Как работает импульсное реле: устройство, принцип работы, схемы подключения

устройство, принцип работы, схемы подключения

Большинство современных приборов призвано упростить жизнь, поэтому многие из них так широко применяются человеком. Среди таких устройств часто встречается импульсное реле, которое позволяет автоматизировать многие процессы. Как оно устроено и чем примечательно мы рассмотрим в данной статье.

Устройство

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

Рис. 1. Пример устройства импульсного реле

Простейший пример импульсного реле состоит из таких элементов:

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

Принцип работы

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

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

Рис. 2. Принцип работы реле РИО-1

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

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

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

Рис. 3. Временная диаграмма РИО-1

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

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

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

Разновидности

Широкий выбор импульсных реле обеспечивает достаточно большой ассортимент, отличающийся как ценовой политикой, так и предоставляемым функционалом. По принципу действия все модели можно разделить на электромеханические и электронные (рисунок 4).

Рисунок 4. Электронное и электромеханическое реле

Первый вариант предусматривает механическое перемещение элементов импульсного устройства за счет электромагнитного взаимодействия между катушкой и сердечником. Вторая разновидность управляется за счет полупроводниковых элементов и ключей без механически размыкаемых контактов и подвижных частей.

Помимо этого импульсные реле могут отличаться по:

• Номинальной нагрузке – указывает допустимый ампераж, который можно подключать к силовым контактам;
• Количеству полюсов – может иметь различное число входов и выходов для реализации определенных задач;
• Способу установки – могут монтироваться на DIN рейку в соответствии с р.1 ГОСТ Р МЭК 60715-2003, кронштейн или другой вариант размещения;
• Назначению – наиболее популярны импульсные реле для контроля освещения, цепей защиты и сигнализации.

Также бистабильные устройства отличаются габаритными размерами, материалами корпуса, наличием или отсутствием сигнальных ламп.

Схемы подключения

На практике импульсные реле нашли довольно широкий спектр применении, но в быту их чаще всего используют для включения светильников из разных точек комнаты. Поэтому в качестве примеров мы рассмотрим возможность подключения импульсных устройств для передачи питания лампочкам через выключатель.

Наиболее простым вариантом является ситуация, когда в комнате вы запитываете только одну люстру или группу софитов, которые должны включаться и выключаться из нескольких точек комнаты.

Рис. 5. Простейшая схема подключения ИР

Как видите на рисунке 5, питание напрямую от автомата или распределительной коробки подается на ввод 11 РИО-1, вторая линия подключается к выключателям шлейфом, а общая точка выводится на ввод Y. С выхода 14 фаза подается на лампы освещения, а нулевой проводник с общей колодки разводится отдельной линией на лампы и соответствующий вывод импульсного реле. При такой схеме каждый из выключателей равноправно посылает сигнал, как на включение, так и на отключение осветительного оборудования. Помимо этого можно реализовать и более сложные схемы подключения с выставлением приоритета.

Рис. 6. Схема подключения на две группы потребителей

Как показано на схеме 6, здесь присутствует две группы осветительных приборов, можно взять аналогию с двумя комнатами, для каждой из которых установлено свое РИО-1. Подключение трех коммутаторов для каждой группы освещения осуществляется аналогичным образом, но к обеим группам добавлена функция глобального включения и отключения.

Здесь кнопочный выключатель, предназначенный для подачи питания на все приборы освещения, соединяется с выводом Y1 и первого, и второго импульсного реле. Поэтому при коммутации «Вкл», несмотря на состояние коммутаторов и подачи сигнала на Y свет включится в обеих комнатах. Выключатель обесточивания подключен к выводам Y2 обоих импульсных реле, который обладает преимуществом перед Y1. Поэтому при нажатии клавиши  «Откл» произойдет выключение всего осветительного оборудования.

Технические характеристики

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

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

Рис .7. Пример габаритных размеров импульсного реле

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

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

Рис. 8. Характеристики реле

Применение

Сфера применения охватывает все направления, где автоматизация требует удаленного контроля за одним объектом из нескольких точек. В быту и некоторых отраслях промышленности это освещение помещений, которое можно контролировать из нескольких точек. Особенно этот вопрос актуален для организации электроснабжения «умного дома«.

В системах автоматизации и централизации на сети железных дорог обеспечивает процессы телеуправления и диспетчерской сигнализации. Применяется для работы сигнализации и передачи рабочих сигналов.  

Видео по теме

Использованная литература

Для подготовки статьи использовалась следующая техническая литература:

• Игловский И. Г., Владимиров Г. В. «Справочник по слаботочным электрическим реле» 1984
• Филипчеико И, П., Рыбин Г. Я. «Электромагнитные реле»  1968
• Гуревич В.И. «Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера» 2011
• Сивухин Д. В. «Общий курс физики» 1975
• Оболенцев Ю.Б., Гиндин Э.Л. «Электрическое освещение общепромышленных помещений» 1990

как выбрать и установить своими руками устройство (155 фото)

Импульсное реле сохраняет поданный на него импульс тока до момента, пока не произойдет высвобождение энергии. В большинстве случаев реле содержит в своей схеме соленоид, приводимый в действие поступающим на него током. Разница между обычным и импульсным реле в том, что для работы обычного реле требуется бесперебойная подача электропитания, тогда как импульсному достаточно его подачи в течение малого промежутка времени.

