Реле из чего состоит: Реле: устройство и принцип работы

Что такое реле: виды, применение, устройство

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:
   • Тока
   • 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.

Реле путевое ИВГ-В

Реле путевое ИВГ-В является штепсельными реле, предназначенным для установки на стативах и в релейных шкафах. Реле ИВГ-В — это результат модернизации реле ИВГ-М. В модернизированном реле изменена конструкция магнитной системы и введена светодиодная индикация работы геркона.

Реле ИВГ-В состоит из катушки с обмоткой, внутри которой размещены две ферромагнитные втулки: нижняя и верхняя. Между втулками установлен жидкометаллический геркон Типа МКСР-45181 — магнитоуправляемый контакт с коммутацией типа С (переключение безмостовое), ртутный. Втулки удерживаются ярмом, имеющим форму скобы, прикрепленной к колодке реле. Нижняя втулка неподвижная, имеет пружину, на которую опирается геркон. Верхняя втулка вращается, что позволяет регулировать величину рабочего зазора (зазор между втулками), а, следовательно, напряжение срабатывания и включения реле. После регулировки электрических параметров реле верхняя втулка фиксируется гайкой. В корпусе реле размещены выпрямительный мост из кремниевых диодов, резистор обогрева, искрогасительный контур (резистор—конденсатор—диод), устанавливаемый параллельно контакту, и светодиод, показывающий импульсную работу реле.

Принцип работы реле

При подаче на обмотку выпрямленного напряжения создается магнитный поток, который проходит по контакт-деталям геркона, втулкам и ярму. Тыловая контакт-деталь на своем конце имеет нейтральную (немагнитную) пластину, и поэтому основная часть магнитного потока проходит через среднюю (подвижную) и фронтовую контакт-детали, приводя к их замыканию. Пополнение (смачивание) ртутной амальгамой зоны контактирования происходит по капиллярам за счет сил поверхностного натяжения и центробежных сил, возникающих при переключениях подвижной контакт-детали.

Одновременно с переключением геркона переключается светодиод, который при замыкании фронтового контакта выключается, а при размыкании включается. Если светодиод горит непрерывно, то это указывает на отсутствие кодов, поступающих на вход реле ИВГ-В или на замыкание тылового контакта геркона. Если светодиод не горит, то наиболее вероятная причина отказа — нарушение межблочных соединений или мостовое перемыкание контактов.

При работе ИВГ-В на дешифратор ДА работа светодиодного индикатора не соответствует принимаемому коду из-за влияния цепей дешифратора ДА.

Технические характеристики

Частота переменного тока	50 Гц
Перегрузка	7,5 В
Напряжение срабатывания	2,7-3,3 В
Напряжение опускания	2,2 В
Электрическая изоляция выдерживается	1 мин
Сопротивление изоляции	10 МОм
Число витков	3700
Диаметр витков	0,315 мм
Активное сопротивление	75 Ом ±10%
Полное сопротивление обмотки реле	140 Ом
Контакт реле на цепи постоянного тока	0,5 А 16 В
Сопротивление цепи контактов	0,05 Ом
Сопротивления контактов розетки	0. 1 Ом
Рабочая температура	от -45°С до +55°С
Габаритные размеры	210х87х112 мм
Масса	1,1 кг

Как работают реле. Инженерное мышление

Изучите основы реле, чтобы понять их основные части, различные типы и принципы их работы.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Все, что вам нужно для реле, смотрите в разделе «Телеуправление», любезно спонсировавшем это видео. Telecontrols является одним из ведущих производителей в области автоматизации с 1963 года. Они предлагают одни из лучших решений, когда речь идет о надежных переключающих реле, и гарантируют максимальный срок службы вашего оборудования.

Ознакомьтесь с ассортиментом их коммутационных реле, а также с подходящими релейными базами и аксессуарами. Вы можете связаться с ними по электронной почте [email protected] или через linkedin, чтобы получить бесплатную памятку по настройке реле.

Для получения дополнительной информации нажмите ЗДЕСЬ

Что такое реле и почему мы их используем?

Реле представляет собой выключатель с электрическим приводом. Реле традиционно используют электромагнит для механического управления переключателем. Однако в более новых версиях будет использоваться электроника, такая как твердотельные реле.

Реле

Реле используются там, где необходимо управлять цепью с помощью маломощного сигнала, или когда несколько цепей должны управляться одним сигналом. Реле обеспечивают полную гальваническую развязку между управляющими и управляемыми цепями.

Реле часто используются в цепях для уменьшения тока, протекающего через первичный переключатель управления. Относительно маломощный переключатель, таймер или датчик можно использовать для включения и выключения нагрузки гораздо большей мощности. Мы увидим примеры этого чуть позже в статье.

Основные части реле

В реле есть две главные цепи. Первичная сторона и вторичная сторона.

