Реле электромагнитное: устройство, принцип действия. Реле и его использование в автосигнализациях Схема включения реле в электрическую цепь

Реле - устройство для включения и выключения электрических цепей, один из «долгожителей» среди радиотехнических элементов. Несмотря на относительно простую конструкцию, оно обладает высокой эффективностью и надежностью. Даже в настоящее время в некоторых устройствах не существует альтернативы. Несмотря на существование силовых полупроводниковых приборов, контакты реле до сих пор являются самым простым способом коммутации мощных нагрузок в слаботочных цепях.

Назначение

Элементарная электрическая схема состоит из источника питания, выключателя и нагрузки. В идеале все три элемента должны соответствовать друг другу по напряжению, а главное - по току. Это обязательное условие нормальной работы цепи. Если допустимый ток через выключатель больше, чем потребляемый нагрузкой, ничего страшного не произойдет. Более того, такой размыкатель прослужит гораздо дольше. Когда же ток, протекающий через выключатель, превышает предельно допустимый, начинаются проблемы.

Выражаются они в искрении контактов, что в конечном счете сказывается на сроке их службы. Казалось бы, достаточно установить соответствующий нагрузке выключатель и все будет нормально. Это так, но не всегда возможно. Дело в том, что чем выше допустимый ток, тем больше габариты размыкателя. При этом нагрузка может быть достаточно большой, а управлять ею приходится, например, с пульта на котором нет места для крупного выключателя.

В этом случае и устанавливают реле. Для его включения требуется относительно маленький ток. Мощность нагрузки может быть весьма значительной, при этом реле можно вынести за пределы того же пульта управления и установить в месте, где габариты не имеют принципиального значения.

Сразу следует отметить, что существует большое разнообразие приборов контроля напряжения. В статье будет рассмотрено наиболее распространенное электромагнитное реле. Состоит оно из следующих частей:

• электромагнитная катушка с сердечником;
• якорь;
• коммутируемые контакты реле;
• возвратная пружина.

Реле выполнено в закрытом, иногда герметичном корпусе. Это предохраняет его механизм от попадания пыли и влаги. Для подключения устройства снаружи корпуса имеются выводы контактов и обмотки катушки.

Принцип работы

Ключевым элементом реле является электромагнитная катушка, в данном случае ее называют обмоткой. В конструкции она выполняет функцию соленоида. При протекании тока через катушку возникает магнитное поле, за счет которого к сердечнику притягивается якорь, жестко соединенный с подвижным контактом реле. Он при перемещении замыкает электрическую цепь. После того как напряжение с обмотки будет снято, якорь под действием пружины возвращается в исходное положение, размыкая при этом контакты реле.

Сопротивление катушки, а значит, и количество витков, зависят в основном от мощности подключаемой нагрузки. В соответствии с этим растут и габариты обмотки и реле. Однако в любом случае, ток, потребляемый катушкой, в десятки, а то и сотни раз меньше коммутируемого контактами. Это свойство и позволяет использовать реле в качестве промежуточного. Сначала слаботочным выключателем запитывается само реле, а затем оно своими контактами подает напряжение потребителю. Такое использование устройства стало основным и получило наиболее широкое распространение. В этом случае специалисты говорят, что нагрузка подключена через контакты промежуточного реле. Таким образом, исключается зависимость выключателя от мощности запитываемого устройства.

Что такое контакты

Применительно к реле, это вопрос не праздный, как может показаться. Дело в том, что в этом случае имеются в виду не только механические контакты, которые переключаются внутри устройства. Когда говорят о реле, подразумевают все выводы, находящиеся на его корпусе. Разделить их можно на два вида:

1. Контакты обмотки. Иногда на реле их может быть больше двух.
2. Коммутируемые.

Чтобы избежать путаницы, эти выводы часто называют контактами подключения реле. Иногда их количество может достигать 10. При этом из-за отсутствия стандартизации не всегда понятно, куда какую цепь подключать. Разобраться поможет распиновка контактов реле, которая почти всегда нанесена на его корпус. Если нет - придется искать описание. Контакты обмотки подключены непосредственно к ее выводам. На них подается напряжение, от которого срабатывает реле. Обмоток может быть несколько и у каждой будет своя пара контактов. Иногда катушки могут быть соединены между собой проводниками, если необходимо обеспечить определенный алгоритм их срабатывания.

Материал коммутируемых контактов

Срок службы некоторых реле составляет десятки лет. При этом все его детали испытывают большие нагрузки, особенно контакты. Во-первых, они испытывают механические воздействия, связанные с перемещением якоря. Во-вторых, на них негативно влияют большие токи нагрузки. Поэтому контакты реле должны соответствовать следующим требованиям:

1. Высокая электропроводность. Обеспечивает малое падение напряжения.
2. Хорошие антикоррозийные качества.
3. Высокая температура плавления.
4. Малая эрозия. Контакты должны быть стойки к переносу металла, который неизбежен при постоянном замыкании и размыкании.

