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.

устройство, принцип действия :: SYL.ru

Электромагнитное реле — это коммутационное устройство для переключения электрических цепей электромагнитным полем.

Области применения

Электромагнитная коммутация используется в схемах автоматики, управления электроприводами, электроэнергетическими и технологическими установками, в системах контроля и т. п. Реле электромагнитное позволяет регулировать напряжения и токи, выполнять функции запоминающих и преобразующих устройств, фиксировать отклонения параметров от заданных значений.

Принцип работы

Электромагнитное реле, принцип действия которого является общим для любого типа, состоит из следующих элементов:

1. Основание.
2. Якорь.
3. Катушка из витков провода.
4. Подвижные и закрепленные контакты.

Все детали крепятся на основании. Якорь выполнен с возможностью поворота и удерживается пружиной. Когда на обмотку катушки подается напряжение, по ее виткам протекает электрический ток, создавая электромагнитные силы в сердечнике. Они притягивают якорь, который поворачивается и замыкает подвижные контакты с парными неподвижными. При отключении тока якорь возвращается пружиной обратно. Вместе с ним перемещаются подвижные контакты.

От типовой конструкции отличаются только герконовые реле, где контакты, сердечник, якорь и пружина совмещены в единой паре электродов.

Электромагнитное реле, схема которого изображена ниже, является коммутирующим устройством.

Она типична и в целом показывает, как электрическая энергия преобразуется в магнитную, которая затем преодолевает усилие пружины и перемещает контакты.

Электрические цепи катушки и коммутации ничем не связаны. За счет этого малые токи могут управлять большими. В результате реле электромагнитное является усилителем тока или напряже­ния. Функционально оно включает три основных элемента:

• воспринимающий;
• промежуточный;
• исполнительный.

Первым из них является обмотка, создающая электромагнитное поле. По ней проходит контролируемый ток, при достижении которым заданного порогового значения происходит воздействие на исполнительный элемент — электрические контакты, замыкающие или размыкающие выходную цепь.

Классификация

Реле классифицируются следующим образом:

1. По способу управления контактами — якорные и герконовые. В первом случае замыкание-размыкание контактов производится при перемещении якоря. В герконовых переключателях сердечник отсутствует и магнитное поле воздействует непосредственно на ферромагнитные электроды с контактами.
2. Управляющий ток может быть постоянным или переменным. В последнем случае якорь и сердечник выполняются из пластин электротехнической стали для уменьшения потерь. Для постоянного тока устройства бывают нейтральными и поляризованными.
3. По быстродействию срабатывания реле делятся на 3 группы: до 50 мс, до 150 мс и более 1 с.
4. Защита от внешних воздействий предусматривает устройства герметизированные, зачехленные и открытые.

При всем многообразии типов, представленных ниже, действие электромагнитного реле основано на общем принципе коммутации контактов.

Устройство электромагнитного реле спрятано внутри корпуса, снаружи выступают только выводы обмотки и контактов. Они большей частью пронумерованы, для каждой модели дается схема подключения.

Параметры

Основными характеристиками реле являются:

1. Чувствительность — переключение от подаваемого в обмотку сигнала определенной мощности, достаточной, чтобы происходило включение.
2. Сопротивление обмотки.
3. Напряжение (ток) срабатывания — минимальное пороговое значение параметра, при котором контакты переключаются.
4. Напряжение (ток) отпускания.
5. Время срабатывания.
6. Рабочий ток (напряжение) — величина, при которой происходит гарантированное включение в процессе эксплуатации (значение указывается в заданных пределах).
7. Время отпускания.
8. Частота включений с нагрузкой на контактах.

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.

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.

Заключение

С наступлением эры электроники реле электромагнитное постепенно вытесняется, но оно все же развивается, достигая новых возможностей. Ему трудно найти альтернативу в местах, где имеют место перепады тока и напряжения при пуске и отключении устройств, использующих электричество.

Разновидности реле по назначению

Токовые реле

Они представляют собой электромагнитные реле, подключенные к сети через трансформаторы тока или непосредственно.

Чтобы снизить нагрузку на трансформатор, необходимо чтобы токовые реле минимально возможное потребление мощности. Расчет обмоток токовых реле производится на продолжительное воздействие тока нагрузки и воздействие в течении небольшого промежутка времени – короткое замыкание. Значение kвоз должно быть максимально приближено к одному.

Регулирование тока срабатывания производится при помощи постепенного изменения пружинного натяжения. Обмотка реле поделена на две части, благодаря этому имеется возможность изменения, путем последовательного и параллельного подключения, пределов регулировки срабатывания тока. Число витков возрастает, увеличивая точность и уменьшая диапазон в два раза, при последовательном соединении.

