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

Коммутационные процессы являются основными во всех автоматизированных системах управления. Самыми распространенными коммутационными элементами при этом являются промежуточные электромагнитные реле.

Несмотря на большое количество различных полупроводниковых устройств, электромагнитные реле до сих пор используются во всевозможном промышленном оборудовании и бытовой технике. Популярность реле обусловлена их надежностью и высокими эксплуатационными характеристиками, которые напрямую зависят от характеристик металлических контактов.

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.

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.

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.

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:

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.

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.

КАК РАБОТАЕТ РЕЛЕ [РадиолюбительTV 75]

Основные виды ЭМР

Реле ЭМР принято классифицировать по нескольким параметрам. Исходя из особенностей конструкции, разделяют контактные и бесконтактные устройства. В первом случае речь идёт об устройствах, которые при срабатывании воздействуют контактной группой на силовую цепь, обеспечивая соединение или разрыв в ней. Во втором — аналогичный результат достигается изменением одного из параметров (напряжения, силы тока, ёмкости, сопротивления).

В зависимости от способа присоединения оборудование разделяют на следующие виды.

• Первичное (устройство подключается непосредственно в цепи управления).
• Вторичное, предусматривающее необходимость присоединения к сети через измерительный трансформатор тока.
• Промежуточное, работающее от исполнительных органов других релейных устройств. Такой принцип действия позволяет обеспечить размножение сигнала или его усиление.

В зависимости от вида напряжения на входе выпускаются устройства постоянного и переменного тока. Первый вариант в свою очередь можно разделить на поляризованные и нейтральные. Его ключевое отличие заключается в чувствительности устройства к полярности источника питания (в зависимости от этого якорь меняет направление движения якоря).

Среди недостатков оборудования постоянного тока выделяют сравнительно высокую стоимость и необходимость использования в комплексе с блоком питания. Подобных проблем при эксплуатации ЭМР переменного тока не возникает, но их существенным «минусом» станет вибрация во время работы и пониженная чувствительность.

Реле тока

Реле тока предназначено для контроля этого параметра в цепях электропотребителей. Возможно подключение устройства к силовым цепям или с использованием измерительного трансформатора. Передача данных в другие цепи выполняется путём подключения сопротивления.

Основным конструктивным отличием токового реле является конструкция катушки. Для неё используется толстый проводник, который обладает малым сопротивлением и наматывается на сердечник небольшим количеством витков. Для контроля заданных параметров предусмотрена автоматизированная система включения/отключения.

Реле времени

В большинстве случаев реле времени устанавливают при необходимости формирования каскадов пуска при подключении оборудования высокой мощности. Такой подход позволяет избежать резких скачков нагрузки в момент включения техники, превышающих допустимые значения. Задержка по времени обеспечивается за счёт дополнительного короткозамкнутого контура, роль которого выполняет надетая на сердечник медная гильза.

Принцип работы реле времени основан на «гашении» напряжённости электромагнитного поля за счёт наличия противоположно направленного тока. В итоге формируется задержка, величина которой может составлять 0.07–0.15 с. Регулировка выполняется пружиной якоря ЭМР. Тот же эффект наблюдается при выключении электропитания, но задержка может составлять 0.5–2 с.

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 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.

ВСЁ что Вы хотели знать о РЕЛЕ. Виды и способы подключения — в Теории и на Практике!

Основные конструкционные узлы и принцип действия контактных реле

В перспективе наиболее приемлемым следует признать оптималь­ное сочетание контактных и бесконтактных приборов. Применение тех или иных приборов в конкретных системах автоматики и телемехани­ки определяется на основании эксплуатационных, технических и экономических требований, предъявляемых к вновь разрабатывае­мым и проектируемым системам.

Рассмотренные классификация и основ­ные характеристики относятся лишь к контактным реле.

Требования к надежности работы реле

По надежности действия реле подразделяются на I и низшие клас­сы надежности.

К реле I класса надежности относятся реле, у которых возврат якоря при выключении тока в обмотках обеспечивается с максималь­ной гарантией и осуществляется под действием собственного веса (силы тяжести). Реле I класса надежности имеют также следующие дополнительные свойства, обеспечивающие высокую надежность их действия:

несвариваемость фронтовых контактов, замыкающих наиболее ответственные цепи при возбужденном состоянии реле; для этого фронтовые контакты изготовляют из графита с примесью серебра, а остальные контакты — из серебра;

надежное контактное нажатие и сравнительно большие меж­контактные расстояния (нажатие на фронтовые контакты не менее 0,3 Н, на тыловые — не менее 0,15 Н), зазор между контактами при крайних положениях якоря должен быть не менее 1,3 мм; исключение залипания якоря при выключении тока в обмотке реле, что обеспечивается наличием антимагнитных штифтов на якоре.

Реле I класса надежности применяют во всех системах автоматики и телемеханики без дополнительного схемного контроля отпускания якоря.

