Для задоволення сучасних вимог освітлення квартир, офісних приміщень і підприємств використовуються складні системи електрифікації. При їх проектуванні для вирішення окремих завдань застосовується ряд обладнання, яке постійно вдосконалюється.
Так, імпульсна реле для управління освітленням з декількох місць стало використовуватися відносно недавно. Поступово воно витісняє стандартні схеми з прохідними вимикачами.
Де може застосовуватися імпульсна реле?
Впровадження цього пристрою в побутове користування пояснюється простим зручністю. Адже воно дозволяє контролювати освітлення як мінімум з двох точок.
У квартирі це може бути спальня, де включення відбулося біля входу, а вимикання поруч з ліжком. В офісах - це довгі коридори, сходові прольоти і великі конференц-зали.
Використання двох вимикачів для освітлення сходів стало необхідністю. Увімкнувши світло на першому поверсі, цілком логічно погасити його другим вимикачем нагорі
Із завданням трипозиційного управління можуть впоратися прохідні і перехресні вимикачі. Ця схема і до сих пір має широке застосування. Але в ній присутні і очевидні недоліки.
По-перше, це досить складна для монтажу система, в якій електрику проходить шлях через головний автомат, розподільну коробку, самі вимикачі і потім на лампи освітлення. При її установці нерідко виникають помилки. Якщо ж необхідно більше трьох місць управління, то схема ускладнюється.
Схема наочно показує перевантаженість проводами: від першого вимикача - п'ять, від другого - шість, від першої і другої підсвічування - по три кабелі
По-друге, всі дроти мають однаковий перетин, так як використовують струм однієї напруги, що позначається на загальних витратах. У них також входить ціна прохідних вимикачів, в кілька разів перевищує вартість звичайних.
Але необхідність використання імпульсного реле відбувається не тільки з міркувань комфорту. Воно також застосовується для сигналізації і захисту.
Наприклад, на промисловому підприємстві для запуску виробничих процесів, що вимагають високої електричної потужності, цей прилад дозволяє убезпечити оператора. Так як працює від струмів малої напруги або зовсім управляється дистанційно.
Пристрій і принцип дії
У загальному сенсі слова реле - це електротехнічний механізм, який замикає або розриває електричний ланцюг, виходячи з певних електричних або інших параметрів, які на нього впливають.
Його не було комутаційна конструкція була винайдена ще в 1831 році Дж. Генрі. А через два роки стали застосовувати для забезпечення функціонування телеграфу Морзе.
Можна виділити дві основні групи: електромеханічні і електронні. У першому типі пристрою роботу здійснює механізм, а в другому за все відповідає друкована плата з мікро контролером. Його роботу зручно розглянути на прикладі електромеханічного реле, яке є імпульсним.
При виборі режиму роботи реле необхідно керуватися частотою включень, родом і величиною струму, характером випробовуваних навантажень
Конструктивно його можна представити таким чином:
- Котушка - це мідний дріт, намотаний на підставу з немагнітного матеріалу. Він може бути в тканинної ізоляції або покривається лаком, що не пропускає електрику.
- Сердечник, що містить залізо і приходить в дію при проходженні електричного струму через витки котушки.
- Рухомий якір - це пластина, яка кріпиться до якоря і впливає на прикінцеві контакти.
- Контактна система - безпосередньо перемикач стану ланцюга.
В основі роботи реле лежить явище електромагнітної сили. Вона з'являється в феромагнітному осерді котушки, коли через неї пускається струм. Котушка в цьому випадку є втягує пристроєм.
Сердечник в ній пов'язаний з рухомим якорем, який і приводить в дію силові контакти, здійснюючи комутацію. Вони можуть бути нормально відкритого / нормально закритого типу. Іноді блок контактів може містити одночасно розімкнуті і замкнуті види з'єднання.
При включенні ланцюга механізм фіксує це положення, яке змінюється при повторній подачі імпульсу і знову фіксується до наступного зміни
До котушки додатково може підключатися резистор, що збільшує точність спрацьовування, а також напівпровідниковий діод, що обмежує перенапруження на обмотці. Крім цього, в конструкції може бути присутнім конденсатор, встановлений паралельно контактам, для зменшення іскріння.
Більш зрозуміло роботу пристрою можна уявити, розбивши його на кілька блоків:
- виконуючий - це контактна група, яка замикає / розмикає електричний ланцюг;
- проміжний - котушка, сердечник і рухливий якір задіють виконуючий блок;
- керуючий - в цьому реле перетворює електричний сигнал в магнітне поле.
