- Основи виконання приводу
- Основоположні принципи роботи ЕМР
- Типове виконання контактів ЕМР
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Перетворення електричних сигналів в відповідну фізичну величину - рух, сила, звук і т. Д., Здійснюється за допомогою приводів. Класифікувати привід слід як перетворювач, оскільки цей пристрій змінює один тип фізичної величини в інший.
Привід зазвичай активується або управляється командним сигналом низької напруги. Класифікується додатково як двійкове або безперервне пристрій виходячи з числа стабільних станів. Так, електромагнітне реле є двійковим приводом, з огляду на два наявних стабільних стану: включено - відключено.
У представленій статті докладно розібрані принципи роботи електромагнітного реле і сфера використання приладів.
Основи виконання приводу
Термін «реле» є характерним для пристроїв, якими забезпечується електричне з'єднання між двома і більше точками за допомогою керуючого сигналу.
Найбільш поширеним і широко використовуваним типом електромагнітного реле (ЕМР) є електромеханічна конструкція.
Так виглядає одна конструкція з численного ряду виробів, іменованих як електромагнітні реле. Тут показаний закритий варіант механізму за допомогою кришки з прозорого оргскла
Схема фундаментального контролю над будь-яким обладнанням завжди передбачає можливість включення і відключення. Найпростіший спосіб виконати ці дії - використовувати перемикачі блокування подачі живлення.
Перемикачі ручної дії можуть використовуватися для управління, але мають недоліки. Явний їх недолік - установка станів «включено» або «відключено» фізичним шляхом, тобто вручну.
Пристрої ручного перемикання, як правило, великогабаритні, уповільненої дії, здатні комутувати невеликі струми.
Ручний механізм перемикання - «далекий родич» електромагнітних реле. Забезпечує тим же функціоналом - комутацією робочих ліній, але управляється виключно вручну
Тим часом електромагнітні реле представлені в основному перемикачами з електричним керуванням. Прилади мають різні форми, габарити і поділяються за рівнем номінальних потужностей. Можливості їх застосування великі.
Такі прилади, оснащені однією або декількома парами контактів, можуть входити в єдину конструкцію більших силових виконавчих механізмів - контакторів, що використовуються для комутації напруги або високовольтних пристроїв.
Основоположні принципи роботи ЕМР
Традиційно реле електромагнітного типу використовуються в складі електричних (електронних) схем управління комутацією. При цьому встановлюються вони або безпосередньо на друкованих платах, або у вільному положенні.
Загальна будова приладу
Струми навантаження використовуваних виробів зазвичай вимірюються від часткою ампера до 20 А і більше. Релейні ланцюга широко поширені в електронній практиці.
Прилади найрізноманітнішої конфігурації, розраховані під інсталяцію на монтажних електронних платах або безпосередньо у вигляді окремо встановлюється пристрої
Конструкція електромагнітного реле перетворює магнітний потік, створюваний прикладеним напругою змінного / постійного струму, в механічне зусилля. Завдяки отриманому механічному зусиллю, виконується управління контактною групою.
Найбільш поширеною конструкцією є форма вироби, що включає наступні компоненти:
- збудливу котушку;
- сталевий сердечник;
- опорна шасі;
- контактну групу.
Сталевий сердечник має фіксовану частину, яка називається коромисло, і рухому підпружинену деталь, іменовану якорем.
По суті, якір доповнює ланцюг магнітного поля, закриваючи повітряний зазор між нерухомою електричної котушкою і рухомий арматурою.
Детальний розклад конструкції: 1 - пружина віджимає; 2 - сердечник металевий; 3 - якір; 4 - контакт нормально закритий; 5 - контакт нормально відкритий; 6 - загальний контакт; 7 - котушка мідного дроту; 8 - коромисло
Арматура рухається на шарнірах або повертається вільно під дією генерується магнітного поля. При цьому замикаються електричні контакти, прикріплені до арматури.
Як правило, розташована між коромислом і якорем пружина (пружини) зворотного ходу повертає контакти в початкове положення, коли котушка реле знаходиться в знеструмленому стані.
Дія релейного електромагнітної системи
Проста класична конструкція ЕМР має дві сукупності електропровідних контактів.
Виходячи з цього, реалізуються два стану контактної групи:
- Нормально розімкнутий контакт.
- Нормально замкнутий контакт.
Відповідно пара контактів класифікується нормально відкритими (NO) або, будучи в іншому стані, нормально закритими (NC).
Для реле з нормально розімкненим положенням контактів, стан «замкнуто» досягається, тільки коли струм збудження проходить через індуктивну котушку.
Один з двох можливих варіантів установки контактної групи за замовчуванням. Тут в знеструмленому стані котушки «за замовчуванням» встановлено нормально закрите (замкнутий) положення
В іншому варіанті - нормально закрите положення контактів залишається постійним, коли струм збудження відсутня в контурі котушки. Тобто контакти перемикача повертаються в їх нормальне замкнуте положення.
Тому терміни «нормально відкритий» і «нормально закритий» слід відносити до стану електричних контактів, коли котушка реле знеструмлена, тобто напруга живлення реле відключено.
