Принцип работы и виды электрических реле

Виды и типы электрических схем

Катушка электромеханического устройства, работающего с ускорением при срабатывании и отпускании

Около прямоугольника или в прямоугольнике допускается указывать величины, характеризующие обмотку, например, катушка с двумя обмотками, сопротивление каждой Ом 2. Дополнительные знаки позволяют найти на схеме контакты кнопок управления , реле времени, путевых выключателей и т.

Чтобы изменить положение контактов, необходимо поменять полярность подачи напряжения на обмотке. При подключении нагрузки к контактам реле нужно знать мощность, на которую они рассчитаны. Если катушку подключить к источнику тока, то образовавшееся магнитное поле намагничивает сердечник.

Это были силовые характеристики реле, точнее его контактов. E — Электрическая связь с корпусом прибора. Одна часть К1 — это условное обозначение электромагнитной катушки. На его корпусе нанесены следующие надписи.

Рекомендуем: Как ремониторовать электрику

Принцип работы реле наглядно иллюстрирует следующая схема. Как правило, размеры самих реле позволяют наносить на корпус их основные параметры. Вместе со стержнем и якорем ярмо образует магнитопровод.

Параметры электромагнитных реле. Катушка электромеханического устройства с двумя встречными одинаковыми обмотками бифилярная обмотка 7. Виды и типы. Катушка электромеханического устройства трехфазного тока 9.

Реле сработает, и его контакты K1. Отрисовку светильников в AutoCAD удобно выполнять при помощи динамических блоков. При отсутствии дополнительной информации в основном поле допускается в этом поле указывать уточняющие данные, например, катушка электромеханического устройства с обмоткой минимального тока Он может быть как металлическим, так и пластмассовым.

Его основой является катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода. Электрические параметры некоторых элементов могут быть отображены, непосредственно в документе, или представлены отдельно в виде таблицы.
Как читать электрические схемы

Краткая историческая справка создания реле

Большинство исторических документов указывают, что первые действующие экземпляры электрических устройств аналогичных современным реле, которые использовали принцип электромагнитного действия, были получены американским физиком Джозефом Генри в 1835 году. Они стали результатом работы над усовершенствованием телеграфного аппарата, который был изобретён Дж. Генри в 1831 году. Уже в 1837 г. устройство поступило в массовое производство и получило широкое применение в телеграфии. Однако следует отметить, что первые полученные устройства являлись некоммутационными, то есть не выполняли основные функции, возложенные теперь на релейные механизмы управления.

В соответствии с другими источниками первые релейные устройства были созданы в период с 1830 по 1932 гг. русским ученым изобретателем Шиллингом П.Л. Они использовались в вызывном устройстве электромагнитного телеграфного аппарата, разработанного совместно с механиком И. А. Швейкиным, который был продемонстрирован 21 октября 1832 года. Однако большое количество электрокабелей, необходимых для функционирования этого устройства, сделали его дальнейшую эксплуатацию нецелесообразной и релейные элементы в его схеме не получили широкой известности.

В качестве самостоятельного устройства, известного под своим названием, реле упоминаются в патентных заявках на телеграфный аппарат Самюэля Морзе в 1837 году.

Телеграфный аппарат Шиллинга — электромагнитный, шестимультипликаторный вариант. Производился ограниченной серией

Как соединяются радиоэлементы в схеме

Итак, вроде бы определились с задачей этой схемы. Прямые линии – это провода, либо печатные проводники, по которым будет бежать электрический ток. Их задача – соединять радиоэлементы.

Точка, где  соединяются три и более проводников, называется узлом. Можно сказать, в этом месте проводки спаиваются:

Если пристально вглядеться в схему, то можно заметить пересечение двух проводников

Такое пересечение будет часто мелькать в схемах. Запомните раз и навсегда: в этом месте провода не соединяются и они должны быть изолированы друг от друга. В современных схемах чаще всего можно увидеть вот такой вариант, который уже визуально показывает, что соединения между ними отсутствует:

Здесь как бы один проводок сверху огибает другой, и они никак не контактируют между собой.

Если бы между ними было соединение, то мы бы увидели вот такую картину:

Указательное реле -маркировка

Маркировка указательного реле включает: серию, количество разъединяющих и замыкающих контактов; уровень защиты; климатические условия при которых прибор сохраняет работоспособность. Кроме этого указывается вид и способ подсоединения внешних проводов.

При этом цифра:

  • 1 означает переднее подсоединение посредством винта;
  • 5 – подсоединяется сзади при помощи винта;
  • 2 – присоединяется при помощи пайки.

