Особенности, виды и принцип действия электромагнитных реле

Предыдущая статья Следующая статья

11.11.2019

Электромагнитное реле – это прибор, который активно используется для создания процессов коммутации электроцепей, обеспечивают управление и передачу сигналов между их компонентами. Дополнительно такой прибор может выполнять функции усиливающего компонента.

Применение таких компонентов электрического оборудования эффективно и оправдано для обеспечения корректной работы в приборах с автоматическими способами использования и управления. Кроме того, для контроля и наладки работы электрических, энергетических и технологических установок различного предназначения. Основными функциями таких компонентов в приборе являются следующие:

• эффективное, точное и надежное регулирование параметров напряжения и показателей тока;
• выполнение процессов запоминающих компонентов и преобразующих элементов;
• поддержание работоспособности агрегатов в определенных условиях и состоянии деталей;
• защита от неправильной работы устройств и их перегруза;
• фиксация отклонения параметров работы агрегатов от заданных значений и обеспечение информирования об этом для устранения выявленных неисправностей и проблем.

Принцип действия электромагнитного реле

Конструкция реле такого типа состоит из нескольких основных элементов:

1. Металлическое основание, которое обеспечивает удобную установку и сохранность всех деталей. Изготавливается такой компонент из немагнитного металлического сплава.
2. Медный провод, который наматывается на основание. В качестве изолирующего материала для такого составляющего элемента могут использоваться тканевые или синтетические обмотки, или применение специального диэлектрического лака, который надежно обеспечивает изоляцию провода без возникновения замыканий.
3. Металлический сердечник, который прочно и надежно связан с толкателем. Подача напряжения определенных параметров на катушку создает условия для втягивания сердечника и обеспечения движения контактов.
4. Контакты реле. Для нормальной работы разных типов устройств применяются открытые разомкнутые или закрытые замкнутые контакты. Некоторые виды таких деталей электросети могут использовать комбинированные возможности сразу двух видов контактов.
5. Управляющий блок – обеспечивает преображение электрического управляющего сигнала в магнитное поле надлежащего уровня и параметров.
6. Система промежуточных деталей – такие компоненты обеспечивают эффективное действие исполнительного механизма.
7. Исполнительный блок – контактные группы деталей, которые создают условия для точного воздействия на определенную цепь агрегата.

Применение такого вида деталей для создания рабочих и надежных цепей важно проводить с учетом нескольких важных особенностей реле управления. Первым таким моментом являются постепенное увеличение и уменьшение тока на главном чувствительном элементе – катушке, а точнее проводах ее обмотки. Такие процессы вызывают задержку реакций механизма на команды управления на некоторое определенное для конкретного вида устройств время. Подобные характеристики могут влиять на работу электрооборудования. Второй особенностью является правильный и корректный выбор определенного вида реле в зависимости от выполняемых функций и типа конструкции – для управления, защиты цепи, обеспечения передачи сигналов.

Принцип работы электромагнитного реле основывается на процессе преобразования электрической энергии в магнитную, воздействие которой обеспечивает перемещение контактов для эффективной работы устройств.

Разновидности электромагнитных реле

Детали такого вида распределяются на виды в зависимости от таких критериев:

1. Исходя из метода управления контактами реле:

• Якорные – процесс замыкания или размыкания контактов обеспечивается за счет передвижения якоря изделия.
• Герконовые – отличаются от предыдущего типа отсутствием сердечника. Перемещение контактов создается путем прямого воздействия магнитного поля на специальные ферромагнитные электроды, которые оборудованы контактами.

2. По характеристикам и параметрам управляющего блока бывают:

• Приборы с переменными компонентами – якорь и сердечник таких деталей изготавливается из стали, которая отличается электролитическими свойствами. Такие характеристики создают условия для минимизации потерь. Срабатывание такого вида компонентов обеспечивается путем подачи переменного тока определенных параметров на обмотку детали.
• Приборы с постоянными элементами – в зависимости от особенностей производства пластины таких деталей бывают нейтральными или поляризованными.

3. По скорости реагирования магнитные реле бывают таких типов:

• Регулируемые – такие компоненты можно подстраивать в зависимости от потребностей прибора и устанавливать необходимые временные промежутки.
• Замедленные – время, которое необходимо такому виду изделий на необходимую реакцию, определяется в районе 0,05 секунды.
• Быстродействующие – устройство такого вида реле позволяет создать условия для соответствующей реакции всего за одну миллисекунду.
• Безынерционные – самые быстрые детали, которые способны обеспечивать необходимые действия за время меньше одной миллисекунды.

4. По показателям мощности реле можно распределить на три основных группы:

• Приборы высокой мощности – значение реле превышает показатели в 10 Ватт.
• Устройства со средними показателями мощности – параметры механизмов устанавливаются в пределах от 1 до 10 Ватт.
• Оборудование малой мощности – характеристики таких компонентов определяются в долях Ватта.

Конкретный вид реле обеспечивает корректную и эффективную работу электрооборудования определенных характеристик и параметров.

Положительные характеристики электрических реле

Электромагнитное реле переменного и постоянного тока – это популярный и надежный вид оборудования, которое эффективно и практично выполняет свои функции. Плюсами применения такого вида электрических деталей являются:

• долговечность использования – оборудование работает без сбоев и поломок длительное время;
• быстрая реакция детали на изменение параметров в электрической сети для безопасной эксплуатации техники;
• обеспечение нормальной работы даже в условиях большой напряженности электрических полей;
• небольшие параметры изделий, которые не уменьшают эффективности их работы, а обеспечивают высокие показатели применения;
• во время активного использования реле контакты, катушка и другие компоненты не нагреваются и обеспечивают минимальные показатели тепловыделения;
• комплектация различных устройств и агрегатов такими компонентами – это не только практичное решение, но и возможность обеспечить надежную электрическую схему доступными, бюджетными деталями.

