Введение
Реле можно найти практически в любой машине, имеющей электрическую систему.
От бытовой техники, такой как стиральные машины и холодильники, до промышленного применения, такого как топливные насосы, системы управления двигателями и многое другое. Реле используются для управления высоковольтными и сильноточными устройствами.
В этой статье мы подробно рассмотрим электромагнитные реле, их принцип действия, характеристики и типы реле, которые используются в системах промышленной автоматизации.
Что такое электромагнитное реле?
Электромагнитное реле - это переключающее устройство, которое использует магнит для включения или выключения переключателя. Они относятся к категории электромеханические устройства.
В электромеханических устройствах для переключения выходов используются физические контакты. Из-за движений внутри переключателя они издают характерный «тикающий» звук во время работы.
Реле используются для управления большей электрической нагрузкой с использованием небольшого входного сигнала. Например, вход от маленькой кнопки может активировать реле и тем самым управлять большим асинхронным двигателем; где одной кнопки недостаточно для непосредственного включения / выключения двигателя.
Реле в основном состоит из катушки и набора подпружиненных подвижных контактов. Существует несколько типов реле в зависимости от их конструкции и режима работы. Давайте посмотрим на основные функции электромагнитного реле.
Как работают электромагнитные реле?
Есть много типов реле. За счет простоты конструкции рассмотрим притянутое реле якорного типа и как это работает. На схеме ниже показана типичная конструкция такого реле, которое имеет однополюсную конфигурацию с двойным переключением (SPDT).
Основными компонентами реле являются соленоид / электромагнит, якорь-пружина в сборе и контакты. Давайте обсудим их индивидуальные задачи и то, как они работают вместе, чтобы действовать как переключатель.
Соленоид (также известный как электромагнит) представляет собой медную катушку, намотанную на ферромагнитный материал. Обычно это твердый железный сердечник. Когда на катушку подается напряжение, вокруг катушки создается магнитное поле.
Железный сердечник концентрирует это магнитное поле, превращаясь в магнит до тех пор, пока напряжение на катушке не будет снято.
Соленоиды обычно работают от постоянного тока и несовместимы с источниками переменного тока. Однако также доступны реле, управляемые переменным током.
Реле переменного тока имеют дополнительный компонент в электромагните, называемый «затеняющим кольцом». Это предотвращает размагничивание электромагнита всякий раз, когда напряжение питания переменного тока пересекает нулевую точку. Следовательно, якорь может оставаться притянутым к электромагниту, пока на катушку подается питание.
Якорь-пружина в сборе - это подвижный компонент реле. Якорь расположен так, что при включении электромагнита он может отклонить якорь к себе.
Имеется возвратная пружина, обеспечивающая возврат якоря в исходное положение, когда на катушку не подается питание. Якорь является проводящим, так как он должен пропускать ток переключения от общей клеммы к выходным клеммам.
Контакты - следующие по важности и наиболее часто используемые детали реле. При переключении нагрузки якорь перемещает контакты между неподвижными контактами. Это вызывает искры. Если коммутируемая нагрузка представляет собой высокоиндуктивную нагрузку, такую как двигатель, иногда также могут наблюдаться дуги.
Поэтому материал контактов выбирается таким образом, чтобы выдерживать электрическая коррозия. Обычно они изготавливаются из серебра, никеля, оксида серебра и кадмия, а также оксида серебра и олова.
Как только катушка находится под напряжением, электромагнит активируется. Это заставляет якорь притягиваться к электромагниту, который, в свою очередь, устанавливает соединение между общим контактом и нормально разомкнутым контактом.
В то же время связь между нормально замкнутым контактом и общим контактом разрывается.
Доступны несколько типов электромагнитных реле. Некоторые из них используются для управления большими нагрузками, а другие используются в основном в качестве защитных устройств.
Типы электромагнитных реле
- Привлечено реле якорного типа
- Привлекаемые реле якорного типа - это простейший тип электромагнитных реле. Реле с притягиваемым якорем бывает двух типов: шарнирная арматура и плунжерный тип. Навесная арматура самый распространенный.
- Когда катушка находится под напряжением, контакты размыкаются / замыкаются в зависимости от нормально открытого / закрытого режима выхода.
