Exemplos de aplicações de dispositivos e relés, como escolher e conectar corretamente um relé

A mudança está ligando ou desligando o dispositivo na rede. Para fazer isso, use seccionadores, interruptores, disjuntores, relés, contatores, acionadores de partida. Os três últimos (relés, contator e partida magnética) são similares em estrutura, mas são projetados para diferentes capacidades de carga. Estes são dispositivos de comutação eletromecânicos. Os iniciantes geralmente têm perguntas como:

• “Por que o relé tem tantos contatos?”;

• “Como substituir o relé se não houver arranjo de pinos semelhante?”;

• "Como escolher um revezamento?".

Vou tentar responder a todas essas perguntas no artigo.

Para que serve um relé?

Para ligar a carga, é necessário aplicar tensão às suas conclusões, que podem ser constantes e variáveis, com um número diferente de fases e pólos.

A tensão pode ser aplicada de várias maneiras:

• Conexão plug-in (insira o plugue em uma tomada ou plugue na tomada);

• Desconector (como acender a luz na sala, por exemplo);

• Via relé, contator, dispositivo de partida ou semicondutor.

Os dois primeiros métodos são limitados pela potência máxima de comutação e pela localização do ponto de conexão. Isso é conveniente se você acender a luz ou o dispositivo com um interruptor ou um dispositivo automático enquanto eles estiverem localizados um ao lado do outro.

Por exemplo, darei uma situação, por exemplo tanque de água (caldeira) - é uma carga bastante potente (1-3 kW ou mais). Entrada de energia elétrica no corredor, e há um interruptor automático da caldeira no quadro de distribuição; é necessário estender um cabo com uma seção transversal de 2,5 metros quadrados. mm 3-5 metros. E se você precisar incluir essa carga a uma longa distância?

Para controle remoto, você pode usar o mesmo seccionador, mas quanto maior a distância, maior será a resistência do cabo, o que significa que você precisará usar cabos com uma grande seção transversal, e isso é caro. Sim, e se o cabo quebrar, é impossível ligar o dispositivo diretamente no local.

Para fazer isso, você pode usar um relé instalado diretamente perto da carga e ligá-lo remotamente. Você não precisa de um cabo grosso para isso, porque o sinal de controle geralmente é de unidades a dezenas de watts, enquanto uma carga de vários quilowatts pode ser ligada.

Interruptores e seccionadores - necessários para ligar manualmente a carga, para controlá-la automaticamente, você precisa usar relés ou dispositivos semicondutores.

Escopos do relé:

• Esquemas de proteção para instalações elétricas. Para entrada automática de energia de proteção contra tensões altas e baixas, relés de corrente - para acionar proteções de corrente, permitindo a partida de máquinas elétricas, etc;

• Automação

• Instrumentação e automação;

• Sistemas de segurança;

• Para inclusão remota.

Como o relé funciona?

Um relé eletromagnético consiste em uma bobina, uma armadura e um conjunto de contatos. O conjunto de contatos pode ser diferente, por exemplo:

• Relés com um par de contatos;

• Com dois pares de contatos (normalmente fechado - NC e normalmente aberto - NÃO);

• Com vários grupos (para controlar a carga de forma independente uns dos outros circuitos).

A bobina pode ser projetada para diferentes valores de corrente direta e alternada, você pode escolher o seu circuito para não usar uma fonte adicional para controlar a bobina. Os contatos podem alternar corrente direta e alternada, a corrente e a tensão são geralmente indicadas na tampa do relé.

A potência da carga depende da capacidade de comutação do dispositivo devido ao seu design; uma câmara de arco está presente em poderosos dispositivos de comutação eletromagnética para controlar uma carga resistiva e indutiva poderosa, por exemplo, um motor elétrico.

O relé é baseado no campo magnético. Quando uma corrente é fornecida à bobina, as linhas de força do campo magnético penetram em seu núcleo. A âncora é feita de material magnetizado e atraído para o núcleo da bobina. O plástico de contato e o delineador flexível (fio) podem ser colocados na âncora; a âncora é energizada e a tensão é aplicada ao contato fixo através de barramentos de cobre.

A tensão está conectada à bobina, o campo magnético atrai a armadura, fecha ou abre os contatos. Quando a tensão desaparece, a armadura volta ao normal com uma mola de retorno.

Pode haver outros modelos, por exemplo, quando a âncora empurra um contato móvel e muda de normal para ativo, isso é mostrado na figura abaixo.

