Меню

Электронное реле тока для чего

Реле тока. Виды и устройство. Работа и как выбрать. Применение

Реле тока — в электрических промышленных сетях часто возникают чрезмерные нагрузки и короткие замыкания. Все компоненты цепи, начиная от обычного проводника, и заканчивая потребителями нагрузки со сложной конструкцией, рассчитаны на допустимый максимальный нагрузочный ток. Превышение этой величины приводит к пробою изоляции, либо нарушению целостности проводов из-за расплавления жил, а также межвитковому замыканию обмотки двигателя, перегрузке трансформатора. Все эти факторы являются аварийными режимами эксплуатации, ведущими к неисправностям и выходу из строя сети питания.

Для обеспечения надежной защиты агрегатов, трансформаторов, приводов электромоторов применяется релейная защита, включающая в себя один из основных элементов в виде реле тока, которое предотвращает эксплуатацию электрооборудования в аварийном режиме.

Виды

Реле тока классифицируются по двум основным признакам:
  • Первичные чаще всего встроены в конструкцию выключателя, и являются его частью. Они применяются в основном в электрических сетях напряжением до 1000 В.
  • Вторичные включаются в цепь посредством трансформатора тока, который подключается к питающей шине или кабелю. Трансформатор снижает ток до значения, которое подходит для функционирования реле. В качестве примера можно рассмотреть трансформатор тока, имеющий кратность 100 : 5. Он способен контролировать значение тока до 100 ампер, применяя для этого реле с допускаемой величиной наибольшего тока всего в 5 ампер.
Вторичные реле тока в свою очередь разделяются на виды:
  • Индукционные реле.
  • Электромагнитного действия.
  • Дифференциальные модели.
  • Реле на интегральных микросхемах.
Устройство и работа

Конструктивные особенности основных видов реле и их принцип действия.

Индукционные

Такой вид реле работает на основе взаимодействия между током, индуцированным в некотором проводнике, и переменным магнитным потоком. Вследствие этого они используются на переменном токе в качестве защитного реле косвенного действия.

Имеющиеся виды индукционных реле делятся на 3 группы:
  • С рамкой.
  • С диском.
  • Со стаканом.

Rele toka induktsionnye

В варианте с рамкой (рисунок «а») поток Ф2 создает ток в замкнутой обмотке, выполненной в виде рамки в магнитном поле второго потока Ф1, который сдвинут по фазе. Такие реле обладают повышенной чувствительностью и максимальной реакцией в отличие от других реле. В качестве недостатка можно отметить слабый момент вращения.

Образцы с диском имеют широкую популярность. Схема такого реле изображена на рисунке «б». Такие реле обладают большим моментом вращения диска, имеют простое устройство.

Реле со стаканом (рисунок «в») оснащены подвижным стаканом, который может вращаться в магнитном поле потоков магнитной системы, состоящей из четырех полюсов. Потоки расположены под прямым углом между собой в пространстве.

В стакане 5 находится стальной цилиндр 1, который предназначен для снижения магнитного сопротивления. Эта конструкция более сложная, в отличие от реле с диском. Это дает возможность получения короткого времени реакции на срабатывание (0,02 с), что является значительным преимуществом, и обеспечивает широкую популярность в использовании реле тока со стаканом.

4-полюсная магнитная система дает возможность получать без значительных доработок разные по назначению реле, и унифицировать их изготовление.

Электромагнитные

Нейтральные реле реагируют одинаково на постоянный ток, проходящий в обмотке, в любом направлении. По типу движения якоря реле делятся на два вида: с угловым перемещением якоря, и с втягивающим якорем.

Rele toka elektromagnitnye

  1. Сердечник.
  2. Ярмо.
  3. Якорь.
  4. Штифт.
  5. Контакты.

Если нет сигнала управления, то якорь удерживается на наибольшем расстоянии от сердечника с помощью воздействия пружины. При поступлении сигнала на обмотку образуется магнитная сила, прижимающая якорь к сердечнику. Тем самым одни контакты замыкаются, а другие размыкаются.

Поляризованные реле включают в себя аналогичные элементы, однако отличаются наличием двух обмоток, двух сердечников, постоянным магнитом и контактной тягой. Поляризованные реле срабатывают в зависимости от того, какой полярности пришел сигнал управления.

Rele toka poliarizovannye

Сердечник изготавливается из листовой электротехнической стали. Это позволяет повысить скорость срабатывания устройства. При отсутствии тока на катушках, реле находится в исходном состоянии. При этом в реле уже есть магнитный поток, который образован постоянным магнитом. Силовые линии замыкаются на два контура.

Первый контур включает в себя магнит, левый сердечник, ярмо, якорь и другой магнит. А второй контур проходит по магниту и ярму к правому сердечнику и якорю. Далее он снова приходит в первоначальное положение.

Между левым сердечником и якорем нет воздушной прослойки. В этом случае правый сердечник и якорь разделены большим воздушным зазором. Воздух имеет большое сопротивление, поэтому величина магнитного потока в правом контуре будет намного меньше левого. Якорь притянется к левому сердечнику под действием более мощного магнитного потока.

Так функционирует поляризованное реле. Его работа происходит на основе магнитных свойств. Это дает возможность менять направление тока на обмотке, при разных полярностях.

Реле переменного тока имеет отличие от модели постоянного тока в том, что работает от переменного тока непосредственно от сети. При равных размерах конструкции, величина силы у реле переменного тока в два раза ниже, чем у реле, работающего на постоянном токе.

Достоинства
  • Низкая стоимость электромагнитных реле в отличие от полупроводниковых образцов.
  • Незначительное падение напряжения на контактах, низкое выделение теплоты, не требует охлаждения.
  • Качественная электрическая изоляция цепи управления катушки и группы контактов.
  • Невосприимчивость к импульсным нагрузкам и помехам, возникающим при ударах молнии, и при переключениях высоковольтных цепей.
  • Возможность подключения нагрузки до 4 киловатт при объемном размере реле ниже 10 куб. см.
Недостатки
  • Возникающие проблемы при подключении индуктивных потребителей и нагрузок постоянного тока высокого напряжения.
  • Возникновение радиопомех при работе силовых контактов.
  • Ограниченный механический и электрический ресурс.
  • Низкая скорость функционирования.
Дифференциальные

Такие реле действуют по принципу сравнивания значения тока до потребителя и после него. Таким потребителем обычно бывает силовой трансформатор. В обычном режиме эксплуатации ток до трансформатора и после него практически одинаков. Однако при появлении короткого замыкания на трансформаторе такой баланс нарушается. В этом случае реле замыкает контакты и подает команду на обесточивание неисправного участка цепи.

