Что такое реле: виды, принцип действия и устройство

– одно из наиболее распространенных устройств, применяемых для автоматизации процессов в электротехнике. По факту, это автоматический выключатель, который соединяет или разъединяет электроцепи при достижении установленных значений или под внешним воздействием. Реле применяются в промышленности для автоматизации технологических процессов, в бытовой технике, которая есть в каждом доме, например в холодильниках и стиральных машинках, для защиты сети от слишком высоких или слишком низких параметров тока. Выбор нужного устройства упрощает классификация реле по различным признакам.

Общее описание конструкции

Понятие «реле» объединяет целое семейство устройств разной конструкции. Но в общем случае реле состоит из трех основных функциональных элементов:

• Воспринимающий.
  Это первичный элемент, который воспринимает контролируемую величину и преобразует ее в другую физическую величину.
• Промежуточный.
  Сравнивает полученное значение с заданным параметром. Если это значение выше или ниже заданного параметра, то на исполнительный элемент передается первичное воздействие.
• Исполнительный.
  Этот элемент передает воздействие в цепи, управляемые реле. В результате такого воздействия может произойти: размыкание или соединение управляемой цепи, переключение параметров тока.

Исполнение и принцип действия первичного элемента зависят от того, какое назначение имеет реле и на какую физическую величину (сила тока, напряжение, свет, тепло и т.п.) оно настроено.

Как проверить электромагнитное реле

Работоспособность электромагнитного реле зависит от катушки. Поэтому в первую очередь проверяем обмотку. Ее прозванивают мультиметром. Сопротивление обмотки может быть как 20-40 Ом, так и несколько кОм. При измерении просто выбираем подходящий диапазон. Если есть данные о том, какая величина сопротивления должна быть — сравниваем. В противном случае довольствуемся тем, что нет короткого замыкания или обрыва (сопротивление стремится к бесконечности).

Проверить электромагнитное реле можно при помощи тестера/мультиметра

Второй момент — переключаются или нет контакты и насколько хорошо прилегают контактные площадки. Проверить это немного сложнее. К выводу одного из контактов можно подключить источник питания. Например — простую батарейку. При срабатывании реле потенциал должен появиться на другом контакте или исчезнуть. Это зависит от типа проверяемой контактной группы. Контролировать наличие питания также можно при помощи мультиметра, но его надо будет перевести в соответствующий режим (контроль напряжения проще).

Если мультиметра нет

Не всегда под рукой есть мультиметр, но батарейки есть почти всегда. Давайте рассмотрим пример. Есть какое-то реле в герметичном корпусе. Если знаете или нашли его тип, можно посмотреть характеристики по названию. Если данные не нашли или нет названия реле, смотрим на корпус. Обычно тут указывается вся важная информация. Напряжение питания и коммутируемые токи/напряжения есть обязательно.

Проверка обмотки электромагнитного реле

В данном случае имеем реле, которое работает от 12 V постоянного тока. Хорошо если есть такой источник питания, тогда используем его. Если нет, собираем несколько батареек (последовательно, то есть одну за одной), чтобы суммарно получить требуемое напряжение.

При последовательном соединении батареек их напряжение суммируем

Получив источник питания нужного номинала, подключаем его к выводам катушки. Как определить где выводы катушки? Обычно они подписаны. Во всяком случае, есть обозначения «+» и «-» для подключения источников постоянного питания и знаки для переменного типа таких «≈». На соответствующие контакты подаем питание. Что происходит? Если катушка реле рабочая, слышен щелчок — это притянулся якорь. При снятии напряжения он слышен снова.

Проверяем контакты

Но щелчки — это одно. Это значит, что катушка работает, но надо еще контакты проверить. Возможно они окислились, цепь замыкается, но сильно падает напряжение. Может они стерлись и контакт плохой, может, наоборот, закипели и не размыкаются. В общем, для полноценной проверки электромагнитного реле необходимо еще проверить работоспособность контактных групп.

Проще всего объяснить на примере реле с одной группой. Они обычно стоят в автомобилях. Автолюбители называют их по числу выводов: 4 контактные или 5 контактные. В обоих случаях там всего одна группа. Просто четырех контактное реле содержит нормально замкнутый или нормально разомкнутый контакт, а пятиконтактное — переключающую группу (перекидные контакты).

