Применение промежуточных реле в быту и на производстве

Промежуточное реле в электрике выполняет примерно ту же задачу, что и транзистор. То есть усиливает, размножает и распределяет электрические сигналы. На реле возможно построение логических схем, систем защиты, щитов управления производственными процессами. Не реже они встречаются в бытовой технике.

Задачи промежуточного реле

Промежуточные реле выступают посредником в цепях с отличающимися токами или напряжениями. Например, вы нажимаете кнопку «старт» на панели стиральной машины. Кнопка располагается на низковольтной электронной плате, где напряжение не превышает 24 В. При нажатии кнопки «старт» плата управления выдает сигнал напряжением 12 В на катушку промежуточного реле. Оно замыкает силовые контакты и подает напряжение 220 В на двигатель.

Реле в стиральной машине Samsung

В данном случае устройство на 12 В выступает посредником между низковольтной цепью управления (электронная плата) и высоковольтным двигателем на 220 В.

Промежуточные реле часто применяют в роли умножителя контактов. По аналогии со стиральной машиной нажатие кнопки «пуск» приводит к включению и двигателя, и нагревательного элемента. Таким образом, реле позволяет одновременно включить десятки электрических цепей.

Из вышесказанного выделяются 2 основных назначения:

1. Согласование между силовыми и слаботочными цепями. Повышает электробезопасность.
2. Увеличение числа выходных контактов. Подав сигнал в 1 провод, возможно передать его по множеству других линий.

к содержанию ↑

Конструкция

Существует множество модификаций промежуточных приборов. Однако по принципу действия и устройству все они похожи. Есть управляемые контакты. В зависимости от модели их бывает от 2 до нескольких десятков. Обычно достаточно 4 перекидных контакта. Они выполняются нормально-замкнутыми или нормально-разомкнутыми. Есть и управляющие контакты. Для включения прибора на них необходимо подать напряжение.

Устройство промежуточного реле

Это интересно. В конструкции реле часто используются драгоценные металлы. Например, в некоторых моделях контакты покрыты золотом или платиной. В других они полностью выполнены из электротехнического серебра высокой пробы. Драгоценные металлы применяются с целью повышения проводимости контактов и устойчивости к коррозии.

Описание работы реле

У промежуточных реле простой принцип работы. В основе строения устройства лежит катушка (1). Она намотана эмалированным медным проводом в лаковой изоляции (2). При подаче на выводы катушки напряжения в ней создается электромагнитное поле. Оно притягивает к сердечнику катушки якорь (3). Он, в свою очередь, замыкает управляемые контакты реле (4). Если с катушки (1) убрать напряжение, то пружина (5) сожмется и вернет якорь в первоначальное (нормальное) положение. Для фиксации всех элементов конструкции и замыкания магнитного потока служит магнитопровод (6).

Виды промежуточных устройств

На заре развития электротехники производились «примитивные» электромагнитные реле. Затем люди поняли, что если поместить контакты в вакуум, то устройство прослужит дольше. Так появилось герконовое реле. Далее прогресс пришел к тому, что если исключить из устройства подвижные части, то срок работы увеличится еще сильнее. В результате миру явились твердотельные реле.

Реле твердотельное SSR-10DA

Это лишь малая часть разновидностей этих приборов. Реле существует сотни видов, каждый из которых создан под определенные цели.

Как включить реле

В классическом электромагнитном устройстве есть пара контактов. Они подвижны. Если на них подается ток, то электромагнит прижимает контакты друг к другу и управляемая цепь замыкается. Такие релейные приборы включаются, если подать на них управляющее напряжение. Обычно именно они и выполняют функцию промежуточных.

Существуют и герконовые реле (геркон, герметичный). Конструкция представляет 2 контакта, помещенных в герметично запаянную стеклянную колбу. Они включаются, если попадают под действие магнитного поля. Проверка такого прибора производится с помощью постоянного магнита. Его необходимо поднести на расстояние 5-15 мм.

Виды реле устройств:

1. Твердотельные реле успешно применяются в роли промежуточных. Для включения на прибор необходимо подать управляющее напряжение. В отличие от электромагнитных, в твердотельных устройствах нет подвижных частей.
2. Тепловые реле встречаются в чайниках, утюгах, термопотах и автоматических выключателях (тепловой расцепитель). Тепловые устройства замыкают контакты при определенной температуре.
3. Реле времени. Для включения необходимо, чтобы прошел определенный промежуток времени. Устройство предназначено для отложенного запуска электрических агрегатов. Классический пример — «крутилка» в советских стиральных машинах. Заводится механизм, и реле отсчитывает время до выключения двигателя. При этом слышен характерный треск.

