Электромагнитное реле и его разновидности

Электромагнитное реле — устройство, виды, маркировка, подключение и регулировка

Опубликовано Артём в 21.02.2019 21.02.2019

Электрика давно и прочно вошла во все сферы жизни и деятельности людей. Широкое распространение получили многочисленные приборы, в том числе и предназначенные для управления питанием. Это разнообразные виды реле, представляющие собой электрические выключатели, осуществляющие соединение или разъединение цепи при заранее заданных условиях. Все подобные устройства различаются особенностями конструкции и типами поступающих сигналов. Без них невозможна работа современного промышленного оборудования и многой другой электронной техники.

История создания

Первенство создания реле спорно. Некоторые утверждают, что впервые это устройство было сконструировано в 1830-1832 гг. русским ученым Шиллингом П.Л. и являлось основным элементом вызывающего механизма в разработанном им же варианте телеграфа.

Другие научные историки приписывают первенство изобретения известному физику Дж. Генри, который в 1835 г. разработал контактное реле во время усовершенствования созданного им в 1831 году телеграфного аппарата. Первый соленоид работал по принципу электромагнитной индукции и был некоммутационным устройством.

Первое реле Дж. Генри

Реле, в качестве самостоятельного устройства, впервые упоминается в патенте на телеграф, выданном Самуэлю Морозе.

Первое реле Морзе

Как видим, первой сферой применения этого коммутационного устройства был телеграф и только позднее с развитием техники он стал применяться в электрическом и электронном оборудовании.

Для чего нужно реле: области применения

Релейное соединение регулирует работу управляемых узлов, если подается команда необходимого значения. Цепь, работу которой данное соединение регулирует, называется управляемой. Цепь, по которой сигналы проходят к узлам, принято называть управляющей.

Релейное соединение выступает для усиления сигнала. Небольшое количество электрического тока поступает на устройство, после чего происходит замыкание мощной цепи. Реле может работать от постоянного либо переменного тока.

Краткая историческая справка создания

История релейного соединения начинается с 1831 года. Это открытие принадлежит американцу Джозефу Генри. Первое реле работало по принципу электромагнитного действия и было некоммутационным. «Relay» в переводе означает замену почтовых конных упряжек на переправах или передачу эстафеты в спортивных состязаниях. В качестве самостоятельного устройства его впервые применили на телеграфе Морзе.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии. Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования.

Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт. Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено:

высокой долговечностью релейных элементов;
быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий;
способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов.

Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита.

Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления.

К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя.

Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение.

Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению.

Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах.

Принцип работы этих устройств во многом напоминает работу реле, с той лишь разницей, что предназначены данные устройства для коммутации силовых цепей сила тока, в которых может достигать 1000 А, а в случае особо мощных установок и выше.

Помимо низковольтного оборудования релейные блоки используются для управления, конденсаторными установками, которые используются для плавного пуска электрических двигателей высокой мощности.

Но самым знаковым применением реле электромагнитного типа является их использование в первых электронно-вычислительных машинах, в качестве логических элементов способных выполнять простейшие логические операции. Не смотря на низкое быстродействие эти первые компьютеры по надежности превосходили следующее поколение ламповых вычислительных комплексов.

Простейшими примерами использования электромагнитного реле в повседневной жизни являются реле управления в различных видах бытовой техники: холодильниках, стиральных машинах и т.п.

Что такое реле: основные виды и их назначение

В зависимости от того, какие показатели подлежат контролю, релейные соединения можно разделить на:

электрические – для замыкания электрических цепей. Они способны работать под увеличенными нагрузками;
герконовые – для работы применяется катушка с герконом (баллон, наполненный вакуумом). Может использоваться газ. Геркон или газ распределяется внутри электромагнита;
электротепловые – работают по принципу расширения металлов;
времени – в работе применяются реактивные элементы.

Реле переменного тока

Релейное соединение переменного тока состоит их таки же элементов, что и нейтральное. Все элементы изготавливают из листового металла электротехнического с целью уменьшения потерь на гистерезис и вихревые токи. Кроме того, магнитопровод изготавливается шихтированным. Срабатывание механизма происходит при подаче тока на обмотку определенной частоты.

