Электрика давно и прочно вошла во все сферы жизни и деятельности людей. Широкое распространение получили многочисленные приборы, в том числе и предназначенные для управления питанием. Это разнообразные виды реле, представляющие собой электрические выключатели, осуществляющие соединение или разъединение цепи при заранее заданных условиях. Все подобные устройства различаются особенностями конструкции и типами поступающих сигналов. Без них невозможна работа современного промышленного оборудования и многой другой электронной техники.
Принцип работы и назначение
Все реле относятся к электромагнитным переключающим устройствам, с помощью которых выполняется необходимая регулировка управляемого объекта. Срабатывание устройства происходит после поступления к нему определенного сигнала. Электрические цепи, регулируемые с использованием реле, относятся к категории управляемых. Цепь подачи сигнала от реле к устройству получила название управляющей.
Все реле относятся к устройствам, усиливающим сигнал. То есть, подача даже небольшого количества электричества к оборудованию, вызывает замыкание более мощной цепи. Реле могут работать от переменного или постоянного тока. В первом случае срабатывание происходит, когда входной сигнал имеет определенную частоту. При постоянном токе рабочее состояние реле появляется, когда движение тока становится односторонним, или же электричество движется в двух направлениях.
Таким образом, реле принимает непосредственное участие в замыкании и размыкании цепи. С помощью этих устройств осуществляется контроль над подачей напряжения к приборам и оборудованию, потребляющим электроэнергию.
В настоящее время производятся в основном электронные реле, под управлением надежных микропроцессоров. Аналоговое управление реле включает в свой состав целый комплекс, куда входят транзисторы, резисторы и другие составляющие микросхем. Применение реле полностью автоматизирует рабочие процессы, поскольку задается установленный интервал времени, через который включается и выключается оборудование.
Общее устройство реле
Простейшая схема реле включает в свой состав якорь, магниты и соединяющие элементы. Когда на электромагнит подается ток, происходит замыкание якоря с контактом и дальнейшее замыкание всей цепи.
При уменьшении тока до определенной величины, давящая сила пружины возвращает якорь в исходное положение, в результате, наступает размыкание цепи. Более точная работа устройства обеспечивается использованием резисторов. Для защиты от искрения и перепадов напряжения применяются конденсаторы.
В большинстве электромагнитных реле устанавливается не одна пара контактов, а несколько. Это дает возможность управления сразу многими электрическими цепями.
Классификация и виды реле
Все реле классифицируются по различным признакам:
- По области применения они разделяются на реле управления, защиты и автоматизации электрических систем.
- По принципу работы они могут быть электромагнитными, магнитоэлектрическими, индукционными, полупроводниковыми и тепловыми.
- В зависимости от поступающего параметра устройства разделяются на реле тока, мощности, частоты и напряжения.
- По своему воздействию на управляющую часть они могут быть контактными и бесконтактными.
В зависимости от контролируемых величин, конструкции реле разделяются на несколько основных видов:
- Электрические. С их помощью выполняется включение и выключение электрических цепей. Они незаменимы при работе c большими силовыми нагрузками.
- Герконовые. В этих устройствах используется катушка с герконом, представляющим собой баллон с вакуумом. Иногда он наполняется определенным видом газа. Геркон размещается внутри электромагнита.
- Электротепловые. В работе этих устройств используется принцип линейного расширения металлов.
Существуют и другие виды реле, например, реле времени, работающее по особым схемам с использованием специальных реактивных компонентов.
Для чего нужна установка реле в автомобиле ? Начнем с определения:
Реле — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин.
Типы реле могут различаться по управляющему сигналу и по исполнению, не будем останавливаться на этом, тем более все это есть на той же википедии. Отметим лишь, что наибольшее распространение получили электрические (электромагнитные) реле.
Понять для чего нужно реле из определения трудно, поэтому разжуем на простых словах:
Реле предназначено для коммутации больших токов нагрузки. Другими словами является переключателем, а еще проще — принцип работы реле — малым током (например сигналом кнопки) включать цепи с большим током. А используют реле, когда исполнительное устройство (стартер, генератор, вентилятор, обогрев зеркал, клаксон и т.д.) потребляет больший ток (до 30-40 ампер).