Все перечисленные качества напрямую зависят от используемого материала. Рассмотрим основные металлы, используемые для изготовления реле:

1. Медь полностью отвечает выдвигаемым требованиям, за исключением стойкости к коррозии. Поэтому часто используется в контактах реле с герметичным корпусом. Кроме того, медь обладает еще одним плюсом - относительно низкой стоимостью, по сравнению с другими металлами. Единственным ее недостатком является склонность к окислению при длительной работе. Поэтому используется она там, где предусмотрен кратковременный режим работы, например, в контактах реле поворотов.
2. Серебро обладает отличной проводимостью и износоустойчивостью. Не вызывает искрения при коммутации индуктивной нагрузки. При этом серебряные контакты не обладают достаточной дугостойкостью, поэтому не могут использоваться для управления нагрузками значительной мощности. Кроме того, у них достаточно высокая стоимость. Поэтому контакты имеют комбинированную конструкцию - медь с напылением серебра.
3. Вольфрам обладает большой износоустойчивостью и стойкостью к высокой температуре. Изготовленные из него контакты способны коммутировать очень высокие токи (десятки ампер).

Кроме материала, контакты реле различаются по способу коммутации.

Нормально разомкнутые

Именно такие контакты рассматривались до сих пор. В нейтральном положении, т. е. когда на обмотку реле не подается питание, они разомкнуты. После включения напряжения якорь притягивается к сердечнику и контакты замыкаются. Нормально разомкнутые контакты чаще других используются в различных электрических схемах, в основном в качестве промежуточных.

Нормально замкнутые

Алгоритм их работы прямо противоположен. Контакты замкнуты при обесточенном реле, и отключаются при появлении на обмотке напряжения. Используется это при реализации различных блокировок и в цепях сигнализации. Типичным примером использования нормально замкнутых контактов является механическое реле регулятор. Коротко о его работе поговорим ниже.

Через нормально замкнутые контакты подается напряжение на обмотку возбуждения. Соответственно, при отпущенном якоре генератор вырабатывает электрический ток. Происходит подзарядка аккумулятора. Как только напряжение в бортовой сети превышает установленное значение, якорь притягивается, контакты реле-регулятора отпускаются, обмотка возбуждения обесточивается. В итоге снижается напряжение на выходе генератора.

Кстати, несмотря на то, что давно появились электронные реле-регуляторы, владельцы старых автомобилей не спешат ставить их вместо механических. Связано это с безотказной работой последних в течение многих лет. Это к вопросу о надежности.

Переключающие

В этом случае у реле есть и нормально замкнутый, и разомкнутый контакты. Причем всего их не четыре, как может показаться, а три. Дело в том, что один из них общий. Всего на корпусе реле 5 контактов (два вывода обмотки и три коммутируемых). Благодаря своей универсальности радиотехнические элементы этого типа получили самое широкое распространение. Поэтому большинство современных реле имеют переключающие контакты, иногда даже несколько групп.

Маркировка

Все данные о технических характеристиках реле, как правило, нанесены на его корпус. Это совсем не лишняя информация, т. к. иногда одинаковые на вид приборы имеют разное предназначение и возможности. Более того, некоторые отечественные реле еще и называются одинаково, различаясь только так называемым паспортом. В этом случае приходится обращаться к описанию.

Что касается импортных реле, которых сейчас большое количество, то маркировка на их корпусе, хоть и различается в зависимости от производителя, но интуитивно понятна. Как правило, там приведена информация о рабочем напряжении обмотки и максимальном токе, проходящим через коммутируемые контакты. Кроме того, на корпусе реле обязательно нанесено обозначение контактов реле.

Трудно перечислить отрасли промышленности, отдельные направления индустрии в которых используются промежуточные реле. Во всех отраслях промышленности, приборах для бытового применения, особенно в элементах систем с электронным, электротехническим оборудованием может быть установлено промежуточное реле.

Можно выделить несколько случаев как используют вспомогательные реле в сложных электротехнических комплексах:

• Для коммутации участков в различных независимых друг от друга сетях;
• Для увеличения задержки срабатывания защитных элементов в цепях большими токами нагрузки;
• Во вторичных цепях, для контроля параметров и режимов работы отдельных элементов в цепях высокого напряжения;

Одно реле на производственной линии может выполнять одновременно или последовательно несколько коммутаций в цепях питания или управления. В системах подогрева и водоснабжения при включении глубинного насоса, подается питание на катушку реле, при замыкании группы контактов включается система контроля, за работой насоса. На дисплее оператора отображаются основные параметры наличие напряжения, на насосе, токи нагрузки на каждой фазе, температура и другие в зависимости от сложности схемы, по мере необходимости.

Другая пара одновременно замкнет контакты подачи питания на катушку магнитного пускателя, при срабатывании которого ток пройдет на все три фазы электродвигателя насоса. В случае если пускатель собран по реверсивной схеме, другая группа одновременно отключает реверсивную схему, исключая короткое замыкание.

