Elektromagnetni rele: naprava, označevanje, vrste + podrobnosti povezave in nastavitve

Pretvorba električnih signalov v ustrezne fizikalne količine - gibanje, sila, zvok itd.itd., se izvaja z uporabo pogonov. Pogon je treba opredeliti kot pretvornik, ker je naprava, ki spremeni eno vrsto fizikalne količine v drugo.

Pogon se običajno aktivira ali krmili z nizkonapetostnim ukaznim signalom. Nadalje je razvrščena kot binarna ali neprekinjena naprava glede na število stabilnih stanj. Tako je elektromagnetni rele binarni pogon, ob upoštevanju dveh razpoložljivih stabilnih stanj: vklop - izklop.

Predstavljeni članek podrobno obravnava načela delovanja elektromagnetnega releja in obseg uporabe naprav.

Osnove načrtovanja pogona

Izraz "rele" je značilen za naprave, ki zagotavljajo električno povezavo med dvema ali več točkami preko krmilnega signala.

Najpogostejša in široko uporabljena vrsta elektromagnetnega releja (EMR) je elektromehanska zasnova.

Tako je videti ena zasnova iz številnih serij izdelkov, imenovanih elektromagnetni releji. Tukaj je prikazana zaprta različica mehanizma s prozornim pokrovom iz pleksi stekla

Osnovna krmilna shema za katero koli opremo vedno zagotavlja možnost vklopa in izklopa. Najlažji način za izvedbo teh korakov je uporaba stikal za zaklepanje.

Ročno upravljana stikala se lahko uporabljajo za krmiljenje, vendar imajo slabosti. Njihova očitna pomanjkljivost je nastavitev stanja "vklop" ali "izklop" fizično, torej ročno.

Ročne stikalne naprave so običajno velike, počasi delujoče, zmožne preklapljati majhne tokove.

Ročni preklopni mehanizem je "daljni sorodnik" elektromagnetnih relejev. Zagotavlja enako funkcionalnost - preklapljanje delovnih linij, vendar se krmili izključno ročno

Medtem so elektromagnetni releji v glavnem predstavljeni z električno krmiljenimi stikali. Naprave so različnih oblik, dimenzij in se delijo glede na nazivno moč. Možnosti njihove uporabe so široke.

Takšne naprave, opremljene z enim ali več pari kontaktov, so lahko del enotne izvedbe večjih močnostnih aktuatorjev – kontaktorjev, ki se uporabljajo za preklapljanje omrežne napetosti ali visokonapetostnih naprav.

Temeljni principi delovanja EMR

Tradicionalno se elektromagnetni releji uporabljajo kot del električnih (elektronskih) stikalnih krmilnih vezij. V tem primeru so nameščeni neposredno na tiskana vezja ali v prostem položaju.

Splošna struktura naprave

Obremenitveni tokovi uporabljenih izdelkov se običajno merijo od delcev ampera do 20 A ali več. Relejna vezja so zelo razširjena v elektronski praksi.

Naprave različnih konfiguracij, namenjene vgradnji na elektronska vezja ali neposredno kot ločena naprava

Zasnova elektromagnetnega releja pretvori magnetni tok, ki ga ustvari uporabljena AC/DC napetost, v mehansko silo. Zahvaljujoč nastali mehanski sili je kontaktna skupina nadzorovana.

Najpogostejša oblika je oblika izdelka, ki vključuje naslednje komponente:

• vznemirljiva tuljava;
• jekleno jedro;
• podporno ohišje;
• kontaktna skupina.

Jekleno jedro ima fiksni del, imenovan rocker, in premični vzmetni del, imenovan armatura.

V bistvu armatura dopolnjuje tokokrog magnetnega polja z zapiranjem zračne reže med stacionarno električno tuljavo in premikajočo se armaturo.

Podrobna postavitev konstrukcije: 1 – sprožilna vzmet; 2 – kovinsko jedro; 3 – sidro; 4 – kontakt normalno zaprt; 5 – kontakt normalno odprt; 6 – splošni kontakt; 7 – tuljava bakrene žice; 8 - rocker

Armatura se premika na tečajih ali se prosto vrti pod vplivom generiranega magnetnega polja. S tem se zaprejo električni kontakti, pritrjeni na priključke.

