Примери за приложения и реле на приложения, как да изберем и правилно да свържем реле

Превключването включва или изключва уреда в мрежата. За целта използвайте разединители, превключватели, прекъсвачи, релета, контактори, стартери. Последните три (релета, контактори и магнитни стартери) са сходни по структура, но са проектирани за различна товароносимост. Това са електромеханични комутационни устройства. Начинаещите често имат въпроси като:

• „Защо релето има толкова много контакти?“;

• „Как да сменим релето, ако няма подобно разположение на щифта?“;

• „Как да изберем реле?“.

Ще се опитам да отговоря на всички тези въпроси в статията.

За какво е реле?

За да включите товара, трябва да приложите напрежение към неговите заключения, то може да бъде постоянно и променливо, с различен брой фази и полюси.

Напрежението може да се приложи по няколко начина:

• Plug-in връзка (поставете щепсела в гнездо или включете в контакта);

• Разединител (как да включите светлината например в стаята);

• Чрез реле, контактор, стартер или полупроводниково комутационно устройство.

Първите два метода са ограничени както от максималната мощност на превключване, така и от местоположението на точката на свързване. Това е удобно, ако включите светлината или устройството с превключвател или автомат едновременно и те са разположени един до друг.

За пример ще дам ситуация, например резервоар за вода (котел) - това е доста мощен товар (1-3 kW или повече). Вход на електрическа енергия в коридора, а на електрическия панел имате автоматично включване на котела, тогава трябва да удължите кабел с напречно сечение от 2,5 квадратни метра. мм. 3-5 метра. И ако трябва да включите такъв товар на голямо разстояние?

За дистанционно управление можете да използвате същия разединител, но колкото по-голямо е разстоянието, толкова по-голямо ще бъде съпротивлението на кабела, което означава, че ще трябва да използвате кабели с голямо напречно сечение, а това е скъпо. Да и ако кабелът се счупи, не е възможно да включите устройството директно на място.

За да направите това, можете да използвате реле, което е инсталирано директно в близост до товара и да го включите дистанционно. Това не изисква дебел кабел, тъй като управляващият сигнал обикновено е от единици до десетки ватове, докато може да се включи товар от няколко киловата.

Превключватели и разединители - необходими за ръчно включване на товара, за да се управлява автоматично, трябва да използвате релета или полупроводникови устройства.

Обхвати на щафетата:

• Схеми за защита на електрически инсталации. За автоматично въвеждане на енергия за защита срещу ниско и високо напрежение, токови релета - за задействане на токови защити, позволяващи стартиране на електрически машини и др .;

• Автоматизация;

• Инструментация и автоматизация;

• Системи за сигурност;

• За дистанционно включване.

Как работи релето?

Електромагнитното реле се състои от бобина, арматура и набор от контакти. Наборът от контакти може да бъде различен, например:

• Релета с една двойка контакти;

• С две двойки контакти (нормално затворени - NC и нормално отворени - NO);

• С няколко групи (за управление на натоварването в независими една от друга вериги).

Бобината може да бъде проектирана за различни стойности на постоянен и променлив ток, можете да изберете за вашата верига, за да не използвате допълнителен източник за управление на намотката. Контактите могат да превключват както постоянен, така и променлив ток, токът и напрежението обикновено са посочени на капака на релето.

Мощността на натоварване зависи от способността за превключване на устройството, поради неговата конструкция, присъства дъгообразна камера на мощни електромагнитни превключващи устройства за управление на мощен резистивен и индуктивен товар, например електрически мотор.

Релето се основава на магнитното поле. Когато към бобината се подава ток, силовите линии на магнитното поле проникват в сърцевината му. Котвата е направена от материал, който се намагнетизира и е привлечен към сърцевината на намотката. Контактната медна пластмасова и гъвкава очна линия (тел) може да бъде поставена на котвата, след това котвата се захранва и се подава напрежение към неподвижния контакт чрез медни шини.

Напрежението е свързано към намотката, магнитното поле привлича арматурата, тя затваря или отваря контактите. Когато напрежението изчезне, арматурата се връща в нормално състояние с връщаща пружина.