Если не предпринимать специальные действия, электромеханическая сила проходит через «ноль» 2 раза за период подачи напряжения. Для того, чтобы избежать подобную вибрацию якоря, одна сторона сердечника разделяется на 2 части. На одну насаживают виток из меди, который выполняет роль экрана. Основной недостаток такого соединения – повышенное потребление электрической энергии и сопутствующая вибрация.

В качестве вспомогательного следует рассмотреть принцип работы промежуточного реле 220 В. С его помощью можно разъединять отдельные группы цепей, либо, при разъединении одной, включить другой контур.

Схема работы устройства переменного тока

Реле постоянного тока

Отличие модели постоянного тока от переменного в магнитопроводе. В данном соединении он цельный. Кроме того, катушка выполнена более высокой и узкой, в отличие от переменного. В остальном, принцип действия реле аналогичен переменному.

Это важно! Основное отличие реле постоянного тока от переменного– небольшое потребление электроэнергии. Это крайне важно для постоянно работающего оборудования.

Схема работы изделия постоянного тока

Электромагнитное соединение

Их можно разделить на нейтральные и поляризованные соединения. В первом случае соединение отвечает на постоянный ток, проходящий в обоих направлениях. Во втором – реакция на полярность сигнала управления.

Плюсы электромагнитных соединений:

невысокая стоимость по сравнению аналогами;
практически не нагреваются, так как на замкнутых контурах падение напряжения небольшое.
абсолютная изоляция между контактными элементами и катушкой;
устойчивость к повышенному импульсному перенапряжению и внешнему воздействию (например, при молниевых разрядах);
способность изделия объемом до 10 см³ регулировать нагрузки мощностью до 4 кВт.

К минусам следует отнести низкую скорость функционирования, ограниченный ресурс. Кроме того, при работе в режиме замыкания/размыкания могут возникать радиопомехи.

Принцип работы электромагнитного соединения

Электронное соединение

В составе электронного устройства те же элементы, что и в электромагнитном. Основное отличие от аналогов – установка полупроводникового диода вместо магнита. Его задача –контролировать работу обратного тока. Электронные реле применяются в электрических цепях, блоках памяти и иных узлах для подключения силовых нагрузок. Электронное соединение мгновенно изменяет параметры цепи.

В качестве примера можно привести работу автомобильных узлов (генератора, стартера, обогрева зеркал), потребляющих ток большой силы. Можно сказать, что такое токовое реле будет лучшим выбором для данного переключения.

Классификация и для чего нужно реле

Поскольку реле являются высоконадежными коммутационными устройствами, то не удивительно, что они нашли широкое применение в самых различных областях человеческой деятельности. Они используются в промышленности для автоматизации рабочих процессов, а также в быту в самой различной технике, например в привычных всех холодильниках и стиральных машинах.

Разнообразие видов реле очень велико и каждый предназначен для выполнения определенной задачи

Реле имеют сложную классификацию и делятся на несколько групп:

По сфере применения:

управление электрическими и электронными системами;
защита систем;
автоматизация систем.

По принципу действия:

тепловые;
электромагнитные;
магнитолектические;
полупроводниковые;
индукционные.

По поступающему параметру, вызывающему срабатывание КУ:

от тока;
от напряжения;
от мощности;
от частоты.

По принципу воздействия на управляющую часть устройства:

На фото (обведено красным) показано, где находится одно из реле в стиральной машине

В зависимости от вида и классификации реле применяются в бытовой технике, автомобилях, поездах, станках, вычислительной технике и т.д. Однако, чаще всего этот вид коммутирующего устройства используется для управления токами большой величины.

Принцип работы и назначение

Все реле относятся к электромагнитным переключающим устройствам, с помощью которых выполняется необходимая регулировка управляемого объекта. Срабатывание устройства происходит после поступления к нему определенного сигнала. Электрические цепи, регулируемые с использованием реле, относятся к категории управляемых. Цепь подачи сигнала от реле к устройству получила название управляющей.

Все реле относятся к устройствам, усиливающим сигнал. То есть, подача даже небольшого количества электричества к оборудованию, вызывает замыкание более мощной цепи. Реле могут работать от переменного или постоянного тока. В первом случае срабатывание происходит, когда входной сигнал имеет определенную частоту. При постоянном токе рабочее состояние реле появляется, когда движение тока становится односторонним, или же электричество движется в двух направлениях.

