Что нужно знать о реле

Большинству электронных и механических устройств требуются реле для преобразования небольших электрических входных сигналов в сильноточные выходные сигналы, которые они получают. Традиционно реле использовались в телеграфных цепях дальней связи в качестве повторителей сигналов. То есть сигнал, поступающий из одной цепи, обновляется путем передачи его в другую цепь. Реле широко использовались в телефонных станциях и первых компьютерах для выполнения логических операций.

Существует множество типов реле, отвечающих требованиям различных приложений. Сегодня вы познакомитесь с определением, функциями, приложениями, соображениями по выбору, компонентами, схемой, типами и работой реле. Вы также познакомитесь с их преимуществами и недостатками.

Что такое реле?

Реле представляет собой электрический переключатель, который работает с помощью электромагнетизма для преобразования небольших электрических импульсов в большие токи. Это преобразование происходит, когда электрический вход активирует электромагниты для формирования или разрыва существующих цепей.

Используя слабые входы для подачи более сильного тока, реле могут эффективно действовать как переключатель или усилитель электрического тока. Это зависит от желаемых приложений.

Реле также называют переключателем с магнитным приводом, который активируется и деактивируется, когда электромагнит находится под напряжением. Напряжение, подаваемое на входные клеммы реле, приводит в действие электромагнит.

Реле было изобретено американским ученым Джозефом Генри в 1835 году.

Функции реле

Ниже приведены функции реле в различных приложениях:

• Основная функция реле — служить переключателем, в котором необходимо управлять цепями.
• В некоторых типах реле для замыкания и размыкания контактов используется электромагнит.
• Защищает электрические цепи от перегрузок или сбоев, выступая в качестве защитного реле.
• Функции реле также позволяют системе работать только в течение заданного периода времени или запускаться только по истечении заданного периода времени, что называется реле с задержкой времени.
• Еще одно назначение реле — переключение электродвигателей и осветительных нагрузок.
• Одно реле может служить соединителем нескольких контактов, поэтому все они могут перемещаться вместе, когда катушка реле находится под напряжением или обесточивается. Если один из контактов в реле перестанет двигаться, остальные контакты не смогут двигаться. Реле с таким эффектом также известны как реле безопасности.
• У некоторых типов реле есть отличные функции, когда радиопередатчики и приемники используют одну антенну. Реле служит приемом-передачей, которое переключает антенну с приемника на передатчик.

Применение реле

Ниже приведены области применения реле:

• Релейные цепи используются для реализации функций локусов, играя важную роль в обеспечении критической логики безопасности.
• Как упоминалось ранее, реле обеспечивают функции задержки времени, поскольку они определяют время задержки размыкания и замыкания контактов.
• Реле используются для управления цепями высокого напряжения с помощью сигнала низкого напряжения. Они также используют слаботочные сигналы для управления сильноточными цепями.
• Ретрансляторы служат для защиты устройств, поскольку они обнаруживают прием и изолируют их во время передачи.

Реле перегрузки — это электромеханическое устройство, которое используется для защиты двигателей от сбоев питания или перегрузок. Они часто используются в двигателях для защиты двигателя от внезапных скачков тока, которые могут привести к повреждению.

Работа переключателя реле перегрузки похожа на текущую сверхурочную работу, но отличается от автоматических выключателей и предохранителей, где внезапное срабатывание выключает двигатель. Тепловое реле перегрузки является наиболее часто используемым типом, в котором для отключения двигателя используется биметаллическая пластина. Эта полоса вступает в контакт с контактором, изгибаясь при повышении температуры из-за избыточного тока.

Контакт между полосой и контактором приводит к тому, что контактор обесточивается и блокирует питание двигателя, тем самым отключая систему.

Соображения по выбору реле

Ниже приведены факторы, которые необходимо учитывать при выборе реле для системы:

• Защита. При выборе реле для конкретного проекта необходимо учитывать, как реле будет защищать систему от перегрузок или внезапных скачков напряжения. Необходимо предусмотреть некоторые другие виды защиты, такие как защита контактов и защита катушки. Защита контактов поможет уменьшить искрение в цепях, использующих катушки индуктивности. В то время как защита катушки помогает снизить перенапряжение, возникающее при переключении.
• Следует учитывать стандартные реле со всеми одобрениями регулирующих органов.
• Высокоскоростные переключающие реле жизненно важны для времени переключения, они могут вам понадобиться.
• Необходимо учитывать номинальные значения тока и напряжения реле. Номинальные токи варьируются от нескольких ампер до примерно 300 ампер, тогда как номинальные напряжения варьируются от 300 вольт переменного тока до 600 вольт переменного тока. Также доступны некоторые высоковольтные реле на напряжение около 15 000 вольт.
• Также следует учитывать изоляцию между цепью катушки и контактами.
• Знайте типы контактов, которые он поддерживает, будь то размыкающий, нормально разомкнутый или замкнутый контакт.
• Узнайте, какой контакт лучше всего подходит для вашей системы:«Сделайте до разрыва» или «Разорвите, прежде чем сделать».