Существуют другие устройства, срабатывающие на иные типы внешнего воздействия. Они выступают чем-то вроде органов чувств в мире электроники. Такие приборы реагируют на:

• изменение давления (высоты над уровнем моря);
• снижение (увеличение) температуры, влажности;
• появление магнитного поля;
• изменение положения в пространстве;
• наличие света, звука, вибрации.

к содержанию ↑

Конструктивные особенности и крепеж

Приборы старой модификации крепились в электрический щит болтами. Крепеж неудобный. Болты постоянно вываливаются из рук. Монтаж реле тратит много времени. Современные модульные устройства производятся с крепежом на дин рейку. Они часто выпускаются с колодкой. При выходе прибора из строя не нужно отключать провода. Достаточно вытащить его из колодки и заменить новым.

Дополнительная информация. Колодка выполняет те же задачи, что и розетка. В нее вставляется устройство. Колодка имеет нужное число контактов. При необходимости достаточно заменить только само релейное устройство. Колодка остается на месте. Такое техническое решение экономит время на ремонт и обслуживание электрических щитов.

Существуют особенности и в типах корпусов. Они бывают полностью герметичными или открытыми. У некоторых моделей корпус выполнен из прозрачного оргстекла, что позволяет визуально оценить работоспособность. Другие закрыты в прочный металлический, пластиковый или карболитовый кожух, что защищает от воздействия внешних факторов.

Время переключения контактов

В большинстве случаев выдержка времени не учитывается. Но если прибор используется в системах релейной защиты, без этого параметра не обойтись.

Временем срабатывания называется интервал между подачей на управляющую катушку напряжения и полным замыканием управляемых контактов. Для небольших маломощных промежуточных устройств этот параметр исчисляется десятками или сотнями миллисекунд.

Для полного выключения (размыкания управляемых контактов) требуется некоторое время. То есть управляющее напряжение с катушки снято, но контакты остаются в замкнутом состоянии. Процесс выключения так же занимает десятки или сотни миллисекунд.

Примеры использования

Промежуточные реле применяются повсеместно. Их массово эксплуатировали в советский период. Ниже рассмотрен реально действующий пример с одного из предприятий.

Имеется печь на 380 В для закалки металла. Она питается электроэнергией через силовой контактор на 250 А. Катушка контактора управляется через реле РПУ-1. А сигнал на РПУ-1 приходит с современного ПИД регулятора температуры печи.

Цоколёвка промежуточного реле РПУ-1

Регулятор дает команду на реле. Оно замыкает 2 независимые пары управляемых контактов:

• цепь включения силового контактора;
• цепь индикации на панель для оператора печи.

Другой пример встречается в лифтовом оборудовании советских времен. Если подойти к машинному отделению во время движения кабины, то слышны характерные щелчки. Это поочередно переключаются промежуточные реле (этажные переключатели) в щите управления лифта. Обычно используется не меньше 2-3 десятков устройств, в зависимости от высоты здания.

Обозначение на корпусе

На каждом устройстве имеется цифробуквенная маркировка. Она сообщает специалисту следующую информацию:

1. Номинальное напряжение управляющей катушки. Бывает постоянного тока или переменного.
2. Мощность устройства. Указывают редко.
3. Диапазон рабочих напряжений управляемых контактов. Может отличаться для разных цепей.
4. Производственная информация. Тип прибора (РП), год выпуска, производитель.
5. Схема включения контактов. У некоторых моделей устройств по 20-30 выводов. Их назначение указано на корпусе. Нет нужды бегать искать обозначение на схеме в технической документации.

Выше был рассмотрен пример использования РПУ-21. В данном случае аббревиатура означает следующее:

• Р — реле;
• П — промежуточное;
• У — универсальное;
• 21 — номер серии.

Дополнительная информация. На корпусе реле указано назначение и положение контактов в отключенном состоянии. То есть если устройство просто лежит на столе и ни к чему не подсоединено, то его контакты должны быть в том положение, которое нанесено на корпус. Управляющая катушка обозначается буквами A, B (А, Б — в советских схемах).