Таким образом, реле принимает непосредственное участие в замыкании и размыкании цепи. С помощью этих устройств осуществляется контроль над подачей напряжения к приборам и оборудованию, потребляющим электроэнергию.

В настоящее время производятся в основном электронные реле, под управлением надежных микропроцессоров. Аналоговое управление реле включает в свой состав целый комплекс, куда входят транзисторы, резисторы и другие составляющие микросхем. Применение реле полностью автоматизирует рабочие процессы, поскольку задается установленный интервал времени, через который включается и выключается оборудование.

Где приобрести реле и их стоимость

Реле в зависимости от типа КУ, производителя, сферы применения и продавца могут стоить от 15$ до нескольких сотен. Приобрести необходимое коммутационное устройство можно непосредственно у производителя в традиционных специализированных магазинах или интернете. В настоящее время купить нужное реле любого типа и назначения не составит труда. Существуют специальные каталоги, в которых указывается маркировка, компания-производитель, параметры и стоимость изделия.

Выбираем что купить: электромагнитное или электронное реле, цены

После того, когда было выбрано изделие по требуемым параметрам необходимо ознакомиться со всеми предложениями на рынке. Интернет сыграет роль доброго помощника. Все производители и поставщики электротехнической продукции размещают свои товары и их характеристики в общем доступе. С ориентировочными ценами можно ознакомиться в нашей подборке:

Реле напряжения SVEN OVP-11F SV-012472

Кол-во блоков: 14 | Общее кол-во символов: 13183
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

Электромагнитное реле и его разновидности

Реле – это элемент автоматического устройства, который при воздействии на его вход внешних явлений скачкообразно примет значение выходной величины. Наиболее популярным видом считается электромагнитное реле.

Электромагнитное реле способно реагировать на изменение каких-либо определенных параметров замыканием или размыканием своих контактов. Контакты реле способны включаться в цепь, которая позволяет осуществлять контроль или управление аппаратами, включенными в электрическую цепь. Реле могут работать под воздействием следующих факторов:

Электрического тока.
Световой энергии.
Давления жидкости.
Уровня жидкости.

По способу присоединения электромагнитные реле могут быть первичные, вторичные или промежуточные.

Первичные будут включаться в цепь управления.
Вторичные подключаются через измерительные трансформаторы тока.
Промежуточные способны осуществлять свою работу от исполнительных органов другого реле и предназначаются для усиления и размножения сигнала.

Параметры реле

К основным параметрам электромагнитного реле можно отнести:

Номинальные данные. К ним можно отнести: ток, напряжение или другие величины.
Величина срабатывания. Это значение параметра, при котором будет происходить автоматическое действие реле.
Установка реле – это значение величины срабатывания, на которую будет отрегулировано определенное реле.

Электромагнитные реле может характеризоваться следующими параметрами:

Напряжением втягивания.
Напряжением отпадения.
Коэффициентом возврата реле.

Электромагнитные реле по времени срабатывания могут быть: безынерционные, быстродействующие, нормальные, замедленные и реле времени, у которых время срабатывания t_ср> 1 секунды. При необходимости врем срабатывания можно регулировать. Читайте также про релейную защиту трансформатора.

Составляющие электромагнитного реле

Обычно реле может состоять из:

Воспринимающего. Этот элемент будет реагировать на входной параметр и преобразовывать его физическую величину.
Промежуточного. Позволяет сравнивать величину с эталоном. Когда заданное значение будет достигнуто информация будет передаваться к исполнительному элементу. Промежуточными составляющими контактных реле будут считаться противодействующими пружинами и успокоителями. Успокоители необходимы для того, чтобы успокоить колебания подвижных частей.
Исполнительного. Этот элемент будет устанавливаться на управляемую цепь.

Теперь пришло время рассмотреть устройство электрического реле, которое будет работать по электромагнитному принципу. Реле МКУ-48 будет состоять из:

Якоря с подвижной частью.
Сердечника, который является неподвижным.
Катушки реле.
Размыкающих контактов.
Пружины.

Слаботочные электромагнитные реле ранее применяли только в автоматике. Сейчас они активно применяются в автоматике. Это объясняется тем, что количество контактов достаточно большое и это позволяет уменьшить количество реле в определенной схеме. Кроме этого, подобные реле способны применять слаботочные токи и это позволяет осуществлять работу с датчиками, которые не рассчитаны на высокие токи.

