Что такое реле в электротехнике
Что такое реле в электротехнике
Реле́ (фр. relais ) — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин. Различают электрические, механические и тепловые реле.
Существует класс электронных полупроводниковых приборов именуемых оптореле (твердотельное реле), но он в данной статье не рассматривается.
В электронной схемотехнике иногда электронные блоки с функцией переключения цепи по изменению какого-либо физического параметра также называют реле. Например, фотореле, реле контроля фаз или реле-прерыватель указателей поворота автомобиля.
Содержание
Устройство
Основные части электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами.
Историческая справка
Первое реле было изобретено американцем Джозефом Генри в 1831 г. и базировалось на электромагнитном принципе действия, следует отметить, что реле Дж. Генри было не коммутационным. Слово реле возникло от английского relay, что означало смену уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом. Как самостоятельное устройство, реле впервые упомянуто в патенте на телеграф Самюэля Морзе.
Классификация реле
На схемах реле обозначается следующим образом:
1 — обмотка реле (A1, A2 — управляющая цепь), 2 — контакт замыкающий, 3 — контакт размыкающий, 4 — контакт замыкающий с замедлителем при срабатывании, 5 — контакт замыкающий с замедлителем при возврате, 6 — контакт импульсный замыкающий, 7 — контакт замыкающий без самовозврата, 8 — контакт размыкающий без самовозврата, 9 — контакт размыкающий с замедлителем при срабатывании, 10 — контакт размыкающий с замедлителем при возврате, 11 — общий контакт, 11-12 — нормально замкнутые контакты, 11-14 — нормально разомкнутые контакты.
Особенности работы
Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты.
В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче управляющего сигнала электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения управляющего напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.
Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей (такая ситуация часто обозначается в электротехнике как сухой контакт). Более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. Источником управляющего сигнала могут быть: слаботочные электрические схемы (например дистанционного управления), различные датчики (света, давления, температуры и т. п.), и другие приборы которые на выходе имеют минимальные значения тока и напряжения. Таким образом, реле по сути выполняют роль дискретного усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Это свойство реле, кстати, имело широкое применение в самых первых дискретных (цифровых) вычислительных машинах. Впоследствии реле в цифровой вычислительной технике были заменены сначала лампами, потом транзисторами и микросхемами — работающими в ключевом (переключательном) режиме. В настоящее время имеются попытки возродить релейные вычислительные машины с использованием нанотехнологий.
В настоящее время в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяются транзисторы или тиристоры.
При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методом электролиза) для исключения возможности пробоя контакты управляемой цепи исполняются с большой контактной площадью и погружаются в масло (так называемая «масляная ячейка»).
Реле до сих пор очень широко применяются в бытовой электротехнике, в особенности для автоматического включения и выключения электродвигателей (пускозащитные реле), а также в электрических схемах автомобилей. Например, пускозащитное реле обязательно имеется в бытовом холодильнике, а также в стиральных машинах. В этих устройствах реле намного надёжнее электроники, так как оно устойчиво к броску тока при запуске электродвигателя и, особенно, к сильному броску напряжения при его отключении.
Что такое электромагнитное реле, их виды и принцип работы
Коммутационные процессы являются основными во всех автоматизированных системах управления. Самыми распространенными коммутационными элементами при этом являются промежуточные электромагнитные реле.
Несмотря на большое количество различных полупроводниковых устройств, электромагнитные реле до сих пор используются во всевозможном промышленном оборудовании и бытовой технике. Популярность реле обусловлена их надежностью и высокими эксплуатационными характеристиками, которые напрямую зависят от характеристик металлических контактов.
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:
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.