В системе подогрева сигнал со слабыми токами не способен включать катушки мощных магнитных пускателей или реле. Поэтому промежуточное реле выступает как усилитель управляющего сигнала, сигнал с теплового датчика включает промежуточное реле, контакты которого подают напряжение на обмотки магнитного пускателя, контакты которого замыкаются и питание подается на тэны, кипятильники или другие мощные нагревательные приборы.

Конструкция и принцип работы промежуточного реле

Это изделие можно сравнить с миниатюрным магнитным пускателем, количество групп контактов в котором определяется схемой, где он применяется его функциональным назначением.

Не во всех схемах они могут применяться для коммутации цепей электропитания основное их назначение, передача сигналов управления. Это связано с тонкими пластинами контактной группы, редкие модели способны пропускать длительное время рабочий ток выше 10 А.

Классическая конструкция малогабаритного промежуточного реле включает в себя следующие элементы:

• Основание, на котором крепятся все составляющие;
• Электромагнитная катушка с сердечником;
• Подвижная пластина с рычагом для смещения подвижной группы контактов;
• Пружина привода рычага в исходное состояние после снятия управляющего напряжения с обмотки катушки;
• Панель с группой контактов;
• Клеммы на основании для подключения проводов к контактам коммутации и катушки.

Как пример разновидности можно привести конструкции промежуточного реле в системе управления тепловозов.

Классификация разновидностей промежуточных реле

Вариантов много, рассмотрим основные разновидности:

Реле разделяют по типу переключения

• Минимальные — снижают определенный параметр до установленного порога;
• Максимальные – повышают определенный параметр до установленного порога;

По функциональному назначению

• Комбинированные – соединение группы реле для решения определенной логической задачи;
• Логические – работают с одинаковыми параметрами в дискретных электрических цепях;
• Измерительные – регулируются интервалы определенных параметров.

По способу управления нагрузкой

• Прямого воздействия – контакты реле подключают непосредственно нагрузку;
• Косвенного воздействия – нагрузка подключается через цепи вторичных элементов.

По способу подключения

• Первичные – включаются контактами в цепь напрямую;
• Вторичные – включаются через индуктивные или емкостные элементы.

Промежуточные реле в цепях защиты имеют свои конструктивные особенности и разделяются по следующим признакам:

• Полупроводниковые – не имеют коммутационных контактов, цепи размыкаются и замыкаются р-n-р и n-р-n переходами под воздействием управляющего напряжения. В качестве полупроводниковых элементов используются, варисторы, тиристоры, симисторы и транзисторы.
• Индукционные – управляющее напряжение в обмотке наводится от соседней катушки, не связанной прямым электрическим контактом;
• Магнитоэлектрические – магнит занимает неподвижное положение в конструкции, катушка с контактами на каркасе вращается, замыкая или размыкая цепи;
• Поляризационные – работают, как электромагнитные направление переключения контактов определят полярность подключения на катушке;

Расшифровка аббревиатуры промежуточных реле

Для удобного определения функционального назначения, количества контактов и других параметров реле имеют буквенные и цифровые обозначения:

• П – промежуточное;
• Э – электромагнитное;
• 46 или (ХХ) – серия изделия;
• 1 – сигналы управления импульсные.

Дальнейшие обозначения, могут определять, для каких климатических условий адаптировано изделие и количество контактных групп.

Пример как расшифровываются обозначения

РЭП26-004А526042-40УХЛ4

• РЭП – реле электромагнитное промежуточное
• 26 – серия
• ХХХ – функциональное назначение и количество контактов

• 001 – обозначает, что реле содержит 1 переключающий контакт, 010 – один размыкающий; 400 – четыре замыкающих контакта.
• А….Д – класс износостойкости материалов, из которых сделаны контакты;
• Х – вид тока в обмотке электромагнитной катушки, тип конструкции возврата механизма в исходное состояние,

5 – постоянный ток;

6 – постоянный ток в токовой катушке;

• ХХ – двухзначный цифровой код показывающий конструкцию крепления корпуса реле на поверхность и метод подключения проводов к клеммам:

• ХХ – код показывающий величину, вид напряжения, тока в обмотке катушки

Коды от 01 до 13 указывают, что катушки этих реле постоянного тока с различными напряжениями от 6 до 220в. Коды от 21 до 35 указывают что катушки рассчитаны на ~ I с U = 12…. 240 В частота 50 Гц.

Последнее обозначение Х указывает о наличии специальных элементов в конструкции:

2 – ручной переключатель реле;

5 – с ручной манипуляцией и электронным индикатором положения реле для изделий на 24В;

6 – с ручным манипулятором и диодом для защиты реле на 24В и меньше;

7 – реле включает все три ранее перечисленные элемента,

40 – это степень защищенности от влаги и пыли IР- 40…56..68;

УХЛ4 – модель для соответствующих климатических условий, данная для севера и средних широт. Буква «О» – указывает, что изделие адаптировано для тропиков.

РЭП26-004А526042-40УХЛ4 – данная аббревиатура указывает что промежуточное реле имеет 4 переключающих контакта с классом А (по износостойкости), постоянного тока, контактное соединение с разъемами, провода крепятся пайкой, катушка 24 В, конструкция имеет ручной манипулятор. Класс защиты IР – 40 для северных и средних широт.

