Виды реле и их назначение

Содержание

Что такое реле, устройство, принцип действия, виды, производители

Реле – коммутационное устройство (КУ), соединяющее или разъединяющее цепь электронной или электрической схемы при изменении входных величин тока. Прежде чем мы перейдем к детальному рассмотрению того, что такое реле, как устроено, по какому принципу работает и где применяется, пожалуй, нужно узнать, когда это устройство впервые появилось и кто его изобретатель.

Вот таких типоразмеров может быть это устройство

Содержание статьи

История создания

Первенство создания реле спорно. Некоторые утверждают, что впервые это устройство было сконструировано в 1830—1832 гг. русским ученым Шиллингом П.Л. и являлось основным элементом вызывающего механизма в разработанном им же варианте телеграфа.

Другие научные историки приписывают первенство изобретения известному физику Дж. Генри, который в 1835 г. разработал контактное реле во время усовершенствования созданного им в 1831 году телеграфного аппарата. Первый соленоид работал по принципу электромагнитной индукции и был некоммутационным устройством.

Первое реле Дж. Генри

Реле, в качестве самостоятельного устройства, впервые упоминается в патенте на телеграф, выданном Самуэлю Морозе.

Первое реле Морзе

Как видим, первой сферой применения этого коммутационного устройства был телеграф и только позднее с развитием техники он стал применяться в электрическом и электронном оборудовании.

Устройство и принцип работы реле

Реле представляет собой катушку, состоящую из немагнитного основания, на которое намотан провод из меди с тканевой или синтетической изоляцией, но чаще всего с диэлектрическим лаковым покрытием. Внутри катушки установленной на нетокопроводящее основание, размещается металлический сердечник. Также в устройстве имеются пружины, якорь, соединительные элементы и пары контактов.

При подаче тока на обмотку электромагнита (соленоида) сердечник притягивает якорь, который соединяется с контактом и электрическая или электронная цепь замыкается. При снижении силы тока до определенного значения, якорь, под действием пружины, возвращается на исходную позицию, вследствие чего происходит размыкание цепи.

Более плавная и точная работа достигается благодаря использованию резисторов, а защиту от скачков напряжения и искрения обеспечивает установка конденсаторов.

У большинства электромагнитных реле имеется не одна, а несколько пар контактов, что позволяет управлять несколькими цепями одновременно.

Простейшая схема устройства электромагнитного соленоида

Если в двух словах, то этот вид коммутационного устройства работает по принципу электромагнитной индукции. Благодаря довольно простому принципу действия реле имеют высокую надежность в эксплуатации.

В видеоролике ниже разъясняется принцип действия электромагнитного КУ:

Основные характеристики КУ

К основным характеристикам, на которые следует обратить внимание при выборе данного вида коммутационного устройства, относят:

чувствительность – срабатывание от подаваемого на обмотку тока определенной силы, достаточной для включения устройства;
сопротивление обмотки электромагнита;
напряжение (ток) срабатывания – минимально допустимое значение, достаточное для переключения контактов;
напряжение (ток) отпускания – значение параметра, при котором происходит отключение КУ;
время притягивания и отпускания якоря;
частота срабатывания с рабочей нагрузкой на контактах.

Классификация и для чего нужно реле

Поскольку реле являются высоконадежными коммутационными устройствами, то не удивительно, что они нашли широкое применение в самых различных областях человеческой деятельности. Они используются в промышленности для автоматизации рабочих процессов, а также в быту в самой различной технике, например в привычных всех холодильниках и стиральных машинах.

Разнообразие видов реле очень велико и каждый предназначен для выполнения определенной задачи

Реле имеют сложную классификацию и делятся на несколько групп:

По сфере применения:

управление электрическими и электронными системами;
защита систем;
автоматизация систем.

По принципу действия:

тепловые;
электромагнитные;
магнитолектические;
полупроводниковые;
индукционные.

По поступающему параметру, вызывающему срабатывание КУ:

от тока;
от напряжения;
от мощности;
от частоты.

По принципу воздействия на управляющую часть устройства:

контактные;
бесконтактные.

