Что такое реле: разновидности, область использования, основные характеристики

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:

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.

Устройство и принцип работы реле

Реле представляет собой катушку, состоящую из:

• немагнитного основания с обмоткой из меди, дополненной тканевой, синтетической изоляцией или (чаще) диэлектрическим лаковым покрытием;
• металлического сердечника;
• пружин;
• якоря;
• соединителей;
• контактной пары.

Когда ток подается на обмотку электромагнита или соленоида, якорь, соединенный с контактом, притягивается к сердечнику, происходит замыкание электрической или электронной цепи. Если сила тока уменьшается до заданного показателя, пружина воздействует на якорь, который в свою очередь возвращается в исходное положение, цепь размыкается, происходит отключение потребителей.

Резисторы обеспечивают более плавную и точную работу. С помощью конденсаторов системы защищают от перепадов напряжения и искрения.

Электромагнитный соленоид (простейшая схема):

Большинство модификаций электромагнитных реле оснащены несколькими парами контактов, что обеспечивает одновременное управление несколькими цепями. Принцип работы коммутационного устройства представляет собой электромагнитную индукцию. Простота эксплуатации обеспечивает безотказную работу устройств.

Ключевые характеристики реле:

• чувствительность — то есть реакция на силу, с которой ток подается на обмотку, чтобы устройство включилось;
• сопротивление обмотки электромагнита;
• напряжение срабатывания обозначает минимальную величину тока для переключения контактов;
• напряжение отпускания в виде параметра тока, при котором коммутационное устройство отключается;
• время, за которое притягивается и отпускается якорь;
• частота срабатывания с рабочей нагрузкой на контактах.

Как обозначается на схеме

Ремонт, подключение или разработка электрооборудования выполняются с помощью специальных схем

Так как реле является важным компонентом системы, важно знать, как оно обозначается схематично. Существует международный классификатор с буквенно-графическими обозначениями коммутационного устройства. На электрических схемах реле представлено в виде прямоугольника

Выводы питания показывают от наибольших его сторон. Буквенное обозначение функционального назначения реле:

На электрических схемах реле представлено в виде прямоугольника. Выводы питания показывают от наибольших его сторон. Буквенное обозначение функционального назначения реле:

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

Схематичное обозначение коммутационного устройства:

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ

Неизменной составной частью реле являются, как мы выяснили, контакты.

Основными их электрическими характеристиками являются коммутируемые напряжения и ток. Кроме того, критичным может оказаться время переключения – реле устройство достаточно инерционное, причем за счет нескольких конструктивных особенностей:

Электромагнит, являясь катушкой индуктивности, при подаче тока оказывает сопротивление его резкому нарастанию. Соответственно магнитное поле тоже запаздывает и обеспечивает нужное усилие притяжения якоря с задержкой. Контактная группа и якорь, имея определенную массу тоже инертны и вносят свой вклад в формирование задержки срабатывания.

Кстати, здесь еще не упоминалось герконовое реле, по сути тоже являющееся электромагнитным. Но разница в том, что сердечника оно не имеет. Магнитное поле воздействует непосредственно на контактные пластины, помещенные в вакуумную трубку.

За счет этого достигается высокое быстродействие. Но минус есть – низкие коммутируемые мощности. Больших токов геркон не потянет.

Это основное что касается контактов. Переходим к катушке управления.

Как уже говорилось, она может быть рассчитана на работу в цепях переменного и постоянного тока. Кроме того, катушка тоже имеет свои рабочие ток и напряжение, причем параметры эти могут значительно различаться в зависимости от типа реле. Очевидно, чем мощнее контактная группа, тем она массивней и тем большая мощность требуется для управления ею.

Вкратце это основные параметры, на которые нужно обращать внимание при выборе коммутационных изделий типа реле.

Но есть еще несколько моментов:

• степень защиты от внешних воздействий (пыли, влаги и пр.);
• исполнение, определяющее безопасность применения во взрывоопасных зонах.

Кроме того, некторые типы, например с открытыми контактами, при эксплуатации в сетях с напряжением 220 В без дополнительной защиты могут представлять опасность с точки зрения поражения электрическим током.

  *  *  *

2014-2023 г.г. Все права защищены.

Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Основные технические характеристики, плюсы и минусы, область применения

Как любые электротехнические детали, электромагнитное реле подбирают по параметрам. Сначала определяются с составом контактных групп, затем — с питанием. Затем наступает пора выбора характеристик.

