Электромагнитное реле

Определение реле

Реле представляет собой устройство, выходная величина которого изменяется скачкообразно при достижении определенного значения входного сигнала. Чаще всего такое скачкообразное изменение достигается замыканием или размыканием электрических контактов.

Виды

Выпускается большое количество различных видов реле. Их можно разделить по следующим основным признакам:

• по назначению (управляющие, защитные, сигнальные);
• по типу поступающего сигнала (сигналы в виде тока, напряжения, мощности, частоты, давления, акустических волн, концентрации газа);
• по способу воздействия на управляемую цепь (контактные и бесконтактные);
• по питанию (постоянного и переменного тока);
• по применяемой элементной базе – электромеханические (ЭМХР) и электронные (ЭР).

Назначение

Реле управления необходимы для включения и выключения различных элементов схемы или всей системы. Включаются непосредственно в электрическую цепь.

Реле защиты предназначены для отключения изделий при превышении допустимых для них норм. Например, отключение двигателя при его перегреве.

С помощью реле сигнализации передается сигнал о достижении или превышении допустимого параметра системы. Например, с использованием звукового сигнала.

Тип входного сигнала

Реле может срабатывать как при достижении заданной величины определенным электрическим параметром схемы (ток, напряжение, мощность), так и другими физическими величинами. В последнем случае часто используется датчик, преобразующий неэлектрический параметр в электрический. Например, в реле давления это может быть мембрана, замыкающая электрические контакты, а в реле контроля уровня – изменение сопротивления слоя жидкости.

Замыкаемая цепь

При срабатывании в контактном реле происходит замыкание рабочих контактов, а в неконтактном – изменение параметров электроцепи (тока, напряжения, сопротивления). К бесконтактным реле можно отнести и некоторые ЭР, поскольку обычные контакты там отсутствуют, а переключение происходит с помощью тиристоров.

Питание

Реле могут питаться как постоянным (DC), так и переменным (AC) токами. Приборы первого типа используются обычно на транспорте с бортовым источником постоянного тока, а также на подстанциях, где имеется автономное питание от аккумуляторов. На промышленных объектах чаще применяют реле второго рода.

Элементная база

В ЭМХР, в основном, используются механические элементы, тогда как в ЭР применяются новейшие микросхемы и процессоры.

В частности, в состав ЭР, называемых иногда твердотельными реле (Solid State Relay), могут входить микропроцессор, АЦП, память, блок выходных реле. ЭР работает в соответствии с заложенной в его память программой.

Достоинства:

• меньшая масса и размеры;
• большое количество выполняемых функций;
• возможности по изменению конфигурации системы;
• высокая надежность.

Недостатками ЭР является их большая цена и невысокая пригодность к ремонту. Последнее объясняется тем,что при выходе такого реле из строя приходится менять не вышедший из строя элемент, а всю электронную плату. Кроме того, такое реле чувствительно к паразитным электромагнитным полям, что снижает его защищенность при террористической атаке на объект или воздействии ЭМИ атомного взрыва.

Поскольку коммутируемый полупроводниковыми элементами ток относительно невелик, то для управления мощными агрегатами (двигателями, насосами) в ЭР иногда встраивается ЭМР. Примером такого устройства может служить реле контроля уровня (РКУ) жидкости.

РКУ

Такое реле может быть использовано, например, для автоматизации работы насосной станции. РКУ представляет собой электронный блок, который, получив сигнал от датчиков, обрабатывает его по определенному алгоритму и управляет включением насоса через встроенное мощное ЭМР.

В состав устройства, кроме электронного блока, входят датчики, которые помещаются в резервуар с водой. Датчик состоит из опущенных в воду трех стержней различной длины – короткого и 2 длинных. При понижении уровня воды до конца длинного стержня датчик вырабатывает сигнал, поступающий на вход электронного блока. Там сигнал обрабатывается, после чего формируется команда на включение насоса. При достижении уровня воды конца короткого стержня выдается сигнал на выключение насоса.

В большинстве существующих систем автоматики используются реле электромеханического типа.