Реле типа РПН

Реле типа РПН постоянного тока – это электромагнитное реле, которое состоит из одной катушки и имеет плоский сердечник. Оно предназначается для коммутации электрических цепей в разнообразных схемах стационарных устройств. Ток срабатывания этих реле считается достаточно маленьким. Он может составлять несколько десятков миллиампер. Пакет контактных групп будет состоять из набора контактов. Внешние провода будут подключаться к концам хвостов и пружин с помощью пайки. Для цепей переменного тока могут выпускаться реле РПП аналогичного устройства.

Реле МКУ-48

Реле МКУ-48 – это многоконтактное реле. Конструктивно эти устройства могут выпускаться в кожухе или без него. Подключение реле может осуществляться в кожухе или без него. Контактные группы реле могут осуществляться с разнообразными комбинациями контактов. Рабочий ток реле достаточно мал. Для некоторых устройств он может составлять 0,0045 А. Потребляемая мощность будет > или = 5 Вт. У нас вы также можете прочесть про релейный стабилизатор.

Поляризованное реле

Поляризованное реле представляет собою электромагнитное реле, у которого направление перемещения якоря будет зависеть от направления намагниченности тока. В отличии от электромагнитного реле поляризованное будет иметь два направления перемещения якоря.

Основными деталями поляризованного реле могут являться:

Намагниченная катушка.
Сердечник.
Магнитный поток и постоянный магнит.
Якорь.

Магнитный поток будет проходить через стальной передвижной якорь и разветвляться на два потока. На конце якоря будет располагаться средний контакт, замыкающийся, в зависимости от полярности управляющего сигнала.

Если отсутствует управляющий сигнал и потоки Ф_Э, на якорь в нейтральном положении, действуют слева и справа одинаковые силы притяжения.

Теперь вы точно знаете, какие существуют электромагнитные реле. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Реле электромагнитное: устройство, принцип действия

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:

Основание.
Якорь.
Катушка из витков провода.
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:

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.
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.
По быстродействию срабатывания реле делятся на 3 группы: до 50 мс, до 150 мс и более 1 с.
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:

Чувствительность – переключение от подаваемого в обмотку сигнала определенной мощности, достаточной, чтобы происходило включение.
Сопротивление обмотки.
Напряжение (ток) срабатывания – минимальное пороговое значение параметра, при котором контакты переключаются.
Напряжение (ток) отпускания.
Время срабатывания.
Рабочий ток (напряжение) – величина, при которой происходит гарантированное включение в процессе эксплуатации (значение указывается в заданных пределах).
Время отпускания.
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:

Пневматическое – за счет наличия пневматического демпфера.
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.
С анкерным или часовым механизмом, который заводится от электромагнита, и контакты срабатывают после отсчета времени.
Моторное – подача напряжения одновременно на электромагнит и двигатель, вращающий кулачки, приводящие в действие систему контактов.
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.

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Электромагнитные реле. Виды, устройство и принцип действия

Реле — это элемент автоматического устройства, который при воздействии на его вход наружных физических явлений скачкообразно воспринимает значение выходной величины. Этих значений, в большинстве случаев у выходной величины бывает два: к примеру, в электромагнитном реле два устойчивых состояния контактов – замкнутое и разомкнутое.

Электрическое реле реагирует на изменение каких-то определенных характеристик замыканием либо размыканием собственных контактов. Контакты реле врубаются в цепь, которая производит контроль либо управление аппаратами, включенными в силовую цепь, для коммутации, к примеру: производит управление контакторами и др.

Реле могут работать под воздействием самых разных факторов: электронного тока, световой энергии, давления воды либо газа, уровня воды и т. п.

По методу присоединения различают первичные, вторичные и промежные реле.

Первичные реле врубаются конкретно в цепь управления.

Вторичные реле врубаются через измерительные трансформаторы тока либо напряжения.

Промежные реле работают от исполнительных органов других реле и предназначаются для усиления и размножения сигнала, т. е. рассредотачивания воздействия на несколько цепей.

Основными параметрами реле являются:

а) номинальные данные — ток, напряжение, время и другие величины, на которые рассчитаны реле,

б) величина срабатывания, т. е. то значение параметра (ток, напряжение, время и пр.), при котором происходит автоматическое действие реле; реле реагирует на тот параметр, на который оно было сделано,

в) уставка реле – значение величины срабатывания, на которую отрегулировано данное реле (реле, имеет некое количество уставок, фиксирующих величину срабатывания в определенных границах).

