Что такое реле: принцип действия, виды и область применения

Инструкция — подключение магнитного пускателя через кнопку

Рассмотрим порядок подключения магнитного пускателя на примере управления освещением — включением/выключением обычной лампы.

Для этого понадобятся следующие инструменты, устройства и материалы:

• магнитный пускатель;
• кнопка включения магнитного пускателя Пуск (она может быть двух видов — зеленая или черная);
• кнопка Стоп (красного цвета);
• установочная коробка для кнопок;
• двужильный медный провод;
• патрон с лампой;
• бокорезы, нож, крестовая отвертка.

Чтобы подключить схему кнопочного выключателя, нужно выполнить следующие действия:

1. С «плюса» подается питание на кнопку Стоп и от нее же выводится провод на силовой контакт нашего магнитного пускателя;
2. Выход с кнопки Стоп идет на кнопку Пуск и с нее же выводится «плюс» на вспомогательный контакт устройство, обозначенный как 1L1;
3. Второй выход с кнопки Пуск идет на базовый контакт пускателя А1;
4. С гнезда контакта 2Т1 выводится перемычка на А1. Это нужно для того, чтобы после отпускания кнопки «Пуск» цепь не размыкалась, а фаза продолжала поступать на катушку магнитного пускателя и срабатывало самоудержание при однократном нажатии пусковой кнопки. В противном случае для работы устройства придется постоянно держать пусковую кнопку нажатой;
5. Минусовой провод идет прямиком на разъем А2, а также на 5L3;
6. Само управляемое электроустройство (в нашем случае лампа) подключается к разъемам 4Т2 и 6L3.

Прежде чем приступить к практическому подключению пускателя — напомним полезную теорию: контактор магнитного пускателя включается управляющим импульсом, исходящим от нажатия пусковой кнопки, с помощью которой подается напряжение на катушку управления. Удержание контактора во включенном состоянии происходит по принципу самоподхвата – когда дополнительный контакт подключается параллельно пусковой кнопке, тем самым подавая напряжение на катушку, вследствие чего пропадает необходимость удерживать кнопку запуска в нажатом состоянии.

Отключение магнитного пускателя в этом случае возможно только при разрыве цепи управляющей катушки, из чего становится очевидной необходимость использования кнопки с размыкающим контактом. Поэтому кнопки управления пускателем, которые называют кнопочным постом, имеют по две пары контактов – нормально открытые (разомкнутые, замыкающие, НО, NO) и нормально закрытые (замкнутые, размыкающие, НЗ, NC)

Данная универсализация всех кнопок кнопочного поста сделана для того, чтобы предвидеть возможные схемы обеспечения моментального реверса двигателя. Общепринято называть отключающую кнопку словом: «Стоп» и маркировать её красным цветом. Включающую кнопку часто называют пусковой, стартовой, или обозначают словом «Пуск», «Вперёд», «Назад».

Разновидности и назначения устройств

Современное оборудование делают таким образом, чтобы оно срабатывало при определенных значениях тока, который поступает на входные зажимы. Для того, чтобы разобраться с этим оборудованием, мы рассмотрим различные виды приборов.

Реле постоянного тока

Эти устройства могут быть электромагнитными, где происходит движение якоря к сердечнику из-за образования электромагнитного поля в катушке. Кроме того, они могут быть индукционными, где магнитное поле формируется в движущемся элементе.

Из плюсов такого оборудования следует отметить отличную устойчивость к колебаниям напряжения, прочим помехам. Главным минусом является необходимость установки питающего блока, из-за чего увеличивается цена прибора и его становится сложнее подключить.

Реле постоянного тока

Такие переключатели чаще всего требуются для управления автоматикой транспорта (в основном железнодорожного).

Реле переменного тока

В данном случае уже не требуется установка специального питающего блока, ведь устройство подсоединяется в сеть с переменным током, над которой будет осуществляться контроль. Тем не менее, у них тоже имеются некоторые отрицательные стороны:

• во время работы часто возникают вибрации, которые приходится устранять;
• эти приборы уступают предыдущим по степени восприимчивости.

Миниатюрное реле, которое предназначено для работы в сети при напряжении 220 В

Цены на реле напряжения

Реле тока

Из-за вышеперечисленных недостатков, переключатели в основном используют в бытовых электрических приборах и промышленном оборудовании с минимальной мощностью.

Электромагнитные

Это самый популярный вид из всех существующих на рынке устройств. Такое распространение обуславливается некоторыми преимуществами:

1. Возможность коммутации электрических сетей мощностью до четырех кВт, но при этом переключатель имеет минимальные габариты.
2. Высокая степень устойчивости к высокому напряжению и другим помехам, которые возникают во время работы.
3. Безопасность использования. Так, между катушкой с обмоткой и контактами имеется надежный изоляционный слой, который соответствует стандартам безопасности.
4. Минимальный уровень выделения тепла.