• Ток или напряжение срабатывания. Самое низкое значение тока или напряжения, при котором контакты уверенно переключаются.
• Ток или напряжение отпускания. Максимальное значение параметров, при которых пружина оторвет якорь от катушки.
• Чувствительность. Минимальный уровень мощности, при котором реле срабатывает.
• Сопротивление обмотки. Измеряется при температуре +20°C.
• Рабочий ток или напряжение. Это диапазон значений, при которых реле точно сработает в эксплуатационных условиях.
• Время срабатывания. Промежуток от момента подачи питания на обмотку до переключения первого контакта.
• Время отпускания. Через какой промежуток времени после снятия питания «отлипнет» якорь.
• Частота коммутации. Сколько раз может сработать реле за определенный промежуток времени.

Характеристики электромагнитного реле. Один из видов

Электромеханические реле имеют большой рабочий ресурс, невысокую цену. Еще один плюс — малое падение мощности при переключении. Но они создают помехи при работе, возможен дребезг контактов, скорость срабатывания совсем невысокая, есть проблемы с индуктивными нагрузками.

Все эти свойства определяют область применения. Обычно это коммутация питания приборов, работающих от 220 В переменного тока или 12 В и 24 В постоянного. Чаще всего нагрузкой являются электродвигатели невысокой мощности, еще подключают освещение, другую индуктивную и активную нагрузку. Мощность коммутируемой нагрузки от 1 Вт до 2-3 кВт.

Плюсы и минусы

Как и у любого элемента, у реле есть свои преимущества и недостатки, тем не менее несмотря на минусы, в некоторых случаях без применения эти устройств просто не обойтись.

Плюсы

1. Простая конструкция
2. Легко ремонтируется, всегда можно разобрать чтобы подчистить контакты, заменить отдельные элементы
3. Низкое сопротивление на контактах

Минусы

1. Ограниченный ресурс, так как используются механические элементы
2. Контакты иногда обгорают
3. Низкая скорость при срабатывании в отличие от полупроводниковых элементов, механическое устройство в сто раз медленнее электронного, но при этом скорость срабатывания все равно достаточно велика
4. Возможно дребезжание контактов при недостаточном напряжении на катушке
5. Щелчки при переключении

Как проверить электромагнитное реле

Работоспособность электромагнитного реле зависит от катушки. Поэтому в первую очередь проверяем обмотку. Ее прозванивают мультиметром. Сопротивление обмотки может быть как 20-40 Ом, так и несколько кОм. При измерении просто выбираем подходящий диапазон. Если есть данные о том, какая величина сопротивления должна быть — сравниваем. В противном случае довольствуемся тем, что нет короткого замыкания или обрыва (сопротивление стремится к бесконечности).

Проверить электромагнитное реле можно при помощи тестера/мультиметра

Второй момент — переключаются или нет контакты и насколько хорошо прилегают контактные площадки. Проверить это немного сложнее. К выводу одного из контактов можно подключить источник питания. Например — простую батарейку. При срабатывании реле потенциал должен появиться на другом контакте или исчезнуть. Это зависит от типа проверяемой контактной группы. Контролировать наличие питания также можно при помощи мультиметра, но его надо будет перевести в соответствующий режим (контроль напряжения проще).

Если мультиметра нет

Не всегда под рукой есть мультиметр, но батарейки есть почти всегда. Давайте рассмотрим пример. Есть какое-то реле в герметичном корпусе. Если знаете или нашли его тип, можно посмотреть характеристики по названию. Если данные не нашли или нет названия реле, смотрим на корпус. Обычно тут указывается вся важная информация. Напряжение питания и коммутируемые токи/напряжения есть обязательно.

Проверка обмотки электромагнитного реле

В данном случае имеем реле, которое работает от 12 V постоянного тока. Хорошо если есть такой источник питания, тогда используем его. Если нет, собираем несколько батареек (последовательно, то есть одну за одной), чтобы суммарно получить требуемое напряжение.

При последовательном соединении батареек их напряжение суммируем

Получив источник питания нужного номинала, подключаем его к выводам катушки. Как определить где выводы катушки? Обычно они подписаны. Во всяком случае, есть обозначения  «+» и «-» для подключения источников постоянного питания и знаки для переменного  типа таких «≈».  На соответствующие контакты подаем питание. Что происходит? Если катушка реле рабочая, слышен щелчок — это притянулся якорь. При снятии напряжения он слышен снова.

Проверяем контакты

Но щелчки — это одно. Это значит, что катушка работает, но надо еще контакты проверить. Возможно они окислились, цепь замыкается, но сильно падает напряжение. Может они стерлись и контакт плохой, может, наоборот, закипели и не размыкаются. В общем, для полноценной проверки электромагнитного реле необходимо еще проверить работоспособность контактных групп.

