Реле напряжения схема. Реле напряжения: принцип работы, виды, схемы подключения

Как работает реле напряжения. Какие бывают виды реле напряжения. Как правильно подключить реле напряжения в электросеть. Какие параметры важны при выборе реле напряжения.

Что такое реле напряжения и зачем оно нужно

Реле напряжения — это устройство, предназначенное для защиты электроприборов от перепадов напряжения в сети. Его основная задача — отключать питание при выходе напряжения за установленные пределы.

Основные функции реле напряжения:

• Отключение нагрузки при повышении напряжения выше допустимого уровня (обычно 240-260 В)
• Отключение при падении напряжения ниже критического уровня (обычно 160-180 В)
• Задержка включения после нормализации напряжения для защиты техники
• Индикация текущего напряжения в сети

Установка реле напряжения позволяет защитить бытовую технику, электронику и другое оборудование от выхода из строя из-за скачков напряжения. Это особенно актуально для регионов с нестабильным электроснабжением.

Принцип работы реле напряжения

Принцип работы реле напряжения основан на постоянном контроле уровня напряжения в сети и отключении нагрузки при выходе за допустимые пределы. Рассмотрим основные этапы работы:

1. Измерение входного напряжения с помощью встроенного вольтметра
2. Сравнение измеренного значения с установленными пороговыми уровнями
3. При превышении верхнего порога или падении ниже нижнего — размыкание цепи питания нагрузки
4. Периодический контроль напряжения в отключенном состоянии
5. При нормализации напряжения — выдержка заданной задержки
6. Замыкание цепи и подача питания на нагрузку

Таким образом, реле напряжения выполняет роль автоматического выключателя, срабатывающего при отклонении напряжения от нормы. Это позволяет оперативно обесточить подключенные устройства и предотвратить их повреждение.

Основные виды реле напряжения

Существует несколько основных видов реле напряжения, различающихся по конструкции и функционалу:

1. Электромеханические реле

Простейший вид, в котором используется электромагнит для коммутации контактов. Преимущества — низкая цена и высокая надежность. Недостатки — относительно низкое быстродействие.

2. Электронные реле

Используют микроконтроллер для измерения и управления. Обеспечивают высокую точность и быстродействие. Позволяют реализовать дополнительные функции.

3. Комбинированные реле

Сочетают электромеханическую и электронную части. Электроника управляет электромагнитным реле. Оптимальное сочетание надежности и функциональности.

4. Цифровые реле

Полностью цифровые устройства с дисплеем и кнопками настройки. Обеспечивают максимальную функциональность и удобство использования.

Выбор конкретного вида зависит от требований к функционалу и бюджета.

Схема подключения реле напряжения

Правильное подключение реле напряжения — важный этап, от которого зависит корректность работы устройства. Рассмотрим типовую схему подключения:

1. Отключите питание на вводе в помещение
2. Установите реле напряжения в электрощит на DIN-рейку
3. Подключите входную фазу к клемме «Вход» или «L in»
4. Подключите выходную фазу к клемме «Выход» или «L out»
5. Соедините нулевой провод с клеммой «N»
6. При необходимости подключите заземление к клемме «PE»
7. Подайте питание и проверьте работу реле

Важно соблюдать правила электробезопасности и при необходимости обратиться к квалифицированному электрику.

Настройка параметров реле напряжения

Современные модели реле напряжения позволяют настраивать различные параметры работы. Основные из них:

• Верхний порог отключения (обычно 230-270 В)
• Нижний порог отключения (обычно 120-200 В)
• Время задержки включения (от нескольких секунд до минут)
• Гистерезис (зона нечувствительности при возврате напряжения)
• Время реакции на аварийное изменение напряжения

Настройка выполняется с помощью кнопок на лицевой панели устройства. Некоторые модели позволяют сохранять несколько предустановленных режимов работы.

Как выбрать реле напряжения

При выборе реле напряжения следует учитывать несколько ключевых параметров:

1. Максимальный ток нагрузки

Должен соответствовать суммарной мощности защищаемых устройств. Для квартиры обычно достаточно 25-32 А, для дома — 40-63 А.

2. Диапазон рабочих напряжений

Рекомендуется выбирать модели с широким диапазоном 100-400 В для лучшей защиты.

3. Точность измерений

Желательна точность не хуже 1-2% для корректной работы.

4. Время реакции

Чем меньше, тем лучше. Оптимально — не более 0.02 секунды.

5. Дополнительные функции

Наличие дисплея, памяти аварийных состояний, возможности тонкой настройки и т.д.

Также важно обращать внимание на надежность производителя и наличие гарантии. Оптимальное соотношение цена/качество обычно у продукции среднего ценового диапазона.

Заключение

Реле напряжения — эффективное средство защиты электрооборудования от перепадов в сети. Правильный выбор и установка реле позволяет значительно повысить надежность работы бытовой техники и электроники. При этом важно понимать принцип работы устройства и корректно его настроить под конкретные условия эксплуатации.