Электромагнитное реле 4 и 5 контактное: расположение контактов, схема подключения

Как видите, питание подается в любом случае на выводы, которые подписаны 85 и 86. А к остальным подключается нагрузка. Для проверки 4-контактного реле можно собрать простейшую связку из маленькой лампочки и батарейки нужного номинала. Концы этой связки прикрутить к выводам контактов. В 4-контактном реле это выводы 30 и 87. Что получится? Если контакт на замыкание (нормально разомкнутый), при сработке реле лампочка должна загореться. Если группа на размыкание (нормально замкнутый) должна потухнуть.

В случае с 5-контактным реле схема будет чуть сложнее. Тут потребуется две связки из лампочки и батарейки. Используйте лампы разного формата, цвета или каким-то образом их разделите. При отсутствии питания на катушке у вас должна гореть одна лампочка. При срабатывании реле она гаснет, загорается другая.

Основные характеристики реле

Независимо от вида и принципа действия реле, выделяют несколько параметров, на которые обращают внимание при выборе этого прибора:

• Время срабатывания – промежуток времени между поступлением управляющего сигнала и воздействием на управляемые цепи.
• Коммутируемая мощность – допустимая мощность электроцепи или электроустановки, которой будет управлять реле.
• Уставка – обычно это регулируемый параметр, который определяет величину поступающего параметра (тока, напряжения, частоты, давления, температуры), при которой происходит срабатывание реле.

Устройство и принцип действия

В общем смысле слова реле – это электрический механизм, который замыкает или разрывает электрическую цепь, исходя из определенных электрических или иных параметров, которые на него воздействуют.

Его не коммутационная конструкция была изобретена еще в 1831 году Дж. Генри. А через два года стали применять для обеспечения функционирования телеграфа С. Морзе.

Можно выделить две основные группы: электромеханические и электронные. В первом типе устройства работу осуществляет механизм, а во втором за все отвечает печатная плата с микроконтроллером. Его работу удобно рассмотреть на примере электромеханического реле, которое является импульсным.

При выборе режима работы реле необходимо руководствоваться частотой включений, родом и величиной тока, характером испытываемых нагрузок

Конструктивно его можно представить следующим образом:

1. Катушка – это медный провод, намотанный на основание из немагнитного материала. Он может быть в тканевой изоляции или покрывается лаком, не пропускающим электричество.
2. Сердечник, содержащий железо и приходящий в действие при прохождении электрического тока через витки катушки.
3. Подвижный якорь – это пластина, которая крепится к якорю и оказывает воздействие на замыкающие контакты.
4. Контактная система – непосредственно переключатель состояния цепи.

В основе работы реле лежит явление электромагнитной силы. Она появляется в ферромагнитном сердечнике катушки, когда через нее пускается ток.

Катушка в этом случае является втягивающим устройством. Сердечник в ней связан с подвижным якорем, который и приводит в действие силовые контакты, осуществляя коммутацию. Они могут быть нормально открытого/нормально закрытого типа.

Иногда блок контактов может содержать одновременно разомкнутые и замкнутые виды соединения.

При включении цепи механизм фиксирует это положение, которое меняется при повторной подаче импульса и снова фиксируется до следующего изменения

К катушке дополнительно может подключаться резистор, увеличивающий точность срабатывания, а также полупроводниковый диод, ограничивающий перенапряжение на обмотке.

Кроме этого, в конструкции может присутствовать конденсатор, установленный параллельно контактам, для уменьшения искрения.

Более понятно работу устройства можно представить, разбив его на несколько блоков:

• исполняющий – это контактная группа, которая замыкает/размыкает электрическую цепь;
• промежуточный – катушка, сердечник и подвижный якорь задействуют исполняющий блок;
• управляющий – в этом реле преобразует электрический сигнал в магнитное поле.

Так как для переключения положения контактов необходим однократный электрический импульс, то можно сделать вывод о том, что эти приборы потребляют напряжение только в момент переключения. Это значительно экономит электроэнергию, в отличие от обычных проходных выключателей.

Второй разновидностью импульсного реле является электронный тип. За работу в нем отвечает микроконтроллер.

Промежуточным блоком здесь служит катушка или полупроводниковый ключ. Использование в схеме таких элементов, как программируемые логические контроллеры, позволяет дополнить реле, например, таймером.

В устройстве этого вида нет механических подвижных элементов. Работу осуществляет датчик, распознающий сигнал управления и твердотельная электроника, которая коммутирует цепь

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 указательного реле

Указательные реле используются для фиксации действия релейной защиты. Протекающий ток является кратковременным. Контакты возвращаются со сработанного состояния в рабочее обслуживающим персоналом.

