Подключение импульсного реле для управления освещением

Устройство выключателей различного типа

Назначение любого коммутационного прибора – включать и выключать свет при воздействии на него. Но необходимое воздействие может отличаться в зависимости от конструкции.

Клавишный

Эта конструкция знакома всем. Обычный выключатель, в одном положении контакты замкнуты и свет включен, в другом – разомкнуты и освещение выключено. Бывают в одноклавишном, двухклавишном и трехклавишном исполнении.

Прибор с двумя клавишами.

Устройство выключателя клавишного типа почти не изменилось за много лет – за декоративными пластиковыми деталями скрывается подвижная панель, управляющая контактной группой. Все это собрано на несущей конструкции.

Кнопочный

Основой такого выключателя служит кнопка. Существует два варианта такого прибора:

1. С фиксацией. Работает подобно клавишному. При первом нажатии кнопка фиксируется в положении включено. При втором – отжимается в отключенное положение.
2. Без фиксации. При нажатии контакты замыкаются, при отпускании – размыкаются. Могут использоваться для электрических звонков и для схем с импульсными реле.

Первый тип приборов обычно встраивается в светильники. Второй – монтируется на вертикальную плоскость.

Шнуровой (веревочный)

Включатель веревочного типа («дергалка») выпускается как встроенным в настенные светильники, так и в качестве самостоятельного прибора для управления освещением в комнате. Управляется он посредством шнура, за который надо тянуть.

Устройство веревочного включателя.

Довольно сложный механизм работает по простому алгоритму – каждая манипуляция веревкой изменяет состояние контактов на противоположное:

• чтобы включить свет, надо один раз потянуть за шнур;
• выключить – потянуть второй раз;
• снова включить – третий раз и так по кругу.

Такой выключатель с определенной степенью допущения можно назвать механической реализацией импульсного реле. Контактная группа в большинстве случаев работает на замыкание-размыкание.

Поворотный

Поворотные выключатели замыкают и размыкают контакты при повороте рукоятки. Это довольно неудобно, поэтому такие аппараты сейчас применяют редко и только в дизайнерских целях.

Поворотный аппарат под «Ретро».

К этой же категории можно отнести и некоторые типы современных включателей, совмещенных с регуляторами яркости (диммерами). Для выключения рукоятку надо повернуть в сторону минимальной яркости и довернуть до фиксации. Для включения надо повернуть ручку в противоположном направлении.

Внутреннее устройство диммера-выключателя.

Акустический

Акустический выключатель реагирует на звук. Встроенный микрофон улавливает звук и преобразовывает его в электрический сигнал, который потом усиливается, фильтруется, сравнивается с установленным порогом.

Акустический прибор для управления освещением.

Если заданный уровень превышен, формируется команда на включение или отключение нагрузки. Такой прибор удобен, если в квартире есть человек с ограниченной подвижностью. Но помехоустойчивость таких аппаратов оставляет желать лучшего – возможны несанкционированные срабатывания от посторонних шумов.

Сенсорный

Устройство сенсорного выключателя света отличается тем, что для включения освещения достаточно дотронуться до панели не прикладывая усилия для нажатия

Главное достоинство – возможность встраивания дополнительных функций, что важно при применении в системах типа «Умный дом». В остальных случаях несет скорее эстетическую функцию для оформления помещений в стиле Хай-Тек

Сенсорный включатель.

Разновидности ИР

Электронное реле

Все реле управления освещением делят на две группы:

• Электромеханические. За действие устройства отвечает механизм.
• Электронные. Мозгом ИР является печатная плата, оснащенная микроконтроллером.

Все типы импульсных реле характеризуют по таким признакам:

• Ток выхода – его максимальный показатель для зажимов катушки на момент выхода якоря.
• Ток втягивания. Меньшее его значение при возвращении рабочего якоря в первичное положение.
• Коэффициент возвратный. Соотношение токов выхода к току втягивания.
• Величина срабатывания. Это оптимальное значение входящего сигнала, на который реагирует импульсный выключатель.
• Уставка. Параметр срабатывания механизма в определенных пределах, заданных в реле.
• Номинальные значения. Все показатели по току, напряжению, обеспечивающие работу устройства.
• Время срабатывания. Продолжительность срабатывания на заданную команду. Может варьироваться от 0,0001 сек. до 1 мин.