монтаж и схема подключения к сети 220в

Эксплуатация электрических сетей должна быть безопасной, поэтому для достижения этого используются различные устройства защиты. Одним из важных таких приборов является 1-фазное реле контроля напряжения. Его главная задача состоит в защите домашнего оборудования от негативного воздействия перенапряжения в электросети. При этом такое устройство не занимает много места, а его монтаж не вызывает особых трудностей.

• Устройство и назначение
  • Принцип работы
  • Виды и характеристики
• Монтаж отсекателя
• Типовое подключение
• Советы по выбору

Устройство и назначение

Для нормальной работы любого электрического прибора необходимо обеспечить определённый диапазон напряжения. Чаще всего он находится в пределе десяти процентов отклонения от величины 220 вольт. При выходе из этого диапазона устройства начинают работать в режиме перегрузок, что приводит к выходу их из строя. При этом последствиями перепадов напряжения в сети может быть не только физическая поломка электроаппаратуры, но и возникновение пожаров, а также нанесение вреда организму человека.

Все устройства защиты, применяемые совместно с электрической проводкой, разделяются на три типа:

1. Автоматические выключатели. Предназначенные для защиты электрических проводов от перегрева из-за резкого увеличения, проходящего по ним тока.
2. Устройства защитного отключения
   . Используются для защиты живого организма от негативного воздействия тока.
3. Приборы контроля напряжения. Реагируют на изменение уровня входного сигнала, подстраивая или обесточивая электросеть при любом скачке или падении напряжения.

Обеспечить полную безопасность может только комплексное применение различного вида устройств защиты, но в первую очередь внимание уделяется установке дома реле напряжения 220 В. Ведь возникновения колебаний напряжения не зависят от потребителя и могут появиться даже в самой стабильной питающей сети. Например, причинами возникновения перепадов напряжения могут быть: пробой фазы на нулевой проводник, обрыв нейтрального провода, перекос фаз, включение в электросеть мощных приборов, возникновение аварии на электростанции, влияние грозы и тому подобное.

Все эти ситуации обычно связаны с мгновенным изменением уровня входного сигнала. Поэтому и возникает необходимость в применении устройства, способного за очень короткий промежуток времени автоматически отключить защищаемый им участок сети. Как раз для этого и используется реле напряжения. При этом следует понимать, что в отличие от стабилизатора оно не выравнивает входной сигнал, а лишь мгновенно обесточивает подключённый к ней участок.

Принцип работы

Современное реле напряжения 220 В для дома представляет собой сложное радиоэлектронное устройство, основной частью которого является микроконтроллер. Являясь «мозгом» прибора, он анализирует проходящий через него сигнал и, используя запрограммированные алгоритмы, выполняет те или иные действия.

Конструктивно устройство в зависимости от типа установки может выпускаться нескольких видов. Оно может монтироваться в электрическом щитке на din-рейку или быть непосредственно подключено к защищаемому оборудованию. Но независимо от вида монтажа можно выделить следующие основные части прибора:

• силовую;
• процессорную;
• управляемую.

Источник питания реле выполняется по классической схеме. В его состав входит выпрямительный узел и линейный стабилизатор. Кроме этого, часто используется тиристор, который работая в ключевом режиме, гасит паразитные гармоники питания, уменьшая нагрев ограничивающего стабилитрона. Процессорная плата, кроме микропроцессора, содержит микросхему памяти с зашитой в неё программой, а блок управления позволяет устанавливать граничные величины срабатывания реле. Включение и отключение электролинии происходит с помощью коммутационного реле, рассчитанного на большой ток.

С помощью механического или электронного регулятора пользователь устанавливает нижний и верхний предел напряжения, при выходе за которые происходит отсекание нагрузки от электросети. А также потребитель может настраивать время задержки включения нагрузки. То есть это время, по истечении которого происходит автоматическое подключение участка цепи с нагрузкой к сети после нормализации уровня входного сигнала.

Таким образом, при работе устройства микропроцессор постоянно сравнивает величину входного сигнала с установленным. При выходе величины входного напряжения из заданных пределов подаётся управляющий сигнал на реле, которое размыкает силовую линию. Как только уровень входного напряжения восстанавливается, управляющий сигнал снимается, и реле вновь замыкает линию, подключая к ней нагрузку.

По такому принципу работает как однофазное реле напряжения, так и трёхфазное. Кроме того, в последнее время в устройствах стали размещать датчики перегрева. Термозащита активируется, если температура внутри корпуса достигает 70—80° C, что позволяет избегать возникновения пожароопасных ситуаций.

Виды и характеристики

Главным параметром реле напряжения является быстродействие. Это время, в течение которого устройство среагирует на аварийную ситуацию и отключит нагрузку. Из-за особенностей работы устройства это время разное для нижнего и верхнего предела. Так, при снижении напряжения оно обычно составляет не более секунды, а при повышении — около 0,02 секунды. Но также к важным характеристикам отсекателя относят следующие технические параметры:

1. Номинальный ток. Обозначает максимальное значение силы тока, которое может пропустить через себя устройство без повреждения своих внутренних схем за короткий промежуток времени. Обычно это значение составляет 40—80 ампер.
2. Нижний предел отключения. В среднем это значение можно изменять в интервале 120—210 вольт.
3. Верхняя граница срабатывания. Так же, как и нижний предел, имеет интервал регулирования. Обычно он составляет 220—280 вольт.
4. Мощность. Фактически обозначает наибольшую мощность нагрузки, которую можно подключить к прибору контроля. Отсекатель может быть рассчитан как на 300—400 ватт, так и десятки киловатт.
5. Погрешность измерения. Обозначает качество встроенного анализатора входного сигнала. То есть погрешность фактического значения напряжения к измеренному в процентном содержании.
6. Диапазон рабочей температуры. Это такой интервал, при котором устройство будет работать согласно заявленным характеристикам.