Običajno povratna(-e) vzmet(-e), nameščena(-e) med nihajno ročico in armaturo, vrne kontakte v prvotni položaj, ko je tuljava releja brez napetosti.

Delovanje relejnega elektromagnetnega sistema

Preprosta klasična zasnova EMR ima dva niza električno prevodnih kontaktov.

Na podlagi tega se realizirata dve stanji kontaktne skupine:

1. Normalno odprt kontakt.
2. Normalno zaprt kontakt.

V skladu s tem je par kontaktov razvrščen kot normalno odprt (NO) ali, v drugem stanju, normalno zaprt (NC).

Pri releju z normalno odprtim kontaktnim položajem je "zaprto" stanje doseženo le, ko poljski tok teče skozi induktivno tuljavo.

Ena od dveh možnih možnosti za nastavitev privzete skupine stikov. Tukaj je v breznapetostnem stanju tuljave "privzeti" položaj nastavljen na normalno zaprt (zaprt) položaj

V drugi možnosti ostane normalno zaprt položaj kontaktov konstanten, ko v vezju tuljave ni vzbujalnega toka. To pomeni, da se kontakti stikala vrnejo v normalno zaprt položaj.

Zato se izraza "normalno odprt" in "normalno zaprt" nanašata na stanje električnih kontaktov, ko je tuljava releja brez napetosti, to je, ko je napajalna napetost releja izklopljena.

Kontaktne skupine električnih relejev

Relejski kontakti so običajno električno prevodni kovinski elementi, ki se med seboj dotikajo in sklenejo tokokrog ter delujejo podobno kot preprosto stikalo.

Ko so kontakti odprti, se upor med normalno odprtimi kontakti meri kot visoka vrednost v megaomih. To ustvari stanje odprtega tokokroga, ko je prehod toka v tokokrogu tuljave odpravljen.

Kontaktna skupina katerega koli elektromehanskega stikala v odprtem načinu ima upor več sto megaohmov. Vrednost tega upora se lahko nekoliko razlikuje med različnimi modeli.

Če so kontakti zaprti, bi moral biti kontaktni upor teoretično enak nič - posledica kratkega stika.

Vendar ta pogoj ni vedno upoštevan.Kontaktna skupina vsakega posameznega releja ima določen kontaktni upor v "zaprtem" stanju. Ta odpornost se imenuje stabilna.

Značilnosti prehoda bremenskih tokov

Za prakso namestitve novega elektromagnetnega releja je ugotovljeno, da je upor stikalnega kontakta majhen, običajno manjši od 0,2 Ohma.

To je preprosto razloženo: nove konice za zdaj ostanejo čiste, vendar se bo sčasoma odpornost konice neizogibno povečala.

Na primer, za kontakte, ki prenašajo tok 10 A, bo padec napetosti 0,2x10 = 2 volta (Ohmov zakon). Iz tega se izkaže, da če je napajalna napetost, dobavljena kontaktni skupini, 12 voltov, bo napetost za obremenitev 10 voltov (12-2).

Ko se kovinske kontaktne konice obrabijo, ne da bi bile ustrezno zaščitene pred visokimi induktivnimi ali kapacitivnimi obremenitvami, je poškodba obloka neizogibna.

Električni oblok na enem od kontaktov elektromehanske stikalne naprave. To je eden od razlogov za škodo kontaktni skupini ob odsotnosti ustreznih ukrepov

Električni oblok - iskrenje na kontaktih - povzroči povečanje kontaktnega upora konic in posledično fizične poškodbe.

Če boste še naprej uporabljali rele v tem stanju, lahko kontaktne konice popolnoma izgubijo svoje lastnosti fizičnega kontakta.

Toda obstaja resnejši dejavnik, ko poškodba obloka konča z varjenjem kontaktov skupaj, kar povzroči pogoje kratkega stika.

V takšnih situacijah obstaja nevarnost poškodbe tokokroga, ki ga nadzoruje EMR.