Совет №1. Некоторые пренебрегают степенью защиты изделия, реле имеют тонкие контакты и чувствительны к пыли и влажности. Поэтому степень защиты обязательно надо учитывать особенно на объектах с повышенной влажностью, запыленностью. На взрывоопасных участках рекомендуется применять полупроводниковые изделия, которые не искрят в момент коммутации.

Не смотря на различные конструкции и технические характеристики, все промежуточные реле имеют основные общие параметры, по которым определяется соответствие функциональному назначению.

Основные технические параметры промежуточных реле

Все реле, в том числе и промежуточные, оцениваются по следующим параметрам:

• Величина коммутируемого напряжения;
• Номинальное значение тока на коммутационных контактах;
• Минимальный ток коммутации;
• Допустимый кратковременный ток через контакты коммутации;
• Интервал величины напряжения на катушке электромагнита;
• Потребляемая мощность катушкой включения;
• Время замыкания;
• Время размыкания контактов;
• Износостойкость контактов оценивается количеством срабатывания реле;
• Предельно допустимая мощность нагрузки, которая подключается через контакты реле.

Это общие параметры технических характеристик, в зависимости от конструкций и назначения могут быть дополнительные. Рассмотрим конкретные технические характеристики на примере РЭП – 26 различных модификаций.

Подключение промежуточного реле в схемы с нагрузкой различного назначения

Большая часть моделей промежуточных реле адаптированы к стандартным условиям монтажа, на плоскую поверхность или на дин-рейку в распределительном шкафу. После установки реле можно подключать в электрическую схему системы:

• В первую очередь проверяется работоспособность реле, для этого подключают контакты катушки (13 и 14) к источнику питания, при этом слышен характерный щелчок переключения контактов.

При подаче напряжения 220, 24 или 12в контакты 9 – 10 – 11 – 12 замкнутся на соответствующие пары 5 – 6 – 7 – 8.

• Нейтральный провод напрямую подключен к одному из контактов катушки;
• Фаза подключается через нормально замкнутую кнопку «Стоп», работающую на размыкание цепи;
• Последовательно кнопки «Стоп» включается кнопка пуск, разомкнутая в нормальном состоянии и работающая на замыкание цепи;
• Второй контакт кнопки пуск подключается к фазе;
• Фазы подключаются к нормально разомкнутым контактам;
• Нагрузка к нормально замкнутым контактам;
• Один из контактов выхода к нагрузки подключается между кнопкой пуск и стоп, после пуска схема обеспечит постоянную подачу напряжения на катушку, контакты будут замкнуты. Отключение реле и нагрузки произойдет при разрыве цепи кнопкой «Стоп».

В качестве нагрузки могут быть самые разные электромеханические элементы, для подключения нагрузки большой мощности промежуточные реле управляют работой магнитного пускателя с контактами способными пропускать большие токи. Промежуточные реле может управляться датчиками, освещенности, терморегулятором или датчиком движения в зависимости от функционального назначения схемы.

Принцип работы этой схемы аналогичен предыдущей. Только пуск осуществляется автоматически термостатом, питание подается на катушку магнитного пускателя, после чего подключаются обогревательные элементы.

Спрос потребителей на реле различных производителей

Производителей реле большое количество, среди отечественных часто используется продукция ФГУП «НПП «СТАРТ» в Великом Новгороде, реле РЭП-26 004. РЭП-26 002, РЭП-26 003.

РП-21М, РП-21МН производятся на московском заводе МПО «Электротехника» и в Чебоксарах ООО «ПКФ Опытный завод энергооборудования» г.Чебоксары. Это продукция пользуется хорошим спросом и даже подделывается китайскими конкурентами.

Совет №2 При установке китайских моделей обязательно прозвоните контакты мультиметром или другими приборами, в исходном состоянии и после сработки реле. Бывает так, что контакты залипают, не замыкаются или не размыкаются.

ABB, Schneider Finder, Siemens, Electric , Relрol.

Износостойкость контактов этих изделий намного выше, сбои в системе управления сложного оборудования могут привести к остановке производства и дорогостоящему ремонту. Поэтому рациональнее использовать более дорогие реле, но надежные.

Ошибки при монтаже и эксплуатации

• Одной из распространенных ошибок считается не правильный выбор технических параметров промежуточных реле. Внимательно смотрите в каких сетях используется реле, постоянного или переменного тока, какое напряжение или ток необходимо подать на управляющую катушку.
• Обязательно учитывайте допустимые токовые нагрузки на коммутационные контакты, особенно когда реле включается напрямую для питания приборов большой мощности.
• Старайтесь использовать реле с необходимым количеством контактов, модели с большим количеством потребляют больше электроэнергии на электромагнитной катушке.

Часто задаваемые вопросы

1. Можно поставить реле для управления уличным освещением, чтобы от датчик на движение одна группа осветительных приборов включалась, а другая отключалась?

Конечно можно, подробное описание такой схемы требует детального рассмотрения, но одно можно сказать точно, потребуется использовать реле с группой контактов для переключения.