Первичная и вторичная

Первичная цепь обеспечивает управляющий сигнал для работы реле. Это может контролироваться ручным переключателем, термостатом или каким-либо датчиком. Первичная цепь обычно подключается к низковольтному источнику постоянного тока.

Вторичная цепь — это цепь, содержащая нагрузку, которую необходимо переключать и контролировать. Когда мы говорим о нагрузке, мы имеем в виду любое устройство, которое будет потреблять электроэнергию, такое как вентилятор, насос, компрессор или даже лампочка.

Объяснение первичной и вторичной

На первичной стороне мы находим электромагнитную катушку. Это катушка провода, которая генерирует магнитное поле, когда через нее проходит ток.

Когда электричество проходит по проводу, оно создает электромагнитное поле. Мы можем видеть, что, поместив циркуль вокруг провода, когда мы пропускаем ток через провод, компас меняет направление, чтобы выровняться с электромагнитным полем. Когда мы сворачиваем провод в катушку, магнитное поле каждого провода объединяется вместе, образуя большее и сильное магнитное поле. Мы можем управлять этим магнитным полем, просто контролируя ток.

Кстати, мы рассмотрели, как работают соленоиды и даже как сделать свой собственный соленоид в нашей предыдущей статье. Проверьте это ЗДЕСЬ .

На конце электромагнита находим якорь. Это небольшой компонент, который вращается. Когда электромагнит возбуждается, он притягивает якорь. При обесточивании электромагнита якорь возвращается в исходное положение. Обычно для этого используется небольшая пружина.

Подвижный контактор соединен с якорем. Когда якорь притягивается к электромагниту, он замыкается и замыкает цепь на вторичной стороне.

Якорь

Как работает электромеханическое реле

У нас есть два основных типа реле: нормально разомкнутое и нормально замкнутое. Существуют и другие типы реле, и мы рассмотрим их позже в этой статье.

При нормально разомкнутом типе ток во вторичной цепи не течет, поэтому нагрузка отключена. Однако, когда ток проходит через первичную цепь, в электромагните индуцируется магнитное поле. Это магнитное поле притягивает якорь и притягивает подвижный контактор до тех пор, пока он не коснется клемм вторичной цепи. Это замыкает цепь и обеспечивает питание нагрузки.

С нормально закрытым типом. Вторичная цепь обычно замкнута, поэтому нагрузка включена. Когда ток проходит через первичную цепь, электромагнитное поле заставляет якорь отталкиваться, что отключает контактор и разрывает цепь, это прерывает подачу электроэнергии на нагрузку.

Работа твердотельных реле или твердотельных реле в принципе аналогична, но, в отличие от электромеханических реле, они не имеют движущихся частей. Твердотельное реле использует электрические и оптические свойства твердотельных полупроводников для выполнения его входной и выходной изоляции, а также функции переключения.

В этом типе устройства мы видим светодиод на первичной стороне вместо электромагнита. Светодиод обеспечивает оптическую связь, направляя луч света через зазор в приемник соседнего фоточувствительного транзистора. Мы управляем работой этого типа, просто включая и выключая светодиод.

SSR

Фототранзистор действует как изолятор и не пропускает ток, если на него не падает свет. Внутри фототранзистора у нас есть разные слои полупроводниковых материалов. Есть N-тип и P-тип, которые склеены между собой. N-тип и P-тип сделаны из кремния, но каждый из них был смешан с другими материалами для изменения их электрических свойств. N-тип был смешан с материалом, который дает ему много дополнительных и ненужных электронов, которые могут свободно перемещаться к другим атомам. P-тип был смешан с материалом, в котором меньше электронов, поэтому на этой стороне много пустого пространства, куда могут двигаться электроны.

Когда материалы соединяются вместе, возникает электрический барьер, препятствующий движению электронов.

Фототранзистор

Однако, когда светодиод включается, он испускает другую частицу, известную как фотон. Фотон попадает в материал P-типа и выбивает электроны, толкая их через барьер в материал N-типа. Электроны на первом барьере теперь также смогут совершить прыжок, и таким образом возникнет ток. Как только светодиод выключается, фотоны перестают выбивать электроны через барьер, и ток во вторичной обмотке прекращается.

Итак, мы можем управлять вторичной цепью, просто используя луч света.

Типы реле

Существует много типов реле, мы рассмотрим несколько основных, а также несколько простых примеров их использования.

Нормально разомкнутые реле

Как мы видели ранее в этой статье, у нас есть простое нормально разомкнутое реле. Это означает, что нагрузка на вторичной стороне отключена до тех пор, пока цепь не замкнется на первичной. Мы можем использовать это, например, для управления вентилятором, используя биметаллическую пластину в качестве переключателя на первичной стороне. Биметаллическая полоса будет изгибаться при повышении температуры, при определенной температуре она замыкает цепь и включает вентилятор, чтобы обеспечить некоторое охлаждение.

