Электромагнитные реле переменного тока

Области применения

Самое широкое распространение электромагнитные реле получили на подстанциях по производству электрической энергии. С помощью них обеспечивается безаварийная работа всего оборудования. При этом релейная защита рассчитана на коммутацию при очень большом напряжении – до нескольких сотен тысяч вольт.

А в основном областей применения у реле три:

• сигнализация;
• защита;
• управление.

Причем принцип работы реле в любой из областей остается неизменным. А ценятся они за быструю реакцию на изменение входных параметров у подключаемых линий. Также за долговечность при работе в условиях высокой напряженности и стойкость к электрическим помехам.

За эти качества они участвуют в резервировании линий электропередач. Релейная защита мгновенно отключает поврежденные участки при обрыве проводов или замыкании их на землю. Следует сказать, что надежнее узла на сегодняшнее время просто не существует.

Ни одна конвейерная линия на любом производстве не обходится без электромагнитного реле. Потому что высокие паразитные потенциалы делают, практически, невозможным использование полупроводников. Поскольку последние страдают от статического напряжения.

Ленточный конвейер в аэропорту Источник upload.wikimedia.org

Электромагнитные реле участвуют в дистанционном управлении нагрузкой. Ими в обязательном порядке комплектуются такие устройства, как пускатели и контакторы. Релейные блоки нашли широкое применение в конденсаторных установках. Последние нужны электродвигателям с очень высокой мощностью, для их плавного пуска.

Электромагнитные реле, кроме участия в создании первого телеграфа, успели еще раз исторически отличиться. Они применялись в первых электронно-вычислительных машинах. Помогали выполнять простейшие логические операции. Конечно же, они отличались очень большой медлительностью. Но, как ни странно, по надежности сильно превосходили следующее поколение комплексов для вычисления на лампах.

Реле, использующее электромагнитные принципы, можно увидеть на каждом шагу и в быту. Оно есть в холодильниках, стиральных машинах и других видах бытовой техники.

Основные сферы применения в системах автоматики

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

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

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

Что такое реле времени, для чего нужно и где используется

Это устройство, предназначенное для включения и выключения электрической цепи в автоматическом режиме, через определенный интервал времени, используется в электротехнике и чаще в быту. По принципу работы разделяются на следующие виды:

1. Электромагнитные
2. Пневматические
3. С часовым механизмом
4. Моторные
5. Электронные

В электротехнике также существуют интервальные реле, они используются для создания интервального включения цепи с определенной выдержкой по времени после заданного сигнала, когда необходимо выполнить включение с интервалом после включения или выключения.

Бытовые приборы бывают механические и электронные. Сегодня на рынке чаще можно встретить электронные устройства с большим набором функций. Конструкция представляет из себя простую схему с магнитной катушкой и контактной группой, основным отличием от других устройств, является встроенная интегральная схема, управляющая питанием катушки.

В механических приборах интегральную схему заменяет специальный механизм, напоминающий вращающийся диск. За счет вращения диска и перемещения на нем специальных рисок происходит включение или отключение цепи в определенное время.

Реле времени невероятно полезное устройство, нашедшее свое применение во многих сферах жизни, активно применяется для управления питанием электрических приборов от 220В, управлением духовых шкафов, теплых полов, стиральных машин, отопления и систем кондиционирования.

Например, когда необходимо включить электропитание водяного насоса на даче для набора воды без вашего участия и вовремя отключить, чтобы уберечь его от сухого хода. Или полностью обесточить электросеть в определённые часы с целью сбережения электроэнергии.

Виды контактных групп

Электромагнитные реле делят по способу работы контактов. Они могут быть:

• Нормально замкнутыми (закрытыми, размыкающими). Сокращенно обозначаются НЗ, на импортных схемах NC.
• Нормально разомкнутыми (открытыми, замыкающими). Обозначение — НО на наших — и NO на зарубежных.
• Перекидными (переключающими). Перекидные отличаются внешне, так как имеют три пластины с контактами. У них обычно обознается только общий контакт — пишут «общ» или comon.

В общем-то, по названиям контактов ясно, как они работают. Нормально замкнутые контакты в исходном состоянии замкнуты, через них протекает ток. При сработке реле контакты размыкаются, цепь питания обрывается.