Электрические реле характеризуются последующими основными параметрами:

1) напряжением (током) втягивания, т. е. минимальным значением напряжения (либо тока) на зажимах катушки реле, при котором якорь втягивается;

2) напряжением (током) отпадения – большим значением напряжения (либо тока) на зажимах катушки реле, при котором происходит отпадение якоря;

3) коэффициентом возврата реле – отношением напряжения (тока) отпадения к напряжению (току) втягивания.

Электрические реле по времени срабатывания (t_ср) бывают: безынерционные (t_ср 1 сек, при этом его можно регулировать.

Реле состоит обычно из 3-х органов: 1) воспринимающего , 2) промежного и 3) исполнительного .

Воспринимающий (чувствительный орган) реагирует на входной параметр и конвертирует его в физическую величину, необходимую для работы реле; чувствительным органом является, например, катушка реле.

Промежный орган ассоциирует перевоплощенную величину с образцом и по достижении данного значения передает воздействие воспринимающего органа исполнительному. Промежуточными органами контактных реле являются противодействующие пружины и успокоители. Успокоители используются для успокоения колебаний подвижных частей, а в реле времени – для получения данной выдержки времени.

Исполнительный орган повлияет на управляемую цепь; исполнительными органами контактных реле являются контакты.

Разглядим устройство электронного реле, работающего по электрическому принципу (рис. 1). Реле состоит из следующих главных частей: якоря 3, являющегося подвижной частью, сердечника 2, который является недвижной частью катушки реле l, насаженной на сердечник магнитопровода; замыкающих контактов 6, размыкающих контактов 5 и пружины 7.

При включении катушки якорь реле притягивается, а соединенный с ним шток 4 с металлическими мостиками замыкает либо размыкает надлежащие контакты.

Слаботочные электрические реле, применявшиеся ранее исключительно в области связи, находят все большее применение в автоматике. Это разъясняется тем, что слаботочные (телефонные) реле имеют число контактов в пару раз большее, чем в обыденных электрических реле; это позволяет уменьшить полное количество реле в схеме. Не считая того, такие реле потребляют малые токи, по этому они могут работать с датчиками, которые на огромные токи не рассчитаны (к примеру, полупроводниковые термо- и фотосопротивления).

Разглядим два типа реле, которые отыскали более общее применение.

Реле типа РПН неизменного тока (реле плоское обычное) – это электрическое однокатушечное реле с плоским сердечником. Оно создано для коммутации электронных цепей в различных схемах стационарных устройств. Ток срабатывания этих реле очень мал – порядка нескольких 10-ов миллиампер. Пакет контактных групп реле состоит из одной либо нескольких групп, любая из которых состоит, в свою очередь, из набора контактов (от 2-ух до 5); композиции контактов могут быть самыми разными. Наружные провода подключаются к концам хвостов пружин с помощью пайки.

Для цепей переменного тока выпускаются реле РПП аналогичного устройства.

Реле МКУ-48 представляет собой многоконтактное реле. Конструктивно выпускаются реле в кожухе и без кожуха. Наружные провода подключаются к реле без кожуха с помощью пайки. Контактные группы реле производятся с разными комбинациями контактов. К примеру, реле для переменного тока напряжением 220 в изготовляется с числом контактов от 2 до 8; при всем этом выпускаются реле с 2, 4 и 8 замыкающими контактами; с 2 замыкающими и 2 размыкающими контактами; с 4 размыкающими контактами и т. д.

Рабочий ток реле мал: для неких реле он составляет 0,0045 а.Потребляемая мощность реле > либо = 5 вт. На рис 2 показано устройство реле типа МКУ-48 с кожухом.

Поляризованное реле представляет собой электрическое реле, у которого направление перемещения якоря находится в зависимости от направления намагничивающего тока. В отличие, от обыденного электрического реле поляризованное имеет два направления перемещения якоря; оно дополнительно снабжено неизменными магнитами.