Torej, če se kontaktni upor poveča zaradi vpliva električnega obloka za 1 Ohm, se padec napetosti na kontaktih za enak obremenitveni tok poveča na 1 × 10 = 10 voltov DC.

Tu je lahko velikost padca napetosti na kontaktih nesprejemljiva za tokokrog obremenitve, zlasti pri delu z napajalnimi napetostmi 12-24 V.

Vrsta materiala kontakta releja

Da bi zmanjšali vpliv električnega obloka in velikih uporov, so kontaktne konice sodobnih elektromehanskih relejev izdelane ali prevlečene z različnimi zlitinami na osnovi srebra.

Na ta način je mogoče znatno podaljšati življenjsko dobo kontaktne skupine.

Konice kontaktnih plošč elektromehanskih stikalnih naprav. Tukaj so možnosti za posrebrene konice. Ta vrsta premaza zmanjša faktor škode

V praksi se za obdelavo konic kontaktnih skupin elektromagnetnih (elektromehanskih) relejev uporabljajo naslednji materiali:

• Ag - srebro;
• AgCu - srebro-baker;
• AgCdO - srebrov-kadmijev oksid;
• AgW - srebro-volfram;
• AgNi - srebro-nikelj;
• AgPd - srebro-paladij.

Povečanje življenjske dobe konic kontaktnih skupin relejev z zmanjšanjem števila električnih oblokov se doseže s priključitvijo uporovno-kondenzatorskih filtrov, imenovanih tudi RC dušilci.

Ta elektronska vezja so povezana vzporedno s kontaktnimi skupinami elektromehanskih relejev. Konica napetosti, ki jo opazimo v trenutku odpiranja kontaktov, se pri tej rešitvi zdi varno kratka.

Uporaba RC dušilcev omogoča zadušitev električnega obloka, ki nastane na kontaktnih konicah.

Tipična zasnova EMR kontaktov

Mehanika preklopa relejev vključuje poleg klasičnih normalno odprtih (NO) in normalno zaprtih (NC) kontaktov tudi razvrščanje na podlagi delovanja.

Značilnosti zasnove povezovalnih elementov

Zasnova releja elektromagnetnega tipa v tej izvedbi omogoča enega ali več ločenih stikalnih kontaktov.

Tako izgleda naprava, tehnološko konfigurirana za izvedbo SPST - enopolna in enosmerna. Na voljo so tudi druge različice

Zasnova kontaktov je označena z naslednjim nizom okrajšav:

• SPST (Single Pole Single Throw) - enopolni enosmerni;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - enopolni dvosmerni;
• DPST (Double Pole Single Throw) – bipolarni enosmerni;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – bipolarni dvosmerni.

Vsak tak povezovalni element je označen kot "pol". Vsakega od njih je mogoče povezati ali ponastaviti, hkrati pa aktivirati tuljavo releja.

Tankosti uporabe naprav

Kljub preprostosti zasnove elektromagnetnih stikal je v praksi uporabe teh naprav nekaj tankosti.

Zato strokovnjaki kategorično ne priporočajo vzporedne povezave vseh kontaktov releja, da bi na ta način preklopili visokotokovno obremenitveno vezje.

Na primer, priključite breme 10 A tako, da vzporedno povežete dva kontakta, od katerih je vsak ocenjen na tok 5 A.

Te podrobnosti namestitve so posledica dejstva, da se kontakti mehanskih relejev nikoli ne zaprejo ali odprejo hkrati.

Posledično bo eden od kontaktov v vsakem primeru preobremenjen.In tudi ob upoštevanju kratkotrajne preobremenitve je prezgodnja okvara naprave v takšni povezavi neizogibna.

Nepravilno delovanje, kot tudi povezovanje releja zunaj ustaljenih pravil namestitve, se običajno konča s tem izidom. Skoraj vsa vsebina v notranjosti je zgorela

Elektromagnetni izdelki se lahko uporabljajo kot del električnih ali elektronskih vezij z nizko porabo energije kot stikala relativno visokih tokov in napetosti.

Vendar pa strogo ni priporočljivo prenašati različnih obremenitvenih napetosti skozi sosednje kontakte iste naprave.