Възможно е да има и други дизайни, например, когато котвата натиска подвижен контакт и той преминава от нормален към активен, това е показано на снимката по-долу.

Долна линия: Релето позволява малък ток през бобината да управлява голям ток през контактите. Големината на управляваното и превключваното (чрез контакти) напрежение може да бъде различна и не зависи една от друга. По този начин получаваме галванично изолиран контрол на натоварването. Това дава значително предимство пред полупроводниците. Факт е, че самият транзистор или тиристор не е галванично изолиран, освен това е директно свързан.

Базовите токове са част от тока, включен през емитер-колекторна верига, в тиристор по принцип ситуацията е подобна. Ако PN-кръстовището е повредено, напрежението на превключената верига може да премине към управляващата верига, ако е бутон, тогава това е наред и ако е микросхема или микроконтролер - те, най-вероятно, също ще се провалят, поради което се осъществява допълнителна галванична изолация чрез оптрон или трансформатор. И колкото повече подробности - толкова по-малко надеждност.

Предимства на релето:

• простота на дизайна;

• ремонтопригодност. можете да извършите одит на повечето релета, например да почистите контактите от сажди и той ще работи отново и с известна сръчност можете да замените намотката или да спойкате нейните заключения, ако излязат от изходящите контакти;

• пълна галванична изолация на силовата верига и управляващата верига;

• ниска контактна устойчивост.

Колкото по-ниско е съпротивлението на контактите, толкова по-малко напрежение се губи върху тях и по-малко нагряване. Електронните релета генерират топлина, малко по-ниско ще поговоря накратко за тях.

Недостатъци на релето:

• поради факта, че дизайнът по същество е механичен - ограничен брой операции. Въпреки че за съвременните релета става въпрос за милиони операции. Така че съмнителният момент е недостатък.

• скорост на реакция Електромагнитното реле задейства в части от секундата, докато полупроводниковите превключватели могат да превключват милиони пъти в секунда. Затова е необходимо да се подхожда разумно към избора на превключващо оборудване.

• в случай на отклонения от управляващото напрежение, релето може да трепне, т.е. състояние, когато токът през бобината е малък, за нормалното задържане на арматурата и тя "бръмче" отваряне и затваряне с висока скорост. Това е изпълнено с ранен неуспех. Следното правило следва: за управление на релето, аналоговият сигнал трябва да се подава чрез прагови устройства, като спусък на Schmidt, компаратор, микроконтролер и др .;

• Кликвания при задействане.

Характеристики на релето

За да изберете правилното реле, трябва да вземете предвид редица параметри, които описват неговите характеристики:

1. Напрежението на бобината. 12 V реле няма да работи стабилно или изобщо няма да се включи, ако приложите 5 V към бобината му.

2. Токът през бобината.

3. Броят на контактните групи. Релето може да бъде 1-канално, т.е. съдържат 1 превключваща двойка. Или може би 3-канален, което ще ви позволи да свържете 4 полюса към товара (например три фази 380V)

4. Максимален ток през контактите;

5. Максимално напрежение на превключване. За едно и също реле е различно за постоянни и променливи токове, например 220 V AC и 30 V DC.Това се дължи на особеностите на дъгата при превключване на различни електрически вериги.

6. Метод на инсталиране - клемни блокове, клеми за терминали, запояване към платка или Монтаж на DIN шина.

Електронни релета

Когато се задейства, нормалното електромагнитно реле щраква, което може да попречи на използването на такива устройства в домашни помещения. Електронно реле или както се нарича още твърдо състояние реле, лишен от този недостатък, но той генерира топлина, защото като ключ се използва транзистор (за постоянен ток) или триак (за променлив ток). В допълнение към полупроводниковия ключ, в електронното реле е инсталирано електронно реле, което осигурява възможност за управление на ключа с желаното управляващо напрежение.

Такова реле за управление използва постоянно напрежение от 3 до 32 и комутира променливо напрежение от 24 до 380 V с ток до 10 A.

предимства:

• ниска консумация на контролен ток;

• липса на шум при превключване;

• по-голям ресурс (милиард или повече операции, а това е хиляда пъти повече от този на електромагнитния).

недостатъци:

• загрява;

• може да изгори от прегряване;

• струва повече;

• ако изгори, няма да работи.