Указательные реле используются как указатель действия в электроцепях постоянного или переменного тока.

Они могут подключаться последовательно (реагируют на появление тока) или параллельно (реагируют на появление напряжения).

Классификация реле по способу включения

Первичные

Эти устройства включаются непосредственно в цепь элемента, для защиты которого они предназначены. Их преимущества – не требуются измерительные трансформаторы, источники оперативного тока, контрольные кабели.

Вторичные

Подключаются в цепь с использованием вторичных трансформаторов. Это наиболее распространенный вид реле. Их преимущества – изоляция от высокого напряжения, возможность расположить устройство в месте, удобном для обслуживания. Вторичные реле выпускаются стандартными. Они рассчитаны на ток 5 (1) А и напряжение 100 В и могут устанавливаться в любые электроцепи, независимо от их тока и напряжения.

Как выбрать реле?

Подбор указательных реле в большинстве случаев производится по обмоточным данным при последовательной обмотке.

Принимая известной величину сопротивления обмотки промежуточного реле, от которой последовательно предполагается включение последовательной обмотки реле указательного, рассчитывается проходящий в цепи ток. Сопротивление обмотки прибора-указателя при этом не учитывается. Также следует принять во внимание, что напряжение может снизиться до значения примерно 80% от стандартного для цепи постоянного оперативного тока.

Совет №2: По рассчитанной величине тока сработки необходимо подбирать тип и марку указательного устройства, в соответствии с которой рассчитывается сопротивление обмотки реле.

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).

Разновидности и характеристики импульсных реле

Импульсные реле могут иметь модульную конструкцию, для установки на DIN рейку в щитке, но, также выпускаются устройства различных размеров и форм, имеющие иной способ крепления. Модульные устройства, выпускаемые различными производителями, также могут отличаться внешним видом. Например, импульсные реле фирмы ABB, Schneider Electric, имеют индикаторы работы и ручной рычажок управления механизмом.

Будет интересно Описание и принцип работы соленоидов

Обозначение клемм подключения тоже может различаться. По ходу развития, изделия одной марки также изменяются. Например, реле ранее популярной серии E251 от компании ABB уже снятое с производства, выглядит так, а его аналог Е290, теперь имеет несколько иной вид. Различаются внутренней схемой также серии от одного изготовителя. Основными характеристиками импульсных реле являются:

• Количество и первоначальное состояние контактов;
• Номинальное управляющее напряжение;
• Ток срабатывания катушки;
• Номинальный ток силовой цепи;
• Длительность импульса управления;
• Количество подключаемых выключателей;

Последняя указанная характеристика зависит от наличия ламп подсветки в выключателях, суммарный ток которых может привести к срабатыванию катушки. Если импульсное реле электронное, то оно подвержено влиянию радиопомех и наводок от окружающих силовых цепей. Поскольку существует большое разнообразие бистабильных реле, то без привязки к конкретному производителю можно рассмотреть лишь обобщённую схему подключения.

Схема срабатывания реле

Общей особенностью данных реле является то, что они не имеют встроенной защиты от перегрузки и должны быть защищены с помощью автоматических выключателей.

Поскольку для срабатывания катушки требуется незначительный ток, по сравнению коммутируемой нагрузкой, то цепи управления могут осуществляться при помощи кабелей с поперечным сечением жил 0,5 мм², но в этом случае для данной электропроводки должен быть установлен отдельный защитный автомат, для предотвращения возгорания проводов при их коротком замыкании.

Как правило, производители указывают время, в течение которого катушка может находиться под напряжением. Например, у ABB оно не ограничено, но у менее именитых брендов импульсные реле могут нагреваться, когда в цепи катушки будет электрический ток продолжительное время, поэтому, покупая импульсное реле, необходимо уточнять данный параметр, ведь возможны случаи, когда случайно передвинутая мебель окажется причиной постоянного нажатия кнопки выключателя.

Если заглянуть в каталог ABB, то можно увидеть что существуют импульсные реле (старая серия — E256, новый аналог E290-16-11/), имеющие по одному нормально открытому и закрытому контакту, фактически работающие в режиме переключателя. Такие устройства могут использоваться для управления осветительными системами на производстве, для переключения между основным и дежурным освещением. Благодаря такой функции производственное помещение никогда не окажется в темноте по вине персонала, забывшего включить дежурный свет – переключение осуществляется одним нажатием на клавишу выключателя.