Простейшая схема для одиночных помещений

Самым простым способом подключения импульсного реле является приведенная ниже схема:

Примерная схема подключения импульсного реле с управлением через три кнопки

В данном варианте управление производится через фазный провод L. Но если кнопки подключить к нулевому проводнику N, а клемму устройства А1 замкнуть на фазу, схема сохранит свою работоспособность.

Данная схема идеально подходит для отдельных комнат или кабинетов, не имеющих нужды в централизованном управлении. Количество кнопочных выключателей не влияет на результат, монтаж усложняется только на прокладку проводов для их подключения.

Устройство и работа выключателя с подсветкой

Многие выключатели сейчас оснащаются цепью подсветки. Она выполняет несколько функций:

• позволяет определить местонахождение включателя в темноте;
• служит индикатором отключенного состояния коммутационного прибора;
• в некоторых случаях свечение свидетельствует о целостности цепи освещения (а в случае применения ламп накаливания – и об исправности лампочки).

Цепь освещения собирается на приборе, для свечения которого достаточно очень малого тока – единицы миллиампер. Для использования в таких условиях пригодны светодиоды или миниатюрные неоновые лампы.

Цепь подсветки и схема ее работы.

Из схемы включения видно, что когда основной коммутационный прибор отключен, через светодиод идет ток, ограниченный резистором и сопротивлением светильника. Если выключатель замкнут, то цепь подсветки зашунтирована и LED не горит. Если отключить лампу, то свечения также не будет – цепь разрывается.

Разновидности и характеристики импульсных реле

Импульсные реле могут иметь модульную конструкцию, для установки на DIN рейку в щитке, но, также выпускаются устройства различных размеров и форм, имеющие иной способ крепления. Модульные устройства, выпускаемые различными производителями, также могут отличаться внешним видом. Например, импульсные реле фирмы ABB, Schneider Electric, имеют индикаторы работы и ручной рычажок управления механизмом.

Будет интересно Что такое подстроечный резистор: описание устройства и область его применения

Обозначение клемм подключения тоже может различаться. По ходу развития, изделия одной марки также изменяются. Например, реле ранее популярной серии E251 от компании ABB уже снятое с производства, выглядит так, а его аналог Е290, теперь имеет несколько иной вид. Различаются внутренней схемой также серии от одного изготовителя. Основными характеристиками импульсных реле являются:

• Количество и первоначальное состояние контактов;
• Номинальное управляющее напряжение;
• Ток срабатывания катушки;
• Номинальный ток силовой цепи;
• Длительность импульса управления;
• Количество подключаемых выключателей;

Последняя указанная характеристика зависит от наличия ламп подсветки в выключателях, суммарный ток которых может привести к срабатыванию катушки. Если импульсное реле электронное, то оно подвержено влиянию радиопомех и наводок от окружающих силовых цепей. Поскольку существует большое разнообразие бистабильных реле, то без привязки к конкретному производителю можно рассмотреть лишь обобщённую схему подключения.

Схема срабатывания реле

Общей особенностью данных реле является то, что они не имеют встроенной защиты от перегрузки и должны быть защищены с помощью автоматических выключателей.

Поскольку для срабатывания катушки требуется незначительный ток, по сравнению коммутируемой нагрузкой, то цепи управления могут осуществляться при помощи кабелей с поперечным сечением жил 0,5 мм², но в этом случае для данной электропроводки должен быть установлен отдельный защитный автомат, для предотвращения возгорания проводов при их коротком замыкании.

Как правило, производители указывают время, в течение которого катушка может находиться под напряжением. Например, у ABB оно не ограничено, но у менее именитых брендов импульсные реле могут нагреваться, когда в цепи катушки будет электрический ток продолжительное время, поэтому, покупая импульсное реле, необходимо уточнять данный параметр, ведь возможны случаи, когда случайно передвинутая мебель окажется причиной постоянного нажатия кнопки выключателя.

Если заглянуть в каталог ABB, то можно увидеть что существуют импульсные реле (старая серия — E256, новый аналог E290-16-11/), имеющие по одному нормально открытому и закрытому контакту, фактически работающие в режиме переключателя. Такие устройства могут использоваться для управления осветительными системами на производстве, для переключения между основным и дежурным освещением. Благодаря такой функции производственное помещение никогда не окажется в темноте по вине персонала, забывшего включить дежурный свет – переключение осуществляется одним нажатием на клавишу выключателя.

