Електромагнітне реле - це комутаційний пристрій для перемикання електричних ланцюгів електромагнітним полем.
Області застосування
Електромагнітна комутація використовується в схемах автоматики, керування електроприводами, електроенергетичними і технологічними установками, в системах контролю і т. П. Реле електромагнітне дозволяє регулювати напруги і струми, виконувати функції запам`ятовуючих і перетворюють пристроїв, фіксувати відхилення параметрів від заданих значень.
Принцип роботи
Електромагнітне реле, принцип дії якого є загальним для будь-якого типу, складається з наступних елементів:
- Підстава.
- Якір.
- Котушка з витків дроту.
- Рухливі і закріплені контакти.
Всі деталі кріпляться на підставі. Якір виконаний з можливістю повороту і утримується пружиною. Коли на обмотку котушки подається напруга, по її витків протікає електричний струм, створюючи електромагнітні сили в осерді. Вони притягують якір, який повертається і замикає рухливі контакти з парними нерухомими. При відключенні струму якір повертається пружиною назад. Разом з ним переміщаються рухомі контакти.
Від типової конструкції відрізняються тільки герконові реле, де контакти, сердечник, якір і пружина суміщені в єдиній парі електродів.
Електромагнітне реле, схема якого зображена нижче, є коммутирующим пристроєм.
Вона типова і в цілому показує, як електрична енергія перетворюється в магнітну, яка потім долає зусилля пружини і переміщує контакти.
Електричні кола котушки і комутації нічим не пов`язані. За рахунок цього малі струми можуть управляти великими. В результаті реле електромагнітне є підсилювачем струму або напруги-ня. Функціонально воно включає три основних елементи:
- сприймає;
- проміжний;
- виконавчий.
Першим з них є обмотка, що створює електромагнітне поле. По ній проходить контрольований струм, при досягненні яких заданого порогового значення відбувається вплив на виконавчий елемент - електричні контакти, які замикають або розмикають вихідний ланцюг.
Класифікація
Реле класифікуються наступним чином:
- За способом управління контактами - якірні і герконові. У першому випадку замикання-розмикання контактів виробляється при переміщенні якоря. У герконовий перемикачах сердечник відсутня і магнітне поле впливає безпосередньо на феромагнітні електроди з контактами.
- Керуючий струм може бути постійним або змінним. В останньому випадку якір і сердечник виконуються з пластин електротехнічної сталі для зменшення втрат. для постійного струму пристрою бувають нейтральними і поляризованими.
- По швидкодії спрацьовування реле діляться на 3 групи: до 50 мс, до 150 мс і більше 1 с.
- Захист від зовнішніх впливів передбачає влаштування герметизовані, зачохлені і відкриті.
При всьому різноманітті типів, представлених нижче, дія електромагнітного реле засноване на загальному принципі комутації контактів.
Пристрій електромагнітного реле заховано всередині корпусу, зовні виступають тільки висновки обмотки і контактів. Вони здебільшого пронумеровані, для кожної моделі дається схема підключення.
параметри
Основними характеристиками реле є:
- Чутливість - перемикання від подаваного в обмотку сигналу певної потужності, достатньої, щоб відбувалося включення.
- Опір обмотки.
- Напруга (струм) спрацьовування - мінімальне порогове значення параметра, при якому контакти перемикаються.
- Напруга (струм) відпуску.
- Час спрацювання.
- Робочий струм (напруга) - величина, при якій відбувається гарантоване включення в процесі експлуатації (значення вказується в заданих межах).
- Час відпускання.
- Частота включень з навантаженням на контактах.
Гідності й недоліки
Реле електромагнітне має наступні переваги над напівпровідниковими конкурентами:
- комутація великих навантажень при малих габаритах;
- гальванічна розв`язка між ланцюгом управління і групою комутації;
- низьке тепловиділення на контактах і котушці;
- невелика ціна.
Пристрою притаманні також недоліки:
- повільне спрацьовування;
- відносно невеликий ресурс;
- радіоперешкоди при перемиканні контактів;
- складність комутації на постійному струмі високовольтних і індуктивних навантажень.
Робоча напруга і струм котушки не повинні виходити за задані межі. При їх низьких значеннях стає ненадійним контактування, а при високих - перегрівається обмотка, збільшується механічне навантаження на деталі і може статися пробій ізоляції.
Довговічність реле залежить від виду навантаження і струму, частоти і кількості комутацій. Найбільше контакти зношуються при розмиканні, що утворює дугу.
Безконтактні апарати мають перевагу, оскільки у них не з`являється дуга. Але є також маса інших недоліків, що не дає можливості замінити реле.
Електромагнітні реле струму
Реле струму і напруги відрізняються, хоча структура у них схожа. Різниця полягає у виконанні котушки. Реле струму має малу кількість витків на котушці, опір якого невелика. При цьому намотування проводиться товстим проводом.
Обмотка реле напруги утворюється великою кількістю витків. Її зазвичай включають в діючу мережу. Кожен пристрій контролює свій певний параметр з автоматичним включенням або відключенням споживача.
За допомогою реле струму контролюють його силу в навантаженні, до якої підключається обмотка. Інформація передається в іншу ланцюг за допомогою підключення до неї опору коммутирующим контактом. Підключення проводиться в силову схему безпосередньо або через вимірювальні трансформатори.
Захисні пристрої відрізняються швидкодією і мають час спрацювання в кілька десятків мілісекунд.
Реле часу
У схемах автоматики нерідко виникає необхідність створювати запізнювання при спрацьовуванні апаратів або видавати сигнали для технологічних процесів в певній послідовності. Для цього служать перемикачі з затримкою за часом, до яких пред`являються наступні вимоги:
- стабільність витримки незалежно від впливу зовнішніх факторів;
- невеликі габарити, маса і споживана енергія;
- достатня потужність системи контактів.
Для управління електроприводами високі вимоги до точності не пред`являються. Витримка становить 0,25-10 с. Надійність повинна бути висока, оскільки робота часто виконується в умовах тряски і вібрації. Захисні пристрої енергосистем повинні працювати точно. Витримка не перевищує 20 сек. Спрацьовування відбувається досить рідко, тому високі вимоги до зносостійкості не пред`являються.
Електромагнітні реле часу працюють на наступних принципах уповільнення:
- Пневматична - за рахунок наявності пневматичного демпфера.
- Електромагнітне - при постійному струмі існує додаткова короткозамкнутая обмотка, в якій наводиться струм, що перешкоджає наростанню головного магнітного потоку при спрацьовуванні, а також його зниження при відключенні.
- З анкерним або годинниковим механізмом, який заводиться від електромагніту, і контакти спрацьовують після відліку часу.
- Моторне - подача напруги одночасно на електромагніт і двигун, що обертає кулачки, що призводять в дію систему контактів.
- Електронне - за допомогою інтегральних ланцюгів або цифрової логіки.
висновок
З настанням ери електроніки реле електромагнітне поступово витісняється, але воно все ж розвивається, досягаючи нових можливостей. Йому важко знайти альтернативу в місцях, де мають місце перепади струму і напруги під час пуску і відключення пристроїв, що використовують електрику.