Компоненты релейной системы

Ниже представлены компоненты различных типов релейных систем и их функции:

Фрейм – представляет собой контейнер или усиленную раму, которая содержит и поддерживает различные части реле.

Катушка – это проволока, намотанная на металлический сердечник. Это часть, которая создает электромагнитное поле

Арматура – подвижная часть, которая размыкает и замыкает контакты. Имеется прикрепленная пружина, которая возвращает якорь в исходное положение.

Контакты – это проводящая часть, которая заставляет реле замыкать (замыкать) или размыкать (размыкать) цепь.

Реле имеют две цепи; Цепь питания и контактная цепь. Сторона возбуждения имеет катушку, а контакты реле имеют контактную сторону. Катушка реле находится под напряжением, когда ток протекает через катушку и создает магнитное поле. В блоке переменного тока полярность меняется 120 раз в секунду, в системе постоянного тока полярность также фиксирована.

Магнитная катушка притягивает железную пластину, часть якоря. Одна часть этой арматуры прикреплена к металлической раме, выполненной таким образом, что арматура может поворачиваться. Другой конец открывает и закрывает контакты, которые бывают разных конфигураций.

Эти конфигурации зависят от количества разрывов, полюсов и ходов реле. т. е. реле может называться однополюсным, однонаправленным (SPST) или двухполюсным, однонаправленным (DPST).

Разрыв:

Разрыв — это количество отдельных мест или контактов, которые реле использует для размыкания или замыкания одной электрической цепи. Эти контакты бывают одинарными или двойными; одиночный размыкающий контакт (SB) разрывает электрическую цепь в одном месте. в то время как контакт с двойным разрывом (DB) разрывает его в двух местах.

Одиночный размыкающий контакт обычно используется при переключении маломощных устройств, таких как световые индикаторы. Принимая во внимание, что двойной размыкающий контакт используется при переключении мощных устройств, таких как соленоиды.

Полюс:

Полюс — это номер изолированной цепи, которую реле может пройти через переключатель. Однополюсный контакт (SP) может одновременно проводить ток только по одной цепи. В то время как двухполюсный контакт (ДП) может принимать ток по двум изолированным цепям одновременно. Что ж, максимальное количество полюсов, которое может нести реле, равно 12, в зависимости от его конструкции.

Бросок:

Ход — это количество замкнутых контактов на полюс, доступных на переключателе. Однопозиционный переключатель может управлять только одной цепью, а двухпозиционный — двумя.

Вкратце, электромагнитное реле состоит из катушки с проволокой, намотанной на мягкий сердечник (соленоид), железного ярма, обеспечивающего путь магнитного потока с низким сопротивлением, подвижного железного «якоря» и одного или нескольких наборов контактов. Все это объяснено выше, надеюсь, вы поняли.

 Схема реле:

Типы реле

Ниже приведены различные типы реле, используемые и подходящие для различных приложений:

Реле с фиксацией:

Реле с фиксацией сохраняют свое состояние после срабатывания. Вот почему их также называют импульсными реле, реле удержания или реле удержания. Он используется в большинстве приложений для ограничения энергопотребления и рассеяния.

Типы реле с фиксацией состоят из внутренних магнитов, поэтому при подаче тока на катушку внутренний магнит удерживает положение контакта. При этом системе не требуется питание для поддержания своего положения. Вот почему после срабатывания ему удается сохранить последнее положение контакта даже при отключении тока от катушки.

Твердотельные реле (ТТР)

В твердотельных реле используются такие компоненты, как биполярные транзисторы, тиристоры, IGBT, полевые МОП-транзисторы и симисторы. Эти компоненты выполняют операции переключения. По сравнению с электромеханическими реле мощность, получаемая в твердотельных реле, намного выше, потому что мощность, необходимая для управления цепью, намного ниже. Эти реле могут работать как от сети переменного, так и постоянного тока.

Твердотельные типы реле имеют высокие скорости переключения, так как в них отсутствуют механические контакты. В твердотельном реле есть датчик, который также является электронным устройством. Этот датчик помогает включать или выключать питание нагрузки после срабатывания управляющего сигнала.

Герконовые реле:

Как и электромеханические типы реле, герконовые реле также работают с механическим срабатыванием физических контактов, чтобы размыкать или замыкать цепь. Однако герконовые реле имеют небольшую массу и гораздо меньшие контакты по сравнению с электромеханическими типами.

Геркон ранит, так как действует как якорь. Это стеклянная трубка или капсула, заполненная инертным газом, содержащимся в двух перекрывающихся язычках или ферромагнитных пластинах, которые герметично закрыты.

Дифференциальные реле:

Дифференциальные типы реле начинают работать, когда разность векторов двух или более одинаковых электрических величин превышает заданное значение. Реле дифференциального тока срабатывают, когда в системе происходит сравнение величины и разности фаз токов, входящих и выходящих из защищаемой системы.

если система работает в нормальных рабочих условиях, входящие и выходящие токи равны по величине и фазе. Это приводит к тому, что реле неактивно. Но если в системе возникает неисправность, токи перестают быть равными по величине и фазе.