У реле низших классов надежности возврат якоря при выключении тока в обмотках реле может обеспечиваться как под действием собственного веса, так и под действием сил реакции контактных пру­жин. Эти реле, как правило, используют в схемах, не связанных непо­средственно с обеспечением безопасности движения поездов (дис­петчерский контроль, схемы наборной группы маршрутно-релейной централизации, кодовая аппаратура диспетчерской централизации и др.). При использовании этих реле в ответственных цепях (дешифраторы автоблокировки и АЛС, путевые реле импульсных рельсо­вых цепей и др.) предусматривают обязательный схемный контроль притяжения и отпускания якоря реле при непрерывной импульсной работе. Если же эти реле работают в ответственных цепях с непрерыв­ным питанием, то применяют их дублирование (параллельное или последовательное включение обмоток реле и последовательное вклю­чение контактов).

Магнитная система реле

В конструкции реле следует применять такие магнитные материалы, которые обладают максимальной магнитной проницаемостью и незначительной коэрцитивной силой и не подвергаться заметному старению.

Ферромагнитный материал проявляет явления гистерезиса и насыщения и чья проницаемость зависит отнапряженности магнитного поля.Микроскопически элементарные магниты выстраиваются параллельно вобъемах, называемых доменами. Ненамагниченное состояние ферромагнитного материала обусловленополной нейтрализацией намагничивания доменов, создающее нулевое внешнее намагничивание.

Конструкция реле должна предусматривать максимальное использование магнитного материала для основного назначения. Тяговое усилие электромагнита реле и противодействующие механические силы, возникающие во время движения якоря, должны быть согласованы так, чтобы были исключены сильные удары якоря о сердечник и не нарушалось соответствие положения контактов с положением якоря. Движение якоря ограничивается упорами, которые должны быть изготовлены из полностью антимагнитного и устойчивого к коррозии материала.

В течение предписанного срока службы реле воздушный зазор для притянутого якоря не должен быть меньше 0,2 мм, чтобы не вызвать примыкания якоря.

Магнитная цепь –устройство, содержащее сердечники из ферромагнитных материалов, через которые замыкается магнитный поток.

Рис.1.7

Рис.1.7

Магнитные цепи являются составными частями электротехнических установок: двигателей, генераторов, трансформаторов, реле и других устройств.

Магнитная цепь представляет собой совокупность источника намагничивающей силы и магнитопровода.

Источникомнамагничивающей силы является обычно обмотка (катушка) с током или постоянный магнит.

Магнитопроводыпредназначены для усиления магнитного потока и придания магнитному полю определенной конфигурации. Иногда магнитопровод может включать воздушные промежутки. В качестве материала для магнитопроводов применяются ферромагнитные материалы.

Закон Ома для неразветвленной магнитной цепи:магнитный поток прямо пропорционален магнитодвижущей силе и обратно пропорционален полному магнитному сопротивлению цепи.

(практически не применяется из-за нелинейности сопротивлений).

Законы Кирхгофа для магнитных цепей:

I закон Кирхгофа для магнитной цепи

–
алгебраическая сумма магнитных потоков в узле магнитной цепи равна нулю.
II закон Кирхгофа для магнитной цепи

–
в контуре магнитной цепи алгебраическая сумма магнитодвижущих сил равна алгебраической сумме магнитных напряжений на отдельных участках.
Рассчитать магнитную цепь — это значит по заданному магнитному потоку (магнитной индукции), кривым намагничивания и геометрическим размерам магнитной цепи определить намагничивающую силу, необходимую для создания заданного потока.

Расчет неразветвленных магнитных цепей:

1.Проводят среднюю магнитную линию и по ней разбивают цепь на однородные участки (т.е. одинакового поперечного сечения и магнитной проницаемости) и определяют их длину и сечение.

2.По формуле В=Ф/S

определяют магнитные индукции участков.

3.Необходимую напряженность для участков, выполненных из ферромагнитных материалов находят по кривым намагничивания, а для воздушных зазоров по формуле Н0=В/m0.

4.По закону полного тока складывая магнитные напряжения всех участков определяют намагничивающую силу, необходимую для создания в данной цепи потока Ф: Iw=Н1l1+H2l2+…

Рис.1.8

Простейший электромагнит— стальной сердечник, на котором размещается катушка.

Рис.1.8

Контактная система реле

Влияние физических факторов на сопротивление контактов. Параметры контактной системы.

1. Раствор контактов – кратчайшее расстояние между разомкнутыми контактными поверхностями подвижной и неподвижной контакт-деталей.

2. Провал контактной системы – продвижение подвижного контакта

после соприкосновения контактных поверхностей ( l

).

3. Контактное нажатие – сила, сжимающая контакты. Различаются начальное Рн

и конечное
Рк
нажатия, где
Рк
=
Рн
+
с l
(
с
– жесткость контактной пружины).