Нормально закрытый (замкнутый) контакт: что значит и принцип работы

Нормально открытые (понятнее — нормально разомкнутые) контакты, наоборот, в обычном состоянии разомкнуты. Когда реле срабатывает, контакт замыкается, в цепи возникает ток.

Электромагнитное реле с нормально открытым (разомкнутым) контактом

Наверное, уже понятно как работают переключающий контакт. В отличие от первых двух, переключающий состоит из трех пластин. По краям две неподвижные и подвижная в центре. Подвижный контакт часто называют общим. В нормальном положении подвижная пластина касается одного из контактов, ток протекает по этому пути (на рисунке снизу справа).

Принцип работы электромагнитного реле с переключающими контактами

При срабатывании реле, подвижный контакт изменяет положение благодаря упорной рамке (на рисунке это просто штырь, припаянный к подвижной пластине). А рамка прикреплена к якорю. После срабатывания реле, в первой цепи появляется разрыв, во второй начинает протекать ток.

Это все типы контактов — вроде не так много. Но в одном реле могут быть собраны все три вида, и количество групп каждого виды бывает разным. Их выбирают в зависимости от необходимости.

Параметры

Основными характеристиками реле являются:

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

Основные параметры выбора реле

Контактная группа

Одним из ключевых параметров выбора ЭМР является конфигурация его контактов: механизм чаще всего срабатывает на размыкание, замыкание или переключение. При выборе необходимо учитывать следующие параметры:

• падение напряжения;
• номинальная нагрузка, при которой переключение выполняется с высокой надёжностью;
• предельно допустимые коммутируемые мощность, напряжение и ток;
• механическая и электрическая стойкость к износу;
• импульсный ток;
• минимальная нагрузка;
• материал изготовления контактов.

Технические характеристики

За основу при выборе электромагнитного реле 220 В принимают:

• рабочее напряжение и ток;
• чувствительность (минимальное значение подаваемой на обмотку мощности, при которой устройство способно переключаться);
• время срабатывания, отпускания, вибрации контактов;
• коэффициент возврата, составляющий для ЭМР разных типов от 0.1 до 0.98;
• ток срабатывания (его минимальное значение, при котором происходит переключение, замыкание или размыкание контактов);
• коэффициент запаса (от 1.4 до 2);
• частота коммутации реле.

Что такое реле, и где их применяют?

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

• катушка;
• якорь;
• неподвижные контакты.

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

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

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

Реле времени

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

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

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

Электромагнитные реле времени работают на следующих принципах замедления:

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

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:

• контактные;
• бесконтактные.

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.

Условия получения высокого коэффициента возврата

Если выбрать достаточно большое значение бк и малый рабочий ход якоря, то характеристика противодействующей пружины достаточно близко подойдет к тяговой и коэффициент возврата может быть получен примерно 0,7—0,8. Большими возможностями согласования характеристик обладает электромагнитная система с поворотным движением якоря (рис. 9.5). Якорь 3 Г-образной формы выполнен из тонкой электротехнической стали. При малом рабочем зазоре он насыщается, благодаря чему значение Ризб уменьшается и kB возрастает. Изменяя форму якоря и полюсов, можно получить практически любую тяговую характеристику. Помимо указанных факторов на коэффициент возврата реле оказывают влияние трение перемещающихся деталей электромагнита и гистерезис материала магнитопровода.

Будет интересно Что такое твердотельное реле?

Трение является дополнительным усилием сопротивления и вызывает увеличение тока трогания. Трение препятствует и отпусканию. Усилие возвратной пружины уменьшается, что вызывает уменьшение тока отпускания. В результате коэффициент возврата уменьшается. Для того чтобы трение меньше сказывалось на коэффициенте возврата, усилие противодействующей пружины должно значительно превышать силу трения. В ряде случаев необходимо контролировать уменьшение входного параметра. Эта задача решается с помощью минимальных реле. Так, например, контакты минимального реле напряжения отключают установку при снижении напряжения сети ниже допустимого.

Электромагнитное реле.

Что такое электромагнитное реле, устройство, назначение

Электромагнитное реле — коммутирующее устройство, которое для работы использует электромагнитное поле. Состоит оно из электромагнитной катушки и подвижного якоря, подвижных и неподвижных контактов. Якорь и катушка закреплены на основании. Якорь подпружинен и расположен так, чтобы неподвижные контакты с неподвижными имели точки соприкосновения.