Проще всего объяснить на примере реле с одной группой. Они обычно стоят в автомобилях. Автолюбители называют их по числу выводов: 4 контактные или 5 контактные. В обоих случаях там всего одна группа. Просто четырех контактное реле содержит нормально замкнутый или нормально разомкнутый контакт, а пятиконтактное — переключающую группу (перекидные контакты).

Электромагнитное реле 4 и 5 контактное: расположение контактов, схема подключения

Как видите, питание подается в любом случае на выводы, которые подписаны 85 и 86. А к остальным подключается нагрузка. Для проверки 4-контактного реле можно собрать простейшую связку из маленькой лампочки и батарейки нужного номинала. Концы этой связки прикрутить к выводам контактов. В 4-контактном реле это выводы 30 и 87. Что получится? Если контакт на замыкание (нормально разомкнутый), при сработке реле лампочка должна загореться. Если группа на размыкание (нормально замкнутый) должна потухнуть.

В случае с 5-контактным реле схема будет чуть сложнее. Тут потребуется две связки из лампочки и батарейки. Используйте лампы разного формата, цвета или каким-то образом их разделите. При отсутствии питания на катушке у вас должна гореть одна лампочка. При срабатывании реле она гаснет, загорается другая.

Электромагнитные реле прямого действия

Рис. 13-3. Встроенное реле тока мгновенного действия.
Наиболее широкое распространение в устройствах электроснабжения реле прямого действия получили в качестве приборов защиты максимального тока и минимального напряжения, встраиваемых в привод масляных выключателей (см. §3-5). Рассмотрим принцип действия и устройство реле максимального тока (рис. 13-3).
Реле имеет вертикально расположенную катушку 3; внутри которой свободно перемещается якорь 5 с короткозамкнутым витком 4, предотвращающим вибрацию якоря и его прилипание к полюсу 1. При превышении током катушки определенного заданного значения якорь притягивается к неподвижному полюсу 1 и, ударом бойка 2 воздействуя на расцепитель привода, отключает выключатель. Реле крепится к корпусу привода 6. Для плавного изменения тока срабатывания (уставка реле) служит регулировочный винт 7, помещающийся в стакане 9. Изменяя высоту первоначального положения якоря, можно влиять на величину тока срабатывания реле. Для фиксации положения регулировочного винта служит гайка 8.
В иной модификации реле (тип РТМ) уставка тока срабатывания регулируется ступенями, путем переключения числа витков обмотки. Реле РТМ выпускаются в четырех исполнениях, со следующими ступенями тока срабатывания: PTM-I — 5; 7,5; 10; 15 А; РТМ-II — 10; 15; 20; 25 А; РТМ-III — 30; 40; 50; 60 A; PTM-IV — 75; 100; 125; 150 А. Рис. 13-4. Встроенное реле тока с выдержкой времени срабатывания.
Встроенные реле тока прямого действия могут содержать элемент, обеспечивающий определенную выдержку времени от момента срабатывания реле до его отключающего воздействия на выключатель. На рис. 13-4 показано реле максимального тока типа РТВ с элементом времени. Отличие такого реле от рассмотренного заключается в том, что связь якоря с бойком осуществляется пружиной 1 и движение якоря не происходит свободно, как в предыдущем случае, а заторможено часовым механизмом 2, с которым якорь связан тягой 3.
При превышении заданного значения тока якорь втягивается в катушку и движется в соответствии с действием часового механизма (см. рис. 2-16). В некотором положении якоря, по отработке заданного времени, часовой механизм освобождает тягу и боек с силой толкает рычаг отключающего валика 4 выключателя. Скорость отработки времени часовым механизмом зависит от втягивающего усилия катушки. В связи с этим время срабатывания реле зависит от тока в катушке. Пружина I рассчитана таким образом, что при кратности тока реле по отношению к току срабатывания, она не сжимается, образуя жесткую связь якоря с бойком. При кратности k>3 якорь мгновенно поднимается до упора, полностью сжимая пружину; при этом реле срабатывает с неизменной выдержкой времени, которую можно регулировать изменением зацепления зубчатых передач часового механизма реле. Характеристика времени рассмотренного реле имеет ту особенность, что в некоторой части ее время срабатывания зависит от величины тока. В другой же ее части, при значениях тока, превышающих определенную величину, время срабатывания от тока не зависит. Такая характеристика носит название ограниченно зависимой характеристики. Катушка имеет несколько отпаек для ступенчатого изменения тока срабатывания. Реле РТВ выпускаются в пяти вариантах с нижеследующими значениями тока срабатывания:

Выдержка времени реле РТВ всех модификаций в независимой части может плавно регулироваться от 0 до 4 с1. На рис. 13-5 показаны характеристики реле для различных установок времени (1, 2, 3 и 4 с) в независимой части. Рис. 13-5. Кривые зависимости времени срабатывания реле типа РТВ от кратности тока реле к току уставки.
Аналогично рассмотренному устроены реле минимального напряжения прямого действия, с той разницей, что здесь нормальным положением якоря является его втянутое в катушку состояние. При исчезновении или уменьшении напряжения ниже заданного напряжения якорь падает, воздействуя на отключающую защелку привода выключателя. Реле минимального напряжения также выполняются о мгновенным действием (РИМ) и с выдержкой времени (РНВ), обусловленной действием часового механизма.Реле тока питаются от вторичных обмоток трансформаторов тока, а реле напряжения — от измерительных трансформаторов напряжения или силовых трансформаторов собственных нужд электрической установки. Электромагнитные реле описанной конструкции отличаются простотой и надежностью, но имеют значительный разброс по параметрам срабатывания и низкий коэффициент возврата.

Реле в блоке под капотом

• К1_Х125 — реле стартера.
• К2_Х125 — реле электронного блока управления двигателем (ЭБУ).
• К5_Х125 — реле режимов работы очистителя лобового стекла.
• К6_Х125 — реле переднего стеклоочистителя. См. пред. 14 в блоке под капотом.
• К7_Х125 — реле омывателя фар (насос). Если не работает, проверьте уровень жидкости в омывателе, а также отсутствие засоров и замерзания в трубках и форсунках.
• К8_Х125 — реле компрессора кондиционера.
• К10_Х125 — реле топливного насоса. См. пред. 24 в блоке под капотом.
• К11_Х125 — реле вентилятора радиатора.
• К12_Х125 — реле вентилятора радиатора.
• К1З_Х125 — реле вентилятора радиатора. См. пред. 5 в блоке под капотом.
• К14_Х125 — реле обогрева топливного фильтра (только для дизельных двигателей).
• К15_Х125 — реле вентилятора печки. См. пред. 3 в блоке под капотом.
• К16_Х125 — реле противотуманных фар. См. пред. 13 в блоке под капотом.

Разновидности сигнального реле

Существуют следующие разновидности указательных реле: разомкнутые; замкнутые; переключающиеся. Они бывают с постоянной или переменной токовой характеристикой. При этом реле постоянного тока могут быть: нейтральные, поляризованные, комбинированные.

Современное указательное реле

Нейтральные реле фиксируют наличие и отсутствие управляющего сигнала. Поляризованные устройства реагируют на полярность регулирующего сигнала. При этом если полярность изменяется, реле переключается. Комбинированные типы сочетают два вышеописанных вида, реагируют на полярность и на сигнал.

По конструктивным особенностям можно разделить указательное реле на две подгруппы: статические и электромеханические. Статическими бывают ионные, микропроцессорные, ферромагнитные, полупроводниковые. Электромеханические реле могут быть магнитоэлектрическими, индукционными, электромагнитными, термореле, электродинамические.

Электромагнитные виды имеют магнитную конструкцию и катушку, которая расположена на ее фиксированной части. Кроме этого конструкция имеет якорь, который имеет связь с замкнутыми и разомкнутыми контактами. При подаче напряжения на катушку, якорь притягивается и активизирует контакты, при этом замыкая и размыкая их.

Электромеханический вид приборов приводит в действие исполнительный двигатель небольшого размера, который посредством редуктора, связан с группами контактов.

Помимо этого реле делятся в зависимости от контролируемого параметра: мощности, напряжения, тока, времени и так далее.

Самые популярные разновидности указательных реле:

1. РУ-21. Используются в защитных системах для указания сработки реле защиты и автоматики. Конструкция такого реле рассчитана на постоянный ток, который соответствует величине срабатывания в 0,006А.
2. РУ-11. Применяется для сигнализирования в случае аварии в электросетях постоянного и переменного тока 220В/380В – 50 Герц, 440В – 60 Герц. Используются в механизмах автоматики.
3. ПРУ – 1. Применяется для контролирования сработок автоматики и систем защиты. Механизм эксплуатируется в электролиниях постоянного тока, при этом показатель срабатывания составляет 0,01А.