Так як для перемикання положення контактів необхідний одноразовий електричний імпульс, то можна зробити висновок про те, що ці прилади споживають напругу тільки в момент перемикання. Це значно економить електроенергію, на відміну від звичайних прохідних вимикачів.
Другий різновидом імпульсного реле є електронний тип. За роботу в ньому відповідає мікроконтролер. Проміжним блоком тут служить котушка або напівпровідниковий ключ. Використання в схемі таких елементів, як програмовані логічні контролери, дозволяє доповнити реле, наприклад, таймером.
У пристрої цього виду немає механічних рухомих елементів. Роботу здійснює датчик, що розпізнає сигнал управління і твердотільна електроніка, яка комутує ланцюг
Види, маркування та переваги
Основними видами імпульсних реле є електромеханічні і електронні. Електромеханічні в свою чергу класифікуються за принципом дії.
Різновиди імпульсних пристроїв
Це означає, що перемикання силових контактів може здійснюватися силами відмінними від зусилля магніту.
Вони поділяються на:
- електромагнітні;
- індукційні;
- магнітоелектричні;
- електродинамічні.
Електромагнітні пристосування в системах автоматики застосовуються частіше за інших. Вони досить надійні за рахунок нескладного методу роботи, заснованого на дії електромагнітних сил в феромагнітному осерді за умови, що в котушці є струм.
Вплив на контакти електромагнітних реле здійснює рамка, яка в одному положенні притягається сердечником, а в друге повертається пружиною.
Якір, т. Е. Пластина з магнітними властивостями, притягається електромагнітом, яким є мідний дріт, намотаний на котушку з ярмом
Індукційні мають принцип дії, заснований на контакті струмів - змінного з індукованими магнітними потоками з самими потоками. Ця взаємодія створює крутний момент, який приводить в рух мідний диск, розташований між двох електромагнітів. Обертаючись, він замикає й розмикає контакти.
Робота магнітоелектричних пристроїв виконується за рахунок взаємодії струму в поворотною рамці з магнітним полем, створюваним постійним магнітом. Управління замиканням / розривом контактів здійснюється завдяки її обертанню.
Щодо свого типу такі реле дуже чутливі. Однак вони не набули великого поширення через часу спрацьовування в 0, 1-0, 2 с, яке вважається довгим.
Електродинамічні реле працюють за рахунок сили, що виникає між рухомою і нерухомою котушками струму. Спосіб замикання контактів такий же, як і в Магнітоелектричний пристрої. Відмінність тільки в тому, що індукція в робочому зазорі створюється електромагнітним способом.
Електронні моделі конструктивно майже повторюють електромеханічні. Мають ті ж блоки: виконуючий, проміжний і керуючий. Різниця полягає лише в останньому. Управління комутацією здійснюється напівпровідниковим діодом в складі мікроконтролера на друкованій платі.
У ролі напівпровідників в цьому пристрої виступають транзистори і тиристори. Хоча вони і витримують складні умови запиленості та вібрації, але схильні до коротким перевантажень по струму і напрузі
Цей вид реле обладнується додатковими модулями. Наприклад, таймер дозволяє виконувати програму з управління освітленням через заданий проміжок часу. Це зручно для економії електроенергії, коли в роботі обладнання немає потреби. При необхідності вимкнути світло можна подвійним натисканням кнопки.
Переваги та недоліки основних типів реле
Відрізняючись від напівпровідникових ключів, електромеханічні перемикачі мають наступні переваги:
- Відносно низька вартість за рахунок недорогих складових.
- Освіта невеликої кількості тепла на включених контактах через слабке падіння напруги.
- Присутність потужної ізоляції в 5 кВ між котушкою і контактною групою.
- Не схильність до шкідливого впливу імпульсів перенапруги, перешкод від блискавок, процесам комутації потужних електроустановок.
- Управління лініями з навантаженням до 0, 4 кВ при малому обсязі пристрої.
При замиканні ланцюга зі струмом в 10 А в реле малого обсягу по котушці розподіляється менш 0, 5 Вт. У той час як, на електронних аналогах цей показник може становити більше 15 Вт. Завдяки цьому не виникає проблеми охолодження і шкоди атмосфері.