Дифференциальные реле широко используются в бытовых условиях, а также на производстве. Такие реле в виде защитных устройств предотвращают утечки тока в приборах и проводах.

Защищаемыми приборами обычно бывают:
  • Оргтехника.
  • Бойлеры.
  • Светильники.
  • Бытовые устройства.

Тем самым осуществляется защита человека от удара электрическим током при касании корпуса устройства.

Реле на микросхемах (интегральные электронные)

Такие типы изготавливают на основе полупроводниковых элементов. Основным их преимуществом является постоянная стабильная работа при повышенной вибрации.

Elektronnye

Применение и подключение

В нормальном эксплуатационном режиме любое реле тока должно обладать достаточной чувствительностью к превышению номинального значения тока в цепи входа. При повышении тока больше допустимых значений, осуществляется переключение контактов выхода, которые обесточивают силовые устройства от сети питания.

Если ток дальше продолжает снижаться и подходит к номинальной величине, то при этом цепь снова замыкается под действием сигнала на выходе, и подается ток.

Реле для защиты применяют в жилых домах, а также на производственных объектах. Многие современные квартиры оснащены мощными бытовыми электрическими устройствами. Если включить сразу все такие устройства, то это вызовет значительные нагрузки в электрической сети питания.

Для предотвращения аналогичных случаев все устройства разделяют:
  • Приоритетные.
  • Второстепенные.

Приоритетными устройствами считаются те, отключение которых от сети создаст аварийную критическую обстановку. Такие внезапные отключения приводят к неисправностям и выходу из строя.

Второстепенными устройствами считаются те, которые можно отключить без всякого ущерба, не создавая аварийной ситуации или каких-либо неисправностей. Поэтому реле подключаются так, чтобы не допустить всевозможные перегрузки в сети питания.

Для примера реле максимального тока РМТ-101 .

Это устройство дает возможность настроить определенное время отключения нагрузки при перегрузке сети, а потом снова подает питание.

RTM-101 upravlenie

Такой образец реле способен контролировать и измерять нагрузку по току. Также при необходимости реле может применяться вместо цифрового амперметра. При измерении тока нет необходимости разрывать цепь. В приборе установлен специальный датчик, расположенный в корпусе.

Защитное реле РМТ-101 можно присоединять к трансформаторам тока выносного типа. На передней панели реле находятся цифровые и светодиодные индикаторы, которые показывают величину тока в цепи. Реле оснащено двумя переключателями, которыми можно настраивать необходимый интервал измерений, режим индикации, точность показаний, наибольший и текущий ток.

Другой важной функцией реле является его использование вместо реле ограничения потребления тока. Также можно выбрать необходимую нагрузку. Реле может функционировать в двух режимах: наименьшего и наибольшего тока. Чтобы переключиться между режимами, необходимо воспользоваться специальным переключателем.

Реле тока РМТ-101 приобрело широкую популярность на производстве. Оно создает защиту мощных электродвигателей переменного и постоянного тока, а также другого оборудования от возникающих перегрузок.

Также широко используемым устройством в различных областях является реле РЭО-401.

REO-401

Устройство этого реле тока защиты состоит из двух главных узлов:

  • Электромагнитная система.
  • Блок контакт.

Электромагнитная система включает в себя скобу сердечника с трубкой. На трубке размещена катушка, имеющая в качестве защиты изоляционный каркас. В трубке находится якорь, который может легко перемещаться вдоль трубки. Значение тока срабатывания зависит от расположения якоря.

Значение тока срабатывания регулируется с помощью изменения расположения скобы, которая после регулировки может фиксироваться специальным винтом. Когда реле сработает, то блок-контакты останутся разомкнутыми, пока не снизится ток до нормальной величины. Далее якорь переместится в нижнюю позицию, а контакты от воздействия пружины замкнутся. Проводники подключаются к реле на передней части корпуса.

Советы по выбору реле
Чтобы сделать правильный выбор реле наибольшего тока необходимо руководствоваться:
  • Поставленной задачей.
  • Значением тока.
  • Напряжением питания.
  • Условиями эксплуатации.
  • Наличием механизма задержки срабатывания.
  • Наибольшим допустимым током.
  • Характеристиками и параметрами регулировки.

После приобретения реле, его необходимо настроить. Это делается легко, при помощи встроенных уставок, плавно изменяя их. Все аналогичные реле имеют компактные размеры. Это дает возможность без особых проблем установить их в шкафы релейной защиты или распределительные щиты.

Такие реле имеют надежную и простую конструкцию, унифицированы между собой, что позволяет производить их легкую замену. Для контроля параметров применяются встроенные светодиодные дисплеи.

Источник

Разновидности реле тока и принципы их работы

Различные автоматические устройства, окружающие человека, построены на двух принципах работы или их совмещении. Речь идет о механике и электрике. Последние, в своей основе используют электрический ток, движение которого в линиях питания контролируется управляющими аппаратами. К ним принадлежат автоматические и ручные выключатели, реостаты и конденсаторы. В свою очередь, к первым из перечисленных относятся реле различного вида: времени, освещения, тока.

Различные виды реле:

Различные виды реле

Принцип работы упомянутых автоматов размыкания — в простом соединении и отключении линии течения энергии к потребителю. Функциональность как отдельного устройства обусловлена тем, что первоначальный импульс смены состояния может быть очень малой мощности — всего несколько милливольт и микроампер, или гигантским, выходящим за рамки устойчивости подключенных потребителей. Тем не менее, автомат без каких-либо проблем изменит состояние линии. Первый нюанс, относящийся к реле, важен и в том случае, когда для контроля течения тока используются датчики, часовые механизмы или любые другие маломощные устройства, которые не способны производить какие-либо действия за исключением измерений.

Реле тока

Реле тока применяются как часть защитной аппаратуры, предохраняющей конечных потребителей от резких изменений в сети питания. Речь идет о скачках ампер вверх, и непосредственное их падения ниже рабочего уровня. Автоматические реле тока в такие моменты отключают питание линии, защищая клиентские устройства от форс-мажорных обстоятельств.