В справочной литературе даются значения: пределов установки, термической стойкости, коэффициента возврата, потребляемой мощности.

Реле напряжения

Конструктивнное исполнение реле напряжения аналогично конструкции токового реле. Подключение реле напряжения осуществляется напрямую к трансформатору.

Реле РН–55. Для понижения вибрационного воздействия подвижной системы обмотки реле включается в сеть вторичного тока, только при помощи выпрямителя.

Промежуточные реле

Рис. 3.2.1

Используется при необходимости замыкания нескольких независимых цепей, или при необходимости реле с контактами достаточной мощности для замыкания/размыкания цепей с большим током.

Подобные реле по способу подключения можно разделить на: параллельного и последовательного подключения.

— Параллельноподключенные. Подразделяются на основные выходные реле и быстродействующие реле, время срабатывания которых варьируется от0,01 до 0,02 секунды. Стандартное время срабатывания промежуточного реле находится в пределах 0,02 до 0,1 секунды.

Рис. 3.2.3

— Последовательное соединение. Применяется при слишком кратковременном сигнале срабатывания.

Рис. 3.2.2

— Параллельное соединение оснащенное удерживающей катушкой, подключенной последовательно. РП–213, РП–214, РП–253, РП–255.

В справочной литературе номинальные величины тока, напряжения, времени срабатывания, допустимого тока, контактной системы реле.

Конструкция промежуточного реле представляет собой в основной массе в виде системы с якорем, способным поворачиваться, ее основным достоинством можно назвать большую электромагнитную силу возникающую при сравнительно небольшой затрате мощностей.

Указательные реле

Рис. 3.2.4

Из-за того, что для прохождения тока по обмотке требуется большое количество времени, реле устроены так, что сигнальный флажок и контакты реле пребывают в рабочем положении до того момента, пока сотрудники не вернут контакты в прежнее положение.

Виды представленного типа реле: РУ–21, СЭ–2, ЭС–41.

Реле времени

Рис. 3.2.5

Нужен для искусственного замедления работы устройства защиты реле. Основным требованием применяемым к нему можно назвать точность. Погрешность времени при работе реле не превышает ±0,25 с, а в случае реле высокой точности ±0,06 с.

Рис. 3.2.6

Принцип действия. При прохождении током обмотки якорь приходит в движение, втягиваясь и высвобождая рычаг оснащенный зубчатым сегментом. Под воздействием пружины рычаг приводится в движение, замедляемое при помощи устройства выдерживающего время. Через какой-то промежуток времени подвижным контактом замыкаются контакты механизма реле.

Виды реле времени: ЭВ–100, ЭВ–200. Повсеместно находят применение полупроводниковым реле времени из серии ВЛ. Производятся реле времени вместе синхронным электродвигателем серии Е–52, ВС–10. Реле серий Е–512, Е–513 идут в комплекте с двигателем постоянного тока.

В результате уменьшения габаритов реле, его катушка не способна проводить через себя ток долгое время. Из-за чего для реле, применяемые при длительном включении, оснащены дополнительным сопротивлением rд.

Рис. 3.2.7

Реле времени — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 декабря 2016; проверки требуют 10 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 декабря 2016; проверки требуют 10 правок. Работа реле с задержкой срабатывания контакта на замыкание. Работа реле с задержкой срабатывания контакта на размыкание. Реле времени с часовым механизмом Цифровое ^[1] электронное реле времени для фотоувеличителя «Сура-2». СССР, 1980-е гг.

Реле́ вре́мени — реле, предназначенное для создания независимой выдержки времени и обеспечения определённой последовательности работы элементов схемы. Реле времени применяется в случаях, когда необходимо автоматически выполнить какое-то действие не сразу после появления управляющего сигнала, а через установленный промежуток времени.

С электромагнитным замедлением[править | править код]

Реле времени с электромагнитным замедлением применяются только при постоянном токе. Помимо основной обмотки реле этой серии имеют дополнительную короткозамкнутую обмотку, состоящую из медной гильзы. При нарастании основного магнитного потока он создаёт ток в дополнительной обмотке, который препятствует нарастанию основного магнитного потока. В итоге результирующий магнитный поток увеличивается медленнее, время «трогания» якоря уменьшается, чем обеспечивается выдержка времени при включении. При отключении тока в катушке за счёт индуктивности короткозамкнутого витка магнитный поток в реле какое-то время сохраняется, удерживая якорь.

Этот вид реле времени обеспечивает выдержку времени при срабатывании от 0,07 с до 0,11 с, при отключении от 0,5 с до 1,4 с.

С пневматическим замедлением[править | править код]

Реле времени с пневматическим замедлением имеет специальное замедляющее устройство — пневматический демпфер, катаракт. Регулировка выдержки осуществляется изменением сечения отверстия для забора воздуха, как правило, с помощью регулировочного винта.