1. Можно использовать реле с большим количеством контактов для включения нескольких нагрузок без магнитного пускателя?

Магнитный пускатель в электромагнитном реле однозначно присутствует, если не использовать дополнительный пускатель с контактами большой мощности, которым управляет промежуточное реле. То это можно при условии, что контакты реле длительное время смогут выдерживать ток нагрузки.

. Промежуточные электромагнитные реле применяются во многих электронных и электрических схемах и предназначены для коммутации электрических цепей. Они используются для усиления и преобразования электрических сигналов; запоминания информации и программирования; распределения электрической энергии и управления работой отдельных элементов, устройств и блоков аппаратуры; сопряжения элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры, работающих на различных уровнях напряжений и принципах действия; в схемах сигнализации, автоматики, защиты и т.п.

Промежуточное электромагнитное реле представляет собой электромеханическое устройство, которое может коммутировать электрические цепи, а также управлять другим электрическим устройством. Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока .

Работа электромагнитного реле основана на взаимодействии магнитного потока обмотки и подвижного стального якоря, который намагничивается этим потоком. На рисунке показан внешний вид промежуточного реле типа РП-21.

1. Устройство реле.

Реле представляет собой катушку , обмотка которой содержит большое количество витков медного изолированного провода. Внутри катушки находится металлический стержень (сердечник ), закрепленный на Г-образной пластине, называемой ярмом . Катушка и сердечник образуют электромагнит , а сердечник, ярмо и якорь образуют магнитопровод реле .

Над сердечником и катушкой расположен якорь , выполненный в виде пластины из металла и удерживаемый при помощи возвратной пружины . На якоре жестко закреплены подвижные контакты , напротив которых расположены соответствующие пары неподвижных контактов . Контакты реле предназначены для замыкания и размыкания электрической цепи.

2. Как работает реле.

В исходном состоянии, пока на обмотку реле не подано напряжение, якорь под воздействием возвратной пружины находится на некотором расстоянии от сердечника.

При подаче напряжения в обмотке реле сразу начинает течь ток и его магнитное поле намагничивает сердечник, который преодолевая усилие возвратной пружины, притягивает якорь. В этот момент контакты, закрепленные на якоре, перемещаясь, замыкаются или размыкаются с неподвижными контактами.

После отключения напряжения ток в обмотке исчезает, сердечник размагничивается, и пружина возвращает якорь и контакты реле в исходное положение.

3. Контакты реле.

В зависимости от конструктивных особенностей контакты промежуточных реле бывают нормально разомкнутые (замыкающие), нормально замкнутые (размыкающие) или перекидные .

3.1. Нормально разомкнутые контакты.

Пока напряжение питания не подано на катушку реле, его нормально разомкнутые контакты всегда разомкнуты замыкаются , замыкая электрическую цепь. На рисунках ниже показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.2. Нормально замкнутые контакты.

Нормально замкнутые контакты работают наоборот: пока реле обесточено, они всегда замкнуты . При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты размыкаются , размыкая электрическую цепь. На рисунках показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.3. Перекидные контакты.

У перекидных контактов при обесточенной катушке средний контакт, закрепленный на якоре, является общим и замкнут с одним из неподвижных контактами. При срабатывании реле средний контакт вместе с якорем перемещается в сторону другого неподвижного контакта и замыкается с ним, одновременно разрывая связь с первым неподвижным контактом. На рисунках ниже показана работа перекидного контакта.

Многие реле имеют не одну, а несколько контактных групп, что позволяет осуществлять управление несколькими электрическими цепями одновременно.

К контактам промежуточных реле предъявляются особые требования. Они должны иметь малое переходное сопротивление, большую износоустойчивость, малую склонность к привариванию, высокую электропроводность и большой срок службы.

В процессе работы контакты своими токоведущими поверхностями прижимаются друг к другу с определенным усилием, создаваемым возвратной пружиной. Токоведущая поверхность контакта, соприкасающаяся с токоведущей поверхностью другого контакта называется контактной поверхностью , а место перехода тока из одной контактной поверхности в другую называется электрическим контактом .

Соприкосновение двух поверхностей происходит не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками, так как даже при самой тщательной обработке контактной поверхности на ней все равно будут оставаться микроскопические бугорки и шероховатости. Поэтому общая площадь соприкосновения будет зависеть от материала, качества обработки контактных поверхностей и усилия сжатия. На рисунке показаны контактные поверхности верхнего и нижнего контактов в сильно увеличенном виде.

В месте перехода тока с одного контакта в другой возникает электрическое сопротивление, которое называется переходным сопротивлением контакта . На величину переходного сопротивления существенное влияние оказывает величина контактного нажатия, а также сопротивление окисных и сульфидных пленок, покрывающих контакты, так как они являются плохими проводниками.

В процессе длительной работы поверхности контактов изнашиваются и могут покрываться налетами копоти, окисными пленками, пылью, непроводящими частицами. Также износ контактов может быть вызван механическими, химическими и электрическими факторами.