Импульсное реле с цифровым управлением

Существует также возможность управлять освещением как локально (управляется одно импульсное реле при помощи нескольких параллельно подключенных кнопок), так и централизованно, (одновременно для нескольких одинаковых устройств) при помощи двух клавиш – включения и выключения. Например, схема подключения реле серии E257. Здесь нажатием центральных кнопок (ON, OFF) управляются все реле, плюс каждое имеет свое локальное управление. В обновлённой линейке ABB используется принцип комбинирования модулей для создания многоуровневых управляющих систем.

Использование различного управляющего напряжения также расширяет функциональные возможности устройств управления освещением. Для примера, импульсное реле серии E251-24 (его обновлённый аналог E290-16-10/24)управляется постоянным напряжением 12В (или переменным 24В), что делает безопасной работу выключателей, находящихся во влажных средах, где есть риск поражения электрическим током.

Будет интересно Что такое тепловое реле

Такое устройство с успехом может использоваться для управления освещением в бане или сауне, где применение устройств, работающих с сетевым напряжением, не допускается. К тому же низковольтный управляющий сигнал может генерироваться различными компьютеризированными устройствами, что позволяет автоматизировать процессы управления освещением.

Разновидности электромеханических реле

Наиболее распространенный вид электрических реле – электромеханические. К ним относятся: электромагнитные, индукционные, электротепловые устройства.

Электромагнитные

Один из видов электрических реле электромагнитное. В конструкции этого устройства имеются: обмотка со стальным сердечником, группа подвижных контактов, замыкающих и размыкающих управляемую электроцепь. Рассмотрим принцип их действия:

• На катушку сердечника подается управляющий ток.
• В сердечнике под воздействием электрического тока создается магнитное поле, притягивающее контактную группу.
• В зависимости от типа реле, контакты замыкают или размыкают электрическую цепь.

Разновидность электромагнитных реле – поляризованные, которые отличаются от нейтральных способностью реагировать на полярность управляющего сигнала. Размыкание или замыкание контактов зависит от полярности подключения электромагнита. Обладают более высокой чувствительностью, по сравнению с нейтральными реле. Такие устройства могут использоваться только в цепях постоянного тока.

Электротепловые (термические)

Тепловые реле представляют собой комплекс биметаллических пластин, для изготовления которых используются металлы с разным коэффициентом расширения при нагреве. Такие реле могут использоваться в качестве защитных устройств: при превышении температуры, установленной регулятором, контакты разъединяются, и поступление тока на потребителя прекращается.

Обычно тепловые реле используются в бытовых одно- и трехфазных сетях при подключении электрических двигателей. При увеличении нагрузки на двигатель выше установленной величины происходит нагрев биметаллического реле, которое при достижении определенной температуры размыкает электрическую цепь. Двигатель прекращает работу. После остывания биметаллических пластин цепь замыкается и двигатель возобновляет работу. Термические устройства могут оснащаться колесиком, с помощью которого регулируется температура отключения двигателя, и кнопкой принудительного запуска.

Существует разновидность термических реле, в которых биметаллические пластины заменены легкоплавящимся сплавом. Они срабатывают практически мгновенно – при достижении определенной температуры металл расплавляется и цепь размыкается. Принцип действия таких устройств похож на принцип действия предохранителей. После срабатывания такое реле, установленное непосредственно на оборудовании в качестве последней защиты от перегорания, подлежит замене.

Индукционные

Принцип действия этих устройств основан на взаимодействии между переменными магнитными потоками и токами, которые формируют переменные магнитные потоки. Индукционные приборы рассчитаны только на использование в цепях переменного тока. Существуют три типа индукционных реле – с рамкой, диском, цилиндрическим ротором («стаканом»). Эти устройства широко востребованы в системах релейной защиты и автоматики.

Назначение и принцип работы

Во многих отраслях промышленности, тем более энергетической, переключение источников электроэнергии и потребителей выполняется постоянно — как автоматикой и защитой, так и непосредственно персоналом. Каждое из таких переключений требует учета, контроля и тщательного анализа для предотвращения нештатных ситуаций и повышения эффективности управления работой системы.

Органы чувств оператора не способны уловить колебания алгоритмов в электрической схеме, которые требуется определить для принятия того или иного оперативного решения. От таких решений часто зависит надежность и бесперебойность электроснабжения.

Для улавливания отклонений в сети в цепях устанавливаются указательные реле, изменяющие начальное состояние при изменении определенной величины в подлежащем контролю приборе. Такие реле получили название указательных (сигнальных), существует и специальное обозначение — блинкер.

