Реле тока: принцип работы, виды, устройство, схемы включения

Общее описание конструкции

Понятие «реле» объединяет целое семейство устройств различной конструкции. Но в общем случае реле состоит из трех основных функциональных элементов:

• Отзывчивый.
  Это первичный элемент, который воспринимает контролируемое значение и преобразует его в другое физическое значение.
• Середина.
  Сравнивает полученное значение с заданным параметром. Если это значение больше или меньше заданного параметра, основное действие передается элементу активации.
• Должностное лицо.
  Этот элемент передает действие в цепях, управляемых реле. В результате такого воздействия могут происходить: размыкание или подключение контролируемой цепи, переключение параметров тока.

Конструкция и принцип работы первичного элемента зависят от того, какое назначение имеет реле и на какое физическое значение (ток, напряжение, свет, тепло и т д.) оно рассчитано.

Как проверить электромагнитное реле

Работоспособность электромагнитного реле зависит от катушки. Поэтому мы в первую очередь контролируем обмотку. Ее называют мультиметром. Сопротивление обмотки может быть как 20-40 Ом, так и несколько кОм. При измерении просто выберите правильную область.

Если есть данные о том, какое должно быть значение сопротивления, сравниваем. В остальном довольствуемся отсутствием короткого замыкания или обрыва цепи (сопротивление стремится к бесконечности).

Проверить электромагнитное реле можно с помощью тестера/мультиметра

Другой вопрос, меняются ли контакты или нет, и насколько хорошо подходят контактные площадки. Проверить это немного сложнее. К выходу одного из разъемов можно подключить блок питания. Например, одна батарея.

При срабатывании реле потенциал должен появиться на другом контакте или исчезнуть. Это зависит от типа тестируемой контактной группы. Проверить наличие тока можно и с помощью мультиметра, но его необходимо перевести в правильный режим (проще контроль напряжения).

Если мультиметра нет

Мультиметр не всегда есть в наличии, но почти всегда есть батарейки. Давайте посмотрим на пример. Это своего рода реле в герметичной коробке. Если вы знаете или нашли тип, вы можете увидеть его свойства по имени. Если данные не найдены или на реле нет имени, мы разберемся в этом. Обычно вся важная информация указана здесь. Требуется напряжение питания и коммутируемые токи/напряжения.

В этом случае у нас есть реле, которое работает от 12 В постоянного тока. Ну а если есть такой источник питания, то его используем. Если нет, собираем несколько аккумуляторов (последовательно, то есть по одному), чтобы получить в сумме необходимое напряжение.

При последовательном соединении аккумуляторов их напряжения суммируются

Получив источник тока нужного номинала, подключаем его к выводам катушки. Как определить, куда ведет катушка? Обычно они подписаны.

В любом случае есть обозначения «+» и «-» для подключения источников питания постоянного тока и знаки переменного типа типа «≈». Подаем питание на соответствующие контакты. Как дела? Если катушка реле исправна, слышен щелчок — это перетянутый якорь. Когда напряжение снимается, оно снова слышно.

Проверяем контакты

Но щелчки — это одно. Это означает, что катушка работает, но нужно еще проверить контакты. Возможно они окислились, цепь замыкается, но напряжение резко падает. Может они износились и контакт плохой, может наоборот закипели и не размыкаются. В общем, для полноценной проверки электромагнитного реле необходимо также проверить работоспособность контактных групп.

Проще всего объяснить на примере реле с одной группой. Обычно они встречаются в автомобилях. Автолюбители называют их по количеству контактов: 4-контактный или 5-контактный. В обоих случаях есть только одна группа. Просто четырехконтактное реле содержит нормально замкнутый или нормально разомкнутый контакт, а пятиконтактное реле содержит группу переключателей (перекидные контакты).

Электромагнитное реле 4 и 5 контактов: расположение контактов, схема подключения

Как видите, питание в любом случае подается на выводы подписанные 85 и 86. А к остальным подключается нагрузка. Чтобы проверить 4-контактное реле, вы можете собрать простую связку из маленькой лампочки и батарейки нужного номинала.