Основные виды и технические характеристики электромагнитных реле
Различают следующие типы:
Любой из типов электромагнитных реле имеет свои определенные параметры. Во время выбора необходимых элементов стоит уделить внимание составу и свойствам контактных пар, определиться с особенностью питания. Далее следует изучить их основные характеристики:
Контактные и бесконтактные
В соответствии с конструкционными особенностями исполнительных элементов, все электромагнитные реле делятся на два типа:
По сфере применения
Классификация электромагнитных реле согласно области их использования:
По мощности управляющего сигнала
Все типы электромагнитных реле имеют определенный порог чувствительности, в связи с этим они делятся на три группы:
По быстродействию управления
Любое электромагнитное реле отличается быстродействием управляющего сигнала, в связи с чем они делятся на:
По типу управляющего напряжения
Реле разделяют на следующие категории:
Обратите внимание! Катушка реле может быть рассчитана на рабочее напряжение 24 В, но при этом контакты реле вполне могут работать с напряжением до 220В. Данная информация указана на корпусе реле.
На фото ниже видно, что на катушке указано рабочее напряжение 24 VDC, то есть 24 В постоянного тока.
По степени защиты от внешних факторов
Все электромагнитные реле имеют следующие типы конструкции:
Виды контактных групп
Электромагнитные реле имеют различные конфигурации и конструктивные особенности контактных групп. Перечислим распространенные типы элементов:
Модели электромагнитных реле, в конструкции которых имеется несколько контактных групп, обеспечивают коммутационные процессы в нескольких автоматизированных сетях.
Обратите внимание! Некоторые виды реле имеют ручной переключатель контактов. Он может быть полезным при наладке схемы. А также индикацию запитки катушки реле.
Электрическая схема подключения реле
На крышке любого устройства, производитель наносит принципиальную схему подключения электромагнитного реле в сеть. На электрической схеме катушку реле изображают прямоугольником и обозначают литерой «К» с цифровым индексом, например, К3. При этом контактные пары, которые не находятся под нагрузкой маркируются буквой «К» с двумя, разделенными точкой, цифрами. например, К3.2 — контакт номер 2, реле К3. Расшифровывается обозначение так: первая цифра – это порядковый номер электромагнитного реле на схеме, вторая обозначает индекс контактных пар данного реле.
Ниже приведён пример электрической схемы, на которой происходит управление соленоидом пневматического клапана с помощью НО контакта реле К1. После замыкания S1 реле запитывается и НО контакт 13, 14 замыкается, при этом на соленоиде Y1 появляется напряжение.
Контактные пары, которые располагаются вблизи электромагнитной катушки, обозначаются штриховой линией. В принципиальной схеме подключения реле обязательно отображаются все параметры контактных пар, указывается максимально допустимое значение коммутационного тока контактов. На катушке реле производитель указывает тип тока и рабочее напряжение.
Стоит отметить, что схема подключения электромагнитного реле составляется для каждого типа элемента сугубо индивидуально в соответствии с особенностями его работы в автоматизированной сети. При этом, для корректной работы некоторых типов реле необходима настройка, в ходе которой устанавливаются оптимальные параметры для работы реле: задержка активации, ток сработки, перезагрузка и т. д.
Основные виды и принцип работы реле времени
Принцип работы и схема подключения теплового реле
Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения
Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить
Что такое импульсное реле — схема подключения для управления освещением
Что такое электроконтактный манометр, назначение, принцип работы, схема подключения и обзор популярных моделей
Устройство и типы электрических реле
В принципе, электрическое реле состоит из катушки с железным сердечником. Если через катушку протекает ток, создается электрическое магнитное поле, и ферромагнитный якорь, прикрепленный к концу катушки, притягивается. За счет притяжения якоря две контактные пружины соединяются друг с другом, и так называемые рабочие контакты в реле (доводчике) замыкаются. Из-за магнитного поля контакты в реле могут открываться (нормально замкнутые контакты) и замыкаться (нормально разомкнутые контакты).
Также используются комбинации контактов NC и NO, это называется так называемым переключающим контактом. Как только катушка больше не возбуждается, сила, накопленная в пружинах, возвращает якорь в исходное положение и остается там до тех пор, пока ток снова не потечет через катушку.