Блинкеры способны указать на происходящую внутри контролируемого прибора операцию. Контакты таких устройств используются в цепях связи и коммуникаций с ограничением по току, сила которого не должна превышать 2А.

Указательные приборы позволяют оператору либо диспетчеру следить за функционированием систем и входящих в них защитных схем и автоматических приборов по:

• индикаторам;
• аудиосигналам;
• расположению указателей.

Элемент, служащий для сбора и подачи данных — указательное реле. Посредством него осуществляется контроль появления напряжения либо тока на конкретном интервале схемы. После прихода к вставке происходит срабатывание устройства, перевод контактов в определенную позицию и подача команды для перемещения указателя.

В такой позиции деталь будет располагаться до осмотра реле оператором и фиксации выполненной операции. Затем элемент возвращается в первоначальное положение.

Реле указательное выполняет такие функции:

• включается при переключении в подлежащую контролю схему обмотки поднятием груза либо натяжкой возвратной пружины элемента сигнализации;
• срабатывает при выявлении в подлежащей контролю системе каких-либо нарушений;
• возвращается к нормальному рабочему положению вручную после обращения внимания на сработку контролирующего систему оператора.

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.

Устройство

Данные аппараты бывают всевозможных типов и размеров. От миниатюрных реле на два контакта, до нескольких десятков в реле-повторителе. Во всех их конструктивный принцип одинаков. Устройство промежуточного реле представлено электромагнитной катушкой управления, магнитопроводом, пружинным механизмом и группой контактов. Подробно узнать о конструкции аппарата вы можете, просмотрев картинку ниже:

Промышленность выпускает широкий спектр устройств на разнообразное управляющее напряжение от 5 вольт и до 220. Они могут быть рассчитаны на переменное «АС» напряжение и постоянное «DC».

Внешне они ни чем, практически, не отличаются. Разница только в конструкции магнитопровода. Для переменного тока он набран из группы пластин, а постоянного тока цельный. Это сделано для уменьшения потерь на нагрев в магнитопроводе при прохождении переменного тока.

Что касается технических характеристик устройств, для каждого типа они разные. К примеру, для серии RE они будут иметь вид:

Для промышленных целей, изготавливаются колодки для промежуточных реле с установкой на DIN рейку. Реле и колодки для них также выпускаются с широким спектром видов разъемов. Это сделано для удобства эксплуатации в пределах одного устройства, когда присутствуют модели разного напряжения, и по невнимательности не произошла замена одного типа на другой.

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.

Что такое реле времени, для чего нужно и где используется

Это устройство, предназначенное для включения и выключения электрической цепи в автоматическом режиме, через определенный интервал времени, используется в электротехнике и чаще в быту. По принципу работы разделяются на следующие виды:

1. Электромагнитные
2. Пневматические
3. С часовым механизмом
4. Моторные
5. Электронные

В электротехнике также существуют интервальные реле, они используются для создания интервального включения цепи с определенной выдержкой по времени после заданного сигнала, когда необходимо выполнить включение с интервалом после включения или выключения.

Бытовые приборы бывают механические и электронные. Сегодня на рынке чаще можно встретить электронные устройства с большим набором функций. Конструкция представляет из себя простую схему с магнитной катушкой и контактной группой, основным отличием от других устройств, является встроенная интегральная схема, управляющая питанием катушки.

В механических приборах интегральную схему заменяет специальный механизм, напоминающий вращающийся диск. За счет вращения диска и перемещения на нем специальных рисок происходит включение или отключение цепи в определенное время.

Реле времени невероятно полезное устройство, нашедшее свое применение во многих сферах жизни, активно применяется для управления питанием электрических приборов от 220В, управлением духовых шкафов, теплых полов, стиральных машин, отопления и систем кондиционирования.

Например, когда необходимо включить электропитание водяного насоса на даче для набора воды без вашего участия и вовремя отключить, чтобы уберечь его от сухого хода. Или полностью обесточить электросеть в определённые часы с целью сбережения электроэнергии.

Промежуточные реле

«Промежуточным» называют реле, которое играет в цепи не главную, а вспомогательную роль. Рассчитано на установку в автоматических схемах и цепях управления. Его функции – увеличение числа контактов основного реле, когда необходимо замкнуть или разомкнуть несколько цепей, замкнуть одну и одновременно разомкнуть другую цепь, выполнить другие задачи. Они используются в схемах усиления и преобразования электрических сигналов, запоминания информации и программирования, распределения электрической энергии с управлением работой отдельных элементов, сопряжения элементов радиоэлектронной аппаратуры с разными принципами действия.
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.