Негативной характеристикой такого оборудования является необходимость определенного временного промежутка для выполнения реагирования. Кроме того, во время подключения контактов могут возникать радиопомехи. Взаимодействие с высоковольтными и индуктивными типами постоянного тока и такими видами реле может обеспечиваться с некоторыми затруднениями или некорректными реакциями. Еще один момент, который может влиять на работу оборудования с применением такого реле – небольшие показатели работы.

Для того чтобы обеспечить бесперебойную работу и выполнение необходимых процессов агрегатами, важно подобрать реле правильных параметров. Основных таких критериев существует несколько:

• показатели скорости действия – это промежуток времени, который необходим реле для выполнения начала работы после подачи на него электрического напряжения;
• мощность срабатывания – показатели минимального напряжения, которые обеспечат запуск устройства;
• показатели мощности, которыми могут управлять контакты.

Долговечность использования реле напрямую определяется типами электрической нагрузки тока, показателями частоты и количеством коммутаций.

Электромагнитное реле – это универсальное и необходимое устройство для применения в приборах, работа которых сопровождается перепадами тока и показателей напряжения во время выполнения запуска и отключения электроприборов. 

Возврат к списку

Обратная связь

Похожие статьи

ADUM230D/230E, ADUM231D/231E

ADUM230D/230E, ADUM231D/231E – цифровые трехканальные изоляторы c возможностью отключения входов и выходов.
(Analog Devices, Inc.)

Подробнее ➜

Транзисторы ТО-220: характеристики, принцип и режимы работы, сферы применения

Как и где используются компоненты расскажут эксперты компании «ЗУМ-СМД».

Подробнее ➜

Диоды: их разновидности и особенности применения

Развитие техники дало миру много открытий, которые успешно применяются и сегодня.
Одно из них – обычный диод.
Что такое диоды и где они используются, вы можете узнать прямо сейчас.

Подробнее ➜

---

Электромагнитное реле-принцип работы. Что такое электромагнитное реле

Что такое реле, и где их применяют?

Электромагнитное реле – высокоточное и надежное коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии электромагнитного поля. Имеет простую конструкцию, представленную следующими элементами:

• катушка;
• якорь;
• неподвижные контакты.

Электромагнитная катушка закрепляется неподвижно на основании, внутри неё находится ферромагнитный сердечник, подпружиненный якорь прикреплён к ярму, чтобы возвращаться в нормальное положение при обесточивании реле.

Говоря проще, реле обеспечивает размыкание и замыкание электрической цепи в соответствии с входящими командами.

Электромагнитные реле отличаются надежностью в работе, в виду чего они используются в различных промышленных и бытовых электроприборах и технике.

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.

Это устройство отключает напряжение при перегрузке сети по мощности, сберегая электропроводку

Разновидности устройств

Все существующие магнитные реле подразделяются на несколько разновидностей в зависимости от своих конструктивных особенностей, сферы применения, мощности сигнала управления, вида электротока, скорости действия управления.

По особенностям устройства реле могут быть:

1. Контактными. Они воздействуют на цепь несколькими контактами. Их замыкание или размыкание способствует обеспечению коммутации — силовая цепь либо соединяется, либо разрывается.
2. Бесконтактными. Влияют на цепь иначе. Эти
3. устройства резко изменяют ее характеристики.

По сфере использования бывают сигнализационными, защитными и предназначенными для цепей управления.

Электромагнитное реле

По скорости действия устройства коммутации подразделяются на четыре типа:

1. Регулируемые. При их использовании можно устанавливать любую скорость.
2. Замедленные. Они срабатывают не ранее, чем через 0,05 с.
3. Быстродействующие. Такие реле начинают действовать уже через миллисекунду.
4. Безинерционные. Устройства этого типа действуют даже до того, как истечет одна миллисекунда.

В зависимости от того, какой мощностью обладает сигнал управления, реле может принадлежать к одной из трех основных разновидностей. Мощность может быть:

• высокой, если ее значение превышает 10 Вт;
• средней при значении до 10 Вт, но при этом не менее 1 В;
• малой, значение которой измеряется в долях Ватта.

Реле может использоваться в сетях переменного или постоянного тока. Последние бывают поляризованными и нейтральными.

КАК РАБОТАЕТ РЕЛЕ [РадиолюбительTV 75]

Основные характеристики

Магнитное устройство обладает множеством характеристик. Самые важные его параметры следующие:

1. Скорость действия. Это время, которое требуется на то, чтобы устройство сработало после подачи сигнала.
2. Мощность срабатывания. Минимум, необходимый для начала действия.
3. Управляемая мощность. Этой мощностью могут управлять контакты при коммутации.
4. Величина тока срабатывания. Этот параметр называется уставкой.
5. Ток отпускания. Это наибольшее значение тока, при котором чувствительная пластина начинает возвращаться в свою начальную точку.

Преимуществом является то, что контакты магнитного реле обладают небольшим сопротивлением, в отличие от коммутаторов, основанных на полупроводниках. Еще одно немаловажное достоинство заключается в том, что его металлические контакты способны выдерживать большие перегрузки в сети. К тому же реле может нормально выполнять свои основные функции даже при статическом электричестве. Не влияет на его работу и радиационное излучение.

Главное же достоинство электромагнитного устройства — гальваническая изоляция электросети управления и коммутации без второстепенных элементов. Ко всему вышеназванному стоит добавить еще и низкую цену.

Есть у него и некоторые недостатки. Во-первых, не очень быстро срабатывает. Во-вторых, часто выходит из строя. В-третьих, при коммутации цепи могут возникать помехи.

ВСЁ что Вы хотели знать о РЕЛЕ. Виды и способы подключения — в Теории и на Практике!

Основные технические характеристики реле

Независимо от принципа действия существуют общепринятые параметры, на которые необходимо ориентироваться при выборе устройства:

• Время срабатывания – величина, определяющая временной промежуток с момента поступления на вход управляющего сигнала и до момента воздействия на электрическую цепь;
• Коммутируемая мощность – мощность электрической цепи или установки, которой способно управлять реле;
• Мощность срабатывания – минимальная величина необходимая для срабатывания устройства;
• Уставка – величина тока срабатывания, как правило, это изменяемый показатель;
• Величина тока/напряжения втягивание/отпадания – данные параметры характеризуются минимальным и максимальным значением характеристик электричества, при которых осуществляется втягивание якоря или его отпадание от контактов, то есть прерывание электроцепи.

