Sähkömagneettinen rele: laite, merkintä, tyypit + liitännät ja säädöt

Sähköisten signaalien muuntaminen vastaavaksi fyysiseksi suureksi - liike, voima, ääni jne.jne., suoritetaan asemia käyttämällä. Taajuusmuuttaja on luokiteltava muuntimeksi, koska se on laite, joka muuttaa yhden tyyppisen fyysisen suuren toiseksi.

Taajuusmuuttaja aktivoidaan tai sitä ohjataan yleensä matalajännitteisellä komentosignaalilla. Se luokitellaan edelleen binääriseksi tai jatkuvaksi laitteeksi stabiilien tilojen lukumäärän perusteella. Siten sähkömagneettinen rele on binäärikäyttö, jossa otetaan huomioon kaksi käytettävissä olevaa vakaata tilaa: päällä - pois.

Esitetyssä artikkelissa tarkastellaan yksityiskohtaisesti sähkömagneettisen releen toimintaperiaatteita ja laitteiden käyttöalueita.

Vetolaitteen suunnittelun perusteet

Termi "rele" on ominaista laitteille, jotka tarjoavat sähköisen yhteyden kahden tai useamman pisteen välillä ohjaussignaalin kautta.

Yleisin ja laajimmin käytetty sähkömagneettinen rele (EMR) on sähkömekaaninen rakenne.

Tältä näyttää yksi malli useista sähkömagneettisiksi releiksi kutsutuista tuotesarjoista. Tässä näkyy suljettu versio mekanismista, jossa on läpinäkyvä pleksilasi

Minkä tahansa laitteen perusohjausjärjestelmä tarjoaa aina mahdollisuuden kytkeä se päälle ja pois. Helpoin tapa suorittaa nämä vaiheet on käyttää virtalukituskytkimiä.

Käsikäyttöisiä kytkimiä voidaan käyttää ohjaukseen, mutta niillä on haittoja. Niiden ilmeinen haittapuoli on "on"- tai "off"-tilojen asettaminen fyysisesti, toisin sanoen manuaalisesti.

Manuaaliset kytkentälaitteet ovat yleensä suurikokoisia, hitaasti toimivia, pystyvät kytkemään pieniä virtoja.

Manuaalinen kytkentämekanismi on sähkömagneettisten releiden "kaukainen sukulainen". Tarjoaa saman toiminnon - työlinjojen vaihtamisen, mutta sitä ohjataan yksinomaan manuaalisesti

Samaan aikaan sähkömagneettisia releitä edustavat pääasiassa sähköisesti ohjatut kytkimet. Laitteilla on eri muotoja, mittoja ja ne on jaettu nimellistehotasonsa mukaan. Niiden soveltamismahdollisuudet ovat laajat.

Tällaiset laitteet, jotka on varustettu yhdellä tai useammalla kosketinparilla, voivat olla osa yhtä suunnittelua suurempia tehotoimilaitteita - kontaktoreita, joita käytetään verkkojännitteen tai suurjännitelaitteiden kytkemiseen.

EMR-toiminnan perusperiaatteet

Perinteisesti sähkömagneettisia releitä käytetään osana sähköisiä (elektronisia) kytkentäohjauspiirejä. Tässä tapauksessa ne asennetaan joko suoraan piirilevyille tai vapaaseen asentoon.

Laitteen yleinen rakenne

Käytettyjen tuotteiden kuormitusvirrat mitataan yleensä ampeerin murto-osista 20 A:iin tai enemmän. Relepiirit ovat yleisiä elektroniikkakäytännössä.

Erikokoisia laitteita, jotka on suunniteltu asennettavaksi elektronisille piirilevyille tai suoraan erikseen asennettavaksi laitteeksi

Sähkömagneettisen releen rakenne muuntaa käytetyn AC/DC-jännitteen synnyttämän magneettivuon mekaaniseksi voimaksi. Syntyvän mekaanisen voiman ansiosta kontaktiryhmää ohjataan.

Yleisin malli on tuotemuoto, joka sisältää seuraavat komponentit:

• jännittävä kela;
• teräs ydin;
• tuki alusta;
• yhteysryhmä.

Teräsytimessä on kiinteä osa nimeltä keinu ja liikkuva jousikuormitettu osa, jota kutsutaan ankkuriksi.

Pohjimmiltaan ankkuri täydentää magneettikenttäpiiriä sulkemalla kiinteän sähkökelan ja liikkuvan ankkurin välisen ilmaraon.

Rakenteen yksityiskohtainen asettelu: 1 – vapautusjousi; 2 – metalliydin; 3 – ankkuri; 4 – kosketin normaalisti kiinni; 5 – kosketin normaalisti auki; 6 – yleinen kontakti; 7 – kuparilankakela; 8 - rokkari

Ankkuri liikkuu saranoilla tai pyörii vapaasti syntyneen magneettikentän vaikutuksesta. Tämä sulkee liittimiin kiinnitetyt sähkökoskettimet.

Tyypillisesti keinuvarren ja ankkurin välissä oleva palautusjouset palauttavat koskettimet alkuperäiseen asentoonsa, kun relekela on jännitteetön.

Releen sähkömagneettisen järjestelmän toiminta

Yksinkertaisessa klassisessa EMR-mallissa on kaksi sarjaa sähköä johtavia koskettimia.

Tämän perusteella toteutuu kaksi kontaktiryhmän tilaa:

1. Normaalisti avoin kontakti.
2. Normaalisti suljettu kosketin.

Vastaavasti kosketinpari luokitellaan normaalisti auki (NO) tai eri tilassa normaalisti kiinni (NC).

Releessä, jonka kosketin on normaalisti auki, "kiinni"-tila saavutetaan vain, kun kenttävirta kulkee induktiivisen kelan läpi.