Разновидности указательных реле

1. РУ-21. Применяются в схемах защиты для указания срабатывания РЗиА. Например, модификация РУ-21/0,006 рассчитана на эксплуатацию в условиях постоянного тока, величина срабатывания которого составляет 0,006 А.
2. РУ-11. Используются для сигнализации аварийного состояния в электроцепях постоянного (до 220 В) или переменного тока (до 380 В при частоте 50 Гц и до 440 В при частоте 60 Гц). Могут применяться в устройствах автоматики, включая сейсмостойкие. Используются на высоте до 4300 м над уровнем моря. Температурный диапазон составляет от минус 50 до плюс 55 градусов. Модификация РУ-11/0,25 эксплуатируется в условиях переменного напряжения, уровень срабатывания которого составляет 0,25 А.

ПРУ-1. Используются для визуального контроля срабатывания автоматики и схем защиты. Модификация ПРУ-1/0,01 может применяться в условиях постоянного тока, величина срабатывания находится на уровне 0,01 А.
Оптимальный вариант исполнения указательного реле выбирается с учетом эксплуатационных условий и требований.

Обозначение реле на схеме

• KA – тока;
• KV – напряжения;
• KB – блокировки;
• KBS – блокировки от многократного включения;
• KH – указательное;
• KL – промежуточное;
• KQ – фиксации положения выключателя;
• KSV – контроля цепи напряжения;
• KSP – контроля давления;
• KSH – контроля напора;
• KSL – контроля уровня жидкости;
• KSR – скорости;
• KSQ – состава вещества;
• KW – мощности;
• KZ – сопротивления.

Схема подключения

На данной схеме подключения импульсного реле видно, что управление происходит посредством выключателей с пружинным возвратом (кнопок), включенных параллельно друг другу. Для организации схемы управления к выключателям достаточно провести тонкий двухжильный провод, а силовой провод освещения подключается к контактам бистабильного реле. Таким образом схема упрощается, монтаж сводится к прокладыванию проводов от кнопок к бистабильному устройству, и простому подключению их в параллель.

Обращаем ваше внимание на то, что есть модели, в которых предусмотрена подсветка кнопок, в противном случае подсветку придется исключать, ознакомьтесь предварительно с паспортом модели. Также существуют модели с управлением катушки от 8, 12, 24 вольт 220 вольт

Для их работы необходим отдельный источник питания

Также существуют модели с управлением катушки от 8, 12, 24 вольт 220 вольт. Для их работы необходим отдельный источник питания.

Пример инструкции импульсного реле РИО-1:

Меню

Один из «камней преткновения» высокочастотного оборудования — это элементы коммутации, потому что они подразумевают некое разделение сигнала и связанные с этим потери, особенно заметные по мере роста частоты. Что же предлагает нам рынок для реализации задачи переключения сигналов? Определенный интерес представляют твердотельные элементы на основе оптронов либо полупроводников, но неизбежная нелинейность p-n-перехода, либо канала сток-исток полевого фототранзистора будет вносить искажения сигнала, особенно критичные на высоких и сверхвысоких частотах. Наиболее оптимальным вариантом в данной ситуации будет являться чистый «металлический» контакт, имеющий только омическую составляющую сопротивления и не имеющий нелинейных участков, характерных для полупроводников. Теперь рассмотрим эти решения более подробно. Существует целый класс электромагнитных реле, предназначенных для переключения сигналов высокой частоты: эти приборы являются в некотором роде новым витком «эволюционного» развития сигнальных реле.

В данной публикации будут кратко рассмотрены реле компаний Nais, Cll, Axicom и некоторых других. Из особенностей, характерных именно для этого типа устройств, стоит отметить особый конструктив контактной группы и непосредственно выводов: реактивное сопротивление их сигналу и его затухание на высокой частоте должны быть минимальными. Реализуется «бережное отношение с сигналу» за счет применения бескорпусного монтажа, использования не только покрытия самой контактной группы редкоземельными и благородными металлами (Ag, Au, Ru), но и серебрение проводников, соединяющих выводы и группу контактов. Такое техническое решение обусловлено существенным влиянием скин-эффекта (когда высокочастотный сигнал распространяется в основном по поверхности проводника). Также используется экранирование самого реле и группы контактов. У таких реле могут быть дополнительные выводы, предназначенные для подключения экрана к «земле». Экранирующий проводник должен соединяться по кратчайшему пути с «землей», поэтому разработчики сделали дополнительный вывод (или несколько) для экрана.