Подключение промежуточного реле

Подключение реле — задача несложная. Обычно достаточно учесть 4 параметра:

1. Напряжение катушки управления. Величина и род тока. В отдельных случаях этот параметр можно слегка нарушить. Например, реле с напряжением срабатывания 24 В включится и от 16 В. А может и от 12. Но желательно не экспериментировать и подавать именно требуемый производителем вольтаж.
2. Токовые характеристики управляемых контактов. Здесь необходимо сделать некоторый запас. Если вам требуется включать потребителя с током 5 А, то реле понадобится минимум на 6-10 А.
3. От какого тока работает катушка. Реле во время работы потребляет электроэнергию. Заранее следует продумать, хватит ли у источника напряжения мощности, чтобы управлять им.
4. Положение в пространстве. На это редко обращают внимание. Производители указывают, как необходимо устанавливать их устройство (стоя, лежа, на стене).

Промежуточные реле активно использовались в советское время. Данная технология постепенно уступает место приборам с цифровым управлением. Однако в мощных силовых цепях и сейчас не обойтись без промежуточных реле. В некоторых устройствах отказ от них технически нецелесообразен.

Перед тем как подключить реле, следует обратить внимание на корпус. От этого зависит, как устройство крепится в щит. Важно учесть и электрические параметры прибора: напряжение и токи управляющей катушки, контактов.

Назначение и схема подключения промежуточного реле 220В на ДИН-рейку

Промежуточное реле – часть электронного устройства, используемая в электрических и электронных схемах для преобразования и усиления электрических сигналов, размыкания и замыкания цепей. Аппарат координирует работу блоков аппаратуры, отдельных элементов, мощных устройств. Используется практически во всех отраслях промышленности и бытовой технике.

Назначение промежуточного реле

Это вспомогательное устройство, которое призвано контролировать действие различных станков и комплексов. Обеспечивает работу сразу нескольких электрических цепей, когда необходимо произвести одновременную коммутацию разных контактов.

Например, один из контактов должен выдать на экран реле аварийный сигнал, а другой – выполнить выключение. Либо с помощью одного соединения происходит запуск станка, другое производит выключение иной части устройства.

А также промежуточное реле (РП) применяют для замедления реакции при необходимых высоких нагрузках. Для контроля основного реле, которое коммутирует большие значения силы тока в условиях высокого напряжения.

Промежуточным реле называют потому, что в цепи управления оно находится между источником импульса, которым управляет, и силовыми исполнительными цепями.

Устройство РП

Конструкция устройства зависит от производителя и может изменяться в соответствии с назначением. Стандартный прибор состоит из следующих узлов:

• электромагнитная катушка с сердечником;
• магнитопровод;
• пружинный механизм;
• группа контактов.

Обмотка катушки содержит большое количество витков изолированного медного провода. Внутри расположен металлический сердечник, который закреплен Г-образной пластиной (ярмо). Над катушкой установлена пластина или якорь. Он выполнен из металла и удерживается возвратной пружиной. Подвижные контакты закреплены на якоре. Пара неподвижных контактов расположена напротив. Сердечник и катушка вместе образуют электромагнит. Такие детали, как ярмо, сердечник, и якорь – это составные части магнитопровода.

РП могут быть рассчитаны как на постоянный, так и переменный ток, с напряжением от 12 до 220 вольт. Внешне приборы ничем не отличаются. Устройство, работающее на постоянном токе, имеет цельный магнитопровод. Если он набран из отдельных пластин, прибор предназначен для работы с переменным током не выше 10 ампер.

Для удобства монтажа устройства используют своеобразные колодки, что позволяет установить реле промежуточное на 220В на дин-рейку. В приспособлении имеются отверстия под контакты реле, а также контактные винты, чтобы подключить внешние проводники. Как входные, так и выходные контакты имеют одинаковую нумерацию.

Виды промежуточных реле

По конструкции они разделяются на реле электромагнитные промежуточные или механические и электронные приборы. Механические реле могут работать в разных условиях. Это долговечные и надежные приборы, но недостаточно точные. Поэтому чаще в цепь монтируют их аналоги – электронные реле на дин-рейку. Также реле можно установить на ровную поверхность. Для этого фиксаторы замков нужно раздвинуть.

По назначению устройства делятся на следующие категории.

• Комбинированные взаимозависимые приборы, функционирующие в группе.
• Логические устройства, которые работают на микропроцессорах в цепи с цифровыми реле.
• Измерительные, с механизмом подстройки, срабатывающие на определенный уровень сигнала.