Прикрутите концы этого жгута к клеммам разъемов. В 4-контактном реле это контакты 30 и 87. Что происходит? Если контакт замкнут (нормально разомкнут), при срабатывании реле лампа должна загореться. Если группа открытая (нормально закрытая) следует выйти.

В случае с 5-контактным реле схема будет немного сложнее. Здесь вам понадобятся две пачки лампочек и батарейки. Используйте лампы разного размера, цвета или каким-либо образом разделите их. Если на катушке нет тока, у вас должна гореть одна лампочка. При срабатывании реле оно гаснет, загорается другое.

Преимущества и недостатки использования ЭМР

Основными аргументами в пользу использования электромагнитного реле в цепи управления электрической цепи являются:

• устойчивость к воздействию на сети импульсных перенапряжений;
• способность электрической изоляции выдерживать до 5 кВ между контактами и катушкой управления;
• небольшое падение напряжения на контактах в замкнутом состоянии;
• возможность коммутации нагрузки до 4 кВт размером менее 10 см³;
• низкое тепловыделение;
• наличие гальванической развязки между контактной группой и цепями управления;
• относительно доступная цена.

Среди «минусов» такого технического решения стоит выделить ограниченный механический ресурс оборудования, высокое энергопотребление и создание помех в момент работы.

Назначение и принцип работы

Это устройство предназначено для контроля количества электроэнергии на определенном участке сети. При превышении установленного значения РМТ переключается и подает сигнал на исполнительное устройство, которое отключит участок цепи или включит аварийное табло.

Каждый элемент: релейная защита, пускатели, контроллеры, двигатели, трансформаторы в электрической сети имеет свой максимально допустимый ток. Использование реле максимального тока вместо автоматических выключателей или предохранителей имеет преимущество селективности. В этом случае можно отключить определенную часть схемы, не затрагивая другие.

О том, как работает реле максимального тока и как его настроить, вы можете узнать из видео:

Условное обозначение

На электрической схеме реле обычно обозначают прямоугольником, от больших сторон которого отходят линии силовых линий соленоида.

Графические маркеры

Графический способ отображения элементов реализован через геометрические фигуры:

• контакты — аналогичны контактам выключателей;
• устройства с контактами возле катушки — подключение пунктиром;
• контакты в разных местах — рядом с прямоугольником серийный номер;
• полярное реле – прямоугольник с двумя проводами и соединительной проушиной;

  Контактная группа реле

• зафиксировать выключатель, когда он сработает — жирная точка на неподвижном контакте;
• замкнутые контакты реле после снятия напряжения — на обозначении замкнутого или разомкнутого контакта рисуется кружок;
• магнитоуправляемые контакты (герконы) в корпусе — круг;
• количество витков — косые линии;
• подвижный контакт — стрелка;
• однолинейная проводящая поверхность — прямая линия ответвительных проводов;

  Поляризованное реле

• кольцевая или цилиндрическая токоведущая поверхность — окружность;
• перемычки (реле как делители напряжения) для рассечения сети — ряд символов съемного соединения;
• звено сцепки — П-образный кронштейн.

Буквенное обозначение

Реле УГО недостаточно для правильного чтения схемы. В этом случае используется буквенный метод. Код реле – английская буква К. Для четкого понимания того, что может означать буква на схеме реле, следует обратиться к таблице.

Письма	Расшифровка
АК	Блок реле/комплекс защиты
АКЗ	Комплект реле сопротивления
Калифорния	Реле тока
КОШКА	R ток с BNT
КАВ	R ток при торможении
КАЗ	Реле тока с функциями фильтра
КБ	Р замок
КФ	Частота R
КХ	Индекс
КЛ	Средний
Ф	Предохранитель
XN	Неразъемное соединение
ХТ	Разборное соединение
KQC	Доверять»
KQT	Реле «выключено»
КТ	R время
КСГ	Термальный
К.В	R напряжение
К 2.1, К 2.2, К 2.3	Контактные группы
ХТ	Терминалы
Е	Элементы, к которым подключается реле
НЕТ	Нормально разомкнутые контакты
Северная Каролина	Нормально замкнутые контакты
COM	Стандартные (подкачиваемые) контакты
мВт	Потребляемая мощность
мВ	Чувствительность
Ом	Сопротивление обмотки
В	Классификация напряжения
мА	Текущий бренд

Буквы можно использовать на графической диаграмме.