Тем не менее, такие устройства тоже имеют определенные недостатки:

• низкая скорость функционирования;
• наличие ограниченного ресурса электромагнитной катушки;
• при срабатывании контактов возникают помехи;
• возникают проблемы при коммутации токов большой нагрузки.

Первое вычислительное устройство с переключателем

Как выбрать электромагнитное реле

Электронные устройства

За последние годы взамен стандартным, начали выпускать электронные устройства. Их главным положительным качеством является точность определения напряжения, нагрузки, мощности и прочих параметров. Поэтому устройства часто используют при подключении мощных электроустановок. Тем не менее, они не вытеснили с рынка аналогичные приборы только из-за чрезмерной стоимости и меньшего срока эксплуатации.

Электронное реле, которое предназначается для управления насосом

Переключатель времени

Здесь принцип работы основывается на постепенном замедлении. Происходит это с помощью маятника, электрических двигателей или магнитного поля. Выдержка времени замедления тоже отличается, она бывает от нескольких секунд до суток. Применяются подобные реле как для автоматизации бытового оборудования, так и промышленного.

Реле времени с двумя каналами

Тепловые переключатели

Принцип работы тепловых приборов основан на воздействии тепла на контакты, которые изготавливаются из различных сплавов металлов. В зависимости от типа оборудовании, эти контакты отличаются степенью расширения. Тепло при этом выделяется как от тока, так и от нагревательного элемента. Чаще всего такие устройства используются с целью предотвращения перегрева приборов.

Модель цифрового теплового реле

Что такое электромагнитное реле, устройство, назначение

Электромагнитное реле — коммутирующее устройство, которое для работы использует электромагнитное поле. Состоит оно из электромагнитной катушки и подвижного якоря, подвижных и неподвижных контактов. Якорь и катушка закреплены на основании. Якорь подпружинен и расположен так, чтобы неподвижные контакты с неподвижными имели точки соприкосновения.

Устройство электромагнитного реле

Как работает электромагнитное реле? При подаче напряжения на обмотку в ней возникает электромагнитное поле. Закрепленный подвижно якорь притягивается к сердечнику катушки, контакты переключаются (смыкаются/размыкаются). В этом и состоит работа реле — перекидывать контакты. К ним подключена разная нагрузка и, в результате срабатывания, изменяется цепи, по которым протекает электрический ток.

При снятии питания электромагнитное поле исчезает, якорь под действием пружины возвращается в исходное состояние. Соответственно и схема возвращается в исходное состояние. По принципу действия очень похоже на работу обычного выключателя. С той лишь разницей, что кнопки нет и  «управляются» контакты автоматически, а вместо лампочки может быть участок цепи или какое-то устройство.

Для чего нужно реле в электросхемах

На рисунке выше представлена простейшая схема с электромагнитным реле. Есть кнопка, при помощи которой подается питание на катушку. К контактам подключен исполнительный орган, например, электрическая лампа. При нажатии кнопки питание подается на катушку, якорь притягивается к сердечнику катушки, и давит на контакты. Они замыкаются, на лампочку поступает напряжение и она загорается. При снятии питания с катушки, пружина оттягивает якорь в исходное положение, цепь питания лампочки разрывается и она тухнет. Этот пример показывает, для чего и как используют электромагнитные реле.

Основные виды и технические характеристики электромагнитных реле

Различают следующие типы:

1. Реле тока – по своему принципу действия практически не отличается от реле напряжения. Принципиальная разница заключается лишь в конструкции электромагнитной катушки. Для реле тока катушка наматывается проводом большого сечения, и содержит небольшое количество витков, ввиду чего имеет минимальное сопротивление. Реле тока может быть подключено через трансформатор либо напрямую к контактной сети. В любом случае оно корректно контролирует силу тока в управляемой сети, на основании чего осуществляются все процессы коммутации.
2. Реле времени (таймеры) – обеспечивает задержку времени в сетях управления, необходимую в некоторых случаях для включения устройств в соответствии с определенным алгоритмом. Такие реле имеют расширенный диапазон настроек, необходимый для обеспечения высокой точности их работы. К любому таймеру времени предъявляются отдельные требования. Например, низкое потребление электрической энергии, небольшие габариты, высокая точность работы, наличие мощных контактов и т. д. Стоит отметить, что для реле времени, которые включают в конструкцию электропривода, дополнительные повышенные требования не предъявляются. Главное, чтобы они имели прочную конструкцию и обладали повышенной надежностью, поскольку им приходится постоянно функционировать в условиях повышенных нагрузок.

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:

• Напряжение либо ток сработки – минимальная величина силы тока либо напряжения, при которой осуществляется переключение контактных пар электромагнитного реле.
• Напряжение либо ток отпускания – максимальная величина, управляющая ходом якоря.
• Чувствительность – минимальная величина мощности, необходимая для сработки реле.
• Сопротивление обмотки.
• Рабочее напряжение и сила тока – величины этих параметров, необходимые для оптимальной работы электромагнитного реле.
• Время сработки – период времени от начала подачи питания на контакты реле до его включения в работу.
• Время отпускания – период, во время которого якорь электромагнитного реле займет свое изначальное положение.
• Частота коммутации – количество раз сработки электромагнитного реле за отведенный временной интервал.

Контактные и бесконтактные

В соответствии с конструкционными особенностями исполнительных элементов, все электромагнитные реле делятся на два типа:

1. Контактные – имеют группу электрических контактов, которые обеспечивают работу элемента в электрической сети. Коммутация осуществляется за счет их замыкания либо размыкания. Являются универсальными реле, используются практически во всех типах автоматизированных электрических сетей.
2. Бесконтактные – их главная особенность в отсутствии исполнительных контактных элементов. Процесс коммутации осуществляется за счет регулировки параметров напряжения, сопротивления, ёмкости и индуктивности.

По сфере применения

Классификация электромагнитных реле согласно области их использования:

• цепи управления;
• сигнализация;
• автоматические системы противоаварийной защиты (ПАЗ, ESD).

По мощности управляющего сигнала

Все типы электромагнитных реле имеют определенный порог чувствительности, в связи с этим они делятся на три группы:

1. маломощные (менее 1 Вт);
2. среднемощные (до 9 Вт);
3. высокомощные (более 10 Вт).

По быстродействию управления

Любое электромагнитное реле отличается быстродействием управляющего сигнала, в связи с чем они делятся на:

• регулируемые;
• замедленные;
• быстродействующие;
• безынерционные.

По типу управляющего напряжения

Реле разделяют на следующие категории:

1. постоянного тока (DC);
2. переменного тока (AC).

На фото ниже видно, что на катушке указано рабочее напряжение 24 VDC, то есть 24 В постоянного тока.

Назначение и где применяется

Этот переключатель предназначен для включения или отключения нагрузки при подаче сигнала на контакты. Реле называется бистабильным, потому что переключение в состояние включено-выключено происходит именно тогда, когда сигнал подается на управляющий вход. И в этом же положении реле остается после окончания входного сигнала.

Примечательно, что даже после отключения от электросети импульсное реле «запоминает» последнее положение контактов, а при включении возобновляет то состояние, которое было до выключения.

В быту данное устройство используется очень часто благодаря своему удобству, так как освещение можно контролировать как минимум из двух точек. Например, включение света произошло в спальне, а выключение – в коридоре перед выходом из квартиры. Такая система придется кстати в случае, когда помещения очень длинные и масштабные по размерам.

Назначение и принцип работы реле времени

Реле времени имеет элементарное назначение – включение или выключение линии фазового проводника с течением заданного промежутка времени. То есть человек настраивает реле на время работы, через которое оно должно разомкнуть электрическую цепь и уходит.

По истечению времени реле размыкает цепь, вследствие чего отключается прибор, который подключен к линии, управляемой данным реле. Это может быть произведено с целью экономии электроэнергии и вместе с тем за ненадобностью работы прибора после определенного периода его работы.

В общем, назначение данного прибора управления электропитанием ясно, осталось лишь разобраться с его принципом работы и рассмотреть схему, приведенную ниже.

Принцип работы реле времени состоит в том, что блок управления реле представляет собой электронный таймер, настраиваемый вручную и который с истечением заданного времени дает сигнал исполнительному механизму, который и размыкает цепь. При этом стоит заметить, что таймер может быть электронным (что чаще всего встречается в современных реле времени) или механическим (в большей степени старого образца реле).

Электронный таймер в реле времени представлен как микросхема, которая программируется разными импульсами, которые возникают в результате нажатия клавиш на панели управления реле контроля времени.

Работа реле времени с таймером механического образца ничем не отличается, а сам механизм таймера такого реле имеет контакты, которые находятся в определенном положении (сомкнуты или разомкнуты). При повороте регулятора механизма таймера времени они меняют свое положение, то бишь размыкаются или мыкаются, тем самым, соответственно, замыкая или размыкая электрическую цепь.

Со временем они становятся в первоначальную позицию, время зависит от того, на сколько градусов выполнен поворот регулятора (чем больше повернуть регулятор, тем больше нужно будет времени для возвращения в первоначальную позицию).

Схема подключения реле времени может иметь выход для подключения к компьютеру, в таком случае это реле называется интеллектуальным и может иметь до 40 групп для подключения приборов.

Это может давать расширенные возможности по программированию режимов времени, чего нельзя было добиться вручную, орудуя лишь парой кнопок и имея в наличии всего пару выходов групп на панели управления данным устройством автоматического управления цепью.

В этой статье мы рассмотрели основные виды реле, которые применяются в бытовых электросетях. Были вкратце раскрыты основные положения относительно принципа работы реле, а также схемы их подключения. Однако, не были рассмотрены многие технические подробности, так как статья и без того объемная.