На фото (обведено красным) показано, где находится одно из реле в стиральной машине

В зависимости от вида и классификации реле применяются в бытовой технике, автомобилях, поездах, станках, вычислительной технике и т.д. Однако, чаще всего этот вид коммутирующего устройства используется для управления токами большой величины.

Основные виды реле и их назначение

Производители настраивают современные коммутационные устройства таким образом, чтобы срабатывание происходило только при определенных условиях, например, при увеличении силы тока, поступающего на входные клеммы КУ. Ниже мы вкратце рассмотрим основные виды соленоидов и их назначение.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле – это электромеханическое коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии магнитного поля, созданного током в статичной обмотке, на якорь. Этот вид КУ разделяется собственно на электромагнитные (нейтральные) устройства, которые реагируют лишь на значение тока, подаваемого на обмотку, и поляризованные, работа которых зависит как от токовой величины, так и от полярности.

Принцип работы электромагнитного соленоида

Используемые в промышленном оборудовании электромагнитные реле находятся на промежуточной позиции между сильноточными устройствами (магнитными пускателями, контакторами и т.д.) и слаботочным оборудованием. Наиболее часто данный вид реле применяется в цепях управления.

Реле переменного тока

Срабатывание этого вида реле, как видно из названия, происходит при подаче на обмотку переменного тока определенной частоты. Данное коммутирующее устройство для переменного тока с контролем перехода фазы через ноль или без такового, представляет собой блок из тиристоров, выпрямительных диодов и управляющих схем. Реле переменного тока могут быть выполнены в виде модулей на основе трансформаторной или оптической развязки. Данные КУ применяются в сетях переменного тока с максимальным напряжением 1,6 кВ и средним током нагрузки до 320 A.

Промежуточное реле 220 В

Иногда работа электросети и приборов не возможна без использования промежуточного реле на 220 В. Обычно КУ данного типа применяется, если необходимо разомкнуть или разомкнуть разнонаправленные контакты цепи. К примеру, если используется осветительный прибор с датчиком движения, то один проводник присоединяется к сенсору, а другой подводит электроэнергию к светильнику.

Реле переменного тока широко применяются в промышленном оборудовании и бытовой технике

Работает это таким образом:

подача тока на первое коммутационное устройство;
от контактов первого КУ ток поступает на следующее реле, которое имеет более высокие характеристики, чем у предыдущего и способно выдерживать токи с высокими значениями.

С каждым годом реле становятся эффективней и компактней

Функции малогабаритного реле переменного тока с напряжением 220 В весьма разнообразны и широко используются в качестве вспомогательного устройства в самых различных областях. Данный вид КУ применяется в тех случаях, когда основное реле не справляется со своей задачей или же при большом количестве управляемых сетей которые уже не в состоянии обслужить головное устройство.

Промежуточное коммутационное устройство применяется в промышленном и медицинском оборудовании, транспорте, холодильном оборудовании, телевизорах и прочей бытовой технике.

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Отличие между ними состоит в том, что поляризованные КУ постоянного тока чувствительны к полярности подаваемого напряжения. Якорь коммутационного устройства меняет направление движения в зависимости от полюсов питания. Нейтральные электромагнитные реле постоянного тока не зависят от полярности напряжения.

Электромагнитные КУ постоянного тока в основном используют, когда нет возможности подключения к электрической сети переменного тока.

Четырехконтактное автомобильное реле

К недостаткам соленоидов постоянного тока относят необходимость использования блока питания и более высокую стоимость в сравнении с КУ переменного тока.

Данное видео демонстрирует схему подключения и объясняет принцип работы 4 контактного реле:

Электронное реле

Электронное реле управления в схеме прибора

Разобравшись с тем, что такое токовое реле, рассмотрим электронный тип этого устройства. Конструкция и принцип действия электронных реле практически те же, что и в электромеханических КУ. Однако, для выполнения необходимых функций в электронном устройстве используется полупроводниковый диод. В современных транспортных средствах большинство функций реле и переключателей выполняют электронные релейные блоки управления и на данный момент невозможно полностью от них отказаться. Так, например, блок электронных реле позволяет контролировать расход энергии, величину напряжения на клеммах аккумуляторных батарей, управлять системой освещения и т.д.