Контактное нажатие:

увеличением контактного нажатия переходное сопротивление снижается. Это объясняется тем, что по мере роста нажатия на контакты увеличивается действительная площадь их соприкосновения вследствие деформации неровностей на соприкасающихся поверхностях. При дальнейшем увеличении нажатия материал контактов деформируется в меньшей степени, и уменьшение переходного сопротивления замедляется

Характер изменения переходного сопротивления при уменьшении контактного нажатия иной. Это обусловлено наличием остаточной деформации микронеровностей на контактирующих поверхностях. Это справедливо для твердометаллических контактов.

Для ЖМК сопротивление контактов практически не зависит от нажатия и оно в несколько раз ниже, чем для твердометаллических контактов. Это объясняется тем, что в ЖМК действительная контактная поверхность равна кажущейся, т. е. микронеровности контактной поверхности не влияют на величину контактного сопротивления.

Контактная поверхность:

увеличением площади контактной поверхности увеличивается число точек соприкосновения n

в выражении.

Однако для твердометаллических контактов влияние контактной поверхности на переходное контактное сопротивление невелико вследствие того, что переходное сопротивление зависит не от удельного, а от полного нажатия на контакты, поскольку контактирование происходит не по кажущейся площади контакта, а в контактной точке (действительной площади).

Однако с величиной контактной поверхности приходится считаться в силу того, что при протекании тока через контакт происходит нагрев материала контакта. Поэтому при больших токах электрические потери могут быть значительными и для отвода тепла от контакта необходима достаточная величина поверхности контактного соединения.

Сопротивление ЖМК существенно уменьшается с увеличением площади их соприкосновения, вследствие указанной выше причины.

Температура контактной поверхности.

увеличением температуры нагрева твердометаллического контакта его переходное сопротивление возрастает вследствие повышения удельного электросопротивления контактного материала

Но с возрастанием температуры увеличивается поверхность соприкосновения, так как увеличивается деформация микронеровностей на контактирующих поверхностях вследствие снижения механической прочности контактного материала, и сопротивление контакта уменьшается.Последующее резкое снижение переходного сопротивления (в точке г) после некоторого его возрастания происходит при достижении температуры плавления контактного материала.

Сопротивление ЖМК монотонно возрастает с повышением температуры (прямая 2), вследствие увеличения удельного сопротивления жидкого металла.

При переходе тока через контактную поверхность происходит выделение тепла. Из-за наличия переходного сопротивления температура контактной поверхности превышает температуру контакт-детали. Превышение температуры контактной площадки над температурой контакт-детали будет соответствовать.

Эффект Пельтье возникает при протекании тока через место контактирования проводников из 2-х разнородных металлов. Он объясняется наличием контактной разности потенциалов. Если электрическое поле, создаваемое контактной разностью потенциалов, ускоряет электроны, то в спае выделяется теплота Пельтье; если поле задерживает движение электронов, то теплота поглощается.

Эффект Колера является результатом туннельного сопротивления, присущего пленкам на поверхности соприкасающихся контактов. Кинетическая энергия прошедших через пленку туннельных электронов увеличивается, когда они достигают анода, имеющего меньший отрицательный потенциал, чем катод. Избыток энергии преобразуется в виде теплоты. В результате анодная сторона на пленке нагревается сильнее.

Все три эффекта имеют место независимо от выделения теплоты Джоуля в контакте. Существенное влияние они могут приобретать лишь в контактах при протекании весьма малых токов.

Состояние контактных поверхностей.

Выше отмечалось, что на величину контактного сопротивления существенно влияют окисные пленки и загрязнения на поверхности контактов. Это особенно влияет на контакты, работающие в химически агрессивных средах, в условиях повышенной температуры, влажности, запыленности. Кроме некоторых благородных металлов (золота, платины), почти все металлы взаимодействуют с окружающей средой, образуя различные пленки.

Следует отметить, что окиси серебра имеют низкое электрическое сопротивление сравнимое с сопротивлением чистого серебра. Поэтому, учитывая относительно низкую стоимость серебра, серебряные контакты получили наибольшее применение в электрических аппаратах.

Коррозия контактных поверхностей может привести к временному или полному нарушению проводимости контакта.

Сильное окисление меди начинается уже при 70°С, а при 100°С сопротивление медных контактов может возрасти в несколько десятков раз. Необходимо защищать контакты от коррозии. Это осуществляется применением антикоррозийных покрытий из металла, лака или смазки. Для защиты контактов от коррозии применяется нажатие большой силы на контактные поверхности (происходит механическое разрушение окисных пленок).

В коммутирующих подвижных контактах происходит эффект самоочищения контактных поверхностей от окисных пленок вследствие их разрушения при трении и взаимном перемещении контактов относительно друг друга.

Шлифовка контактных поверхностей увеличивает переходное сопротивление по сравнению с обработкой напильником, так как при шлифовке бугорки, микронеровности на поверхности контакта становятся более

пологими, и смятие их затрудняется.

Время эксплуатации

Электрическое сопротивление контакта не остается постоянным во времени, так как толщина окисных пленок на поверхности контакта с течением времени увеличивается. Однако при этом увеличивается падение напряжения на контактном переходе, градиент электрического поля в пленке и температура контакта

Совместное действие высокой температуры нагрева и электрического поля приводит к электрическому пробою (фритингу) и разрушению окисной пленки. Контактное сопротивление падает, но в последствии процесс повторяется .