Импульсное реле с цифровым управлением

Существует также возможность управлять освещением как локально (управляется одно импульсное реле при помощи нескольких параллельно подключенных кнопок), так и централизованно, (одновременно для нескольких одинаковых устройств) при помощи двух клавиш – включения и выключения. Например, схема подключения реле серии E257. Здесь нажатием центральных кнопок (ON, OFF) управляются все реле, плюс каждое имеет свое локальное управление. В обновлённой линейке ABB используется принцип комбинирования модулей для создания многоуровневых управляющих систем.

Использование различного управляющего напряжения также расширяет функциональные возможности устройств управления освещением. Для примера, импульсное реле серии E251-24 (его обновлённый аналог E290-16-10/24)управляется постоянным напряжением 12В (или переменным 24В), что делает безопасной работу выключателей, находящихся во влажных средах, где есть риск поражения электрическим током.

Будет интересно Дроссели в электрике: что это и где используются?

Такое устройство с успехом может использоваться для управления освещением в бане или сауне, где применение устройств, работающих с сетевым напряжением, не допускается. К тому же низковольтный управляющий сигнал может генерироваться различными компьютеризированными устройствами, что позволяет автоматизировать процессы управления освещением.

Работа реле в нестандартных ситуациях

Многие задаются вопросом, а что будет с реле при исчезновении напряжения в доме и последующем его появлении? Не включатся ли в данном случае все светильники разом? Нет, такого не произойдет.

Однако статус положения контактов будет зависеть от конкретной модели. С памятью они или нет. Если память присутствует, то ранее включенные лампочки загорятся вновь. Там, где памяти нет, контакты просто разомкнутся.

А что будет, если два человека нажали на две кнопки одновременно? Это будет воспринято как одноразовое нажатие. То есть, лампочка либо загорится, либо потухнет, в зависимости от своего предыдущего положения.

Импульсное реле для монтажа в эл.щиток имеет формфактор модульного контактора и устанавливается на дин-рейку. Номинальный ток большинства моделей 10-16А.

Этого вполне хватает для организации освещения в квартире или загородном доме.

Если вы захотите подключить более мощную нагрузку, тогда придется задействовать в схеме пускатель, либо выбирать модели на большие токи.

ТОП-2 разновидности импульсных реле(далее И.Р.)

Бистабильными реле называют устройства, способные находиться в двух фиксированных (стабильных) состояниях. В связи с особенностями применения их также называют иногда «блокировочными реле», потому что они призваны блокировать сеть в одном состоянии. Между ними существуют более существенные и глобальные отличия, на основе которых выделяется две категории.

Реле BIS — 403

Электромеханические импульсные Р.

Устройства данного типа потребляют электроэнергию только в момент срабатывания. Блокировочный механизм повышает надёжность и способствует экономии электричества. Такая система также защищает от колебаний в сети и помех, приводящих к ложным срабатываниям.

Основные конструктивные элементы:

• Катушка.
• Контакты.
• Кнопочный механизм с рычажками для включения/выключения.

Импульсные реле электромеханического типа считаются более надёжными и удобными в эксплуатации, потому что не боятся помех и не имеют особых требований по месту установки.

Схемы подключения реле для освещения

Электронные импульсные Р.

Отличительной особенность устройств данного типа является расширенный функционал за счёт использования микроконтроллеров. Распространённым примером является добавление таймера. Дополнительные функции помогают строить сложные системы освещения и прокладывать электропроводку удобным способом.

Основные конструктивные элементы:

• Электромагнитная катушка.
• Микроконтроллеры на печатной плате.
• Диодные запоры и полупроводниковые ключи.

Импульсные реле электронного типа более популярны за счёт вариативности. На выбор предлагаются изделия для систем освещения любой сложности. Модели подбираются под конкретное напряжение — 12V, 24V, 130V, 220V. По способу установки они делятся на DIN-стандартные, предназначенные для электрощитов, и обычные, имеющие иные способы монтирования.

Импульсное реле — интересный элемент электросети, но не стоит забывать о дополнительных модулях:

• Индикаторы работы сети (состояние освещения).
• Механический рычаг для ручного переключения.
• Программируемый таймер.

Они сделают систему освещения более сложной, но удобной при постоянной эксплуатации.

Из-за большого разнообразия моделей становится сложно подобрать подходящее реле

При выборе такого элемента для своего системы освещения следует обратить внимание на основные характеристики:

• Количество контактов и их положение.
• Допустимое напряжение и сила тока в управляемой сети.
• Сила тока, необходимая для срабатывания катушки.
• Напряжение и продолжительность управляющего сигнала.
• Максимальное число выключателей, которые можно подключить к одному реле.

