Реле електромагнітне: пристрій, принцип дії

Електромагнітне реле - це комутаційний пристрій для переключення електричних ланцюгів електромагнітним полем.

Області застосування

Електромагнітна комутація використовується в схемах автоматики, керування електроприводами, електроенергетичними і технологічними установками, в системах контролю і т. п. Реле електромагнітне дозволяє регулювати напруги і струми, виконувати функції запам'ятовуючих та перетворюючих пристроїв, фіксувати відхилення параметрів від заданих значень.

Принцип роботи

Електромагнітне реле, принцип дії якого є загальними для будь-якого типу, складається з наступних елементів:

Основу.

Якір.

Котушка з витків дроту.

Рухливі і закріплені контакти.

Усі деталі кріпляться на підставі. Якір виконаний з можливістю повороту і утримується пружиною. Коли на обмотку котушки подається напруга, за її виткам протікає електричний струм, створюючи електромагнітні сили в сердечнику. Вони притягують якір, який повертається і замикає рухливі контакти з парними нерухомими. При відключенні струму якір повертається пружиною назад. Разом з ним переміщаються рухомі контакти. Від типової конструкції відрізняються тільки герконові реле, де контакти, сердечник, якір і пружина поєднані в єдиній парі електродів. Електромагнітне реле, схема якого зображена нижче, є комутуючим пристроєм. Вона типова і в цілому показує, як електрична енергія перетворюється в магнітну, яка потім долає зусилля пружини й переміщує контакти. Електричні ланцюга котушки і комутації нічим не пов'язані. За рахунок цього малі струми можуть управляти великими. В результаті реле електромагнітне є підсилювачем струму або напруги. Функціонально воно включає три основних елемента:

сприймаючий;

проміжний;

виконавчий.

Першим з них є обмотка, що створює електромагнітне поле. По ній проходить контрольований струм, при досягненні яких заданого порогового значення відбувається вплив на виконавчий елемент - електричні контакти, замикаючі або тих, що розмикають вихідну ланцюг.

Класифікація

Реле класифікуються наступним чином:

За способом управління контактами - якірні і герконові. У першому випадку замикання-розмикання контактів здійснюється при переміщенні якоря. У герконовий перемикачах сердечник відсутня і магнітне поле впливає безпосередньо на металеві електроди з контактами.

Керуючий струм може бути постійним або змінним. В останньому випадку якір і сердечник виконуються з пластин електротехнічної сталі для зменшення втрат. Для постійного струму пристрої бувають нейтральними і поляризованими.

По швидкодії спрацьовування реле поділяються на 3 групи: до 50 мс, до 150 мс і більше 1 ц.

Захист від зовнішніх впливів передбачає пристрою герметизовані, зачохлені і відкриті.

При всьому різноманітті типів, представлених нижче, дія електромагнітного реле засноване на загальному принцип комутації контактів.




Пристрій електромагнітного реле заховано всередині корпусу, зовні виступають тільки висновки обмотки і контактів. Вони здебільшого пронумеровані, для кожної моделі дається схема підключення.

Параметри

Основними характеристиками реле є:

Чутливість - перехід від подається в обмотку сигналу певної потужності, достатньої, щоб відбувалося включення.

Опір обмотки.

Напруга (струм) спрацьовування - мінімальне граничне значення параметра, при якому контакти перемикаються.

Напруга (струм) відпускання.

Час спрацьовування.

Робочий струм (напруга) - величина, при якій відбувається гарантоване включення в процесі експлуатації (значення вказується в заданих межах).

Час відпускання.

Частота включень з навантаженням на контактах.

Достоїнства і недоліки

Реле електромагнітне має такі переваги над напівпровідниковими конкурентами:

комутація великих навантажень при малих габаритах;

гальванічна розв'язка між ланцюгом управління і групою комутації;

низьке тепловиділення на контактах і котушці;

невелика ціна.

Пристрою притаманні також недоліки:

повільне спрацьовування;

відносно невеликий ресурс;

радіоперешкоди при перемиканні контактів;

складність комутації на постійному струмі високовольтних і індуктивних навантажень.

Робочі напруга і струм котушки не повинні виходити за задані межі. При їх низьких значеннях стає ненадійним контактування, а при високих - перегрівається обмотка, збільшується механічна навантаження на деталі і може статися пробій ізоляції. Довговічність реле залежить від виду навантаження та струму, частоти і кількості комутацій. Найбільше контакти зношуються при розмиканні, образующем дугу. Безконтактні апарати мають перевагу, оскільки в них не з'являється дуга. Але є також маса інших недоліків, що не дає можливості замінити реле.

Електромагнітні реле струму

Реле струму і напруги відрізняються, хоча структура у них схожа. Відмінність полягає у виконанні котушки. Реле струму має малу кількість витків на котушці, опір якого невелика. При цьому намотка провадиться товстим дротом. Обмотка реле напруги утворюється великою кількістю витків. Її зазвичай включають в діючу мережу. Кожне пристрій контролює свій певний параметр з автоматичним включенням або відключенням споживача. З допомогою реле струму контролюють його силу в навантаженні, до якої підключається обмотка. Інформація передається в іншу ланцюг за допомогою підключення до неї опору комутуючим контактом. Підключення проводиться в силову схему безпосередньо або через вимірювальні трансформатори. Захисні пристрої відрізняються швидкодією і мають час спрацювання в кілька десятків мілісекунд.

Реле часу

В схемах автоматики нерідко виникає необхідність створювати запізнювання при спрацьовуванні апаратів або видавати сигнали для технологічних процесів у певній послідовності. Для цього служать перемикачі з затримкою по часу, до яких пред'являються наступні вимоги:

стабільність витримки незалежно від впливу зовнішніх факторів;

невеликі габарити, маса і споживана енергія;

достатня потужність системи контактів.

Для управління електроприводами високі вимоги до точності не пред'являються. Витримка складає 025-10 с. Надійність повинна бути висока, оскільки робота часто здійснюється в умовах трясіння і вібрації. Захисні пристрої енергосистем повинні працювати точно. Витримка не перевищує 20 сек. Спрацьовування відбувається досить рідко, тому високі вимоги до зносостійкості не пред'являються. Електромагнітні реле часу працюють на наступних принципах сповільнення:

Пневматична - за рахунок наявності пневматичної демпфера.

Електромагнітне - при постійному струмі існує додаткова короткозамкнутая обмотка, в якій наводиться струм, що перешкоджає наростанню головного магнітного потоку при спрацьовуванні, а також його зниження при відключенні.

З анкерним або годинниковим механізмом, який заводиться від електромагніту, і контакти спрацьовують після відліку часу.

Моторне - подача напруги одночасно на електромагніт і двигун, що обертає кулачки, що приводять у дію систему контактів.

Електронний - з допомогою інтегральних ланцюгів або цифрової логіки.

Висновок

З настанням ери електроніки реле електромагнітне поступово витісняється, але воно все ж розвивається, досягаючи нових можливостей. Йому важко знайти альтернативу в місцях, де мають місце перепади струму і напруги при пуску і відключення пристроїв, що використовують електрику.