Обозначения в зависимости от типов реле

В зависимости от типа релейные блоки могут обозначаться на схемах по-разному.

Область применения

Функциональным назначением этого устройства является контроль величины тока на определенном участке электрической цепи. При превышении заданных параметров конструкция размыкает цепь или подает сигнал на индикаторные элементы щита, пульта управления и контроля. Оба варианта возможны одновременно, индикация может быть световой на табло, светодиодной или звуковой.

Преимуществом таких защитных элементов является выборочный выбор определенного участка, устройства, которое отключается в случае выхода из строя. В этом случае может работать другое оборудование в системе или на производственной линии. В то же время такая система защиты и управления выполняет диагностические функции, которые указывают, где неисправность.

Реле этого типа широко используются в быту и на промышленных объектах, в квартирах и частных домах электропроводка делится на отдельные группы:

• Розетка;
• Осветительные приборы;
• Для отопителей с высокой мощностью, отдельные линии и др.

Там, где предполагается использование электронного оборудования, чувствительного к внезапным изменениям тока и напряжения, обычно в группе розеток, устанавливается РМТ. Это эффективно защищает дорогостоящее оборудование от перегорания входных цепей в случае короткого замыкания или скачка напряжения в сети.

Реле устанавливается после защитных автоматических выключателей в щитке, они дублируют функцию защиты. Порог срабатывания устанавливается максимально допустимым для оборудования, получающего питание от розеток этой линии.

В производстве реле максимального тока используются для контроля величины токов и защиты магнитных пускателей, контроллеров, электродвигателей, трансформаторов и других элементов электрических цепей.

Виды РМТ

Токовые реле делятся по способу подключения:

1. Первичные включаются в автоматический выключатель непосредственно коммутационными контактами и токовой катушкой, такие устройства применяются в сетях напряжением от 12,24, 220, 380 до 1000В
2. Вторичные применяются в сетях с высоким напряжением, так как токи большие, их подключают к разрыву через трансформатор тока. Магнитная катушка включена последовательно в разрядник вторичной обмотки трансформатора, где ток пропорционален току в первичной обмотке, но в десять раз меньше. При достижении порогового значения контакты переключателя размыкают цепь, подключенную к первичной обмотке трансформатора.

Вторичные реле делятся по способу измерения величины тока и принципу работы механизма переключения:

• Индукционная с трансформатором тока;
• Электромагнитные реле с катушкой и сердечником;
• Дифференциалы работают по принципу сравнения величины тока в секциях до и после нагрузки. При нормальной работе эти токи равны, при КЗ или утечке по разным причинам они разные, то нагрузка отключается от источника питания;
• Электроника работает на полупроводниках, при превышении установленного порога значения тока происходит замыкание p-n-p-перехода и отключение нагрузки.

Каждый тип имеет свои функции включения в цепи с разными нагрузками, это зависит от конструкции реле, функционального назначения цепи, величины тока и типа нагрузочных устройств.

Принцип действия и устройство

Токовые реле бывают с минимальными и максимальными значениями срабатывания. Первый отключает линию, когда значение потребления падает ниже определенного уровня, второй, когда характеристики сопротивления превышают заданное значение.

Физически они представлены на рынке в трех видах исполнения: электромагнитном, электронном и цифровом. Современные модели объединяют все типы реле тока в одном блоке.

Электромагнитные

Самый простой в производстве тип, отличающийся надежностью, ценой и неприхотливостью в эксплуатации. В основе функциональности для него лежит борьба двух сил – механической (которая стремится сдвинуть контактный толкатель в одну сторону) и электромагнитной (смещает ее в противоположную сторону).

Первый – за счет обычной пружины с возможностью управления тягой. Второй представляет собой обмотку, размещенную вокруг подвижного элемента.

Для реле минимального тока контактор первоначально размыкается под действием пружины. При подаче тока электромагнит преодолевает механическую силу, соединяя линию. Как только ток упадет ниже определенного уровня, силы катушки будет недостаточно, чтобы преодолеть действие пружины, и контакт снова разомкнется.