Принципная схема конструкции поляризованного реле представлена на рис. 3 Основными деталями являются намагничивающая катушка 4, создающая в железном сердечнике 5 магнитный поток Ф_э, и неизменный магнит 3, образующий магнитный поток Ф_п. Магнитный поток Ф_э проходит через металлической подвижный якорь 2 и разветвляется на два потока Ф_э : 2, один из которых совпадает, а другой противоположен по направлению магнитному сгустку неизменного магнита. На конце якоря имеется средний контакт, замыкающийся, зависимо от полярности управляющего сигнала в намагничивающих катушках, с левым либо правым недвижными контактами 1.

При отсутствии управляющего сигнала и, как следует, потока Ф_э, на якорь, установленный в нейтральное положение, действуют слева и справа однообразные силы притяжения.

Если подать в обмотку реле управляющий сигнал в направлении, показанном на рисунке, то в правом стержне магнита потоки и Ф_п будут складываться, потому что они будут совпадать, а результирующий поток вырастет:

в левом стержне магнитные потоки будут вычитаться:

и общий поток в правом стержне окажется больше магнитного потока в левом стержне (Ф’>Ф”). В итоге якорь реле притянется на право и замкнет правый контакт. Если поменять полярность сигнала, то якорь реле перебросится на левый контакт.

Электромагнитные реле. Виды и работа. Устройство и применение

Основной составляющей частью кибернетики и систем автоматики являются процессы коммутации. Первыми устройствами, выполняющими коммутацию в автоматических электрических цепях, были электромагнитные реле.

Благодаря техническому прогрессу появились полупроводниковые коммутаторы. Однако электромагнитные реле не теряют своей популярности по применению в различном электрооборудовании и устройствах. Широкое использование реле обуславливается их неоспоримыми достоинствами, к которым относятся свойства металлических контактов.

Сопротивление контактов реле наименьшее, в отличие от коммутаторов на основе полупроводниковых элементов. Контакты реле выдерживают намного выше токовые перегрузки, чем полупроводниковые коммутаторы. Реле нормально функционируют при наличии статического электричества, радиационного излучения. Основным положительным качеством реле является гальваническая изоляция цепи управления и коммутации без дополнительных элементов.

Основные виды электромагнитных реле.

По конструктивным особенностям исполнительных элементов электромагнитные реле делятся на:

Контактные реле , которые оказывают воздействие на силовую цепь группой электрических контактов. Их разомкнутое или замкнутое состояние способно обеспечить коммутацию (разрыв или соединение) выходной силовой цепи.
Бесконтактные реле оказывают действие на силовую цепь методом резкого изменения ее параметров (емкости, индуктивности, сопротивления), либо силы тока и напряжения.

По области применения реле:

Сигнализации.
Защиты.
Цепей управления.

По мощности сигнала управления:

Высокой мощности более 10 ватт.
Средней мощности 1-9 ватт.
Малой мощности менее 1 ватта.

По быстродействию управления:

Безинерционные менее 0,001 с.
Быстродействующие 0,001-0,05 с.
Замедленные 0,05-1 с.
Регулируемые.

По виду напряжения управления:

Переменного тока.
Постоянного тока (поляризованные и нейтральные).

Рассмотрим подробнее реле постоянного тока, которые делятся на два подвида – нейтральные и поляризованные. Они имеют отличие в том, что поляризованные устройства имеют чувствительность к полярности подключаемого напряжения. Якорь изменяет направление движения в зависимости от подключенных полюсов питания.

Реле постоянного тока разделяют:

2-х позиционные.
2-х позиционные с преобладанием.
3-позиционные с нечувствительной зоной.

Функционирование нейтральных электромагнитных реле не зависит от порядка подключения полюсов напряжения. Недостатками реле постоянного тока является потребность в блоке питания, а также высокая стоимость.

Реле переменного тока не имеют таких недостатков, у них есть свои отрицательные моменты:

Вибрация при эксплуатации, необходимость ее устранения.
Параметры работы намного хуже, чем у реле постоянного тока. К ним относятся: магнитное поле, чувствительность.

К достоинствам устройств реле постоянного тока можно отнести отсутствие необходимости в блоке питания, и возможности непосредственного подключения в сеть переменного напряжения.

По защищенности от внешних факторов реле разделяют:

Герметичные.
Зачехленные.
Открытые.

Реле тока

Структура реле напряжения и тока очень похожа. Их отличие заключается только в конструкции катушки. Токовое реле имеет катушку с небольшим числом витков и малым сопротивлением. Намотка провода на катушку осуществляется толстым проводником.