При достижении определенной входной величины в реле, поток тока скачкообразно увеличивается. Реле активируется через цепь управления и затем может использоваться для переключения дополнительных цепей.
На каждом устройстве нанесены значения напряжения и тока на которые оно рассчитано, и схема контактов управляющих цепей.
В чем преимущества и недостатки реле?
В настоящее время полупроводники, полупроводниковые схемы или транзисторы часто предпочтительны в качестве альтернативы реле, но они по-прежнему находят множество областей применения, в том числе по следующим причинам:
Недостатки реле
Благодаря длительному времени отклика и времени спада реле относятся к числу самых медленных среди механизмов переключения: в то время как оно имеет время отклика в несколько миллисекунд, полупроводники переключаются за несколько микросекунд или даже наносекунд, то есть на несколько степеней в десять быстрее. Из-за их механической и электрической конструкции при переключении реле всегда необходимо учитывать основной механический и электрический износ, и необходимо сравнивать срок службы системы переключения.
Какие существуют типы реле и чем они отличаются?
Реле бывают разных конструкций и типов. Классификация реле может основываться на разных критериях:
Наиболее часто встречаются следующие типы реле:
Где используются релейные схемы и кому нужны реле?
В принципе, устройства имеют множество применений в качестве переключателей с дистанционным управлением. Эти электромеханические компоненты в основном используются в качестве переключающих усилителей, поскольку они могут переключать высокие электрические мощности через цепь управления с очень низкими мощностями. Эффект усиления можно представить себе как небольшую струйку воды, которая заставляет течь весь водопад.
На что следует обратить внимание при покупке реле?
Перед покупкой реле следует тщательно спланировать и набросать коммутационное устройство. Следует четко определить цель интегрируемого компонента и его задачу. Когда вы наконец нашли правильный тип реле, при выборе продукта обратите внимание на основные характеристики соответствующей катушки, установленной в реле, и всей системы.
К основным характеристикам реле относятся, например:
Например, если вы хотите создать стационарно установленную схему, в которой маловероятно, что реле подвергнется ударам, это одно. Однако для реализации переносной схемы необходимо тщательно проверить, не может ли реле быть повреждено при движении во время транспортировки.
Что касается контактов, вы должны обращать внимание не только на их тип и количество, но и на характеристические значения, такие как длительный ток, ток переключения, а также коммутируемое и испытательное напряжение. В конечном счете, электрический и механический срок службы и диапазон температур, в котором реле может работать, также играют важную роль при принятии решения о том, какое реле купить.
Если стоит выбор, где купить электрическое реле, выбирайте надёжного поставщика. Компания « АнЛан » занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.
Автоматизируем процессы или что такое реле
Время чтения: 4 минуты Нет времени?
Отправим материал вам на e-mail
Наряду с ручными выключателями и переключателями в радиоэлектронике, автомобилестроении и производствах широко используют релейное соединение. Что такое реле? Это устройство, которое в автоматическом режиме связывает и переключает электрические и не электрические цепи по внешнему сигналу. Другими словами, оно необходимо для коммутации скачкообразных изменений цепи в результате задаваемого входного воздействия. В сегодняшнем обзоре мы расскажем, чем может быть полезно это устройство, каких видов бывает и как его правильно выбрать и подключить.
Электромагнитное релейное соединение
Для чего нужно реле: области применения
Релейное соединение регулирует работу управляемых узлов, если подается команда необходимого значения. Цепь, работу которой данное соединение регулирует, называется управляемой. Цепь, по которой сигналы проходят к узлам, принято называть управляющей.
Релейное соединение выступает для усиления сигнала. Небольшое количество электрического тока поступает на устройство, после чего происходит замыкание мощной цепи. Реле может работать от постоянного либо переменного тока.