Conclusão: O relé permite que uma pequena corrente através da bobina controle uma grande corrente através dos contatos. A magnitude da tensão de controle e comutada (via contatos) pode ser diferente e não depende uma da outra. Dessa forma, obtemos controle de carga isolado galvanicamente. Isso oferece uma vantagem significativa sobre os semicondutores. O fato é que o transistor ou o tiristor não é isolado galvanicamente, além disso, está diretamente conectado.

As correntes de base fazem parte da corrente comutada através de um circuito emissor-coletor, em um tiristor, em princípio, a situação é semelhante. Se a junção PN estiver danificada, a tensão do circuito comutado pode ir para o circuito de controle, se for um botão, tudo bem e se for um chip microcontrolador - eles provavelmente também falharão, portanto, um isolamento galvânico adicional é realizado através de um acoplador óptico ou um transformador. E quanto mais detalhes - menos confiabilidade.

Benefícios de retransmissão:

• simplicidade de design;

• manutenção. você pode auditar a maioria dos relés, por exemplo, limpar os contatos da fuligem e eles funcionarão novamente; com uma certa destreza, você pode substituir a bobina ou soldar suas conclusões se elas saírem dos contatos de saída;

• isolamento galvânico total do circuito de potência e circuito de controle;

• baixa resistência de contato.

Quanto menor a resistência dos contatos, menos tensão é perdida neles e menos aquecimento. Relés eletrônicos geram calor, um pouco mais baixo vou falar brevemente sobre eles.

Desvantagens do relé:

• devido ao fato de o design ser essencialmente mecânico - um número limitado de operações. Embora, para relés modernos, isso atinja milhões de operações. Portanto, o momento duvidoso é uma falha.

• velocidade de resposta. Um relé eletromagnético dispara em frações de segundo, enquanto os comutadores de semicondutores podem alternar milhões de vezes por segundo. Portanto, você precisa abordar sabiamente a escolha do equipamento de comutação.

• em caso de desvios da tensão de controle, o relé pode chocalhar, ou seja, um estado em que a corrente através da bobina é pequena, para a manutenção normal da armadura, e ela "vibra" abrindo e fechando em alta velocidade. Isso é repleto de uma falha precoce. A seguinte regra é a seguinte: para controlar o relé, o sinal analógico deve ser fornecido através de dispositivos de limiar, como gatilho Schmidt, comparador, microcontrolador, etc;

• Clica quando acionado.

Características do relé

Para escolher o relé certo, é necessário levar em consideração vários parâmetros, que descrevem seus recursos:

1. A tensão da bobina. Um relé de 12 V não funcionará de forma estável ou não será ativado se você aplicar 5 V à sua bobina.

2. A corrente através da bobina.

3. O número de grupos de contatos. O relé pode ser de 1 canal, ou seja, contém 1 par de comutação. Ou talvez 3 canais, o que permitirá conectar 4 pólos à carga (por exemplo, três fases 380V)

4. Corrente máxima através dos contatos;

5. Tensão máxima de comutação. Para o mesmo relé, é diferente para correntes diretas e alternadas, por exemplo, 220 V CA e 30 V CC.Isso ocorre devido às peculiaridades dos arcos ao alternar diferentes circuitos elétricos.

6. Método de instalação - blocos terminais, terminal para terminais, solda a uma placa ou Montagem em trilho de fixação.

Relés eletrônicos

Um relé eletromagnético normal clica quando acionado, o que pode interferir no uso de tais dispositivos em instalações domésticas. Relé eletrônico, ou como também é chamado relé de estado sólido, desprovido dessa desvantagem, mas gera calor, porque como chave, é utilizado um transistor (para um relé DC) ou um triac (para um relé AC). Além da chave semicondutora, um relé eletrônico é instalado no relé eletrônico para fornecer a capacidade de controlar a chave com a tensão de controle desejada.

Esse relé para controle usa uma tensão constante de 3 a 32 e comuta uma tensão alternada de 24 a 380 V com uma corrente de até 10 A.

Vantagens:

• baixo consumo de corrente de controle;

• falta de ruído ao trocar;

• um recurso maior (um bilhão ou mais operações, e isso é mil vezes mais que o de um eletromagnético).

Desvantagens:

• esquenta;

• pode queimar por superaquecimento;

• vale mais;

• se queimar, não funcionará.