Промежуточное реле РП-25 УХЛ4220 В и его основные характеристики

Как работает электромагнитное реле?

Электромагнитные реле различаются в зависимости от своего предназначения: исполнительные, промежуточные, приборы связи, защиты и автоматики. Самый распространенный тип этого прибора — якорный. Такое реле разделяется на 2 части:

1. Воспринимающая сигнал. Состоит из катушки на стальном сердечнике, якоря (пластина из магнитного материала) и пружины.
2. Исполнительная. Состоит из неподвижных и подвижных контактов.

Когда ток на катушку не поступает, якорь при помощи пружины удерживается на месте. А при поступлении сигнала магнит притягивается к сердечнику, при этом подвижный контакт соприкасается с неподвижным и происходит замыкание цепи. Если напряжение отключить, пружина снова притянет якорь в исходное положение и контакты разомкнутся.

Основные сферы применения в системах автоматики

В большинстве случаев ЭМР применяют для переключений нагрузок при коммутационном токе 10–16 А в сетях переменного (220 В) или постоянного (5–24 В) тока. Такие технические характеристики позволяют использовать реле для защиты таких электроустановок как маломощные двигатели, нагреватели, электромагниты, другие потребители мощностью до 4 кВт. Кроме того, реле применяют для управления цепями

• КИПиА;
• систем сигнализации;
• промышленной автоматики;
• систем удалённого регулирования.

Особенно эффективны ЭМР при работе с низковольтными индуктивными нагрузками с малой постоянной времени (до 10 мс). При этом токовые перегрузки при пуске невелики, а при отключении оборудования не происходят скачки напряжения. Способность устройства коммутировать сложные нагрузки обеспечивается их комплектацией контактными группами, рассчитанными на соответствующие токи.

Особенности подключения: типовые схемы

Наиболее распространена схема подключения однофазной нагрузки через релейные контакты или магнитный пускатель для защиты приводных механизмов от возникающих при аварийных ситуациях колебаний напряжения. Её использование допускает возможность регулировки рабочих параметров системы в достаточно широком диапазоне. К примеру, можно установить оптимальную по величине задержку включения.

На приведенной на рисунке схеме реле 220 В подключается напрямую к контролируемой сети. Это позволяет прибору измерить входное напряжение, определить его соответствие допустимым параметрам. Если значение укладывается в заданный диапазон, включается АПВ (автоматический повтор включения). С установленным временным промежутком происходит замыкание контактов и подключение к сети.

Подключение однофазной нагрузки может быть выполнено по схеме, предусматривающей управление коммутационными операциями через магнитные пускатели. Основным отличием в её работе является тот факт, что изначально происходит включение/отключение МП, который в свою очередь подключает или отключает нагрузку. Устройство выбирают в соответствии с характеристиками подключаемого оборудования.

При использовании в схеме промежуточного электромагнитного реле её конфигурация зависит от характера подключаемых нагрузок. В большинстве случаев устройство выполняет функцию контактора, который эффективно распределяет электропитание между элементами нагрузки.

При этом нейтраль подключается к контакту катушки напрямую. Питающий фазный провод подсоединяется через кнопку «Стоп», которая срабатывает на размыкание. Её второй контакт также присоединяется к фазе системы. Для подключения нагрузки используются нормально-замкнутые, а для фазы — нормально-разомкнутые контакты промежуточного ЭМР.

Для обеспечения непрерывной подачи электропитания на катушку один из выходных контактов подключается к нагрузке. Контактная группа при этом замкнута. Для отключения нагрузки и ЭМР электрическая цепь разрывается при помощи кнопки «Стоп». В схему для управления нагрузкой большой мощности может быть дополнительно включён магнитный пускатель. Для управления реле может использоваться терморегулятор, датчики освещённости, движения.

Обозначение реле на схеме

Обозначение релейных устройств различного типа на электрических схемах осуществляется в соответствии с нормативами ГОСТ 21. 614-88 и частично ГОСТ 2.755-87.

Наиболее распространённые обозначения релейных устройств на принципиальных электрических схемах

Достоинства и недостатки

Реле электромагнитное имеет следующие преимущества над полупроводниковыми конкурентами:

• коммутация больших нагрузок при малых габаритах;
• гальваническая развязка между цепью управления и группой коммутации;
• низкое тепловыделение на контактах и катушке;
• небольшая цена.

Устройству присущи также недостатки:

• медленное срабатывание;
• относительно небольшой ресурс;
• радиопомехи при переключении контактов;
• сложность коммутации на постоянном токе высоковольтных и индуктивных нагрузок.

Рабочие напряжение и ток катушки не должны выходить за заданные пределы. При их низких значениях становится ненадежным контактирование, а при высоких — перегревается обмотка, увеличивается механическая нагрузка на детали и может произойти пробой изоляции.

Долговечность реле зависит от вида нагрузки и тока, частоты и количества коммутаций. Больше всего контакты изнашиваются при размыкании, образующем дугу.

Бесконтактные аппараты имеют преимущество, поскольку у них не появляется дуга. Но есть также масса других недостатков, что не дает возможности заменить реле.

Основные производители реле

Aleph International — более 30 лет на рынке электроники, электротехнических товаров и средств автоматизации. Продукция считается одной из наиболее надежных.

Axicom — подразделение швейцарской фирмы Alcatel Switzerland Ltd. с  1999 года входит в концерн  Tyco Electronics. Производит чрезвычайно качественные изделия. Все предлагаемые на российском рынке релейные устройства полностью отвечают требованиям отечественных нормативов по электрической надежности и прочности диэлектриков;

CIT RELAY & SWITCH (Чжэцзян, Китай) — компания специализируется на релейных устройствах, используемых в телекоммуникациях, автоиндустрии и безопасности. Имеет широкую номенклатуру продукции, главным достоинством является доступной цена изделий;

Finder — Европейский производитель специализирующееся на выпуске реле и таймеров. Занимает 3 место в Европе по выпуску электромеханических релейных автоматов промышленного и бытового назначения. Вся продукция сертифицирована по стандартам  ISO 9001 и ISO 14001.