Этот тип реле времени обеспечивает выдержку времени от 0,4 до 180 с, с точностью срабатывания 10 % от установки.

С часовым или анкерным механизмом[править | править код]

Реле времени с анкерным или часовым механизмом работает за счёт пружины, которая заводится под действием электромагнита, и контакты реле срабатывают только после того, как анкерный механизм отсчитает время, выставленное на шкале. Разновидность подобных реле используется в мощных (на токи в сотни и тысячи ампер) автоматических выключателях на напряжение 0,4-10 кВ. Составные части такого реле — механизм замедления и токовая обмотка, взводящая его пружину. Скорость хода механизма зависит от затяжки пружины, то есть от тока в обмотке, по окончании хода механизм вызывает отключение автомата, тем самым выполняя функции тепловой защиты от перегрузок, не нуждаясь при этом в коррекции по температуре окружающего воздуха.

Этот тип реле времени обеспечивает выдержку времени от 0,1 до 20 с с точностью срабатывания 10 % от установки.

Моторные реле времени[править | править код]

Моторные реле времени предназначены для отсчета времени от 10 с до нескольких часов. Оно состоит из синхронного двигателя, редуктора, электромагнита для сцепления и расцепления двигателя с редуктором, контактов.

Электронные реле времени[править | править код]

В электронных реле для получения временной задержки используются различные аналоговые и цифровые схемотехнические решения. Как правило это интегральные (аналоговые) цепи или цифровые логические устройства (таймеры). Встречаются также реле времени на основе элементов микропроцессорной техники.

1. ↑ «Сура» реле времени цифровое для фотопечати: Руководство по эксплуатации.

6. Классификация реле.

Основным элементом всякой схемы релейной защиты является реле. Под термином реле принято понимать автоматически действующий аппарат, предназначенный производить скачкообразное изменение состояния управляемой цепи при заданных значениях величины, характеризующей определенное отклонение режима контролируемого объекта.

В устройствах РЗ применяются реле электрические, механические и тепловые.

Электрические реле реагируют на электрические величины – ток, напряжение, мощность, частоту, сопротивление, угол между током и напряжением или двумя токами, или двумя напряжениями.

Механическое реле реагируют на неэлектрические величины – давление, скорость истечения жидкости или газа, скорость вращения и т.д.

Тепловые реле реагируют на количество выделенного тепла или изменение температуры.

Наибольшее распространение в релейной защите и автоматике получили электрические реле.

Классификация электрических реле

Все реле по назначению условно можно разделить на три группы.

1. Основные реле, непосредственно реагирующие на изменение контролируемых величин, например, напряжения, мощности, частоты, сопротивления и т.д. (реле тока, напряжения, мощности, частоты, сопротивления).

2. Вспомогательные реле (реле времени, промежуточные реле).

3. Сигнальные (указательные) реле.

По характеру изменения воздействующей величины делятся на реле максимальные

и реле минимальные. По способу включения воспринимающего органа различаются реле первичные, у которых воспринимающий орган включается непосредственно в цепь защищаемого элемента, и реле вторичные, у которых воспринимающий орган включается через измерительные трансформаторы тока и напряжения. На рисунке 1-7 изображены способы включения реле.

По способу воздействия исполнительного органа различаются реле прямого действия, у которых исполнительный орган отключает выключатель путём прямого механического воздействия, и

реле косвенного действия, исполнительный орган которых воздействует на привод выключателя с помощью оперативного тока.

Практическое применение получили следующие три группы реле:

Рис. 1-7.а) первичных; б)вторичных.

Первичные реле прямого действия: (РТ_max, PH_min, ЭТР) встраиваются непосредственно в выключатели, автоматы и магнитные пускатели.

1. Вторичные реле прямого действия. Реле выполняются на электромагнитном принципе и встраиваются в приводы выключателей.

2. Вторичные реле косвенного действия: (РТ, РН, РМ, РВ и т.д.)

По принципу действия электрические реле разделяются на следующие группы:

Рис.1-8. Вторичные реле: а) прямого; б) косвенного действия.

• электромагнитные реле,

• поляризованные реле

• магнитоэлектрические реле,

• индукционные реле,

• полупроводниковые реле

  ,

7. Классификация защит

По способам обеспечения селективности все защиты можно разделить на две группы:

Защиты с относительной селективностью могут работать как при коротких замыканиях на защищаемом объекте, так и при повреждениях на смежных присоединениях в режиме резервирования. К таким защитам относятся токовые защиты, защиты напряжения, дистанционные защиты. Для иллюстрации принципов работы защит этого типа рассмотрим в качестве защищаемого объекта линию с односторонним питанием.