НАПРИМЕР: Для того чтобы с маленькой кнопочки завести двигатель, необходимо, чтобы включился стартер, который потребляет от 80 до 300 ампер. Если не использовать реле, тогда кнопка не выдержит большого тока и расплавится, также как и не предназначенная для больших токов проводка. Поэтому, делают подключение через реле (между кнопочкой и стартером устанавливают реле), которое по импульсу малого тока кнопки внутри себя замыкает мощные контакты, тем самым включая стартер. Как это происходит ?
***********************************************************************************************************************
Устройство реле
Электромагнитное реле состоит из:
электромагнита (представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала).
якоря (пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами).
переключателя (могут быть замыкающими, размыкающими, переключающими).
Контакты реле:
Контакты 85 и 86 — это катушка.
Контакт 30 — общий контакт, всегда присутствует в реле. Он, без подачи напряжения на контакты обмотки, постоянно замкнут на контакт 87а.
Контакт 87А — нормально-замкнутый контакт.
Контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт.
Силовые контакты имеют всегда маркировку 30, 87 и 87а.
Реле – коммутационное устройство (КУ), соединяющее или разъединяющее цепь электронной или электрической схемы при изменении входных величин тока. Прежде чем мы перейдем к детальному рассмотрению того, что такое реле, как устроено, по какому принципу работает и где применяется, пожалуй, нужно узнать, когда это устройство впервые появилось и кто его изобретатель.
Вот таких типоразмеров может быть это устройство
История создания
Первенство создания реле спорно. Некоторые утверждают, что впервые это устройство было сконструировано в 1830-1832 гг. русским ученым Шиллингом П.Л. и являлось основным элементом вызывающего механизма в разработанном им же варианте телеграфа.
Другие научные историки приписывают первенство изобретения известному физику Дж. Генри, который в 1835 г. разработал контактное реле во время усовершенствования созданного им в 1831 году телеграфного аппарата. Первый соленоид работал по принципу электромагнитной индукции и был некоммутационным устройством.
Первое реле Дж. Генри
Реле, в качестве самостоятельного устройства, впервые упоминается в патенте на телеграф, выданном Самуэлю Морозе.
Первое реле Морзе
Как видим, первой сферой применения этого коммутационного устройства был телеграф и только позднее с развитием техники он стал применяться в электрическом и электронном оборудовании.
Устройство и принцип работы реле
Реле представляет собой катушку, состоящую из немагнитного основания, на которое намотан провод из меди с тканевой или синтетической изоляцией, но чаще всего с диэлектрическим лаковым покрытием. Внутри катушки установленной на нетокопроводящее основание, размещается металлический сердечник. Также в устройстве имеются пружины, якорь, соединительные элементы и пары контактов.
При подаче тока на обмотку электромагнита (соленоида) сердечник притягивает якорь, который соединяется с контактом и электрическая или электронная цепь замыкается. При снижении силы тока до определенного значения, якорь, под действием пружины, возвращается на исходную позицию, вследствие чего происходит размыкание цепи.
Более плавная и точная работа достигается благодаря использованию резисторов, а защиту от скачков напряжения и искрения обеспечивает установка конденсаторов.
У большинства электромагнитных реле имеется не одна, а несколько пар контактов, что позволяет управлять несколькими цепями одновременно.
Простейшая схема устройства электромагнитного соленоида
Если в двух словах, то этот вид коммутационного устройства работает по принципу электромагнитной индукции. Благодаря довольно простому принципу действия реле имеют высокую надежность в эксплуатации.
В видеоролике ниже разъясняется принцип действия электромагнитного КУ:
Основные характеристики КУ
К основным характеристикам, на которые следует обратить внимание при выборе данного вида коммутационного устройства, относят:
- чувствительность – срабатывание от подаваемого на обмотку тока определенной силы, достаточной для включения устройства;
- сопротивление обмотки электромагнита;
- напряжение (ток) срабатывания – минимально допустимое значение, достаточное для переключения контактов;
- напряжение (ток) отпускания – значение параметра, при котором происходит отключение КУ;
- время притягивания и отпускания якоря;
- частота срабатывания с рабочей нагрузкой на контактах.