NAiS под этой торговой маркой выпускается продукция компании Matsushita Electric Works (Япония). Изделия сертифицированы по стандартам ISO 9001:2000. Номенклатура продукции включает электромеханические и PhotoMOS реле, различные контроллеры и микровыключатели как для промышленного, так и для бытового использования.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Вне зависимости от сферы применения ЗМН, ее принцип действия остается неизменным. Объясним алгоритм работы защиты на примере произвольного объекта, где для производственного процесса используется несколько электродвигателей и подключено оборудование собственных нужд. Допустим, на линии питающей объект произошло КЗ, вызвавшее срабатывание выключателя ввода (токовая защита). После завершения ремонтных работ и восстановления питания происходят следующие действия:

1. Автозапуск двигателей, что приводит к появлению высоких пусковых токов, и, соответственно, к снижению напряжения в сети.
2. Контакты реле защиты производят отключение неответственных механизмов, то есть оборудования, не принимающего участие в производственном процессе или простой которого не критичен для технологического цикла. Это приводит к нормализации тока и повышению напряжения до номинального уровня, что позволяет произвести штатный автозапуск основных узлов.

Кратко о назначении

Как известно, при снижении напряжения питания асинхронных двигателей уменьшается уровень магнитного потока, а, следовательно, и крутящего момента. При этом увеличивается потребление тока, ведущее к снижению уровня напряжения в электросети, что отражается на работе других устройств, подключенных к ней.

Помимо этого не следует забывать о стартовых токах, образующихся при запуске двигателей. ЗМН производит отключение менее важного оборудования, чтобы обеспечить процесс самозапуска ответственных двигателей, при восстановлении параметров электросети. Если автозапуск ответственных электродвигателей не отвечает нормам ТБ или не предполагается условиями техпроцесса, то реле минимального напряжения устанавливается и на это оборудование.

Когда параметры сети не соответствуют минимальному напряжению, то ЗМН производит отключение оборудования и/или подает соответствующий сигнал системе управления или оператору, это может происходить в следующих случаях:

• При фазном или межфазном коротком замыкании. В этом случае происходит резкое превышение номинального тока, что провоцирует падение напряжения ниже допустимого уровня. Если срабатывают при этом токовые реле, то произойдет полное исчезновение напряжения.
• Существенное превышение номинальной мощности, что также приводит к падению в питающих цепях напряжения.

Защита производит отключение питания оборудования, не относящегося к категории высокой важности. Это позволяет произвести нормальный автозапуск ответственных электромашин при высоких пусковых токах, в противном случае может произойти ложное срабатывание релейных защит.

Как работают электромагнитные реле, какие бывают, как выбрать и проверить

Мы редко задумываемся о том, как работает то или иное устройство. До тех пор, пока оно не вышло из строя. Но если приходится разбираться в причинах поломки, тут и возникают вопросы. Рассмотрим электромагнитное реле — оно стоит в электрической части автомобилей, в бытовой технике и электронике.

Виды электромагнитных реле

Первая классификация — по питанию. Есть электромагнитные реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока могут быть нейтральными или поляризованными. Нейтральные срабатывают при подаче питания любой полярности, поляризованные реагируют только на положительное или на отрицательное (зависят от направления тока).

Виды электромагнитных реле по типу питающего напряжения и внешний вид одной из моделей

По электрическим параметрам

Еще делят электромагнитные реле по чувствительности:

• Мощность для сработки 0,01 Вт и меньше — высокочувствительные.
• Потребляемая обмоткой мощность при срабатывании — от 0,01 Вт до 0,05 Вт — чувствительные.
• Остальные — нормальные.
  

В первую очередь стоит определиться с электрическими параметрами

Первые две группы (высокочувствительные и чувствительные) могут управляться от микросхем. Они вполне могут выдавать требуемый уровень напряжения, так что промежуточное усиление не требуется.

По уровню коммутируемой нагрузки есть такое деление:

• Не больше 120 Вт переменного и 60 Вт постоянного тока — слаботочные.
• 500 Вт переменного и 150 Вт постоянного — повышенной мощности;
• Более 500 Вт переменного тока — контакторы. Применяются в силовых цепях.

Есть еще деление по времени срабатывания. Если контакты замыкаются не более чем после 50 мс (миллисекунд) после подачи питания на катушку — это быстродействующее. Если проходит от 50 мс до 150 мс — это нормальная скорость, а все которые требуют для сработки контактов больше 150 мс — замедленные.

По исполнению

Есть еще электромагнитные реле с различной степенью герметичности.

• Открытые электромагнитные реле. Это те, у которых все части «на виду».
• Герметичные. Они запаяны или заварены в металлический или пластиковый корпус, внутри которого воздух или инертный газ. Доступа к контактам и катушке нет, доступны только выводы для подачи питания и подключения цепей.
• Зачехленные. Есть чехол, но он не припаян, а соединяется с корпусом при помощи защелок. Иногда присутствует накидная проволочная петля, которая удерживает крышку.
  

По массе и размерам отличия могут быть очень существенными

И еще один принцип деления — по размерам. Есть микроминиатюрные — они весят менее 6 граммов, миниатюрные — от 6 до 16 граммов, малогабаритные имеют массу от 16 гр до 40 гр, а остальные — нормальные.

Внешний вид электромагнитного реле

Дело как раз в том, что принцип электромагнита используется в очень важном электротехническом изделии: в электромагнитном реле.

Возьмем простое электромагнитное  реле

Давайте же посмотрим, что на нем написано:

TDM ELECTRIC — видимо производитель. РЭК 78/3 — название реле. Дальше идет самое интересное. Мы видим какие то полоски и цифры.  Контакты с 1 по 9  — это и есть  коммутационные контакты реле, 10 и 11 — это катушка реле.