Климатические условия обозначаются также условно:

  • У – умеренные климатические условия;
  • Т – применять можно в тропическом климатическом поясе;
  • 3 – стандартная категория расположения.

Основы исполнения привода

Термин «реле» является характерным для устройств, которыми обеспечивается электрическое соединение между двумя и более точками посредством управляющего сигнала.

Наиболее распространенным и широко используемым типом электромагнитного реле (ЭМР) является электромеханическая конструкция.


Так выглядит одна конструкция из многочисленного ряда изделий, именуемых как электромагнитные реле. Здесь показан закрытый вариант механизма с помощью крышки из прозрачного оргстекла

Схема фундаментального контроля над любым оборудованием всегда предусматривает возможность включения и отключения. Самый простой способ выполнить эти действия — использовать переключатели блокировки подачи питания.

Переключатели ручного действия могут использоваться для управления, но имеют недостатки. Явный их недостаток – установка состояний «включено» или «отключено» физическим путем, то есть вручную.

Устройства ручного переключения, как правило, крупногабаритные, замедленного действия, способные коммутировать небольшие токи.


Ручной механизм переключения – «дальний родственник» электромагнитных реле. Обеспечивает тем же функционалом – коммутацией рабочих линий, но управляется исключительно вручную

Между тем электромагнитные реле представлены в основном переключателями с электрическим управлением. Приборы имеют разные формы, габариты и разделяются по уровню номинальных мощностей. Возможности их применения обширны.

Такие приборы, оснащенные одной или несколькими парами контактов, могут входить в единую конструкцию более крупных силовых исполнительных механизмов — контакторов, что используются для коммутации сетевого напряжения или высоковольтных устройств.

Практическое использование

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

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

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

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

Параметры

У каждого отдельного промежуточного реле есть определенные технические характеристики. Рассмотрим их на примере отдельных моделей.

ПЭ-46, ПЭ-46-1:

ТипЭлектромагнитное двухпозиционное
Нижний ток срабатывания при напряжении 24/110, А0,02/0,01
Количество циклов включения-выключения150 000
Степень защитыIР40
Климатические условия по ГОСТ 15150-69От -40 до +50

РК-4Р с розеткой:

ТипЭлектромагнитное, трехпозиционное
Срабатывание, Адо 16
Рабочее напряжение, ВОт 12 (AC) в зависимости от модели 230 до
Износостойкость100 000
ЗащитаIР40
Количество контактов3 – замыкающий, размыкаемый, переключающий
Климатическое исполнениеОт -40 до +40

РПГ – это особенный вид промежуточных реле, которые называются герконовые, чаще всего их подключение производится в промышленных условиях. Стандартно герконовое реле используется в сложных автоматических цепях с напряжением от 16 до 42 Вольт, помогает контролировать выпрямленный трехфазный ток, могут контролировать микропроцессорное производство.

Маркировка этого типа расшифровывается иначе, чем у обычного устройства. РПГ-Х1-ХХ-Х-Х-ХХ:

  1. РПГ – на герконах;
  2. Х – вид установки проводов (винтовое крепление, спайка);
  3. 1 – вид геркона;
  4. ХХ – контакты, может быть от 1 до 10;
  5. Х- обмотки (данные приборы бывают однообмоточными или двухобмоточными);
  6. Х – количество однотипных промежуточных устройств в корпусе;
  7. ХХ – исполнение по климату.

МКУ являются одними из первых реле, которые использовались для коммутирования отдельных проводов на производственных автоматизированных работах. Оно относится к нейтральным двухпозиционным устройствам для контроля сигнальных цепей. Принцип работы отличается от классического за счет использования дополнительной магнитной полосы внутри корпуса.

Фото — ЭТК Урал

Плоский якорь и Ш-сердечник образуют сильную магнитную часть, визуально схема немного напоминает реле стартера ВАЗ. Сердечник изогнут особенным образом, позволяющим разделить его на две отдельные части, описанные ниже. В сердечнике устанавливается катушка с пластмассовым корпусом. Сердечник разделяется на несколько групп контактов. С правой стороны детали устанавливаются полюса, на них расположен медный виток, замкнутый накоротко. У этой серии усиленная магнитная система, она при помощи винтового крепления установлена на плате. В это же время, у левой части сердечника установлен якорь и его ограничитель. Он производится из легированного листового стального проката.

Это промежуточное электромагнитное реле 220в можно установить на дин рейку.