Механический износ происходит при скольжении и ударах контактных поверхностей. Однако главной причиной разрушения контактов являются электрические разряды , возникающие при размыкании и замыкании цепей в особенности цепей постоянного тока с индуктивной нагрузкой. В момент размыкания и замыкания на контактных поверхностях происходят явления плавления, испарения и размягчения контактного материала, а также перенос металла с одного контакта на другой.

В качестве материалов для контактов реле применяют серебро, сплавы твердых и тугоплавких металлов (вольфрам, рений, молибден) и металлокерамические композиции. Наибольшее применение получило серебро, обладающее малым контактным сопротивлением, высокой электропроводностью, хорошими технологическими свойствами и относительно невысокой стоимостью.

Следует помнить, что абсолютно надежных контактов нет, поэтому для повышения их надежности применяют параллельное и последовательное включение контактов: при последовательном включении контакты могут разорвать большой ток, а параллельное включение повышает надежность замыкания электрической цепи.

4. Электрическая схема реле.

На принципиальных схемах катушка электромагнитного реле изображается прямоугольником и буквой «К» с цифрой порядкового номера реле в схеме. Контакты реле обозначаются этой же буквой, но с двумя цифрами, разделенными точкой: первая цифра указывает на порядковый номер реле, а вторая на порядковый номер контактной группы этого реле. Если же на схеме контакты реле расположены рядом с катушкой, то их соединяют штриховой линией.

Запомните. На схемах контакты реле изображают в состоянии, когда на него напряжение еще не подано.

Электрическую схему и нумерацию выводов реле производитель указывает на крышке, закрывающей рабочую часть реле.

На рисунке видно, что выводы катушки обозначены цифрами 10 и 11 , и что реле имеет три группы контактов:
7 — 1 — 4
8 — 2 — 5
9 — 3 — 6

Здесь же под электрической схемой указаны электрические параметры контактов, показывающие, какой максимальный ток они могут пропустить (коммутировать) через себя.

Контакты данного реле коммутируют переменный ток не более 5 А при напряжении 230 В, и постоянный ток не более 5 А при напряжении 24 В. Если же через контакты пропускать ток больше указанного, то они очень скоро выйдут из строя.

На некоторых типах реле производитель дополнительно нумерует выводы со стороны присоединений, что очень удобно.

Для удобства эксплуатации, замены и монтажа реле применяют специальные колодки, которые устанавливаются на стандартную DIN-рейку. В колодках предусмотрены отверстия для контактов реле и винтовые контакты для подключения внешних проводников. Винтовые контакты имеют нумерацию контактов, которая соответствует нумерации контактов реле.

Также на катушках реле указывают род тока и рабочее напряжение обмотки реле.

На этом пока закончим, а во рассмотрим основные параметры и подключение электромагнитных реле , где на примерах простых схем разберем работу реле.

До встречи на страницах сайта.
Удачи!

Литература:

1. И. Г. Игловский, Г. В. Владимиров – «Справочник по электромагнитным реле», Л., Энергия, 1975 г.
2. М. Т. Левченко, П. Д. Черняев – «Промежуточные и указательные реле в устройствах релейной защиты и автоматики», Энергия, Москва, 1968, (Б-ка электромонтера, вып. 255).
3. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.

Реле - это электрический выключатель, который разъединяет или соединяет цепь при создании определенных условий. Различаются реле по конструкционным особенностям и по типу поступающего сигнала. Электрические устройства наиболее востребованы и широко применяются во всех отраслях промышленности и обслуживающей сферы.

Применение и принцип действия

Реле — это электромагнитное переключающее устройство, регулирующее работу управляемых объектов при поступлении необходимого значения сигнала. Электрическая цепь, которую регулируют при помощи реле, называют управляемой, а цепь, по которой идет сигнал к устройству называется управляющей.

Реле выступает, своего рода, усилителем сигнала, т.е. при помощи небольшой подачи электричества на это устройство, замыкается более мощная цепь. Различают реле, работающие от постоянного тока и переменного. Устройство переменного тока срабатывает при прохождении входного сигнала определенной частоты. Реле постоянного тока могут приходить в рабочее состояние при одностороннем протекании тока (поляризованные), и при движении электричества в двух направлениях (нейтральные).

Устройство реле

Наиболее простая схема устройства реле состоит из якоря, магнитов и соединяющих элементов. При подачи тока на электромагнит, он замыкает якорь с контактом, в результате чего цепь замыкается. Когда ток становится меньше определенной величины, якорь под действием давящей силы пружины возвращается в первоначальное положение и цепь размыкается. На ряду с основными элементами, в состав реле могут входить резисторы для более точной работы устройства и конденсаторы, обеспечивающие защиту от искрения и скачков напряжения.

Устройство электромагнитных реле

Электромагнитное реле включается под действием электрического тока, поступающего на обмотку. На рисунке изображен принцип работы клапанного реле. Когда достигается нужная величина силы тока, в системе возникает электромагнитная сила, которая притягивает якорь (3) к поверхности ярма(1), при чем пружина (2) под действием электромагнитного поля прогибается. Вместе с якорем движется контакт (4) и давит на контакт внешней цепи (5), который при достижении определенной силы соприкасается с другим проводником (6).