Большая часть людей непосредственно сталкивается с оборудованием настоящего плана. Достаточно вспомнить автоматические выключатели, находящиеся на вводе электролиний в любые помещения. Они представляют собой один из вариантов реле тока, рассчитанных на стандартные параметры сети 220 В. В том случае, если происходит резкое повышение нагрузки на канале питания, расположенном после автомата, он отключит движение электричества в направлении излишнего потребления. Происходит подобное обычно при коротком замыкании, которое способно вызвать пожар. Блокирование течение тока в такой ситуации спасет не только технику на линии, но и имущество владельца.

Читайте также:  Типы трансформаторов тока их конструкция

Принцип действия и устройство

Использование реле тока:

Использование реле тока

Реле тока бывают минимального и максимального значения срабатывания. Первые отключают линию при падении величины потребления ниже определенного уровня, вторые при характеристиках сопротивления свыше заданного значения. Физически они представлены на рынке в трех типах исполнения: электромагнитном, электронном и цифровом. Современные модели объединяют в одном устройстве все виды реле тока.

Электромагнитные

Наиболее простой в изготовлении тип, отличающийся надежностью, ценой и неприхотливостью в эксплуатации. Основой функциональности для него служит борьба двух сил — механической (стремящейся передвинуть контактный толкатель в одну сторону) и электромагнитной (смещающей его в противоположную). Первая обуславливается обычной пружиной с возможностью регулирования тяги. Вторая — обмоткой, расположенной вокруг подвижного элемента.

Устройство электромагнитного реле тока:

Устройство электромагнитного реле тока

Для реле минимального тока контактор изначально разомкнут действием пружины. При поступлении питания, электромагнит преодолевает механическую силу, соединяя линию. Как только сила тока упадет ниже определенного уровня, мощности катушки станет не достаточно для преодоления действия пружины и контакт вновь разомкнется.

В реле, срабатывающих на максимальный ток, ситуация противоположна. Изначально линия под действием механической силы соединена. Катушка пытается ее разомкнуть, но пока течение тока по ней идущего — слабое — преодолеть механическое сопротивление подвижный элемент не может.

  • цена;
  • простота;
  • надежность;
  • неприхотливость.
  • зависимость от исправности механической части;
  • неточность измерения;
  • низкая скорость отсечки;
  • деградация чувствительности со временем по причине износа пружины;

Механическое аппараты названого класса не универсальны, они делятся на реле максимального тока и минимального.

Электронные

В отличие от предыдущего типа не нуждаются в подвижных деталях. Всё внутреннее устройство состоит из:

  • управляющего контура из одного или двух транзисторов, или тиристоров, ограничивающих резистор;
  • последовательности элементов, преобразующих токи для питания схемы;
  • модуль выполнения отключения.

Последний может иметь и механическую, и электронную структуру. К примеру, простая конструкция автомата ниже:

конструкция автомата

Верхний предел срабатывания реле максимального тока устанавливается резистором R2. Нижний R3. Последний для приведенной схемы составляет 0.2–0.3 А.

Нагрузка линии X1 понижает напряжение на R3, часть остатка которого уходит на R2, где гасится сопротивлением резистора. Если же количество ампер превысит заданный предел и ток пойдет дальше, откроется база транзистора V3. Это послужит причиной срабатывания реле отключения K1. Которое размыкая контакты K1.1 и K1.2, разорвет цепь питания нагрузки. Для приведения аппарата вновь в нейтральное состояние прохождения тока, служит кнопка S1 «Сброс».

Что касается остальных составляющих схемы, связка стабилитрона V1, диода V2, резистора R1 и конденсатора C1, служит стабилизированным источником питания остальных элементов конструкции. V4 предохраняет эмиттер транзистора от обратного хода энергии в случае смены полярности в цепях. Названое событие обычно происходит в моменты активации электромагнитного реле отключения K1.

Одна из промышленных моделей электронных реле тока:

реле тока

  • универсальность устройства — реле максимального тока и минимального соединены в общую, относительно простая конструкция;
  • автомат защиты обладает хорошей чувствительностью.
  • меньшая надежность по сравнению с электромагнитными;
  • расширение функций только за счет усложнения схемы.

Цифровые

Дальнейшее развитие электронных реле тока привело к появлению цифровых моделей. Информацию о потреблении прибор хранит в цифровом виде. Получает он ее за счет преобразования показаний аналогового датчика в бинарный код. При слишком большой разнице, выходящей за установленные пользователем пределы, происходит отключение линии нагрузки. Если потребление нормализуется, автомат обратно её активирует. Не редкость оснащение цифровых реле тока возможностью связи с другим оборудованием, что позволяет легко интегрировать их в системы «умного дома».

План-схема цифрового реле тока и фотография конечного устройства:

План-схема цифрового реле тока

  • функциональность;
  • возможность удаленного контроля сети;
  • установка параметров устройства;
  • точность измерений.

Недостатки не выявлены.

Практическое использование

Нюанс применения реле максимального тока среди остальных устройств защиты — возможность ручной установки параметров по максимальным и минимальным лимитам тока в исходящей линии, превышение которых приводит к ее блокировке. Особенно важными эти аппараты становятся в случаях, когда сама нагрузка периодически возрастает до больших рабочих величин, например, в случаях электродвигателей. Их запуск — это быстрое, но плавное повышение потребления с последующим снижением до нормативов мощности. Автомат защиты должен определять названый фактор не выключаясь, при этом реагировать на короткие замыкания. Последние похожи на устройства, срабатывающие по повышению сопротивления линии, куда начинает в больших количествах течь электроэнергия. Разница заключается только в моменте усиления нагрузки. Он не плавен, как в случае электромотора, а пилообразен. То есть, резко увеличивается до максимума и не уменьшается со временем.

Хорошо видны регуляторы пиковой мощности и установки пауз на включение и отключение:

регуляторы пиковой мощности и установки пауз

Еще одно преимущество применения реле тока — наличие среди настроек задания паузы включения. Дело в том, что в момент присоединения какой-либо нагрузки к линии происходит скачок потребления. Автомат должен не сразу отключить питание, а подождать определенный промежуток времени с целью проверки последующей нормализации характеристик потребления. И уже в том случае, если сопротивление нагрузки остается высоким — отключить подачу электроэнергии.

Между разрывом прохождения тока и его возобновлением должна быть пауза, иначе клиентское устройство может выйти из строя. Особенно это касается трансформаторной техники и электромоторов. То есть, всего оборудования, где присутствует обмотка возбуждения.