Особенности работы подвижных контактных соединений

Режимы работы контактов

— работе подвижных контактов аппаратов различают три режима: замкнутое состояние, размыкание контактов, замыкание контактов.

Замкнутое состояние.

Процессы, происходящие в замкнутом состоянии контактных соединений, аналогичны процессам, происходящим в неподвижных контактах. Это наиболее благоприятный момент работы для подвижных контактов.

Процесс размыкания цепи.

Это наиболее тяжелый момент работы подвижных контактов. Процесс размыкания имеет несколько фаз.

а) Начальная фаза − от t

= 0 до
t
=
T
1, контакты еще не разошлись, но изменяется либо площадь, либо усилие на контактах, что приводит к изменению переходного сопротивления
Г
пер. При
t
=
T
1
Г
пер резко возрастает,

вызывая усиленный нагрев контакта, который может быть достаточен для расплавления материала контакта.

б) Фаза при t

≥
T
1 соответствует началу расхождения контактов. При этом первое время между контактами будет существовать жидкий мостик из расплавленного металла, который, при дальнейшем расхождении контакта прерывается, унося часть металла с анода. в) При этой фазе расхождения контактов происходит резкое увеличение падения напряжения на контактах, которое может привести к возникновению газового разряда (дуги). Например: для
Сu
:
U
= 12 В,
I
= 0,42 A;

для Al

:
U
= 14 В,
I
= 0,5 A.

Процесс замыкание цепи.

При уменьшении расстояния между контактами до 10−5 см резко увеличивается градиент напряжения E

=
dudx
. Под влиянием этого электрического поля
Е
возникает автоэлектронная эмиссия электронов с поверхности катода, являющаяся причиной появления искры. Так как в

следующий момент времени контакты замыкаются, то искра не успевает обычно превратиться в дугу. Однако дуга может возникнуть при замыкании контактов в случае наличия вибрации их. Таким образом, возникновение электрических разрядов при замыкании и размыкании подвижных контактов приводит к разрушению их вследствие электрического износа

.

Электрический износ контактов. Электрический износ или эрозия

–это явления физического характера (плавление, испарение, распыление металла), происходящие на рабочих

поверхностях. Сопровождаются переносом металла с одного контакта на другой. При малых токах разрушение контакта вызывается плавлением контактных точек и вытягиванием жидких мостиков металла. Следствием этого является перенос металла контакта с анода на катод и образование иглы на поверхности катода и углубления (кратера) на поверхности анода, что приводит к значительному изменению формы контакта. При горящей дуге интенсивная ионизация молекул газа вызывает бомбардировку и разрушение катода ионами газа. В этом случае наблюдается перенос металла с катода на анод. Вследствие термического действия дуги происходит испарение, разбрызгивание материала контактов. Разрушение происходит как у анода, так и у катода. Износ контактов тем больше, чем больше ток, протекающий через контакты.

Более твердые контактные материалы дают меньший износ, чем мягкие. При дуговом разряде имеет место перенос металла с катода на анод, при искревом разряде – наоборот.

Следует отметить, что благородные металлы хорошо сопротивляются коррозии и сильнее подвержены действию эрозии.

Уменьшение эрозии

контактов достигается:

-за счет быстрого перемещения дуги из зоны горения и гашение ее (меньше расплавлено металла);

— применением эрозионно стойких материалов из металлокерамики (медь – графит и др);

— при малых токах применением шунтирования контакта емкостью (часть энергии разряда уходит на заряд конденсатора).

Механический износ контактов. Силы сжатия при ударе контактов, скольжение их друг о друга и контактное нажатие вызывают расплющивание, растрескивание, истирание материала контактов, т. е. их механическое разрушение. Чем больше число замыканий в единицу времени, тем больше износ. Чем выше сила нажатия, тем выше износ. Практически механический износ очень мал и составляет 1-3% от электрического износа.

В процессе работы подвижные контакты подвержены коррозии больше, чем неподвижные. Это вызывается большей возможностью для проникновения коррозии к контактным поверхностям при разомкнутых контактах. Кроме того из-за повышенной температуры, вызванной увеличением переходного сопротивления в момент размыкания, окисление контактов проходит более интенсивно.

Однако следует иметь ввиду, что у подвижных контактов замыкание и размыкание сопровождаются ударами и скольжением контактных поверхностей друг об друга, это приводит к разрушению и удалению окисного слоя (самоочищению), следовательно, Гпер

уменьшается. У неподвижных же контактов процесс самоочищения отсутствует. Вибрация и сваривание контактов

Вибрация контактов – отскакивание подвижных контактов − связана с механическими и электродинамическими силами в контактных соединениях.