Обозначение реле на схеме

Чтобы отремонтировать или создать новое электрооборудование, мало знать как работает реле, нужно знать как оно выглядит на схемах. В приведенной ниже таблице показаны самые основные буквенно-графические обозначения КУ принятые в международном классификаторе.

Основные обозначения

Подробнее, с символическим обозначением реле и других элементов электронных и электрических схем, можно ознакомиться, заглянув в специальные справочники, которых в интернете довольно много.

Ведущие производители реле

Где приобрести реле и их стоимость

Реле в зависимости от типа КУ, производителя, сферы применения и продавца могут стоить от 15$ до нескольких сотен. Приобрести необходимое коммутационное устройство можно непосредственно у производителя в традиционных специализированных магазинах или интернете. В настоящее время купить нужное реле любого типа и назначения не составит труда. Существуют специальные каталоги, в которых указывается маркировка, компания-производитель, параметры и стоимость изделия.

Заключение

Как следует из этого обзора, реле является неотъемлемой частью практически любой электрической и электронной схемы промышленного оборудования и бытовой техники. Полную информацию об этом виде коммутационного устройства сложно втиснуть в рамки одной статьи. Если у вас возникнут какие-либо вопросы по этой теме, то задавайте и будем вместе разбираться.

ИнженерияНасосная станция для частного дома: критерии выбора и особенности эксплуатации

ИнженерияПодбираем с умом сифон для раковины на кухню

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

homius.ru

Виды реле и применение. Работа и назначение. Особенности

Реле – это выключатели, применяемые для разъединения, переключения и соединения электрических цепей с целью создания определенных условий эксплуатации приборов. Эти коммутационные устройства питания предложены в продаже в широком ассортименте разновидностей, отличающиеся по конструктивным особенностям и типу поступающего сигнала.

Сфера применения

Различные виды реле используются в разнообразных направлениях:

Управление электрических систем.
Защиты систем от скачков напряжения.
Обеспечения бесперебойной работы приоритетного оборудования.
Автоматизации оборудования.

От функционирования данных устройств зависит фактическая целостность систем целиком или отдельного дорогостоящего оборудования. В связи с этим к релe предъявляются строгие требования, такие как надежность, чувствительность и быстродействие. Отдельные устройства способны реагировать на изменение параметров в выбранном порядке. К примеру, при возникновении аварийных ситуаций они отключают только поврежденные участки систем, в то время как все остальные элементы продолжат функционировать бесперебойно.

Виды реле

Электронные.
Герконовые.
Электротепловые.
Для извлечения временной выдержки.
Реле света.
Электромагнитные.
Приоритета.

Электронные

Такие устройства обычно применяются для подключения больших силовых нагрузок. Они подают и отключают напряжение на электрическую цепь. Электронные релe оснащаются полупроводниковым элементами (Резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды, микросхемы и т.п.). Они реагируют на изменение параметров напряжения. Такие устройства можно встретить и в электросистеме транспортных средств. К примеру, блок электронных релe контролирует расход энергии и величину напряжения на клеммах аккумулятора. Также он выполняет функцию управления системой освещения.

Герконовые

Такие виды реле представляют собой герконовую катушку. Внешне они выполнены в виде баллона, внутри которого создан вакуум или закачен специальный инертный газ. В таких условиях располагаются соединительные элементы из пермаллоя в виде проволоки с контактами и покрываются тонким золотым или серебряным напылением. Геркон располагается в центре электрического магнита или находится под воздействием его поля. В то время, когда ток подается на обмотку, образуется магнитный поток, который намагничивает пружины и запирает контакты. Обычно реле герконового типа применяется для переключения электрических цепей.

Герконовые релe бывают замыкающими, переключающими или размыкающими. Неоспоримым преимуществом подобных устройств являются их небольшие габариты, доступная стоимость, а также отсутствие трущихся частей, что обеспечивает их большим ресурсом. Их контактная группа полностью защищена от влаги, и располагается в благоприятных условиях вакуума или специального газа, что повышает надежность.

