Схема подключения реле: устройство, применение, правила выбора и подключения реле

Механизмы реле

Основные элементы электромагнитного реле

Релейное устройство выполнено в виде катушки, обвитой большим количеством медного провода. Внутри него находится сердечник из металла, закрепленный на ярме — Г-образной пластине.

 

Поверх сердечника и катушки находится якорь — металлическая пластина, удерживающая возвратную пружину. Подвижные контакты крепятся к якорю, а неподвижные — с противоположной стороны.

Узел катушки и сердечника — электромагнит, а узел сердечника, якоря и света — магнитопровод. Контакты обеспечивают контроль над электрической цепью, размыкая и замыкая ее.

Почему происходят скачки напряжения?

В различных устройствах с питанием от сети существуют ограничения по параметрам напряжения. Это касается даже ламп накаливания, но чтобы они перегорели, требуется значительное превышение указанных норм.

Пониженное сетевое напряжение, которое влияет, например, на холодильник, грозит коротким замыканием и выходом из строя компрессора. Повышение негативно сказывается как на компрессоре, так и на электронных элементах агрегата, в результате чего они выходят из строя, а ремонт выливается в круглую сумму

Опять же, даже широкий диапазон параметров напряжения не означает, что устройство будет работать с перенапряжениями, например, от 100 до 240 вольт. Это означает его жизнеспособность в заданном интервале в зависимости от устойчивости электросети.

Однако спровоцировать их могут как минимум 7 основных причин природного, аварийного, техногенного характера:

1. Изношена электропроводка в доме.
2. Отсутствие стабилизаторов на подстанции.
3. Перегрузка потребляемой мощности на линии.
4. Аварийная ситуация в сети передачи.
5. Прервите нейтральную линию.
6. Обход измерительных приборов от недобросовестных потребителей.
7. Природные факторы.

Потребитель несет ответственность за работу электроприборов, правильное распределение нагрузки на внутреннюю проводку и состояние этих сетей. При обнаружении неисправности или аварийной ситуации необходимо немедленно вызвать специальную службу.

Измерить напряжение можно с помощью специального прибора, мультиметра (тестера). При обнаружении отклонения от нормы выше 10% рекомендуется немедленно обратиться в аварийную службу местной электросети для выявления причин скачков напряжения

Энергосистема системы полностью находится в ведении поставщиков электроэнергии. Одна из их задач — просто следить за отклонениями напряжения от нормы на фиксированном участке.

Но, несмотря на разделение обязанностей, даже при жестком контроле, различия встречаются довольно часто.

При установлении причины скачков напряжения на линии можно добиться справедливости и полной компенсации за порчу имущества или низкое качество оказанных услуг.

Основные виды и технические характеристики электромагнитных реле

Существуют следующие типы:

• Реле тока — по принципу действия практически не отличается от реле напряжения. Принципиальное отличие заключается только в конструкции электромагнитной катушки. У токового реле катушка намотана проводом большого сечения, и содержит малое количество витков, поэтому имеет минимальное сопротивление.

Реле тока может быть подключено через трансформатор или напрямую к сети. В любом случае он корректно контролирует силу тока в контролируемой сети, на основании чего выполняются все коммутационные процессы.

• Реле времени (таймеры) — обеспечивают выдержку времени в сетях управления, необходимую в ряде случаев для включения устройств по определенному алгоритму. Такие реле имеют расширенный диапазон настроек, необходимых для обеспечения высокой точности срабатывания. Каждый таймер имеет отдельные требования.

Например, малый расход электрической энергии, малые габариты, высокая точность срабатывания, наличие мощных контактов и т д. Следует отметить, что к реле времени, входящим в конструкцию электростанции, дополнительных требований не предъявляется.

Главное, чтобы они имели прочную конструкцию и обладали повышенной надежностью, так как должны постоянно работать под повышенной нагрузкой.

Любой из типов электромагнитных реле имеет свои определенные параметры. При подборе необходимых элементов стоит учитывать состав и особенности контактных пар для определения питательных функций. Вот некоторые из их основных особенностей:

• Напряжение или ток срабатывания — минимальное значение тока или напряжения, при котором включаются контактные пары электромагнитного реле.
• Напряжение или ток отпускания — это максимальное значение, которое управляет длиной хода якоря.
• Чувствительность — минимальная величина тока, необходимая для срабатывания реле.
• Сопротивление обмотки.
• Рабочее напряжение и сила тока – это значения этих параметров, которые необходимы для оптимальной работы электромагнитного реле.
• Время работы — период времени от начала подачи питания на контакты реле до его включения.
• Время срабатывания — период, в течение которого якорь электромагнитного реле примет исходное положение.
• Частота коммутации — количество срабатываний электромагнитного реле за отведенный интервал времени.