Параметры работы МКУ:

Напряжение катушки, ВОт 12 до 220 у постоянного тока и 16 – 380 у переменного
Номинальный ток, А5
Количество контактовОт 2
ТипПромежуточное многопозиционное

Фото — РПЛ 122

Устройство типа РПЛ бывает нескольких исполнений. Наиболее популярна модель РПЛ-122:

Напряжение изоляционного покрытия, В660
Рабочий ток, А16
Мощность, необходимая для работы катушки, Вт68 +/- 10 %
Износоустойчивость20 000 циклов
Допустимая частота включений3600
Масса, кг, не более (винтовое крепление/крепление на стандартную рейку)0,32/0,35

Характеристики промежуточного реле Schneider Electric серии K:

Ток, А10
Максимально допустимое напряжение, В650
Количество контактов4
ТипЭлектромагнитное многопозиционное

РПУ-3М:

Ток, А16
Коммутационная износостойкость1 250 000
РежимыПродолжительный, прерывистый, кратковременный, комбинированный
Механическая износостойкость25 000 000
Температура, °Сот -40 до +55
Климатическое исполнениеУ3, Т3, УХЛ3, УХЛ4

Купить нужное промежуточное реле Finder, ИЭК, ABB, CR-M можно в любом электротехническом магазине. Стоимость зависит от типа устройства. В среднем цена колеблется в пределах от нескольких десятков долларов до сотен.

Условные знаки для других приборов

Условное обозначение УЗО

Помимо выключателей и розеток электросхема проводки содержит другие узлы. К примеру, автоматический выключатель, УЗО, реле для контроля напряжения обозначаются в виде открытого контакта.

Согласно ГОСТу для маркировки автоматического выключателя применяется определенное количество контактов, соединенных друг с другом и квадрат сбоку. Изображение свидетельствует об одновременном срабатывании и наличии защиты. На вводе квартира оснащается двухполюсным автоматом, однополюсные задействуются для остановки нагрузки.

Дифавтоматы и УЗО не имеют значков, регламентированных ГОСТом, поэтому на чертежах изображается специфика конструкции. Приборы УЗО являются трансформаторами тока с исполнительным контактным реле. У дифференциального автомата аналогичная сборка, но к узлам добавлен автомат, защищающий от коротких замыканий и перегрузки.

Контроллерное реле предназначено для выключения оборудования в случае превышения номинала напряжения. Оно представляет собой плату и контактное реле. Схема наносится на крышку устройства и переносится на план электролинии.

Для аппаратов подсветки и освещения используется несколько графических символов:

  • квадрат – люминесцентный источник света 600х600 мм;
  • прямоугольник – люминесцентный светильник 600х300 мм;
  • квадрат с двумя линиями – светодиодный источник света размером 600х600 мм;
  • большой «бантик» с частично закрашенными черными треугольниками – прибор аварийного освещения 600х600 мм;
  • узкий «бантик» с частично залитыми черным областями на треугольниках – прибор для аварийной подсветки 600х300;
  • кружок, разделенный дугой – устройство с лампочкой высокого давления;
  • круг без двух сегментов с 4-мя черточками («дольки») и горизонтальной стрелкой вправо – прожектор;
  • круг, разделенный пополам – источник света с контактными лампами люминесцентного типа;
  • круг с узкими областями вверху и внизу – светодиодный светильник любой нелинейной формы;
  • круг – светильник с галогенкой или лампой накаливания;
  • круг, разделенный на 6 сегментов – люстра;
  • прямоугольник – линейный люминисцентный светильник;
  • прямоугольник с 2-мя черточками – линейный светодиодный светильник;
  • черный бантик – аварийный светильник.

Условные обозначения в электрических схемах

Условные обозначения частей электросети не обязательно знать наизусть. При понимании значков и правильно составленном чертеже пользователь всегда расшифрует символы или ознакомиться со сносками.

Основные виды реле и их назначение

Производители настраивают современные коммутационные устройства таким образом, чтобы срабатывание происходило только при определенных условиях, например, при увеличении силы тока, поступающего на входные клеммы КУ. Ниже мы вкратце рассмотрим основные виды соленоидов и их назначение.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле – это электромеханическое коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии магнитного поля, созданного током в статичной обмотке, на якорь. Этот вид КУ разделяется собственно на электромагнитные (нейтральные) устройства, которые реагируют лишь на значение тока, подаваемого на обмотку, и поляризованные, работа которых зависит как от токовой величины, так и от полярности.