После замыкания цепи срабатывает управляемый элемент (7), который производит определенное действие. Исходное положение может быть разомкнутым, как в данном примере, так и замкнутым. В последнем случае управляемый элемент выключается, при достижении определенного значения поступающего тока.

Когда силы тока становится недостаточно, чтобы удерживать якорь в нижнем положении, когда контакты 5 и 6 соприкасаются, пружина отводит якорь и размыкает цепь. Управляющее устройство перестает снабжаться электричеством и прекращает свою работу.

Большинство электромагнитных реле снабжаются не одной парой контактов, как в приведенном примере, а несколькими. В этом случае можно управлять одновременно многочисленными электрическими цепями.

Назначение

Реле широко применяются во многих областях и сферах. Эти устройства имеют сложную классификацию, попробуем для наглядности их поделить на несколько групп:

1. Подразделяются по области применения на:
   • Управления электрических систем
   • Защита систем
   • Автоматизация систем
2. В зависимости от принципа действия подразделяются:
   • Электромагнитные
   • Магнитолектические
   • Тепловые
   • Индукционные
   • Полупроводниковые
3. От вида поступающего параметра, реле делятся на:
   • Мощности
   • Частоты
   • Напряжения
4. По принципу воздействия на управляющую часть:
   • Контактные
   • Безконтактные

Требования к реле

К различным видам реле предъявляются различные требования. Например, электромагнитные устройства должны обладать высокой надежностью, чувствительностью, быстродействием и селективностью.

Селективность - это способность реле реагировать на изменения параметров в выборочном порядке. Например, при возникновении аварийных ситуаций, отключать только поврежденные участки системы, оставляя в полной рабочей способности действующие элементы.

Ни одна автоматическая схема не обходится без применения специального прерывателя, называющегося реле. Такие устройства получили распространение в автомобилестроении, быту, на производствах. И сегодня мы уже не обращаем внимания, даже не задумываемся, почему в темное время включается освещение на улице или загорается свет в подъезде при входе человека. А ведь оно облегчает жизнь, помогает работать бытовой технике в доме. Сегодня поговорим об этом устройстве, разберемся, что такое реле, для чего и где применяется. Попутно попробуем разобраться в схеме устройства.

Читайте в статье:

Для чего нужно реле: области применения

Такое устройство применяется в быту, автомобилестроении, на производстве. Без него невозможно автоматическое включение холодильника и его выключения, установка циклов , мигание поворотника автомашины при повороте. Говоря простым языком, это электрический или электромагнитный прерыватель, срабатывающий при определенном импульсе, в основе которого лежит механическая, электрическая или электронная составляющая. Приведем примеры:

1. Фотореле – элемент срабатывает на свет, замыкая или размыкая контакты.
2. Звуковое – цепь замыкается при громком звуке.
3. Реле времени – соединение и разъединение происходит через установленный временной промежуток.
4. Температурное – получая данные с термодатчика контакт срабатывает по заданным параметрам.

В основе описанных разновидностей лежат 4 основных вида устройств, о которых поговорим позднее.

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.

Схема устройства электромагнитного реле

Схема устройства реле такова. Подвижный стальной якорь находится внутри статичной катушки индуктивности, при подаче напряжения на которую возникает электромагнитное поле, притягивающее якорь. Различной электроникой или механикой регулируется частота и продолжительность подачи напряжения на обмотку. Частота импульсов составляет до 3600 в час.

Структура электромагнитного реле делится на три составных элемента:

1. Первичный. Преобразует импульс, поступающий с системы управления в электромагнитную силу. Иными словами – обмотка катушки индуктивности.
2. Промежуточный. Состоит из различных деталей. Его задача – приведение в работу самого исполнительного механизма. Проще говоря – это якорь или иной подвижный элемент, оснащенный возвратной пружиной и контактами.
3. Исполнительный. Выполняет работу по передаче воздействия на силовое оборудование. Эту роль играет контактная группа силовой части.

Принцип работы реле

Действует устройство по такому принципу. Помещенный в катушку индуктивности подвижный якорь отжат возвратной пружиной. Не его наружной части закреплена одна группа контактов, в то время, как другая группа находится в статичном положении на расстоянии от первой. В момент подачи импульса на катушку, якорь притягивается, и контакты соприкасаются между собой. При прекращении подачи напряжения на катушку, возвратная пружина отжимает либо оттягивает якорь (в зависимости от конструкции) и контакты размыкаются, возвращаясь в исходное положение.

Понять, как работает реле, проще, если знать алгоритм работы магнитного пускателя. Эти устройства идентичны, разница только в размерах и назначении.

Полезная информация! Если знать принцип действия реле, его легко можно будет отремонтировать при поломке. Чаще для этого требуется замена катушки индуктивности. Однако бывает и отгорание контактов, что случается при попадании в устройство пыли или иных инородных тел. Если контакты неплотно прилегают один к другому, возникает нагрев. Тогда они либо привариваются, либо расплавляются.