- Реле с притягиваемым якорем обычно работают на постоянном токе, и после включения контакты не возвращаются в исходное положение. Их нужно сбросить вручную.
- Электромагнитные реле якорного типа используются в устройствах безопасности в качестве реле защиты от перегрузки по току, перенапряжения и пониженного напряжения, а также иногда используются в качестве вспомогательных реле.
- Реле индукционного дискового типа
- Следуя принципу электромагнитной индукции и Принцип Феррари, индукционные дисковые реле в основном используются в качестве защитных реле в системах переменного тока.
- При подаче питания диск внутри реле начинает вращаться. Подвижный контакт также вращается вместе с диском и может входить в контакт с полевым контактом, замыкая цепь. Обесточивание реле заставляет пружину вращать диск в противоположном направлении и возвращаться в исходное положение.
- Реле индукционного дискового типа специально разработано для работы с системами переменного тока и не работает с постоянным источником постоянного тока.
- Реле индукционного типа
- Реле индукционного типа аналогичны реле индукционного дискового типа. Основное отличие состоит в том, что в индукционной чашке вращающийся диск в реле дискового типа заменяется С-образной алюминиевой чашкой. Это снижает инерцию диска и обеспечивает более быструю работу.
- Реле индукционного чашечного типа используются в высокоскоростных приложениях, например, в приложениях для сравнения направлений или фаз. Это возможно благодаря их высокой чувствительности, виброустойчивости и меньшей инерции.
- Существует два основных типа реле индукционного типа: реле реактивного сопротивления или типа Mho (для измерения реактивного сопротивления в цепях), направленное реле или реле мощности (обеспечивают максимальный крутящий момент для срабатывания контактов при возникновении неисправности).
- Реле типа Balanced Beam
- Электромагнитные реле с уравновешивающим пучком также относятся к типу реле с притягиваемым якорем. Они имеют шарнир, расположенный в середине якоря, а не на конце. Два конца имеют независимые электромагниты, один из которых обеспечивает удерживающий / удерживающий момент (слева), а другой - рабочий крутящий момент (справа).
- Во время нормальной работы сила притяжения, создаваемая удерживающим электромагнитом, достаточна для того, чтобы якорь оставался притянутым к нему. В его точке поле действующей катушки нейтрализуется им. В условиях неисправности, когда рабочий ток велик, сила притяжения от рабочего электромагнита становится больше, чем удерживающего электромагнита. Это заставляет луч отклоняться и контактирует с контактами цепи отключения.
- Эти реле, как правило, работают быстрее, однако любые переходные процессы постоянного тока (всплески) также могут их вызвать. Поэтому эти реле обычно не используются.
- Реле с подвижной катушкой
- Среди семейства электромагнитных реле реле с подвижной катушкой являются наиболее чувствительными. Они используются в приложениях дистанционной и дифференциальной защиты из-за своей высокой чувствительности и работают только с системами постоянного тока. Для систем переменного тока они могут быть дооснащены дополнительными выпрямительными цепями.
- В этом типе реле подвижная катушка может быть типа осевой или поворотный. Осевой тип имеет вдвое большую чувствительность, чем поворотный. Катушка наматывается на подвижную часть (шпиндель), как показано на рисунке выше. Подача тока через катушку заставляет ее вращаться из-за отталкивания полюсов постоянного магнита. Вращение заставляет подвижный контакт замыкать контакты цепи отключения.
- Поляризованное реле типа подвижного железа
- Реле поляризованного типа, как следует из названия, имеют поляризованную катушку. Это означает, что реле будет работать только при определенной полярности напряжения, приложенного к катушке. Этот тип реле особенно часто используется в высокочувствительных приложениях, где системы работают от источников постоянного тока.
- Конструкция этих реле аналогична реле с подвижной катушкой, но поляризационные реле также содержат в себе постоянные магниты, обеспечивающие полярность катушки.
Символ электромагнитного реле
Электромагнитные реле представлены на электрических схемах различными способами. Некоторые содержат общие символы, а некоторые диаграммы могут иметь сложные символы, указывающие тип срабатывания и количество полюсов / выходов реле. Давайте посмотрим на некоторые из наиболее распространенных обозначений реле, которые можно найти на электрических чертежах.