Контактные и бесконтактные

В соответствии с конструктивными особенностями исполнительных механизмов все электромагнитные реле делятся на два типа:

1. Контактные — имеют группу электрических контактов, обеспечивающих работу элемента в электрической сети. Переключение осуществляется за счет их замыкания или размыкания. Это универсальные реле, используемые практически во всех типах автоматизированных электрических сетей.
2. Бесконтактность — главная их особенность при отсутствии исполнительных контактных элементов. Процесс переключения осуществляется регулировкой параметров напряжения, сопротивления, емкости и индуктивности.

По сфере применения

Классификация электромагнитных реле по области применения:

• цепи управления;
• сигнализация;
• автоматические системы противоаварийной защиты (ПАЗ, ПАЗ).

По мощности управляющего сигнала

Все типы электромагнитных реле имеют определенный порог чувствительности; поэтому их делят на три группы:

1. малая мощность (менее 1 Вт);
2. средняя мощность (до 9 Вт);
3. высокая мощность (более 10 Вт).

По быстродействию управления

Любое электромагнитное реле характеризуется скоростью управляющего сигнала, в связи с чем они делятся на:

• регулируемый;
• медленный;
• высокоскоростной;
• безынерционный.

По типу управляющего напряжения

Реле делятся на следующие категории:

1. постоянный ток (DC);
2. переменный ток (АС).

Катушка реле может быть рассчитана на рабочее напряжение 24 В, но контакты реле могут хорошо работать и при напряжении до 220 В. Эта информация указана на корпусе реле.

На картинке ниже видно, что на катушке указано рабочее напряжение 24 В постоянного тока, то есть 24 В постоянного тока.

По степени защиты от внешних факторов

Все электромагнитные реле имеют следующие типы конструкции:

• открытым;
• окутанный;
• запечатанный.

Виды контактных групп

Электромагнитные реле имеют разную конфигурацию и конструктивные особенности контактных групп. Перечислим распространенные типы элементов:

1. Нормально разомкнутые (Normally Open — NO или Normally Open — NO) — их основная особенность в том, что контактные пары постоянно находятся в разомкнутом состоянии, и работают только после подачи напряжения на электромагнитную катушку. В результате электрическая цепь замыкается, проводники начинают работать по заданным алгоритмам.
2. Нормально замкнутые (Normally Closed — NC или Normally Closed — NC) — контакты находятся в постоянно замкнутом состоянии и при срабатывании электромагнитного реле (на катушку подается напряжение) размыкаются.
3. Выключатель – это комбинация нормально замкнутых и разомкнутых контактов. Есть три контакта, общий, обычно обозначаемый COM, замкнутый на общий и разомкнутый на общий. Когда на катушку подается напряжение, размыкается контакт NC и замыкается контакт NO.

Модели электромагнитных реле, в конструкции которых имеется несколько контактных групп, обеспечивают коммутационные процессы в нескольких автоматизированных сетях.

Некоторые типы реле имеют ручной контактный переключатель. Это может быть полезно при настройке схемы. А так же индикация подачи питания на катушку реле.

Разновидности реле

Однофазное цифровое реле контроля напряжения для DIN-рейки

Релейные блоки классифицируются по нескольким параметрам.

Количество фаз

Разделен на:

• однофазные – предназначены для подачи напряжения в жилые помещения;
• трехфазный – подходит для использования в промышленных условиях.

Трехфазные выключатели отключают питание всего оборудования при скачках напряжения на одной из линий.

Тип переключения

Доступные модели:

• максимум — увеличить параметр напряжения до определенного значения;
• минимум — опустить показатель до заданного значения.

Порог напряжения не устанавливается пользователем.

Тип активации воспринимающего элемента

Реле промежуточное РП-18-54 220В постоянного тока

Приемным элементом при включении устройства является электромагнит, магнитоэлектрический прибор, индукционная или электродинамическая система. В зависимости от типа различают реле:

• первичный с прямым подключением контактов к сети;
• вторичный — можно подключать через измерительные индуктивные или емкостные трансформаторы;
• промежуточные — усиливают или преобразуют сигналы в первичные/вторичные модели.

Функции приемного элемента заключаются в преобразовании напряжения в процесс движения якоря относительно ярма.