Обмотка реле напряжения выполняется с большим числом витков. Каждое из этих реле выполняет контроль определенных параметров с помощью системы автоматического отключения и включения электрического устройства.

Реле тока осуществляет контроль силы тока в цепи потребителя, к которой оно подключено. Данные поступают в другую цепь с помощью подключения сопротивления контактом реле. Подключение может осуществляться как непосредственно к силовой цепи, так и через измерительные трансформаторы.

Реле времени

В цепях автоматики часто требуется образование задержки при включении устройств, либо подачи сигнала для выполнения определенного технологического процесса по некоторому алгоритму. Для таких целей предназначены специальные устройства, способные коммутировать цепи с некоторой задержкой времени.

К таким реле времени предъявляются специальные требования:

Необходимая и достаточная мощность контактов.
Малые габаритные размеры, вес и небольшой расход электроэнергии.
Стабильные рабочие параметры задержки времени, не зависящие от внешних воздействий.

Для реле времени, управляющим электрическими приводами, повышенные требования не предъявляются. Их задержка равна от 0,25 до 10 с. Эксплуатационная надежность таких реле должна быть очень высока, так как условия работы предполагают наличие вибрации.

Устройство и принцип действия

Структуру электромагнитного реле можно разделить на его отдельные составные элементы следующим образом:

Первичный (чувствительный) элемент преобразует электрический сигнал управления в магнитную силу. Обычно этим элементом является катушка.
Промежуточный элемент может состоять из нескольких частей. Он приводит в работу исполнительный механизм. Таким элементом является якорь с подвижными контактами и пружиной.
Исполнительный элемент выполняет передачу воздействия на силовую цепь. Таким элементом чаще всего выступает группа силовых контактов реле.

Электромагнитные реле имеют довольно простой принцип работы, вследствие чего имеют повышенную надежность. Они являются незаменимыми элементами в схемах защиты и автоматики. Действие реле заключается в применении электромагнитных сил, появляющихся в металлическом сердечнике при протекании электрического тока по катушке.

Элементы реле устанавливаются на закрывающемся крышкой основании. Подвижная пластина (якорь) с контактом установлена над сердечником электромагнита. Подвижных контактов может быть несколько. Напротив них расположены соответствующие пары неподвижных контактов.

1 — Катушка реле
2 — Сердечник
3 — Стержень
4 — Подвижный якорь
5 — Группа контактов
6 — Пружина
7 — Питание катушки

В первоначальном положении пружина удерживает подвижную пластину. При подключении питания срабатывает электромагнит и притягивает к себе эту пластину, являющуюся якорем, преодолевая усилие пружины. В зависимости от устройства реле контакты при этом размыкаются или замыкаются. После выключения питания якорь под действием пружины возвращается в исходное положение.

Существуют электромагнитные реле с встроенными электронными компонентами в виде конденсатора, подключенного параллельно контактам для уменьшения помех и образования искр, а также сопротивления, подключенного к катушке, для четкой работы реле.

По силовой цепи, которая подключается контактами, может протекать электрический ток намного больше тока управления. Эта цепь гальванически развязана с цепью управления электромагнитом. Другими словами реле играет роль усилителя мощности, напряжения и тока в электрической цепи.

Электромагнитные реле переменного тока приводятся в действие при подключении к ним переменного тока частотой 50 герц. Устройство такого реле практически не отличается от реле постоянного тока, кроме сердечника электромагнита, который в данном случае выполняется из листовой электротехнической стали. Это делается для снижения потерь энергии от вихревых токов.

Параметры электромагнитных реле

Основными характеристиками таких реле являются зависимости между входным и выходным параметром.

Основные параметры реле:

Время срабатывания реле – характеризует промежуток времени от момента подачи сигнала на вход реле до момента начала действия на силовую цепь.
Управляемая мощность – это мощность, которой способны управлять контакты реле при коммутации цепи.
Мощность срабатывания – это наименьшая мощность, требуемая для чувствительного элемента реле, для перехода в рабочее состояние.
Величина тока срабатывания. Такое регулируемое значение называется уставкой.
Сопротивление обмотки катушки.
Ток отпускания – максимальная величина тока на клеммах обмотки реле, при котором якорь отпадает в исходное положение.
Время отпускания якоря.
Частота коммутаций с нагрузкой – частота, с которой может осуществляться подключение и отключение силовой цепи.