Сваривание контактов

происходит в результате высокого нагрева и плавления контактных точек. К свариванию может привести наличие вибрации, эрозии, больших токов короткого замыкания. Возникающая в результате вибраций электрическая дуга расплавляет поверхности контактов и при последующем соударении расплавленные поверхности, приходя в соприкосновение, сцепляются, металл застывает, так как уже дуги нет, и контакты оказываются сваренными.

Контакты могут свариться и в замкнутом состоянии, если через них протекает ток короткого замыкания, который вызывает значительное выделение тепла в переходном сопротивлении.

Сваривания можно избежать,

уменьшая вибрации:увеличивая силу нажатия; уменьшая переходное сопротивление; применяя жидкометаллические контакты.

⇐ Предыдущая3Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

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.

Основные параметры выбора реле

Контактная группа

Одним из ключевых параметров выбора ЭМР является конфигурация его контактов: механизм чаще всего срабатывает на размыкание, замыкание или переключение. При выборе необходимо учитывать следующие параметры:

• падение напряжения;
• номинальная нагрузка, при которой переключение выполняется с высокой надёжностью;
• предельно допустимые коммутируемые мощность, напряжение и ток;
• механическая и электрическая стойкость к износу;
• импульсный ток;
• минимальная нагрузка;
• материал изготовления контактов.

Технические характеристики

За основу при выборе электромагнитного реле 220 В принимают:

• рабочее напряжение и ток;
• чувствительность (минимальное значение подаваемой на обмотку мощности, при которой устройство способно переключаться);
• время срабатывания, отпускания, вибрации контактов;
• коэффициент возврата, составляющий для ЭМР разных типов от 0.1 до 0.98;
• ток срабатывания (его минимальное значение, при котором происходит переключение, замыкание или размыкание контактов);
• коэффициент запаса (от 1.4 до 2);
• частота коммутации реле.

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: Зарядное устройство для четырёхколёсного коня из ATX
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.

Устройство и принцип работы

Основу конструкции ЭМР составляет сердечник из немагнитного сплава с электрической катушкой, выполненной из медной проволоки, покрытой диэлектриком (лаком, синтетической или тканевой изоляцией). При подаче напряжения на вход происходит втягивание подвижного элемента, за счёт чего контакты движутся.

Также конструкцией предусмотрено наличие нескольких функциональных блоков:

• промежуточные элементы, которые обеспечивают срабатывание исполнительного механизма;
• управляющие компоненты, преобразующие электрическую энергию на входе в магнитное поле);
• исполнительные устройства (контакты), воздействующие непосредственно на цепи управления.

Выпускаются ЭМР с нормально замкнутыми, разомкнутыми контактами, аппараты смешанного исполнения.

Принцип действия электромагнитного реле основан на работе магнитного поля, силовые линии которого пронизывают сердечник при подаче на катушку электрического тока. В результате к сердечнику притягивается якорь, обладающий магнитными свойствами. В результате контактная группа размыкается или замыкается. При падении напряжения возвратная пружина возвращает подвижный элемент в исходное состояние.

Особенность конструкции промежуточных ЭМР заключается в наличии в составе устройства полупроводниковой приставки времени. Управление ею обеспечивается путём поворота резистора. Для уменьшения инерционных показателей аппарат может комплектоваться шихтованным сердечником.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Виды реле по назначению

По назначению эти устройства бывают трех типов – управления, защиты, сигнализации.

Реле управления

Эти реле являются первичными. Монтируются непосредственно в электроцепь. Их роль – включение и выключение отдельных элементов схемы. Могут использоваться самостоятельно или в качестве комплектующих низковольтных комплектных устройств – ящиков, панелей, шкафов.

Реле защиты

Выполняют функции включения, отключения и защиты устройств, имеющих термические контакты – электродвигателей, вентиляторов. При превышении температуры термические контакты размыкаются. Оборудование может восстановить работу только после остывания термоконтактов до установленной температуры.

Сигнализации

Такие реле устанавливают в охранных системах автотранспорта, предприятий, придомовых территорий. Служат для формирования сигнала при достижении установленной величины параметра, который находится под контролем (ток, напряжение, частота, давление, температура, акустические параметры и другие).

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.

Другие виды электрических реле

Твердотельные

Эти электронные устройства компактны и долговечны, благодаря отсутствию трущихся механических частей. Работу механики здесь выполняют полупроводниковые элементы – биполярные и МОП-транзисторы, тиристоры, симисторы. По сравнению с твердотельными, они имеют следующие преимущества:

• Низкий уровень шума при работе.
• Очень высокая наработка на отказ, которая в 100 раз и более превышает ресурс электромагнитных устройств.
• Быстродействие, составляющее доли миллисекунд, у электромагнитных 50 мс – 1с.
• Электропотребление ниже на 95 %.

Однако твердотельные реле имеют не только достоинства, но и недостатки. Одним из них является слабая устойчивость к импульсным перенапряжениям, которые электромагнитным реле практически не страшны. При использовании твердотельных реле необходимо предусмотреть схемотехническое решение, которое ограничивает эти импульсы. Есть и еще минусы – нагрев при работе, наличие токов утечки, приводящих к наличию напряжения на фазном проводе даже при отключенном реле.