Принцип работы 4-х контактного реле ничем не отличается от других. Устройство всех электромагнитных устройств одинаково. Различия только в расположении контактной группы.

Технические характеристики, на которые стоит обратить внимание

Что такое токовое реле, наверняка понятно. А от чего зависят его параметры? На что обратить внимания, выбирая устройство для той или иной цели? Основными характеристиками реле являются:

1. Номинальные данные по току, напряжению, времени, а также другим параметрам, задающих алгоритм работы устройства.
2. Пределы срабатывания . Нижний и верхний порог, при котором устройство включается или отключается (временной, токовый, звуковой или световой).
3. Значения величин . Иногда такие устройства настраиваются на замыкание цепи при подаче мгновенного импульса, а размыкается цепь по истечении определенного времени.

Если характеристики не соблюдены, то тут два варианта. Либо устройство не сработает, либо выйдет из строя, проще говоря, сгорит. Имеет смысл рассмотреть несколько основных видов реле и понять, в чем отличия одного вида от другого, а так же возможно ли применение в той или иной области.

Реле переменного тока: отличия и особенности

Первое, о чем стоит сказать, такие устройства имеют недостатки. Переменный ток имеет отличия от постоянного, что наглядно видно на графиках. Синусоида переменного тока не позволяет равномерную подачу тока, в результате чего при срабатывании, магнитный сердечник вибрирует. Это неудивительно – ток в катушке индуктивности дважды за период входного напряжения проходит через ноль. Проще говоря при частоте тока в сети 50 Гц (50 колебаний в секунду), напряжение в катушке упадет на ноль 100 раз за период (1 с). Производятся как малогабаритные реле переменного тока на 220 В, так и устройства больших размеров.

Интересная информация! Для уменьшения износа якоря применяют дифференциальные сердечники или фазосдвигающие элементы, уменьшающие количество периодов прохождения тока через нулевую отметку.

Отличия реле постоянного тока

По сути то же устройство с отличием только способа питания. На катушку подается постоянный ток, что увеличивает срок службы деталей, избавляя от вибрации. При работе, к примеру, промежуточного реле 220 В постоянного тока, не будет слышно гудения, присущего устройствам, работающим на переменке.

Электронное реле: области применения и особенности устройства

Электронные устройства нашли применение в автомобилестроении, производстве бытовой техники. Их отличает компактность и долговечность за счет отсутствия механических частей. Работу механики на себя взяли транзисторы, выполняющие роль ключей. Если рассматривать электрическую схему автомобиля, то на вопрос, где находится реле, можно ответить одним словом – везде. Это и включение-выключение, и работа поворотников, зажигания, фар.

В отличие от электронного реле, электромеханическое имеет большие габариты. Оно применяется в монтаже производственной автоматики.

Обозначение реле на схемах электрических цепей

Обозначения таких устройств на схемах выглядят следующим образом:

Ассортимент реле на российских прилавках: производители и цены

Каждое из реле имеет определенную маркировку, отражающую его технические характеристики. По маркировке найти подходящую модель во много раз проще, чем подбирать под определенные параметры. Предлагаем ознакомиться с некоторыми из устройств и их стоимостью.

Изображение	Наименование	Номинальный ток, А	Средняя цена, руб.
	РПЛ-122М0*4А	16	350
	РП20М-217 У3	1	410
	РТТ-111УХЛ4	0,2	160
	РТ-40/6 УХЛ4	16	1100
	РПУ-2 У3Б	5	250
	РП20-112 У3	2,5	350
	ТРН-10 УХЛ4 660В	1,25	125
	ТРН-10 УХЛ4 500В	0,5	125
	РТ-83/2	5	1400
	РЭВ 830 У3	2,5	1800
	РВО-Р-100м ̴100В-2П-1	8	800
	РТИ-1308	2,5-4	460
	РВО-П2-99с-АС110В 1п-1-10 УХЛ4	7	900

Заключение

Понятно, что не каждый день приходится выбирать подобные устройства для того или иного оборудования, но иногда это необходимо. И если схемы всех блоков обычному домашнему мастеру в голове держать не обязательно, то общая информация, все же, нужна. Надеемся, что наша статья в этом помогла.

Если остались вопросы, мы будем рады на них ответить в обсуждении ниже. А напоследок, как всегда, интересное видео по сегодняшней теме:

Видео: как работает реле

Рекомендуем почитать

Фундамент

Совместимость Тигра и Козы (Овцы): хищник и жертва, как найти взаимопонимание?

Сантехника

"Азбучные истины". Славянская Азбука. Азбучные истины: "Аз буки веди, глаголь: добро есть" Аз буки истины

Малые формы

Профессиональная переподготовка по программе "охрана труда"

Теплоснабжение 

ЛФК при плоскостопии у детей: упражнения Лечение плоскостопия у детей упражнения

Гостиная

Устанавливаем норматив оборачиваемости запасов готовой продукции

Сантехника

Сенная площадь: история и легенды