Кроме этого, однофазное реле контроля напряжения, впрочем, как и трёхфазное, может обладать функцией корректировки показаний вольтметра, энергонезависимой памятью, уменьшенным искрением при коммутации контактов, дополнительной световой и звуковой индикацией режима работы.

По внешнему виду отсекатели различают по способу монтажа. Их делят на устройства с вилкой и розеткой, монтажом на din-рейку, удлинительного типа. Первый вид предназначен для вставки его вилки в обыкновенное розеточное гнездо, а уже к его розетке подключается нагрузка. Чаще всего такие устройства являются маломощными. В своей конструкции они имеют экран, на который выводится уровень присутствующего напряжения в сети. Для настройки параметров используются как механические, так и электронные регуляторы.

Удлинительного типа подобны розеточному, но при этом в своей конструкции имеют сразу несколько розеточных гнёзд. Приборы контроля с монтажом на din-рейку предназначены для расположения в щитовом шкафе. Они являются самыми мощными устройствами и более функциональными. Их назначение — защитить электрические приборы всего дома или квартиру от скачков входного сигнала, поэтому и располагаются они на вводной линии. Такие реле обладают широким диапазоном регулировок и могут работать в независимых режимах, например: как реле только минимального или максимального напряжения.

Монтаж отсекателя

Установка устройства на din-рейку заключается в его фиксации на ней с помощью специальной защёлки, конструктивно выполненной на корпусе отсекателя. Такой монтаж занимает считаные минуты и не сложнее, чем включение реле напряжения в розетку. Для этого сначала заводится одна защёлка за верхний край рейки, а после просто прижимается корпус устройства защиты до щелчка. При этом само реле перенапряжения может свободно перемещаться по длине рейке.

При подключении устройства придерживаются следующих правил:

1. Реле устанавливается в доступном месте, исключающем попадание влаги.
2. Монтаж прибора происходит после счётчика учёта электроэнергии и вводного автомата.
3. Отсекатель должен быть рассчитан на силу тока, превышающего ток вводного автомата.
4. Подводимый к прибору провод должен иметь сечение, исходя их коммутируемой нагрузки. Например, для тока 40 A (9 кВт) — не менее 6 мм², а для тока 63 A (14 кВт) — не менее 10 мм².
5. Концы коммутационного провода зачищаются от изоляции не более одного сантиметра.
6. При использовании многожильной проводки применяются кабельные наконечники.
7. При зажатии провода должен быть обеспечен надёжный контакт, но при этом следует знать, что слабый контакт приводит к нагреву места соединения, а пережатый — к повреждению.
8. Суммарная мощность нагрузки не должна превышать рабочую мощность нагрузки прибора защиты.

Монтаж и подключение осуществляется только при обесточенном щитке. Ошибка при коммутации может привести к выходу из строя как самого прибора защиты, так и устройств, подключённых к нему. Поэтому коммутирование прибора осуществляется строго по схеме подключения реле напряжения. Она обычно указывается на корпусе устройства или в паспорте на изделие.

Типовое подключение

Обесточив электрический щиток и смонтировав на рейку устройство защитного отключения, фазовый провод, выходящий из автомата отключения, подводится согласно схеме на прибор к клемме «вход». К контакту «выход» подключается проводник, идущий в сторону нагрузки. Нейтральная клемма устройства соединяется напрямую с нулевой колодкой, расположенной в щитке. Согласно принятым нормам фазовый провод находится в изоляции коричневого цвета, нулевой — синего, а заземляющий — зелёного.

Для подсоединения проводов откручиваются крепёжные клеммы, под которые просовываются зачищенные концы проводника. При этом соблюдаются два условия:

• изоляция на проводе не должна попасть под зажим;
• из-под зажима не должен выглядывать оголённый проводник.

Клеммы затягивают и после проверки правильности монтажа подают напряжение. При правильном подключении на индикаторе устройства должно отобразиться действующее напряжение. С помощью кнопок или механических регуляторов устанавливается диапазон отключения нагрузки и время задержки включения.

Не рекомендуется выставлять небольшой промежуток между фактическим напряжением сети и значением верхней границы срабатывания отсекателя. Например, если напряжение в сети 240 вольт, то устанавливать границу следует не менее 250 вольт. А также для электроприборов, использующих в своей конструкции двигатели, холодильники, насосы, кондиционеры, рекомендуется устанавливать время включения реле не менее чем через 2—3 минуты после нормализации питания в сети.