На последний параметр нужно обратить особое внимание. При использовании одновременно нескольких выключателей со светодиодной подсветкой импульсное реле электронного типа может давать ложные срабатывания

Светодиоды создают колебания, которые чувствительны катушки часто срабатывают.

Схема подключения электронного импульсного реле

Устройство и принцип действия

В общем смысле слова реле – это электротехнический механизм, который замыкает или разрывает электрическую цепь, исходя из определенных электрических или иных параметров, которые на него воздействуют.

Его не коммутационная конструкция была изобретена еще в 1831 году Дж. Генри. А через два года стали применять для обеспечения функционирования телеграфа С. Морзе.

Можно выделить две основные группы: электромеханические и электронные. В первом типе устройства работу осуществляет механизм, а во втором за все отвечает печатная плата с микроконтроллером. Его работу удобно рассмотреть на примере электромеханического реле, которое является импульсным.

При выборе режима работы реле необходимо руководствоваться частотой включений, родом и величиной тока, характером испытываемых нагрузок

Конструктивно его можно представить следующим образом:

1. Катушка – это медный провод, намотанный на основание из немагнитного материала. Он может быть в тканевой изоляции или покрывается лаком, не пропускающим электричество.
2. Сердечник, содержащий железо и приходящий в действие при прохождении электрического тока через витки катушки.
3. Подвижный якорь – это пластина, которая крепится к якорю и оказывает воздействие на замыкающие контакты.
4. Контактная система – непосредственно переключатель состояния цепи.

В основе работы реле лежит явление электромагнитной силы. Она появляется в ферромагнитном сердечнике катушки, когда через нее пускается ток. Катушка в этом случае является втягивающим устройством.

Сердечник в ней связан с подвижным якорем, который и приводит в действие силовые контакты, осуществляя коммутацию. Они могут быть нормально открытого/нормально закрытого типа. Иногда блок контактов может содержать одновременно разомкнутые и замкнутые виды соединения.

При включении цепи механизм фиксирует это положение, которое меняется при повторной подаче импульса и снова фиксируется до следующего изменения

К катушке дополнительно может подключаться резистор, увеличивающий точность срабатывания, а также полупроводниковый диод, ограничивающий перенапряжение на обмотке. Кроме этого, в конструкции может присутствовать конденсатор, установленный параллельно контактам, для уменьшения искрения.

Более понятно работу устройства можно представить, разбив его на несколько блоков:

• исполняющий – это контактная группа, которая замыкает/размыкает электрическую цепь;
• промежуточный – катушка, сердечник и подвижный якорь задействуют исполняющий блок;
• управляющий – в этом реле преобразует электрический сигнал в магнитное поле.

Так как для переключения положения контактов необходим однократный электрический импульс, то можно сделать вывод о том, что эти приборы потребляют напряжение только в момент переключения. Это значительно экономит электроэнергию, в отличие от обычных проходных выключателей.

Второй разновидностью импульсного реле является электронный тип. За работу в нем отвечает микроконтроллер. Промежуточным блоком здесь служит катушка или полупроводниковый ключ. Использование в схеме таких элементов, как программируемые логические контроллеры, позволяет дополнить реле, например, таймером.

В устройстве этого вида нет механических подвижных элементов. Работу осуществляет датчик, распознающий сигнал управления и твердотельная электроника, которая коммутирует цепь

Установка и схема подключения импульсного реле

По размеру корпуса реле действительно можно ставить в установочную коробку под выключатель. Для этого в коробку надо дополнительно провести ещё нулевой провод. Всего получится 4 провода: входящая фаза L, нейтраль для питания электронной схемы реле N, вывод на кнопки (вход схемы) , и выход на питание лампочек.

Схема подключения реле BIS-403. Куда подключать кнопки управления?

На этой схеме не совсем понятно, поэтому привожу электрическую принципиальную схему подключения импульсного реле ниже. Тут сразу видно, что кнопки вторым выводом должны подключаться к фазе.

Схема включения освещения на импульсном реле

На схеме включения показаны две кнопки, но реально их может быть любое количество – от 1 до 10. Но, переусердствовать с длиной проводов и количеством мест управления не стоит, ибо будут возможны ложные срабатывания. В таком случае провода управления надо располагать подальше от силовых, параллельно кнопке поставить конденсатор 0,01…0,1 мкФ, а может даже придется использовать экранированный кабель.

Как обещает производитель, реле должно устанавливаться в установочную коробку совместно с выключателем. Но вот беда – импульсное реле в монтажную коробку под гипсокартон не помещается, поскольку она сужается. Мне пришлось ставить отдельную монтажную (распаячную) коробку, где и была собрана вся схема.