Наибольшее развитие эта концепция получила у реле производства Axicom (рис. 1). У этой компании есть реле серии HF3, все выводы которого ( включая даже те, на которые подается напряжение управления катушки) выполнены в виде квазикоаксиальных полосковых выводов. Выпускается две версии с различным волновым сопротивлением — 75 и 50 Ом (рис. 2). Стоит подробнее остановиться на этом реле, оно достаточно уникально само по себе: выпущенное по технологии поверхностного монтажа с полосковыми экранированными выводами (каждый вывод с обеих сторон окружен дополнительными выводами, которые соединены с землей таким образом, что они выполняют роль экрана по аналогии с экранирующей медной оплеткой коаксиального кабеля — поэтому подобное техническое решение часто именуется квазикоаксиальным экраном) и содержащее одну переключающую группу контактов оно может коммутировать сигнал с частотой до 3 ГГц. В серии HF3 применена поляризованная катушка с мощностью срабатывания не более 0,14 Вт. Есть версии с одной и двумя катушками для реле с фиксацией и без. Контактная группа реле выполнена из золота, что обеспечивает достаточно большой механический ресурс (107 срабатываний) и неплохие электрические характеристики: максимальное коммутируемое напряжение до 125 В переменного тока и контактное сопротивление на постоянном токе не более 100 мОм. Потери на переменном токе высокой частоты не превышают 0,3 дБ и приведены на графике (рис. 3).

Рис. 1. Корпуса реле Axicom HF3

Рис. 2. Внешний вид квазикоаксиальных полосковых выводов

Рис. 3. График потерь у HF3

Несмотря на достаточно хорошие характеристики, такие реле, как HF3, рекомендованы для коммерческой аппаратуры: систем спутникового телевидения, базовых станций, видеооборудования и прочей аппаратуры, работающей в условиях помещений. А что же существует для более жестких условий? Компанией Cll, входящей в концерн Tyco Electronics, для военной и аэрокосмической техники производится очень интересное семейство реле MW3/6 (рис. 4). Эти реле выпускаются в герметичных защищенных корпусах, рассчитанных на диапазон рабочих температур –65…+125 °С, причем для снижения высокочастотных потерь эти корпуса достаточно компактны и соизмеримы по габаритам с корпусом микросхем операционных усилителей военной приемки. В отличие от реле Axicom HF3 продукция Cll выпускается в исполнениях для монтажа с пайкой в отверстия и не оснащается экранировкой на каждый вывод, но зато корпус реле полностью выполнен из металла, заземлен, покрыт золотом и является сам по себе очень хорошим экраном, что позволяет достичь очень высокой частоты коммутируемого сигнала — 6 ГГц. Аналогичные реле устанавливаются в блоки связной техники вертолетов «Апач». Следует отметить довольно высокий ресурс реле MW3/6 (минимальное количество переключений—не менее десяти миллионов) и хорошую устойчивость к вибрации (реле выдерживают ускорение 30 g в диапазоне частот 10–3000 Гц). Таким образом, семейство MW3/6 может являться достойным выбором при разработке ответственных узлов аппаратуры, работающих в жестких условиях.