Схемы подключения реле тока

Как и во всех случаях использования классической электропроводки, есть трехфазовое питание и рассчитанное на одну линию. Соответственно делятся по подключению и защитные реле тока.

Простое подключение трехфазового реле тока:

подключение трехфазового реле тока

Для одной фазы картина будет немного иной. На схеме далее, следует обратить внимание на соединение замеряемой линии напрямую и через токовый трансформатор к автомату. Во втором случае ширина рабочего диапазона увеличивается. Использование нагрузки в обоих вариантах цепи замера обязательно, так как производится определение количества ампер линии, для которого нужно обеспечить течение в ней тока.

Однофазовое подключение

Развитие технологий привело к разделению устройств потребления на приоритетные и второстепенные. К первым относятся компьютеры, телевизоры, приставки и все оборудование, отключение которого не желательно. Ко второму относится остальная аппаратура, разрыв контакта питания которой от линии допустимо. Многие реле тока позволяют управлять двумя видами устройств раздельно — приоритетными и второстепенными.

Схема подключения приоритетной и второстепенной нагрузки:

Схема подключения приоритетной и второстепенной нагрузки

Последняя схема интересна еще и тем, что в качестве измерителя течения тока используется индукционный метод, для которого достаточно расположить линию снабжения потребителей электроэнергией между соответствующими датчиками. То есть, раздельная нагрузка не нужна — в ее роли выступают приоритетные устройства, а отдельный токовый трансформатор заменен на встроенный. Причем его второй обмоткой выступает сам канал питания клиентского оборудования.

И схема, относящаяся конкретно к защитным цепям электродвигателя. Ее основная ниша применения —производство, так как мощные трехфазовые моторы в быту используются редко.

Схема защиты электродвигателя с помощью реле максимального тока:

Схема защиты электродвигателя

Каждая конкретная модель реле тока, в зависимости от своих функциональных возможностей и внутреннего устройства, имеет нюансы подключения. Желательно с ними ознакомиться в инструкции по эксплуатации, во избежание последующих аварийных ситуаций.

Реле тока — это автомат, защищающий оборудование от перепадов электроэнергии. Срабатывание его обуславливается скачками ампер, которые происходят в результате коротких замыканий, слишком высоких нагрузок или иных форс-мажорных обстоятельств. При этом реле аналогичного вида не чувствительны к временному поднятию силы тока.

Видео по теме

Источник

Что такое реле: виды, принцип действия и устройство

Реле – одно из наиболее распространенных устройств, применяемых для автоматизации процессов в электротехнике. По факту, это автоматический выключатель, который соединяет или разъединяет электроцепи при достижении установленных значений или под внешним воздействием. Реле применяются в промышленности для автоматизации технологических процессов, в бытовой технике, которая есть в каждом доме, например в холодильниках и стиральных машинках, для защиты сети от слишком высоких или слишком низких параметров тока. Выбор нужного устройства упрощает классификация реле по различным признакам.

Содержание статьи

  • Общее описание конструкции
  • Основные характеристики реле
  • Виды реле: контактные и бесконтактные
    • Контактные
    • Бесконтактные
  • Классификация реле по способу включения
    • Первичные
    • Вторичные
  • Виды реле по назначению
    • Реле управления
    • Реле защиты
    • Сигнализации
  • Разновидности электромеханических реле
    • Электромагнитные
    • Электротепловые (термические)
    • Индукционные
  • Другие виды электрических реле
    • Твердотельные
    • Герконовые
    • Фотоэлектронные (фотореле)
  • Виды реле по типу поступающего параметра
    • Реле тока
    • Реле напряжения
    • Реле частоты
    • Реле мощности
    • Реле давления
    • Реле акустические
    • Газовые реле
  • Промежуточные реле
  • Обозначение реле на схеме

Общее описание конструкции

Понятие «реле» объединяет целое семейство устройств разной конструкции. Но в общем случае реле состоит из трех основных функциональных элементов:

  • Воспринимающий. Это первичный элемент, который воспринимает контролируемую величину и преобразует ее в другую физическую величину.
  • Промежуточный. Сравнивает полученное значение с заданным параметром. Если это значение выше или ниже заданного параметра, то на исполнительный элемент передается первичное воздействие.
  • Исполнительный. Этот элемент передает воздействие в цепи, управляемые реле. В результате такого воздействия может произойти: размыкание или соединение управляемой цепи, переключение параметров тока.

Исполнение и принцип действия первичного элемента зависят от того, какое назначение имеет реле и на какую физическую величину (сила тока, напряжение, свет, тепло и т.п.) оно настроено.

Основные характеристики реле

Независимо от вида и принципа действия реле, выделяют несколько параметров, на которые обращают внимание при выборе этого прибора:

  • Время срабатывания – промежуток времени между поступлением управляющего сигнала и воздействием на управляемые цепи.
  • Коммутируемая мощность – допустимая мощность электроцепи или электроустановки, которой будет управлять реле.
  • Уставка – обычно это регулируемый параметр, который определяет величину поступающего параметра (тока, напряжения, частоты, давления, температуры), при которой происходит срабатывание реле.

Виды реле: контактные и бесконтактные

По устройству исполнительного компонента реле делят на контактные и бесконтактные.

Контактные

Воздействуют на управляемую цепь с помощью электрических контактов. Их размыкание или замыкание полностью разъединяет или замыкает электроцепь. Для изготовления контактов используются: медь, серебро, вольфрам. Количество контактов – до 10 штук. Четырех- и пятиконтактные реле используются в электрических схемах автомобилей для включения и переключения цепей.

Бесконтактные

Такие реле воздействуют на управляемую цепь способом изменения электрических параметров выходных электроцепей – емкости, сопротивления, индуктивности, величины тока или напряжения.

Классификация реле по способу включения

Первичные

Эти устройства включаются непосредственно в цепь элемента, для защиты которого они предназначены. Их преимущества – не требуются измерительные трансформаторы, источники оперативного тока, контрольные кабели.

Вторичные

Подключаются в цепь с использованием вторичных трансформаторов. Это наиболее распространенный вид реле. Их преимущества – изоляция от высокого напряжения, возможность расположить устройство в месте, удобном для обслуживания. Вторичные реле выпускаются стандартными. Они рассчитаны на ток 5 (1) А и напряжение 100 В и могут устанавливаться в любые электроцепи, независимо от их тока и напряжения.