В реле, которые работают с максимальным током, ситуация обратная. Первоначально линия подключается под действием механической силы. Катушка пытается открыть ее, но пока ток, протекающий через нее, слаб, подвижный элемент не может преодолеть механическое сопротивление.

Преимущества:

• цена;
• простота;
• надежный;
• неприхотливость.

Минусы:

• зависимость от исправности механической части;
• погрешность измерения;
• низкая скорость отсечки;
• ухудшение чувствительности со временем из-за износа пружины;

Механические устройства этого класса не универсальны, они делятся на реле с максимальным током и минимальным.

Электронные

В отличие от предыдущего типа, им не нужны движущиеся части. Вся внутренняя структура состоит из:

• схема управления с одним или двумя транзисторами или тиристорами, ограничивающими сопротивление;
• последовательности элементов, которые преобразуют токи для питания цепи;
• отключение исполнительного модуля.

Верхний предел срабатывания реле максимального тока задается резистором R2. Нижний R3. Последнее для данной компоновки составляет 0,2–0,3 А.

Линия нагрузки Х1 понижает напряжение на R3, часть остатка которого идет на R2, где гасится сопротивлением резистора. Если количество ампер превысит указанный предел, а ток продолжится, база транзистора V3 откроется.

Это приведет к срабатыванию расцепляющего реле К1. Так как размыкание контактов К1.1 и К1.2 приведет к разрыву цепи питания нагрузки. Для возврата устройства в нейтральное состояние протекания тока используется кнопка S1 «Сброс».

Что касается остальных элементов схемы, то связка из стабилитрона V1, диода V2, резистора R1 и конденсатора С1 служит источником стабилизированного тока для остальных элементов конструкции. V4 предотвращает реверсирование энергии эмиттером транзистора в случае переполюсовки в цепях. Названное событие обычно происходит в моменты срабатывания электромагнитного расцепителя К1.

Преимущества:

• универсальность устройства – реле максимального и минимального тока соединены в общей, относительно простой конструкции;
• выключатель имеет хорошую чувствительность.

Минусы:

• меньшая надежность по сравнению с электромагнитными;
• расширение функций только за счет усложнения схемы.

Цифровые

Дальнейшее развитие электронных реле тока привело к появлению цифровых моделей. Устройство хранит информацию о потреблении в цифровом виде. Он получает его путем преобразования показаний аналогового датчика в двоичный код. Если разница слишком велика и выходит за установленные пользователем пределы, линия нагрузки отключается.

Если потребление возвращается к норме, машина снова активирует его. Нередко цифровые реле тока оснащаются возможностью связи с другим оборудованием, что позволяет легко интегрировать их в системы умного дома».

Преимущества:

• функциональность;
• возможность удаленного сетевого управления;
• настройка параметров устройства;
• точность измерений.

Дефектов не обнаружено.

Читайте также: Разрядник: устройство, принцип работы и виды разрядников

Практическое использование

Нюанс использования реле максимального тока среди других устройств защиты заключается в возможности ручной установки параметров ограничения максимального и минимального тока в отходящей линии, превышение которых приводит к блокировке.

Эти устройства становятся особенно важными в тех случаях, когда сама нагрузка периодически увеличивается до больших рабочих значений, например, в случае электродвигателей.

Их запуск – это быстрый, но неуклонный рост потребления с последующим снижением норм электроэнергии. Автоматический выключатель должен определять номинальный коэффициент без срабатывания при реагировании на короткие замыкания.

Последние аналогичны устройствам, срабатывающим при увеличении сопротивления линии, по которой электричество начинает течь в больших количествах. Отличие только в моменте усиления нагрузки. Он не плавный, как у электродвигателя, а пилообразный. То есть резко увеличивается до максимума и не уменьшается со временем.

Еще одним преимуществом использования силового реле является наличие среди настроек параметра включения-паузы. Дело в том, что в момент подключения нагрузки к линии происходит скачок потребления.

Машина должна не сразу отключать питание, а выждать определенное время для проверки последующей нормализации потребительских характеристик. И уже в случае, если сопротивление нагрузки останется высоким, отключите питание.