- Реле - соленоидное управление - SPST
- Это реле имеет только один замыкающий или размыкающий контакт. Левая часть представляет собой катушку, а правая часть - два контакта переключателя. Иногда катушку представляют так, как показано на правом изображении. Реле SPST имеют 4 контакта.
- Реле - SPDT - однополюсное, двойное бросание
- Это реле похоже на модель SPST, но имеет два выхода. В неактивном состоянии вход COM соединен с выходом NC. При подаче напряжения реле размыкает контакт с нормально замкнутым контактом и замыкает контакт с нормально разомкнутым выходом. Всего у него 5 контактов.
- Реле - DPST - Double Pole Single Throw
- Это реле имеет два изолированных переключателя, которые можно использовать для двух разных задач. Он имеет 6 контактов, в том числе 2 контакта для катушки.
В зависимости от количества выводов, числа полюсов / выводов и технологии в электрических чертежах используется множество других стандартных символов. У электрических символов есть подробное руководство по этим символам на их веб-сайт.
Применение электромагнитных реле
Электромагнитные реле используются там, где требуется переключение больших электрических нагрузок с помощью слабого сигнала. Реле также используются для обеспечения гальванической развязки между системами высокого и низкого напряжения, чтобы обеспечить защиту систем низкого напряжения и пользователей.
Реле находят свое применение в,
- Автомобили
- Топливный насос, гудки, стартеры, гадюки на лобовое стекло
- Автоматизация зданий
- Системы контроля доступа, лифты, пульты управления
- Индустриальная автоматизация
- Контроллеры двигателей, световые контроллеры, распределение и переключение источников питания
- Бытовые электроприборы
- Духовки, стиральные машины, внутренние / внешние кондиционеры
И многое другое.
Как долго работает электромагнитное реле?
Поскольку реле содержат движущиеся части и подвергаются постоянному включению / отключению, они имеют относительно меньший ожидаемый срок службы, чем их твердотельные аналоги.
Обычно первая часть реле выходит из строя - это контакты. В соответствии с FDA, у реле есть ожидаемый срок службы 100,000 10 операций для их контактов и XNUMX миллионов операций в целом.
Однако, если реле постоянно находятся под большой нагрузкой, их ожидаемый срок службы может быть намного меньше. Например, если реле используется для переключения нагрузок, намного превышающих его номинальное значение, контакты могут выйти из строя быстрее и, в конечном итоге, могут сгореть вместе, создавая опасную ситуацию.
Как проверить электромагнитное реле
Электромагнитные реле можно проверить с помощью нагрузки или мультиметра. Процедура проверки реле с помощью мультиметра следующая:
- Установите режим мультиметра на непрерывность / зуммер режим. Подключите щупы к клеммам катушки реле. Если зуммер звонит, катушка исправна и работает.
Испытание катушки также можно выполнить с помощью режим измерения сопротивления. Функциональная катушка будет иметь сопротивление около 10-500 Ом.
- Подключите щупы к клеммам NO и COM. В этот момент зуммер не должен звонить. Если звонит зуммер, реле неисправно.
- Аналогичным образом подключите щупы к клеммам NC и COM. Зуммер должен теперь зазвонить (если измеритель находится в режиме сопротивления, он должен показать 0 Ом).. В противном случае это означает, что реле неисправно.
Сколько контактов у электромагнитного реле?
Электромагнитные реле доступны во всех формах и размерах. В зависимости от конфигурации реле могут иметь количество контактов от 4, 5, 8, а иногда и больше. Существует несколько широко доступных конфигураций реле:
- SPST - однополюсный одиночный бросок
- SPDT - однополюсный двойной бросок
- DPST - двухполюсный одинарный бросок
- DPDT - двойной шест, двойной бросок
Помимо контактных клемм, к катушке подключены две дополнительные клеммы.
Заключение
Электромагнитные реле - один из наиболее распространенных типов переключающих элементов в системах автоматизации. Они используются для управления высоковольтными и сильноточными нагрузками с использованием сигналов более низкого напряжения.
Реле используются как выключатели, так и устройства безопасности. В качестве альтернативы существуют твердотельные реле, которые могут заменить электромеханические реле, которые более надежны и долговечны.