Устройство электромагнитного реле

Как работает электромагнитное реле? При подаче напряжения на обмотку в ней возникает электромагнитное поле. Закрепленный подвижно якорь притягивается к сердечнику катушки, контакты переключаются (смыкаются/размыкаются). В этом и состоит работа реле — перекидывать контакты. К ним подключена разная нагрузка и, в результате срабатывания, изменяется цепи, по которым протекает электрический ток.

При снятии питания электромагнитное поле исчезает, якорь под действием пружины возвращается в исходное состояние. Соответственно и схема возвращается в исходное состояние. По принципу действия очень похоже на работу обычного выключателя. С той лишь разницей, что кнопки нет и «управляются» контакты автоматически, а вместо лампочки может быть участок цепи или какое-то устройство.

Для чего нужно реле в электросхемах

На рисунке выше представлена простейшая схема с электромагнитным реле. Есть кнопка, при помощи которой подается питание на катушку. К контактам подключен исполнительный орган, например, электрическая лампа. При нажатии кнопки питание подается на катушку, якорь притягивается к сердечнику катушки, и давит на контакты. Они замыкаются, на лампочку поступает напряжение и она загорается. При снятии питания с катушки, пружина оттягивает якорь в исходное положение, цепь питания лампочки разрывается и она тухнет. Этот пример показывает, для чего и как используют электромагнитные реле.

Характеристика видов

Реле тока можно разделить на первичные и вторичные. Первый тип чаще встречается в конструкциях выключателей. Применяется в электрической сети, напряжение которой составляет не более 1 тыс. В.

Вторичные реле срабатывают при помощи трансформатора тока, который подключается к кабелю питания. Трансформатор снижает ток до того значения, которое подходит для нормального функционирования прибора. Вторичный тип реле можно разделить на следующие подвиды:

• индукционный;
• электромагнитный;
• дифференциальный;
• устройство на интегральных микросхемах.

Электромагнитные реле могут быть нейтральными. Они одинаково реагируют на постоянный ток, который проходит по обмотке. По направлению движения якоря такие реле делятся на угловые устройства с перемещением якоря и с якорем, что втягивается. Электромагнитный аппарат состоит из следующих элементов:

• контакты;
• сердечник;
• якорь;
• штифт;
• ярмо.

Чтобы удерживать якорь на большом расстоянии от сердечника, используются специальные пружины. Как только на обмотку поступает сигнал — формируется магнитная сила, и якорь прижимается к сердечнику. Это приводит к тому, что одни контакты замыкаются, а другие размыкаются.

Второй тип электромагнитных устройств — поляризованные приборы. Их главное отличие — присутствие двух обмоток и сердечников, а также постоянная контактная тяга.

Прибор электромагнитного типа имеют следующие преимущества:

• доступная цена;
• отсутствие необходимости охлаждения;
• небольшое выделение теплоты;
• невосприимчивость к помехам, которые могут возникать вследствие удара молнии.

Такие модели имеют свои недостатки. К их числу можно отнести небольшую скорость функционирования и формирование радиопомех во время работы силовых контактов.

Дифференциальные модели сравнивают занижение до потребителя и после него. В качестве потребителя может быть силовой трансформатор. Если он функционирует в нормальном режиме, то ток в нём всегда практически одинаковый. Однако при коротком замыкании баланс нарушается. Тогда прибор полностью замыкает контакты.

Устройства дифференциального типа чаще всего используются в бытовой технике. Они позволяют предотвратить утечку тока из проводов или прибора. Чаще всего таким образом защищается следующая бытовая техника:

• светильники;
• оргтехника;
• бойлеры.

Достоинства и недостатки

Основные типы реле обладают множеством достоинств над полупроводниковыми ключами, такими как:

• относительно низкая стоимость (благодаря недорогим составляющим);
• присутствует мощная изоляция между катушкой и контактной группой;
• не подвержены вредному влиянию перенапряжения, помехам молний, коммутации мощных электрических установок;
• есть управление линиями с нагрузкой до 0,4 кВ (при малом объеме устройства).

Дополнительный плюс – отсутствие проблемы охлаждения и безвредность для атмосферы. Например, при замыкании с током в 10 А в реле по катушке распределяется меньше, чем 0,5 Вт. В сравнении с электронными аналогами данное значение выше 15 Вт.