При использовании герконовых реле потребуется избегать применения таких устройств вблизи от источника ультразвука, который отрицательно влияет на электрические параметры датчика. Такой же эффект создает и стороннее магнитное поле. Также нужно учитывать, что герконовые реле не переносят механических повреждений. Зачастую применяемая у них колба изготавливается из стекла, поэтому если его разбить, то устройство не сработает. Также нужно учитывать, что при подаче больших токов контакты герконов самопроизвольно размыкаются, поэтому такое оборудование должно эксплуатироваться только в тех системах, параметры напряжения в которых соответствуют техническим возможностям реле, прописанным в его инструкции. Такая же проблема с самовольным размыканием и замыканием контактов наблюдается и при работе с низкочастотным напряжением.

Электротепловые

В устройстве таких релe применяются биметаллические пластины (слои из разных металлов). В принципе работы оборудования лежит разный коэффициент расширения при разогреве пластин. При достижении определенного показателя нагрева осуществляется отключение или переключение параметров электрического тока.

Обычно тепловые релe применяют при подключении электрических двигателей. Если оборудование начинает работать на износ в результате увеличения нагрузки, то увеличивается расход количества энергии. Как следствие через релe проходит значительно больше электричества, что и приводит к его разогреву. Столь серьезные нагрузки обычно сопровождаются аварийными ситуациями, поэтому и применяется тепловое релe, которое прекратит подачу питания на оборудование. После того как биметаллические пластины в термореле остынут, электродвигатель снова удастся запустить. На термических релe может иметься колесико регулировки температуры, а иногда предусматривается кнопка принудительного запуска.

Тепловые виды реле также бывают разных типов. Они могут применяться для трехфазных или обычных электросетей. Есть устройства, в которых температура контролируется с помощью чувствительного щупа, прикладываемого непосредственно к оборудованию. Также бывают устройства, в которых вместо металлических пластин применяются специальные сплавы. При достижении определенных температур они расплавляются, тем самым полностью разрывая цепь. Эти устройства отличаются высокой скоростью срабатывания. Их принцип работы практически идентичен предохранителям. Для последующего запуска оборудования необходимо полностью сменить релe или расплавленный проводник, если это конструктивно предусматривается. Подобные устройства обычно устанавливаются непосредственно на оборудование как последняя стадия защиты от перегорания.

Релe временной выдержки

Такие виды релe являются очень распространенными во многих сферах промышленности и бытовой жизни. Они позволяют подавать и отключать напряжения с короткими промежутками времени между действиями. В них применяются специальные замедляющие схемы, позволяющие создавать паузу в передаче электричества по цепи на несколько секунд. Продолжительность разрыва зависит от сферы применения релe. Именно эти устройства работают в автомобилях при включении поворотных сигналов. Релe подает питание на лампочку и отключает его, многократно повторяя такое действие. Подобные устройства используются и на световых гирляндах, применяемых для украшения елки. Увидеть в работе релe временной выдержки можно и на мигающих светофорах, которые стоят на железнодорожных переездах и т.д.

Таймер света

Такие виды реле весьма схожи с устройствами для извлечения временной выдержки. Они применяются для контроля за осветительным оборудованием, а точнее его запрограммированным включением и отключением в определенные часы. Релe выпускаются для промышленных и бытовых нужд. Промышленные таймеры света используются в крупных теплицах, животноводческих предприятиях и т.д.

В бытовой жизни подобные устройства можно встретить в домашних аквариумах, где они включают и отключают свет в строго заданном режиме. Таким образом, таймер света выполняет роль посредника, который подает напряжение на протяжении определенного времени, после чего его отключает. Фактически к устройству можно подключить и нагреватель, вентилятор или прочее электрооборудование, которое должно работать в определенные часы.

Подобные устройства могут быть электронными или электромеханическими. Электронные работают бесшумно, в то время как электромеханические создают незначительный гул. Электромеханические не имеют собственного источника питания, поэтому в случае пропажи напряжения в сети, установленные настройки времени сбиваются.