В дальнейшем оно передает накопленную энергию. Какие бывают импульсные реле, с фото и примерами, а также где они применяются – будет рассказано далее в статье.

Краткое содержимое статьи:

Разновидности и принцип действия импульсных реле (ИР)

Существует две основных разновидности ИР, основанные на несколько различающихся принципах работы. Первая разновидность использует катушку индуктивности цилиндрической формы, выступающей в роли электромагнита при подаче на нее напряжения.

Первичный импульс тока приводит реле в действие, а последующий приводит его в исходное положение за счет храповика. Данный вид импульсных реле имеет название электромеханических, с использованием одной катушки индуктивности.

К этой же разновидности ИР, с небольшими вариациями, относится конструкция с двумя соленоидами. Они соединены между собой удерживающим контакт магнитом. Заряженные током соленоиды находятся в исходном состоянии.

При поступлении первичного импульса, активизируется первый соленоид и реле включается. После подачи вторичного сигнала, ток идет на второй соленоид и цепь разрывается, приводя ИР в исходное состояние.

Оба типа реле состоят из сенсорного блока и непосредственно катушки. На катушку может подаваться и переменный, и постоянный ток. Как только его значение превышает определенный порог, за счет катушки происходит срабатывание механизма, замыкающего или размыкающего цепь.

Действие механизма основано на возникающем в катушке под действием тока магнетизме, передающем, по сути, действие от контура к контуру. Устройство работает бесшумно благодаря своему принципу действия.

Вторая разновидность импульсных реле производится на основе процессора либо полупроводников, выполняется на печатных платах и имеет название цифровых. По сравнению с электромагнитными, боятся перепадов тока в сети.

Чувствительны к перепадам напряжения и могут стать причиной ложного срабатывания. В связи с этой особенностью, не рекомендуется применять их в цепях с большой длиной проводки.

Имеют либо входной сигнал на определенное напряжение, либо катушку, в зависимости от типа реле. Различные модели различаются между собой количеством выводов, полюсами, номинальным максимальным значением тока, подаваемого на контакты, а также способом монтажа – или в щиток на DIN-рейку, или навесные для потолков и коробок.

Сфера применения импульсных реле

ИР цифрового типа нашло применение во многих областях, поскольку имеет больше режимов работы, чем электромеханическое – помимо замыкания и размыкания цепи при нажатии на кнопку или переключении тумблера, есть возможность, например, при размыкании одной цепи замыкать другую.

Изготовленные по этой схеме реле широко применяются при оборудовании сетей осветительных приборов, управляемых с нескольких мест, причем посредством не переключения выключателя, а нажатия на кнопку.

 

Однополюсное ИР применяется для подачи и снятия питания с одного осветительного прибора, например, верхнего освещения, тогда как двухполюсное позволяет управлять парой – ночным светильником и верхним освещением.

Цифровое реле дешевле, нежели электромеханическое, хотя и более восприимчиво к помехам и требовательнее к проводке – нужен экранированный кабель определенного сечения.

В быту ИР могут оказаться очень полезны при необходимости включения и выключения расположенных в труднодоступных местах электроприборов. Оборудование проводки упрощается за счет того, что отпадает необходимость в выключателях.

Нередко на предприятиях и в супермаркетах оборудуют сети освещения, включающиеся нажатием одной кнопки, причем на всех этажах одновременно. Также ИР применяют для безопасного управления цепью, где существует угроза поражения электричеством.

Фото импульсного реле

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

 

Полное руководство по реле с блокировкой

Реле с магнитной блокировкой

В широко используемой магнитной конфигурации для реле с блокировкой одиночный импульс тока в катушке кратковременно генерирует электрическое поле, которое перемещает геркон в одну или другую сторону. направление. Когда импульс прекращается, фиксирующее реле остается электромагнитно удерживаемым в том положении, в которое оно только что было перемещено, и не вернется в противоположное положение до тех пор, пока через катушку (катушки) не будет отправлен другой перенаправленный импульс, чтобы снова переместить его обратно.

Наряду с более низкой потребляемой мощностью, характерной для всех реле с блокировкой, реле с магнитной блокировкой, таким образом, особенно полезно в приложениях, где прерывание потока тока к катушкам не приведет к нежелательному эффекту перемещения переключателя в другое положение между двумя реле. контакты.

Они также могут выполнять действие переключения очень быстро, как правило, менее громоздки, чем механические варианты, и, как правило, имеют более длительный срок службы из-за очень ограниченной степени физического движения, происходящего внутри переключателя.