Советы по выбору

Покупку реле лучше всего осуществлять в специализированном магазине, в котором исключена возможность продажи не сертифицированной продукции. Стоимость на изделие зависит от нескольких факторов, основными из которых являются: тип прибора, наличие опций, производитель, технические параметры.

Важно перед покупкой определиться с необходимой мощностью устройства. Для этого суммируется вся планируемая к подключению нагрузка, и полученная цифра увеличивается на 15—20 процентов. Если подсчитать требуемую мощность по каким-то причинам не получается, то следует обратить внимание на силу тока, указанную на вводном автомате или приборе, стоящем на защищаемом участке цепи, и приобрести реле, превышающее это значение.

Предпочтительнее будет покупка прибора с электронным способом настройки параметров. Механический способ менее удобен, но настройка производится обычно только сразу после установки. Поэтому этот параметр не очень критичный. А вот наличие в конструкции реле термозащиты очень желательно.

Реле контроля напряжения — RadioRadar

Предлагаемое электронное реле автоматически отключит потребителей электроэнергии от сети, если напряжение в ней стало ниже 180 В или выше 250 В, и подключит их обратно после восстановления нормального напряжения. При самостоятельной сборке оно обойдётся значительно дешевле аналогов промышленного изготовления.

Схема реле контроля напряжения показана на рис. 1. Через диод VD1 положительные полупериоды сетевого напряжения поступают на два делителя напряжения, причём верхнее плечо каждого из них составлено из трёх резисторов (R1-R3 и R8-R10), соединённых последовательно. Это нужно для того, чтобы падение напряжения на каждом из резисторов не превысило допустимого для них значения даже при аварийном повышении напряжения в сети до 400 В (например, при обрыве нулевого провода на его вводе в дом).

Рис. 1. Схема реле контроля напряжения

 

Делитель на резисторах R1-R4 использован в узле обнаружения выхода сетевого напряжения за нижний допустимый предел, который устанавливают подстроечным резистором R4. Делитель на резисторах R8-R11 работает в узле контроля верхнего предела сетевого напряжения, устанавливаемого подстроечным резистором R11.

Интегральные параллельные стабилизаторы напряжения TL431CZ (DA1 и DA2) использованы здесь не по прямому назначению. Они служат пороговыми устройствами. Если напряжение, поданное на управляющий электрод такого стабилизатора, меньше внутреннего образцового напряжения 2,5 В, то его участок анод-катод закрыт, а если больше — открыт.

Поскольку на управляющие электроды стабилизаторов в рассматриваемом случае поступают через диод VD1 только положительные полупериоды сетевого напряжения, то постоянное напряжение на катодах стабилизаторов будет примерно равно напряжению питания при амплитуде пульсаций меньше порога, и уменьшается до 2 В, когда она больше порога.

Хочу сразу отметить, что обычным мультиметром измерить амплитуду пульсирующего напряжения на управляющих электродах стабилизаторов нельзя. Поэтому для регулировки порогов приходится подавать на вход устройства сетевое напряжение через лабораторный регулируемый автотрансформатор (ЛАТР). Поочерёдно устанавливая с его помощью это напряжение равным нижнему (обычно 180 В) и верхнему (обычно 250 В) допустимым пределам, находят такие положения движков подстроечных резисторов (соответственно R4 и R11), при которых на выводах 8 и 9 логического элемента DD1. 4 начинают появляться импульсы. В полностью собранном устройстве регулировку можно производить и без контроля появления импульсов по гашению светодиода HL1.

В исходном состоянии, когда напряжение сети в норме, на управляющем входе стабилизатора DA2 напряжение не превышает 2,5 В. Поэтому на катоде DA2 и на выводе 8 элемента DD1.4 действует высокий логический уровень напряжения. При этом на катоде стабилизатора DA1 и на входах элемента DD1.2 напряжение ниже порога переключения последнего благодаря сглаживающему действию конденсатора C3. На выходе элемента DD1.2 и на выводе 9 элемента DD1.4 уровень напряжения высокий. Значит, на выходе элемента DD1.4 уровень низкий и транзистор VT1 закрыт.

Конденсаторы C1 и C2 заряжаются через резистор R7. Приблизительно через 5 с после начала их зарядки напряжение на входах элемента DD1.1 достигает порога его переключения. Это приводит к установке на его выходе низкого уровня, а на выходе элемента DD1.3 — высокого. Через резистор R13, светодиод HL1, излучающий диод оптрона U1 течёт ток. Фотосимистор оптрона, открываясь в каждом полупериоде сетевого напряжения, открывает и симистор VS1. Потребители подключены к сети. Светодиод HL1, сигнализируя об этом, включён.

При напряжении в сети выше 250 В периодически открывается стабилизатор DA2. В этот момент на выводе 8 элемента DD1.4 появляется низкий логический уровень. На выходе этого элемента он проинвертирован и открывает транзистор VT1. Конденсаторы C1 и C2 быстро разряжаются через резистор R5 и открытый транзистор. Это приводит к установке низкого уровня на выходе элемента DD1.3 и прекращению тока в цепи светодиода HL1 и излучающего диода оптрона U1. Теперь светодиод HL1 погашен, а оптосимистор оптрона и симистор VS1 больше не открываются. Потребители отключены от сети.