Электромагнитные

Их принцип работы основан на воздействии магнитного поля, которое создается током в статической обмотке, на имеющийся в конструкции якорь. Такое оборудование реагирует на значение тока подаваемого на обмотку. Электромагнитные релe бывают двух разновидностей: переменного и постоянного тока

Релe переменного тока срабатывает при подаче на его обмотку переменного тока определенной установленной частоты. Подобные виды релe производится со средним током нагрузки до 320А и напряжением до 1,6 кВ. Устройства данного типа широко применяются на промышленном оборудовании, а также на некоторых разновидностях бытовой техники. Их можно встретить в конструкции медицинского оборудования, холодильников, телевизоров, и практически любой бытовой техники. Самые мощные устройства применяются на промышленных станках.

Релe постоянно тока предназначено для работы в сетях с постоянным напряжением. Такие устройства могут быть нейтральными или поляризованными. Якорь поляризованных релe меняет направление своего движения в зависимости от полюсов питания. Нейтральные устройства не зависят от полярности напряжения.

Коммутаторы приоритета

Такие виды реле управляют подключением потребителей тока и реагируют на чрезмерное увеличение нагрузки. В результате устройство отключает менее необходимые потребители. Таким образом, применение таких систем позволяет не обесточивать всю цепь. Подобные устройства выпускаются как для промышленных, так и бытовых нужд. Бытовые релe приоритета монтируется на DIN-рейку в электрощитке дома или квартиры. К нему подключается сразу две или более электролинии для питания розеток или оборудования. Одна из них является приоритетной. При чрезмерном потреблении энергии, объем которого является опасным для электропроводки, устройство отключит неприоритетные цепи потребления, тем самым уменьшив нагрузку. В том же случае когда релe приоритета не применяется, то срабатывает автоматический выключатель, который обеспечивает всю систему.

Назначение и принцип работы реле

Многие автолюбители любят в свободное время заниматься своей машиной, дорабатывать ее или увлекаются тюнингом. Не редко такие занятия связаны с электрикой и тут следует быть внимательным, и при необходимости использовать реле. Автомобильное реле играет важную роль, но для чего оно нужно и каких типов бывает знают не все.

Для чего нужна установка реле в автомобиле ? Начнем с определения:

Что такое реле и для чего оно нужно

Реле — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин.
Типы реле могут различаться по управляющему сигналу и по исполнению, не будем останавливаться на этом, тем более все это есть на той же википедии. Отметим лишь, что наибольшее распространение получили электрические (электромагнитные) реле.

Понять для чего нужно реле из определения трудно, поэтому разжуем на простых словах:
Реле предназначено для коммутации больших токов нагрузки. Другими словами является переключателем, а еще проще — принцип работы реле — малым током (например сигналом кнопки) включать цепи с большим током. А используют реле, когда исполнительное устройство (стартер, генератор, вентилятор, обогрев зеркал, клаксон и т.д.) потребляет больший ток (до 30-40 ампер).
НАПРИМЕР: Для того чтобы с маленькой кнопочки завести двигатель, необходимо, чтобы включился стартер, который потребляет от 80 до 300 ампер. Если не использовать реле, тогда кнопка не выдержит большого тока и расплавится, также как и не предназначенная для больших токов проводка. Поэтому, делают подключение через реле (между кнопочкой и стартером устанавливают реле), которое по импульсу малого тока кнопки внутри себя замыкает мощные контакты, тем самым включая стартер. Как это происходит ?

Электромагнитное реле состоит из:

электромагнита (представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала).
якоря (пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами).
переключателя (могут быть замыкающими, размыкающими, переключающими).

При пропускании электрического тока через обмотку электромагнита возникающее магнитное поле притягивает к сердечнику якорь, который через толкатель смещает и тем самым переключает контакты.

Характеристики и производители реле

Характеристики реле

Диапазон электропитания: 8…16В.
Номинальное напряжение: 12В.
Ток управления: не более 0,2А.
Напряжение срабатывания: не менее 8,0В.
Напряжение отпускания: 1,5…5,0В.
Максимальный ток в силовой цепи: 30А.
Активное сопротивление обмотки: 80±10 Ом

Отечественные реле

90.3747-10 в пластмассовом корпусе без фланца крепления;

90.3747-в пластмассовом корпусе с фланцем крепления;
113.3747-в металлическом корпусе с фланцем крепления;
113.3747-10-в металлическом корпусе без фланца крепления;
111.3747-в металлическом корпусе с фланцем крепления;
111.3747-10-в металлическом корпусе без фланца крепления.