Реле с механической фиксацией

В отличие от системы с магнитной фиксацией, в реле с механической фиксацией используется механизм физической блокировки для удержания якоря на месте относительно контакта в последнем положении, в которое он был перемещен. Электромеханические реле имеют различные плюсы и минусы:

• Они, как правило, имеют более крупные и громоздкие контакты, чем электромагнитные версии, и поэтому являются менее гибкими устройствами с точки зрения требований к пространству
• Реле с механической фиксацией, как правило, лучше справляются с неожиданными импульсными токами
• Скорость переключения ограничена из-за требуемой степени механического перемещения, что делает их непригодными для некоторых применений
• Срок службы механических реле с фиксацией, как правило, несколько короче, чем у магнитных версий, с точки зрения общего количества срабатываний
• Однако величина тока является не менее важным фактором с точки зрения общей долговечности любого релейного переключателя.
  • Предполагаемый срок службы механических реле при более высоких нагрузках часто будет уменьшаться с течением времени намного медленнее, чем для версий с магнитным герконом
  • Его контакты будут менее подвержены ослаблению при термоциклировании, чем реле с электромагнитной фиксацией

Импульсные реле с фиксацией

Импульсные реле представляют собой реле с магнитной фиксацией, которые изменяют состояние контактов при каждом последующем входном импульсе. При подаче питания импульсное фиксирующее реле автоматически определяет, в каком положении находится переключатель, и каждый раз подает питание на противоположную катушку, чтобы привести ее в действие или переместить.

Реле с фиксацией импульса обычно делает это с помощью полупроводниковой схемы управления, которая обеспечивает однонаправленность входного импульса без необходимости перенаправления управляющего импульса или изменения полярности. Таким образом, импульсные переключатели хорошо подходят для приложений, в которых необходимо включать или выключать одно устройство из одного или нескольких мест с помощью одного мгновенного переключателя или кнопки.

Что такое блокирующее реле?

Блокировочное реле

Блокировочное реле электромеханический переключатель . Реле с фиксацией — это электронные компоненты, которые используются для управления большим потоком электрического тока с меньшим потоком тока. Реле обычно используются, когда необходимо использовать небольшие непрерывные электрические токи. Реле с фиксацией, однако, используется для управления большими токами меньшими, используя импульс для перемещения переключателя, который затем остается в этом положении, и это немного снижает потребляемую мощность.

Реле с блокировкой имеют небольшую металлическую полоску, которая, по сути, вращается между двумя клеммами. Соленоиды или небольшие катушки проволоки можно найти по обе стороны от намагниченного переключателя, который имеет один вход и два выхода на этих клеммах. Переключатель можно использовать для включения и выключения одной цепи или для переключения питания между двумя цепями. Это катушки, которые управляют действием реле. Когда электрический поток входит в катушки, этот ток создает магнитное поле, которое отключается. Магнитная полоса между двумя катушками также подвергается воздействию магнитного поля, поэтому, когда цепь вызывает импульс электрического тока через эти катушки, она толкает механизм переключателя из стороны в сторону.

Металлическая полоска остается в этом положении до тех пор, пока не получит новый магнитный импульс, но на этот раз в противоположном направлении. Это действие вернет переключатель к другому терминалу. Реле этого типа остается в последнем положении, в котором оно было при отключении тока.

Реле с фиксацией являются «бистабильными», то есть имеют два неактивных состояния. (Они также известны как реле «остановки».) Когда электрический поток отключен, реле с фиксацией остается в последнем состоянии, в котором оно было. Реле с фиксацией — это общий термин, который используется для описания типа реле, которое поддерживает его положение после отключения питания. Реле с фиксацией используются потому, что они позволяют управлять цепью, подавая один импульс на цепь управления реле. Они также используются, когда необходимо иметь реле, которое будет сохранять свое положение контактов во время перерывов в электроснабжении, когда необходимо сохранить электроэнергию. В современных электрических устройствах фиксирующие реле находят множество применений.

К ним относятся промышленные или коммерческие машины, такие как оборудование для мойки автомобилей, в котором используются сушилки и насосы. HVAC и холодильное оборудование, антиконденсационное оборудование, промышленное оборудование для очистки — все это отличные примеры оборудования, в котором используются блокирующие реле. Коммерческие кофемашины и коммерческое кухонное оборудование также используют реле с фиксацией.

Существует три основных типа реле с фиксацией: механические, импульсные и магнитные. Реле с механической фиксацией используют механизмы блокировки для удержания контактов в последнем положении до тех пор, пока они не получат информацию об изменении. Обычно это происходит при подаче питания на вторую катушку. Тогда контакты останутся запертыми в этом положении до тех пор, пока противоположная катушка не получит энергию. Реле последовательности импульсов передают контакты с каждым импульсом. Как правило, импульсные реле состоят из реле с магнитной защелкой и полупроводниковой схемы, которая определяет, в каком положении находится реле при подаче питания, а затем возбуждается противоположная катушка.