Виды реле по назначению

По назначению эти устройства бывают трех типов – управления, защиты, сигнализации.

Реле управления

Эти реле являются первичными. Монтируются непосредственно в электроцепь. Их роль – включение и выключение отдельных элементов схемы. Могут использоваться самостоятельно или в качестве комплектующих низковольтных комплектных устройств – ящиков, панелей, шкафов.

Читайте также:  Остеохондроз острый период токи

Реле защиты

Выполняют функции включения, отключения и защиты устройств, имеющих термические контакты – электродвигателей, вентиляторов. При превышении температуры термические контакты размыкаются. Оборудование может восстановить работу только после остывания термоконтактов до установленной температуры.

Сигнализации

Такие реле устанавливают в охранных системах автотранспорта, предприятий, придомовых территорий. Служат для формирования сигнала при достижении установленной величины параметра, который находится под контролем (ток, напряжение, частота, давление, температура, акустические параметры и другие).

Разновидности электромеханических реле

Наиболее распространенный вид электрических реле – электромеханические. К ним относятся: электромагнитные, индукционные, электротепловые устройства.

Электромагнитные

Один из видов электрических реле электромагнитное. В конструкции этого устройства имеются: обмотка со стальным сердечником, группа подвижных контактов, замыкающих и размыкающих управляемую электроцепь. Рассмотрим принцип их действия:

  • На катушку сердечника подается управляющий ток.
  • В сердечнике под воздействием электрического тока создается магнитное поле, притягивающее контактную группу.
  • В зависимости от типа реле, контакты замыкают или размыкают электрическую цепь.

Разновидность электромагнитных реле – поляризованные, которые отличаются от нейтральных способностью реагировать на полярность управляющего сигнала. Размыкание или замыкание контактов зависит от полярности подключения электромагнита. Обладают более высокой чувствительностью, по сравнению с нейтральными реле. Такие устройства могут использоваться только в цепях постоянного тока.

Электротепловые (термические)

Тепловые реле представляют собой комплекс биметаллических пластин, для изготовления которых используются металлы с разным коэффициентом расширения при нагреве. Такие реле могут использоваться в качестве защитных устройств: при превышении температуры, установленной регулятором, контакты разъединяются, и поступление тока на потребителя прекращается.

Обычно тепловые реле используются в бытовых одно- и трехфазных сетях при подключении электрических двигателей. При увеличении нагрузки на двигатель выше установленной величины происходит нагрев биметаллического реле, которое при достижении определенной температуры размыкает электрическую цепь. Двигатель прекращает работу. После остывания биметаллических пластин цепь замыкается и двигатель возобновляет работу. Термические устройства могут оснащаться колесиком, с помощью которого регулируется температура отключения двигателя, и кнопкой принудительного запуска.

Существует разновидность термических реле, в которых биметаллические пластины заменены легкоплавящимся сплавом. Они срабатывают практически мгновенно – при достижении определенной температуры металл расплавляется и цепь размыкается. Принцип действия таких устройств похож на принцип действия предохранителей. После срабатывания такое реле, установленное непосредственно на оборудовании в качестве последней защиты от перегорания, подлежит замене.

Индукционные

Принцип действия этих устройств основан на взаимодействии между переменными магнитными потоками и токами, которые формируют переменные магнитные потоки. Индукционные приборы рассчитаны только на использование в цепях переменного тока. Существуют три типа индукционных реле – с рамкой, диском, цилиндрическим ротором («стаканом»). Эти устройства широко востребованы в системах релейной защиты и автоматики.

Другие виды электрических реле

Твердотельные

Эти электронные устройства компактны и долговечны, благодаря отсутствию трущихся механических частей. Работу механики здесь выполняют полупроводниковые элементы – биполярные и МОП-транзисторы, тиристоры, симисторы. По сравнению с твердотельными, они имеют следующие преимущества:

  • Низкий уровень шума при работе.
  • Очень высокая наработка на отказ, которая в 100 раз и более превышает ресурс электромагнитных устройств.
  • Быстродействие, составляющее доли миллисекунд, у электромагнитных 50 мс – 1с.
  • Электропотребление ниже на 95 %.

Однако твердотельные реле имеют не только достоинства, но и недостатки. Одним из них является слабая устойчивость к импульсным перенапряжениям, которые электромагнитным реле практически не страшны. При использовании твердотельных реле необходимо предусмотреть схемотехническое решение, которое ограничивает эти импульсы. Есть и еще минусы – нагрев при работе, наличие токов утечки, приводящих к наличию напряжения на фазном проводе даже при отключенном реле.

Твердотельные реле применяют в системах регулирования температуры, в которых в качестве нагревателей используются ТЭНы, в промышленной автоматике, телеметрии, механизмах оборудования, используемого в металлургической и химической индустрии, в медоборудовании, военной электронике.

Герконовые

Реле этого типа представляют собой герконовую катушку. Это баллон, заполненный инертным газом, или внутри которого создан вакуум. Внутри баллона располагают соединительные элементы из пермаллоя – прецизионного сплава (сплава с точно заданным химическим составом), включающего железо и никель. Эти соединительные элементы имеют вид проволоки с контактами. Их покрывают серебряным или золотым напылением. Геркон размещают в середине электрического магнита или в пределах действия его поля. При подаче тока на обмотку электромагнита образуется магнитный поток, который запирает контакты. Герконовые реле могут выполнять функции: замыкающие, переключающие, размыкающие. Преимущества этих устройств – компактные габариты, доступная цена, отсутствие трущихся частей, что продлевает срок службы. Тот факт, что контактная группа располагается в инертном газе или вакууме и надежно защищена от влаги, повышает надежность реле.

При использовании герконовых реле следует избегать:

  • близкого присутствия источника ультразвука, который будет негативно влиять на работоспособность;
  • воздействия постороннего магнитного поля;
  • механических повреждений.

Колба изготавливается обычно из стекла, поэтому ее нужно всячески оберегать от механических воздействий. При разбитой колбе контактная группа срабатывать не будет. Герконовые реле можно использовать только в системах, в которых параметры электропитания находятся в пределах, установленных в технической документации. При подаче слишком высоких токов произойдет размыкание контактов. Нарушения в работе герконовых реле наблюдаются и в случаях подачи тока слишком низкой частоты.