Между прерыванием текущего потока и его возобновлением должна быть пауза, иначе клиентское устройство может выйти из строя. Это относится, в частности, к трансформаторной технике и электродвигателям. То есть все оборудование, где есть обмотка возбуждения.

Критерии выбора реле

На рынке представлено множество моделей разных производителей, но выбор определяется эталонными условиями исходя из условий эксплуатации оборудования. В первую очередь учитывается величина токовой нагрузки, современные изделия предоставляют больше вариантов монтажа, на ровных поверхностях и ваших — рейках в распределительных шкафах. Некоторые образцы имеют большое количество опций и преимуществ:

• малые габариты,
• легко регулируемый широкий диапазон порогов,
• световая и звуковая индикация при срабатывании;
• Цифровая индикация значений различных параметров на жидкокристаллическом или светодиодном экране.

При выборе изделия необходимо учитывать условия размещения, климатический фактор и степень защиты реле. В зависимости от модели и количества опций реле может иметь большое количество технических характеристик, но есть принципиальные, которые обязательно характеризуют все актуальные реле. Читайте также статью ⇒ Реле приоритетного тока.

Основные технические характеристики

• Номинальный (рабочий ток) в катушке;
• Ток в катушке допускается для длительной работы;
• Коэффициент восстановления контактов после срабатывания (отношение тока срабатывания к току размыкания контактов), обычно 0,6 — 0,8;
• Порог тока срабатывания;
• Максимально допустимый ток на замыкающих контактах;
• Допустимый ток при длительной работе на контактах выключателя;
• Ток потребления обмотки катушки в нормальном режиме;
• Увеличение мощности в % по очереди;
• Тип текущей переменной или константы;
• Рабочий стресс;
• Масса, габариты, вес и другие параметры в зависимости от модели и ее назначения.

Совет №2 При установке реле или изменении нагрузки, помимо порогового тока срабатывания, не забудьте установить правильное время срабатывания. В противном случае при большом интервале перед остановкой элементы нагрузки могут сгореть.

Рассмотрим технические характеристики на примере изделий серии РТ-80…90.

Модификация модели РТ	рабочие токи, А
фиксированные рабочие токи на индуктивный элемент, А	время отклика, с*
811	10.1	4.1АА* 5.1АА* 6А* 7А* 8А* 9А*10А	1* 2* 3* 4
911
812	5.1	2А* 2,5А* 3А* 3,5А* 4А* 4,5А* 5А
912
821	9,9	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	4* 8* 12* 16
822	5.1	2А* 2,5А* 3А* 3,5А* 4А* 4,5А* 5А
831	9,9	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	1* 2* 3* 4
832	5.1	2А* 2,5А* 3А* 3,5А* 4А* 4,5А* 5А
841	9,9	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	4* 8* 12* 16
842	5.1	2А* 2,5А* 3А* 3,5А* 4А* 4,5А* 5А
851	9,9	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	1* 2* 3* 4
951
852	5	2А* 2,5А* 3А* 3,5А* 4А* 4,5А* 5А
952
861	10	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	4* 8* 12* 16

допустимый для длительной работы ток в катушках в % от номинального.	Для всех модификаций РТ (80…90)	110
110
Минимальная норма возврата	0,8
Для РТ (81…84 и 91) ток замыкания при напряжении питания 24-250В независимо от постоянного или переменного тока в цепи размыкание осуществляется контактами другого выключателя	5А
увеличение потребляемой мощности катушки после работы в %	15
Текущий тур	~ текущий	2
— ток	0,5
Для модификаций РТ (81…84 и 86) токи при размыкании или замыкании контактов в цепях сигнализации 24 — 250В, А	~ текущий	1
— ток	0,2
Потребляемая мощность в текущем режиме равна установленному току	для PT80	10А
для РТ90	30А

 

Описание модели РМТ 101

Это реле современного дизайна, многофункциональное и пользуется спросом у потребителей, рассмотрим его технические возможности.

Функциональное назначение

Реле используется для контроля тока нагрузки в течение всего времени работы агрегатов нагрузки с однофазным током. Пределы измерения тока от 0 до 100А, прибор отключает нагрузку при достижении установленного порогового значения тока.