Твердотельные реле применяют в системах регулирования температуры, в которых в качестве нагревателей используются ТЭНы, в промышленной автоматике, телеметрии, механизмах оборудования, используемого в металлургической и химической индустрии, в медоборудовании, военной электронике.

Герконовые

Реле этого типа представляют собой герконовую катушку. Это баллон, заполненный инертным газом, или внутри которого создан вакуум. Внутри баллона располагают соединительные элементы из пермаллоя – прецизионного сплава (сплава с точно заданным химическим составом), включающего железо и никель. Эти соединительные элементы имеют вид проволоки с контактами. Их покрывают серебряным или золотым напылением. Геркон размещают в середине электрического магнита или в пределах действия его поля. При подаче тока на обмотку электромагнита образуется магнитный поток, который запирает контакты. Герконовые реле могут выполнять функции: замыкающие, переключающие, размыкающие. Преимущества этих устройств – компактные габариты, доступная цена, отсутствие трущихся частей, что продлевает срок службы. Тот факт, что контактная группа располагается в инертном газе или вакууме и надежно защищена от влаги, повышает надежность реле.

При использовании герконовых реле следует избегать:

• близкого присутствия источника ультразвука, который будет негативно влиять на работоспособность;
• воздействия постороннего магнитного поля;
• механических повреждений.

Колба изготавливается обычно из стекла, поэтому ее нужно всячески оберегать от механических воздействий. При разбитой колбе контактная группа срабатывать не будет. Герконовые реле можно использовать только в системах, в которых параметры электропитания находятся в пределах, установленных в технической документации. При подаче слишком высоких токов произойдет размыкание контактов. Нарушения в работе герконовых реле наблюдаются и в случаях подачи тока слишком низкой частоты.

Фотоэлектронные (фотореле)

Основой фотоэлектронного реле является полупроводниковый элемент – фоторезистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от изменения освещенности. Фотореле – прибор, широко применяемый коммунальными службами. Он надежен в работе и обеспечивает существенную экономию электроэнергии и безопасность на улицах. При повышении освещенности все осветительное оборудование отключается, а при наступлении темноты – включается. Большинство таких приборов оснащено регулятором порога срабатывания и механическим выключателем.

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: Логические микросхемы

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.

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.

Реле мощности

Устройство, ограничивающее мощность, действует аналогично ограничителю тока нагрузки. При превышении установленного порога мощности происходит отключение потребителя. Реле ограничения мощности часто оснащаются функцией автоматического повторного включения. То есть, после снижения нагрузки работа оборудования возобновляется автоматически.

Реле давления

Реле давления – важнейший прибор, используемый в насосном оборудовании для контроля перепадов давления воды, масла, нефти, воздуха. Различают два основных типа таких приборов – электромеханические и электронные.

Электромеханические реле имеют в конструкции особый элемент, реагирующий на изменение давления в системе, – гибкую мембрану, которая изгибается под напором жидкости (воздуха) в системе. Она соединяется с двумя пружинами, одна из которых настраивается на минимально допустимый напор, а вторая – на разницу между верхней и нижней границами давления в системе. При снижении давления в системе ниже минимального порога реле включает насосное оборудование, при превышении верхнего порога – отключает. Это простые и надежные устройства, но не очень удобные в эксплуатации. Оператору приходится регулярно проверять настройки и при необходимости их корректировать.

Электронные устройства имеют более сложную конструкцию. Пределы можно устанавливать очень точно и при эксплуатации контролировать их не требуется. Электронные приборы чувствительны к гидроударам, поэтому их оснащают небольшими гидробаками (объем – примерно 400 мл). Электронное реле давления устанавливается между насосным оборудованием и первой точкой водоразбора.

Реле акустические

Акустические реле реагируют на изменение акустических величин – частоты звуковой волны, ее давления или акустических характеристик материалов – коэффициентов поглощения и отражения. Принцип действия может быть механическим или электрическим. В акустических приборах механического действия предусмотрена мембрана, которая прогибается под давлением звуковых волн, и при достижении определенной величины давления происходит замыкание контакта. В состав электрических акустических приборов входят: воспринимающий орган (микрофон, фильтр), усилитель, выходное электрическое реле.

Устройства, срабатывающие на любой шум, часто используются совместно с системой освещения. Они реагируют на любой возникающий шум в помещении и дают сигнал на включение света. Обычно их устанавливают в коридорах и на лестничных площадках. Также акустические реле широко используются в охранных системах, «интеллектуальных» игрушках.

Газовые реле

Эти приборы применяются для обеспечения газовой защиты. Они представляют собой металлический корпус, врезанный в маслопровод. Реле в нормальном состоянии заполнено маслом, а его контакты находятся в разомкнутом состоянии. При повышении содержания газов они заполняют верхнюю часть реле с одновременным вытеснением масла. Поплавок, имеющийся в конструкции, с понижением уровня масла опускается, поворачивается вокруг своей оси и вызывает замыкание контактов в сигнальной цепи. Сформированный сигнал предупреждает о высокой загазованности среды.