Фотоэлектронные (фотореле)

Основой фотоэлектронного реле является полупроводниковый элемент – фоторезистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от изменения освещенности. Фотореле – прибор, широко применяемый коммунальными службами. Он надежен в работе и обеспечивает существенную экономию электроэнергии и безопасность на улицах. При повышении освещенности все осветительное оборудование отключается, а при наступлении темноты – включается. Большинство таких приборов оснащено регулятором порога срабатывания и механическим выключателем.

Виды реле по типу поступающего параметра

По этому параметру разделяют реле: тока, мощности, частоты, напряжения, давления, акустических величин, количества газа. Устройства могут быть максимальными и минимальными. Реле, которые срабатывают при превышении заданной величины, называют «максимальными», а при ее падении ниже заданного уровня – «минимальными».

Реле тока

Реле тока реагируют на резкие перепады тока и при необходимости отключают отдельную нагрузку или всю систему электроснабжения. Величина максимального тока, при которой необходимо отключить потребителей, устанавливается регулятором.

Реле напряжения

Реле напряжения реагируют на величину напряжения и включаются через трансформаторы напряжения. Используются для контроля фаз напряжения в электросетях и защиты электроприборов. Основой такого реле является контроллер быстрого реагирования, отслеживающий отклонения напряжения за установленные пределы. Общепринятый стандарт срабатывания таких реле – ниже 170 В и выше 250 В.

Реле частоты

Служат для контроля частоты переменного тока, которая должна быть равна 50 или 60 Гц в одно- и трехфазных сетях. Обычно имеют фиксированные задержки срабатывания. Пороги размыкания цепи, которая находится под контролем, можно регулировать. Режим работы этого устройства может предусматривать наличие «памяти» аварии.

Реле мощности

Устройство, ограничивающее мощность, действует аналогично ограничителю тока нагрузки. При превышении установленного порога мощности происходит отключение потребителя. Реле ограничения мощности часто оснащаются функцией автоматического повторного включения. То есть, после снижения нагрузки работа оборудования возобновляется автоматически.

Реле давления

Реле давления – важнейший прибор, используемый в насосном оборудовании для контроля перепадов давления воды, масла, нефти, воздуха. Различают два основных типа таких приборов – электромеханические и электронные.

Электромеханические реле имеют в конструкции особый элемент, реагирующий на изменение давления в системе, – гибкую мембрану, которая изгибается под напором жидкости (воздуха) в системе. Она соединяется с двумя пружинами, одна из которых настраивается на минимально допустимый напор, а вторая – на разницу между верхней и нижней границами давления в системе. При снижении давления в системе ниже минимального порога реле включает насосное оборудование, при превышении верхнего порога – отключает. Это простые и надежные устройства, но не очень удобные в эксплуатации. Оператору приходится регулярно проверять настройки и при необходимости их корректировать.

Электронные устройства имеют более сложную конструкцию. Пределы можно устанавливать очень точно и при эксплуатации контролировать их не требуется. Электронные приборы чувствительны к гидроударам, поэтому их оснащают небольшими гидробаками (объем – примерно 400 мл). Электронное реле давления устанавливается между насосным оборудованием и первой точкой водоразбора.

Реле акустические

Акустические реле реагируют на изменение акустических величин – частоты звуковой волны, ее давления или акустических характеристик материалов – коэффициентов поглощения и отражения. Принцип действия может быть механическим или электрическим. В акустических приборах механического действия предусмотрена мембрана, которая прогибается под давлением звуковых волн, и при достижении определенной величины давления происходит замыкание контакта. В состав электрических акустических приборов входят: воспринимающий орган (микрофон, фильтр), усилитель, выходное электрическое реле.

Устройства, срабатывающие на любой шум, часто используются совместно с системой освещения. Они реагируют на любой возникающий шум в помещении и дают сигнал на включение света. Обычно их устанавливают в коридорах и на лестничных площадках. Также акустические реле широко используются в охранных системах, «интеллектуальных» игрушках.

Газовые реле

Эти приборы применяются для обеспечения газовой защиты. Они представляют собой металлический корпус, врезанный в маслопровод. Реле в нормальном состоянии заполнено маслом, а его контакты находятся в разомкнутом состоянии. При повышении содержания газов они заполняют верхнюю часть реле с одновременным вытеснением масла. Поплавок, имеющийся в конструкции, с понижением уровня масла опускается, поворачивается вокруг своей оси и вызывает замыкание контактов в сигнальной цепи. Сформированный сигнал предупреждает о высокой загазованности среды.

Промежуточные реле

Часто функции промежуточных выполняют электромагнитные реле, в которых в зависимости от конструкции и области применения имеются контакты следующих типов:

  • Нормально разомкнутые (замыкающие). При отсутствии электропитания находятся в разомкнутом состоянии. При подаче напряжения происходит их замыкание.
  • Нормально замкнутые (размыкающие). В нормальном состоянии такие контакты находятся в замкнутом состоянии, а при поступлении электропитания контакты размыкаются.
  • Перекидные. В таких реле при отсутствии напряжения имеется средний контакт, замкнутый с одним из неподвижных контактов. При подаче тока средний контакт разрывает связь с первым неподвижным контактом и замыкается со вторым неподвижным контактом.

Обозначение реле на схеме

Обозначение реле на принципиальной схеме

Обозначение реле на принципиальной схеме

На электрических схемах реле обозначается прямоугольником, от наибольших сторон которого показаны выводы питания. Функциональное назначение реле указывается на схеме буквами:

  • KA – тока;
  • KV – напряжения;
  • KB – блокировки;
  • KBS – блокировки от многократного включения;
  • KH – указательное;
  • KL – промежуточное;
  • KQ – фиксации положения выключателя;
  • KSV – контроля цепи напряжения;
  • KSP – контроля давления;
  • KSH – контроля напора;
  • KSL – контроля уровня жидкости;
  • KSR – скорости;
  • KSQ – состава вещества;
  • KW – мощности;
  • KZ – сопротивления.

Источник



Устройство и примеры применения реле, как выбрать и правильно подключить реле

Коммутация – это включение или выключение электроприбора в сеть. Для этого используют разъединители, выключатели, автоматические выключатели, реле, контакторы, пускатели. Последние три (реле, контактор и магнитный пускатель) подобны по своему строению, но предназначены для разных мощностей нагрузки. Это электромеханические коммутационные устройства. У новичков часто возникают вопросы типа:

«Для чего у реле столько контактов?»;

«Как заменить реле, если нет подобного по расположению выводов?»;

«Как подобрать реле?».