Тип управления нагрузкой

Для управления напряжением используются следующие модели:

• прямое действие – нагрузка переключается контактами;
• косвенное действие – к нагрузке подключаются вторичные элементы.

Нагрузка прикладывается и подвешивается через определенные промежутки времени.

Читайте также: Реверсивный магнитный пускатель: подключение и запуск, настройка реверса

Тип поступления сигнала

Герконовое реле

В продаже можно найти следующие сцепные устройства:

• электронные — обеспечивают контроль напряжения в условиях высокой нагрузки. Управление освещением и компонентами автомобиля;
• герконы – небольшие модели в виде катушки. Предназначен для закрытия, переключения, открытия сети. Чувствителен к механическим воздействиям и ультразвуку;
• электротермические – выключают и включают электрический ток путем нагревания биметаллической пластины. Применяются для электродвигателей на производстве, обустройстве однофазной или трехфазной электрической сети;
• выдержка времени — планы замедления используются для создания коротких перерывов. Устройства работают в автомобилях, светофорах, елочных венках;
• таймеры освещения — позволяет программировать освещение теплиц, аквариумов, животноводческих комплексов. К ним подключаются обогреватели, вентиляторы;
• электромагнитный — ток к статической обмотке активируется воздействием магнитного поля. Устройства со средней нагрузкой до 320 А и напряжением до 1,6 кВт могут работать только в сети постоянного тока.

Конструктивно стандартный регулятор имеет вид сумки для крепления на DIN-рейку. Некоторые модели выполнены в виде переходников и удлинителей.

Особенности контактов

Общие конфигурации контактной группы реле

По конструкции контактное промежуточное реле состоит из трех типов элементов.

Нормально разомкнутые

Они остаются открытыми до тех пор, пока катушка не будет активирована. Реле срабатывает после подачи напряжения, и контакты замыкаются. Сеть закрыта.

Нормально замкнутые

Они работают по обратному принципу, и в момент отключения реле находятся в замкнутом состоянии. После появления напряжения реле срабатывает, контакты и цепь размыкаются.

Перекидные

При обесточивании катушки средний общий контакт якоря замыкается на неподвижный. После срабатывания реле центральный элемент перемещается вместе с якорем к неподвижному контакту и замыкается вместе с ним. Связь с первым стационарным контактом потеряна.

Модели с несколькими контактными группами обеспечивают управление несколькими цепями.

Электрическая схема реле

Принципиальная схема реле

Принципиальная схема реле наклеена производителем на крышку. Само устройство выглядит как прямоугольник, отмеченный маркером K с цифрой. Для обозначения контактов без приложения нагрузки используется буква К с двумя цифрами, разделенными точкой. Первый — серийный номер устройства, второй — серийный номер контактов.

Контактные группы рядом с катушкой отмечены пунктирной линией. Под схемой подключения также указаны параметры контактов, значение максимального тока подключения. На катушку реле подаются различные токи и напряжения в рабочих условиях.

Схемы подключения

Модуль подключается к потребителям в зависимости от исполнения и количества контактов.

Можно ли самостоятельно стабилизировать напряжение?

Даже если вы уверены, что справедливость восторжествует и виновные возместят ущерб, аварии подобного характера могут привести к тупиковым последствиям, а юридическая бюрократия — далеко не самое приятное занятие.

Для предотвращения последствий отклонений напряжения от нормы можно приобрести и установить специальные устройства – реле контроля напряжения и/или стабилизатор.

Для выравнивания оптимальных параметров напряжения в сети обычно применяют стабилизаторы — местные или стационарные. Но это не всегда удачный выбор из-за того, что устройства работают не быстро и доведение параметров до номинального значения может занять слишком много времени. Для чувствительного к перенапряжению электронного оборудования этот вариант обычно не подходит

Реле управления – один из самых бюджетных, надежных и удобных вариантов. С его помощью не получится стабилизировать напряжение, но техника будет под надежной защитой.

Принцип работы реле напряжения

Устройство рекомендуется приобретать и устанавливать в тех случаях, когда скачки напряжения случаются не слишком часто.

Устройство с помощью микроконтроллера записывает параметры электрического тока, и если значения выходят за пределы заданного оператором диапазона в большую или меньшую сторону, оно размыкает электросеть. Когда реле установит стабильные параметры на линии, оно автоматически возобновит подачу питания.