Електричні контактні групи реле
Релейні контакти представлені зазвичай електропровідними металевими елементами, які стикаються один з одним, замикають ланцюг, діючи аналогічно простому вимикача.
Коли контакти розімкнуті, опір між нормально відкритими контактами вимірюється високим значенням в мегаомах. Так створюється умова розімкнутої ланцюга, коли проходження струму в контурі котушки виключається.
Контактна група будь-якого електромеханічного комутатора в розімкнутому режимі має опір в кілька сотень мега. Величина цього опору може дещо відрізнятися у різних моделей
Якщо ж контакти замкнуті, контактний опір теоретично повинна дорівнювати нулю - результат короткого замикання.
Однак подібний стан спостерігається не завжди. Контактна група кожного окремого реле має певний контактним опором в стані «замкнуто». Таке опір називається стійким.
Особливості проходження струмів навантаження
Для практики установки нового електромагнітного реле, контактний опір включення відзначається малою величиною, звичайно менш 0, 2 Ом.
Пояснюється це просто: нові наконечники залишаються поки що чистими, але з часом опір наконечника неминуче збільшуватиметься.
Наприклад, для контактів під струмом 10 А, падіння напруги складе 0, 2х10 = 2 вольта (закон Ома). Звідси виходить - якщо підводиться на контактну групу напруга живлення складає 12 вольт, тоді напруга для навантаження складе 10 вольт (12-2).
Коли контактні металеві наконечники зношуються, будучи не захищеними належним чином від високих індуктивних або ємнісних навантажень, стає неминучим появу пошкоджень від ефекту електричної дуги.
Електрична дуга на одному з контактів електромеханічного приладу комутації. Це одна з причин пошкодження контактної групи за відсутності належних заходів
Електрична дуга - іскроутворення на контактах - призводить до зростання контактного опору наконечників і як наслідок до фізичних пошкоджень.
Якщо продовжувати використовувати реле в такому стані, контактні наконечники можуть повністю втратити фізичне властивість контакту.
Але є більш серйозний фактор, коли в результаті пошкодження дугою контакти в кінцевому підсумку зварюються, створюючи умови короткого замикання.
В таких ситуаціях не виключається ризик пошкодження ланцюга, яку контролює ЕМР.
Так, якщо опір контакту збільшилася від впливу електричної дуги на 1 Ом, падіння напруги на контактах для одного і того ж струму навантаження збільшується до 1 × 10 = 10 вольт постійного струму.
Тут величина падіння напруги на контактах може бути неприйнятна для схеми навантаження, особливо при роботі з напругою живлення 12-24 В.
Тип матеріалу контактів реле
З метою зменшення впливу електричної дуги і високих опорів, контактні наконечники сучасних електромеханічних реле виготовляють або покривають різними сплавами на основі срібла.
Таким способом вдається істотно продовжити термін служби контактної групи.
Наконечники контактних пластин електромеханічних приладів комутації. Тут представлені варіанти наконечників, покритих сріблом. Покриття подібного роду знижує фактор пошкоджень
На практиці відзначається використання наступних матеріалів, якими обробляються наконечники контактних груп електромагнітних (електромеханічних) реле:
- Ag - срібло;
- AgCu - срібло-мідь;
- AgCdO - срібло-оксид кадмію;
- AgW - срібло-вольфрам;
- AgNi - срібло-нікель;
- AgPd - срібло-паладій.
Збільшення терміну служби наконечників контактних груп реле за рахунок зменшення кількості формувань електричної дуги, досягається шляхом підключення резистивної-конденсаторних фільтрів, які називаються також RC-демпфери.
Ці електронні ланцюжка включають паралельно з контактними групами електромеханічних реле. Пік напруги, який відзначається в момент відкриття контактів, при такому рішенні бачиться безпечно коротким.
Застосуванням RC-демпферів вдається придушувати електричну дугу, що утворюється на контактних наконечниках.
Типове виконання контактів ЕМР
Крім класичних нормально відкритих (NO) і нормально закритих (NC) контактів, механіка релейного комутації також передбачає класифікацію з урахуванням дії.
Особливості виконання з'єднувальних елементів
Конструкції реле електромагнітного типу в цьому варіанті допускають наявність одного або декількох окремих контактів перемикача.
Таким виглядає прилад, технологічно сконфігурованих під виконання SPST - однополюсний і односпрямований. Існують також інші варіанти виконання
Виконання контактів характеризується наступним набором абревіатури:
- SPST (Single Pole Single Throw) - однополюсний односпрямований;
- SPDT (Single Pole Double Throw) - однополюсний двонаправлений;
- DPST (Double Pole Single Throw) - двополюсний односпрямований;
- DPDT (Double Pole Double Throw) - двополюсний двонаправлений.
Кожен такий початковий елемент позначається, як «полюс». Будь-які з них можуть підключатися або скидатися, одночасно активуючи котушку реле.
Тонкощі застосування приладів
При всій простоті конструкції комутаторів електромагнітної дії, існують деякі тонкощі практики використання цих приладів.