Как только сетевое напряжение возвратится в допустимые пределы, стабилизатор DA2 закроется. Это приведёт к закрыванию транзистора VT1, и приблизительно через 5 с потребители будут подключены к сети.

При сетевом напряжении ниже 180 В прекратит открываться стабилизатор DA1. Конденсатор C3 зарядится до напряжения питания, что переключит элемент DD1.2 в состояние с низким уровнем на выходе. Поскольку таким же будет уровень на выводе 8 элемента DD1.4, на выходе этого элемента он станет высоким. Это откроет транзистор VT1 и, как уже было описано, приведёт к отключению потребителей от сети.

Симистор BT138-600 (VS1) рассчитан на ток до 12 А. При коммутации нагрузки мощностью до 150 Вт он практически не нагревается. Но если мощность больше, ему обязательно нужен теплоотвод. Поэтому симистор размещён на краю печатной платы для возможности уста новки теплоотвода.

В состав описываемого реле контроля напряжения входит источник питания его электронных узлов, схема которого изображена на рис. 2. Конденсатор C4 гасит избыток сетевого напряжения, резисторы R18 и R20 ограничивают ток его первоначальной зарядки, диодный мост VD2 выпрямляет ток. Резисторы R16, R17 и R19 служат для разрядки конденсатора C4 после выключения питания. Их — три, по причине, описанной ранее.

Рис. 2. Схема источника питания электронных узлов

 

Транзисторы VT2, VT3 и параллельный стабилизатор TL431CZ (DA3), который здесь использован по своему прямому назначению, обеспечивая постоянную нагрузку моста VD2-VD5, поддерживают на входе интегрального стабилизатора DA4 напряжение 13 В. Его точное значение устанавливают подстроечным резистором R21. Напряжение 9 В с выхода стабилизатора питает электронное реле.

Работа этого источника питания проверена при сетевом напряжении от 100 до 270 В. Подать на него более высокое напряжение мне не позволил имеющийся ЛАТР.

Печатная плата (рис. 3) изготовлена методом термопереноса рисунка печатных проводников на медное покрытие фольгированного с одной стороны текстолита. На её свободную от фольги сторону тем же методом нанесены позиционные обозначения элементов и пояснительные надписи.

Рис. 3. Печатная плата

 

Расположение деталей на печатной плате показано на рис. 4. Конденсатор C4 — плёночный на постоянное напряжение 630 В. Но с учётом возможности значительного повышения напряжения в сети лучше использовать конденсатор не менее чем на 1000 В постоянного или 400 В переменного напряжения. Резисторы R5, R14, R15, R18 и R20 — МЛТ или подобные указанной на схеме мощности, остальные конденсаторы и постоянные резисторы — типоразмера 1206 для поверхностного монтажа. Подстроечные резисторы — 3296. На плате предусмотрены крепёжные отверстия для теплоотвода транзистора VT3. Тип теплоотвода — HS 205-30, размеры — 30×33,5×12,5 мм.

Рис. 4. Расположение деталей на печатной плате

 

Транзистор IRLML0030TR можно заменить другим маломощным полевым n-канальным с изолированным затвором. Вместо диодов FR207 подойдут любые выпрямительные с допустимым обратным напряжением не менее 600 В. Светодиод HL1 — любой, желательно зелёного свечения.

Поскольку найденное при налаживании устройства положение движков подстроенных резисторов в процессе эксплуатации может быть случайно изменено, я рекомендую после налаживания заменить каждый из этих резисторов парой постоянных. Суммарное сопротивление каждой пары должно быть равно введённому сопротивлению заменяемого подстроечного резистора.

Самодельное реле контроля напряжения не имеет, естественно, никаких сертификатов соответствия предъявляемым к таким устройствам требованиям. Поэтому его недопустимо устанавливать в подъездных электрических шкафах, общедомовых вводно-распределительных устройствах и других подобных местах. Но для собственного дома, гаража, дачи, квартиры оно вполне подойдёт. В связи с тем, что все его детали имеют гальваническую связь с электросетью, при налаживании и эксплуатации этого реле следует соблюдать осторожность и не прикасаться руками и инструментом с неизолированными ручками к деталям и печатным проводникам, пока оно не отключено от сети.

Автор: А. Гусев, г. Муром Владимирской обл.

Реле — Как работают реле

Как работают реле

Реле представляют собой переключатели, которые размыкают и замыкают цепи электромеханическим или электронным способом. Реле управляют одной электрической цепью, размыкая и замыкая контакты в другой цепи. Как показывают схемы реле, когда контакт реле нормально разомкнут (НО), контакт остается разомкнутым, когда реле не находится под напряжением. Когда контакт реле является нормально замкнутым (НЗ), это означает, что контакт замкнут, когда реле не находится под напряжением. В любом случае подача электрического тока на контакты изменит их состояние.