Нормально разомкнутое реле

Нормально замкнутое реле

У нас также есть нормально замкнутое реле. Это означает, что нагрузка на вторичной стороне обычно включена. Например, мы могли бы управлять простой насосной системой для поддержания определенного уровня воды в резервуаре для хранения. При низком уровне воды включается насос. Но как только он достигает требуемого нам предела, он замыкает первичную цепь и отключает контактор, что отключает питание насоса.

Нормально замкнутый Простой пример

Блокирующее реле

В стандартном, нормально разомкнутом реле, когда первичная цепь обесточена, электромагнитное поле исчезает, и пружина возвращает контактор в исходное положение. Иногда мы хотим, чтобы вторичная цепь оставалась под напряжением после размыкания первичной цепи. Для этого мы можем использовать фиксирующее реле.

Например, когда мы нажимаем кнопку вызова в лифте, мы хотим, чтобы свет на кнопке оставался включенным, чтобы пользователь знал, что лифт приближается. Итак, мы можем использовать Latching Relays для этого. Существует множество различных конструкций реле этого типа, но в этом упрощенном примере у нас есть 3 отдельных контура и поршень, который находится между ними. Первая схема — это кнопка вызова. Второй — лампа, а третий — схема сброса.

Блокирующее реле

При нажатии кнопки вызова замыкается цепь и подается питание на электромагнит, который тянет поршень и замыкает цепь для включения лампы. На контроллер лифта также посылается сигнал, чтобы отправить лифт вниз. Кнопка отпускается, это отключает питание начальной цепи, но, поскольку поршень не подпружинен, он остается на месте, а лампа остается включенной.

Как только кабина лифта достигает нижнего этажа, она касается выключателя. Это приводит в действие второй электромагнит и оттягивает поршень, отключая питание лампы.

Реле с блокировкой, таким образом, обладают преимуществом позиционной «памяти». После активации они останутся в своем последнем положении без необходимости какого-либо дополнительного ввода или тока.

Двойной или однополюсный

Реле могут быть однополюсными или двухполюсными. Термин «полюс» относится к числу контактов, переключаемых при включении реле. Это позволяет питать более одной вторичной цепи от одной первичной цепи.

Мы могли бы, например, использовать двухполюсное реле для управления охлаждающим вентилятором, а также сигнальной лампой. И вентилятор, и лампа обычно выключены, но когда биметаллическая пластина на первичной цепи становится слишком горячей, она изгибается, замыкая цепь. Это создает электромагнитное поле и замыкает оба контактора на вторичной стороне, обеспечивая питание вентилятора охлаждения и сигнальной лампы.

Двойной полюс

Реле двойного или одинарного действия

При работе с реле вы часто будете слышать термин «броски». Имеется в виду количество контактов или точек подключения. Двухпозиционное реле сочетает в себе нормально разомкнутую и нормально замкнутую цепи. Реле двойного действия также называют реле переключения, так как оно переключается или переключается между двумя вторичными цепями.

В этом примере, когда первичная цепь разомкнута, пружина на вторичной стороне подтягивает контактор к клемме B, питая лампу. Вентилятор остается выключенным, потому что цепь не замкнута.

Double Throw

Когда первичная сторона находится под напряжением, электромагнит притягивает контактор к клемме A и отводит электричество, на этот раз включая вентилятор и выключая лампу. Таким образом, мы можем использовать этот тип реле для управления различными цепями в зависимости от события.

Двухполюсное двухпозиционное реле

Двухполюсное двухпозиционное реле или DPDT используется для управления двумя состояниями двух отдельных цепей.

Здесь мы видим реле DPDT. когда первичная цепь не завершена, клеммы T1 и T2 подключаются к клеммам B и D соответственно. Красный светодиод и световой индикатор включены.

Двухполюсный двухходовой

Когда первичный контур замкнут, Т1 и Т2 подключаются к клеммам А и С, включается вентилятор и загорается зеленый светодиод.

Подавляющие диоды (диоды маховика)

При работе с электромагнитами необходимо учитывать обратную ЭДС, или электродвижущую силу. Когда мы питаем катушку, электромагнитное поле нарастает до максимальной точки, магнитное поле накапливает энергию. Когда мы отключаем питание, электромагнитное поле разрушается и очень быстро высвобождает эту накопленную энергию, это разрушающееся поле продолжает толкать электроны, поэтому мы получаем обратную ЭДС. Это нехорошо, потому что это может вызвать очень большие скачки напряжения, которые повреждают наши схемы.

Подавляющий диод

Чтобы преодолеть это, мы можем использовать что-то вроде диода, чтобы подавить это. Диод позволяет току течь только в одном направлении, поэтому при нормальной работе ток течет к катушке. Но когда мы отключим питание, обратная ЭДС будет толкать электроны, и поэтому диод теперь обеспечит путь для безопасного рассеивания энергии катушки, чтобы она не повредила наши схемы.

---