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).

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.

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.

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: Люблю мастерить подарки собственными руками

Реле напряжения 220В для дома: выбор, схемы установки

С появлением бытовых электроприборов, начиненных электроникой, остро стал вопрос стабильного напряжения в квартире. Реконструкции подстанций и ЛЭП выполняются медленно. В сети наблюдаются перепады напряжения, а часто оно вообще далеко от нормы.
По существующим еще советским стандартам напряжение однофазной сети должно быть 220 вольт. Сейчас введены новые нормы, по которым показатель должен составлять 230 вольт. Допускается до 10% отклонения в разные стороны, но не более того.

Если напряжение сети скачет, необходимо установить для дома реле напряжения 220в, которое не позволит перегореть домашней технике.

Что такое реле и его существующие разновидности

Чтобы разобраться с назначением этого защитного прибора, давайте узнаем, из чего он состоит. Итак, реле контроля напряжения, далее именуемое РКН, состоит из единого корпуса, внутри которого находится электронный контроллер напряжения и разъединители нагрузки.

Контроллер может быть выполнен из компаратора или электронной схемы с микропроцессором. Второй вариант считается надежней, плюс позволяет плавно срабатывать отключающемуся устройству.

Обратите внимание

Что касается разъединителей нагрузки, то это обычный блок механических контактов, работающих по принципу контактора.

Существует много разновидностей РКН. Производитель для удобства работы пытается улучшить свои изделия, оборудовав их электронным табло или другими приспособлениями. Давайте рассмотрим основные разновидности приборов, подходящих для домашнего пользования.

Модель системы вилка-розетка

Простейший прибор, представленный моделями V-protector 16AN или РН-101М, предназначен для защиты отдельного потребителя. Его внешний вид напоминает простой тройник или переходник. Реле на корпусе с одной стороны имеет вилку для подключения к розетке.

С другой стороны корпуса находится разъем, куда подключают вилку любого электроприбора, например, холодильника. Для установки порогов срабатывания РКН на корпусе имеются кнопки. Электронное табло служит для удобства настройки, а также отображает напряжение электросети.

Внутри корпуса установлен микроконтроллер, анализирующий проходящее напряжение и управляющий работой электромагнитного реле.

Модель системы удлинитель

Устройство и работа этого реле идентичны выше рассмотренной модели. Единственным отличием является конструкция корпуса. Внешний вид реле напоминает простой удлинитель типа сетевого фильтра. Корпус оборудован несколькими разъемами для одновременного подключения нескольких потребителей. Изделие представлено моделями РН-101М, ZUBR P616y и V-protector 10Acy.

Модель для монтажа на DIN-рейку

РКН такого образца монтируется внутри электрощита. Его можно подключить к отдельной линии, идущей на группу потребителей, или весь дом. Защитный прибор представлен моделями V-protector 16-80A и ZUBR D340t.

Они отличаются широким диапазоном регулировки и наличием независимых режимов работы. То есть, прибор способен работать только на высоких или низких порогах, а также как обычное реле. РКН рассчитано на рабочую нагрузку не более 8,5 кВА.

Если мощность потребителя превышает данный параметр, реле ставят в комплекте с контактором или магнитным пускателем.

По каким параметрам выбирают РКН

Основной параметр РКН – это быстрота срабатывания. Хорошим показателем считается верхний предел 0,1 с, а нижний порог 2 с. Каждый прибор имеет шкалу, по которой пользователь выставляет верхний и нижний предел. Покупая для своей квартиры реле, надо усвоить одно важное понятие: РКН не способно заменить стабилизатор напряжения.

Работа реле основана на отключении подачи напряжения в электрическую сеть при достижении недопустимых высоких или низких параметров.

После восстановления напряжения до нормативных параметров, РКН автоматически возобновляет подачу тока.

То есть, если дома наблюдаются частые скачки в электросети, уместно поставить реле, но когда напряжение постоянно низкое или высокое, здесь надо ставить только стабилизатор.

Рекомендации по выбору изделия

• Большинство домашних сетей рассчитаны на 220 вольт. Под такое напряжение следует покупать реле. Если в квартире находится мощная электроплита с подходящей к ней трехфазной проводкой, в электрощите придется поставить РКН, рассчитанное на 380 вольт.
• Чтобы защита была эффективной, необходимо правильно подобрать мощность реле. Этот показатель прибора должен быть на 20% больше, чем общая мощность всех потребителей в доме. Проще всего определиться по установленному внутри электрощита защитному автомату. Если он рассчитан на 32 А, значит, РКН необходимо установить рассчитанное на 40 А.
• Несмотря на то, что РКН уберегает домашнюю сеть от скачков напряжения, сам прибор тоже нуждается в защите. Само реле неспособно защитить себя от скачка высокого напряжения в сети. Поэтому автомат, о котором мы говорили выше, необходимо ставить перед РКН. Так как подбирается мощность автомата на 20% ниже чем у реле, то при появлении высокого напряжения первый прибор отключит РКН. У многих может возникнуть вопрос, зачем тогда ставить реле, если достаточно одного автомата? Дело в том, что РКН срабатывает быстрее, к тому же еще и на низких пределах, что позволяет обеспечить безопасность потребителя. Автомат сработает уже после реле и только на высоких пределах.
• Некоторые производители на корпусе устанавливают электронное табло. Лучше или хуже от этого работать устройство не станет, просто его будет удобней пользователю настраивать.
• Что касается выбора производителя, то здесь лучше посоветоваться со специалистами или почитать отзывы на форумах о разных моделях. Дело в том, что на прилавках магазинов все время появляются новые бренды, и посоветовать что-то конкретное не представляется возможным.