Реле напряжения может выглядеть по-разному, а также иметь разный набор функций. Некоторыми устройствами можно даже дистанционно управлять через контактор

На многих моделях реле также устанавливается время задержки включения/выключения. Таймер необходим для контроля кратковременных скачков напряжения, например, он не разомкнет цепь сразу при выходе за пределы диапазона, а если будут наблюдаться отклонения в течение 5-10 секунд.

Что касается задержки включения, производители указывают для своих устройств время, которое необходимо дождаться перезагрузки, чтобы предотвратить перегорание.

Реле имеет свои недостатки, оно не может сглаживать колебания, но в сочетании с этим устройством можно использовать стабилизаторы напряжения.

Достоинств у него гораздо больше, чем недостатков:

• экономия на покупке (стоимость ниже, чем на другие защитные устройства);
• надежность приложения;
• визуальный контроль параметров напряжения через цифровой дисплей;
• быстрая реакция.

Прибор прост в использовании и эксплуатации. Выбрать и установить его тоже не составит труда.

Как выбрать реле напряжения?

Реле выпускается 4-х типов — модуль на DIN-рейку (блок), для защиты потребителя (вилка-розетка), на несколько устройств (в виде удлинителя с несколькими розетками), трехфазное устройство (для оборудования используя 3 фазы).

Также является промежуточным реле, оно предназначено для управления независимыми электрическими цепями, замедления срабатывания защиты при необходимости высокой нагрузки и для управления устройствами, требующими значительных значений напряжения.

Переносное реле напряжения рассчитано, в зависимости от модели, на ток от 6 до 16 Ампер. Для подключения потребителей с большим аппетитом устанавливаются либо несколько устройств, либо модели на DIN-рейке

При выборе номинального тока ориентируйтесь либо на номинал автоматических выключателей с реле на DIN-рейке, либо на потребляемый ток электроприборов. В этом случае необходимо покупать агрегат с запасом 20-30%.

Кроме того, при выборе учитывают:

• операционная эффективность;
• фазные (однофазные или трехфазные устройства);
• возможность регулировки диапазона напряжения и предела срабатывания;
• наличие экрана;
• возможность контроля времени;
• функция защиты от перегрева.

Что касается выбора типа реле, то это зависит от количества дорогостоящего и чувствительного оборудования.

Если вы выберете устройство на DIN-рейку, вы защитите всех потребителей, но при длительной волне отключение всего дома не всегда устраивает владельцев, и в этом случае уместны локальные реле.

Настройка реле напряжения

Чаще всего реле уже имеет заводские настройки, оптимальные практически для всех случаев. Но если вам нужно настроить устройство под себя, это вполне реально, если функционал позволяет.

Ничего сложного, в основном всего 3 функции:

1. Umax — опция установки максимального значения напряжения для срабатывания реле. Чаще всего устанавливают от 210 до 270 вольт.
2. Umin – минимальное пороговое напряжение. Обычно от 120 до 200 вольт.
3. Установка таймера переключения после нормализации параметров на линии. Можно установить от 5 до 600 секунд.

Установка нужных параметров осуществляется либо в цифровом виде на светодиодном экране, либо электромеханически с помощью переменного резистора.

Обратите внимание на заводские настройки, если хотите их сохранить, подходят ли они для ваших условий эксплуатации.

Некоторые реле напряжения не имеют возможности индивидуальной настройки верхнего и нижнего порога. Обычно они дешевле, но менее удобны в использовании

Если вас не устраивает настройка по умолчанию для всех электроприборов, вы можете создать для них отдельную линию питания с дополнительным РНК. Инструкции по настройке устройств обычно прилагаются производителем к каждому устройству.

Принцип подключения реле контроля питания

При наличии хоть какого-то опыта работы с электрикой подключение займет не более 20 минут. При этом набор инструментов самый простой – фигурная и индикаторная отвертки, канцелярский нож.

Вообще схемы подключения разные на разных моделях, но производители их проставляют на корпусе или в паспорте прибора. Поэтому, проанализировав общие этапы установки, вы без труда справитесь с большинством типов устройств.

Реле контроля однофазного напряжения обычно устанавливается между ИПУ и группой машин. На вход устройства подходят фаза и ноль, а на нагрузку идет только фаза

Рассмотрим самую простую пошаговую инструкцию по подключению однофазного реле напряжения:

1. Отключите электроприборы от сети.
2. Обязательно отключите питание автоматическим выключателем.
3. С помощью индикаторной отвертки убедитесь, что участок, подготовленный для установки, обесточен.
4. Установите РКН на предварительно собранную DIN-рейку в соответствии с инструкциями производителя устройства, проверив качество креплений.
5. Уберите провода от счетчика к потребителям.
6. Определить ввод и вывод (часто подписаны на приборе), подключить провода от счетчика к вводу и выводу потребителей.
7. Включите выключатель питания. Проверить индикаторной отверткой, есть ли напряжение на входе реле.
8. Активируйте реле, установите пороги напряжения и таймер задержки.