Теперь обо всем по порядку.  Реле состоит из коммутационных контактов. Что значит словосочетание «коммутационные контакты»? Это контакты, которые осуществляют переключение. Катушка — это медный провод, намотанный на цилиндрическую железку. В результате, соленоид превращается в электромагнит, если на его концы подать напряжение.

Еще чуть ниже мы видим такие надписи, как 5А/230 В~ и 5А 24 В=. Это максимальные параметры, которые могут коммутировать контакты реле. Эти параметры желательно не превышать и брать с большим запасом. Иначе при превышении допустимых параметров контакты реле  могут обгореть, либо полностью выгореть, что в свою очередь приведет к полному выходу из строя электромагнитного реле.

Электромагнитные реле тока

Реле тока и напряжения отличаются, хотя структура у них похожа. Различие состоит в исполнении катушки. Реле тока имеет малое количество витков на катушке, сопротивление которого невелико. При этом намотка производится толстым проводом.

Обмотка реле напряжения образуется большим количеством витков. Ее обычно включают в действующую сеть. Каждое устройство контролирует свой определенный параметр с автоматическим включением или отключением потребителя.

С помощью реле тока контролируют его силу в нагрузке, к которой подключается обмотка. Информация передается в другую цепь посредством подключения к ней сопротивления коммутирующим контактом. Подключение производится в силовую схему напрямую или через измерительные трансформаторы.

Защитные устройства отличаются быстродействием и имеют время срабатывания в несколько десятков миллисекунд.

Реле времени

В схемах автоматики нередко возникает необходимость создавать запаздывания при срабатывании аппаратов или выдавать сигналы для технологических процессов в определенной последовательности. Для этого служат переключатели с задержкой по времени, к которым предъявляются следующие требования:

• стабильность выдержки независимо от воздействия внешних факторов;
• небольшие габариты, масса и потребляемая энергия;
• достаточная мощность системы контактов.

Для управления электроприводами высокие требования к точности не предъявляются. Выдержка составляет 0,25-10 с. Надежность должна быть высокая, поскольку работа часто производится в условиях тряски и вибрации. Защитные устройства энергосистем должны работать точно. Выдержка не превышает 20 сек. Срабатывание происходит довольно редко, поэтому высокие требования к износостойкости не предъявляются.

Электромагнитные реле времени работают на следующих принципах замедления:

1. Пневматическое — за счет наличия пневматического демпфера.
2. Электромагнитное — при постоянном токе существует дополнительная короткозамкнутая обмотка, в которой наводится ток, препятствующий нарастанию главного магнитного потока при срабатывании, а также его снижению при отключении.
3. С анкерным или часовым механизмом, который заводится от электромагнита, и контакты срабатывают после отсчета времени.
4. Моторное — подача напряжения одновременно на электромагнит и двигатель, вращающий кулачки, приводящие в действие систему контактов.
5. Электронное — с помощью интегральных цепей или цифровой логики.

Электронные релейные устройства

В последнее время на замену аналоговым реле приходят электронные релейные устройства. Они имеют значительные преимущества в точности определения исходного напряжения, видов подаваемых нагрузок, мощности и в других рабочих параметрах. Получили широкое применение для подключения установок с большими силовыми нагрузками. Однако их высокая стоимость и низкая надежность не дают им полностью вытеснить аналоговые устройства.

Электронное релейное устройство управление насосным оборудованием

Параметры реле

Правильный выбор реле важен. Часто критерий выбора ограничивается ценой в магазине или запасом в радиолюбительской мастерской. Просто берут подходящее по току/напряжению. Но к этому вопросу следует подходить более профессионально. Давайте обсудим менее популярные параметры и посмотрим на них под другим углом, потому что многие из них часто слишком поверхностны.

Использование в электронике

Помимо защиты электроники от разрушительных последствий переключения катушки (имеется в виду импульс самоиндукции, возникающий при затухании тока в катушке), стоит защитить ее и от помех, создаваемых искрящими контактами. Особенно страдают микроконтроллеры, работающие рядом с реле, что может вызвать сбой программы. Наблюдения показывают, что это особенно верно для нагрузок с высокой индуктивностью, таких как электромагнитные клапаны 220 В переменного тока. Примером такой схемы защиты является последовательная RC-цепь. Это могут быть другие конфигурации, включая, например, переходной диод или, в цепях постоянного тока, быстродействующий полупроводниковый диод.

Источники

• https://odinelectric.ru/equipment/chto-takoe-elektromagnitnoe-rele
• https://IsoProfTeh.ru/podelki/princip-raboty-rele.html
• https://220v.guru/elementy-elektriki/rele/princip-deystviya-elektromagnitnogo-rele.html
• https://HouseChief.ru/chto-takoe-rele.html
• https://www.owenkomplekt.ru/elektromagnitnoe-rele.html
• https://oxotnadzor.ru/elektromagnitnoye-rele-postoyannogo-toka-ustroystvo-printsip-deystviya/
• https://www.asutpp.ru/zaschita-minimalnogo-napryazheniya.html
• https://oxotnadzor.ru/elektromagnitnoye-rele-peremennogo-toka-ustroystvo-printsip-raboty-skhema-vklyucheniya/
• https://www.RusElectronic.com/printsip-raboty-rjelje/
• https://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/ehlektromagnitnye_rele_postojannogo_toka/5-1-0-1613

 

 

Как вам статья?

Павел

Бакалавр «210400 Радиотехника» – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы

Что такое электромагнитные реле? Принцип работы и типы

Определение:- Электромеханические реле, в работе которых используются принципы электромагнитного притяжения или электромагнитной индукции. Такие реле называются электромагнитными реле.

Другими словами, все реле срабатывают всякий раз, когда в цепи протекает сверхток или когда в системе возникает неисправность. Во избежание таких проблем используется электромеханическое релейное устройство.

В зависимости от принципа действия электромагнитные реле бывают двух типов: (i) реле с притягивающим якорем и (ii) индукционные реле.