По способу работы РП бывают прямые, которые непосредственно размыкают или замыкают цепь, и косвенные, работающие вместе с другими устройствами. Они не размыкают цепь сразу после поступившего сигнала.

Есть приборы максимального типа переключения, когда срабатывание происходит в момент увеличения порогового значения параметра цепи. Минимальный тип срабатывает во время снижения характеристик.

По способу подключения в цепь есть первичные, которые можно подключать в цепь напрямую. Вторичные устанавливают через катушки индуктивности или конденсаторы.

Есть группа реле защиты, по принципу действия похожих на промежуточные. Различают полупроводниковые приборы, индукционные, поляризационные и электромагнитные. Например, устройство контроля фаз – реле kv.

Принцип работы

Основа функционирования – слаженное взаимодействие магнитного потока катушки и подвижного якоря, который этим потоком намагничивается. Якорь удерживается пружиной и не касается сердечника, пока на обмотку не будет подано напряжение.

Когда начинает проходить ток, магнитное поле намагничивает сердечник. Он притягивает якорь, форсируя натяжение пружины. Подвижные контакты на якоре перемещаются, замыкаясь или размыкаясь с неподвижными контактами. После отключения напряжения ток исчезает, сердечник размагничивается, возвратная пружина возвращает якорь и контакты в исходное положение.

Применительно к назначению реле контакты могут быть нормально разомкнутые, нормально замкнутые и перекидные. Один прибор может иметь сразу несколько групп контактов. Такая конструкция позволяет одновременно управлять несколькими электрическими цепями.

К контактам предъявляются особые требования. Они должны обладать хорошей электропроводностью, низким переходным сопротивлением, без склонности к привариванию, а также иметь большую износоустойчивость и длительный срок работы.

Изготавливают контакты из сплава твердых и тугоплавких металлов, металлокерамических составов. Чаще их делают из серебра. Материал имеет низкое сопротивление, высокую электропроводность, неплохие технологические свойства, к тому же он сравнительно недорогой.

На схемах катушка реле обозначается в виде прямоугольника с буквой «К» и порядковым номером. Контакты прописываются такой же буквой, но с двумя цифрами. Из них первая означает порядковый номер реле, а вторая – номер контактной группы, к которой оно относится. Цифры прописываются через точку. Контакты соединяются прямой штриховой линией, если они расположены рядом.

Контакты на схеме изображаются при условии, что на реле не поступает напряжение. Схема и обозначение выхода контактов обычно указана производителем на крышке, которая закрывает рабочую часть прибора.

Область применения

РП есть почти во всех схемах питания, управления и защиты. Коммутационные аппараты используются в подстанциях, диспетчерских, котельных. На производственной линии прибор может выполнять как одновременно, так и последовательно несколько коммутаций в цепях управления или питания. РП широко используют для вычислительной техники, в телекоммуникациях, средствах управления и прочих электронных приборах.

В системах водоснабжения и подогрева при включении глубинного насоса питание поступает на катушку. При замыкании контактов начинает работать система контроля. Дисплей отображает параметры напряжения, фазные токи нагрузки, при необходимости температуру и другие данные в зависимости от сложности схемы.

В системе подогрева реле выступает как усилитель управляющего сигнала. Тепловой датчик подает сигнал, который включает РП. Контакты последнего подают напряжение на обмотку, после чего контакты замыкаются. Таким образом происходит подключение питания к тэну, кипятильнику, бойлеру и другим мощным нагревательным приборам.

Параметры изделий

РП разного типа имеют свой набор параметров в отношении технических характеристик. Необходимость в тех или иных данных возникает исходя из задач, предъявляемых прибору. Основные характеристики, ответственные за нормальную работу реле:

• чувствительность;
• ток (напряжение) срабатывания, отпускания, удержания;
• коэффициент запаса;
• рабочий ток;
• сопротивление обмотки;
• коммутационная способность;
• габариты;
• электрическая изоляция.

Необходимо знать, при какой температуре и влажности возможна эксплуатация прибора, взрывоопасность рабочей среды, допустимую концентрацию пыли. Эти параметры изложены в технических условиях или руководстве по использованию. Род тока и рабочее напряжение указан на обмотке устройства.

РП – важная и неотъемлемая составляющая большинства цепей в энергетике. Разнообразие моделей свидетельствует о том, что такой коммутационный прибор способен в полном объеме выполнять множество функций в любой схеме.