Бистабильное импульсное реле для управления освещением — что это такое?

С помощью схемы состоящей из бистабильного реле плюс любого количества кнопок (типа как от звонка) можно управлять освещением из любого количества мест. Такое дело нужно в длинных коридорах, помещениях где есть возможность входа в комнату с двух сторон, в спальнях где основной свет можно зажечь как у двери, так и у кровати.

Структурная схема бистабильного реле

Принцип работы импульсного реле показан на анимированом рисунке (присмотритесь к нему внимательно):

1. Фазовый потенциал ( L ) идёт как на кнопу, так и на реле.
2. Когда используем кнопку ( S1 ), чтобы подать потенциал на реле, оно замыкает внутренний контакт реле и подает питание для лампы, даже если кнопка ( S1 ) будет отпущена.
3. Последующая подача на реле потенциала с помощью кнопки отключит лампу до тех пор, пока кнопка не будет нажата снова.
4. И лампа, и реле должны быть подключены к нейтральному ( N ) проводу, чтобы все функционировало так, как должно.

Устройство

На рынке существует большое разнообразие импульсных реле, за счет технических и конструктивных отличий вы можете встретить и разные устройства. Но в качестве примера мы рассмотрим наиболее простое и практичное для понимания принципа действия (см. рисунок 1).

Простейший пример импульсного реле состоит из таких элементов:

• Катушка – изготавливается из медного проводника, намотанного на немагнитное основание, к примеру, каркас из текстолита, электрокартона и т.д. Предназначена для создания электромагнитного поля, воздействующего на магнитные элементы.
• Сердечник – выполняется из ферромагнитных материалов, вступающих во взаимодействие с магнитным полем катушки. Предназначен для перемещения и совершения магнитного воздействия.
• Контактная система реле – состоит из подвижных и неподвижных контактов, предназначенных для передачи сигнала.
• Резистивные, емкостные и сигнальные элементы – применяются для задания логики работы устройства и обозначения состояния.
• Таймер – задает временной интервал выдержки реле, но присутствует не во всех моделях, помогает существенно расширить функционал оборудования.

Схема простого подключения

В простейшей схеме есть одна кнопка и бистабильное реле, расположенное с этой кнопкой. Такая система имеет смысл только тогда, когда реле может управляться из другого источника, например, с помощью пульта дистанционного управления или центральной системы управления (элемент умный дом).

1. Сетевое питание 220V подключено к клемме ( L ) кнопки ( S1 ).
2. Электрический потенциал от клеммы ( L ) передается непосредственно на клемму реле ( 1 ) ( PB ). Потенциал от этого провода будет передаваться на лампу при работе реле.
3. Соединяем нейтральные ( N ) и защитные ( PE ) провода за пределами кнопки ( P1 ). Защитный провод ( PE ) подключается к клемме PE в лампе, а нейтральный провод – к клемме N лампы и к клемме ( A2 ) реле.
4. Когда кнопка используется для индикации потенциала на клемме ( A1 ) реле, то реле соединяет клеммы ( 1 ) и ( 2 ) вместе с контактом, и лампа включается. После отпускания кнопки контакт останется замкнут, поэтому лампа останется включенной.
5. Изменение произойдет когда кнопка снова будет нажата и реле отключит контакт разорвав соединение между клеммами ( 1 ) и ( 2 ).

Почему только кнопочные?

При использовании импульсных реле, применяются уже другие виды выключателей – кнопочные, звонковые или нажимного типа.
Обратите внимание, простые одноклавишники или двухклавишники здесь не подойдут. За редким исключением, например для реле Меандр РИО-2

Но об этом чуть позже

За редким исключением, например для реле Меандр РИО-2. Но об этом чуть позже.

Исходя из этого факта, на импульсные реле нельзя подавать сигнал слишком длительное время, иначе у него сгорит катушка. Некоторые производители предупреждают, что время непрерывной подачи сигнала на их моделях должно составлять не более 1 минуты.

А некоторые детки очень любят поиграться с такими кнопочками, после чего они и выходят из строя.

Кнопочные выключатели внешне напоминают обычные, только внутри их конструкции имеется возвратная пружинка, которая после каждого нажатия возвращает клавишу и контакт в исходное положение.

Есть и двухклавишные кнопки в одном корпусе.

Они пригодятся, когда вы захотите подключить от одного реле общее освещение на кухне и одновременно подсветку рабочей зоны столешницы.

Либо в зале – люстру и подсветку по периметру, плюс отдельно бра.

Многие вместо специальных выключателей используют подпружиненные кнопки для дверных звонков.

Управление реле из двух мест

Электрический потенциал от фазового провода ( L ) передается на клемму ( 2 ) кнопки ( S1 ), как при нажатии кнопки ( S1 ), так и ( S2 ). Внутри на схеме вы видите символ катушки, который управляет контактом реле, когда мы подаем напряжение на клеммы ( A1 ) и ( A2 ).