Недостатки импульсного реле:

• износ, а также проблемы коммутации индуктивных нагрузок и высоких напряжений (если ток постоянный);
• при включении и выключении цепи происходят радиопомехи, поэтому требуется экранирование;
• относительно долгий период времени срабатывания.

Серьезным минусом можно считать непрерывный износ при коммутации (деформация пружин, окисление контактов, например).

Однако стоит уточнить, что при использовании именно электронных реле, есть такие плюсы как: безопасность, хорошая скорость подключения, доступность на рынке, бесшумная работа, расширенный функционал. А среди минусов: перегрев при коммутации больших токов, нарушение работы при сбоях в электросети, сопротивление в закрытом положении и др.

Watch this video on YouTube

Watch this video on YouTube

Тем не менее, электронные реле развиваются достаточно стабильно и быстро. Они популярны благодаря своему функционалу, который можно относительно легко расширить.

Классификация

Реле классифицируются следующим образом:

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

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

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

Устройство, обозначение и параметры реле

Если у вас появились вопросы по теме статьи, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке. К силовым контактам L1, L2, L3 можно при этом подавать любое напряжение, а снимать его можно будет при срабатывании пускателя с контактов T1, T2 и T3 соответственно.
Чтобы не повторятся, и не нагромождать лишний текст, кратко изложу смысл. Проводник фазный прокладывают через стартовую и выключающую клавиши.
Нижняя часть закреплена на корпусе и является неподвижной, верхняя подпружинена и может свободно двигаться. С его помощью включают и отключают питание.
Для кручения в обратном направлении стоит только при помощи пускателя КМ2 поменять дислокацию каких-то двух питающих фаз Предпринятое действие разъединит цепь, на дроссель КМ1 перестанет подаваться управляющая фаза А, а сердечник с контактами, посредством возвратной пружины, восстановится в исходном положении. В первую очередь они отличаются степенью защиты. Важна только его величина — оно не должно превышать указанный производителем номинал.
Рассмотрим схему с подключением катушки на вольт, если у Вас на Вольт тогда вместо синего ноля необходимо подключить другую разноименную фазу. Напряжение появляется на нижних силовых контактах 2Т1, 4Т2, 6Т3 и уже от них поступает на электродвигатель. Подключение пускателя с катушкой В к сети Собственно, вариантов подключения контакторов много, опишем несколько. При этом с каждой парой клемм связан соответствующий нагревающийся элемент.

На этой схеме используется дополнительный нормально открытый контакт пускателя. Например, подавать питание на катушку можно через реле времени или датчик освещенности, а к контактам подключить линию питания уличного освещения. А может и 3-канальным, что позволит подключать 4 полюса к нагрузке например, три фазы В 4. Чем ниже сопротивление контактов, тем меньше теряется напряжения на них и меньше нагрев. При подключении пускателя надо будет присоединять нормально разомкнутый контакт и нормально замкнутый контакт.

Контакторы, в большинстве случаев, корпуса не имеют, потому должны устанавливаться в защитных корпусах или боксах, которые защитят от случайного прикосновения к токоведущим частям, а также от дождя и пыли. Если катушка рассчитана на срабатывание от В, то цепь управления коммутирует нейтраль. Чем отличаются контакторы и пускатели. А на практике эти два понятия обычно сливаются в одно.

Коммутируемые контакты реле могут иметь своё конструктивное исполнение. На принципиальных схемах электромагнитное реле обозначается следующим образом. Это само электромагнитное реле K1, выключатель SA1 и батарея питания G1. Вместо вольтметра можно будет подключить двигатель, насос, освещение, любой прибор, который работает от сети В. Количество контактных групп.
Магнитный пускатель. Схема подключения с кнопочной станцией

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик популярно рассказывает о том, как действует электромеханическая электроника коммутации. Наглядно отмечаются тонкости конструкций, особенности подключений и прочие детали:

Электромеханические реле уже довольно долгое время применяются в качестве электронных компонентов. Однако этот тип коммутационных приборов можно считать морально устаревшим. На смену механическим устройствам все чаще приходят более современные приборы – чисто электронные. Один из таких примеров – твердотельные реле.

Появились вопросы, нашли недочеты или есть интересные факты по теме стать которыми вы можете поделиться с посетителями нашего сайте? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в блоке для связи под статьей.