Принцип работы электромагнитного соленоида

Используемые в промышленном оборудовании электромагнитные реле находятся на промежуточной позиции между сильноточными устройствами (магнитными пускателями, контакторами и т.д.) и слаботочным оборудованием. Наиболее часто данный вид реле применяется в цепях управления.

Реле переменного тока

Срабатывание этого вида реле, как видно из названия, происходит при подаче на обмотку переменного тока определенной частоты. Данное коммутирующее устройство для переменного тока с контролем перехода фазы через ноль или без такового, представляет собой блок из тиристоров, выпрямительных диодов и управляющих схем. Реле переменного тока могут быть выполнены в виде модулей на основе трансформаторной или оптической развязки. Данные КУ применяются в сетях переменного тока с максимальным напряжением 1,6 кВ и средним током нагрузки до 320 A.

Промежуточное реле 220 В

Иногда работа электросети и приборов не возможна без использования промежуточного реле на 220 В. Обычно КУ данного типа применяется, если необходимо разомкнуть или разомкнуть разнонаправленные контакты цепи. К примеру, если используется осветительный прибор с датчиком движения, то один проводник присоединяется к сенсору, а другой подводит электроэнергию к светильнику.

Реле переменного тока широко применяются в промышленном оборудовании и бытовой технике

Работает это таким образом:

  1. подача тока на первое коммутационное устройство;
  2. от контактов первого КУ ток поступает на следующее реле, которое имеет более высокие характеристики, чем у предыдущего и способно выдерживать токи с высокими значениями.

С каждым годом реле становятся эффективней и компактней

Функции малогабаритного реле переменного тока с напряжением 220 В весьма разнообразны и широко используются в качестве вспомогательного устройства в самых различных областях. Данный вид КУ применяется в тех случаях, когда основное реле не справляется со своей задачей или же при большом количестве управляемых сетей которые уже не в состоянии обслужить головное устройство.

Промежуточное коммутационное устройство применяется в промышленном и медицинском оборудовании, транспорте, холодильном оборудовании, телевизорах и прочей бытовой технике.

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Отличие между ними состоит в том, что поляризованные КУ постоянного тока чувствительны к полярности подаваемого напряжения. Якорь коммутационного устройства меняет направление движения в зависимости от полюсов питания. Нейтральные электромагнитные реле постоянного тока не зависят от полярности напряжения.

Электромагнитные КУ постоянного тока в основном используют, когда нет возможности подключения к электрической сети переменного тока.

Четырехконтактное автомобильное реле

К недостаткам соленоидов постоянного тока относят необходимость использования блока питания и более высокую стоимость в сравнении с КУ переменного тока.

Данное видео демонстрирует схему подключения и объясняет принцип работы 4 контактного реле:

Watch this video on YouTube

Электронное реле

Электронное реле управления в схеме прибора

Разобравшись с тем, что такое токовое реле, рассмотрим электронный тип этого устройства. Конструкция и принцип действия электронных реле практически те же, что и в электромеханических КУ. Однако, для выполнения необходимых функций в электронном устройстве используется полупроводниковый диод. В современных транспортных средствах большинство функций реле и переключателей выполняют электронные релейные блоки управления и на данный момент невозможно полностью от них отказаться. Так, например, блок электронных реле позволяет контролировать расход энергии, величину напряжения на клеммах аккумуляторных батарей, управлять системой освещения и т.д.

Контакты реле.

В зависимости от конструктивных особенностей контакты промежуточных реле бывают нормально разомкнутые (замыкающие), нормально замкнутые (размыкающие) или перекидные.

3.1. Нормально разомкнутые контакты.

Пока напряжение питания не подано на катушку реле, его нормально разомкнутые контакты всегда разомкнуты. При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты замыкаются, замыкая электрическую цепь. На рисунках ниже показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.2. Нормально замкнутые контакты.

Нормально замкнутые контакты работают наоборот: пока реле обесточено, они всегда замкнуты. При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты размыкаются, размыкая электрическую цепь. На рисунках показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.3. Перекидные контакты.

У перекидных контактов при обесточенной катушке средний контакт, закрепленный на якоре, является общим и замкнут с одним из неподвижных контактами. При срабатывании реле средний контакт вместе с якорем перемещается в сторону другого неподвижного контакта и замыкается с ним, одновременно разрывая связь с первым неподвижным контактом. На рисунках ниже показана работа перекидного контакта.

Многие реле имеют не одну, а несколько контактных групп, что позволяет осуществлять управление несколькими электрическими цепями одновременно.

К контактам промежуточных реле предъявляются особые требования. Они должны иметь малое переходное сопротивление, большую износоустойчивость, малую склонность к привариванию, высокую электропроводность и большой срок службы.

