроме этого, контакты мощных реле должны выдерживать огромные токи. Поэтому их покрывают сплавами драгоценных металлов, таких как платина (Pt), серебро (Ag) и золото (Au). Из-за этого качественные реле стоят довольно дорого. Если ваше реле всё-таки вышло из строя, то замену ему можно купить здесь.
- К положительным качествам электромагнитных реле можно отнести устойчивость к ложным срабатываниям и электростатическим разрядам.
- Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
- Также Вам будет интересно узнать:
-
Симистор.
-
Параметры МДП-транзисторов.
Тяговые и трансформаторные подстанции — Конструкция электромагнитных реле
К электромагнитным реле относятся: основные — реле тока и напряжения, вспомогательные— реле времени и промежуточные, а также указательные реле.
Реле тока мгновенного действия, работа которых основана на электромагнитном принципе, имеют наибольшее применение в системах защит от токов КЗ. Реле состоят из П-образного электромагнита 10 (рис.
130, а и б), обмоток 11, концы которых выведены на зажимы Н1-К1 и Н2-К2, где они могут соединяться последовательно или параллельно; подшипников 4 и 8, на которых укреплен якорь 9 с изоляционной колодкой 6 и подвижными контактами 5; неподвижных контактов 7; указателя 1, передвижением которого изменяется натяжение спиральной пружины 3, создающей тормозной момент МТ; шкалы 2 с нанесенными значениями уставок срабатывания реле для последовательного соединения обмоток 11 (при параллельном соединении значения уставок шкалы удваиваются).
На якорь реле действуют два момента — тормозной и вращающий. Тормозной момент создается пружиной 3 и его величина зависит от положения указателя 1 на шкале 2, т. е. натяжения пружины: при повороте указателя влево момент уменьшается, вправо увеличивается.
Вращающий электромагнитный момент, создаваемый током, протекающим через обмотки реле, пропорционален квадрату этого тока, т. е. Мвр =кI2р. Вращающий момент, воздействуя на якорь 9, стремится всегда повернуть и поставить его вдоль оси полюсов.
При нормальном режиме работы защищаемого элемента вращающий момент, создаваемый рабочим током, меньше тормозного момента, и якорь находится в кранном левом положении, а подвижной контакт 5 замыкает неподвижные контакты 7'. Протекающий по обмоткам реле ток аварийного режима создает вращающий момент, который больше тормозного момента.
В этом случае якорь притягивается к электромагниту и подвижной контакт 5 замыкает неподвижные контакты 7, предварительно разомкнув контакты 7'. Регулирование реле на ток уставки срабатывания производится двумя способами: плавно — изменением натяжения пружины и ступенчато — изменением соединения обмоток 11.
При последовательном соединении обмоток ставят перемычку на К1-Н2, а зажимами Н1-К2 реле присоединяют к ТТ; при параллельном соединении обмоток перемычки ставят на 111-112 и К 1-К2, а зажимами Н1-К1 или Н2-К2 реле присоединяют к ТТ.
Указанные способы соединения обмоток позволяют иметь верхний предел уставки срабатывания реле в 4 раза больше его нижнего предела.
Например, реле РТ-40/20, у которого дробью показан верхний предел тока уставки срабатывания, можно регулировать на токи срабатывания: при последовательном соединении — от 5 до 10 А, а при параллельном — от 10 до 20 А. Собственное время срабатывания реле РТ-40 составляет 0,1 -0,03 с; потребляемая мощность обмотки 0,2—8 В-A при наименьшей уставке; коэффициент возврата 0,8—0,85; разрывная мощность контактов при напряжении до 250 В и токе до 2А — 50 Вт в цепи постоянного тока с индуктивной нагрузкой и 300 В·А в цепи переменного тока.
Реле напряжения имеют такое же устройство, как и токовые реле.
Отличие реле напряжения РН-50 от реле тока РТ-40 состоит в том, что первое имеет обмотки с большим числом витков из проводников малого сечения и подключается к сети или ТН как вольтметр, а у второго — обмотки с малым числом витков, но большого сечения и оно подключается как амперметр.
Уставка напряжения срабатывания реле РН-50 регулируется изменением натяжения пружины и переключением обмоток. В обозначениях реле верхний предел уставки напряжения срабатывания указывается дробью. Например, реле РН-50/100 может быть установлено на напряжение срабатывания от 25 до 100 В.