Реле обычно используются для переключения меньших токов в цепи управления и обычно не управляют устройствами, потребляющими энергию, за исключением небольших двигателей и соленоидов, которые потребляют малые токи. Тем не менее, реле могут «управлять» большими напряжениями и токами, оказывая усиливающий эффект, потому что небольшое напряжение, приложенное к катушке реле, может привести к переключению контактов большим напряжением.

Защитные реле могут предотвратить повреждение оборудования путем обнаружения электрических отклонений, в том числе перегрузки по току, минимального тока, перегрузок и обратных токов. Кроме того, реле также широко используются для переключения пусковых катушек, нагревательных элементов, контрольных ламп и звуковой сигнализации.

Магазин реле

Что такое реле?

Электромеханические реле и твердотельные реле

Реле бывают либо электромеханическими реле, либо твердотельными реле (ТТР). В электромеханических реле (ЭМР) контакты размыкаются или замыкаются магнитной силой. В твердотельных реле нет контактов, а переключение полностью электронное. Решение об использовании электромеханических или SSR зависит от электрических требований приложения, ограничений по стоимости и ожидаемого срока службы. Хотя твердотельные реле стали очень популярными, электромеханические реле остаются обычным явлением. Многие функции, выполняемые тяжелым оборудованием, нуждаются в коммутационных возможностях электромеханических реле. SSR переключают ток с помощью неподвижных электронных устройств, таких как выпрямители с кремниевым управлением.

Различия между двумя типами реле приводят к преимуществам и недостаткам каждой системы. Поскольку твердотельные реле не должны подавать питание на катушку или размыкать контакты, для «включения» или выключения твердотельных реле требуется меньшее напряжение. Точно так же SSR включаются и выключаются быстрее, потому что нет физических частей, которые нужно перемещать. Отсутствие контактов и движущихся частей означает, что ТТР не подвержены искрению и не изнашиваются. И наоборот, контакты на электромеханических реле можно заменить, тогда как все твердотельные реле должны быть заменены, когда какая-либо часть выходит из строя. Из-за конструкции твердотельных реле существует остаточное электрическое сопротивление и/или утечка тока независимо от того, открыты или закрыты переключатели. Возникающие небольшие перепады напряжения обычно не представляют проблемы; однако электромеханические реле обеспечивают более чистое состояние ВКЛ или ВЫКЛ из-за относительно большого расстояния между контактами, которые действуют как изоляция.

Электромеханические реле

Основные части и функции электромеханических реле включают в себя:

• Рама — прочная рама, содержащая и поддерживающая части реле.
• Катушка — проволока намотана на металлический сердечник. Катушка провода создает электромагнитное поле.
• Якорь — подвижная часть реле. Якорь размыкает и замыкает контакты. Прикрепленная пружина возвращает якорь в исходное положение.
• Контакты — Проводящая часть переключателя, которая замыкает (замыкает) или разрывает (размыкает) цепь.

Реле состоят из двух цепей: цепи включения и цепи контакта. Катушка находится на стороне питания, а контакты на стороне контакта. Когда катушка находится под напряжением, ток течет через катушку, создавая магнитное поле. Будь то в блоке постоянного тока, где полярность фиксирована, или в блоке переменного тока, где полярность меняется 120 раз в секунду, основная функция остается неизменной: магнитная катушка притягивает пластину из железа, которая является частью якоря. Один конец якоря прикреплен к металлической раме, выполненной таким образом, что якорь может поворачиваться, а другой конец размыкает и замыкает контакты. Контакты бывают нескольких различных конфигураций, в зависимости от количества разрывов, полюсов и ходов, из которых состоит реле. Например, реле можно описать как однополюсное, однонаправленное (SPST) или двухполюсное, однонаправленное (DPST).

Эти термины дадут мгновенное представление о конструкции и функциях различных типов реле.

• Разрыв — это количество отдельных мест или контактов, которые переключатель использует для размыкания или замыкания одной электрической цепи. Все контакты либо одинарные (SB), либо двойные (DB). Контакт SB разрывает электрическую цепь в одном месте, а контакт DB разрывает ее в двух местах. Контакты SB обычно используются при переключении маломощных устройств, таких как сигнальные лампы. Контакты DB используются при коммутации мощных устройств, таких как соленоиды.
• Полюс — это количество полностью изолированных цепей, которые реле могут проходить через переключатель. Однополюсный контакт (SP) может одновременно проводить ток только по одной цепи. Двухполюсный контакт (ДП) может проводить ток по двум изолированным цепям одновременно. Максимальное количество полюсов 12, в зависимости от конструкции реле.
• Throw — это количество замкнутых контактов на полюс, доступных на переключателе. Выключатель с однопозиционным контактом может управлять только одной цепью, а двухпозиционный контакт может управлять двумя.