Поляризованное реле:

Как и в названии, поляризованные типы реле очень чувствительны к направлению тока, которым они питаются. Это электромагнитное реле постоянного тока, снабженное дополнительным источником постоянного магнитного поля для перемещения якоря в реле.

В поляризованных реле магнитопроводы состоят из постоянных магнитов, электромагнитов и якоря. Вместо силы пружины в этих типах реле используется магнитная сила для притяжения или отталкивания якоря. Этот якорь представляет собой постоянный магнит, расположенный между полюсами, образованными электромагнитом.

Реле Бухгольца:

Типы реле Бухгольца представляют собой газовые или активируемые реле. Они широко используются для обнаружения зарождающихся или внутренних неисправностей, которые изначально незначительны, но со временем могут привести к серьезным неисправностям. Эти реле в основном используются для защиты трансформатора и устанавливаются в камере между баком трансформатора и расширителем.

Эти типы реле используются только для масляных реле, которые специально используются для систем передачи и распределения электроэнергии. На рисунке ниже показана работа реле Бухгольца.

Реле с инверсией определенного минимального времени (реле IDMT):

Реле с инверсной независимой минимальной выдержкой времени — это типы реле, которые предлагают токовую характеристику тока короткого замыкания с независимой выдержкой времени при более высоком значении. А также, обратная времятоковая характеристика тока КЗ при меньшем значении.

Эти реле IDMT широко используются для защиты распределительных линий и помогают устанавливать ограничения для настроек тока и времени. В этих типах реле время их срабатывания примерно обратно пропорционально току короткого замыкания вблизи значения срабатывания.

Реле защиты от перегрузки:

Типы реле защиты от перегрузки специально разработаны для обеспечения защиты от перегрузки по току для электрических двигателей и цепей. Эти реле перегрузки бывают разных типов, например, стационарные биметаллические ленточные, электронные или сменные биметаллические нагреватели и т. д.

Всякий раз, когда электродвигатель перегружен, такому двигателю потребуются эти типы реле для защиты системы от перегрузки по току. По этой причине необходимо использовать оборудование для измерения перегрузки, такое как тепловое реле. Это тепловое реле содержит катушку, которая нагревает биметаллическую полосу или припой, который затем плавится.

Принцип работы

Принцип работы реле зависит от его типа и того, для чего оно предназначено. Однако простое электромагнитное реле состоит из катушки провода, намотанной на сердечник из мягкого железа (сердечник из мягкого железа). Он также содержит железное ярмо, обеспечивающее путь магнитного потока с низким магнитным сопротивлением, подвижный железный якорь и один или несколько наборов контактов.

Этот якорь шарнирно соединен с ярмом и механически связан с одним или несколькими наборами подвижных контактов. Пружина помогает удерживать якорь на месте, так что при обесточивании реле в магнитопроводе остается воздушный зазор. В некоторых типах реле один из двух наборов контактов замкнут, а другой набор разомкнут.

Некоторые реле могут иметь больше или меньше наборов контактов в зависимости от цели их использования. Имеется провод, соединяющий якорь с ярмом, что обеспечивает непрерывность цепи между подвижными контактами на якоре. когда электрический ток проходит через катушку, он создает магнитное поле, которое активирует якорь, и последующее движение подвижных контактов либо устанавливает, либо разрывает соединение с неподвижным контактом.

Если группа контактов была замкнута при обесточивании реле, то движение размыкает контакты и разрывает связь, и наоборот, если контакты были разомкнуты. Когда ток на катушку не подается, якорь возвращается силой, примерно вдвое меньшей силы магнитного поля, в расслабленное положение. Усилие обычно обеспечивается пружиной, сила тяжести также используется в промышленных пускателях двигателей.

Посмотрите видео, чтобы узнать больше о работе реле:

Преимущества и недостатки реле

Преимущества:

Ниже приведены преимущества различных типов реле:

• Он позволяет управлять удаленным устройством.
• Контакты легко меняются.
• Изолирует активацию части исполнительной части.
• Хорошо работает при высоких температурах.
• Его можно активировать слабым током и активировать большие машины большой мощности.
• Один сигнал можно использовать для одновременного управления несколькими контактами.
• Выключателем может быть постоянный или переменный ток.

Недостатки:

Несмотря на хорошие преимущества реле, все же существуют некоторые ограничения. ниже приведены недостатки реле в их различных применениях:

• Контакты в системе повреждаются со временем. Он часто изнашивается, окисляется и т. д.
• Длительное время переключения
• Звуки активации и деактивации контактов могут мешать.

Заключение

Реле — это отличные компоненты, которые служат для различных целей в приборах в зависимости от необходимого эффекта реле. В этой подробной статье мы рассмотрели определение, функции, применение, выбор, типы и работу реле. Мы также видели их преимущества и недостатки.

Надеюсь, вам понравилось чтение, если да, пожалуйста, прокомментируйте ваш любимый раздел этого поста. И, пожалуйста, не забудьте поделиться с другими техническими студентами. Спасибо!