В зависимости от принципа действия ЭМХР могут быть:

• электромагнитные (ЭМР);
• магнитоэлектрические;
• электродинамические;
• индукционные;
• тепловые.

ЭМР представляет собой устройство, действие которого основано на втягивании якоря в катушку индуктивности. Перемещение якоря передается подвижным контактам, которые могут размыкаться или замыкаться.

Работа следующих трех реле подобна действию электроизмерительных приборов соответствующего типа. Разница состоит только в том, что вместо стрелок в приборах перемещаются электрические контакты.

Последний тип реле использует тепловые свойства электрического тока.

Цены на реле   промежуточные электромагнитные

Конструкция ЭМР

ЭМР – это самый давний и распространенный тип реле.

В состав такого реле входят следующие основные элементы:

1. Катушка с намотанным на сердечник проводом.
2. Якорь.
3. Контакты.
4. Возвратная пружина.

Работает ЭМР следующим образом. При появлении на выводах катушки напряжения, через нее потечет ток. В результате этого вокруг катушки появится электромагнитное поле (ЭМП). Под воздействием ЭМП якорь притянется к сердечнику катушки и через элементы механической связи передвинет подвижные контакты. В результате этого замкнется (разомкнется) электрическая цепь. При падении протекающего через катушку тока уменьшится ЭМП, а якорь и контакты вернутся в первоначальное положение.

Виды ЭМР

ЭМР могут питаться от постоянного и переменного тока. Реле первого типа бывают нейтральными (НЭМР) или поляризованными (ПЭМР).

В ПЭМР перемещение якоря, а, следовательно, и замыкание групп контактов, зависит от полярности напряжения на обмотке. НЭМР срабатывает при любой полярности сигнала одинаково.

По исполнению ЭМР могут быть герметичными, открытыми и зачехленными (с возможностью снятия крышки).

ЭМР также различаются во типам контактов, которые могут быть нормально разомкнуты, нормально замкнуты или быть переключающимися.

Последние состоят их трех пластин, причем средняя пластина подвижная. При срабатывании один контакт разрывается, а другой замыкается этой подвижной пластиной.

Цены на электромагнитные реле

Основные характеристики ЭМР

Подбор подходящего ЭМР производится с учетом его основных характеристик, к которым относятся:

1. Коммутируемая мощность (Рсом=Icom*Ucom). По мощности различают нормальные приборы (120 Вт < Рсом < 500 Вт), а также слаботочные реле (Рсом < 120 Вт) и силовые (контакторы), для которых Рсом > 500 Вт.
2. Время срабатывания (tср). Если tср< 50 мс, то прибор считается быстродействующим, а если tср > 150 мс, то это прибор замедленного действия.
3. Мощность срабатывания Рср. У высокочувствительных приборов Рср не превышает 0,01 Вт, а у чувствительных – 0,05 Вт.
4. Уставка – это значение тока, при котором реле срабатывает (ток срабатывания – Icр). Часто величину уставки можно перенастраивать.

Кроме того, при выборе ЭМР часто имеют значение и другие параметры прибора:

• ток отпускания (Iотп);
• сопротивление обмотки (R);
• время отпускания;
• частота коммутации.

Видео – Основные параметры электромагнитных реле

В таблице в качестве примера приведены паспортные характеристики ЭМР РЭС 9.

Таблица:

Достоинства и недостатки

К достоинствам ЭМР можно отнести их невысокую стоимость, довольно большой ресурс работы и небольшие потери мощности при переключении.

К недостаткам относятся:

• создания помех;
• малая скорость переключения;
• трудности при работе с индуктивными нагрузками;
• возможное дребезжание контактов.

Цены на реле контроля напряжения

Где применяют

Основные области применения ЭМР:

• защита электроагрегатов от перепадов напряжений и токов;
• в качестве дополнительных звеньев для увеличения количества переключений;
• переключение больших мощностей с помощью небольших сигналов управления (контакторы, пускатели).

Видео – Электромагнитное реле: устройство и принцип действия