Твердотельные реле (ТТР)

ТТР состоят из входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь — это часть корпуса реле, к которой подключен компонент управления. Входной контур выполняет ту же функцию, что и обмотка электромеханического реле. Схема активируется, когда на вход реле подается напряжение, превышающее заданное напряжение срабатывания реле. Входная цепь деактивируется, когда приложенное напряжение меньше заданного минимального напряжения отключения реле. Диапазон напряжения от 3 В до 32 В постоянного тока, обычно используемый с большинством твердотельных реле, делает его пригодным для большинства электронных схем. Цепь управления является частью реле, которая определяет, когда выходной компонент находится под напряжением или обесточивается. Цепь управления функционирует как связь между входной и выходной цепями. В электромеханических реле эту функцию выполняет катушка. Выходная цепь реле — это часть реле, которая включает нагрузку и выполняет ту же функцию, что и механические контакты электромеханических реле. Однако твердотельные реле обычно имеют только один выходной контакт.

Типы электромеханических реле

Реле общего назначения

Реле общего назначения представляют собой электромеханические переключатели, которые обычно приводятся в действие магнитной катушкой. Они работают с переменным или постоянным током при обычных напряжениях, таких как 12 В, 24 В, 48 В, 120 В и 230 В, и могут управлять токами в диапазоне от 2 до 30 А. Эти реле экономичны, легко заменяются и допускают широкий диапазон конфигураций переключателей.

Реле управления машинами

Реле управления машинами также управляются магнитной катушкой. Они предназначены для тяжелых условий эксплуатации и используются для управления стартером и другими промышленными компонентами. Хотя они дороже, чем реле общего назначения, они, как правило, более долговечны. Самым большим преимуществом реле управления машиной по сравнению с реле общего назначения является расширяемая функциональность реле управления машиной за счет добавления аксессуаров. Для реле управления машинами доступен широкий выбор принадлежностей, включая дополнительные полюса, трансформируемые контакты, устройства подавления переходных электрических помех, управление фиксацией и временные приспособления.

Герконовые реле

Герконовые реле представляют собой небольшой, компактный, быстродействующий переключатель с одним контактом, нормально разомкнутым (НО) и герметично закрытым в стеклянной оболочке, что делает контакты нечувствительными к загрязнениям, дыму или влаге. Это обеспечивает более надежное переключение и увеличивает ожидаемый срок службы контактов. Концы контакта, которые часто покрываются золотом или другим материалом с низким сопротивлением для повышения проводимости, сближаются и закрываются магнитом. Они могут переключать промышленные компоненты, такие как соленоиды, контакторы и стартеры, и состоят из двух язычков. Когда применяется магнитная сила, такая как электромагнит или катушка, она создает магнитное поле, в котором конец язычка принимает противоположную полярность. Когда магнитное поле достаточно сильное, сила притяжения противоположных полюсов преодолевает жесткость язычков и сближает их. Когда магнитная сила исчезает, язычки возвращаются в исходное открытое положение. Эти реле срабатывают очень быстро из-за небольшого расстояния между язычками.

Типы твердотельных реле

Реле нулевой коммутации

Реле нулевой коммутации включают нагрузку при подаче управляющего (минимального рабочего) напряжения, а напряжение нагрузки близко к нулю. Эти реле отключают нагрузку, когда напряжение управления снимается и ток в нагрузке близок к нулю. Наибольшее распространение получили реле с нулевым переключением.

Реле мгновенного включения

Реле мгновенного включения включают нагрузку немедленно при наличии напряжения срабатывания и позволяют включить нагрузку в любой момент ее подъема и спада.

Реле пикового переключения

Реле пикового переключения включают нагрузку, когда присутствует управляющее напряжение, и напряжение нагрузки находится на пике. Они выключаются, когда напряжение управления снимается, а ток в нагрузке близок к нулю.

Аналоговые переключающие реле

Аналоговые переключающие реле имеют бесконечное количество возможных выходных напряжений в пределах номинального диапазона реле. Они имеют встроенную схему синхронизации, которая регулирует величину выходного напряжения в зависимости от входного напряжения. Это позволяет функции нарастания времени работать на нагрузке и отключаться, когда напряжение управления снимается и ток в нагрузке близок к нулю.

Магазин реле

A Срок службы контактов реле

Механический срок службы реле зависит от его контактов. После того, как контакты перегорели, контакты или все реле должны быть заменены. Механическая долговечность — это количество операций (размыканий и замыканий), которые контакт может выполнить без электрического тока. Относительно длинное реле может выполнять до 1 000 000 операций.

Электрическая долговечность реле — это количество операций (размыканий и замыканий), которые контакты могут выполнять с электрическим током при данном номинальном токе. Электрическая долговечность составляет от 100 000 до 500 000 циклов.

Что такое электрическое реле?​ | OMRON Electronic Components

Определение электрических реле

Реле представляют собой переключатели с электрическим приводом, которые размыкают и замыкают цепи, получая электрические сигналы от внешних источников. Некоторые люди могут ассоциировать «эстафету» с гоночными соревнованиями, в которых члены команды по очереди передают эстафету, чтобы закончить гонку.
Аналогичным образом работают встроенные в электротехнические изделия «реле»; они получают электрический сигнал и отправляют его на другое оборудование, включая и выключая переключатель.

Например, когда вы нажимаете кнопку на пульте дистанционного управления для просмотра телевизора, он посылает электрический сигнал на «реле» внутри телевизора, включая основное питание. Существуют различные типы реле, используемые во многих приложениях для управления различными токами и количеством цепей.