Классификация и для чего нужно реле
Поскольку реле являются высоконадежными коммутационными устройствами, то не удивительно, что они нашли широкое применение в самых различных областях человеческой деятельности. Они используются в промышленности для автоматизации рабочих процессов, а также в быту в самой различной технике, например в привычных всех холодильниках и стиральных машинах.
Разнообразие видов реле очень велико и каждый предназначен для выполнения определенной задачи
Реле имеют сложную классификацию и делятся на несколько групп:
По сфере применения:
- управление электрическими и электронными системами;
- защита систем;
- автоматизация систем.
По принципу действия:
- тепловые;
- электромагнитные;
- магнитолектические;
- полупроводниковые;
- индукционные.
По поступающему параметру, вызывающему срабатывание КУ:
- от тока;
- от напряжения;
- от мощности;
- от частоты.
По принципу воздействия на управляющую часть устройства:
На фото (обведено красным) показано, где находится одно из реле в стиральной машине
В зависимости от вида и классификации реле применяются в бытовой технике, автомобилях, поездах, станках, вычислительной технике и т.д. Однако, чаще всего этот вид коммутирующего устройства используется для управления токами большой величины.
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:
- подача тока на первое коммутационное устройство;
- 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.
Обозначение реле на схеме
Чтобы отремонтировать или создать новое электрооборудование, мало знать как работает реле, нужно знать как оно выглядит на схемах. В приведенной ниже таблице показаны самые основные буквенно-графические обозначения КУ принятые в международном классификаторе.
| Изображение | Описание |
Подробнее, с символическим обозначением реле и других элементов электронных и электрических схем, можно ознакомиться, заглянув в специальные справочники, которых в интернете довольно много.
Ведущие производители реле
| Производитель | Изображение | Описание |
| Finder (Германия) |
|
Компания Финдер производит реле и таймеры и занимает среди европейских производителей третье место. Производитель выпускает реле:
Продукция компании имеет сертификаты ISO 9001 и ISO 14001. |
| АО НПК «Северная заря» (Россия) |
|
Основная продукция российского производителя – якорные электромагнитные коммутационные устройства для специального и индустриального использования, а также слаботочные реле времени с контактными и бесконтактными выходами. |
| Omron (Япония) |
|
Японская компания производит высоконадежные радиоэлектронные компоненты, среди которых:
|
| COSMO Electronics (Тайвань) |
|
Корпорация производит радиотехнические компоненты, среди которых можно выделить релейные компоненты, которые с 1994 года получили сертификат по стандарту ISO 9002.
Продукция компании широко применяется в телекоммуникации, промышленном и медицинском оборудовании, бытовой технике и автомобильном оборудовании. |
| American Zettler |
|
Более 100 лет компания Zettler держит лидерство и устанавливает стандарты работы и качества электротехнических элементов. Этот производитель выпускает более 40 видов КУ, которые удовлетворяют потребности самых различных проектов.
Продукция компании широко применяется в телекоммуникации, периферийной вычислительной технике, средствах управления и прочих типах электронного и электрического оборудования. |
Где приобрести реле и их стоимость
Реле в зависимости от типа КУ, производителя, сферы применения и продавца могут стоить от 15$ до нескольких сотен. Приобрести необходимое коммутационное устройство можно непосредственно у производителя в традиционных специализированных магазинах или интернете. В настоящее время купить нужное реле любого типа и назначения не составит труда. Существуют специальные каталоги, в которых указывается маркировка, компания-производитель, параметры и стоимость изделия.
Заключение
Как следует из этого обзора, реле является неотъемлемой частью практически любой электрической и электронной схемы промышленного оборудования и бытовой техники. Полную информацию об этом виде коммутационного устройства сложно втиснуть в рамки одной статьи. Если у вас возникнут какие-либо вопросы по этой теме, то задавайте и будем вместе разбираться.
«>