Краткая историческая справка создания
История релейного соединения начинается с 1831 года. Это открытие принадлежит американцу Джозефу Генри. Первое реле работало по принципу электромагнитного действия и было некоммутационным. «Relay» в переводе означает замену почтовых конных упряжек на переправах или передачу эстафеты в спортивных состязаниях. В качестве самостоятельного устройства его впервые применили на телеграфе Морзе.
Схема электромагнитного реле
Самая простая схема электромагнитного соединения состоит из следующих элементов:
Все элементы устанавливаются на основание и закрываются крышкой. Электромагнитные соединения достаточно популярны благодаря повышенной надежности и простой схеме работы. Их можно встретить в электроустановках, защитных приборах.
Для того, чтобы понять, как работает реле, можно изучите схему ниже:
Принцип работы реле
После подачи на катушку напряжения, электрический ток, проходя по ее виткам, создает электромагнитную движущую силу (ЭДС). В сердечнике из металла создается магнитное поле, которое притягивает якорь. С его помощью происходит размыкание одной цепи и замыкание другой. Аналогичные изменения происходят и в подсоединенных цепях.
В исходное положение якорь возвращается под воздействием пружины после того, как значения тока становятся меньше определенных параметров. Дополнительно в релейное устройство могут быть включены резисторы, которые делают работу более точной, и конденсаторы, регулирующие подачу напряжения и защищающие от перепадов или искрения.
Управляемая и управляющие цепи не связаны между собой. Параметры тока также могут отличаться. В управляемой он может быть больше. То есть, релейное соединение выступает своего рода усилителем электрических параметров: тока, напряжения и мощности в цепи.
С принципом работы 4-х контактного реле можно ознакомиться на следующем видео:
Основные технические характеристики реле
Основные характеристики релейного соединения – зависимость между входными и выходными значениями.
| Обозначение | Наименование показателя | Описание |
|---|---|---|
| Хср | Показатель срабатывания | Величина, при которой происходит срабатывание якоря (воздействующая величина) |
| Хотп | Показатель отпуска | Противоположный параметр, при котором якорь отпадает (воздействующая величина) |
| Кв | Коэффициент возврата | Отношение значения отпуска к значению срабатывания |
Что такое реле: основные виды и их назначение
В зависимости от того, какие показатели подлежат контролю, релейные соединения можно разделить на:
По области использования их следует разделить на следующие виды:
Рассмотрим классификацию по принципу работы более подробно.
Реле переменного тока
Релейное соединение переменного тока состоит их таки же элементов, что и нейтральное. Все элементы изготавливают из листового металла электротехнического с целью уменьшения потерь на гистерезис и вихревые токи. Кроме того, магнитопровод изготавливается шихтированным. Срабатывание механизма происходит при подаче тока на обмотку определенной частоты.
Если не предпринимать специальные действия, электромеханическая сила проходит через «ноль» 2 раза за период подачи напряжения. Для того, чтобы избежать подобную вибрацию якоря, одна сторона сердечника разделяется на 2 части. На одну насаживают виток из меди, который выполняет роль экрана. Основной недостаток такого соединения – повышенное потребление электрической энергии и сопутствующая вибрация.
В качестве вспомогательного следует рассмотреть принцип работы промежуточного реле 220 В. С его помощью можно разъединять отдельные группы цепей, либо, при разъединении одной, включить другой контур.
Схема работы устройства переменного тока
Реле постоянного тока
Отличие модели постоянного тока от переменного в магнитопроводе. В данном соединении он цельный. Кроме того, катушка выполнена более высокой и узкой, в отличие от переменного. В остальном, принцип действия реле аналогичен переменному.
Это важно! Основное отличие реле постоянного тока от переменного– небольшое потребление электроэнергии. Это крайне важно для постоянно работающего оборудования.
Схема работы изделия постоянного тока
Электромагнитное соединение
Их можно разделить на нейтральные и поляризованные соединения. В первом случае соединение отвечает на постоянный ток, проходящий в обоих направлениях. Во втором – реакция на полярность сигнала управления.