До їх недоліків пристосувань слід віднести:
- Знос і проблеми при комутації індуктивних навантажень і високих напруг при постійному струмі.
- Включення і вимикання ланцюга супроводжується породженням радіоперешкод. Це вимагає установку екранування або збільшення відстані до підданого перешкод обладнання.
- Щодо довгий час спрацьовування.
Ще один мінус - наявність безперервного механічного та електричного зносу при комутації. До них відноситься окислення контактів і їх пошкодження від іскрових розрядів, деформація блоків пружин.
При монтажі варто враховувати, що електромеханічний варіант виконання контакторів може працювати некоректно, якщо знаходиться в горизонтальному положенні
На відміну від електромеханічних, електронні реле здійснюють управління проміжним блоком за допомогою мікроконтролера.
Переваги та недоліки електроніки можна розібрати на прикладі апаратів фірми F & F щодо марки ABB, яка виробляє механіку.
З плюсів першого типу перемикачів можна виділити:
- більшу безпеку;
- високу швидкість перемикання;
- доступність на ринку;
- індикаторні оповіщення про режим роботи;
- розширений функціонал;
- безшумну роботу.
Крім того, безперечну перевагу полягає в декількох варіантах монтажу - можлива установка не тільки на DIN-рейку щитка, але і в підрозетник.
Мінуси електроніки F & F порівняно з механікою ABB:
- порушення роботи при збоях в електропостачанні;
- перегрів при комутації великих струмів;
- можливі «глюки» без видимих на те причин;
- відключення приладу при короткочасному відключенні напруги в мережі;
- великий опір в закритому положенні;
- деякі реле працюють тільки на постійному струмі;
- напівпровідникова схема не відразу пропускає струм назад звичайному напрямку.
Незважаючи на зазначені недоліки, електронні комутатори постійно розвиваються і завдяки більшій потенціалу функціоналу щодо електромеханічних, очікується їх переважна використання.
Щоб виключити плутанину, виробник дає максимально докладні характеристики вироби в каталогах магазину і в технічному паспорті пристрою
Основні характеризують параметри
Залежно від призначення і області застосування реле можна класифікувати за кількома ознаками:
- поворотний коефіцієнт - відношення значення струму виходу якоря до струму втягування;
- ток виходу - максимальне його значення в затискачах котушки при виході якоря;
- ток втягування - мінімальний його показник в затискачах котушки при поверненні якоря у вихідне положення;
- уставка - рівень величини спрацювання в заданих межах, встановленої в реле;
- величина спрацювання - значення вхідного сигналу, на яке пристрій автоматично відповідає;
- номінальні значени я - напруга, струм і інші величини, що лежать в основі дії реле.
Також електромагнітні пристосування можна розділити за часом спрацьовування. Найдовша затримка у реле часу - більше 1 сек, з можливістю налаштувати цей параметр. Потім йдуть уповільнені - 0, 15 сек., Нормальні - 0, 05 сек., Швидкодіючі - 0, 05 сек. І найшвидші безінерційні - менше 0, 001 сек.
Розшифровка маркування виробів
Шифр маркування контактора часто можна зустріти в каталогах магазинів і на самому пристрої. Він дає повний опис конструктивних особливостей, призначення та умов їх застосування.
Склад позначення можна розібрати на електромагнітному проміжному реле РЕП-26. Він використовується в ланцюгах змінного струму до 380 В і постійного до 220 В.
Щоб розібратися в маркуванні, необхідно розбити напис на блоки і застосувати таблиці-опису, які можна знайти в спеціалізованих довідниках
У такому вигляді може виглядати позначення виробу в магазині: РЕП 26-004А526042-40УХЛ4.
РЕП 26 - ХХХ Х Х ХХ ХХ Х - 40ХХХ4. Цей вид позначення можна розібрати наступним чином:
- 26 - номер серії;
- ХХХ - вид контактів і їх кількість;
- Х - клас зносостійкості комутації;
- Х - тип котушки включення, тип повернення реле і рід струму;
- ХХ - конструкція за способом установки і з'єднання провідників;
- ХХ - значення струму або напруги котушки;
- Х - додаткові елементи конструкції;
- 40 - рівень захисту стандарту IP або ГОСТ14254;
- ХХХ4 - кліматична зона застосування відповідно до ГОСТу 15150.
Кліматичне виконання може бути: УХЛ - для клімату холодного і помірного або Про -для тропічного або загальнокліматичне виконання.