Потребляемая мощность обмотки реле РН-50 0,15—1 В-А, остальные параметры такие же, как у РТ-40. Герконное реле состоит из замаянной стеклянной ампулы, запаянной инертным газом. Ампулу охватывает обмотка. Внутри ампулы находятся тонкие пластины из пружинящего ферромагнитного сплава, контактные концы которых покрыты тонким слоем золота или родия.
При возбуждении обмотки пластины притягиваются друг к другу, замыкая контакты. Малогабаритное реле (длина ампулы 20 —50 мм, диаметр около 5 мм) обладает высоким быстродействием (до 400 срабатываний в секунду) и большим сроком службы. Коммутационная способность контактов около 5 А.
Реле времени предназначены для создания определенной выдержки времени, чтобы обеспечить избирательное действие защит. Эти реле работают на оперативном постоянном и переменном токе. Реле (рис. 1.
31) состоит из обмотки 16, магнитопровода 15, якоря 14 с возвратной пружиной 13, поводка 10, укрепленного на рычаге 11, контактов мгновенного действия 12 и 9 и контактов 2 я 1 с выдержкой времени при замыкании, шкалы 24, ведущей пружины 23, закрепленной с одной стороны к зубчатому сегменту 4, а с другой — к скобе 22 для изменения натяжения пружины, фрикционного сцепления 21, зубчатых колес 20, 19, 17 и 7, анкерного колеса 18, анкерной скобы 5 и грузиков 6 часового механизма. При невозбужденном состоянии реле пружина 13 через палец 8 и зубчатый сегмент 4 удерживает пружину 23 в растянутом положении. Когда обмотка 16 получает питание, ее магнитный поток втягивает якорь 14, сжимая пружину 13. Поводок 10 замыкает контакты 9 и 12. Пружина 23 через зубчатый сегмент 4, зубчатое колесо 3 и фрикционное сцепление 21 воздействует на часовой механизм, который определяет скорость движения подвижных контактов 2. Выдержка времени на замыкание контактов 2 и 1 определяется положением контактов 7 на шкале 24. Контакты 1 закреплены на планке П, которая перемещается по кругу шкалы и закрепляется винтом В. Промежуточные реле, предназначенные для размножения контактов основного реле при необходимости одновременного замыкания нескольких цепей и увеличения отключающей способности основного реле (последнее имеет маломощные контакты, не рассчитанные на размыкание и замыкание цепей с большим током), изготовляются для работы на постоянном и переменном оперативном токе. Реле РП-23 и РП-24 изготовляют для работа на постоянном токе. Реле РП-23 (рис. 132, а), смонтированное на цоколе 1 и закрываемое кожухом 10, состоит из электромагнита 8 с обмоткой 9, якоря 7 с хвостовиком 6, подвижной стойки 3 с контактами, замыкающимися с неподвижными контактами 4, возвратной пружины 2, регулировочной пластины 11, упора 5. Когда подается напряжение на обмотку реле, якорь 7 притягивается и хвостовиком 6 перемещает вниз контактную стойку 3, вызывая переключение контактов. Реле РП-24 отличается от РП-23 тем, что имеет встроенный указатель срабатывания (флажок) с ручным возвратом. Для работы на переменном токе изготовляют реле РП-25 и РП-26, которые имеют такое же устройство, как и реле РП-23 и РП-24. Время срабатывания реле при номинальном напряжении около 0,06 с. Разрывная мощность контактов при напряжении до 250 В и токе до 2 А—100 Вт в цепи постоянного тока с индуктивной нагрузкой и 500 В· А в цепи переменного тока.
Рис. 132. Устройство реле РП-23 (а), электрические схемы реле РП-232 (б) и РП-233 (в)
Реле РП-232 и РП-233, работающие на постоянном токе, имеют конструкцию, аналогичную реле РП-23. Отличие состоит в том, что реле РП-232 и РП-233 имеют, кроме рабочих обмоток, удерживающие обмотки: у реле РП-232 одна рабочая токовая обмотка 1 и одна удерживающая обмотка напряжения U (рис.
132, б); у реле РП-233 одна рабочая обмотка напряжения U и две удерживающие токовые обмотки 1 (рис. 132, в). Время срабатывания реле РП-232 — около 0,06 с, а РП-233— около 0,03 с.
Многообмоточные реле применяют в тех случаях, когда после срабатывания реле от кратковременного протекания тока в рабочей обмотке требуется удержать его в таком состоянии с помощью других его обмоток.
Указательное реле РУ-21 (рис.
