Электромагнитное реле, что это такое, какой принцип действия?

Как работает реле?

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

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

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

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

Чтобы представить все это, посмотрим на рисунок:

Устройство и вид электромагнитного реле
Устройство и вид электромагнитного реле

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

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

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

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

Обозначения на корпусе реле
Обозначения на корпусе реле

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

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

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

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

Видео

Тип нагрузки реле

Максимальный прямой ток контактов — это параметр, который может различаться для постоянного и переменного тока. Он также может различать резистивные и реактивные нагрузки. Чаще всего резистивная нагрузка может потреблять больше тока, чем реактивная.

Некоторые производители предоставляют более подроб

Некоторые производители предоставляют более подробную спецификацию в своих примечаниях к реле, например с учетом нагрузки на двигатель. Например несмотря на высокий максимальный прямой ток контактов, который достигает 16 А, максимальная мощность управляемого двигателя может составлять всего 650 Вт. Причина проста — индуктивная нагрузка представляет собой проблему для контактов из-за возникающего перенапряжения, да и пусковые токи. Поэтому с виду «сильного» реле может оказаться недостаточно.

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.

Преимуществом является то, что контакты магнитного

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.

Плюсы и минусы

Как и у любого элемента, у реле есть свои преимущества и недостатки, тем не менее несмотря на минусы, в некоторых случаях без применения эти устройств просто не обойтись.

Плюсы

  1. Простая конструкция
  2. Легко ремонтируется, всегда можно разобрать чтобы подчистить контакты, заменить отдельные элементы
  3. Низкое сопротивление на контактах

Минусы

  1. Ограниченный ресурс, так как используются механические элементы
  2. Контакты иногда обгорают
  3. Низкая скорость при срабатывании в отличие от полупроводниковых элементов, механическое устройство в сто раз медленнее электронного, но при этом скорость срабатывания все равно достаточно велика
  4. Возможно дребезжание контактов при недостаточном напряжении на катушке
  5. Щелчки при переключении

Проверка при первом включении

После монтажа нового устройства или отремонтированного ЭМР (после перемотки его катушек) обязательно проведение проверки оборудования. Полный комплекс работ включает в себя следующие операции.

  • Внешний осмотр, внутренняя диагностика и обслуживание (чистка, целостность пломб, состояние уплотнений, выводов).
  • Проверка контактной группы, механизма. При обнаружении дефектов выполняется их регулировка.
  • Тестирование ЭМР на соответствие фактических технических характеристик номинальным параметрам при срабатывании реле, возврате, удержании.
  • Проверка электрической прочности изоляции.
  • Проверка времени задержки при срабатывании или возврате.
  • Тестирование системы в условиях работы при пониженном напряжении.

Виды реле по типу поступающего параметра

По этому параметру разделяют реле: тока, мощности, частоты, напряжения, давления, акустических величин, количества газа. Устройства могут быть максимальными и минимальными. Реле, которые срабатывают при превышении заданной величины, называют «максимальными», а при ее падении ниже заданного уровня – «минимальными».

Реле тока

Реле тока реагируют на резкие перепады тока и при необходимости отключают отдельную нагрузку или всю систему электроснабжения. Величина максимального тока, при которой необходимо отключить потребителей, устанавливается регулятором.

Реле напряжения

Реле напряжения реагируют на величину напряжения и включаются через трансформаторы напряжения. Используются для контроля фаз напряжения в электросетях и защиты электроприборов. Основой такого реле является контроллер быстрого реагирования, отслеживающий отклонения напряжения за установленные пределы. Общепринятый стандарт срабатывания таких реле – ниже 170 В и выше 250 В.

Реле частоты

Служат для контроля частоты переменного тока, которая должна быть равна 50 или 60 Гц в одно- и трехфазных сетях. Обычно имеют фиксированные задержки срабатывания. Пороги размыкания цепи, которая находится под контролем, можно регулировать. Режим работы этого устройства может предусматривать наличие «памяти» аварии.

Корпуса электромагнитных реле

Все большую популярность приобретают реле с герметичными корпусами, но все еще доступны реле и в негерметичном корпусе в виде пластиковой крышки, устанавливаемой на защелки. При разработке оборудования для дома или в офисе, это не имеет особого значения. Но в загрязненной или сырой среде на это стоит обратить внимание.

Разумеется только герметичные реле следует размеща

Разумеется только герметичные реле следует размещать в среде с повышенной влажностью. Но есть и помещения с совершенно другой спецификой, например, котельные. Воздух в них обычно сухой и теплый, но загрязнен угольной пылью и выхлопными газами. Примеси богаты серой, которая является неотъемлемым спутником всех видов углерода. Если сжигание в небольших котельных оказывает незначительное влияние на окружающую среду, то электроника внутри котельной может это сразу почувствовать. Большинство реле средней мощности имеют контакты из сплава серебра, идеально реагирующие с серой с образованием сульфида серебра, который нерастворим и не электропроводен. То есть контакты реле за короткое время сульфатируются. 

Возникала такая ситуация в контроллере тонкой печи центрального отопления, где использовались реле без герметизации. Через два года печь стала «странно работать» и окончательно перестала включать насосы. Причина — сильно сульфатированные контакты реле. Внутри они были липкими от смолистой пыли. После замены на герметичный кожух печь безупречно работает долгие годы.

В своих примечаниях производители обращают внимание на использование реле с негерметичным корпусом только в местах, свободных от пыли, соединений серы и азота. Это сказывается и на классе герметичности — блоки с герметичным корпусом обычно имеют класс IP67, а обычные только IP40.

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 расшифровывается vdc, vac и что означают значения на корпусе реле

Как мы выяснили ранее, реле — это специальное исполнительное устройство коммутирующее различные направления электрической цепи. Обозначение VDC на корпусе означает максимальную нагрузку: DC –постоянный ток, V– вольтаж (12V). VAC на корпусе означает V-вольты, AC – переменный ток. Например 12А/35VAC.

Основными параметрами реле являются: напряжение питания соленоида, максимально допустимый ток и напряжение через контакты, эти параметры указаны на корпусе.

Более подробнее об электромеханических реле, высокочастотных, для авто и других можете ознакомиться в нашем каталоге – ссылка на каталог

Преимущества и недостатки использования ЭМР

Основными аргументами в пользу использования в схеме управления электрическими цепями электромагнитного реле становится:

  • стойкость к воздействию на сети импульсных перенапряжений;
  • способность электроизоляции выдерживать до 5 кВ между контактами и управляющей катушкой;
  • незначительное падение напряжения на контактах в замкнутом состоянии;
  • возможность коммутации нагрузок до 4 кВт при размере менее 10 см³;
  • низкие показатели тепловыделения;
  • наличие гальванической развязки между контактной группой и цепями управления;
  • сравнительно доступная стоимость.

Среди «минусов» такого технического решения стоит выделить ограниченный механический ресурс оборудования, высокое потребление тока, создание помех в момент срабатывания.

Виды реле: контактные и бесконтактные

По устройству исполнительного компонента реле делят на контактные и бесконтактные.

Контактные

Воздействуют на управляемую цепь с помощью электрических контактов. Их размыкание или замыкание полностью разъединяет или замыкает электроцепь. Для изготовления контактов используются: медь, серебро, вольфрам. Количество контактов – до 10 штук. Четырех- и пятиконтактные реле используются в электрических схемах автомобилей для включения и переключения цепей.

Бесконтактные

Такие реле воздействуют на управляемую цепь способом изменения электрических параметров выходных электроцепей – емкости, сопротивления, индуктивности, величины тока или напряжения.

Похожие документы

23 августа 2012 г. Реле максимального тока без оперативного питания РСТ-40М Реле тока применяется в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи.

23 августа 2012 г. Реле максимального тока РСТ без оперативного питания с выдержкой времени на срабатывание: РСТ-40, РСТ-40В Реле максимального тока применяется в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи.

Реле тока РСТ представляет собой комбинированное реле, сочетающее преимущества электромеханических и электронных реле тока и времени.

Реле максимального тока РСТ сертифицированы.


23 августа 2012 г. Серия однофазных и двухфазных реле максимального тока с питанием от токовых цепей, с функцией дешунтирования: РСТ-140,РСТ-140М,РСТ-140У,РСТ-140Д,РСТ-140ДУ,РСТ-142,РСТ-142У,РСТ-142Д,РСТ- 142ДУ. Реле предназначены для применения в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи. Реле не требуют питания от цепей оперативного тока — питаются от входного тока, вследствие чего обладают высокой помехоустойчивостью.

Реле выполнены на микроэлектронной элементной базе, поэтому в отличие от электромеханических реле обладают высокой виброустойчивостью и ударопрочностью, у них принципиально отсутствует вибрация контактов.

Реле имеют дискретную регулировку уставок тока срабатывания.


23 августа 2012 г. Серия однофазных и двухфазных реле максимального тока с питанием от токовых цепей, независимой выдержкой времени, отсечкой и функцией дешунтирования: РСТ-80АВ,РСТ-80У,РСТ-80Д,РСТ-80ДУ,РСТ-82АВ,РСТ-82У,РСТ-82Д,РСТ-82ДУ Реле применяются в цепях переменного тока релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи и срабатывающего с выдержкой времени, зависящей от кратности входного тока относительно тока срабатывания, и предназначены для использования в различных комплектных устройствах, от которых требуется повышенная устойчивость к механическим воздействиям. Реле не требуют питания от цепей оперативного тока.