Згідно спеціальними таблицями позначень, даний пристрій є електромагнітне проміжне реле, з чотирма контактами перемикання, класом стійкості комутації А, що використовує постійний струм. Має кріплення розетки з ламелями під пайку зовнішніх провідників, котушку напругою 24 В і маніпулятор ручної.
Кілька видів схем підключення
Існує кілька варіантів монтажу, кожен з яких має свої особливості, переваги і недоліки.
Позначення контактів реле РІО-1 має таку розшифровку:
- N - нульовий провід;
- Y1 - вхід включення;
- Y2 - вхід виключення;
- Y - вхід включення і виключення;
- 11-14 - комутуючі контакти нормально-відкритого типу.
Ці позначення використовуються на більшості моделей реле, але перед підключенням в ланцюг слід додатково ознайомитися з ними в паспорті виробу.
Представлена схема електрифікації використовується для управління світлом з трьох місць за допомогою реле і трьох кнопкових вимикачів без фіксації положення
У цій схемі силові контакти реле використовують струм в 16 А. Захист кіл контролю і систем освітлення здійснюється автоматичним вимикачем 10 А. Отже дроти мають діаметр трохи менше 1, 5 мм 2.
З'єднання кнопкових комутаторів виконано паралельно. Червоний дріт - фаза, йде через все три кнопкових вимикача на силовий контакт 11. Помаранчевий провід - фаза комутації, приходить на вхід Y. Після чого виходить з клеми 14 і йде на лампочки. Нульовий провід з шини з'єднується з клемою N і зі світильниками.
Якщо світло спочатку був включений, то при натисканні на будь-який вмикач світло згасне - відбудеться короткочасна комутація фазного проводу на клему Y і контакти 11-14 розімкнуться. Те ж саме відбудеться при наступному натисканні на будь-який інший вимикач. Але контакти 11-14 змінять становище і світло включиться.
Перевага наведеної схеми перед прохідними і перехресними вимикачами очевидно. Однак при короткому замиканні виявлення пошкодження викличе деякі складнощі, на відміну від наступного варіанта.
Така схема дозволить заощадити на проводах, т. К. Перетин кабелів управління можна зменшити до 0, 5 мм 2. Однак доведеться придбати другий апарат захисту
Це менш поширений варіант підключення. Він такий же, як попередній, але ланцюга управління і освітлення мають свої автомати захисту на 6 і 10 А відповідно. Це полегшує виявлення несправностей.
Якщо виникає необхідність керувати кількома групами освітлення окремим реле, то схема трохи видозмінюється.
Такий метод підключення зручно використовувати, щоб вмикати і вимикати освітлення цілими групами. Наприклад, відразу погасити багаторівневу люстру або освітлення всіх робочих місць в цеху
Ще одним варіантом використання імпульсних реле є система з централізованим управлінням.
Схема зручна тим, що можна вимкнути все освітлення однією кнопкою, йдучи з дому. А після повернення, включити його таким же чином
У цю схему додаються два вимикача для замикання і розмикання ланцюга. Перша кнопка може тільки включити групу освітлення. При цьому фаза від вимикача «ВКЛ» прийде на клеми Y1 кожного реле і контакти 11-14 замкнуться.
Вимикач розмикання працює аналогічно першому вимикача. Але комутація здійснюється на клеми Y2 кожного комутатора і його контакти займають положення розмикання ланцюга.
Висновки і корисне відео по темі
Відеоматеріал розповідає про пристрій, роботі, застосуванні та історії створення цього виду пристроїв:
Наступний сюжет детально описує принцип дії твердотільних або електронних реле:
Використання імпульсних реле знаходить все більш широке застосування в сучасних системах електрифікації. Збільшення вимог до функціонала і гнучкості управління освітленням, економії матеріалів і безпеки створює безперервний імпульс до вдосконалення контакторів.
Вони зменшуються в розмірах, спрощуються конструктивно, підвищуючи надійність. А використання принципово нових технологій в основі роботи дозволяє застосовувати їх в жорстких умовах запорошених виробництв, вібрації, магнітних полів і вологості.
Пишіть, будь ласка, коментарі в розташованому нижче блоці. Задавайте питання, діліться корисною інформацією по темі статті, яка стане в нагоді відвідувачам сайту. Розкажіть про те, як вибирали і встановлювали імпульсний вимикач.