Так, фахівці категорично не рекомендують підключати в паралель всі контакти реле, щоб таким способом коммутировать ланцюг навантаження з високим струмом.
Наприклад, підключати навантаження на 10 А шляхом паралельного з'єднання двох контактів, кожен з яких розрахований на струм 5 А.
Ці тонкощі монтажу обумовлені тим, що контакти механічних реле ніколи не замикаються і не розмикаються в єдиний момент часу.
В результаті один з контактів в будь-якому випадку буде перевантажений. І навіть з урахуванням короткочасного перевантаження, передчасний відмову приладу в такому підключенні неминучий.
Неправильна експлуатація, а також підключення реле поза встановлених правил монтажу, зазвичай закінчується ось таким результатом. Усередині вигоріло практично весь вміст
Електромагнітні вироби допустимо використовувати в складі електричних або електронних схем з низьким енергоспоживанням як перемикачі відносно високих струмів і напруг.
Однак категорично не рекомендується пропускати різні напруги навантаження через сусідні контакти одного приладу.
Наприклад, коммутировать напруга змінного струму 220 В і постійного струму 24 В. Завжди слід застосовувати окремі вироби для кожного з варіантів з метою забезпечення безпеки.
Прийоми захисту від зворотного напруги
Значущою деталлю будь-якого електромеханічного реле є котушка. Ця деталь відноситься до розряду навантаження з високою індуктивністю, оскільки має дротову намотування.
Будь-яка намотана проводом котушка має деяким опором, що складається з індуктивності L і опору R, утворюючи, таким чином, послідовний ланцюг LR.
У міру протікання струму через котушку, створюється зовнішнє магнітне поле. Коли протягом струму в котушці припиняється в режимі «відключено», збільшується магнітний потік (теорія трансформації) і виникає висока зворотна напруга ЕРС (електрорушійної сили).
Це вимушене значення зворотної напруги може в кілька разів перевищувати за величиною комутаційне напруга.
Відповідно, з'являється ризик пошкодження будь-яких напівпровідникових компонентів, розміщених поруч з реле. Наприклад, біполярний або польовий транзистор, який використовується для подачі напруги на котушку реле.
Схемні варіанти, завдяки яким забезпечується захист напівпровідникових елементів управління - транзисторів біполярних і польових, мікросхем, мікроконтролерів
Одним із способів запобігання пошкодженню транзистора або будь-якого переключающего напівпровідникового пристрою, включаючи мікроконтролери, є варіант підключення назад зміщеного діода в ланцюг котушки реле.
Коли струм, що протікає через котушку відразу після відключення, генерує индуцированную зворотну ЕРС, це зворотна напруга відкриває назад зміщений діод.
Через напівпровідник накопичена енергія розсіюється, ніж запобігає пошкодження керуючого напівпровідника - транзистора, тиристора, мікроконтролера.
Часто включається в ланцюг котушки напівпровідник називають також:
- діод-маховик;
- шунтирующий діод;
- звернений діод.
Однак великої різниці між елементами немає. Всі вони виконують одну функцію. Крім використання діодів зі зворотним зміщенням, для захисту напівпровідникових компонентів застосовуються і інші пристрої.
Ті ж ланцюжка RC-демпферів, метало-оксидні варистори (MOV), стабілітрони.
Маркування електромагнітних релейних приладів
Технічні позначення, що несуть часткову інформацію про прилади, зазвичай вказуються безпосередньо на шасі електромагнітного комутаційного приладу.
Виглядає таке позначення у вигляді скороченою абревіатури і числового набору.
Кожне електромеханічний пристрій комутації традиційно маркується. На корпусі або на шасі наноситься приблизно такий набір символів і цифр, який вказує певні параметри
Приклад корпусних маркування електромеханічних реле:
РЕС32 РФ4.500.335-01
Ця запис розшифровується так: реле електромагнітне слабкострумове, 32 серії, відповідне виконання по паспорту РФ4.500.335-01.
Однак подібні позначення рідкість. Найчастіше зустрічаються скорочені варіанти без явного вказівки ГОСТ:
РЕС32 335-01
Також не шасі (на корпусі) приладу зазначається дата виготовлення і номер партії. Докладні відомості містяться в технічному паспорті на виріб. Паспортом комплектується кожен прилад або партія.
Висновки і корисне відео по темі
Відеоролик популярно розповідає про те, як діє електромеханічна електроніка комутації. Наочно відзначаються тонкощі конструкцій, особливості підключень і інші деталі:
Електромеханічні реле вже досить довгий час застосовуються в якості електронних компонентів. Однак цей тип комутаційних приладів можна вважати морально застарілим. На зміну механічних пристроїв все частіше приходять більш сучасні прилади - чисто електронні. Один з таких прикладів - твердотільні реле.
З'явилися питання, знайшли недоліки або є цікаві факти по темі стати якими ви можете поділитися з відвідувачами нашого сайті? Будь ласка, залишайте свої коментарі, задавайте питання, діліться досвідом в блоці для зв'язку під статтею.