Этот прибор управления электропитанием — одно из наиболее распространенных устройств автоматизации процессов в электротехнике. Фактически, это автоматический выключатель аппаратуры, который соединяет или разъединяет электрические цепи при достижении пороговых значений определенных условий и/или внешнего воздействия. Современные реле имеют существенные конструкционные различия, особенности срабатывания и широкий диапазон разнообразных эксплуатационных характеристик. В рамках сегодняшнего обзора мы более детально рассмотрим что такое реле, каких видов они бывают, где используются и какими характеристиками обладают.

Что такое реле
Внешний вид современного электромагнитного реле, 5-контактная модель (12 В / 10 А) производства Jtron

Для чего нужно реле: область применения

Реле получило широкое применение в промышленности. Его используют для автоматизации производственных процессов, а также для защиты электроустановок. На данный момент широко используются как электронные устройства под управлением микропроцессоров, так и аналоговые, рабочая схема которых состоит из резисторов, транзисторов, диодов и др. Область применения зависит от принципа действия реле и типа контролируемой величины:

  • Электрические (электромагнитные) – используется для включения/отключения электроприборов, блокировки подачи электроэнергии, размножения контактов и т.п. Могут управляться множеством внешних факторов, таких как напряжение в электросети, мощность, величина нагрузки, количество обращений (коммутации). Такие устройства чаще всего используются при подключении больших силовых установок, где они функционируют в ручном режиме. Для процессов автоматизации и управления логистическими операциями такие приборы используются редко.
  • Электротепловые – состоят из системы биметаллических пластин, которые выступают в качестве контактов. Принцип действия основан на способности металлов к линейному расширению во время нагрева. Используются металлические сплавы с различными коэффициентами расширения. Применяются в качестве температурных детекторов, защитных устройств (контакты разъединяются при перегреве), датчиков времени.
  • Временные – широко применяются при управлении и производственной аппаратурой. Благодаря применению различных схем замедления в электромагнитных, электродвигательных, герконовых и других типах они имеют широкий диапазон временных интервалов, которые можно настраивать.
Коммутационный шкаф, где находятся выносные реле
Коммутационный шкаф, где находятся выносные реле

Краткая историческая справка создания реле

Большинство исторических документов указывают, что первые действующие экземпляры электрических устройств аналогичных современным реле, которые использовали принцип электромагнитного действия, были получены американским физиком Джозефом Генри в 1835 году. Они стали результатом работы над усовершенствованием телеграфного аппарата, который был изобретён Дж. Генри в 1831 году. Уже в 1837 г. устройство поступило в массовое производство и получило широкое применение в телеграфии. Однако следует отметить, что первые полученные устройства являлись некоммутационными, то есть не выполняли основные функции, возложенные теперь на релейные механизмы управления.

В соответствии с другими источниками первые релейные устройства были созданы в период с 1830 по 1932 гг. русским ученым изобретателем Шиллингом П.Л. Они использовались в вызывном устройстве электромагнитного телеграфного аппарата, разработанного совместно с механиком И. А. Швейкиным, который был продемонстрирован 21 октября 1832 года. Однако большое количество электрокабелей, необходимых для функционирования этого устройства, сделали его дальнейшую эксплуатацию нецелесообразной и релейные элементы в его схеме не получили широкой известности.

Интересно! Название «реле» возникло от английского слова RELAY, которое означало процедуру замены лошадей на почтовых станциях того времени.

В качестве самостоятельного устройства, известного под своим названием, реле упоминаются в патентных заявках на телеграфный аппарат Самюэля Морзе в 1837 году.

Телеграфный аппарат Шиллинга - электромагнитный, шестимультипликаторный вариант, производился ограниченной серией
Телеграфный аппарат Шиллинга — электромагнитный, шестимультипликаторный вариант. Производился ограниченной серией

Схема устройства электромагнитного реле и принцип работы

Самое простое реле состоит из якоря, электромагнита (сердечник и обмотка), возвратной пружины и соединяющих конструкционных элементов: основания, каркаса, ярма. При поступлении тока срабатывает электромагнит и соединяет якорь с контактом, в результате этого действия электрическая цепь оказывается замкнутой. Если подача тока прекращается или его параметры снижаются ниже определенной величины, пружина возвращает якорь в первоначальное положение, размыкая цепь. В состав современных электромагнитных реле, наряду с обязательными элементами, входят резисторы, обеспечивающие более точную работу и конденсаторы для защиты от скачков напряжения.

Основные элементы электромагнитного реле
Основные элементы электромагнитного реле

Электрические цепи, контролируемые посредством реле, называют управляемыми, а линию, по которой поступает сигнал — управляющей. В большинстве случаев релейные соединения выступают в качестве усилителя, так как замыкают мощные питающие электроцепи при помощи подачи незначительного напряжения. То, как работает реле, зависит также от его типа: постоянного или переменного тока. Для приборов переменного тока характерно срабатывание в зависимости от частоты входящего сигнала. Устройства постоянного тока переходят в рабочее положение в двух случаях:

  • Поляризованные – проявляют чувствительность к полярности тока, в зависимости от того подается на управляющий контакт + или – якорь отклоняется в разные стороны;
  • Нейтральные – при движении тока в обоих направлениях якорь отклоняется в одну сторону.

Более подробно о том, как работает реле, схема устройства, назначение всех элементов и область применения можно узнать из видео:

Основные технические характеристики реле

Независимо от принципа действия существуют общепринятые параметры, на которые необходимо ориентироваться при выборе устройства:

  • Время срабатывания – величина, определяющая временной промежуток с момента поступления на вход управляющего сигнала и до момента воздействия на электрическую цепь;
  • Коммутируемая мощность – мощность электрической цепи или установки, которой способно управлять реле;
  • Мощность срабатывания – минимальная величина необходимая для срабатывания устройства;
  • Уставка – величина тока срабатывания, как правило, это изменяемый показатель;
  • Величина тока/напряжения втягивание/отпадания – данные параметры характеризуются минимальным и максимальным значением характеристик электричества, при которых осуществляется втягивание якоря или его отпадание от контактов, то есть прерывание электроцепи.
Промежуточное реле РП-25 УХЛ4220 В и его основные характеристики
Промежуточное реле РП-25 УХЛ4220 В и его основные характеристики

Основные виды реле и их назначение

В процессе усовершенствование были разработаны множество разновидностей реле. Их номенклатура имеет довольно сложную классификацию:

  • Область применения:
  1. Управление электрическими цепями.
  2. Защита электроустановок.
  3. Автоматизация процессов.
  • Принцип срабатывания:
  1. Электромагнитный.
  2. Тепловой.
  3. Полупроводниковый.
  4. Индукционный.
  • Характеристики управляющих параметров поступающего тока:
  1. Сила тока.
  2. Напряжение.
  3. Частота.
  4. Мощность.
  5. Полярность.
  • Принцип воздействия на электрическую цепь:
  1. Контактный – замыкание/размыкание.
  2. Бесконтактный – изменение параметров тока.

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока могут быть электромагнитными, у которых якорь притягивается к сердечнику вследствие возникновения магнитного поля в обмотке катушки, и индукционными, функционирующими под воздействием магнитного поля переменного типа, которые индуцируется непосредственно в подвижном элементе. Реле постоянного тока могут быть: нейтральными, поляризованными или комбинированными.

Преимуществом таких устройств можно считать устойчивость к помехам различного типа, перепадам напряжения и пульсации. Из недостатков следует отметить потребность в специальном блоке питания, и как следствие довольно высокая стоимость и сложность при подключении.

Реле постоянного тока используются для управления автоматикой в различных отраслях производства, транспорта (в частности железнодорожного) и т.п.

Нейтральное электромагнитное реле постоянного тока
Нейтральное электромагнитное реле постоянного тока

Реле переменного тока

Реле переменного тока не нуждаются в специальном блоке питания и могут подключаться непосредственно в контролируемую электросеть переменного напряжения. Однако, они тоже не лишены определенных недостатков, к наиболее значимым относятся:

  • возникновение вибрации при функционировании и необходимость ее предотвращения;
  • чувствительность намного хуже, чем устройство постоянного тока.

В связи с этим данная аппаратура управления используется, чаще всего, для контроля бытовых приборов и небольших промышленных установок и станков.

Реле на 220В переменного тока, малогабаритное, модель Ap-50A, используется в качестве управляющего модуля терморегулятора для теплого электрического пола
Реле на 220В переменного тока, малогабаритное, модель Ap-50A, используется в качестве управляющего модуля терморегулятора для теплого электрического пола

Электромагнитные

Наиболее распространенная разновидность релейных устройств. Получила широкую популярность из-за значительных преимуществ перед полупроводниковыми аналогами:

  1. Коммутация электросетей совокупной мощности до 4 кВт при незначительных размерах самого устройства (в среднем до 10 см³).
  2. Устойчивость к внешним помехам и перенапряжению, возникающему внутри коммутируемых сетей из-за работы высоковольтного оборудования.
  3. Высокая надежность и безопасность. Между электромагнитной катушкой и группой коммутируемых контактов существует изоляция выдерживающая, в соответствии с последними требованиями, до 5 кВ.
  4. Низкий уровень тепловыделения.

Пример! При коммутации 10 А тока в электромагнитной катушки рассеивается не более 0,5 Вт. Для сравнения, в симисторных устройствах сопоставимой коммутационной мощности на нагрев уходит до 15 Вт, что требует решать проблему охлаждения коммутационных шкафов.

Принцип работы и подключение 4 контактного реле на видео:

Однако электромагнитные релейные устройства имеют ряд определенных недостатков:

  • низкая скорость работы;
  • ограниченный электромеханический ресурс функционирования;
  • возникновение электромагнитных помех при срабатывании контактов;
  • серьёзные недостатки при коммутации высоковольтных токов с индуктивными нагрузками.
Релейная вычислительная машина РВМ-1 конструкции Н. И. Бессонова созданная в 1956 году
Релейная вычислительная машина РВМ-1 конструкции Н. И. Бессонова созданная в 1956 году

Электронные релейные устройства

В последнее время на замену аналоговым реле приходят электронные релейные устройства. Они имеют значительные преимущества в точности определения исходного напряжения, видов подаваемых нагрузок, мощности и в других рабочих параметрах. Получили широкое применение для подключения установок с большими силовыми нагрузками. Однако их высокая стоимость и низкая надежность не дают им полностью вытеснить аналоговые устройства.

Электронное релейное устройство управление насосным оборудованием
Электронное релейное устройство управление насосным оборудованием

Реле времени

Принцип функционирования основан на механическом замедлении. Реализуется с применением маятников, электродвигателей или электромагнитного эффекта. При этом выдержка замедления для всех трех типов составляет: 1÷15 сек, до 24 часов, до 5 сек соответственно. Используется как для автоматизации процессов производства, так и в бытовых целях для задержки отключения освещения и т.п.

Двухканальное реле времени РЭВ-201
Двухканальное реле времени РЭВ-201

Тепловые/температурные релейные устройства

Принцип действия тепловых релейных приборов основан на воздействии температуры на биметаллическую пару контактных пластин, которые имеют различный коэффициент температурного расширения. Температурное воздействие может осуществляться как от тока нагрузки, так и от специально нагревателя.  Тепловые релейные приборы используются, в основном, для защиты электрооборудования от перегрева.

Цифровое температурное реле TР-100
Цифровое температурное реле TР-100

Обозначение реле на схеме

Обозначение релейных устройств различного типа на электрических схемах осуществляется в соответствии с нормативами ГОСТ 21.614-88 и частично ГОСТ 2.755-87.

Наиболее распространённые обозначения релейных устройств на принципиальных электрических схемах
Наиболее распространённые обозначения релейных устройств на принципиальных электрических схемах

Основные производители реле

Aleph International — более 30 лет на рынке электроники, электротехнических товаров и средств автоматизации. Продукция считается одной из наиболее надежных.

Axicom — подразделение швейцарской фирмы Alcatel Switzerland Ltd. с  1999 года входит в концерн  Tyco Electronics. Производит чрезвычайно качественные изделия. Все предлагаемые на российском рынке релейные устройства полностью отвечают требованиям отечественных нормативов по электрической надежности и прочности диэлектриков;

CIT RELAY & SWITCH (Чжэцзян, Китай) — компания специализируется на релейных устройствах, используемых в телекоммуникациях, автоиндустрии и безопасности. Имеет широкую номенклатуру продукции, главным достоинством является доступной цена изделий;

Finder — Европейский производитель специализирующееся на выпуске реле и таймером. Занимает 3 место в Европе по выпуску электромеханических релейных автоматов промышленного и бытового назначения. Вся продукция сертифицирована по стандартам  ISO 9001 и ISO 14001.

NAiS под этой торговой маркой выпускается продукция компании Matsushita Electric Works (Япония). Изделия сертифицированы по стандартам ISO 9001:2000. Номенклатура продукции включает электромеханические и PhotoMOS реле, различные контроллеры и микровыключатели как для промышленного, так и для бытового использования.

Электромагнитное и электронное реле – где купить, цены

Цены на электромагнитные релейные устройства для бытового назначения варьируются в диапазоне 150÷450 руб. для коммутации тока с параметрами в пределах 8÷12 А напряжение 12÷48 В. Стоимость электронных устройств заметно выше и может изменяться в пределах  от 1,5 до 5÷6 тыс. руб. в зависимости от их функциональности.

Приобретать рекомендуется либо в специализированных магазинах электроники, либо в интернет-магазинах, где предусмотрен возврат. Покупать устройства на рынках настоятельно не рекомендуется, так как даже для новых приборов там нарушаются условия хранения.

Мы будем рады получить ваши отзывы или вопросы о возможности использования релейной автоматики и опыту применения тех или иных средств.

ОЦЕНИТЕ ЭТУ СТАТЬЮ
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...
Евгений Вахидов
Высшее техническое образование по специальности "Электромонтер по силовым сетям и оборудованию". Второе образование "Облицовщик-плиточник". Опыт работы по внутренней отделке помещений и инженерным системам.

ОТВЕТИТЬ

 Я ознакомлен с условиями пользовательского соглашения *