Какое реле лучше, импортное или отечественное ?
Силовое реле, независимо импортное оно или отечественное, выполняют одинаковую функцию. Отличаются они только по качеству (отечественные реле менее герметичны и менее износостойки) и коммутируемых контактах (например, реле фирмы BOSCH, имеет другое расположение контактов. Контакты 30 и 86 поменяны местами). Качественные реле выпускаются под маркой Saturn и San Hold.

Контакты и принцип работы реле

Контакты реле:

Контакты 85 и 86 — это катушка.
Контакт 30 — общий контакт, всегда присутствует в реле. Он, без подачи напряжения на контакты обмотки, постоянно замкнут на контакт 87а.
Контакт 87А — нормально-замкнутый контакт.
Контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт.

Силовые контакты имеют всегда маркировку 30, 87 и 87а.

Принцип действия реле:
В состоянии покоя, т.е., когда на катушке нет питания, контакт 30 замкнут с контактом 87А. При одновременной подаче питания на контакты 85 и 86 (на один контакт «плюс» на другой — «минус», без разницы куда что, если на реле нет маркировки диода) катушка «возбуждается», то есть срабатывает. Тогда контакт 30 отмыкается от контакта 87А и соединяется с контактом 87.

Некоторые виды реле

реле с пятью контактами (5ти контактное реле). Если на обмотку подан сигнал, то 30 контакт отключается от 87а и подключается к 87.
реле с четырьмя контактами (4х контактное реле). Контакт 87а или 87 может отсутствовать, тогда реле будет работать только на включение или выключение (замыкание или размыкание) силовой цепи.

Все реле имеют контакты обмотки (85 и 86 контакты).

Пример схемы реле

Рассмотрим принцип работы реле на простом примере со схемой.
Цель: Блокировка двигателя.

Один контакт питания катушки (пусть 85) соединяем с проводом, на котором появляется «минус» (например, провод сигнализации, на котором минус появляется при постановке в охрану).
На другой контакт катушки (пусть 86) подаём +12В при включении зажигания.
Контакты 30 и 87А подцепляем в разрыв блокируемой цепи (в качестве нее может быть что угодно, лишь бы машина не заводилась при разорванной цепи, например, цепь стартера, зажигания, бензонасоса и т.д.).

Теперь, если попытаться завести автомобиль при включенной охране, контакт 30 разомкнётся с контактом 87А и не даст завести двигатель.
Если «минус» с сигнализации выходит при снятии с охраны, тогда вместо контакта 87А используем контакт 87, т.е. разрыв цепи теперь будет на контактах 87 и 30. При таком подключении реле будет всегда в рабочем состоянии (разомкнутом) при работающем двигателе.

Особенности и срок службы реле

Особенности реле
Если на корпусе реле изображен значок диода, значит при его включении необходимо соблюдать полярность на контактах управления.

Срок службы реле
Если реле долго эксплуатировалось при коммутации силовых цепей в предельных режимах, то искра проскакивающая при замыкании или размыкании контактов создает нагар между контактами и из-за этого возможно исполнительное устройство не будет работать или будет работать не корректно. Плохой контакт выделяет на себе тепло. При этом в силовых цепях может повышаться потребляемый ток (при плохом контакте ток электродвигателя или лампочки становится импульсно-пусковым), что влечет разогрев мест плохого контакта в коммутируемых цепях и как следствие оплавление пластмассовых деталей крепления контактов. При оплавлении деталей крепления, контакты смещаются и добавляется процесс искрения, что еще больше разогревает место контакта.

Реле – коммутационное устройство (КУ), соединяющее или разъединяющее цепь электрической или электронной схемы при изменении входных величин тока. Прежде чем мы перейдем к детальному рассмотрению того, что такое реле, как устроено, по какому принципу работает и где применяется, пожалуй, нужно узнать, когда это устройство впервые появилось и кто его изобретатель.

Вот таких типоразмеров может быть это устройство