Я постараюсь ответить на все эти вопросы в статье.

Содержание статьи

Устройство и примеры применения реле, как выбрать и правильно подключить реле

Для чего нужно реле

Чтобы включить нагрузку нужно подать на её выводы напряжение, оно может быть постоянным и переменны, с разным количеством фаз и полюсов.

Напряжение можно подать несколькими способами:

Разъёмное соединение (вставить вилку в розетку или штекер в гнездо);

Читайте также:  Ток при 12 вольт таблица

Разъединителем (как вы включаете свет в комнате, например);

Через реле, контактор, пускатель или полупроводниковый коммутационный прибор.

Первые два способа ограничены как по максимальной коммутационной мощности, так и по расположению точки подключения. Это удобно, если свет или прибор вы включаете выключателем или автоматом при этом и они расположены рядом друг с другом.

Для примера, приведу ситуацию, например водонагревательный бак (бойлер) – это достаточно мощная нагрузка (1 – 3 и более кВт). Ввод электроэнергии в коридоре, и там же на электрощите у вас расположен автомат включения бойлера, тогда вам нужно протянуть кабель сечением 2.5 кв. мм. На 3-5 метров. А если вам нужно включить такую нагрузку на большом расстоянии?

Для удаленного управления можно использовать такой же разъединитель, но чем больше расстояние – тем большим получится сопротивление кабеля, значит, нужно будет использовать кабеля с большим сечением, а это дорого. Да и если кабель оборвется – непосредственно на месте включить прибор уже не получится.

Для этого можно использовать реле, которое установлено непосредственно возле нагрузки, а включать его удаленно. Для этого не нужен толстый кабель, ведь сигнал управления обычно от единиц до десятков ватт, при этом может включаться нагрузка в несколько киловатт.

Выключатели и разъединители – нужны для ручного включения нагрузки, для того, чтобы управлять ею автоматически, нужно использовать реле или полупроводниковые приборы.

Сферы применения реле:

Схемы защиты электроустановок. Для автоматического ввода энергии защиты от низких и высоких напряжений, Реле тока – для срабатывания токовых защит, разрешения пуска электрических машин и пр.;

Для удаленного включения.

Электромагнитное реле

Как работает реле

Электромагнитное реле состоит из катушки, якоря и набора контактов. Набор контактов может быть разным, например:

Реле с одной парой контактов;

С двумя парами контактов (нормально-замкнутые – NC, и нормально-разомкнутые – NO);

С несколькими группами (для управления нагрузкой в независимых друг от друга цепях).

Катушка может быть рассчитана на разную величину постоянного и переменного тока, вы можете подобрать под свою схему, чтобы не использовать дополнительный источник для управления катушки. Контакты могут коммутировать как постоянный, так и переменный ток, величина тока и напряжения обычно указана на крышке реле.

Мощность нагрузки зависит от коммутационной способности аппарата обусловленного его конструкцией, на мощных электромагнитных коммутационных устройствах присутствует дугогасительная камера, для управления мощной резистивной и индуктивной нагрузкой, например электродвигателем.

Устройство реле

Для поддержания магнитного поля в свободном пространстве затрачивается больше энергии, чем для его поддержания в магнитном веществе. В результате этого между телами, состоящими из магнитного материала, всегда существует сила притяжения, если они находятся во внешнем намагничивающем поле.

Зазор между ферромагнитными пружинными пластинками закрывается, когда намагничивающая сила превышает силу пружины, и, наоборот, открывается, когда сила пружины преобладает. Такое закрывание и открывание зазора можно использовать соответственно для замыкания и размыкания некоторой электрической цепи.

Когда на катушку реле подаётся ток, то силовые линии магнитного поля пронизывают её сердечник. Якорь изготовлен из материала, который магнитится и он притягивается к сердечнику катушки. На якоре может быть размещена контактная медная пластика и гибкая подводка (провод), тогда якорь находится под напряжением и по медным шинам подаётся напряжение на неподвижный контакт.

Напряжение подключается к катушке, магнитное поле притягивает якорь, он замыкает или размыкает контакты. Когда напряжение пропадает – якорь возвращается в нормальное состояние возвратной пружиной.

Устройство реле

Могут быть и другие конструкции, например, когда якорь толкает подвижный контакт, и он переключается от нормального состояния к активному, это изображено на картинке ниже.

Реле

Итог: Реле позволяет малым током через катушку управлять большим током через контакты. Величина управляющего и коммутируемого (через контакты) напряжения может быть разная и не зависит друг от друга.

Таким образом мы получаем гальванически развязанное управление нагрузкой. Это даёт существенное преимущество перед полупроводниками. Дело в том, что сам по себе транзистор или тиристор он не развязан гальванически, даже более того непосредственно связан.

Токи базы это часть тока коммутируемой через эмиттер-коллектор цепи, в тиристоре, в принципе, ситуация подобна. Если PN-переход повреждается – напряжение включаемой цепи может попасть на цепь управления, если это кнопка – ничего страшного, а если это микросхема или микроконтроллер – они, скорее всего, тоже выйдут из строя, поэтому реализуется дополнительная гальваническая развязка через оптопару или трансформатор. А чем больше деталей – тем меньше надежность.

ремонтопригодность. вы можете провести ревизию большинства реле, например, подчистить контакты от нагара и оно заново заработает, а при определенной сноровке можно заменить катушку или подпаять её выводы если они оторвались от выходящих контактов;

полная гальваническая развязка силовой цепи и цепи управления;

низкое переходное сопротивление контактов.

Чем ниже сопротивление контактов, тем меньше теряется напряжения на них и меньше нагрев. Электронные реле выделяют тепло, чуть ниже я бегло расскажу о них.

из-за того, что конструкция по сути механическая – ограниченное число срабатываний. Хотя для современных реле оно доходит до миллионов срабатываний. Так что сомнительный момент недостаток.

скорость срабатывания. Электромагнитное реле срабатывает за доли секунды, в то время как полупроводниковые ключи могут переключаться миллионы раз в секунду. Поэтому нужно подходить с умом к выбору коммутационной аппаратуры.