Импульсное реле РИО-1

Импульсное реле управления освещением РИО-1 содержит следующие контакты:

• Y – поочередное включение и отключение силовой цепи при последовательном нажатии;
• Y1 – включение;
• Y2 – отключение;
• N – ноль;
• 11-14 – нормально открытые контакты.

Здесь подключено по 2 кнопки Вкл/Откл для коммутации освещения из разных мест, но можно установить еще, подключив параллельно им. Цепи освещения рассчитаны на 10 А. Для их защиты устанавливается автоматический выключатель. Силовые контакты реле РИО-1 выдерживают ток 16 А. Если требуется мощность больше, управление освещением с помощью импульсного реле производится через контактор.

Если освещение выключено, то при нажатии на любой кнопочный выключатель сигнал подается на вход Y. При этом происходит замыкание силового контакта 11-14, который подает напряжение на лампы.

При повторном нажатии на клавишу любого выключателя фаза снова подается на вход Y, но при этом уже происходит размыкание силового контакта 11-14, выключающего освещение. Схема получается значительно проще, чем при использовании проходных выключателей и нисколько не усложняется при параллельном подключении новых.

Для облегчения поиска неисправностей при коротком замыкании целесообразно установить отдельный автоматический выключатель на цепь управления мощностью 6 А. Тогда сразу станет ясно, какая цепь неисправна, по сработавшей в ней защите. При этом на управляющую цепь потребуется провод меньшего сечения (0,75 мм2).

Принцип работы импульсного реле

Устанавливают импульсное реле там, где необходимо включать и отключать освещение из многих мест. К таким помещениям относятся длинные коридоры, лестничные марши, большие помещения.

Преимущества импульсного реле

Установка этих импульсных реле для управления освещением проще, чем монтаж схемы проходных выключателей. Управляются импульсные реле одиночным коротким импульсом напряжения. Один короткий импульс включает устройство, а второй отключает его.

Средняя длительность короткого импульса находится в пределах 50 мс. Так как это устройство имеет два устойчивых состояния, их иногда называют бистабильными или еще поляризованными электромагнитными реле. Их также могут называть ещё блокировочными реле, так как их контакты в открытом или закрытом состоянии блокируются специальным механизмом.

Блокировка сохраняется даже при отсутствии сети. Такое устройство очень экономично, так как после срабатывания контактов оно отключается. Питается импульсное реле только приходящим импульсом, в остальное время напряжение питания не нужно.

Схема подключения импульсного реле BIS-414

Еще очень важным достоинством этих устройств является высокая нагрузочная способность, отсутствие бросков тока лампы освещения, отсутствие подгорания контактов и отсутствие электромагнитных помех.

Принцип работы импульсного реле основано на переходе сетевого напряжения через ноль во время включения и отключения контактов, то есть используется принцип синхронной коммутации контактов. Эти устройства имеют такие особенности как экономию проводов (провода небольшого сечения), удобство управления одним выключателем.

Как избежать ошибок на 3 уровнях при подключении И.Р. к электрощиту

У малоопытных специалистов возникают трудности с подключением импульсного реле, потому что они не знают, в какой последовательности соединяются элементы друг с другом. Чем больше используемых выключателей, тем сложнее итоговая работа. Однако на деле при соблюдении всех требований кнопок управления может быть практически неограниченное количество. Перед специалистом стоит задача только правильного размещения импульсных реле.

В этом случае электрощит будет состоять из различных уровней:

• Защита освещения автоматом УЗО.
• Автомат для защиты нескольких групп света.
• Импульсные реле.

С первым уровнем установки УЗО на отдельные помещения всё понятно — типичная схема сборки электрощита. Далее идут автоматы на группы света, защищающие кабели светильников и кабели управления. Следующим уровнем идут импульсные реле. Необходимо помнить, что на каждую группу света ставится отдельное реле. Сначала по всем правилам собирается обычный электрощит, который заканчивается автоматом. А уже импульсные реле подключаются к этим автоматам, отвечающим за подачу электроэнергии в отдельные помещения.

Обычно общий свет и бра в комнате управляются отдельными выключателями. Если установить реле с соблюдением вышеупомянутой последовательности, то с помощью одного выключателя можно будет управлять сразу целой группой света. Такая схема всё чаще применяется в современных домах, потому что отличается удобством и практичностью. Для отдельных источников света могут быть свои собственные выключатели и один общий.