Нагрузка подключается к контактам выключателя реле с током потребления не более 1,75 кВА Токовые нагрузки выше этого значения до 20 кВА подключаются через магнитные пускатели с контактами, способными выдерживать нагрузку соответствующей мощности.

Элементы управления реле позволяют пользователю вручную установить:

• Применимые пороги;
• Конечная задержка;
• Время повторного закрытия после операции;

При этом помимо защитных функций изделие имеет дополнительные функции:

• Цифровой амперметр измеряет и отображает токи нагрузки;
• Ограничение потоков потребления;
• Используется реле с приоритетом выбора нагрузки.

Встроенный трансформатор тока позволяет измерять значение тока без разрыва цепи, светодиодные индикаторы на передней панели показывают состояние реле и пределы тока нагрузки.

Наиболее важные технические характеристики

Электропитание однофазного переменного напряжения	220В
Частота сетевого напряжения	50 Гц
Текущий диапазон измерения	0-100А
Погрешность измерения	1%
Интервал регулировки времени включения	0 — 900 сек.
Интервал настройки времени паузы	0 — 300 сек.
Максимальный ток переключения	8А
Максимально допустимое напряжение	400В
Потребляемая мощность без нагрузки	3,5 Вт.
Износостойкость контактов переключателя: — при нагрузке 8А — при нагрузке 1А	100 тысяч операций; 1 миллион.
Сечение подключаемых проводов в сети	0,5 – 2 мм2
размеры	90-52,6-69,1
прикреплять	На вашем — железная дорога

Конструкция позволяет изделию функционировать во всех положениях в пространстве по отношению к земной поверхности.

Ошибки, которые допускаются при монтаже и эксплуатации РМТ

• В условиях больших высот электромагнитные конструкции не могут функционировать. Это связано с изменением атмосферного давления. Посмотрите внимательно на характеристики, обычно допускается эксплуатация до 2000м над уровнем моря. В авиационной технике этот фактор обязательно учитывается.
• На конструкциях с большим количеством переключающих контактов пластины располагают очень близко друг к другу. Поэтому при пайке обязательно используйте изоляционные трубки или термоусадочные трубки. Особенно, если реле используется в среде с вибрацией, это устранит возможное короткое замыкание.

Схемы подключения реле тока

Как и во всех случаях использования классической электропроводки, она представляет собой трехфазное питание и рассчитана на одну линию. Следовательно, реле защитного тока также разделяются при подключении.

Для одной фазы картина будет несколько иной. На приведенной ниже схеме следует обратить внимание на подключение измеряемой линии напрямую и через трансформатор тока к автомату. Во втором случае увеличивается ширина рабочей зоны. Применение нагрузки в обоих вариантах измерительной схемы обязательно, так как определяется число ампер на линии, при котором необходимо обеспечить протекание в ней тока.

Развитие техники привело к разделению потребительских единиц на приоритетные и второстепенные. К первым относятся компьютеры, телевизоры, приставки и вся техника, которую нежелательно выключать.

Во вторую входит остальное оборудование, если допускается прерывание силового контакта от линии. Многие силовые реле позволяют управлять двумя типами устройств по отдельности — приоритетными и второстепенными.

Последняя схема интересна еще и тем, что в качестве амперметра используется индукционный метод, для чего достаточно разместить провод для питания потребителей током между соответствующими датчиками. То есть отдельная нагрузка не требуется – в их роли работают приоритетные устройства, а отдельный трансформатор тока заменяется встроенным. Причем вторая обмотка является каналом подачи питания на само клиентское оборудование.

И схема, относящаяся именно к цепям защиты электродвигателя. Основная ниша его применения – производство, так как мощные трехфазные двигатели редко используются в быту.

Каждая конкретная модель реле тока в зависимости от функциональных возможностей и внутреннего устройства имеет нюансы подключения. Рекомендуется ознакомиться с ними в руководстве пользователя, чтобы избежать последующих аварийных ситуаций.

Силовое реле — это автоматическое устройство, защищающее оборудование от скачков напряжения. Срабатывание вызвано скачками ампер, возникающими в результате коротких замыканий, чрезмерных нагрузок или других форс-мажорных обстоятельств. В то же время реле подобного типа не чувствительны к временному увеличению силы тока.