Преимущества

Возможность коммутации силовых цепей с мощностью потребителя до 4 киловатт при объеме реле меньше 10 куб. см.
Невосприимчивость к пульсациям и чрезмерным напряжениям, а также устойчивость к помехам от молнии и работы устройств высокого напряжения.
Гальваническая развязка между цепью управления и силовыми контактами.
Незначительное снижение напряжения на замкнутых контактных группах, вследствие чего низкое тепловыделение.
Невысокая стоимость электромагнитного реле в отличие от полупроводниковых устройств.

Недостатки

Низкое быстродействие.
Небольшой срок службы.
Образование радиопомех при коммутации цепей.
Проблемы при подключении и отключении высоковольтных нагрузок постоянного тока и индуктивных потребителей.

Сфера использования

Широкую популярность получили реле в области производства и распределения электрической энергии. Безаварийный режим эксплуатации обеспечивает релейная защита линий высокого напряжения на подстанциях и в других местах. Элементы управления, применяемые в релейной защите, способны на подключение высоковольтных цепей. Э

Электромагнитные реле, функционирующие в качестве релейной защиты, получили популярность из-за следующих достоинств:

Возможность работы с невосприимчивостью к возникающим паразитным потенциалам.
Высокая скорость реагирования на изменение параметров подключенных цепей.
Повышенная долговечность.

С помощью релейной защиты выполняется резервирование линий питания и оперативное отключение неисправных участков цепи. Электромагнитные реле являются наиболее надежной защитой, в отличие от релейных устройств.

Электромагнитные реле применяется в управлении производственными линиями, конвейерами, на участках с повышенными паразитными потенциалами, там, где нельзя использовать полупроводниковые элементы.

Принцип действия, по которому работают такие устройства реле, применяется в оборудовании для удаленного управления потребителями, а именно в контакторах, пускателях. По сути дела, это такие же электромагнитный вид реле, только рассчитанные для очень больших токов, достигающих несколько тысяч ампер.

Релейные блоки применяются для управления емкостных установок, служащих для плавного запуска электродвигателей повышенной мощности.

Электромагнитные реле применялись даже в первых вычислительных комплексах. В них реле использовались как логические элементы, выполняющие простые логические операции. Скорость работы таких электронно-вычислительных машин была низкая. Однако такие своеобразные компьютеры были более надежными, в отличие от последующего поколения ламповых моделей вычислительных машин.

Сегодня можно привести множество примеров применения электромагнитных реле в бытовых устройствах: стиральных машинах, холодильниках и т.д.

Виды реле

Принцип работы и назначение

Общее устройство реле

Простейшая схема реле включает в свой состав якорь, магниты и соединяющие элементы. Когда на электромагнит подается ток, происходит замыкание якоря с контактом и дальнейшее замыкание всей цепи.

При уменьшении тока до определенной величины, давящая сила пружины возвращает якорь в исходное положение, в результате, наступает размыкание цепи. Более точная работа устройства обеспечивается использованием резисторов. Для защиты от искрения и перепадов напряжения применяются конденсаторы.

В большинстве электромагнитных реле устанавливается не одна пара контактов, а несколько. Это дает возможность управления сразу многими электрическими цепями.

Классификация и виды реле

Все реле классифицируются по различным признакам:

По области применения они разделяются на реле управления, защиты и автоматизации электрических систем.
По принципу работы они могут быть электромагнитными, магнитоэлектрическими, индукционными, полупроводниковыми и тепловыми.
В зависимости от поступающего параметра устройства разделяются на реле тока, мощности, частоты и напряжения.
По своему воздействию на управляющую часть они могут быть контактными и бесконтактными.

В зависимости от контролируемых величин, конструкции реле разделяются на несколько основных видов:

Электрические. С их помощью выполняется включение и выключение электрических цепей. Они незаменимы при работе c большими силовыми нагрузками.
Герконовые. В этих устройствах используется катушка с герконом, представляющим собой баллон с вакуумом. Иногда он наполняется определенным видом газа. Геркон размещается внутри электромагнита.
Электротепловые. В работе этих устройств используется принцип линейного расширения металлов.

Существуют и другие виды реле, например, реле времени, работающее по особым схемам с использованием специальных реактивных компонентов.