И в завершение надо сказать, что РКН никогда не защитит домашние электроприборы от разряда молнии. На это даже не стоит рассчитывать и лучше установить молниеотвод.

Варианты схем подключения РКН в домашнюю однофазную сеть

Существует несколько вариантов монтажа РКН. Каждая схема подключения реле напряжения имеет свою особенность и обусловлена техническими нюансами.

Подключить РКН в сеть можно как самостоятельное устройство или совместно с контактором. Основным является фазный провод L, по которому осуществляется коммутация. Ноль N необходим только для питания электрической схемы самого реле.

Корпус изделия имеет два клеммных подсоединения L, предназначенных для подключения входа и выхода фазного провода. Нулевая клемма N может быть одна или две. Это не столь важно, так как внутри корпуса все равно стоит перемычка. Разные варианты применяются для удобства подключения.

На схеме видно как подключается РКН без контактора и в паре с ним.

Самой надежной защитой считается монтаж РКН после автомата, но перед электросчетчиком. Это позволяет защитить само реле и прибор учета от скачка высокого напряжения.

Важно

Обычно все электросчетчики опломбированы, и без представителя соответствующей инстанции самому выполнить подключение не удастся. Да и чаще всего, на такое подключение разрешение могут не дать. Здесь приемлема другая схема, где после электросчетчика стоит автомат, а за ним реле.

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

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.

Электромагнитные реле на схемах: обмотки, контактные группы

Особенность реле в том, что оно состоит из двух частей — обмотки и контактов. Обмотка и контакты имеют различное обозначение. Обмотка графически выглядит как прямоугольник, контакты разного таки имеют каждый свое обозначение. Оно отражает их название/назначения, так что проблем с идентификацией обычно не возникает.

Типы контактов электромагнитных реле и их обозначение на схемах

Иногда рядом с графическим изображением ставят обозначение типа — НЗ (нормально замкнутый) или НО (нормально открытый). Но чаще прописывают принадлежность к реле и номер контактной группы, а тип контакта понятен по графическому изображению.

Вообще, искать контакты реле надо по всей схеме. Ведь физически оно находится в одном месте, а разные его контакты являются частью разных цепей. Это и отображается на схемах. Обмотка в одном месте — в цепи подачи питания. Контакты разбросаны в разных местах — в цепях, в которых они работают.

Пример схемы на электромагнитных реле: контакты находятся в соответствующих цепях (см. цветовую маркировку)

Для примера посмотрите на схему с реле. Реле КА, КV1 и КМ имеют одну контактную группу, КV3 — две, KV2 — три. Но три — это далеко не предел. Контактных групп в каждом реле может быть и десять-двенадцать и больше. И схема на рисунке простая. А если она занимает пару листов формата А2 и в ней масса элементов…

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.

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.

Принцип работы

Электромагнитное реле, принцип действия которого является общим для любого типа, состоит из следующих элементов:

1. Основание.
2. Якорь.
3. Катушка из витков провода.
4. Подвижные и закрепленные контакты.

Все детали крепятся на основании. Якорь выполнен с возможностью поворота и удерживается пружиной. Когда на обмотку катушки подается напряжение, по ее виткам протекает электрический ток, создавая электромагнитные силы в сердечнике. Они притягивают якорь, который поворачивается и замыкает подвижные контакты с парными неподвижными. При отключении тока якорь возвращается пружиной обратно. Вместе с ним перемещаются подвижные контакты.

От типовой конструкции отличаются только герконовые реле, где контакты, сердечник, якорь и пружина совмещены в единой паре электродов.

Электромагнитное реле, схема которого изображена ниже, является коммутирующим устройством.

Она типична и в целом показывает, как электрическая энергия преобразуется в магнитную, которая затем преодолевает усилие пружины и перемещает контакты.

Электрические цепи катушки и коммутации ничем не связаны. За счет этого малые токи могут управлять большими. В результате реле электромагнитное является усилителем тока или напряже­ния. Функционально оно включает три основных элемента:

• воспринимающий;
• промежуточный;
• исполнительный.

Первым из них является обмотка, создающая электромагнитное поле. По ней проходит контролируемый ток, при достижении которым заданного порогового значения происходит воздействие на исполнительный элемент — электрические контакты, замыкающие или размыкающие выходную цепь.

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 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.