Подключить реле контроля трехфазного напряжения уже сложнее. Если вы не уверены в своих силах и не можете выполнить монтаж по схеме, пригласите специалиста.

Основная схема включения реле

Для включения реле нужно подать управляющий сигнал на катушку. В зависимости от типа реле это может быть ток или напряжение с определенным значением, постоянным или переменным. Реле, управляемые напряжением, используются чаще, чем реле тока, поэтому схемы, в которых они используются, мы рассмотрим в качестве примера.

В качестве управляющего сигнала выбираем напряжение 230 В, а значит катушка также должна иметь номинальное напряжение 230 В. В качестве нагрузки изготовим лампочку, подключенную к нормально разомкнутой части контакта муфты.

Схема работает очень просто — при нажатии кнопки SB1 на катушку подается напряжение, контакт реле смещается в нижнее положение по схеме и включается нагрузка.

Помните, что род тока и напряжения в цепи управления и нагрузке может быть разным!

В этой схеме цепь управления и цепь нагрузки связаны гальванически, так как питаются от одной сети. Поэтому рассмотрим ситуацию, когда гальваническая развязка просто необходима!

Допустим, у нас есть фонари заднего хода, работающие от 12-вольтовой батареи. Необходимо обеспечить включение аварийного освещения в случае отключения электроэнергии в сети 230 В.

Для этого используем реле с катушкой на номинальное напряжение 230 В и подключаем его напрямую к сети. Нагрузка подключается через нормально замкнутую пару контактов.

Пример схемы автоматического включения резервного освещения от аккумуляторной батареи при отключении электроэнергии Пример схемы автоматического включения резервного освещения от аккумуляторной батареи при отключении электроэнергии.

При наличии в сети напряжения 230 В реле включено и контакт находится в верхнем положении по схеме. В случае сбоя питания реле отключается. Выключатель переходит в нормальное состояние, то есть в нижнее положение по схеме, и включает цепь освещения, обозначенную на схеме как лампа ЭЛ и батарея Г1.

Конечно, вряд ли такая схема будет применяться на практике, как минимум в нее добавятся зарядное устройство, выключатель света или датчики движения и многое другое… Но она наглядно демонстрирует возможности использования реле для цепей с разные напряжения.

Схема с самоподхватом

В случае самовывоза обычно вспоминают схемы подключения контакторов. Но с помощью реле можно реализовать и схему самовозврата. Для этого нужен один свободный нормально разомкнутый или перекидной контакт. То есть нужно реле с двумя и более группами контактов или на одну больше отходящих выходных цепей.

Устройство для подключения реле с самовозвратом. Устройство для подключения реле с самовозвратом.

При самоподхвате катушка электромагнитного коммутационного блока приводится в действие от главного контакта или вспомогательного контакта того же блока. В нашем случае катушка заводится через верхний нормально разомкнутый контакт, а схема самоподхвата показана желтым цветом.

Вот как работает схема:

1. При нажатии нормально разомкнутой кнопки SB1 напряжение на катушку подается через нормально замкнутую кнопку SB2.
2. Реле включается и оба контакта переходят в нижнее положение по схеме.
3. Через нижний контакт включается нагрузка, а через верхний контакт подается напряжение на катушку.
4. Для выключения реле необходимо разорвать цепь на катушку. Для этого можно нажать кнопку SB2 или отключить всю цепь.

Таким образом, можно не только управлять нагрузкой с помощью двух неблокирующих кнопок, но и реле может выступать своеобразным триггером, срабатывающим по событию, например при поступлении сигнала от датчика.

И остается включенным даже после исчезновения сигнала, пока не будет нажата кнопка SB2 или отключено напряжение питания. Для этого нужно отделить цепь питания от сигнальной цепи диодом.

Подведём итоги

Схемы в статье приведены только для иллюстрации принципа работы и пояснения логики работы с электромагнитными реле. На практике схемы их подключения могут существенно различаться, но общая логика остается неизменной. В следующих статьях мы поговорим о том, как выбрать реле и на какие параметры стоит обратить внимание.