Плюсы электромагнитных соединений:
К минусам следует отнести низкую скорость функционирования, ограниченный ресурс. Кроме того, при работе в режиме замыкания/размыкания могут возникать радиопомехи.
Принцип работы электромагнитного соединения
Электронное соединение
В составе электронного устройства те же элементы, что и в электромагнитном. Основное отличие от аналогов – установка полупроводникового диода вместо магнита. Его задача –контролировать работу обратного тока. Электронные реле применяются в электрических цепях, блоках памяти и иных узлах для подключения силовых нагрузок. Электронное соединение мгновенно изменяет параметры цепи.
В качестве примера можно привести работу автомобильных узлов (генератора, стартера, обогрева зеркал), потребляющих ток большой силы. Можно сказать, что такое токовое реле будет лучшим выбором для данного переключения.
Обозначение реле на электрических схемах
Условное обозначение релейного соединения в виде прямоугольника является единым для всех схем. Со стороны большей длины отводят линии выводящих элементов. Обозначения для контактов аналогично контактам на выключателях. Контакты, расположенные на расстоянии друг от друга, обозначаются буквой К рядом с геометрической фигурой и номером, которым маркировано устройство. Зная буквенное обозначение, можно без труда прочитать схему и понять, где находится реле.
Обозначения на схемах контактов реле выглядят следующим образом:
Условные обозначения элементов на электрической схеме приведены на данном рисунке:
Основные производители
Перед выбором производителя реле, необходимо ознакомится с его рейтингом и каталогом продукции:
| Производитель | Описание |
|---|---|
| АО «НПП Старт» | Основной акцент компании – разработка и производство релейных соединений |
| ОАО «МиассЭлектроАппарат» | Деятельность направлена на производство продукции для автомобилей |
| ОАО «Иркутский релейный завод» | Основное производство –коммутационная техника |
| Фирма «Crydom» США | Ведущая торговая марка твердотельных изделий |
| «Finder» | С 1954 года производит исключительно релейными соединениями. Занимает 3 место в линейке производителей |
Изделие производителя «Finder»
Выбираем что купить: электромагнитное или электронное реле, цены
После того, когда было выбрано изделие по требуемым параметрам необходимо ознакомиться со всеми предложениями на рынке. Интернет сыграет роль доброго помощника. Все производители и поставщики электротехнической продукции размещают свои товары и их характеристики в общем доступе. С ориентировочными ценами можно ознакомиться в нашей подборке:
| Изображение | Марка | Максимальный коммутируемый ток, А | Ориентировочная стоимость, руб |
|---|---|---|---|
| Электромагнитные изделия | |||
 | 24VDC 1пер. 5A 240VAC | 5 | 110 |
 | 4-Form-C, 4PDT, 4CO 5VDC | 6 | 450 |
 | 5VDC 1пер. 1A/250VAC | 13,5 | 270 |
 | 24VDC 2пер. 8A/250VAC | 8 | 130 |
 | 12VDC 1пер. 12A/250VAC | 12 | 170 |
 | 3VDC 2пер. 2A/250VAC | 2 | 200 |
 | 230VAC 2пер. 12А | 12 | 510 |
| Электронные изделия | |||
 | DEKraft ПР102-4-05-220-AC LED 23225DEK 1113705 | 5 | 231 |
 | НовАтек-Электро РН-111М 196596 | 16 | 2472 |
 | SVEN OVP-11F SV-012472 | 15 | 668 |
Реле напряжения SVEN OVP-11F SV-012472
Заключение
Релейное соединение- большой помощник для электрических систем при построении различных схем, начиная от защитного механизма отключения и заканчивая защитными функциями в приборостроении, космической промышленности, военном производстве. В быту реле переменного тока малогабаритное на 220 В будет отличной опорой. Основная его функция – контроль и регулирование электрического оборудования. В принципе, его установка не обязательна, но реле повышает функционирование и стабильность работы техники
Видео: что такое реле и принцип его работы
Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте