Электромагнитное реле — ключевой элемент автоматизации и управления электрическими цепями, широко применяемый в различных отраслях, от бытовой электроники до промышленных систем. В статье рассмотрим конструкцию и принцип работы реле, его виды и назначение, а также основные параметры, которые помогут понять его функциональность. Знание достоинств и недостатков реле, а также визуальные материалы в виде фото и видео, помогут сделать осознанный выбор при использовании этого устройства в проектах.

Определение реле

Реле — это устройство, которое изменяет свою выходную величину резко, когда входной сигнал достигает заданного уровня. Обычно такое резкое изменение происходит за счет замыкания или размыкания электрических контактов.

Эксперты в области электроники отмечают, что электромагнитные реле остаются важным элементом в современных системах управления и автоматизации. Их способность управлять большими токами и напряжениями при помощи небольших управляющих сигналов делает их незаменимыми в различных приложениях, от бытовой техники до промышленных установок. Специалисты подчеркивают, что надежность и долговечность реле обеспечиваются использованием качественных материалов и продуманной конструкцией. Однако, с развитием технологий, таких как полупроводниковые реле, эксперты предупреждают о необходимости учитывать преимущества и недостатки каждого типа устройства. Важно помнить, что выбор реле должен основываться на конкретных требованиях проекта, включая условия эксплуатации и ожидаемую нагрузку.

https://youtube.com/watch?v=BfuAQONpOkM

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).

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов об электромагнитных реле:

1. Принцип работы: Электромагнитное реле работает на основе принципа электромагнитной индукции. Когда через катушку реле проходит электрический ток, создается магнитное поле, которое притягивает подвижный контакт, замыкая или размыкая электрическую цепь. Это позволяет управлять большими токами и напряжениями с помощью небольших управляющих сигналов.

2. Историческое значение: Первое электромагнитное реле было изобретено в 1835 году американским изобретателем Уильямом Стёрджоном. Оно стало важным шагом в развитии телеграфии и электрических систем, так как позволяло передавать сигналы на большие расстояния и управлять устройствами удаленно.

3. Широкое применение: Электромагнитные реле используются в самых различных областях, от бытовой электроники до промышленных автоматизированных систем. Они находят применение в системах управления, защитных устройствах, а также в автомобилях для управления освещением и другими электрическими системами.

Назначение

Реле управления играют важную роль в активации и деактивации различных компонентов схемы или целой системы. Они подключаются прямо к электрической цепи.

Реле защиты служат для отключения устройств в случае превышения установленных для них пределов. К примеру, это может быть отключение двигателя при его перегреве.

Реле сигнализации используются для передачи информации о достижении или превышении допустимых значений параметров системы. Например, это может осуществляться с помощью 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

Когда срабатывает контактное реле, происходит замыкание рабочих контактов, в то время как в неконтактном реле изменяются параметры электрической цепи, такие как ток, напряжение и сопротивление. К бесконтактным реле также можно отнести некоторые электронные реле, так как в них отсутствуют традиционные контакты, а переключение осуществляется 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 применяются механические компоненты, тогда как в ЭР используются современные микросхемы и процессоры.

В частности, в состав ЭР, которые иногда называют твердотельными реле (Solid State Relay), могут входить микропроцессоры, аналого-цифровые преобразователи, память и блоки выходных реле. ЭР функционирует в соответствии с программой, записанной в его памяти.

Преимущества:

• меньший вес и компактные размеры;
• широкий спектр выполняемых функций;
• возможность изменения конфигурации системы;
• высокая степень надежности.

К недостаткам ЭР можно отнести их высокую стоимость и низкую ремонтопригодность. Это связано с тем, что при выходе из строя такого реле необходимо заменять не только неисправный элемент, но и всю электронную плату. Кроме того, такие реле подвержены влиянию паразитных электромагнитных полей, что снижает их защитные характеристики в условиях террористических угроз или воздействия электромагнитного импульса от атомного взрыва.

Поскольку ток, управляемый полупроводниковыми элементами, относительно невелик, для управления мощными устройствами (двигателями, насосами) в ЭР иногда интегрируется 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

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

Электромагнитные реле (ЭМР) могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. Реле первого типа делятся на нейтральные (НЭМР) и поляризованные (ПЭМР).

В поляризованных реле движение якоря, а соответственно, и замыкание групп контактов, зависит от полярности напряжения, подаваемого на обмотку. Нейтральные реле срабатывают одинаково вне зависимости от полярности сигнала.

По конструкции ЭМР могут быть герметичными, открытыми или закрытыми (с возможностью снятия крышки).

ЭМР также классифицируются по типам контактов, которые могут быть нормально разомкнутыми, нормально замкнутыми или переключающимися.

Переключающиеся контакты состоят из трех пластин, где средняя пластина является подвижной. При активации один контакт размыкается, а другой замыкается за счет движения этой подвижной пластины.

Цены на электромагнитные реле

Электромагнитное реле

Основные характеристики ЭМР

Выбор подходящего электромагнитного реле (ЭМР) осуществляется с учетом его ключевых характеристик, среди которых выделяются:

1. Коммутируемая мощность (Рсом=Icom*Ucom). В зависимости от мощности, устройства делятся на нормальные (120 Вт < Рсом < 500 Вт), слаботочные реле (Рсом < 120 Вт) и силовые контакторы, для которых Рсом > 500 Вт.
2. Время срабатывания (tср). Приборы с tср < 50 мс считаются быстродействующими, тогда как устройства с tср > 150 мс относятся к категории замедленного действия.
3. Мощность срабатывания (Рср). У высокочувствительных реле этот параметр не превышает 0,01 Вт, а у чувствительных – 0,05 Вт.
4. Уставка – это уровень тока, при котором реле активируется (ток срабатывания – Icр). Часто значение уставки можно регулировать.

Кроме того, при выборе ЭМР также важны и другие характеристики устройства:

• 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:

https://youtube.com/watch?v=BfuAQONpOkM

Достоинства и недостатки

К преимуществам электромеханических реле можно отнести их доступную цену, значительный срок службы и минимальные потери мощности при переключении.

Однако у них есть и недостатки:

• возникновение помех;
• низкая скорость переключения;
• сложности при использовании с индуктивными нагрузками;
• вероятность дребезжания контактов.

Цены на реле контроля напряжения

Реле контроля напряжения

Где применяют

Ключевые сферы использования ЭМР:

• защита электрических агрегатов от колебаний напряжения и тока;
• служат дополнительными элементами для повышения числа переключений;
• управление большими мощностями с помощью маломощных управляющих сигналов (контакторы, пускатели).

Видео – Электромагнитное реле: устройство и принцип действия

https://youtube.com/watch?v=erodGMNONT0

Принцип работы электромагнитного реле

Электромагнитное реле — это устройство, которое использует электромагнит для управления переключением электрических цепей. Принцип его работы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого электрическим током, с подвижным элементом реле, что позволяет замыкать или размыкать контакты.

В основе работы электромагнитного реле лежит катушка, намотанная на магнитный сердечник. Когда через катушку проходит электрический ток, создается магнитное поле, которое притягивает подвижный якорь, соединенный с контактами. Этот процесс можно разделить на несколько этапов:

1. Подключение питания: При подаче напряжения на катушку реле начинается протекание тока, что приводит к образованию магнитного поля.
2. Создание магнитного поля: Магнитное поле, возникающее в результате тока, создает силу, которая действует на подвижный якорь. Эта сила зависит от величины тока и конструкции реле.
3. Переключение контактов: Под действием магнитного поля якорь перемещается, замыкая или размыкая электрические контакты. Это позволяет управлять цепями с высоким напряжением или током, используя низковольтный сигнал.
4. Отключение питания: Когда ток прекращает течь, магнитное поле исчезает, и пружина возвращает якорь в исходное положение, восстанавливая исходное состояние контактов.

Электромагнитные реле могут быть как нормально замкнутыми (НЗ), так и нормально разомкнутыми (НР). В НЗ контакты замкнуты в состоянии покоя, а в НР — разомкнуты. Это позволяет использовать реле в различных схемах управления, в зависимости от требований к логике работы устройства.

Существует множество типов электромагнитных реле, которые различаются по конструкции, количеству контактов, рабочему напряжению и току, а также по скорости срабатывания. Некоторые реле могут иметь дополнительные функции, такие как защита от перегрузки, временные задержки или возможность работы в условиях повышенной влажности.

Электромагнитные реле находят широкое применение в различных областях, включая автоматизацию производственных процессов, системы управления освещением, защиту электрических цепей и многие другие. Их надежность, простота в использовании и возможность управления большими нагрузками делают их незаменимыми в современных электрических системах.

Вопрос-ответ

Как работает реле простым языком?

Реле — это электрически управляемый механический переключатель. Внутри этого корпуса есть электромагнит. При попадании на него электрического тока он срабатывает, в результате чего якорь притягивается к электромагниту и контактная группа замыкает или размыкает цепь питания нагрузки.

Для чего нужен электромагнитный реле?

Схемы управления: Электромагнитные реле используются в схемах управления для управления выходными сигналами управляющих контактов в зависимости от управляющих входных сигналов. Например, они могут регулировать величину тока, поступающего в двигатель, для его запуска или остановки.

Как понять, что вышел из строя реле?

Признаки неисправности реле могут быть разнообразными: гул, треск, нагрев, нестабильная работа и прочее. А наиболее распространенные причины поломки реле – это контактные группы или неисправность катушки.

Советы

СОВЕТ №1

При выборе электромагнитного реле обязательно учитывайте его номинальные параметры, такие как напряжение и ток. Это поможет избежать перегрева и выхода из строя устройства в процессе эксплуатации.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на тип контактов реле (нормально открытые или нормально закрытые). Это важно для правильного функционирования вашей схемы, особенно если вы планируете использовать реле в автоматизации.

СОВЕТ №3

Регулярно проверяйте состояние реле и его контактов. Пыль и загрязнения могут привести к плохому контакту и сбоям в работе, поэтому периодическая чистка поможет продлить срок службы устройства.

СОВЕТ №4

Используйте защитные схемы, такие как диоды или варисторы, для предотвращения обратных токов, которые могут повредить реле. Это особенно важно в цепях с индуктивными нагрузками, такими как электродвигатели.