В процессе работы контакты своими токоведущими поверхностями прижимаются друг к другу с определенным усилием, создаваемым возвратной пружиной. Токоведущая поверхность контакта, соприкасающаяся с токоведущей поверхностью другого контакта называется контактной поверхностью, а место перехода тока из одной контактной поверхности в другую называется электрическим контактом.

Соприкосновение двух поверхностей происходит не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками, так как даже при самой тщательной обработке контактной поверхности на ней все равно будут оставаться микроскопические бугорки и шероховатости. Поэтому общая площадь соприкосновения будет зависеть от материала, качества обработки контактных поверхностей и усилия сжатия. На рисунке показаны контактные поверхности верхнего и нижнего контактов в сильно увеличенном виде.

В месте перехода тока с одного контакта в другой возникает электрическое сопротивление, которое называется переходным сопротивлением контакта. На величину переходного сопротивления существенное влияние оказывает величина контактного нажатия, а также сопротивление окисных и сульфидных пленок, покрывающих контакты, так как они являются плохими проводниками.

В процессе длительной работы поверхности контактов изнашиваются и могут покрываться налетами копоти, окисными пленками, пылью, непроводящими частицами. Также износ контактов может быть вызван механическими, химическими и электрическими факторами.

Механический износ происходит при скольжении и ударах контактных поверхностей. Однако главной причиной разрушения контактов являются электрические разряды, возникающие при размыкании и замыкании цепей в особенности цепей постоянного тока с индуктивной нагрузкой. В момент размыкания и замыкания на контактных поверхностях происходят явления плавления, испарения и размягчения контактного материала, а также перенос металла с одного контакта на другой.

В качестве материалов для контактов реле применяют серебро, сплавы твердых и тугоплавких металлов (вольфрам, рений, молибден) и металлокерамические композиции. Наибольшее применение получило серебро, обладающее малым контактным сопротивлением, высокой электропроводностью, хорошими технологическими свойствами и относительно невысокой стоимостью.

Следует помнить, что абсолютно надежных контактов нет, поэтому для повышения их надежности применяют параллельное и последовательное включение контактов: при последовательном включении контакты могут разорвать большой ток, а параллельное включение повышает надежность замыкания электрической цепи.

Маркировка релейной защиты


Электромагнитное реле постоянного тока

Чтобы обозначить релейную защиту, на чертежах применяются маркеры машин, приборов, аппаратов и самого реле. Все устройства изображают в условиях без напряжения во всех электролиниях. По типу назначения релейного прибора применяются три типа схем.

Принципиальные схемы

Принципиальный чертеж выполняется по отдельным линиям – оперативного тока, тока, напряжения, сигнализации. Реле на нем отрисовываются в расчлененном виде – обмотки находятся на одной части рисунка, а контакты – на другой. Маркировка внутреннего соединения, зажимов, источников оперативного тока на принципиальной схеме отсутствует.

Монтажная схема


Пример монтажной схемы

Маркировка устройств защиты производится на рабочих схемах, предназначенных для сборки панелей, управления или автоматики. Все приборы, зажимы, соединения или кабели отражают особенности подключения.

Монтажная схема также называется исполнительной.

Структурные схемы

Позволяют выделить общую структуру релейной защиты. Обозначаться будут уже узлы и типы взаимных связей. Для маркировки органов и узлов применяются прямоугольники с надписями или специальные индексы с разъяснением цели применения конкретного элемента. Структурную схему также дополняются условными знаками логических связей.

Заключение

Правильный подбор реле тока всегда будет зависеть от технического назначения, регулировочных характеристик, величины измеряемых и питающих мощностей, порога максимально возможной нагрузки, целесообразности наличия системы задержки времени активации, а также от условий, в которых будет проводиться эксплуатация. Выбранное по главным характеристикам устройство достаточно просто настроить своими руками под определенные нужды, изменяя при этом установки в соответствии с необходимостью.

Большей частью реле максимального тока представляют собой довольно компактные приборы, благодаря этим свойствам они довольно просто устанавливаются в защитные отсеки, отличаются своей взаимозаменяемостью, простотой и надежностью конфигурации. Многие модели предусматривают присоединение дополнительных контактов. Это дает возможность сделать схему цепи немного проще и выдавать дополнительные сигналы для управления.

Благодаря современным технологиям дается возможность своими руками осуществлять контроль показателей напряжения на интегрированных светодиодных экранах. Такие приборы имеют достаточно большой диапазон настроек.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий