Конструкция электромагнитного реле: Электромагнитное реле — устройство, принцип действия и область применения

Содержание

Принципы действия и схема электромагнитного реле

Люди все чаще используют в быту высоковольтные устройства, например, генераторы в качестве источника питания, трансформаторы и т. п. Поэтому нередко приходится контролировать уровень поступления тока в цепи. Именно в таком контроле заключается назначение реле.

Реле — это электрический выключатель, предназначенный для соединения и разъединения цепи при создании определенных условий. Это устройство относится к категории приборов, которые регулируют работу управляемых объектов при поступлении сигнала. Реле регулирует электрическую цепь, которая является управляемой. А цепь, через которую проходит сигнал, является управляющей.

Классификация и назначение реле

Существует основная классификация разновидностей реле, согласно которой, их принято подразделять на следующие категории и виды.

По предназначению различают такие виды реле:

  • Реле управления. Применяются в низковольтных устройствах в качестве комплектующих элементов, а также как самостоятельные элементы управления;
  • Реле защиты. Предназначены для защиты устройств с термоконтактами, например, электродвигателями, вентиляторами;
  • Сигнализационные. Используются в автомобилях, домах, организациях, для охраны территории частного сектора, производстве и т. д.

По принципу действия подразделяются на:

  • Электромагнитные. Являются более сложными устройствами и применяются в автоматике и системах контроля;
  • Магнитоэлектрические. Функционируют только если присутствует постоянный ток;
  • Индукционные релейные устройства работают по принципу взаимодействия магнитных потоков с индуцированными токами;
  • Тепловые используются в качестве предохранителей в электрических двигателях, защищающих от перегрева;
  • Полупроводниковые или твердотельные реле эффективно применяются в системах регулирования точного уровня температуры.

По контролируемой величине могут быть:

  • Токовые, то есть принцип действия таких устройств основан на поступлении тока на определенный элемент конструкции, чаще всего в качестве такового выступает якорь или катушка;
  • Реле мощности. Устройство работает под влиянием определенной силы, которая создается в управляемой среде;
  • Устройства, работающие под действием какой-нибудь частоты на обмотку;
  • Функционирующие в условиях определенного напряжения.

По способу воздействия на управляющий элемент различают:

  • контактные, как видно из названия, в таких реле используются контакты, которые создают силовое поле, соприкасаясь друг с другом;
  • бесконтактные реле, в них замыкание и размыкание цепи происходит посредством изменения одного из параметров цепи.

По конструкции они подразделяются на:

  • электрические — применяются для включения и выключения цепи в устройствах, требующих большой нагрузки;
  • герконовые — в своей конструкции имеют геркон с катушкой, то есть небольшой вакуумный баллончик, который наполняется газом;
  • электротепловые, принцип работы таких реле основан на линейном расширении металлов.

Существует и много других видов, которые применяются в узкоспециализированных сферах. В качестве примера можно привести реле времени, напряжения, промежуточные и другие.

Конструкция релейных устройств

Релейные устройства простой схемы состоят из магнитов, якоря и контактов. Замыкание цепи в таком устройстве происходит посредством подачи тока на магнит, которая затем замыкает якорь с контактом. То есть, замыкание цепи является результатом замыкания якоря. Размыкание цепи происходит в обратном порядке. Когда уменьшается подача тока на магнит, якорь возвращается на первоначальное состояние, то есть размыкается, а затем размыкает цепь.

Кроме перечисленных выше составных элементов, в конструкцию релейных коммутаторов могут входить резисторы. Они обеспечивают более точную и стабильную работу устройств, а также выступают в роли конденсаторов, предотвращающих появление искр в проводе и резких скачков напряжения.

Что касается реле электромагнитного типа, то они являются более сложными устройствами как по принципу действия, так и по конструкции. Они состоят из следующих элементов:

  • контактов;
  • якоря;
  • плоской пружины;
  • обмотки;
  • сердечника;
  • ярмо;
  • каркаса;
  • основания.

Устройство включается, когда на обмотку поступает электрический ток. При достижении величины тока, необходимой для создания электромагнитной волны, пружина начинает перемещаться к поверхности ярма, при этом пружина слегка прогибаясь под воздействием магнитной волны. Действие якоря приводит в движение контакт, который оказывает воздействие на внешний контакт. А он соприкасается с проводником и цепь замыкается.

Стабильная работа реле напрямую зависит от количества электрического тока, поступающего на обмотку. Если ее будет недостаточно, то магнитная волна не может образоваться, а без нее не может работать якорь. Поэтому даже при незначительном сокращении подачи тока, устройство прекращает работу и выключается.

Некоторые из этих устройств оснащаются несколькими парами контактов, что позволяет замыкать и размыкать множество электрических цепей одновременно.

Применение на производстве и в быту

Электромагнитные коммутационные устройства являются самыми распространенными. Их часто используют в сфере производства электроэнергии. Они обеспечивают защиту высоковольтных линий и поддерживают безаварийный режим всех подключенных устройств.

Управляющие элементы релейной конструкции позволяют работать с высоким напряжением до нескольких сотен тысяч вольт.

Популярность электромагнитных реле объясняется следующим:

  • элементы, которые входят в конструкцию, имеют длительный срок эксплуатации;
  • имеют мгновенную реакцию на отклонение параметров, подключенных устройств от нормы ;
  • могут функционировать в условиях высокого напряжения магнитных полей и исключают образование посторонних электрических потенциалов.

Электромагнитные коммутаторы применяются в целях резервирования линий электропередач и для вывода поврежденного участка из сети. Релейные устройства, а именно защита, которую они обеспечивают на сегодняшний день, считается самой эффективной.

Они также применяются в конвейерных системах управления производством. Поскольку в таких системах часто образуются паразитные потенциалы высокой мощности, которые способны легко вывести из строя полупроводниковые реле и другое подключенное к ним оборудование. Полупроводниковые системы выходят из строя из-за высокого статического электричества, которое может привести к поломке. Поэтому их заменили электромагнитными реле, а они нейтральны к статическому электричеству.

Устройства коммутации электромагнитного типа эффективно применяются в устройствах с дистанционным управлением и даже ЭВМ в качестве элементов, которые выполняют элементарные логические операции. Именно благодаря использованию таких коммутаторов ЭВМ превзошли по надежности компьютеры, которые появились позже.

Примеры по использованию реле можно привести и из жизни. Все люди используют в своей деятельности бытовую технику, холодильники, стиральные машины, телевизор и другие приборы. Их принцип работы основан на работе электромагнитных реле.

Преимущества и недостатки коммутаторов

Широкое применение электромагнитных реле в самых разных сферах деятельности обусловлено наличием ряда преимуществ по сравнению с полупроводниковыми и другими видами. Среди преимуществ можно отметить:

  • способность замыкания и размыкания цепей с общей мощностью, не превышающей 4 киловатт, с объемом не более 10 кубических сантиметров;
  • устойчивость к условиям резкой смены уровня напряжения в сетях, которое может возникнуть из-за разряда молнии или при работе с высоковольтным оборудованием;
  • особенность конструкции, которая обеспечивает электрическую изоляцию,
  • способность выделять небольшое количество тепла при низком напряжении;
  • стоят гораздо дешевле относительно полупроводниковых реле.

Из недостатков выделяют:

  • низкую скорость работы;
  • наличие ограничений касательно ресурса как механического, так и электрического;
  • образование помех в радиоволнах во время коммутационных процессов;
  • наличие серьезных проблем во время замыкания и размыкания высоковольтных и индуктивных цепей постоянного тока.

Электромагнитные реле применяется в управлении производственными линиями, конвейерами, на участках с повышенными паразитными потенциалами, там, где нельзя использовать полупроводниковые элементы.

принцип работы, управление и устройство

Электромагнитное реле

Благодаря своей простоте, невысокой цене и относительной надежности электромагнитные реле получили максимальное распространение. Работа данного типа реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Над сердечником установлена подвижная пластина (якорь) с контактом. Напротив контакта установлены соответствующие парные неподвижные контакты.

Схема работы простейшего электромагнитного реле

В начальном положении якорь удерживается пружиной. При подаче управляющего напряжения на катушку якорь притягивается к сердечнику, преодолевая усилие пружины, и замыкает контакты. После отключения напряжения пружину ничто не сдерживает, и она возвращает якорь в исходное положение.

Электромагнитное реле чаще всего используется в схемах защиты электроустановок и в системах автоматики.

Достоинства электромагнитных реле

  • Низкая цена.
  • Способность коммутации (переключения) нагрузок мощностью до 4 кВт при достаточно малых размерах менее 10 см³.
  • Устойчивость к импульсным перенапряжениям.
  • Малое выделение тепла.
  • Максимальная электрическая изоляция.

Недостатки электромагнитных реле

  • Большая задержка с момента поступления управляющего напряжения до контакта.
  • Ограниченный механический ресурс.
  • Создание радиопомех при срабатывании.
  • Громкий щелчок при размыкании, замыкании контактов.
  • Необходимость хоть и редкого, но регулярного технического обслуживания.
  • Большое потребление электрического тока.

На наших объектах мы часто используем реле Finder. Их многие видели и знают.

Так выглядит реле Finder

Электромагнитные реле в системах автоматики

Электромагнитные реле работают, делают цепь замкнутой, только в течение того времени, пока на него подается напряжение. Этот момент является определяющим в управлении электроснабжением потребителей.

Именно поэтому электромагнитное реле не может работать с кнопками, так как кнопка — это не выключатель с фиксацией, который «запоминает» внешнее воздействие (сигнал) человека. Кнопка подает только кратковременный сигнал для включения, выключения. А вот если нажать клавишу выключателя в положение «включено», электрическая цепь будет замкнута до тех пор (и напряжение на реле будет подаваться, соответственно), пока кто-либо не изменит положение выключателя. Поэтому с фиксируемым выключателем электромагнитное реле работает, а с кнопкой — нет.

  • Это раз, так как среди предлагаемой производителями электротехнической продукции и фурнитуры — огромное множество различных коммутирующих устройств, но не все они будут работать с этими реле.

Однако если подключить кнопки к контроллеру, а от контроллера — к реле, то все будет работать нормально. Контроллер будет подавать управляющее, удерживающее напряжение на реле, и цепь будет замкнута до тех пор, пока с кнопки на вход контроллера не поступит следующий, отключающий напряжение сигнал.

Если говорить о реле в общем, в контексте систем управления и автоматизации, то все реле, к примеру, для автоматизации систем освещения в проходных зонах, применяются только с контроллерами. Именно контроллер в данном случае является этим «запоминателем» состояния включения света. Причем в проходной зоне с 3–4-мя входами-выходами, в которой включением света управляют, к примеру, 3–4 выключателя (и более), расположенные у каждой двери (а еще и датчики), только контроллер может знать, что делать с включением, выключением света, если от одного из выключателей поступил управляющий сигнал.

Шум есть, но не критичный. Возможен монтаж реле на этаже

Шум от работы этих реле присутствует, но его величина не особенно критична, поэтому монтаж электромагнитных реле может производиться на этажах, то есть в данном случае возможна поэтажная разводка электропроводки.

Виды реле

Описываемые устройства классифицируют по нескольким параметрам. Например, исходя из вида напряжения, выделяют реле переменного тока либо постоянного. Конструктивно такие приборы отличаются друг от друга только типом сердечника, а точнее, его материалом. Для постоянных реле характерен сердечник из стали электротехнической, и бывают они двух типов:

  1. Нейтральные.
  2. Поляризованные.

Первые отличаются от вторых тем, что могут функционировать при любом направлении тока, проходящего через реле.

Если же рассматривать род управляющего сигнала и соответствующую конструкцию устройства, то последние делятся на:

  • Электромагнитные, в составе которых содержится электрический магнит, переключающий контакты.
  • Твердотельные. Схема коммутации собрана на тиристорах.
  • Термореле, работающие на основе термостата.
  • Реле задержки 220В.
  • Оптические, где управляющим сигналом является световой поток.

Виды электромагнитных реле

Первая классификация — по питанию. Есть электромагнитные реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока могут быть нейтральными или поляризованными. Нейтральные срабатывают при подаче питания любой полярности, поляризованные реагируют только на положительное или на отрицательное (зависят от направления тока).

Виды электромагнитных реле по типу питающего напряжения и внешний вид одной из моделей

По электрическим параметрам

Еще делят электромагнитные реле по чувствительности:

  • Мощность для сработки 0,01 Вт и меньше — высокочувствительные.
  • Потребляемая обмоткой мощность при срабатывании — от 0,01 Вт до 0,05 Вт — чувствительные.
  • Остальные — нормальные.

В первую очередь стоит определиться с электрическими параметрами

Первые две группы (высокочувствительные и чувствительные) могут управляться от микросхем. Они вполне могут выдавать требуемый уровень напряжения, так что промежуточное усиление не требуется.

По уровню коммутируемой нагрузки есть такое деление:

  • Не больше 120 Вт переменного и 60 Вт постоянного тока — слаботочные.
  • 500 Вт переменного и 150 Вт постоянного — повышенной  мощности;
  • Более 500 Вт переменного тока — контакторы. Применяются в силовых цепях.

Есть еще деление по времени срабатывания. Если контакты замыкаются не более чем после 50 мс (миллисекунд) после подачи питания на катушку — это быстродействующее. Если проходит от 50 мс до 150 мс — это нормальная скорость, а все которые требуют для сработки контактов больше 150 мс — замедленные.

По исполнению

Есть еще электромагнитные реле с различной степенью герметичности.

  • Открытые электромагнитные реле. Это те, у которых все части «на виду».
  • Герметичные. Они запаяны или заварены в металлический или пластиковый корпус, внутри которого воздух или инертный газ. Доступа к контактам и катушке нет, доступны только выводы для подачи питания и подключения цепей.
  • Зачехленные. Есть чехол, но он не припаян, а соединяется с корпусом при помощи защелок. Иногда присутствует накидная проволочная петля, которая удерживает крышку.

По массе и размерам отличия могут быть очень существенными

И еще один принцип деления — по размерам. Есть микроминиатюрные — они весят менее 6 граммов, миниатюрные — от 6 до 16 граммов, малогабаритные имеют массу от 16 гр до 40 гр, а остальные — нормальные.

Что такое реле электрическое

В электрическом реле один электросигнал управляет другим электрическим сигналом. При этом нет места изменению параметров последнего, а только его коммутация

Сигналы могут быть совершенно разными по виду, форме и мощности, но важно одно — как только в цепи управления начинает течь ток, цепь коммутации срабатывает, соединяя либо отключая нагрузку. При исчезновении управляющего тока система возвращается в исходное состояние

Электрическое реле — своего рода усилитель, если, например, слабый сигнал коммутирует сильный, и при этом они сходны по форме и виду напряжения. Также можно считать такое устройство преобразователем, если сигналы отличаются друг от друга формой напряжения.

Как проверить электромагнитное реле

Работоспособность электромагнитного реле зависит от катушки. Поэтому в первую очередь проверяем обмотку. Ее прозванивают мультиметром. Сопротивление обмотки может быть как 20-40 Ом, так и несколько кОм. При измерении просто выбираем подходящий диапазон. Если есть данные о том, какая величина сопротивления должна быть — сравниваем. В противном случае довольствуемся тем, что нет короткого замыкания или обрыва (сопротивление стремится к бесконечности).

Проверить электромагнитное реле можно при помощи тестера/мультиметра

Второй момент — переключаются или нет контакты и насколько хорошо прилегают контактные площадки. Проверить это немного сложнее. К выводу одного из контактов можно подключить источник питания. Например — простую батарейку. При срабатывании реле потенциал должен появиться на другом контакте или исчезнуть. Это зависит от типа проверяемой контактной группы. Контролировать наличие питания также можно при помощи мультиметра, но его надо будет перевести в соответствующий режим (контроль напряжения проще).

Если мультиметра нет

Не всегда под рукой есть мультиметр, но батарейки есть почти всегда. Давайте рассмотрим пример. Есть какое-то реле в герметичном корпусе. Если знаете или нашли его тип, можно посмотреть характеристики по названию. Если данные не нашли или нет названия реле, смотрим на корпус. Обычно тут указывается вся важная информация. Напряжение питания и коммутируемые токи/напряжения есть обязательно.

Проверка обмотки электромагнитного реле

В данном случае имеем реле, которое работает от 12 V постоянного тока. Хорошо если есть такой источник питания, тогда используем его. Если нет, собираем несколько батареек (последовательно, то есть одну за одной), чтобы суммарно получить требуемое напряжение.

При последовательном соединении батареек их напряжение суммируем

Получив источник питания нужного номинала, подключаем его к выводам катушки. Как определить где выводы катушки? Обычно они подписаны. Во всяком случае, есть обозначения  «+» и «-» для подключения источников постоянного питания и знаки для переменного  типа таких «≈».  На соответствующие контакты подаем питание. Что происходит? Если катушка реле рабочая, слышен щелчок — это притянулся якорь. При снятии напряжения он слышен снова.

Проверяем контакты

Но щелчки — это одно. Это значит, что катушка работает, но надо еще контакты проверить. Возможно они окислились, цепь замыкается, но сильно падает напряжение. Может они стерлись и контакт плохой, может, наоборот, закипели и не размыкаются. В общем, для полноценной проверки электромагнитного реле необходимо еще проверить работоспособность контактных групп.

Проще всего объяснить на примере реле с одной группой. Они обычно стоят в автомобилях. Автолюбители называют их по числу выводов: 4 контактные или 5 контактные. В обоих случаях там всего одна группа. Просто четырех контактное реле содержит нормально замкнутый или нормально разомкнутый контакт, а пятиконтактное — переключающую группу (перекидные контакты).

Электромагнитное реле 4 и 5 контактное: расположение контактов, схема подключения

Как видите, питание подается в любом случае на выводы, которые подписаны 85 и 86. А к остальным подключается нагрузка. Для проверки 4-контактного реле можно собрать простейшую связку из маленькой лампочки и батарейки нужного номинала. Концы этой связки прикрутить к выводам контактов. В 4-контактном реле это выводы 30 и 87. Что получится? Если контакт на замыкание (нормально разомкнутый), при сработке реле лампочка должна загореться. Если группа на размыкание (нормально замкнутый) должна потухнуть.

В случае с 5-контактным реле схема будет чуть сложнее. Тут потребуется две связки из лампочки и батарейки. Используйте лампы разного формата, цвета или каким-то образом их разделите. При отсутствии питания на катушке у вас должна гореть одна лампочка. При срабатывании реле она гаснет, загорается другая.

Условия получения высокого коэффициента возврата

Если выбрать достаточно большое значение бк и малый рабочий ход якоря, то характеристика противодействующей пружины достаточно близко подойдет к тяговой и коэффициент возврата может быть получен примерно 0,7—0,8. Большими возможностями согласования характеристик обладает электромагнитная система с поворотным движением якоря (рис. 9.5). Якорь 3 Г-образной формы выполнен из тонкой электротехнической стали. При малом рабочем зазоре он насыщается, благодаря чему значение Ризб уменьшается и kB возрастает. Изменяя форму якоря и полюсов, можно получить практически любую тяговую   характеристику. Помимо указанных факторов на коэффициент возврата реле оказывают влияние трение перемещающихся деталей электромагнита и гистерезис материала магнитопровода.

Трение является дополнительным усилием сопротивления и вызывает увеличение тока трогания. Трение препятствует и отпусканию. Усилие возвратной пружины уменьшается, что вызывает уменьшение тока отпускания. В результате коэффициент возврата уменьшается. Для того чтобы трение меньше сказывалось на коэффициенте возврата, усилие противодействующей пружины должно значительно превышать силу трения. В ряде случаев необходимо контролировать уменьшение входного параметра. Эта задача решается с помощью минимальных реле. Так, например, контакты минимального реле напряжения отключают установку при снижении напряжения сети ниже допустимого.

Электромагнитное реле.

Разновидности

Поляризованные реле по величине коммутируемого тока являются слаботочными устройствами, предельно допустимый ток через его контакты — менее нескольких десятков мА. Также в этих реле редко выполняется многоконтактная коммутирующая система — практически во всех типах имеется один «перекидной» контакт. Тип в основном определяется конструкцией пружинной системы якоря.

По способу коммутации реле делятся на два основных типа:

  • с запоминанием состояния коммутации контактов после снятия управляющего тока обмоток;
  • с размыканием контактов после снятия управляющего тока обмоток. Якорь этого реле может занимать три положения.

В авиации для защиты источников постоянного тока применяется силовое поляризованное реле особой конструкции — .

Также существуют бесконтактные поляризованные реле — электронные устройства, функционально эквивалентные электромагнитным поляризованным реле, но построенные совершенно на иных принципах — это электронные полупроводниковые устройства или построенные по принципам магнитных усилителей. Такие устройства устойчиво работают в условиях сильных вибраций и ударов. Реле, построенные в виде магнитных усилителей, имеют магнитную систему с несколькими обмотками и работают на переменном токе: при подмагничивании сердечника постоянным током того или иного направления меняется реактивное сопротивление вторичной обмотки положительным или отрицательным полуволнам переменного тока. Изменение вторичного тока усиливается другим элементом, как правило, обычным неполяризованным реле.

Четыре таких реле типа 6С4.579-00-1 являются главными элементами блока усиления и коммутации 6Ц254, работающего в системах перемещения закрылков и крыла СПЗ-1А и СПК-2 самолётов Ту-22М, Ту-154 и других. Работают эти реле на переменном напряжении 36 В частотой 400 Гц, сравнивают постоянные напряжения потенциометров до 27 В с порогом срабатывания до 0,65 В.

Конструкция

Обычно поляризованное реле состоит из ферромагнитного магнитомягкого сердечника (ярма) с двумя намагничивающими обмотками, подвижного ферромагнитного якоря и контактной системой. Якорь связан с контактной системой, как правило, состоящей из одного переключаемого контакта. Начальный постоянный магнитный поток в ярме создаётся с помощью постоянного магнита — элемента ярма.

Обычно ярмо имеет Ш-образную форму, с двумя или одной обмотками, расположенными на крайних стержнях ярма. Постоянный магнит, расположенный в разрыве среднего стержня магнитопровода ярма, порождает в отсутствие тока обмоток симметричный поток магнитного поля в крайних стержнях. Между полюсными наконечниками крайних стержней находится якорь, который может быть притянут к «левому» или «правому» стержню ярма. При подаче тока в эти две обмотки якорь, в зависимости от полярности тока, перемещается к одному из стержней, а именно к тому, где напряжённость магнитного поля в немагнитном (воздушном) зазоре больше, так как взаимодействие магнитных потоков усиливает поле в одном из зазоров и ослабляет его в другом.

Электромагнитные реле на схемах: обмотки, контактные группы

Особенность реле в том, что оно состоит из двух частей — обмотки и контактов. Обмотка и контакты имеют различное обозначение. Обмотка графически выглядит как прямоугольник, контакты разного таки имеют каждый свое обозначение. Оно отражает их название/назначения, так что проблем с идентификацией обычно не возникает.

Типы контактов электромагнитных реле и их обозначение на схемах

Иногда рядом с графическим изображением ставят обозначение типа — НЗ (нормально замкнутый)  или НО (нормально открытый). Но чаще прописывают принадлежность к реле и номер контактной группы, а тип контакта понятен по графическому изображению.

Вообще, искать контакты реле надо по всей схеме. Ведь физически оно находится в одном месте, а разные его контакты являются частью разных цепей. Это и отображается на схемах. Обмотка в одном месте — в цепи подачи питания. Контакты разбросаны в разных местах — в цепях, в которых они работают.

Пример схемы на электромагнитных реле: контакты находятся в соответствующих цепях (см. цветовую маркировку)

Для примера посмотрите на схему с реле. Реле КА, КV1 и КМ имеют одну контактную группу, КV3 — две, KV2 — три. Но три — это далеко не предел. Контактных групп в каждом реле может быть и десять-двенадцать и больше. И схема на рисунке простая. А если она занимает пару листов формата А2 и в ней масса элементов…

Особенности устройства и функционирования

Изложенный ниже материал должен помочь инженерам более полно представить особенности функционирования слаботочные электромагнитные реле (СЭМР), которые не являются ни «черным ящиком», ни, что еще хуже, «гвоздем с проволокой».

Типичное электромагнитное реле (ЭМР) состоит из обмотки, воспринимающей и преобразующей поступающий на нее управляющий электрический ток в магнитный поток магнитопровода, который содержит неподвижную часть (разомкнутый контур) и подвижную часть – якорь. Подвижный якорь, перекрывая воздушный зазор, замыкает цепь магнитопровода и передает энергию электромагнита в виде усилия на гальванически не связанные с ним подвижные контакты, которые могут размещаться непосредственно на якоре или на выводах цоколя реле, составляя с неподвижными контактами контактные группы, замыкающие, размыкающие или переключающие внешние электрические цепи, подключенные к реле.

ЭМР могут быть поляризованными и неполяризованными (нейтральными) в зависимости от использования или не использования в составе их конструкции постоянного магнита, дополнительно поляризующего поток магнитопровода. Поляризованные реле более чувствительны, а поляризованные двустабильные реле не потребляют энергию после срабатывания.

Предприятием разрабатываются и выпускаются преимущественно миниатюрные и сверхминиатюрные слаботочные (до 10?25 А) ЭМР, управляемые постоянным током, для коммутации низкочастотных (типы РПК, РПС, РЭК, РЭС) и высокочастотных (типы РПА, РЭА) электрических цепей аппаратуры различных отраслей промышленности и техники.

Низкочастотные реле предназначены для коммутации электрических цепей при нагрузке на одну контактную группу не превышающей: на постоянном токе 25 А, 300 В, 750 Вт, а на переменном токе частотой до 20 кГц — 25 А, 380 В эфф, 3000 ВА. Низкочастотные реле при соответствующем уменьшении мощности нагрузки могут коммутировать электрические сигналы с частотами до 300 МГц.

Конкретный тип реле, как правило, имеет несколько видов исполнения, отличающихся напряжением обмотки и другими электрическими параметрами, а также установочными и присоединительными размерами, расположением выводов, климатическим оформлением и степенью защищенности внутреннего объема реле. Все производимые предприятием ЭМР в металлических корпусах герметичны и могут поставляться с требуемой потребителю степенью герметичности.

Электромагнитные реле, представляя собой электромеханические газоразрядные коммутационные устройства, являются широко применяемыми и наиболее надежными элементами аппаратуры. Ресурс (срок службы) реле ЭМР определяется наименьшим ресурсом обмотки или контактов и оценивается раздельно. Срок службы обмотки ограничивается старением её изоляции, которое тем интенсивнее, чем больше её температура. Ресурс контактов определяется их естественным износом в процессе коммутаций и измеряется допустимым количеством коммутаций в том или ином режиме. Снижение ресурса реле, сбой или отказ в его работе в большинстве случаев вызваны неправильным выбором коммутируемой нагрузки или недопустимым внешним воздействием на реле.

Реле задержки времени 220В

Прибор, смысл функционирования которого заключен в создании условий, где устройства электрической цепи работают в режиме определенной последовательности, называется реле времени. К примеру, если нужно создать режим включения нагрузки не мгновенно по приходе управляющего сигнала, а через установленный период, применяют определенную систему. Различают следующие виды названного оборудования:

  • Реле времени 220В электронного типа. Они могут обеспечить временную выдержку в пределах долей секунд и вплоть нескольких тысяч часов. Их можно программировать. Потребление энергии такими устройствами незначительно, а габариты малы.
  • С временем замедления на электромагните для питающих цепей постоянного тока. Схема основана на двух электромагнитных катушках, в которых одновременно возникают магнитные потоки, направленные в противоположную сторону и таким образом ослабляющие друг друга на время задержки срабатывания.
  • Устройства, где время срабатывания замедляется при помощи пневматического процесса. Выдержка может быть в пределах 0.40-180.00 секунд. Задержка срабатывания демпфера пневматического осуществляется регулировкой воздухозаборника.
  • Приборы на анкерном механизме либо часовой схеме.

Фазочувствительное реле

Электромеханическое фазочувствительное реле, как правило, работает на индукционном принципе, то есть по конструкции схоже с или двухфазным двигателем. Якорь его выполнен в виде алюминиевого диска, возле которого расположены две обмотки. Якорь удерживается в нейтральном положении пружиной и связан с контактной группой. Если фазы токов обеих обмоток совпадают, то якорь отклоняется вверх, если фазы противоположны — то вниз.

Подобные реле широко применяются в устройствах железнодорожной автоматики как путевые реле: одна обмотка запитана напрямую от источника питания, вторая включена в рельсовую цепь. Если РЦ свободна, то диск поднимается вверх и замыкает контакты, сообщающие о свободности пути, если путь занят, то якорь занимает нейтральное положение, а отклонение диска вниз означает пробой изолирующих стыков и ложное питание от соседней РЦ — смежные рельсовые цепи запитываются напряжениями противоположных фаз.

Реле контроля напряжения

Для контроля электрических сетей, а точнее, параметров напряжения, разработаны реле 220В. Они предназначены для защиты бытовых электроприборов от резких скачков напряжения. Основой таких устройств является специальный микроконтроллер быстрого реагирования. Он отслеживает уровень напряжения в сети. Если по каким-либо причинам есть отклонения напряжения в большую или меньшую сторону от предела допустимого, то подается сигнал управления на прибор, который отключает сеть от потребителей.

Порог срабатывания реле 220В лежит в пределах 170-250 Вольт. Это общепринятый стандарт. И когда произведено отключение сети, контроль уровня напряжения в ней продолжается. По возвращении напряжения в допустимые пределы, срабатывает система задержки времени, после чего на приборы вновь подается питание.

Такие устройства обычно устанавливают на входе цепи после электросчетчика и автоматического защитного выключателя. Мощность аппарата должна быть с запасом для выдерживания бросков напряжения при разрыве цепи нагрузки.

Разновидности

Поляризованные реле по величине коммутируемого тока являются слаботочными устройствами, предельно допустимый ток через его контакты — менее нескольких десятков мА. Также в этих реле редко выполняется многоконтактная коммутирующая система — практически во всех типах имеется один «перекидной» контакт. Тип в основном определяется конструкцией пружинной системы якоря.

По способу коммутации реле делятся на два основных типа:

  • с запоминанием состояния коммутации контактов после снятия управляющего тока обмоток;
  • с размыканием контактов после снятия управляющего тока обмоток. Якорь этого реле может занимать три положения.

В авиации для защиты источников постоянного тока применяется силовое поляризованное реле особой конструкции — .

Также существуют бесконтактные поляризованные реле — электронные устройства, функционально эквивалентные электромагнитным поляризованным реле, но построенные совершенно на иных принципах — это электронные полупроводниковые устройства или построенные по принципам магнитных усилителей. Такие устройства устойчиво работают в условиях сильных вибраций и ударов. Реле, построенные в виде магнитных усилителей, имеют магнитную систему с несколькими обмотками и работают на переменном токе: при подмагничивании сердечника постоянным током того или иного направления меняется реактивное сопротивление вторичной обмотки положительным или отрицательным полуволнам переменного тока. Изменение вторичного тока усиливается другим элементом, как правило, обычным неполяризованным реле.

Четыре таких реле типа 6С4.579-00-1 являются главными элементами блока усиления и коммутации 6Ц254, работающего в системах перемещения закрылков и крыла СПЗ-1А и СПК-2 самолётов Ту-22М, Ту-154 и других. Работают эти реле на переменном напряжении 36 В частотой 400 Гц, сравнивают постоянные напряжения потенциометров до 27 В с порогом срабатывания до 0,65 В.

Промежуточное реле 220В

Такой прибор считается вспомогательным устройством и применяется в различных автоматических схемах, а также в управлении. Назначением реле промежуточного является функция разъединения в цепях контактов отдельных групп. Также оно может производить одновременное включение одной цепи и выключение другой.

Схемы включения реле 220В промежуточного бывают двух видов:

  1. По принципу шунта. В этом случае все питающее напряжение подается на обмотку реле.
  2. По серийному типу. Здесь обмотку механизма с катушкой выключателя соединяют последовательно.

В схеме реле, в зависимости от его конструктивного исполнения, могут присутствовать до трех обмоток на катушках.

Конструкция

Обычно поляризованное реле состоит из ферромагнитного магнитомягкого сердечника (ярма) с двумя намагничивающими обмотками, подвижного ферромагнитного якоря и контактной системой. Якорь связан с контактной системой, как правило, состоящей из одного переключаемого контакта. Начальный постоянный магнитный поток в ярме создаётся с помощью постоянного магнита — элемента ярма.

Обычно ярмо имеет Ш-образную форму, с двумя или одной обмотками, расположенными на крайних стержнях ярма. Постоянный магнит, расположенный в разрыве среднего стержня магнитопровода ярма, порождает в отсутствие тока обмоток симметричный поток магнитного поля в крайних стержнях. Между полюсными наконечниками крайних стержней находится якорь, который может быть притянут к «левому» или «правому» стержню ярма. При подаче тока в эти две обмотки якорь, в зависимости от полярности тока, перемещается к одному из стержней, а именно к тому, где напряжённость магнитного поля в немагнитном (воздушном) зазоре больше, так как взаимодействие магнитных потоков усиливает поле в одном из зазоров и ослабляет его в другом.

Фазочувствительное реле

Электромеханическое фазочувствительное реле, как правило, работает на индукционном принципе, то есть по конструкции схоже с или двухфазным двигателем. Якорь его выполнен в виде алюминиевого диска, возле которого расположены две обмотки. Якорь удерживается в нейтральном положении пружиной и связан с контактной группой. Если фазы токов обеих обмоток совпадают, то якорь отклоняется вверх, если фазы противоположны — то вниз.

Подобные реле широко применяются в устройствах железнодорожной автоматики как путевые реле: одна обмотка запитана напрямую от источника питания, вторая включена в рельсовую цепь. Если РЦ свободна, то диск поднимается вверх и замыкает контакты, сообщающие о свободности пути, если путь занят, то якорь занимает нейтральное положение, а отклонение диска вниз означает пробой изолирующих стыков и ложное питание от соседней РЦ — смежные рельсовые цепи запитываются напряжениями противоположных фаз.

Фазочувствительное реле

Электромеханическое фазочувствительное реле, как правило, работает на индукционном принципе, то есть по конструкции схоже с или двухфазным двигателем. Якорь его выполнен в виде алюминиевого диска, возле которого расположены две обмотки. Якорь удерживается в нейтральном положении пружиной и связан с контактной группой. Если фазы токов обеих обмоток совпадают, то якорь отклоняется вверх, если фазы противоположны — то вниз.

Подобные реле широко применяются в устройствах железнодорожной автоматики как путевые реле: одна обмотка запитана напрямую от источника питания, вторая включена в рельсовую цепь. Если РЦ свободна, то диск поднимается вверх и замыкает контакты, сообщающие о свободности пути, если путь занят, то якорь занимает нейтральное положение, а отклонение диска вниз означает пробой изолирующих стыков и ложное питание от соседней РЦ — смежные рельсовые цепи запитываются напряжениями противоположных фаз.

Оцените статью:

Электромагнитное реле: термины и первое устройство

Электромагнитное реле – устройство для коммутации электрических цепей, где магнит является подвижной частью, а проволочная обмотка покоится.

Термины и определения

Студенты Смитсоновского института первым электромагнитным реле называют устройство, изобретённое Джозефом Генри для демонстрации студентам на лекциях. Суть его напоминала телеграф: при нажатии кнопки сигнал шёл через провод длиной в милю, свёрнутый бухтой, управляя притяжением электромагнита. В результате последний удерживал либо опускал груз массой свыше 300 кг.

Что касается русскоязычных источников, заслуги создания реле (без описания принципа действия) приписываются Шиллингу. 21 октября 1832 года в питерской квартире он демонстрирует воплощённую в жизнь идею Ампера об индикации алфавита посредством мультипликаторов – измерительных приборов постоянного тока с поворотной рамой. В телеграфе применялся электромагнитный взвод часового механизма звонка, относившийся к разряду изобретений в области реле.

Схема устройства

Странные толкования возникают там, где отсутствуют педантичность, точность, правильность в терминах. Авторы убедились лично, что в англоязычном домене под реле понимаются любые ключевые устройства, управляемые электрическим током. Что в корне неверно. Согласно определению Шиллинг и описанное изобретение Джозефа Генри допускается классифицировать, как реле, а вдобавок:

  1. Ориентирующаяся по магнитному полю Земли рамка Ампера (1820-1821 год) является магнитоэлектрическим реле, указывающим наличие в цепи тока по пространственной ориентации.
  2. Провод Араго (1820 год), притягивающий металлические опилки считается индикатором-реле наличия тока в цепи.
  3. Стрелка Эрстеда (1820 год), ориентирующаяся в пространстве по магнитному полю прямого проводника, является электромагнитным реле, первым из продемонстрированных научной общественности.
  4. Мультипликатор Швейггера (1820 год) является многопозиционным электромагнитным поляризационным реле, показывающим наличие тока в цепи.
  5. Наблюдаемое в 1802 году Джованни Романьози действие проводника с током на ферромагнитный материал является первым из изобретённых электромагнитных реле.
  6. Сигналы индейцев соседнему племени вполне допустимо назвать костро-дымовым реле, первым из известных человечеству.

Несложно привести массу примеров, к примеру, магнит Стерджена, опускающий и поднимающий груз на расстоянии от источника, первый практичный электростатический телеграф 1816 года, доказывая золотое правило: «Пределов маразму спорящих сторон не существует».

Из приведённых примеров легко понять, что термин из англоязычных словарей неточный, расплывчатый. Согласно тому толкованию в реле превращаются дверной звонок, люстра освещения, электродрель, электрическая дуга и прочее. Понятно, что вещи не соответствуют сути рассматриваемого предмета.

Под реле понимается устройство, созданное человеком для собственных нужд, разрывающее и замыкающее электрическую цепь под управлением вариантов воздействующих факторов.

Теперь перечисленные выше предметы обихода не подходят под определение реле, как новинки 1831 и 1832 года от Генри и Шиллинга, описанные выше. Назовём их телеграфом, электромагнитом, мультипликатором, будильником, красивым фортепиано, но никак не будут они по сути своей реле. К тому же, в этом случае прерогатива внедрения магнитоэлектрических реле однозначно принадлежит Амперу, который сумел ориентировать рамку в магнитном поле Земли, подавая в контур ток. Да и Эрстед делал нечто похожее… Примечательно, что некоторые типы датчиков согласно этому определению можно отнести к реле, например, транзисторные ключи. И это опять же верно, потому за твердотельной электроникой будущее.

Итак, устранив из определения одну неопределённость (тавтология не должна остаться незамеченной), следует дополнить и некоторые другие термины. Сейчас речь идёт об эпитетах, потому что не каждый может объяснить, почему это вдруг «реле» Ампера называется магнитоэлектрическим, а Генри – электромагнитным. По скромному мнению авторов – хотя об этом нигде прямо не говорится – дело обстоит следующим образом:

  1. В электромагнитном реле якорь (подвижная часть установки) является ферромагнитным сплавом. У Генри это подвесная площадка, заставленная гирями.
  2. В магнитоэлектрическом реле якорем служит обмотка. Понятно, что Ампер не сумел бы повернуть расплавленное металлическое ядро Земного шара.

Первое магнитоэлектрическое реле

Для иллюстрации первого в мире реле удобно пользоваться экспериментальной установкой Берта Сойера (Bert Sawyer), показанной на скрине (канал Ютуб: youtube.com/channel/UC–RNJLpsykDpbZDeotK3xw). Это малоизвестный в России коромысельный двигатель Джозефа Генри, датированный июлем 1831 года (American Journal of Science 20: 342). Прибор представляет собой сдвоенное магнитоэлектрическое самовозвратное реле. Суть конструкции:

  1. Двигатель смонтирован на станине из плотной древесины в виде прямоугольника.
  2. Стоящие по бокам цилиндры имитируют популярные во времена Генри гальванические элементы из цинковых и медных кружков. Разумеется, у Берта Сойера там стоят преобразователи переменного напряжения питания сети промышленной частоты в постоянный ток.
  3. Поверх плоских контактных площадок элементов питания стоят чаши-колпачки. На первом скрине пустые, установку ещё не готовили к работе. Позднее сюда наливается вода из-под крана, являющаяся неплохим проводником. В 30-е годы XIX века использовали и ртуть, как в устройствах Майкла Фарадея.
  4. Края элементов питания по центру соединяет стальная балка, покоящаяся на двух опорах. Это неподвижная часть реле.
  5. Коромысло перекинуто через ось на двух А-образных опорах, находящуюся ровно по центру.
  6. По каждому плечу коромысла намотан электромагнит из лакированной медной проволоки, питающийся контактами, находящимися с противоположной стороны.
  7. Вдоль края станины (подставки) расположен электрический ключ в виде длинного отреза латунного стержня, поворачивающегося вокруг оси, находящейся на конце.

После подготовки чаш и замыкания ключа коромысло начинает склоняться поочерёдно на стороны (см. второй скрин) вокруг оси. Частота колебания невелика и находится в районе 2 Гц. Происходящего хватает, чтобы заявить, что налицо первое в мире магнитоэлектрическое реле (магнит неподвижен). Контакты поочерёдно замыкают и размыкают собственную цепь питания обмоток обоих плеч.

Заслуга Генри – учёный показал возможность прерывания пути движения электрического тока. Прежде ртуть (возможно, и воду) использовали часто. Это проделал Майкл Фарадей осенью 1821 года, создав первый электрический двигатель. Его опыт (после доклада, услышанного 11 сентября 1821 года) повторил в декабре Ампер. О чем доложил (Академии) 7 января 1822 года. Называются и прочие примеры использования жидких контактов, начало использованию которых положил сэр Хампфри Дэви в начале 1800-х годов, открыв электролиз. Первым, обнаружившим проводимость, считают великого Алессандро Вольту, повторившего опыты Луиджи Гальвани.

Итак, идея автоматического размыкания и замыкания контактов (без участия человека) принадлежит Джозефу Генри. Теперь легко доказать, что это было первое реле. Мысли создать новый двигатель и телеграф витали в голове изобретателя с 1827 года. Генри в ежегодном отчёте для Смитсоновского института за 1857 год свидетельствует, что знает о трёх видах телеграфа (см. скрин):

  1. Электростатический (предложенный в середине XVIII века – см. Импульсные реле).
  2. Гальванический, приложил руку и Генри.
  3. Электромагнитный – где сигнал тревоги в приёмник поступает в виде вращающейся стрелки либо сигнала звонка.

В означенной бумаге Генри свидетельствует, что (до ноября 1832 года) разработал метод управления слабым сигналом большими мощностями на значительном расстоянии: электромагнит питается через реле от местного источника. По словам учёного, это работа, в отличие от предыдущих изысканий не опубликована в журнале Silliman`s Journal либо прочей прессе. Выходит, Джозеф Генри является изобретателем концепции электромагнитных (и магнитоэлектрических) реле. Учёный реализовал задумки и на практике на базе школьной лаборатории, признавая собственные опыты мало известными общественности и плохо задокументированными, Джозеф Генри говорит:

  1. До меня известны электрические магниты, никто не пытался ими управлять с дальней дистанции.
  2. Я первый сумел управлять большой силы магнитом на расстоянии. Потребовалось существенно изменить конструкции существующих на то время изделий. К примеру, применялось параллельное включение множества обмоток для увеличения тока.
  3. Первым сумел намагнитить кусок мягкой стали на расстоянии и привлёк внимание общественности к тому, что передача подобного влияния на дальние дистанции допустима к использованию в телеграфах.
  4. Первым заставил зазвонить колокольчик с дальней дистанции.
  5. Мои неопубликованные наработки помогли мистеру Гейлу адаптировать телеграф Морзе для работы на дальних расстояниях.

Дословная речь из дела Морзе против О`Райли приведена на скрине: в начале апреля 1837 года Джозеф Генри пребывал в Европе, где встретился с профессором Витстоном и профессором Бачем (Bache). Учёные мужи обсудили идеи телеграфа, где оказалось, что ими созданы две идеи реализации одинаковой концепции реле в сфере связи на дальние дистанции:

  1. Витстон объяснил, что хочет сделать поворотное реле для дистанционного управления цепью, размыкающее и замыкающее контакты местного источника питания. Что позволит резко снизить требования к передатчику. Вновь сконструированное реле относилось к классу электромагнитных и брало принцип действия от мультипликатора.
  2. Тогда Генри сообщил, что уже много лет обдумывает иную конструкцию, аналогичную по действию. В его видении контакты должен замыкать и размыкать движущийся поступательно якорь электромагнита. Этот принцип сегодня используется подавляющим большинством электрических автоматов защиты.

Таким образом, названных выше людей считают наиболее вероятными изобретателями электромагнитного реле. Магнитоэлектрическое совершенно точно изготовлено профессором Генри, как сказано выше по тексту. Что касается соотечественника, к великому сожалению, его мнение остаётся неизвестным по причине отсутствия исторических документов на официальных российских сайтах.

Исследование электромагнитных реле. Чертеж конструкции электромагнитного реле. Описание стенда исследования параметров электромагнитного реле

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

                               УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

       ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О.СУХОГО

                            КАФЕДРА “ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА”

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№7

На тему:» Исследование электромагнитных реле».

                                                           ВЫПОЛНИЛИ: СТУДЕНТЫ гр.ПМ-21

                                                          

                                                           ПРИНЯЛ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:

                                                          

Гомель 2007г.     

Исследование электромагнитных реле.

Цель работы:Изучить конструкцию электромагнитных реле, их условные обозначения на схемах. Исследовать свойства реле и измерить их электрические параметры.

Основные теоретические сведения.

Электрические реле широко применяются в промышленной электронике и автоматике. Электрическим реле называют коммутационное устройство, предназначенное производить скачкообразные изменения тока в управляемых цепях при заданных значениях входных величин. Электрические реле по принципу действия делятся на электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные и пр. Самым простым по конструкции и поэтому больше всего применяемым является электромагнитное реле. Схематический чертеж конструкции реле такого типа приведен на рис.4.1

Чертеж конструкции электромагнитного реле.

Электромагнитное реле состоит из следующих частей (рис.4.1): обмотки реле 1, которая создает магнитный поток; сердечника 2; ярма 3, служащего для проведения магнитного потока; подвижной части 4, называемой якорем, которая приводится в действие электромагнитным потоком и в свою очередь воздействует на исполнительный орган – контакты 5. Притяжение якоря к сердечнику и замыкание контактов называется срабатыванием реле, при прекращении тока в обмотке якорь реле возвращается в исходное состояние, контакты размыкаются — это называется отпусканием реле.

В зависимости от рода тока, питающего обмотку, различают реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока в свою очередь подразделяют на нейтральные и поляризованные. Срабатывание нейтрального реле не зависит от направления тока в его обмотке, а у поляризованного – существует однозначная взаимосвязь между контактами, характером срабатывания и направлением тока в обмотке. Большинство электромагнитных реле являются нейтральными, поэтому слово «нейтральное» в наименовании реле опускается.

Контакты реле по принципу действия могут быть замыкающими, нормально разомкнутыми, нормально замкнутыми и переключающими.

Термин «нормально» относится к обесточенному состоянию катушки реле.

Размыкающий контакт (р) замкнут в исходном (обесточенном) состоянии и размыкается при срабатывании реле. (рис.4.2.б)

Переключающий контакт (п) размыкает одну электрическую цепь и замыкает другую при срабатывании реле (рис. 4.2.в).

Рис 2.а

Рис 2.б

Рис 2.в

Условное графическое изображение обмотки реле и контактов приведено на рис 4.2. Размыкающие контакты могут изображаться двумя способами (рис 4.2, в). Реле может иметь несколько различных контактов, причем на схемах изображения его контактов могут располагаться в различных местах, обычно рядом с коммутирующими цепями. В этом случае принадлежность контактов к тому или иному реле указывают в позиционном обозначении контактов (рис 4.2, д). Например К1.2 – 2-й контакт реле К1.

Различаю три состояния реле: покой, рабочее и переходное, и в соответствии с этим определяются следующие эксплуатационные параметры реле:

1.  Электрические: чувствительность, рабочий ток (напряжение), ток (напряжение) срабатывания, ток (напряжение) отпускания, сопротивление обмотки, сопротивления контактов, коммутационная способность, электрическая изоляция.

2.  Временные параметры: время срабатывания, время отпускания, время дребезга контактов.

Чувствительность – способность реле срабатывать при определенном значении мощности, подаваемой в обмотку реле. Чувствительность реле как параметр в технической документации не приводится, а определяется по току срабатывания и сопротивлению обмотки:

Pср=I2ср*Rобм=U2ср/Rобм, где I – ток (напряжение) срабатывания,

Rобм – сопротивление обмотки.

При сравнении между собой различных типов реле, а также при выборе и применении их в аппаратуре, высокочувствительными считаются реле, срабатывающие при мощности Pср<1 Вт, реле средней чувствительности 1< Pср<10 Вт, и малочувствительные реле Pср>10 Вт.

Ток (напряжение) срабатывания Iср (Uср) определяет чувствительность реле и характеризует ее при питании обмотки минимальным током (напряжением). При этом токе (напряжении) реле должно сработать, т.е. переключить все контакты.

Ток (напряжение) отпускания  Iотп (Uотп). Определяется значениями, при которых якорь реле возвращается в исходное положение при снятии напряжения в обмотке.

Отношение тока отпускания к току срабатывания называется коэффициентом возврата:

Квоз= Iотп/Iср;

Значения Квоз у различных типов реле колеблется в широких пределах:

назначение, принцип работы, схемы подключения

Для обеспечения выдержки защит или построения логических электронных схем в их состав включаются элементы, обеспечивающие задержку срабатывания. В качестве такого элемента большинство современных электрических цепей использует реле времени.

Назначение

Реле времени предназначено для формирования нормируемых временных задержек при работе каких-либо устройств. Такие логические элементы позволяют выстраивать определенную последовательность в переключениях и срабатывании приборов. Благодаря отложенной подаче напряжения производится автоматическое управление выдаваемыми с реле времени сигналами.

Реле времени устанавливают в цепях защит в качестве промежуточного элемента для обеспечения селективности, построения ступеней, сценарных переходов и т.д.

Устройство и принцип работы

Конструктивно реле времени состоит из нескольких элементов, число и функции которых могут существенно отличаться в зависимости от типа реле. Общими блоками являются измерительный, блок задержки и рабочий.

  • Первый из них представлен электромагнитными катушками, полупроводниковыми элементами, микросхемами, реагирующими на поступающие сигналы электрического тока.
  • Блок задержки выполняется часовым механизмом, мостом, электромагнитным или пневматическим демпфером.
  • Рабочий элемент представляет собой контакты или выход из аналоговой или цифровой схемы, контролирующих подачу напряжения в те или иные цепи.

В зависимости от конструктивных особенностей конкретной модели будет отличаться и принцип ее работы.

Принцип действия реле времени заключается в создании временного интервала от начала подачи сигнала на реле времени до получения этого сигнала потребителем. Дальнейшие операции и подача питания на рабочий элемент будет коренным образом отличаться в соответствии с типом устройства, поэтому рассматривать принцип действия следует для каждого вида реле времени отдельно.

С электромагнитным замедлением

Конструктивно такое реле времени состоит из электромагнитной катушки, магнитопровода (ярма), подвижного якоря, короткозамкнутой гильзы и блока отключения, которые представлены на рисунке ниже:

Рис. 1: конструкция электромагнитного реле

Принцип работы электромагнитного реле заключается в создании магнитного потока в магнитосердечнике, наводимого от катушки. Магнитный поток притягивает якорь с контактами. Но, в таком режиме работы устройство представляло бы собой обычное промежуточное реле, поэтому для задержки замыкания контактов используется гильза. Она и создает в короткозамкнутом контуре встречный по направленности электромагнитный поток, задерживающий нарастание основного и обуславливающий выдержку временного промежутка.

Как правило, в электромагнитных моделях задержка  составляет от 0,07 до 0,15 секунд, работа устройства осуществляется от цепей постоянного тока.

С пневматическим замедлением

Данный тип применяется в станочном оборудовании различных сфер промышленности, в частных случаях встречаются и гидравлические модели.  Такое реле времени состоит из рабочей катушки, посаженной на магнитопровод, контактов и пневматической мембраны или диафрагмы, выполняющей роль демпфера.

Рис. 2: конструкция пневматического реле

Принцип работы пневматического реле времени заключается в том, что при подаче напряжения на обмотку в сердечнике возникает магнитный поток, приводящий его в движение. Но моментальная переброска контактов не происходит за счет наличия воздушного промежутка под мембраной. Время задержки включения будет определяться количеством воздуха в демпфере и скоростью его удаления. Для регулировки этого параметра в пневматических моделях предусматривают винт, увеличивающий или уменьшающий объем камеры или ширину выпускного клапана.

С анкерным или часовым механизмом

Конструктивным отличием реле времени с часовым механизмом является наличие пружинного устройства, которое заводится за счет электрического привода или вручную. Замедление срабатывания для него определяется положением замыкающего флажка на циферблате.

Рис. 3: конструкция реле с часовым механизмом

При появлении управляющего сигнала отпускается механизм, и пружина медленно перемещает рабочий элемент, вращающийся по шкале циферблата. При достижении установленной отметки  происходит включение нагрузки путем замыкания пары контактов. Пределы выдержки времени можно выбрать специальными зажимами или установкой регулируемой ручки в определенное положение. Конкретный способ управления будет отличаться в зависимости от модели и производителя.

Моторных реле времени

Отличительной особенностью моторных реле является наличие собственного двигателя, который включается в работу вместе с катушкой. Принцип работы такого устройства приведен на рисунке ниже:

Рис. 4: конструкция моторного реле

Напряжение подается на электрическую схему, состоящую из катушки 1 и синхронного двигателя 2. После возбуждения обмоток статора в двигателе  его вал приводит в движение систему зубчатой передачи 3 и 4, состоящую, как правило, из нескольких шестеренок. Вращение шестерней моторного реле приводит к механическому нажатию на рычаг, прижимающий контакты. Регулировка диапазона выдержки производится за счет перемещения фиксатора 8.

Электронных реле времени

Современные электронные реле представляют собой автоматический выключатель, принцип подачи сигнала с выхода которого регулируется настройкой R – C цепочки, параметрами микросхем или полупроводниковых элементов. Наиболее простым вариантом является совместная работа конденсатора и резистора, приведенная на рисунке ниже:

Рис. 5: принцип логической цепочки электронного реле

В зависимости от соотношения омического сопротивления резистора и емкости конденсатора, время заряда последнего и будет определять подачу напряжения питания в электронном устройстве. В данном примере приведен простейший вариант времязадающей цепочки, современные модели могут содержать более сложные структуры, включающие несколько R – C ветвей или их комбинации с транзисторами, мостами и другими элементами. Электронные модели обладают рядом весомых преимуществ, в сравнении с другими типами реле:

  • Сравнительно меньшие размеры;
  • Высокая точность срабатывания;
  • Широкий диапазон регулировки – от десятых долей секунд до часов или суток;
  • Автоматическое управление – удобная система программирования и ее визуальное отображение на дисплее.

Эти преимущества обуславливают повсеместное вытеснение электронными реле других устаревших моделей.

Цикличных

Под цикличными реле времени подразумевают такие устройства, которые выдают управляющий сигнал через какой-либо заданный промежуток времени (для подогрева чайника, открытия окон сутра, включения сигнализации на ночь и т.д.). Такое автоматическое включение имеет определенный сценарий, повторяющийся через какой-либо промежуток времени, из-за чего эту группу устройств также называют сценарными выключателями.  Ранее  циклическое включение осуществлялось посредством механического пружинного устройства, сегодня эта функция перешла к микропроцессорным элементам. Электронные таймеры находят широкое применение в самых различных сферах, некоторые из которых приведены на рисунке:

Рис. 6: сфера применения цикличных реле

Как выбрать?

При выборе конкретной модели реле времени необходимо руководствоваться такими принципами относительно их параметров:

  • Род и величина рабочего напряжения – различные модели могут, как подключаться к бытовой сети в 220 В переменного тока, так и работать от пониженных управленческих цепей на 12, 42, 127 В и т.д.
  • Допустимый ток нагрузки – определяет пропускную способность контактов реле времени без их перегрева.
  • Диапазон времени срабатывания контактов и чувствительность регулировки этого параметра – определяет скорость включения реле времени, возможность его изменения в каких-либо пределах и возможный шаг регулировки.
  • Конструктивные особенности и принцип работы – если по местным условиям не допускается классическое переключение контактов по соображениям взрывоопасности, необходимо устанавливать бесконтактные модели.
  • Влагозащищенность и температурный диапазон – определяет допустимые параметры окружающей среды, в которых может эксплуатироваться данное реле времени.
  • Тип устройства (цикличные или промежуточные) – первый из них задает некую периодичность выдаваемого сигнала, а второй выступает в качестве промежуточного звена, обеспечивающего задержку времени в уже существующей цепи.

Примеры схем подключения

В зависимости от конкретной модели реле времени или поставленных задач, которое оно должно решать, схема подключения может коренным образом отличаться.

Рис. 7: пример схемы подключения

Посмотрите на рисунок 7, в данном примере приведен один из простейших вариантов управления осветительными приборами при помощи реле времени. Подача управляющего сигнала осуществляется на выводы 1 и 2, а к нагрузке от вывода 3 и нулевого провода. Клемма 4 получает питание от сети 220В. Данная схема широко используется для бытовых нужд и практически не применяется для промышленных целей, так как обеспечивает работу только с одним потребителем (прибором освещения, линией, сигнализацией и т.д.).

Рис. 8: Еще одна схема подключения реле времени

На рисунке 8 приведена схема включения реле времени, здесь способ питания аналогичен предыдущей схеме.  Но на выходе устройства реализовано подключение двух независимых групп потребителей от контактов 3 и 5, которые могут иметь индивидуальную логику работы. Такой способ подключения предоставляет куда больший функционал, за счет чего он применяется в местах, где требуется управление сразу несколькими приборами.

Рис. 9: схема включения реле через контактор

Как видите на рисунке 9, при подключении мощного оборудования, для которого реле времени не может осуществлять его электроснабжение из-за недостаточной проводимости собственных цепей, применяется подключение логического элемента через силовой контактор.  В данной схеме рабочим органом выступает контактор, управляющий сигнал на который подается с контактов реле времени. Основным преимуществом такой схемы подключения является возможность запитать потребитель любой мощности и принципа действия.

Видео в развитие темы

https://www.youtube.com/watch?v=swsDJITJZs8
https://www.youtube.com/watch?v=IYZCY1hXFdc

Список использованной литературы

  • Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004
  • Игловский И. Г., Владимиров Г. В. «Справочник по слаботочным электрическим реле» 1984
  • Филипчеико И, П., Рыбин Г. Я. «Электромагнитные реле»  1968
  • Гуревич В.И. «Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера» 2011
  • Андреев В.А. «Релейная защита систем электроснабжения в примерах и задачах» 2008
  • Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. «Релейная защита электроэнергетических систем» 2002

Электромагнитные реле и магнитные пускатели

Страница 1 из 2

Релейным элементом (реле) называется устройство, в котором осуществляется скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала под воздействием управляющего (входного) сигнала, изменяющегося непрерывно в определенных пределах (рис.  1).
Реле широко применяют в системах автоматики и электропроводе, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах, выполнять логические операции, создавать многофункциональные релейные устройства, осуществлять коммутацию электрических цепей, фиксировать отклонения контролируемого параметра οι заданного уровня, выполнять функции запоминающего элемент и т. д.
На рисунке  1 приведена характеристика управления реле, отражающая зависимость выходной величины от входной. При достижении определенного значения входной величины Хср выходная величина вменяется скачкообразно, т. е. происходит срабатывание реле. Большинство реле имеют характеристику управления с гистерезисной петлей, т. е. значение выходной величины, при котором происходит переход выходной величины в исходное состояние Х1, (отпускание реле), не равно параметру срабатывания Хср.


Рис. 1. Характеристика управления реле

Классификация реле.

Реле классифицируют по следующим признакам: роду входных физических величин, на которые они реагируют; функциям, которые они выполняют в системах управления; конструкции и т. п.
По виду физических величин различают электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические и другие реле. При этом следует отметить, что реле может реагировать не только на значение конкретной величины, но и на разность значений (дифференциальное реле), изменение знака величины (поляризованное реле) или скорость изменения входной величины.

Реле обычно состоит из трех основных функциональных элементов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного.
Воспринимающий (первичный) элемент воспринимает контролируемую величину и преобразует ее в другую физическую величину.
Промежуточный элемент сравнивает значение этой величины с заданным значением и при его превышении передает первичное воздействие на исполнительный элемент. Исполнительный элемент передает воздействие от реле в управляемые цепи. Эти элементы могут быть выполнены самостоятельно или объединены между собой.
По устройству исполнительного элемента различают контактные и бесконтактные реле. Контактные реле воздействуют на управляемую цепь с помощью электрических контактов, замкнутое или разомкнутое состояние которых позволяет обеспечить или полное замыкание, или полный механический разрыв выходной цепи. Бесконтактные реле воздействуют на управляемую цепь путем резкого (скачкообразного) изменения параметров выходных электрических цепей (сопротивления, индуктивности, емкости) или изменения уровня напряжения (тока).
Воспринимающий элемент в зависимости от назначения реле и рода физической величины, па которую он реагирует, может иметь различные исполнения как по принципу действия, так и по устройству. Например, в реле максимального тока или реле напряжении воспринимающий элемент выполнен в виде электромагнита, а в реле давления — в виде мембраны или сильфона, в реле уровня — в виде поплавка и т. д.

Основные характеристики

Основные характеристики реле определяются зависимостями между параметрами входной и выходной величины. Различают следующие основные характеристики реле:
величина срабатывания Хср — значение параметра входной величины, при котором реле включается. При Х<Хср выходная величина равна при Х>Хср величина У скачком изменяется от Утин до Умах и реле включается. Величина срабатывания, на которую отрегулировано реле, называется уставкой;
мощность срабатывания Рср — минимальная мощность, которую необходимо подвести к воспринимающему органу реле, чтобы перевести его из состояния покоя в рабочее состояние;
управляемая мощность — мощность нагрузки, которой управляют коммутирующие органы реле в процессе переключений. По мощности управления различают реле цепей малой мощности (до 25 Вт), средней мощности (до 100 Вт) и повышенной мощности (свыше 100 Вт). Последние относятся к силовым реле и называются контакторами;
время срабатывания tcp — промежуток времени от подачи на вход реле сигнала Хср до начала воздействия на управляемую цепь. По времени срабатывания различают нормальные, быстродействующие, замедленные реле и реле времени.
Электромагнитные реле благодаря простой конструкции и высокой надежности широко применяют в различных системах управления, защиты, контроля и т. д. Электромагнитным называется реле, у которого контакты перемещаются при притягивании якоря к сердечнику электромагнита, по обмотке которого протекает электрический ток.

Устройство электромагнитного реле.

Основные части электромагнитного реле: контактная система, магнитопровод (ярмо, сердечник, якорь) и катушка. Существуют реле различных конструктивных форм, но наиболее распространены среди них реле с поворотным якорем. На рисунке 3 изображена конструктивная схема электромагнитного реле постоянного тока с поворотным якорем. Реле состоит из контактных пружин 1 с контактами 2, якоря 3, латунного штифта отлипания 4, служащего для облегчения отрыва якоря от сердечника при выключении управляющего сигнала, каркаса с обмоткой 5, сердечника 6 и ярма 7. При протекании электрического тока по обмотке 5 возникает магнитное поле. Магнитный поток замыкается через ярмо 7, якорь 3, воздушный зазор между якорем и сердечником и через сердечник 6. Сердечник и якорь намагничиваются, в результате чего возникает электромеханическая сила и якорь притягивает к неподвижному сердечнику 6. При этом конец якоря сжимает контактные пружины 1 и замыкает (размыкает) контакты 2.

Рис. 3. Конструктивная схема электромагнитного реле:

1 — контактные пружины; 2— контакты; 3 — якорь; 4 — штифт отлипания; 5—обмотка; 6—сердечник; 7 — ярмо

При отключении обмотки от сети исчезает сила, притягивающая якорь к сердечнику, и под действием контактных пружин якорь возвращается в исходное положение.
Обмотку реле показывают на принципиальных электрических схемах так, как на рисунке 4, а. Реле может иметь различное число контактов. Некоторые из них разомкнуты при отсутствии тока и обмотке и замыкаются при срабатывании реле. На принципиальных схемах их изображают так, как на рисунке 4, б. Другие контакты замкнуты при отсутствии тока и размыкаются при срабатывании реле. Их обозначают, как показано на рисунке 4, в.

Рис. 4. Условные обозначения реле:
а — катушки; б—замыкающегося контакта; в — размыкающегося контакта

На принципиальных электрических схемах положение контактов реле показывают для обесточенного состояния катушки данного реле.

Реле переменного тока

Реле переменного тока срабатывают при подаче на их обмотки переменного тока определенной частоты. Эти реле применяют в тех случаях, когда основным источником энергии является есть переменного тока.
Конструкция реле переменного тока напоминает конструкцию реле постоянного тока, только сердечник и якорь реле переменного тока изготовляют из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на гистерезис и вихревые токи.
Если не предпринимать специальных мер, то электромеханическая сила, с помощью которой притягивается подвижный якорь реле переменного тока, становится пульсирующей и проходит через нуль дважды за период питающего напряжения (кривая F, на рис. 4, а). Для устранения вибраций якоря торец неподвижного сердечника реле расщепляется на две части (рис. 4, б), на одну из которых насаживается короткозамкнутый медный виток, выполняющий роль экрана.
При подаче переменного питающего напряжения на обмотку реле по сердечнику приходит переменный магнитный поток Ф, который у конца сердечника разветвляется. В результате воздействия потока Ф, исток Ф, отстает по фазе относительно потока Ф, на угол 60…80°. Потоки Ф1 и Ф2 создают электромеханические усилия F1 и 2, сдвинутые между собой также на угол 60…80°. Поэтому суммарное электромеханическое усилие, приложенное к ярму (FэM на рис. 4, а), никогда не равно нулю, поскольку обе его составляющие F1 и F2 проходят через нуль в разные моменты времени.
Широко распространены реле, в которых применяют герметизированные контакты (герконы). Магнитоуправляемый герметизированный контакт (геркон) представляет собой стеклянную ампулу 1 (рис. 5), заполненную инертным газом, в которую впаяны упругие ферромагнитные пластинки 2. Зазор между пластинками составляет порядка 300…500 мкм.

Рис. 5.44. К принципу действия реле переменного тока:
а — кривые сил; б — конструкция

Рис. 5.  Схема устройства герконового реле

Управление герконом возможно как с помощью постоянного магнита, так и с помощью обмотки, намотанной непосредственно на геркон (см. рис. 5). В последнем случае устройство называется герконовым реле постоянного тока. Герконовые реле существенно надежнее обычных и имеют гораздо меньшие размеры и массу.

Реле времени

Реле времени представляют собой устройства, конструкция которых содержит специальный узел, обеспечивающий задержку появления (исчезновения) выходного сигнала после подачи (снятия) входного. Реле времени можно классифицировать по принципу действия на следующие группы: с электромагнитным замедлением, с пневматической задержкой, моторные реле времени, с часовым механизмом, электронные и т. д.
В реле времени с электромагнитным замедлением задержка в срабатывании или отпускании создается электромагнитным демпфированием, осуществляемым специальной короткозамкнутой об моткой или гильзой из меди, латуни или алюминия, размещенной на магнитопроводе реле. Эти реле просты и надежны. Выдержка времени в них составляет 0,15…10 с и зависит от толщины немагнитной прокладки между якорем и сердечником и натяжения пружины. Недостатки реле — большие размеры и небольшой диапазон выдержек времени.
В электромагнитных реле времени с пневматической задержкой задержка создается пневматическим механизмом, пристроенным к приводному механизму электромагнитного типа. Эти реле обеспечивают выдержку времени в диапазоне 0,2… 180 с.
Для получения различных по величине регулируемых выдержек времени по нескольким выходным цепям широко применяют моторные реле времени. Они представляет собой электромеханическое устройство с приводом от электродвигателя. Вращение от двигателя через редуктор передается диску сцепления, который свободно вращается на своей оси. При включении электромагнита диск сцепления притягивается к шестерне главной оси, входит с ней в зацепление и начинает вращать главную ось, на которой расположен набор шкал (их может быть три или шесть), стянутых между собой при помощи зажимной гайки. Когда гайка отпущена, шкалы можно поворачивать одну относительно другой и тем самым задавать нужную программу выдержек времени.
Все время работы реле шкалы движутся и укрепленные на них упоры перебрасывают кулачки, а те переключают контактные системы. После отработки программы размыкающий контакт концевого выключателя отключает двигатель реле и главная ось со шкалами останавливается в том положении, которого они достигли. Выключение электромагнита приводит к возврату шкал в исходное положение. При этом все контакты реле вновь окажутся в исходном положении и реле времени готово к новому включению.
Часовые реле времени имеют встроенный часовой механизм, который запускается при подаче входною сигнала на реле. Функцию стрелок в таком устройстве выполняет подвижный контакт, который через заданный промежуток времени взаимодействует с неподвижным контактом. Часовые реле времени позволяют получать выдержки от нескольких секунд до десятков часов. Их основные недостатки — громоздкость, сложность конструкции и высокая стоимость.
Наиболее распространены универсальные и относительно недорогие электронные реле времени. Принцип их действия основан на пересчете электрических импульсов, вырабатываемых генератором стабильной частоты. Поскольку период следования импульсов постоянен, то их количество пропорционально времени. Такие реле состоят из генератора импульсов, управляемого счетчика импульсов и выходного устройства, воздействующего на управляемую цепь. Настраивая счетчик на заданное количество импульсов, можно обеспечить любую выдержку времени.

Электромагнитное реле | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов

Просмотров 265 Опубликовано Обновлено

Электромагнитное реле — это коммутирующее устройство, работа которого основана на воздействии магнитного поля неподвижной обмотки на подвижный ферромагнитный стержень.

Электромагнитные реле, благодаря простому принципу работы и высокой надёжности, получили широкое применение в системах автоматики и в схемах защиты электроустановок.





Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока, в свою очередь, делятся на реле нейтральные и поляризованные. Нейтральные реле реагируют в равной степени на постоянный ток обоих направлений, протекающий по обмотке катушки. А поляризованные реле реагируют на полярность управляющего сигнала.

Устройство электромагнитного реле

Электромагнитное реле состоит из: катушки, ферромагнитного стержня (сердечника), подвижного якоря (пластины), одного или нескольких неподвижных контактов, пружины, основания и крышки.

Принцип действия электромагнитного реле

Работа электромагнитного реле основана на использовании электромагнитных сил, которые возникают в сердечнике при прохождении тока по виткам обмотки катушки реле.

В исходном положении подвижный якорь удерживается пружиной. При подаче напряжения на катушку реле, электромагнит (катушка + ферромагнитный стержень) притягивает якорь (пластину), преодолевая усилие пружины, который замыкает или размыкает контакты (в зависимости от конструкции реле и количества контактов). После отключения напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение.

Контакты реле, которые до подачи напряжения на катушку были разомкнуты, называются нормально разомкнутыми, а контакты, которые были замкнуты — нормально замкнутыми. Также существуют переключающие контакты, у которых одна половина — нормально замкнутый контакт, а другая — нормально разомкнутый контакт.

Плюсы электромагнитных реле

  • Способность коммутации нагрузок мощностью до 4 КВт.
  • Устойчивость к импульсным перенапряжениям и помехам, которые появляются при разрядах молнии и в результате коммутационных процессов в высоковольтной электротехнике.
  • Электрическая изоляция между управляющей цепью катушкой и контактной группой.
  • Малое падение напряжения на замкнутых контактах, что сказывается на малом количестве выделяемого тепла.
  • Низкая цена по сравнению с другими реле (например, полупроводниковыми).

Минусы электромагнитных реле

  • Малая скорость работы.
  • Проблемы при коммутации индуктивных нагрузок и высоковольтных нагрузок при постоянном токе.
  • Радиопомехи при размыкании и замыкании контактов.
  • Ограниченный электрический и механический ресурс.

Несмотря на то, что электромагнитное реле представляет собой относительно простое устройство, технология производства реле сложна, а правильное применение реле (обеспечивающее желаемые технические характеристики и надёжность) требует специальных знаний.

(PDF) Конструкция электромагнитного реле

Электроэнергетические исследования Vol. 2 я сс. 1, январь 2014 г. www.se ipub.org/ee r

Конструкция электромагнитного реле

Плунжер

Homayoon Meshginkelk, Mohammadreza S hiravi *, Majid Alambeigi, Mina fazli

Deper tm ent of Electr ica l Engin g, U niv ers it y of Tafr esh, Tafres h, Iran

* [email protected]

Реферат

Реле используются в промышленности в самых разных приложениях.

Традиционные механические реле — это большие, медленные, шумные устройства,

, но они до сих пор широко используются в различных машинах и процессах

для целей управления. На этой бумаге поперечное сечение движущейся электромагнитной сети

— A; может находиться внутри внешней вертикальной камеры с отверстиями

. Разрыв между ними очевиден.r

— сопротивление в Ом, катушка имеет N витков. После подачи напряжения постоянного тока

на источник постоянного тока и повторного включения мощность переменного тока подключается к

концам масла. Можно предположить, что основной материал составляет

в идеале до плотности потока насыщения 1,6 Тл. Артикул

Поток флуоресценции

e в воздушном зазоре. Форсирование подвижных частей

производится в зависимости от воздушного зазора y. Ne xt,

Эффект динамического уравнения также определяется.

Ключевые слова

Электромагнитное реле; Поршень; Методы конечных элементов

Введение

Два ключевых фактора при выборе исполнительного механизма

— это надежность и стоимость. Что касается надежности,

электромагнитных приводов могут управляться с помощью недорогой электроники

. С точки зрения надежности, конструкция реле

требует создания исполняемых моделей для обеих функций

, упругой пружины и напряжения, создаваемого электромагнитами

во время измерения производительности

относительные энергии, связанные с обоими,

смещения катушка и магнитное притяжение для каждого компонента

, чем другой, обеспечивает широкий диапазон дизайна.

Решение нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений с помощью

двух пар Точно моделирует динамические характеристики отклика прибора

. Здесь до упругой пружины меньше

. И более того,

электромагнитных уравнений, расчет сил, а затем

исследует динамические уравнения.

Исследования, проведенные в этой области, в том числе: (1) Индуктивность

магнита плунжерного типа: в этой статье предлагается метод

для оценки этой функции с использованием Mathcad и две проверки. формулы выполнены

: с использованием метода конечных элементов и

экспериментальных определений полной индуктивности для

большого диапазона изменения зазора.Экспериментальные значения

сравниваются с суммой внутренней индуктивности

, рассчитанной по формуле, и внешней индуктивностью

, рассчитанной методом конечных элементов

[Cividjian et al. (1998)]. (2) Во второй статье: Equat ion

, полученный из анализа чувствительности континуума

(CDSA), в сочетании с производными материалов

для сплошной среды и с использованием энергетического подхода

, hav Он был успешно применен к расчету

как общей силы, так и ее распределения.

Полученные выражения аналогичны тензору напряжения Максвелла

, методу магнитного заряда и рабочему методу Virtual

, но имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными подходами

. Численная реализация схемы

приводит к эффективным вычислениям и повышению точности

[Kim et al. (2007)]. (3) Третья статья: В ней

представлен новый подвижный электромагнитный привод высокого давления и высокой скорости

, в котором используется постоянное экранирование магнита

(PM) для увеличения потока в воздушном зазоре.Мы

анализируем его статические и динамические характеристики нами в g

методом конечных элементов, принимая во внимание нелинейные характеристики

и вихретоковые потери

магнитного материала. Экспериментальные и смоделированные результаты

хорошо согласуются и показывают, что привод имеет смещение

на 0,6 мм, время закрытия 2,24 мс и время открытия

7,78 мс без усилия фиксации [Man et al.,

al. (2010)].Таким образом, в этой статье я пытался это сделать.

Меры предосторожности должны соблюдаться.

Расчеты электромагнитной силы

Механическая сила тяги, возникающая при пропускании тока

через соленоид, может быть определена с использованием законов магнетизма

Ампера и Фарадея. Закон Ампера

гласит, что интеграция напряженности магнитного поля

, H, вокруг замкнутого контура длиной l равна

, равному чистому току, пересекающему поверхность замкнутого контура

:

(1)

где i — приложенный ток, а N — число

, умноженное на

, когда ток проходит по контуру.Интеграл

13

Проектирование и изготовление реле

Конструкция и конструкция реле:

Проектирование и изготовление реле обычно делится на следующие этапы:

  • Подбор рабочих характеристик.
  • Выбор правильной конструкции.
  • Конструкция контактного движения с точки зрения максимальной надежности.

Рабочая характеристика реле должна совпадать с ненормальной рабочей характеристикой системы.Другими словами, он должен четко отображать условия отключения при различных ненормальных условиях эксплуатации.

Наиболее важными факторами при проектировании и изготовлении реле являются надежность, простота конструкции и схемы.

Конструкция и конструкция реле подразделяются на следующие:

  1. Контакты;
  2. Подшипники;
  3. Конструкция электромеханическая; и
  4. Концевые муфты и корпус.

1. Контакты: Характеристики контактов, вероятно, наиболее важный фактор, влияющий на надежность реле. Коррозия или осаждение пыли могут привести к сбою реле, следовательно, материал и форма контактов имеют большое значение.

Хорошая конструкция контактной системы обеспечивает ограниченное контактное сопротивление, а также снижает износ контактов. В качестве контактных материалов используются золото, золотые сплавы, платина, паледий и серебро. Выбор материала контактов зависит от ряда факторов, таких как напряжение на разрыв контакта, ток размыкания, а также от типа атмосферного загрязнения, при котором эти контакты работают.Однако не существует одного идеального контактного материала, который можно было бы использовать универсально в любых условиях. Также не существует метода, с помощью которого можно было бы определить пригодность контактного материала для использования в любых условиях.

При выборе подходящего материала контактов необходимо учитывать следующие факторы.

  1. Тип прерываемого тока, т. Е. Постоянный или переменный.
  2. Напряжение при размыкании и замыкании.
  3. Значение прерываемых токов.
  4. Частота срабатывания.
  5. Фактическая скорость контакта при замыкании или размыкании (включает длительность дуги и дребезг контакта).
  6. Форма контакта.
  7. Сила замыкания контактов.

На основе практического опыта ниже приведены некоторые из правил, рекомендуемых при проектировании контактной системы реле:

  • Контакты должны иметь защиту от дребезга, чтобы избежать искрения на контактах, тем самым сокращая техническое обслуживание, что в конечном итоге приводит к увеличению срока службы.
  • Контактное давление — еще один очень важный фактор, который необходимо учитывать. Увеличение контактного давления приводит к уменьшению падения напряжения или контактного сопротивления.
  • Для повышения точности и предотвращения заедания после длительных периодов бездействия реле должно быть рассчитано на максимальное соотношение крутящий момент / трение.
  • Значение тока, которое может быть прервано парой контактов в переменном токе. в цепи в 2-8 раз больше, чем в цепи постоянного тока. схема.

Как правило, лучше всего работают контакты куполообразной формы или цилиндрические контакты под прямым углом.

2. Подшипник: Используются различные устройства:

  • Одиночные шарикоподшипники: Используется для обеспечения высокой чувствительности и низкого трения, используется одиночный шарикоподшипник между двумя чашеобразными сапфировыми камнями.
  • Многоступенчатые шарикоподшипники: Миниатюрные типы диаметром менее 1,6 мм. Они обеспечивают низкое трение и большую устойчивость к ударам и сочетают в одном подшипнике боковую и концевую тягу.
  • Поворотные и каменные подшипники: Это наиболее распространенный тип прецизионных реле, например.грамм. индукционные реле. Современные реле имеют подпружиненные драгоценные камни, поэтому удары приходятся на плечо, а не на драгоценный камень.
  • Подшипники с режущей кромкой: Они используются для шарнирных реле якоря, которые обычно управляют многими контактами.

3. Электромеханическая конструкция: Состоит из конструкции магнитной цепи и механических креплений сердечника, ярма и якоря.

Сопротивление магнитного пути сводится к минимуму за счет увеличения поверхности полюса, что делает магнитную цепь более эффективной.

Электромагниты постоянного тока

обычно менее дороги и более эффективны, чем электромагниты переменного тока. электромагниты. Но малый переменный ток Электромагниты из мягкого железа, сердечник из низкоуглеродистой стали, имеющий прорезь для установки затененного кольца, довольно распространены.

Ток обмотки реле обычно ограничен 5 А, а напряжение обмотки — 220 В, но все же изоляция обмотки реле рассчитана на выдерживание не менее 4 кВ.

Катушка реле рассчитана на пропускание примерно в 15 раз превышающего нормальный ток в течение одной секунды.Из соображений механической прочности желательно, чтобы диаметр проводника был не менее 0,05 см, даже если соблюдены указанные выше соображения.

4. Концевые заделки и корпус: Сборка якоря с магнитом и основанием осуществляется с помощью пружины. Пружина изолирована от якоря фасонными блоками. Эти формованные блоки обеспечивают стабильность размеров и лучший внешний вид с экономической точки зрения. Для пружин используются нержавеющая сталь, нейзильбер, фосфорная бронза и бериллий-медь, а для формованных блоков используется нейлон.Неподвижные контакты обычно приклепываются или привариваются к клеммной перемычке.

Рекомендации по проектированию

с использованием реле и реле Пояснение из листка технических данных

При использовании реле необходимо учитывать несколько факторов. Подробное описание реле также является ключом к получению хорошей схемы реле. Как и другие электронные устройства, реле работает самостоятельно. Но прежде чем перейти к ним, мы рассмотрим основы; что такое реле и как оно работает для полного понимания.

Реле — это электромеханическое устройство или переключатель. Он состоит из катушки и контакта. Катушка представляет собой индуктивную часть, на которую необходимо подавать напряжение, чтобы изменить состояние контакта. Контакт может быть нормально разомкнутым или нормально замкнутым. Катушка реле уже имеет значительное внутреннее сопротивление и, конечно же, индуктивность. Когда катушка приводится в действие транзистором или полевым МОП-транзистором, необходимо добавить защиту от обратного напряжения или напряжения отдачи. Чтобы узнать полный анализ напряжения отдачи реле и то, как его зафиксировать, прочтите это.Вы также можете ознакомиться с подробным описанием схемы драйвера реле здесь.

На рисунке 1 ниже представлена ​​схема 4-контактного реле. Контакты 1 и 2 подключены к катушке, а контакты 3 и 4 подключены к контактным выводам. Когда катушка находится под напряжением, контакт замыкается, и контакты 3 и 4 закорачиваются.

Рисунок 1: Схема четырехконтактного реле

Есть также реле с 5 клеммами, как показано на рисунке 2. Реле этого типа имеет два состояния закрытых контактов. Стеклоочиститель реле или общий вывод могут подключаться к NC или NO, когда катушка находится под напряжением.В отличие от рисунка 1, где контакт имеет только одно закрытое состояние, а в противном случае стеклоочиститель просто плавает.

Рисунок 2: Схема пятиконтактного реле

На рис. 3 показаны некоторые из реле, используемых в настоящее время в промышленности. Синий — реле общего назначения, остальные — автомобильные.

Рисунок 3: Некоторые реле, используемые в настоящее время в промышленности

Примеры схем, в которых используется реле Рисунок 4: Схема реле с использованием переключателя BJT

В приведенной выше цепи реле управляется BJT.Контакт управляет нагрузкой, когда катушка находится под напряжением. Нагрузкой может быть двигатель, лампа или что-то еще. Другой вариант этой схемы использует полевой МОП-транзистор, как показано ниже. Некоторые инженеры-конструкторы предпочитают MOSFET, потому что это устройство, управляемое напряжением, и его легче настроить на насыщение, чем BJT, который управляется током. При использовании любого устройства необходимо добавить защиту от обратного напряжения, такую ​​как диод D1 на схеме. Другой способ защиты схемы — использование TVS через сток к истоку полевого МОП-транзистора или коллектор-эмиттер биполярного транзистора.

Рисунок 5: Схема реле с использованием переключателя NMOS

Рекомендации по проектированию с использованием реле

Марка / класс реле

Первое место в списке соображений по проектированию с использованием реле — это класс или класс. Для общей электроники достаточно коммерческого или промышленного класса. Использование более высокого сорта будет соответствовать более высокой стоимости. Для автомобильных приложений следует использовать реле автомобильного класса. Существуют определенные квалификации и тесты, которые проводятся поставщиками для каждого приложения.Если ваше приложение предназначено для промышленного использования, вы используете реле военного уровня, это выгодно для вашей конструкции, поскольку надежность устройства намного выше, чем у промышленного. Однако и цена намного выше.

С другой стороны, если ваше приложение является пространственным, тогда вы используете только автомобильный класс, ваш дизайн будет в беде.

Общие классы реле: коммерческое / промышленное, медицинское, автомобильное, военное и космическое.

Система нумерации деталей

Система нумерации деталей не по теме; это не входит в число конструктивных соображений при использовании реле.Однако это часть таблицы данных реле, поэтому о ней стоит упомянуть.

У поставщиков реле

есть разные системы нумерации деталей. Ниже приведен пример номера детали конкретного производителя реле. Это указано в таблице данных и не требует технических знаний. С этим нужно ознакомиться, когда вы хотите заказать реле.

Рисунок 6: Пример системы нумерации деталей реле

Номинальная мощность катушки

Одним из наиболее важных соображений при проектировании реле является номинал катушки.Катушка находится в номинальном состоянии. Номинальный номинал и — это показание, полученное при номинальной температуре окружающей среды 20 ° C для реле. Номинальный означает средний или рекомендуемый уровень, в котором должна быть операция.

T Обычные характеристики катушки показаны на рисунке 7. Обратите внимание, что все эти параметры взяты при 20 ° C. Это означает, что эти значения больше не совпадают при работе, отличной от 20 ° C.

Рисунок 7: Номинальная мощность катушки конкретного реле

Номинальное напряжение

Это типичное напряжение, которое необходимо приложить к катушке для идеальной работы.Продавцы называют это номинальным, потому что на этом основывались многие тесты и квалификации.

Сопротивление катушки

Это внутреннее сопротивление катушки реле. Это значение взято при температуре окружающей среды 20 ° C и может изменяться при различных температурах окружающей среды. Вам также необходимо учитывать допуски, которые он имеет для критических применений, помимо колебаний температуры.

Номинальный ток

Это просто результирующий ток при делении номинального напряжения на сопротивление катушки.Как насчет того, чтобы реле было повреждено, если фактический ток катушки превысит это значение? Это может быть, в зависимости от того, насколько велик этот ток. Однако ток, превышающий номинальный ток, возможен только в том случае, если приложенное напряжение выше указанного номинального напряжения. По конструкции, если приложенное напряжение всегда установлено на номинальном, ток катушки всегда будет на номинальном.

Должно срабатывать напряжение

Это то же самое, что и напряжение втягивания или напряжение срабатывания. На рисунке 8 ниже представлена ​​другая спецификация реле, в которой используется термин «напряжение срабатывания».Напряжение срабатывания — это уровень напряжения, необходимый для изменения состояния контакта реле, выходящего из состояния ВЫКЛ (особенно холодного запуска). При напряжении ниже этого уровня катушка реле не будет запитана, и состояние контакта не изменится.

Рисунок 8: Номинальные параметры катушки другого реле

Необходимо сбросить напряжение

Это похоже на термин «напряжение удержания», показанный на рисунке 8. Некоторые производители также используют термин «напряжение удержания». Когда реле находится под напряжением и меняет состояние, оно будет полностью обесточено только тогда, когда напряжение на катушке станет меньше этого уровня.

Номинальная рабочая мощность

Это результирующая мощность с учетом номинального напряжения и типичного внутреннего сопротивления. Эта номинальная мощность не будет превышена, пока подаваемое напряжение установлено на номинальном номинальном значении.

Полезное напряжение

Это диапазон, в котором может изменяться приложенное напряжение. Предположим, что на Рисунке 8 допустимое напряжение составляет от 10 В до 16 В. 10 В — это гарантированное минимальное напряжение, которое может быть приложено к катушке для полного возбуждения.В случае, показанном на Рисунке 8, напряжение срабатывания составляет всего 7,2 В, но указанное минимальное допустимое напряжение составляет 10 В, чтобы учесть допуски и другие непредвиденные факторы. С другой стороны, максимальный предел допустимого напряжения составляет 16 В. Это означает, что вы можете работать до этого уровня, даже если указанное номинальное напряжение составляет всего 12 В. Однако этот рейтинг должен быть зарезервирован только для ненормальных условий, а не для устойчивого состояния. Например, при запуске напряжение катушки увеличивается до 16 В и возвращается к номинальному значению через несколько миллисекунд, это нормально.Но постоянно работать с напряжением катушки 16 В — не лучшая идея.

На рисунке 9 ниже показаны характеристики катушки другого производителя реле. Как видите, он использует ту же терминологию, что и два выше.

Рисунок 9

Рейтинг контактов

Критическими параметрами в контакте реле являются коммутируемое напряжение и коммутируемый ток. Например, на Рисунке 10 ниже максимальное коммутируемое напряжение составляет 16 В постоянного тока, поэтому не работайте выше этого значения. Для коммутируемого тока постоянный номинальный ток при 16 В постоянного тока составляет максимум 25 А.Вы можете превысить этот уровень на короткий период времени, как указано в таблице ниже. На практике нагрузки реле намного ниже максимально допустимой по току, поэтому напряжение на контакте из-за тока возникает нечасто. Помните, что нельзя превышать текущее напряжение выше 80%, поскольку это может сократить срок службы реле.

Еще я выделю контактное сопротивление. Если эффективность является обязательной для вашего приложения, вам следует подумать о более низком контактном сопротивлении.Более низкое контактное сопротивление приведет к меньшим потерям мощности и более высокому КПД.

Рисунок 10: Технические характеристики контактов реле

Диапазон рабочих температур

Это один из наиболее важных параметров, на который следует обратить внимание. При превышении допустимого диапазона температур окружающей среды устройство не будет нормально работать и в конечном итоге будет повреждено. Для реле, показанного на Рисунке 11, вы не можете использовать его для своего приложения, в котором максимальная температура окружающей среды превышает 85 ° C. Окружающая температура — это температура, измеренная рядом с корпусом реле, но не касаясь его.Эта температура может быть выше, чем температура окружающей среды, если реле окружено устройствами, генерирующими тепло, такими как силовые полевые МОП-транзисторы и BJT, силовые диоды и магнетики.

Рисунок 11: Диапазон рабочих температур

Сопротивление катушки при рабочих температурах, отличных от номинала

В большинстве случаев указанное сопротивление реле является номинальным значением, которое берется при 20 ° C. При работе выше или ниже этой температуры сопротивление изменится.Катушка реле изготовлена ​​из металлических сплавов и в основном содержит медь. Медь имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. Это означает, что сопротивление будет увеличиваться с повышением температуры и уменьшаться с понижением температуры. Если соотношение температуры и сопротивления катушки не указано в таблице данных реле (что в большинстве случаев нет), мы можем использовать это уравнение

Где;

  • R1 — заданное новое сопротивление
  • R0 — сопротивление катушки при номинальной температуре
  • α — температурный коэффициент материала катушки (0.00393 / ° C для меди)
  • T1 — новая рабочая температура
  • T0 — номинальная температура (большинство реле рассчитаны на номинальную температуру 20 ° C)
Пример 1:

Номинальное сопротивление катушки реле измерено при 20 ° C и показание составляет 320 Ом. Какая будет его устойчивость при температуре окружающей среды -40 ° C и 85 ° C?

Раствор:

Приведенные выше ответы еще не включают допуск. Его следует включить для более точного результата.

Напряжение срабатывания при рабочих температурах, отличных от номинальных

Как и сопротивление катушки, напряжение срабатывания также будет изменяться в зависимости от температуры окружающей среды. В некоторых технических паспортах реле есть график между температурой окружающей среды и соответствующим напряжением срабатывания. Отсюда легко определить необходимое напряжение срабатывания при изменении температуры окружающей среды.

Если такой график отсутствует, вы можете рассчитать напряжение срабатывания так же, как и сопротивление катушки.Вам просто нужно заменить сопротивление R0 и R1 на V0 и V1, где первое — это номинальное напряжение срабатывания, а второе — новое напряжение срабатывания при определенной температуре.

Пример 2:

Номинальное напряжение срабатывания реле измерено при 20 ° C и показание составляет 8,4 В. Какое будет его напряжение срабатывания при температуре окружающей среды -40 ° C и 85 ° C?

Раствор:

Повышение температуры змеевика

Когда приложенное напряжение катушки выше указанного номинального значения, существует тенденция к повышению температуры катушки.На рисунке ниже показан график между напряжением, подаваемым на катушку, и повышением температуры конкретного реле. Это конкретное реле имеет номинальное напряжение 12 В. Как вы заметили, при увеличении приложенного напряжения температура повышается. Таким образом, для реле 12 В, подаваемое напряжение должно находиться в пределах 12 В при непрерывной работе, чтобы избежать перегрева катушки, что приведет к выходу реле из строя. Как я объяснил выше, нормально работать при максимальном подаваемом напряжении (скажем, 16 В для реле с номиналом 12 В) только во время переходных процессов.

Рисунок 12: Повышение температуры реле по отношению к приложенному напряжению Рисунок 13: Превышение температуры обмотки реле в зависимости от мощности обмотки

Переход между напряжением срабатывания и отпусканием

Есть несколько приложений, которые стратегически снижали напряжение на катушке. Лучший пример этого приложения показан на рисунке 14. Vss устанавливается равным номинальному напряжению катушки. Первоначально Vin выключен, полевой МОП-транзистор находится в состоянии отсечки, а конденсатор C1 будет полностью заряжен и с напряжением, равным Vss.Когда полевой МОП-транзистор включен, на мгновение напряжение на катушке будет равно Vss, а затем перейдет в установившийся уровень, равный делителю напряжения R2 и сопротивлению катушки. Этот подход чаще всего используется в электроснабжении. Без R2 рассеиваемая мощность на реле высока, а также на полевых МОП-транзисторах, которые снижают эффективность.

Задача этой стратегии состоит в том, чтобы гарантировать, что напряжение C1 будет оставаться на уровне Vss до тех пор, пока катушка реле не будет полностью запитана.Эта временная диаграмма обычно не включается в параметры реле в таблицах данных.

На рисунке 15 показан пример временной диаграммы для этой стратегии. Я основал эту временную диаграмму на объяснении поставщика, когда мы использовали этот подход. Уровень V1 должен оставаться выше минимального требуемого напряжения срабатывания до тех пор, пока задержка не будет удовлетворена, прежде чем он сможет перейти на уровень V2. В противном случае реле может быть не полностью возбуждено. Уровень V2 должен быть также выше, чем напряжение падения.

Ожидаемый срок службы

Ниже приведен график зависимости тока переключения от количества срабатываний конкретного реле. Чем выше ток, тем меньше будет число операций. На рисунке 17 представлена ​​более подробная спецификация срока службы реле от другого производителя. У одной операции время включения составляет 1 секунду, а время выключения — 9 секунд для резистивной нагрузки. Одна операция нагрузки двигателя длится 0,5 секунды во включенном состоянии и 9,5 секунды в выключенном состоянии.

На самом деле ожидаемый срок службы реле не имеет большого значения.100000 операций — это уже несколько лет и еще до этого может выйти из строя какое-то другое схемное устройство. Предположим, что реле используется для привода автомобильной фары. Сколько раз фара автомобиля переключается из включенного состояния в выключенное? Конечно, несколько раз; Предположим, что водитель делает это в среднем 10 раз в день, в течение месяца общее количество операций составляет 300 (10 × 30), а в течение года соответствующая операция составляет 3600 (300 × 12). 100 000 операций эквивалентны 27 годам, а обычный срок службы продукта составляет всего 5-10 лет.

Рекомендации по использованию реле: механические размеры и рекомендации по компоновке печатной платы

Они важны для правильного размещения и установки на печатной плате. Однако они говорят сами за себя.

Вас также могут заинтересовать следующие темы:

Проектирование реле | Lectromec

Для передачи энергии через самолет или любую электрическую систему требуются компоненты, которые могут включаться и выключаться. Эти переключатели, контакторы, транзисторы и электрические реле, которые направляют питание через самолет, являются частями с ограниченным сроком службы.Понимание того, как эти компоненты со временем разлагаются и на что обращать внимание, гарантирует высокую производительность системы и долгосрочную надежность, будь то с точки зрения проектирования или поддержки.

В этой статье оцениваются некоторые характеристики механических реле и факторы, которые следует учитывать при их выборе, а также их ограниченный срок службы.

Основы реле

Основная конструкция реле представляет собой электромагнитную катушку, которая активируется, когда через нее проходит ток.Этот электрический ток заставляет якорь двигаться, создавая цепь между парой контактов. Сложность и конструкция этих реле, а также количество управляемых цепей варьируется от реле к реле, но все они функционируют в соответствии с одними и теми же основными свойствами.

Часто реле активируются слаботочными цепями низкого напряжения для питания более высоких цепей высокого напряжения. В зависимости от того, как они используются в схемотехнике, они могут обеспечить снижение веса за счет исключения длинных ненужных участков для проволоки большого сечения.

Когда напряжение подается на катушку реле, электрический ток заставляет якорь перемещаться, чтобы подключить другую цепь. То, как эти устройства сконструированы и к чему они электрически подключены, существенно повлияет на их долговечность.

Реле

в той или иной форме использовались в самолетах в течение десятилетий, и из-за продолжающихся вопросов по поводу более электрических самолетов они будут продолжать использоваться. Постепенно они будут заменены твердотельными реле, твердотельными контроллерами мощности и другими технологиями на основе транзисторов.

Ограничение срока службы
Реле

являются как электрическими, так и механическими устройствами и могут изнашиваться или выходить из строя из-за ухудшения рабочих характеристик в любом из них. Ожидаемый срок службы обычных реле составляет около 100 000 циклов резистивной нагрузки, если не указано иное. При включении реле якоря, пружины и штифты изнашиваются. Электрические контакты, обычно покрытые никелем или золотом, начинают изнашиваться и корродировать, что приводит к увеличению сопротивления между контактами и снижению передачи электроэнергии. Плохое соединение создает большее сопротивление и больший нагрев, тем самым ускоряя разрушение компонентов.Со временем контактное сопротивление увеличивается до точки разрыва цепи, или контакты нагреваются и свариваются.

Напряжение реле

Перед вводом в эксплуатацию реле необходимо проверить на работоспособность; один метод оценки описан в MIL-PRF-83536. Метод испытания жизненного цикла предполагает проведение серии испытаний реле с различными электрическими нагрузками, включая резистивную, моторную (переменный и постоянный), индуктивную (переменный, постоянный), ламповую, низкоуровневую и смешанную нагрузку.

Тип нагрузки

Детали

Активная нагрузка

Сопротивление нагрузки устанавливается в соответствии с номиналом контакта.Реле переключается на 20 CPM.

Двигатель постоянного тока

Реле должно быть подвергнуто минимальным рабочим циклам для увеличения номинальной нагрузки двигателя в шесть раз при номинальном напряжении системы; выдерживая и разрушая номинальную нагрузку двигателя.

Двигатель переменного тока

Испытание двигателя под нагрузкой переменного тока должно иметь пусковой ток переменного тока, в пять раз превышающий номинальный ток нагрузки двигателя.

Индуктивный постоянный ток

Реле подвергается трехэтапной процедуре, когда индуктор устанавливается в «нормальное рабочее положение», а цепь нагрузки получает питание через контакт без дребезга от источника питания, регулируемого в пределах 5% от определенного номинального напряжения. Измеряется время, когда ток достигает 63% от своего окончательного значения. Индуктивность постоянного тока рассчитывается как L = R t .

Индуктивный переменный ток

Индуктивные нагрузки переменного тока состоят из индуктивных и резистивных элементов с запаздывающим коэффициентом мощности 0,7 при напряжении и частоте, указанных в применимых технических характеристиках.

Лампа

Реле подвергаются 12-кратному превышению номинальной ламповой нагрузки и отключению номинальной ламповой нагрузки с продолжительностью от 15 мс до 20 мс, с общим временем включения 5 секунд и временем отключения 5 секунд.

Низкий уровень

Минимальное время цикла в 10 раз больше максимального указанного времени срабатывания / отпускания. Для реле с фиксацией минимальное время цикла составляет 2-кратное время срабатывания. Нагрузка каждого контакта составляет 10-50 мкА при 10-50 мВ (постоянный или пиковый переменный ток). Катушка находится под номинальным напряжением в течение 50% каждой операции.

Смешанные грузы

Для смешанных нагрузок реле выдерживает 50 000 циклов.Испытания нормально разомкнутых и нормально замкнутых контактов выполняются одновременно с испытательным напряжением 28 В постоянного тока. Во время каждого цикла катушка реле находится под напряжением на 29 секунд и обесточивается на 1,5 секунды. Пока контакты проходят испытательный ток, измерения падения напряжения на контактах производятся в начале испытания.

Отсюда следует ожидать, что долговечность реле будет зависеть от типа цепи, которую оно питает. Изменения в типе схемы подключенного оборудования и / или потребляемом токе могут оказать заметное влияние на производительность.Это следует учитывать при определении срока службы реле.

Интеграция с EWIS

Независимо от того, выбираете ли реле для нового применения или оцениваете его в рамках плановой проверки компонентов системы электрических соединений (EWIS), важно понимать, что это такое и как оно связано с остальной схемой. Конечно, история обслуживания может обеспечить отличную основу для понимания предварительных схем размещения реле, но это также может быть дополнено тщательным осмотром и анализом.Если появится возможность продлить срок службы компонентов еще на два года без снижения риска для самолета, не следует ли этого делать? Это может дать возможность сэкономить как время на инспекционном обслуживании, так и затраты. Чтобы узнать, как это сделать, свяжитесь с Lectromec. Наша лаборатория готова помочь вам получить максимальную отдачу от электрических систем вашего самолета.

Александр Петров

Инженер, Lectromec
[email protected]

С тех пор, как Алекс начал работать в Lectromec в 2015 году, он играл ключевую роль во многих проектах по тестированию и оценке проводных систем по оценке проводных систем.Его внимание к деталям привело к нескольким ключевым открытиям в исследовательских инициативах Lectromec.

Электромеханическое реле

— История электромеханического реле

Электромеханическое реле, которое использовалось в качестве конструктивной части некоторых ранних калькуляторов и компьютеров (см. Компьютеры Цузе, Эйкена и Стибица), было изобретено в 1835 году блестящим американским ученым Джозефом Генри. (1797–1878), известный в основном как изобретатель электромагнитного явления самоиндукции и взаимной индуктивности (см. Фото электромагнита Генри 1831 года).Генри интересовался только наукой об электричестве, а реле было лабораторным трюком для развлечения студентов.

Изобретение Генри было основано на работе британского инженера-электрика Уильяма Стерджена (1783–1850), бывшего сапожника и солдата, который начал заниматься наукой в ​​37 лет и изобрел электромагнит в 1825 году.

Сэмюэл Морс позже использовал ретрансляционное устройство Генри для передачи сигналов кода Морзе по длинным километрам проводов, но в целом изобретение Генри оставалось относительно неизвестным в течение нескольких десятилетий, но в 1860-х годах, а затем в конце 19-го века, с разработкой телеграфная и телефонная связь, получила широкое распространение.Особенно после изобретения поворотного переключателя, впервые разработанного в США Алмоном Строуджером в 1890 году, который, однако, использовал не простые двухпозиционные переключатели, описанные ниже, а десятипозиционные реле, телефонные компании стали огромным потребителем электромеханических реле.

Какова конструкция типичного реле, используемого в телефонной коммутации (см. Нижний рисунок).

Типичное электромагнитное реле, используемое в телефонной коммутации (левое, обесточенное, правое — под напряжением)

Типичное электромагнитное реле состоит из электромагнита (железного стержня, обозначенного на чертеже цифрой , и катушки провода, обозначенного номером ), железный якорь (8) с фиксированным штифтом изолятора (9) и 3 контакта: нормально замкнутый (11), нормально разомкнутый (12) и общий (полюсный) контакт (10).В нормальном обесточенном состоянии (левая часть рисунка) на электрические клеммы (2) и (3) не подается напряжение, на электромагнит не подается питание и контакты 10 и 12 не подключены, поэтому ток не течет. между общим контактом (10) и нормально разомкнутым контактом (12). Если на контакты (2) и (3) катушки (правая часть рисунка) будет подано напряжение, то будет запитано электромагнит, притягивая, таким образом, железный якорь, а штифт изолятора (9) будет толкать пластину общий контакт (10), тем самым создавая контакт между ним и нормально разомкнутым контактом (12).Электрический контур будет замкнут, и ток пойдет от общего контакта (10) к нормально разомкнутому контакту (12). При снятии напряжения якорь упадет, и контакт снова разомкнется.

Понятно, что реле представляет собой двухпозиционное устройство, переключатель, пригодный для построения логических схем. К началу 20 века ряд изобретателей признали, что возможности (а также мощность), предлагаемые электрическими цепями, позволяют создать машину, которая может не только выполнять арифметические операции, но и автоматически управлять сложной последовательностью вычислений (см. например Леонардо Торрес).

Устройства этих типов широко использовались к 1930-м годам. Простые реле стоили несколько долларов каждое, при этом они были довольно прочными и надежными. Но для обычных калькуляторов реле давало мало преимуществ перед механическими кулачками и шестернями. По-прежнему было дешевле и надежнее хранить или добавлять десятичное число в цепочке из десятизубых шестерен, чем в группе многоконтактных реле. Но для чего-то большего, чем простая арифметика, реле имели решающее преимущество перед механическими системами в том, что их схемы можно было гибко расположить (и перестроить) гораздо проще.Можно было расположить реле на стойке в ряды и столбцы и соединить их проводами в соответствии с тем, что требовалось от схемы, а затем он мог бы дополнительно перенастроить релейную систему с помощью распределительного щита, подключив кабели к различным розеткам. Сделав еще один шаг, можно было бы использовать полосу перфорированной бумажной ленты (первоначально разработанную для хранения телеграфных сообщений для последующей передачи), чтобы запитать отдельный набор реле, которые, в свою очередь, перенастроили систему так же, как это сделали коммутационные панели.

В последнем случае одни и те же реле выполняют как арифметические, так и управляющие функции.Похоже, что это дает небольшое преимущество перед механическими калькуляторами, поскольку кажется, что арифметика и управление — это два разных вида деятельности. Но на самом деле эти два понятия тесно связаны, и для чего-то большего, чем простая арифметика, требуются оба. Разработчик калькуляторов, использующий реле, может использовать свои способности для выполнения обеих задач, что позволяет создать машину с общими возможностями аналитической машины Бэббиджа, но с гораздо более простой общей конструкцией.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP.Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная парковка на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN


Статьи о беспроводной радиосвязи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. СПРАВОЧНЫЕ СТАТЬИ УКАЗАТЕЛЬ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤


Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤


Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤


Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤


5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP


Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>


Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны Учебник по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF


В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызовов и восходящая линия связи PS-вызовов.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.


RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP диапазона 70 МГц в диапазон C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH


Поставщики, производители радиочастотных беспроводных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители радиокомпонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды


* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Часто мойте их
2. КОЛЕНО: Закашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB



СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ


RF Wireless Учебники



Датчики разных типов


Поделиться страницей

Перевести страницу

Реле электромагнитное

Реле — это электромагнитный переключатель, используемый для переключения высокого напряжения или тока с использованием цепей малой мощности.Например, мы можем использовать его для управления бытовой техникой с помощью обычной низковольтной электронной схемы. Электромагнитные реле используют электромагнит для механического управления переключающим механизмом. Он также обеспечивает изоляцию между цепями малой мощности и цепями высокой мощности.

Внутренняя схема реле

Из приведенной выше схемы можно понять устройство и работу реле. Основная часть реле — это электромагнит. Электромагнит состоит из катушки с проволокой, намотанной вокруг сердечника из мягкого железа, который обеспечивает путь для магнитного потока с низким сопротивлением.Он также состоит из подвижного стального якоря и одного или нескольких наборов контактов. Они удерживаются пружиной в таком положении, как показано на диаграмме выше.

Обычно реле SPDT имеет 5 клемм. Два из них используются для энергии электромагнита, а три других — COM, NO, NC. COM означает общий, NO означает нормально открытый, а NC означает нормально закрытый. Когда электромагнит не находится под напряжением, якорь будет подключен к нормально замкнутому контакту. Таким образом, COM и NC будут соединены. Когда электромагнит находится под напряжением, электромагнит притягивает железный якорь, и он будет подключен к нормально разомкнутому контакту.Таким образом, COM и NO будут соединены.

Символы реле

Перед выбором реле необходимо учесть различные параметры, чтобы обеспечить безопасность и срок службы. Основные параметры…

  • Номиналы катушки
  • Рейтинг контактов
  • Изменения во времени
  • Корпус и установка

Номиналы катушки

Для реле, работающих от постоянного тока, указаны напряжение возбуждения электромагнита и сопротивление катушки, а для реле с переменным током указаны номинальные значения переменного напряжения и ВА.

Рейтинг контактов

Обычно используемые характеристики контактов — это максимальное напряжение и ток, которые он может выдерживать непрерывно.

Изменения во времени

Также известно как время работы. Время включения (включения) — это время, необходимое реле для включения контакта после подачи питания на электромагнит, а время выключения (выключения) — это время, необходимое для выключения контакта после обесточивания реле. В некоторых приложениях, таких как ИБП, это время критично.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.