при отклонениях от управляющего напряжения может быть дребезжание реле, т.е. состояние, когда ток через катушку мал, для нормального удержания якоря, и оно «жужжит» открываясь и закрываясь с большой скоростью. Это чревато скорым выходом его из строя. Отсюда вытекает следующее правило – для управления реле аналоговый сигнал должен подаваться через пороговые устройства, типа триггера Шмидта, компаратора, микроконтроллера и т.д.;

Щелкает при срабатывании.

Контакты

Характеристики реле

Чтобы правильно подобрать реле нужно учесть ряд параметров, который описывает его особенности:

1. Напряжение срабатывания катушки. 12 В реле не будет устойчиво работать или не включится совсем если вы на его катушку подадите 5 В.

2. Ток через катушку.

3. Количество контактных групп. Реле может быть 1-канальным, т.е. содержать 1 коммутационную пару. А может и 3-канальным, что позволит подключать 4 полюса к нагрузке (например, три фазы 380В)

4. Максимальный ток через контакты;

5. Максимальное коммутируемое напряжение. У одного и того же реле оно различное для постоянного и переменного токов, например 220 В переменного и 30 В постоянного. Это связано с особенностями дугообразования при коммутации разных электроцепей.

6. Способ монтажа – клеммные колодки, вывод для клемм, пайка в плату или установка на DIN-рейку.

Установка на DIN-рейку

Электронные реле

Обычное электромагнитное реле при срабатывании щелкает, что может мешать вам при использовании таких приборов в бытовых помещениях. Электронное реле, или как его еще называют твердотельное реле, лишено этого недостатка, но оно выделяет тепло, т.к. в качестве ключа используется транзистор (для реле постоянного тока) или симистор (для реле переменного тока). Кроме полупроводникового ключа в электронном реле установлена обвязка для обеспечения возможности управления ключом нужным управляющим напряжением.

Схема электронного реле

Электронное реле

Такое реле для управления использует постоянное напряжение от 3 до 32, а коммутирует переменное от 24 до 380 В с током до 10 А.

малое потребление управляющего тока;

отсутствия шума при переключении;

больший ресурс (миллиард и больше срабатываний, а это в тысячу раз больше чем у электромагнитного).

может сгореть от перегрева;

если сгорит – отремонтировать не получится.

Как подключить реле

На картинке ниже хорошо изображена схема подключения реле к сети и нагрузке. На один из силовых контактов подключают фазу, на второй нагрузку, а ноль на второй вывод нагрузки.

Как подключить реле

Так собирается силовая часть. Цепь управления собирается так: источник питания, например аккумулятор или блок питания, если реле управляемое постоянным током, через кнопку подключается к катушке. Для управления реле переменного тока схема аналогична, на катушку подается переменное напряжение нужной величины.

Здесь очевидно, что напряжение управления никак не зависит от напряжения в нагрузке, тоже и с токами. Ниже вы видите схему управления активаторами центрального замка автомобиля с двухполярым управлением.

Задача следующая, чтобы активатор совершил движение вперед нужно подключить плюс и минус к его соленоиду, чтобы сдвинуть его назад – полярность нужно сменить. Это сделано с помощью двух реле с 5-ю контактами (нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый).

Пример подключения

Когда напряжение подаётся на левое реле, плюс подается на нижний провод (по схеме) активатора, через нормально-замкнутые контакты правого реле верхний провод активатора подключен к отрицательному выводу (к массе).

Когда напряжение подано на катушку правого реле, а левое обесточено, полярность получается обратной: плюс через нормально-разомкнутый контакт правого реле подаётся на верхний провод. А через нормально-замкнутые контактны правого реле – нижний провод активатора соединен с массой.

Этот частный случай я привел для примера того, что с помощью реле можно не только включать напряжение на нагрузку, но и осуществлять разнообразные схемы подключения и переполюсовки.

Подборка статей про электромагнитные пускатели:

Учебное видео про устройство реле и пускателей:

Как подключить реле к микроконтроллеру

Чтобы управлять нагрузкой переменного тока через микроконтроллер удобно использовать реле. Но возникает небольшая проблема: ток потребления реле зачастую превышает максимальный ток через пин микроконтроллера. Чтобы её решить – нужно усилить ток.

На схеме изображено подключение реле с катушкой на 12В. Здесь транзистор VT4 обратной проводимости, он играет роль усилителя тока, резистор R нужен для ограничения тока через базу (устанавливается так, чтобы ток был не более чем максимальный ток через пин микроконтроллера).

Резистор в цепи коллектора нужен для того, чтобы задать ток катушки, подбирается по величине тока срабатывания реле, в принципе, его можно исключить. Параллельно катушке установлен обратный диод VD2 – он нужен, чтобы всплески самоиндукции не убили транзистор и выход микроконтроллера. С диодом всплески отправятся в сторону источника питания, и энергия магнитного поля прекратит свою работу.

Ардуино и реле

Для любителей Arduino есть готовые релейные шилды и отдельные модули. Чтобы обезопасить выходы микроконтроллера в зависимости от конкретного модуля может быть реализована опторазвязка управляющего сигнала, что значительно увеличит надёжность схемы.

Реле для Ардуино

Схема подобного модуля вот:

Схема модуля

Мы говорили о характеристиках реле, так вот они часто указаны в маркировке на передней крышке. Обратите внимание на фото релейного модуля:

10A 250VAC – значит что способно управлять нагрузкой переменного напряжения до 250В и с током до 10 А;

10A 30VDC – для постоянного тока напряжение в нагрузке не должно превышать 30В.

SRD-05VDC-SL-C – маркировка, зависит от каждого произовдителя. В ней мы видим 05VDC – это значит, что реле сработает от напряжения в 5В на катушке.

При этом у реле есть нормально открытый контакты, всего 1 подвижный контакт. Схема подключения к ардуине изображена ниже.

Схема подключения нагрузки к Ардуино

Подробнее про Ардуино для начинающих:

Заключение

Реле это классический коммутационный прибор который используется везде: пультах управления в щитовых промышленных цехов, в автоматике, для защиты оборудования и человека, для избирательного подключения конкретной цепи, в лифтовом оборудовании.

Начинающему электрику, электронщику или радиолюбителю очень важно научиться использовать реле и составлять схемы с ними, так вы можете применять их в работе и хозяйстве, реализуя релейные алгоритмы без применения микроконтроллеров. Это хоть и увеличит габариты, но значительно улучшит надежность схемы. Ведь надежность это не только долговечность, но и безотказность и ремонтопригодность!

Источник