23 августа 2012 г. Серия однофазных и двухфазных реле максимального тока с питанием от токовых цепей, независимой выдержкой времени, отсечкой и функцией дешунтирования РСТ-40ВО, РСТ-40ВУ, РСТ-40ВД, РСТ-40ВДУ, РСТ-42ВО, РСТ-42ВУ, РСТ-42ВД, РСТ-42ВДУ. Реле предназначены для применения в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи и срабатывающего с независимой выдержкой времени. Предназначены для использования в различных комплектных устройствах, от которых требуется повышенная устойчивость к механическим воздействиям. Реле не требуют питания от цепей оперативного тока.

Телекоммуникационные реле серии HF

Среди сигнальных реле особую нишу занимают высокочастотные, так как к ним предъявляются особые требования. Одним из принципиальных моментов при создании высокочастотного оборудования является необходимость обеспечения определенного волнового сопротивления всех участков тракта, включая такие его элементы, как разъемы и реле. Поэтому и были разработаны электромагнитные реле с импедансом 50 и 75 Ом, специально предназначенные для переключения сигналов высокой частоты.

Особенностью данного типа реле является использование не только покрытия самой контактной группы редкоземельными и благородными металлами (золото, серебро, рутений), но и серебрение проводников, соединяющих выводы и группу контактов. Выводы должны иметь минимальное сопротивление сигналу и как можно меньше влиять на его затухание на высоких частотах. Кроме того, реле должно иметь надежную внутреннюю экранировку контактов для подавления паразитного проникновения высокочастотных сигналов. Поэтому в данный вид реле добавлены дополнительные выводы, предназначенные для подключения внутреннего экрана к «земле».

Последней по времени разработкой являются реле серий HF (рис. 3).

Рис. 3. Типовое обозначение реле серии IM

Рис. 3. Типовое обозначение реле серии IM

Все реле этой серии имеют герметичный корпус с полосковыми выводами, один переключаемый контакт, диапазон рабочих температур -55…85°С. Мощность управления составляет 140 мВт для моностабильных реле, 70 мВт для бистабильных реле с одной управляющей обмоткой, 140 мВт для бистабильных реле с двумя управляющими обмотками.

Технические особенности реле серии HF3:

  • рабочая частота до 3ГГц;
  • импеданс 50 или 75Ом;
  • коммутируемая мощность до 150Вт;
  • размеры 15×7,6×10,6мм.

Технические особенности реле серии HF6:

  • рабочая частота до 6ГГц;
  • импеданс 50Ом;
  • коммутируемая мощность до 50Вт;
  • размеры: 14,6×7,3×10мм;

Чтобы подобрать необходимое реле, нужно знать правила кодирования его типономинала. В общем случае типономинал реле серии HF записывается в виде HFЧИНМ, где:

  • HF- серия реле;
  • Ч- рабочая частота:
  • 3- до 3 ГГц
  • 6- до 6 ГГц;
  • И- код исполнения реле:
  • 0 — импеданс 75 Ом, моностабильное с 1 катушкой
  • 2 — импеданс 75 Ом, бистабильное с 1 катушкой
  • 4 — импеданс 75 Ом, бистабильное с 2 катушками
  • 5 — импеданс 50 Ом, моностабильное с 1 катушкой
  • 7 — импеданс 50 Ом, бистабильное с 1 катушкой
  • 9 — импеданс 50 Ом, бистабильное с 2 катушками
  • Н — код напряжения питания:
  • 1 — 3В
  • 2 — 4,5В
  • 3 — 5В
  • 4 — 6 В
  • 5 — 9В
  • 6 — 12 В
  • 7 — 24 В
  • М- код коммутируемой мощности сигнала:
  • по умолчанию до 50Вт
  • S- до 150Вт.

Приведем пример расшифровки типономинала реле HF341S:

  • реле серии HF;
  • рабочая частота до 3ГГц;
  • импеданс 75Ом;
  • напряжение 3В;
  • коммутируемая мощность до 150Вт.

Промежуточные реле

«Промежуточным» называют реле

Часто функции промежуточных выполняют электромагнитные реле, в которых в зависимости от конструкции и области применения имеются контакты следующих типов:

  • Нормально разомкнутые (замыкающие). При отсутствии электропитания находятся в разомкнутом состоянии. При подаче напряжения происходит их замыкание.
  • Нормально замкнутые (размыкающие). В нормальном состоянии такие контакты находятся в замкнутом состоянии, а при поступлении электропитания контакты размыкаются.
  • Перекидные. В таких реле при отсутствии напряжения имеется средний контакт, замкнутый с одним из неподвижных контактов. При подаче тока средний контакт разрывает связь с первым неподвижным контактом и замыкается со вторым неподвижным контактом.

Теги