Рис. 4. Семейство реле MW3/6

Впрочем, конкуренты Tyco Electronics не стоят на месте: один из лидеров в производстве компонентов коммутации, компания Nais, иначе известная как подразделение концерна Matsushita Electric, выпускает несколько серий электромагнитных реле, предназначенных для переключения высокочастотных сигналов. Данные реле отличаются от своих собратьев Axicom и Cll более консервативным конструктивом: нет никаких квазикоаксиальных выводов для сигнала или позолоченных экранированных корпусов. Они больше похожи по своему исполнению на обычные низкочастотные сигнальные реле, но за счет оригинальных ноу-хау производителя частотные характеристики реле Nais приближаются к характеристикам реле Tyco Electronics. Из плюсов реле Matsushita Electric хотелось бы отметить наиболее широкий ассортимент конструктивных решений: моностабильные и бистабильные, для поверхностного монтажа и для пайки в отверстия. Существует несколько серий реле, отличающихся конструкцией корпуса, расположением и габаритами (см. таблицу). Дальнейшее развитие высокочастотных реле Nais привело к разработке модулей коммутации высокочастотного сигнала. Физически эти модули представляют собой небольшой экранированный корпус с коаксиальными выводами (рис. 5), внешне отдаленно напоминающий ТВ-тюнер — внутри этого модуля находится несколько электромагнитных реле, осуществляющих непосредственное переключение сигналов. За счет применения полноценного коаксиала и качественной экранировки удалось существенно поднять частоту коммутируемого сигналадо 27 ГГц (рис. 6). Подобные решения являются новинкой на рынке и, несомненно, будут представлять интерес для разработчиков высокочастотной аппаратуры, в особенности если идет речь о межблочной коммутации с применением коаксиальных разъемов, что не редкость в связной технике. Но Matsushita Electric никогда не была бы в лидерах индустрии электронных компонентов, если бы не предложила что-то на самом деле революционное. Их новейшая разработка — сверхминиатюрное реле серии ME-X (рис. 7) для коммутации ВЧ-сигнала с максимальной частотой 6 ГГц в безвыводном исполнении в BGA-корпусе, что положительно сказывается на частотных характеристиках группы контактов и обеспечивает минимальные потери сигнала. Для разработки этого реле используется запатентованная компанией Nais технология MEMS (https://www.nais-e.com/pimites/). Технологические ноу-хау производителем не раскрываются, но данная технология представляет собой итог разработок Matsushita в области микроминиатюрных и высокоскоростных устройств и компонентов. Уже сейчас MEMS применяется при изготовлении не только реле, но и датчиков ускорения и давления. Само реле имеет наименьшие габариты из всех конкурирующих продуктов (всего 2,5O4,0 мм) и содержит одну группу контактов на размыкание и одну на замыкание с золотым покрытием и потерями на высокой частоте не более 0,5 дБ.

Таблица

Рис. 5. Коаксиальные коммутаторы

Рис. 6. Потери в коммутаторах

Рис. 7. Сверхминиатюрное реле ME-X

Недавно к производству высокочастотных реле подключилась компания Omron, хорошо известная как производитель средств автоматизации. Она выпустила на рынок серию реле G6Z (рис. 8), которая рассчитана на максимальную частоту до 2,6 ГГц и по многим параметрам схожа с реле серии RA производства Nais.

Рис. 8. СВЧ реле Omron

Компоненты, подобные продукции компании Tyco/Cll, производит компания Teledyne, которая известна больше как производитель средств автоматизации. Teledyne выпускает компактные реле в миниатюрных корпусах в исполнении «Military». Как правило, эти компоненты помещаются в корпуса, похожие на корпуса кварцевых генераторов (рис. 9). В линейке этой компании есть несколько видов реле, рассчитанных на коммутацию сигналов высокой частоты. Например, реле серии RF100, содержащие две группы переключающих контактов, способны коммутировать сигнал с частотой до 6 ГГц и очень похожи по конструктиву на реле MW6 компании Cll. Идя в ногу со временем, Teledyne стала производить новое реле GRF180 для SMD-монтажа (рис. 10), которое также рассчитано на коммутацию сигнала частотой до 6 ГГц и разработано для использования в радиорелейных станциях, системах спутникового телевидения и точных измерительных приборах. GRF180 имеет улучшенную защиту от действия вибрации, благодаря чему выдерживает единичные удары с ускорением до 100 g и вибрационную нагрузку до 30 g при частоте до 500 Гц. Подобные реле можно рекомендовать для носимой аппаратуры и техники, работающей в жестких условиях эксплуатации, такой как автомобильная аппаратура, носимые связные устройства.

Рис. 9. Реле в «кварцевом» корпусе

Рис. 10. Реле Teledyne GRF180

Литература

1. https://www.nais-e.com/pimites/
2. https://www.nais-e.com/relay/mems/
3. https://relays.tycoelectronics.com/cii.asp
4. https://relays.tycoelectronics.com/axicom/HF3.stm
5. https://www.europe.omron.com/en/cor/ecb/home/productselector/Relays/PCB_Signal_Relays/auto_G6Z.asp
6. https://www.macom.com/Tech%20Apps/index.htm

Реле РЭПУ-12М

Реле электромагнитные промежуточно-указательные типа РЭПУ-12М постоянного и переменного тока частоты 50 и 60 Гц предназначены для применения в устройствах защиты, автоматики, управления и сигнализации.Реле РЭПУ выпускаются в климатических исполнениях У3 и Т3. Реле климатического ис- полнения У3 пригодно для климатического исполнения УХЛ4. Степень защиты реле по корпусу IP40, по выводам – IP20.