Содержание

(i) Реле с втянутым якорем

Реле с втянутым якорем — простейший тип реле, который работает как на переменном, так и на постоянном токе. Работа этого типа реле заключается в том, что якорь притягивается к электромагниту или через плунжер, покрытый соленоидом.

Все реле притяжения якоря используют один и тот же принцип, т. е. электромагнитное притяжение для своей работы.

Электромагнитная сила, приложенная к якорю или плунжеру, пропорциональна квадрату потока в воздушном зазоре или, можно сказать, квадрату его тока.

Однако в реле постоянного тока эта сила постоянна. Но в случае реле переменного тока общая электромагнитная сила двигалась с удвоенной частотой.

По конструкции реле с втянутым якорем бывают следующих 6 типов:

1. Плунжерный, тип
2. Шарнирный якорь, тип
3. Балансирный, тип
4. Поляризованный сердечник, тип
5. Подвижная катушка, тип
6. Поляризованный сердечник, тип
7. Герконовый тип

You необходимо также знать: Вакуумный автоматический выключатель: конструкция, работа и применение

1. Плунжерный тип Железный плунжер будет перемещаться внутрь и наружу соленоида, чтобы замыкать и размыкать контакт. Это движение плунжера контролируется пружиной. Однако этот тип конструкции стал бесполезным, потому что было изобретено нечто лучшее. 9Рис. Рабочая величина создает магнитный поток в катушке, который создает электромагнитную силу. Здесь электромагнитная сила пропорциональна квадрату потока в воздушном зазоре. Он также пропорционален квадрату тока. Таким образом, сила притяжения увеличивается по мере приближения якоря к полюсу электромагнита. Реле с шарнирным якорем в основном используются для защиты небольших машин, оборудования и т. д. Они также используются для вспомогательных реле, таких как сигнальные флажки, ведомые реле, реле сигнализации, сигнализаторы, семафоры и т. д.

Величина срабатывания реле может быть как переменного, так и постоянного тока. В реле постоянного тока электромагнитная сила притяжения постоянна. В случае реле переменного тока через катушку протекает синусоидальный ток, и, следовательно, сила притяжения определяется выражением

. Из приведенного выше выражения можно понять, что общая сила представляет собой пульсирующую силу с двойной частотой. Поэтому, когда частота удваивается, это может вызвать вибрацию якоря. Следовательно, реле издает гудящий звук и вызывает сильный шум. Эту трудность можно преодолеть, сделав полюс электромагнита заштрихованной конструкции. В качестве альтернативы электромагнит может быть снабжен двумя катушками. Одна катушка находится под напряжением с управляющей величиной. Другая катушка получает питание через фазосдвигающую цепь.

Удерживающая сила обеспечивается пружиной. Коэффициент возврата к срабатыванию для реле с втянутым якорем составляет от 0,5 до 0,9. Для этого типа реле коэффициент для реле переменного тока выше, чем для реле постоянного тока. Реле мгновенного действия. Скорость работы очень высокая. Для современного реле время срабатывания составляет около 5 мс. Это быстрее, чем индукционные дисковые и чашечные реле.

Реле с втянутым якорем компактны, прочны и надежны. На них влияют переходные процессы, поскольку они быстрые и работают как на постоянном, так и на переменном токе. Ток короткого замыкания содержит постоянную составляющую в начале в течение нескольких циклов. Из-за наличия переходного процесса постоянного тока реле может сработать, хотя установившееся значение тока повреждения может быть меньше его срабатывания. Модифицированная конструкция, показанная на рис. (b), снижает влияние переходных процессов постоянного тока.

3. Балансные реле

На рисунке ниже показано балансирное реле, которое является еще одним типом реле с притягивающимся якорем. Как следует из названия, реле состоит из луча, на концах которого расположены два электромагнита. Один электромагнит дает рабочий крутящий момент, а другой дает крутящий момент переобучения. Балка расположена посередине и при нормальных условиях остается горизонтальной.

Рисунок: Реле с балансирной балкой

Когда рабочий крутящий момент превышает/пересекает ограничивающий момент, якорь, установленный на одном конце балки, натягивается, и его контакты размыкаются. Хотя сейчас этот тип реле устарел, в прошлом он был популярен для создания импедансных и дифференциальных реле. На смену ему пришли компараторы выпрямительного моста и реле с подвижной катушкой на постоянных магнитах. Реле балочного типа является надежным и быстрым в работе, обычно требуется только 1 цикл, но оно не является точным, так как на него влияют переходные процессы постоянного тока.

4. Реле с подвижной катушкой

На рисунке (a) показано реле с подвижной катушкой на постоянных магнитах. Его также называют реле с подвижной катушкой поляризованного постоянного тока. Он реагирует только на управляющие величины постоянного тока. Его можно использовать с приводными величинами переменного тока в сочетании с выпрямителями. Реле с подвижной катушкой являются наиболее чувствительным типом электромагнитных реле. Современные реле имеют чувствительность 0,1 мВт. Эти реле дороже, чем индукционные чашки или реле с подвижным железом. Нагрузка ВА реле с подвижной катушкой очень мала. Они используются в качестве ведомых реле с мостовыми компараторами выпрямителя.

Существует два типа реле с подвижной катушкой: с вращающейся катушкой и с аксиально подвижной катушкой.