Na primer, preklapljajte med 220 V AC in 24 V DC. Za zagotovitev varnosti morate za vsako možnost vedno uporabljati ločene izdelke.

Tehnike zaščite pred povratno napetostjo

Pomemben del katerega koli elektromehanskega releja je tuljava. Ta del je razvrščen kot obremenitev z visoko induktivnostjo, ker je navit z žico.

Vsaka žično navita tuljava ima določeno impedanco, sestavljeno iz induktivnosti L in upora R, s čimer tvori serijsko vezje LR.

Ko tok teče skozi tuljavo, se ustvari zunanje magnetno polje. Ko se tok v tuljavi ustavi v načinu "off", se magnetni pretok poveča (teorija transformacije) in nastane visoka povratna EMF (elektromotorna sila) napetost.

Ta vrednost inducirane povratne napetosti je lahko nekajkrat večja od preklopne napetosti.

V skladu s tem obstaja nevarnost poškodb polprevodniških komponent v bližini releja. Na primer, bipolarni tranzistor ali tranzistor z učinkom polja, ki se uporablja za dovajanje napetosti na tuljavo releja.

Možnosti vezja, ki zagotavljajo zaščito za polprevodniške krmilne elemente - bipolarne in poljske tranzistorje, mikrovezja, mikrokrmilnike

Eden od načinov za preprečitev poškodbe tranzistorja ali katere koli preklopne polprevodniške naprave, vključno z mikrokrmilniki, je priključitev reverzno prednastavljene diode na vezje relejske tuljave.

Ko tok, ki teče skozi tuljavo takoj po izklopu, ustvari induciran povratni EMF, ta povratna napetost odpre povratno prednapeto diodo.

Skozi polprevodnik se akumulirana energija odvaja, kar preprečuje poškodbe krmilnega polprevodnika – tranzistorja, tiristorja, mikrokontrolerja.

Polprevodnik, ki je pogosto vključen v vezje tuljave, se imenuje tudi:

• dioda vztrajnika;
• obvodna dioda;
• obrnjena dioda.

Vendar med elementi ni velike razlike. Vsi opravljajo eno funkcijo. Poleg uporabe diod z reverzno prednapetostjo se za zaščito polprevodniških komponent uporabljajo tudi druge naprave.

Iste verige RC blažilnikov, kovinsko-oksidnih varistorjev (MOV), zener diod.

Označevanje elektromagnetnih relejnih naprav

Tehnične oznake, ki nosijo delne informacije o napravah, so običajno navedene neposredno na ohišju elektromagnetne stikalne naprave.

Ta oznaka je videti kot okrajšava in niz številk.

Vsaka elektromehanska stikalna naprava je tradicionalno označena. Približno naslednji niz simbolov in številk se uporablja za karoserijo ali šasijo, ki označuje določene parametre

Primer označevanja ohišja elektromehanskih relejev:

RES32 RF4.500.335-01

Ta vnos je dešifriran na naslednji način: elektromagnetni rele nizkega toka, serija 32, ki ustreza zasnovi v skladu s potnim listom RF 4.500.335-01.

Vendar so takšne oznake redke. Pogosteje obstajajo skrajšane različice brez izrecne navedbe GOST:

RES32 335-01

Tudi datum izdelave in številka serije sta označena na ohišju (na telesu) naprave. Podrobne informacije so v tehničnem listu za izdelek. Vsaka naprava ali serija je opremljena s potnim listom.

Zaključki in uporaben video na to temo

Videoposnetek popularno razlaga, kako deluje elektromehanska stikalna elektronika. Tankosti dizajna, povezovalne funkcije in druge podrobnosti so jasno označene:

Elektromehanski releji se že kar nekaj časa uporabljajo kot elektronske komponente. Vendar se lahko ta vrsta stikalnih naprav šteje za zastarelo. Mehanske naprave vse bolj zamenjujejo sodobnejše naprave – čisto elektronske. En tak primer je polprevodniški releji.

Imate vprašanja, ste našli hrošče ali imate zanimiva dejstva o temi, ki jih lahko delite z obiskovalci naše strani? Pustite svoje komentarje, postavite vprašanja in delite svoje izkušnje v kontaktnem bloku pod člankom.