Как да свържете реле?

На снимката по-долу е показана диаграма на връзката на релето към мрежата и товара. Фаза е свързана към един от захранващите контакти, към втори товар и нула към втори терминал за натоварване.

Значи силовият агрегат върви. Управляващата верига е сглобена по следния начин: източник на енергия, като батерия или захранване, ако релето се управлява от постоянен ток, се свързва към бобината чрез бутон. За да управлявате променлив ток, веригата е подобна, намотката се подава променливо напрежение с желаната стойност.

Тук е очевидно, че управляващото напрежение не зависи от напрежението в товара, също и с токове. По-долу виждате веригата на управление на активаторите на централното заключване на колата с биполярно управление.

Следващата задача, за да може активаторът да се придвижи напред, трябва да свържете плюса и минуса към неговия соленоид, за да го преместите обратно - полярността трябва да бъде променена. Това става с помощта на две релета с 5 контакта (нормално затворени и нормално отворени).

Когато напрежението се подава към лявото реле, плюс се подава към долния проводник (в съответствие с веригата) на активатора, чрез нормално затворени контакти на дясното реле, горната жица на активатора е свързана към отрицателния извод (към земята).

Когато напрежението се приложи към бобината на дясното реле, а лявото се обезвъздуши, полярността се обръща: плюс, чрез нормално отворен контакт на дясното реле, той се подава към горния проводник. И чрез нормално затворен контакт на дясното реле - долният проводник на активатора е свързан към земята.

Дадох този конкретен случай като пример за факта, че с помощта на реле можете не само да включите напрежението към натоварването, но и да приложите различни схеми за свързване и обръщане на полярността.

Как да свържете реле към микроконтролер

Удобно е да използвате реле за управление на променливотоковия товар през микроконтролера. Но възниква малък проблем: консумацията на ток на релето често надвишава максималния ток през щифта на микроконтролера. За да го решите, трябва да увеличите тока.

Диаграмата показва връзката на реле с намотка 12V. Тук транзисторът с обратна проводимост VT4, той играе ролята на усилвател на тока, резисторът R е необходим за ограничаване на тока през основата (настроен така, че токът да е не повече от максималния ток през щифта на микроконтролера).

Резисторът в колекторната верига е необходим, за да се настрои токът на бобината, той се избира според стойността на тока на работа на релето, по принцип може да бъде изключен. Успоредно с бобината е монтиран обратен диод VD2 - той е необходим, така че изблиците на самоиндукция да не убиват транзистора и изхода на микроконтролера. С диода избухванията ще отидат към източника на енергия и енергията на магнитното поле ще спре да работи.

Ардуино и релета

За влюбените Arduino Има готови релейни екрани и отделни модули.За обезопасяване на изходите на микроконтролера, в зависимост от конкретния модул, може да се приложи оптрон на управляващия сигнал, което значително ще увеличи надеждността на веригата.

Схемата на такъв модул е:

Говорихме за характеристиките на релето и затова те често са посочени в маркировките на предния капак. Обърнете внимание на снимката на релейния модул:

• 10A 250VAC - означава, че е в състояние да контролира натоварването на променливо напрежение до 250V и с ток до 10 A;

• 10A 30VDC - за постоянен ток напрежението в товара не трябва да надвишава 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - маркировка, зависи от всеки производител. В него виждаме 05VDC - това означава, че релето ще работи на напрежение 5V на бобината.

В същото време релето има нормално отворени контакти, само 1 подвижен контакт. Диаграмата за връзка с Arduino е показана по-долу.

заключение

Релето е класическо превключващо устройство, което се използва навсякъде: контролни табла в индустриални работилници на разпределителни табла, в автоматизация, за защита на оборудването и хората, за избирателно свързване на конкретна верига, в асансьорно оборудване.

За начинаещ електротехник, електронен инженер или радиолюбител е много важно да се научи как да използва релета и да прави вериги с тях, така че можете да ги използвате в работата и домакинството, прилагайки алгоритми за реле без използване на микроконтролери. Въпреки че това ще увеличи размера, значително ще подобри надеждността на веригата. В крайна сметка надеждността е не само дълготрайност, но и надеждност и поддръжка!