 Рисунок (a): Реле с вращающейся подвижной катушкой

На рисунке выше показана конструкция типа вращающейся подвижной катушки. Компонентами являются постоянный магнит, катушка, намотанная на немагнитный каркас, железный сердечник, спиральная пружина из фосфористой бронзы для обеспечения крутящего момента возврата, подшипник с драгоценными камнями, шпиндель и т. д. Узел подвижной катушки несет рычаг, который замыкает контакт. Демпфирование обеспечивается алюминиевым каркасом. Время работы около 2 циклов. Медный каркас можно использовать для более сильного демпфирования и более медленной работы. Рабочий момент создается за счет взаимодействия между полем постоянного магнита и полем катушки. Рабочий крутящий момент пропорционален току, проходящему через катушку. Крутящий момент пружины пропорционален прогибу. Реле имеет обратнозависимую характеристику время/ток. Рисунок (b): Реле с аксиально подвижной катушкой

На рисунке (b) показана конструкция с аксиально подвижной катушкой. Поскольку этот тип имеет только один воздушный зазор, он более чувствителен, чем реле с вращающейся подвижной катушкой. Это быстрее, чем реле с вращающейся подвижной катушкой из-за легких деталей. Можно получить время работы порядка 30 мс. Можно получить чувствительность всего 0,1 мВт. Его катушки намотаны на цилиндрический каркас, подвешенный горизонтально. Катушка имеет только осевое перемещение. Реле имеет обратнозависимую характеристику время/ток. Реле с осевой подвижной катушкой является хрупким реле, и, поскольку зазор между контактами мал, с ним необходимо обращаться осторожно.

5. Реле с поляризованным подвижным элементом Рисунок: Реле с поляризованным подвижным элементом

На рисунке показано типичное реле с поляризованным подвижным элементом. Конструкция, показанная на рисунке, представляет собой конструкцию якорного типа со смещением потока. Поляризация увеличивает чувствительность реле. Для поляризации используется постоянный магнит. Постоянный магнит создает поток в дополнение к основному потоку. Это поляризованное реле постоянного тока, предназначенное для использования только с постоянным током. Однако его можно использовать с переменным током с выпрямителями.

Современные реле имеют чувствительность в диапазоне от 0,03 до 1 мВт, в зависимости от их конструкции. Используя транзисторные усилители, чувствительность реле можно увеличить до 1 мВт на срабатывание.

Используется как ведомое реле с компараторами выпрямительного моста. Поскольку его токонесущая катушка является стационарной, оно более надежно, чем поляризованное реле постоянного тока с подвижной катушкой. Его время работы составляет от 2 мс до 15 мс в зависимости от типа конструкции. Обычное реле с притягивающимся якорем не чувствительно к полярности управляющей величины, тогда как поляризованное реле постоянного тока будет работать только при правильной полярности на входе.

6. Герконовые реле

Герконовое реле состоит из катушки и никель-железных полосок (герконов), запечатанных в закрытую стеклянную капсулу, как показано на рисунке. Катушка окружает геркон. Когда катушка находится под напряжением, создается магнитное поле, которое заставляет язычки смыкаться и замыкать контакт. Герконовые реле очень надежны и не требуют обслуживания. Что касается их конструкции, то это электромагнитные реле. Но с точки зрения обслуживания они служат статическими реле. Они используются для контроля и других целей. Их также можно использовать в качестве защитного реле. Герконовые реле вполне подходят для использования в качестве ведомых реле.

Рисунок: Герконовое реле

Потребляемая мощность этого реле составляет от 1 Вт до 3 Вт, а скорость составляет 1 или 2 мс. Они полностью лишены дребезга и больше подходят для нормально закрытых приложений. Сверхмощные герконовые реле могут замыкать контакты, несущие 2 кВт при максимальном токе 30 А или при максимальном напряжении питания 300 В постоянного тока. Напряжение, выдерживаемое емкостью изоляции между катушкой и контактами, составляет около 2 кВ. Открытые контакты выдерживают напряжение от 500 В до 1 кВ.

(ii) Индукционные реле

Индукционные реле работают по принципу электромагнитной индукции. Принцип их работы такой же, как и у однофазного асинхронного двигателя. Следовательно, они могут использоваться только для переменного тока.

Два типа конструкции этих реле: (1) индукционный диск и (2) индукционная чашка.

В обоих типах асинхронных реле подвижный элемент, такой как диск или чашка, эквивалентен ротору асинхронного двигателя. Есть одно отличие от асинхронного двигателя, т. е. железо, связанное с ротором в реле, неподвижно. Подвижный элемент действует как носитель токов ротора, тогда как магнитная цепь замыкается за счет неподвижных магнитных элементов.

1. Индукционное дисковое реле

Существует два типа конструкции индукционных дисковых реле: тип
с заштрихованным полюсом и тип с ваттметром. Рисунок: Реле с экранированными полюсами

В конструкции с экранированными полюсами используется С-образный электромагнит. Половина каждого полюса электромагнита окружена медной полосой, известной как затеняющее кольцо. Заштрихованная часть полюса создает поток, смещенный в пространстве и времени по отношению к потоку, создаваемому незатененной частью полюса. Таким образом, два смещенных в пространстве и времени переменных потока разрезают диск и создают в нем вихревые токи. Крутящий момент создается взаимодействием каждого потока с вихревым током, создаваемым другим потоком. Результирующий крутящий момент заставляет диск вращаться.

Рисунок: Реле ваттметрического типа

В конструкции ваттметрического типа используются два электромагнита: верхний и нижний. Каждый магнит создает переменный поток, который разрезает диск. Для получения сдвига фаз между двумя потоками, создаваемыми верхним и нижним электромагнитами, их катушки могут питаться от двух разных источников. Если они питаются от одного и того же источника, сопротивления и реактивные сопротивления двух цепей делаются разными, так что между двумя потоками будет достаточная разность фаз.

2. Реле индукционного стакана

На рисунке ниже показано реле индукционного стакана. Неподвижный железный сердечник помещается внутрь вращающейся чашки для уменьшения воздушного зазора без увеличения инерции. Шпиндель чашки несет рычаг, который замыкает контакты. Пружина используется для создания крутящего момента возврата в исходное положение. Когда применяются две управляющие величины, одна может создавать рабочий крутящий момент, а другая может создавать ограничивающий крутящий момент. Тормозные магниты не используются с индукционными реле чашечного типа. Он работает по тому же принципу, что и асинхронный двигатель с 8-полюсной конструкцией. Рисунок: Реле индукционного стакана

Ротор представляет собой полый цилиндр (перевернутый стакан). Две пары катушек, как показано на рисунке, создают вращающееся поле, которое индуцирует ток в роторе. Крутящий момент создается за счет взаимодействия между вращающимся потоком и индуцированным током, вызывающим вращение. Инерция чашки намного меньше, чем у диска. Магнитная система более эффективна и, следовательно, магнитная утечка в магнитопроводе минимальна. Этот тип магнитной системы также снижает сопротивление пути индуцированного тока в роторе. Благодаря небольшому весу ротора и эффективной магнитной системе его крутящий момент на вольт-ампер примерно в три раза больше, чем у конструкции индукционного дискового типа. Таким образом, его вольт-амперная нагрузка значительно снижается. Обладает высокой чувствительностью, быстродействием и выдает устойчивый безвибрационный крутящий момент. Его паразитные моменты, вызванные только током или напряжением, малы. Его время работы составляет порядка 0,01 секунды. Таким образом, благодаря высокому соотношению крутящий момент/инерция он вполне подходит для работы на более высоких скоростях.