Como conectar um relé?

A figura abaixo mostra um diagrama da conexão do relé à rede e da carga. Uma fase é conectada a um dos contatos de energia, a uma segunda carga e zero a um segundo terminal de carga.

Então a unidade de energia está funcionando. O circuito de controle é montado da seguinte maneira: uma fonte de energia, como uma bateria ou fonte de alimentação, se o relé for controlado por corrente contínua, é conectada à bobina através de um botão. Para controlar um relé CA, o circuito é semelhante, uma tensão alternada do valor desejado é fornecida à bobina.

Aqui é óbvio que a tensão de controle não depende da tensão na carga, também com correntes. Abaixo você vê o circuito de controle dos ativadores do travamento central do carro com controle bipolar.

Na próxima tarefa, para que o ativador avance, é necessário conectar o sinal de mais e menos ao solenóide para movê-lo de volta - a polaridade deve ser alterada. Isso é feito usando dois relés com 5 contatos (normalmente fechados e normalmente abertos).

Quando a tensão é fornecida ao relé esquerdo, plus é fornecida ao fio inferior (de acordo com o circuito) do ativador, através dos contatos normalmente fechados do relé direito, o fio superior do ativador é conectado ao terminal negativo (ao terra).

Quando a tensão é aplicada à bobina do relé direito e a esquerda é desenergizada, a polaridade é revertida: além disso, através do contato normalmente aberto do relé direito, ela é fornecida ao fio superior. E através do contato normalmente fechado do relé direito - o fio inferior do ativador é conectado ao terra.

Dei esse caso em particular como exemplo do fato de que, usando um relé, você pode não apenas ligar a tensão à carga, mas também implementar uma variedade de esquemas de conexão e inversão de polaridade.

Como conectar um relé a um microcontrolador

É conveniente usar um relé para controlar a carga CA através do microcontrolador. Mas surge um pequeno problema: o consumo atual do relé geralmente excede a corrente máxima através do pino do microcontrolador. Para resolvê-lo, você precisa aumentar a corrente.

O diagrama mostra a conexão de um relé com uma bobina de 12V. Aqui, o transistor de condutividade reversa VT4, ele desempenha o papel de um amplificador de corrente, o resistor R é necessário para limitar a corrente através da base (definido para que a corrente não seja mais do que a corrente máxima através do pino do microcontrolador).

O resistor no circuito coletor é necessário para definir a corrente da bobina, ele é selecionado de acordo com o valor da corrente de resposta do relé, em princípio, pode ser excluído. Paralelamente à bobina, é instalado um diodo reverso VD2 - é necessário para que explosões de auto-indução não matem o transistor e a saída do microcontrolador. Com o diodo, as explosões irão para a fonte de energia e a energia do campo magnético deixará de funcionar.

Arduino e relés

Para os amantes Arduino Existem blindagens de relé prontas e módulos separados.Para proteger as saídas do microcontrolador, dependendo do módulo específico, pode ser implementado o acoplador óptico do sinal de controle, o que aumentará significativamente a confiabilidade do circuito.

O esquema deste módulo é:

Conversamos sobre as características do relé e, portanto, elas são frequentemente indicadas nas marcações na capa. Preste atenção na foto do módulo de relé:

• 10A 250VAC - significa que é capaz de controlar a carga de tensão alternada de até 250V e com corrente de até 10 A;

• 10A 30VDC - para corrente contínua, a tensão na carga não deve exceder 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - marcação, depende de cada fabricante. Nele vemos 05VDC - isso significa que o relé funcionará com uma tensão de 5V na bobina.

Ao mesmo tempo, o relé normalmente possui contatos abertos, apenas 1 contato móvel. O diagrama de conexão do Arduino é mostrado abaixo.

Conclusão

O relé é um dispositivo de comutação clássico usado em qualquer lugar: painéis de controle em oficinas industriais de painéis de distribuição, em automação, para proteger equipamentos e pessoas, para conectar seletivamente um circuito específico, em equipamentos de elevador.

É muito importante para um eletricista iniciante, engenheiro eletrônico ou radioamador aprender como usar relés e fazer circuitos com eles, para que você possa usá-los no trabalho e em casa, implementando algoritmos de relé sem o uso de microcontroladores. Embora isso aumente o tamanho, melhorará significativamente a confiabilidade do circuito. Afinal, a confiabilidade não é apenas durabilidade, mas também confiabilidade e manutenção!