133), применяемое для сигнализации о срабатывании релейной защиты, состоит из пластмассового основания 1, на котором закреплена обмотка 2 с сердечником 15, и магнитопровода 16, рычага 5, служащего для удержания якоря 4 в исходном положении, пластмассового цилиндра 6 с замыкателями 11, дисковым указателем срабатывания 7 и скобы 13 для ограничения поворота цилиндра 6 под действием пружины 10, опорной трехсекторной стойки 8 с осью 9, вокруг которой вращается цилиндр 6, стойки 14, ограничивающей поворот цилиндра при срабатывании реле, выводов 3 и 17 от обмотки и контактов. Реле изображено в сработанном состоянии, поэтому между секторами опорной стойки 8 видим белые секторы дискового указателя срабатывания 7. Для приведения реле в исходное положение поворачивают цилиндр 6 по часовой стрелке с помощью скобы (укреплена на снятом защитном кожухе), воздействующей на рычаг 5. Последний заскакивает за выступ на якоре 4, удерживая пружину 10 в натянутом состоянии. Вместо белых секторов указательного диска теперь видны черные. При подаче напряжения на обмотку 2 сердечник 15 притягивает якорь 4, освобождая рычаг 5. Под действием пружины 10 поворачивается цилиндр 6, замыкателями 11 замыкаются контакты 12.
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:
- Нормально разомкнутый контакт.
- 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.
Электромагнитные реле
В зависимости от выполняемых функций реле как постоянного, так и переменного тока разделяются на промежуточные, указательные (сигнальные), реле тока (напряжения) и реле времени. Особую категорию составляют трехобмоточные реле, выполняющие функции токового реле ускорения (РТУ)
Промежуточные и указательные реле. При ревизии и наладке промежуточных и указательных электромагнитных реле дополнительно к объему, необходимо проверить состояние растворов, провалов и нажатий контактов. Проверку произвести с учетом следующих особенностей:
- регулировочные характеристики контактных систем наиболее распространенных реле см. таб.
| Тип серии | Провал контактов мм | Раствор контактов, мм замыкающих размыкающих |
Нажатие на контактный мостик, Н (гс) начальное конечное |
| РЭ-70Е | 0,5 | Не менее 1 Не менее 3,5 | 0,69-0,98 0,98-1017 |
| РЭ-100 | 0,5 | (70-100) (100-120) | |
| РЭ-180Е | 0,5 | ||
| РЭ-81 | 1,5-2 | 305-4 | 0,5-0,7 0,98-1,17 |
| РЭ-84 | 1,5-2 | 5,5-6 | (50-70) (100-120) |
| РЭВ-218 | 3-4 | 9-10 – | – Около 1,47 (Около150) |
| РЭВ-350 | – | 1,5 максимальный | – – |
| РЭВ-500 | 0,5-1 | не менее 4 не менее 3,5 | не менее 0,69 не менее 88 (не менее 70) (не мене 90) |
| РЭВ-800 | 1,5-2 | не менее 4 не менее 3,5 | 0,69-0,98 0,98-1,17 |
| РЭВ-880 | 2-2,25 | (70-100) (100-120) | |
| РЭМ-200 | 1-1,5 | 2-2,25 | – 1,27 (130) |
- для реле, имеющих мостиковые контакты (РЭ-100, РЭ-180, и др.), регулировку растворов и провалов произвести изменением длины выступающей части стоек неподвижных контактов.
- Для реле РЭВ-800 и РЭВ-880
- регулировку растворов и провалов контактов произвести изменением положения неподвижных контактов на контактных стойках. Блок-контакты следует отрегулировать так, чтобы мостик касался контактных штырей обеими сторонами одновременно;
- для реле, имеющих контактную систему в виде отдельного узла (РЭ-500 и др.),
- регулировку провалов и растворов можно осуществить следующим образом: изменением положения упорного винта; подгибанием нажимной скобы; подкладыванием шайб под втулку; подкладками под основание контактного узла;
- реле типаРЭВ-880
- для реле, имеющих лепестковые контакты (РКН, РПН, РКС, ПЭ и др.), зазор между контактами отрегулировать изгибанием пружин у их основания, специальными приспособлениями.
- у реле РУ-21 прогиб неподвижных контактных пластин
при повороте барабанчика с контактным мостиком должен быть 1-2 мм. Контакты отрегулировать подгибанием контактных пластин. После регулировки проверить свободное вращение барабанчика при поднятом якоре. Продольный люфт барабанчика должен быть не более 0,3-0,4 мм.
Напряжение или ток включения отрегулировать изменением натяжения возвратной пружины.