Магнитного насыщения можно избежать за счет правильной конструкции, а характеристики реле можно сделать линейными и точными в широком диапазоне с очень высоким коэффициентом возврата к срабатыванию. Он по своей природе является самокомпенсирующимся для переходных процессов постоянного тока. Другими словами, он менее чувствителен к переходным процессам постоянного тока. Другие переходные процессы в системе, а также переходные процессы, связанные с трансформаторами тока и релейными цепями, также можно свести к минимуму за счет надлежащего проектирования. Однако на величину крутящего момента влияет изменение частоты системы.

Индукционные реле чашечного типа широко использовались для дистанционных и направленных реле. Позже их заменили статические реле мостового выпрямительного типа.

Электромагнитное реле | Строительство | Типы | Рабочий

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Электромагнитное реле представляет собой переключатель, управляемый магнитной катушкой. Релейный переключатель состоит из соленоида с неподвижным железным сердечником и подвижной частью. Пружина часто используется для создания усилия, удерживающего подвижную часть (якорь) на расстоянии от неподвижной части (статора или сердечника), когда соленоид обесточен.

Когда катушка находится под напряжением, якорь притягивается к статору, замыкая магнитную цепь и механически замыкая (или размыкая) один или несколько наборов контактов.

Релейные переключатели управляют электрическими контактами для замыкания или размыкания цепи, а соленоиды воздействуют на плунжер для выполнения механической операции.

Конструкция электромагнитного реле

На рис. 1 показано простое электромагнитное реле с притянутым якорем (переключатель реле), используемое для размыкания или замыкания электрической цепи.

Рисунок 1  Принцип работы электромагнитного реле 

Когда ток протекает в рабочей катушке, в сердечнике из мягкого железа и вокруг магнитной цепи, включая якорь и воздушный зазор, создается магнитный поток. Если воздушный зазор между сердечником и якорем не слишком велик, большая часть потока сердечника будет проходить через якорь и индуцировать полярность на полюсных поверхностях якоря и сердечника, создавая магнитную силу, которая будет притягивать якорь к полюсу. лицо.

Сила притяжения между якорем и сердечником больше силы, удерживающей якорь в открытом положении (за счет пружины). Якорь закроется и будет удерживаться до тех пор, пока магнитный поток приложен и достаточно силен.

Сила, действующая на якорь в закрытом положении (минимальный воздушный зазор), будет во много раз больше, чем когда якорь находится в полностью открытом положении (максимальный воздушный зазор).

Для катушки, подключенной к источнику постоянного тока, ток будет постоянным для всех положений якоря, но магнитное сопротивление магнитопровода будет меняться с длиной воздушного зазора, так как сопротивление воздуха намного больше, чем сопротивление железного сердечника.

Для переменного источника питания условия несколько отличаются из-за того, что ток катушки зависит от потока и сопротивления магнитной цепи. Если ампер-витки достаточно велики, чтобы создать силу тяги, необходимую для замыкания якоря через большой воздушный зазор, то эта же сила часто будет оставлять в магнитопроводе остаточный поток. Этот остаточный магнетизм может быть достаточно сильным, чтобы удерживать якорь закрытым, даже когда ток катушки отключен.

Эту проблему можно решить, используя немагнитную прокладку на одной стороне полюса, чтобы обеспечить определенный минимальный воздушный зазор в магнитной цепи, когда якорь находится в полностью закрытом положении. Длина этого зазора должна быть такой, чтобы остаточного магнетизма не хватило для удержания якоря в закрытом положении.

Типы электромагнитных реле

Беспотенциальные реле

Некоторые электрические машины склонны к сбоям, когда напряжение питания ниже расчетного значения. Реле без напряжения, реле низкого напряжения или реле отключения, как их еще называют, представляют собой замыкающие реле с рабочей катушкой, подключенной к напряжению питания. Якорь и контакты замыкаются, когда источник питания находится на ожидаемом уровне, и остаются замкнутыми до тех пор, пока напряжение на катушке превышает расчетное значение, которое составляет некоторый процент от нормального напряжения цепи.

Рисунок 2 Реле обесточивания

Отключение питания происходит, когда сбой питания приводит к снижению напряжения питания, но оно не равно нулю, как при отключении электроэнергии.

При падении напряжения в цепи ниже минимально допустимого значения якорь освобождается и контакты реле размыкаются. Поэтому схема управления защищаемого устройства останавливает машину, чтобы предотвратить повреждение.

Реле перегрузки

Другим распространенным электромагнитным защитным реле является реле перегрузки. Рабочая катушка этого реле соединена последовательно, поэтому поток создается током, протекающим в цепи. Когда ток в цепи превышает расчетное значение, якорь притягивается, и реле нажимает триггер, чтобы разъединить контакты, тем самым отключая перегруженную цепь от источника питания. После срабатывания оператору может потребоваться сбросить реле, прежде чем машину можно будет снова запустить.

Рисунок 3 Треходнофазное реле защиты от перегрузки Схема

В этом типе реле важной характеристикой является длина воздушного зазора между полюсами сердечника и якоря, поскольку от этого зависит величина ампер-витков необходимо для притяжения якоря и, следовательно, для срабатывания реле.