Таким образом мы можем прикрепить любое количество кнопок для независимого управления светом из разных мест. Если вы хотите добавить дополнительный элемент управления из другого места, просто введите в цепь еще одну кнопку и подключите её параллельно к любой другой кнопке, которая управляет этой лампой, или непосредственно к реле.

Технические характеристики

В соответствии с п.2.1. ГОСТ 16121-86 параметры импульсных реле должны соответствовать техническим условиями и стандартам, на основании которых они изготавливаются. Наиболее актуальными для работы бистабильных коммутаторов являются:

• количество кнопочных коммутаторов, которые можно подключить совместно с определенным типом ламп;
• пределы допустимого для коммутации напряжения;
• максимальная токовая нагрузка, допустимая для коммутации;
• допустимое число или мощность лампочек определенного типа;
• габаритные размеры должны соответствовать паспортным данным в соответствии с п.2.2.1 ГОСТ 16121-86

• время подачи сигнала и задержка срабатывания;
• механическая и электрическая прочность элементов конструкции;
• износоустойчивость по количеству циклов;
• климатическое исполнение.

Некоторые из этих данных вы можете найти на корпусе импульсного реле (см. пример на рисунке 8), другие только в паспорте устройства.

Бистабильное реле на две кнопки

Теперь возьмём бистабильное реле, которое может быть установлено вне коробки, например, в домашнем коммутационном аппарате. Так что вот для изучения еще одна схема подключения.

Это по-сути то же, что и в предыдущем рисунке, изменилась только форма реле.

Полезное: Сборка электрического щитка в квартире или частном доме своими руками

Выводы и полезное видео по теме

Видеоматериал рассказывает об устройстве, работе, применении и истории создания этого вида устройств:

Следующий сюжет подробно описывает принцип действия твердотельных или электронных реле:

Использование импульсных реле находит все более широкое применение в современных системах электрификации. Увеличение требований к функционалу и гибкости управления освещением, экономии материалов и безопасности создает непрерывный импульс к совершенствованию контакторов.

Они уменьшаются в размерах, упрощаются конструктивно, повышая надежность. А использование принципиально новых технологий в основе работы позволяет применять их в жестких условиях пыльных производств, вибрации, магнитных полей и влажности.

Как выглядит импульсное реле

Вот тестовая система. Кнопка звонка будет установлена ​​в коробе и подключена к бистабильному реле. С правой стороны реле установлены 3 независимых электрических соединителя, соединяющих фазные, нейтральные и защитные провода. В данный момент к ним подключен шнур питания.

• Клеммы ( A1 ) и ( A2 ) управления.
• Клеммы ( 2 ) и ( 1 ), к которым подключаем шнур питания и фазовый провод к лампе.
• В центральной части реле черная кнопка, которая может быть нажата вручную без контактных кнопок звонка, подключенных проводами.

Советы и рекомендации

Перед приобретением и установкой импульсного реле нелишним будет ознакомиться с наиболее распространенными ошибками, которые могут возникнуть на данном этапе. Опытные мастера, которые занимаются установкой коммутационных систем этого типа, часто советуют придерживаться следующих рекомендаций:

• Если приобретается электронное реле импульсного типа, то лучше отдать предпочтение моделям, оснащенным таймером. Благодаря наличию этой функции можно задать автоматическое отключение электроэнергии после определенного промежутка времени. Такая функция будет очень полезна для организации освещения на улице, а также в помещениях, которые посещаются часто, но ненадолго.
• Если планируется устанавливать выключатели (кнопки) с подсветкой, то следует заранее уточнить у продавца возможность работы реле с такими элементами электрической арматуры. Многие ИР очень чувствительны к появлению даже незначительного тока в электрической цепи и наличие резистивного элемента приведет к активации системы. Кроме того, прибор может испортиться, ведь катушка будет находиться постоянно под напряжением.
• Во время выполнения монтажных работ, все детали по которым движется электрический ток, должны быть хорошо изолированы. Для этой цели можно использовать специальные термоусадочные кембрики, а также ПВХ-изоленту.
• Если в доме есть маленький ребенок, то лучше установить кнопки для активации реле повыше. Такие изделия хорошо изолированы и практически безопасны во время эксплуатации, но дети часто начинают играть с кнопочками подолгу удерживая их во включенном состоянии. Подобные действия часто приводят к выходу из строя импульсные реле электромеханического типа.
• Большая часть моделей импульсных реле с катушкой рассчитана на 220 В. Такие изделия очень просто подключить к электрической сети, но если необходимо обеспечить высокий уровень безопасности во влажных помещениях, то следует выбирать модели на 12 или 24 Вольта.
• Если необходимо установить несколько импульсных реле, которые будут использоваться для выключения различных световых приборов, то следует выбирать модели с центральным управлением. Такое устройство можно принудительно выключить, подав на один из его контактов электрический ток. Следовательно, если соединить с одним выключателем несколько таких элементов, то можно одним нажатием кнопки погасить весь свет в доме.
• Если нет желания или возможности приобретать новые кнопки для включения света посредством импульсного реле, то можно переделать обычные выключатели. Для этой цели необходимо установить небольшие пружины под клавиши, чтобы после прекращения нажатия они возвращались в исходное положение.
• При установке большого количества импульсных выключателей, для экономии места, кнопки можно располагать в одном подрозетнике.

Импульсное реле является очень интересным по своей конструкции и функционалу изделием, которое можно и нужно использовать для организации более комфортного управления осветительными приборами. Если будет выбрано качественное устройство, а установка изделия будет осуществлена без ошибок, то такая система прослужит в течение многих лет.

Практическое подключение реле

Перед началом работ обязательно отключаем напряжение в электро цепи и проверяем с помощью тестера наличие потенциала 220 В на проводах, с которыми будем работать.

Подключите кабель питания ( 2 ) к разъему фазного провода.

Между коробом и реле проведем двухпроводный кабель. Коричневый провод подключим к разъему, чтобы могли нажать внешнюю кнопку.

Второй провод – синий, на нем будет потенциал. Подключим его к управляющему контакту ( A2 ) реле.

Следующий шаг – соединить зажим ( A1 ) с разъемом нейтрального провода, а также подключить провода к лампе. Проводники и защита нейтрали подключаются к соответствующим разъемам, а коричневый провод (фаза) к клемме ( 1 ) реле так, чтоб оно работало получая потенциал, подаваемый на зажим ( 2 ).

Соединение кнопки классическое. Подключите шнур питания к клемме ( L ) и к клемме ( 2 ) провода, с помощью которого передадим короткие импульсы управления реле.

Затем присоединяем к схеме еще одну кнопку. Для этого проведем двухпроводный кабель между двумя коробками.

Во второй можем установить кнопку звонка с подсветкой чтоб видеть изменения потенциала на ней. Метод подключения аналогичен. Соединяем провода по цвету также, как и в первой кнопке.

Всё готово – понажимайте и проверьте работу тестовой системы.

Принцип работы

Принцип действия импульсного реле заключается в перемещении контактной группы под воздействием электромагнитного поля катушки, втягивающей сердечник. При этом управление устройством осуществляется через кнопочные каналы. Одно нажатие кнопки подает кратковременный импульс на управляющий вывод, и контакты переходят в устойчивое состояние – подача или отключение напряжения, поэтому его еще называют бистабильным (два устойчивых состояния). В отличии от того же контактора, такое реле управляется одним импульсом, подаваемым за счет кнопки или выключателя с самовозвратом в исходное состояние, отсюда и происходит название импульсное реле.

Для примера рассмотрим работу конкретной модели устройства – РИО-1 (см. рисунок 2):

В данном устройстве присутствуют две группы контактов – силовые и управленческие. Силовые контакты представлены клеммами 11, 14 и N, управленческие зажимами Y, Y1, Y2, следует отметить, что в других модификациях импульсных реле маркировка и число контактов будут отличаться. Рассмотрим назначение каждого из вводов по порядку:

• 11 – предназначен для подачи на него питания от электрической сети;
• 14 – используется для выдачи фазы с импульсного реле на подключаемую нагрузку;
• N – клемма подключения нулевого провода от общей шины;
• Y – универсальный вход, при подаче управляющего импульса на который, реле переходит в противоположное состояние – из включенного в выключенное и обратно;
• Y1 – предназначен исключительно для перевода импульсного устройства во включенное состояние, то есть, если контакты уже замкнуты, реле останется в таком же положении, обладает приоритетом перед вводом Y;
• Y2 – переводит импульсный прибор в отключенное состояние, имеет приоритет перед двумя другими выводами.

Отличительной особенностью РИО-1 является разрыв силовой цепи только при переходе синусоиды переменного напряжения через ноль, что существенно повышает срок службы контактной группы. Но при этом время срабатывания отличается на 0,3 с, что необходимо учитывать для проектирования точных электронных схем. Функционирование импульсного реле через подачу сигналов на каждый ввод хорошо отображается на временной диаграмме устройства (смотрите рисунок 3):

Как видите на рисунке выше, способы включение и отключения импульсного устройства представлены четырьмя периодами взаимодействия:

1. При нажатии кнопки и подаче импульсного сигнала на вход Y с силового выхода будет сниматься рабочее напряжение вплоть до момента подачи второго сигнала на ввод Y. Это простейший вариант управления, к примеру, системой освещения.
2. В отключенном состоянии на ввод Y1 подается импульсное управление, в результате чего на выходе 14 возникает рабочий номинал 220В. При необходимости отключения того же освещения на месте достаточно подать сигнал на Y и питание прекратится.
3. Подачей импульсного сигнала на ввод Y1 происходит замыкание силовой цепи – с выхода 14 снимается потенциал. При подачи потенциала Y2 бистабильное реле отключится и силовая цепь разомкнется.
4. На этом периоде включение производится за счет подачи сигнала на ввод Y. А подачей импульсного сигнала на Y2 контакты коммутатора размыкаются.

Такая логика работы позволяет реализовывать ряд интересных решений, как в бытовых, так и производственных процессах. Что обеспечит приоритетность коммутации определенных объектов и электрооборудования, расположенного в них.