Типы и классификация электрических реле

Релейную технику можно разделить на две основные категории: с подвижными контактами (механическое реле) и без подвижных контактов (реле с МОП-транзисторами на полевых транзисторах, твердотельные реле).

Подвижные контакты

(механическое реле)

Этот тип реле имеет контакты, которые механически приводятся в действие для размыкания/замыкания магнитной силой для включения или выключения сигналов, токов и напряжений.

Без подвижных контактов

(MOS FET реле, твердотельное реле)

В отличие от механических реле, этот тип реле не имеет подвижных контактов, а вместо этого использует полупроводниковые и электрические переключающие элементы, такие как симистор и MOS FET. При работе этих электронных схем сигналы, токи и напряжения включаются или выключаются электронным способом.

Электрическое реле Устройство и принципы работы

1. Механическое реле

Базовая конструкция механических реле

Реле состоит из катушки, которая принимает электрический сигнал и преобразует его в механическое действие, и контактов, которые размыкают и замыкают электрическую цепь .

Принцип работы механических реле

Рассмотрим подробнее, как включается лампа с помощью выключателя и реле.

Переход к следующему слайду.

2. Реле на полевых МОП-транзисторах

Базовая структура реле на полевых МОП-транзисторах

Реле на полевых МОП-транзисторах представляет собой полупроводниковое реле, в выходных элементах которого используются мощные МОП-транзисторы. Реле
MOS FET состоит из следующих трех компонентов:

1.

Светодиод (светоизлучающий диод) микросхема

2.

Микросхема КПК (фотодиодная матрица)
*Фотодиодная матрица (солнечный элемент + схема управления)

3.

МОП-транзистор с полевым транзистором
* Полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника (металл, оксид, полупроводник, поле, эффект, транзистор)

Принципы работы реле на полевых МОП-транзисторах

Реле на полевых МОП-транзисторах работают в соответствии со следующими принципами.

Переход к следующему слайду.

Подробнее о МОП-реле на полевых транзисторах,
нажмите здесь для получения пояснений

Характеристики и механизм электрического реле катушки и контактного компонента для достижения соответствующего уровня изоляции (изоляционного расстояния) как на входе, так и на выходе.

Катушка

Электромагнит притягивает якорь.

Контакт

Комбинация неподвижных и подвижных контактов размыкает и замыкает цепь управления.

Реле на полевых МОП-транзисторах

Одной из основных характеристик реле на полевых МОП-транзисторах является то, что в нем используется полупроводник, поэтому контакты не размыкаются/замыкаются механически. В результате преимущества включают уменьшение занимаемой площади, тихую работу, более длительный срок службы и устранение необходимости в дополнительном техническом обслуживании.

Реле

Очень маленький и легкий	В дополнение к SSOP и USOP, наш новый сверхкомпактный корпус VSON обеспечивает значительную экономию места для всей системы.
Низкий управляющий ток	Стандартный управляющий ток должен составлять 2–15 мА. Также доступны сверхчувствительные модели с управляющим током всего 0,2 мА (макс.), что позволяет экономить энергию всей системы.
Увеличенный срок службы	В конструкции используется световой сигнал, поэтому нет контактов; предотвращает сокращение срока службы, вызванное износом контактов, и продлевает срок их службы.
Малый ток утечки	MOS FET может выдерживать внешние импульсные токи без добавления снабберной цепи. В нормальных условиях ток утечки составляет около 1 нА или ниже и очень мал в закрытом состоянии. (Модель: G3VM-□GR□, -□LR□, -□PR□, -□UR□)
Отличная ударопрочность	Все внутренние детали отлиты методом литья, подвижные части не используются; повышает устойчивость к ударам и вибрациям.
Бесшумная работа	В отличие от электромеханического реле, реле MOS FET не использует механические контакты; следовательно, нет шума переключения, что способствует бесшумной работе системы.
Высокая изоляция	Обеспечивает электрическую изоляцию ввода-вывода путем преобразования сигнала напряжения в световой сигнал для передачи. Стандартные модели выдерживают напряжение 2500 В переменного тока между входом и выходом. Также доступны превосходные продукты с напряжением 5000 В переменного тока, обеспечивающие высокий уровень изоляции.
Высокоскоростное переключение	Достигается 0,2 мс (SSOP, USOP, VSON) времени переключения; гораздо более высокая скорость по сравнению с механическим реле (от 3 до 5 мс), что обеспечивает быструю реакцию.
Точное управление микроаналоговым сигналом	По сравнению с симистором полевой МОП-транзистор значительно уменьшает мертвую зону, позволяя очень малому искажению формы входного сигнала микроаналогового сигнала корректно преобразовывать его в выходной сигнал.

2. Три действия электрических реле

1. Реле пропускает небольшое количество электрического тока для управления сильноточными нагрузками.

Когда на катушку подается напряжение, через катушку проходит небольшой ток, в результате чего через контакты проходит больший ток для управления электрической нагрузкой.

2. Реле посылает различные типы электрических сигналов.

Нагрузки переменного тока также могут управляться электрически (коммутация) от источника питания постоянного тока.