Yksi kahdesta mahdollisesta vaihtoehdosta oletusyhteystietoryhmän määrittämiseksi. Tässä kelan jännitteettömässä tilassa "oletus"-asento asetetaan normaalisti kiinni (kiinni) -asentoon

Toisessa vaihtoehdossa koskettimien normaalisti suljettu asento pysyy vakiona, kun kelapiirissä ei ole viritysvirtaa. Eli kytkimen koskettimet palaavat normaaliin suljettuun asentoonsa.

Siksi termien "normaalisti auki" ja "normaalisti kiinni" tulisi viitata sähköisten koskettimien tilaan, kun relekäämi on jännitteettömänä, eli releen syöttöjännite on katkaistu.

Sähköreleen kosketinryhmät

Relekoskettimet ovat yleensä sähköä johtavia metallielementtejä, jotka koskettavat toisiaan ja täydentävät piirin toimien samalla tavalla kuin yksinkertainen kytkin.

Kun koskettimet ovat auki, normaalisti auki olevien koskettimien välinen resistanssi mitataan suurena arvona megaohmeina. Tämä luo avoimen piirin tilan, kun virran kulku kelapiirissä on eliminoitu.

Minkä tahansa sähkömekaanisen kytkimen kontaktiryhmän avoimessa tilassa resistanssi on useita satoja megaohmeja. Tämän vastuksen arvo voi vaihdella hieman eri mallien välillä.

Jos koskettimet ovat kiinni, kosketinvastuksen tulisi teoriassa olla nolla - oikosulun seurauksena.

Tätä ehtoa ei kuitenkaan aina noudateta.Jokaisen yksittäisen releen kosketinryhmällä on tietty kosketinresistanssi "suljetussa" tilassa. Tätä vastusta kutsutaan stabiiliksi.

Kuormitusvirtojen kulun ominaisuudet

Uuden sähkömagneettisen releen asentamista varten kytkentäkosketinresistanssin on todettu olevan pieni, yleensä alle 0,2 ohmia.

Tämä selitetään yksinkertaisesti: uudet kärjet pysyvät puhtaina toistaiseksi, mutta ajan myötä kärjen vastus väistämättä kasvaa.

Esimerkiksi koskettimissa, joiden virta on 10 A, jännitehäviö on 0,2x10 = 2 volttia (Ohmin laki). Tästä käy ilmi, että jos kontaktiryhmään syötetty syöttöjännite on 12 volttia, kuorman jännite on 10 volttia (12-2).

Kun metalliset kosketinkärjet kuluvat ilman, että niitä on suojattu kunnolla suurilta induktiivisilta tai kapasitiivisilta kuormituksilta, kaarivauriot ovat väistämättömiä.

Sähkökaari sähkömekaanisen kytkinlaitteen yhdessä koskettimissa. Tämä on yksi syistä kontaktiryhmän vahingoittumiseen asianmukaisten toimenpiteiden puuttuessa

Sähkökaari – koskettimissa kipinöinti – johtaa kärkien kosketusvastuksen kasvuun ja sen seurauksena fyysisiin vaurioihin.

Jos jatkat releen käyttöä tässä tilassa, kosketinkärjet voivat menettää kokonaan fyysiset kosketusominaisuudet.

Mutta on vakavampi tekijä, kun valokaarivauriot päätyvät hitsaamaan koskettimet yhteen ja luomaan oikosulkutilanteita.

Tällaisissa tilanteissa on olemassa vaara, että EMR:n ohjaama piiri voi vaurioitua.

Joten jos kosketinresistanssi kasvaa sähkökaaren vaikutuksesta 1 ohmilla, jännitehäviö koskettimissa samalla kuormitusvirralla kasvaa arvoon 1 × 10 = 10 volttia tasavirtaa.

Tässä koskettimien jännitehäviön suuruus voi olla mahdotonta hyväksyä kuormituspiirille, varsinkin kun työskentelet 12-24 V:n syöttöjännitteillä.

Relekontaktin materiaalityyppi

Sähkökaaren ja korkeiden vastusten vaikutuksen vähentämiseksi nykyaikaisten sähkömekaanisten releiden kosketuskärjet valmistetaan tai päällystetään erilaisilla hopeapohjaisilla seoksilla.

Tällä tavoin on mahdollista pidentää merkittävästi kontaktiryhmän käyttöikää.

Sähkömekaanisten kytkinlaitteiden kosketinlevyjen kärjet. Tässä on vaihtoehtoja hopeoituihin kärkiin. Tämäntyyppinen pinnoite vähentää vahinkokerrointa

Käytännössä sähkömagneettisten (sähkömekaanisten) releiden kosketinryhmien kärkien käsittelyyn käytetään seuraavia materiaaleja:

• Ag - hopea;
• AgCu - hopea-kupari;
• AgCdO - hopea-kadmiumoksidi;
• AgW - hopea-volframi;
• AgNi - hopea-nikkeli;
• AgPd - hopea-palladium.

Relekosketinryhmien kärkien käyttöiän pidentäminen sähkökaarien määrää vähentämällä saavutetaan yhdistämällä resistiivis-kondensaattorisuodattimet, joita kutsutaan myös RC-peltiksi.

Nämä elektroniset piirit on kytketty rinnan sähkömekaanisten releiden kosketinryhmien kanssa. Jännitehuippu, joka havaitaan koskettimien avaushetkellä, näyttää tällä ratkaisulla olevan turvallisesti lyhyt.

RC-vaimentimien käyttö mahdollistaa kosketuskärkien kohdalle muodostuvan sähkökaaren vaimentamisen.

Tyypillinen EMR-koskettimien rakenne

Klassisten normaalisti auki (NO) ja normaalisti suljettujen (NC) koskettimien lisäksi relekytkennän mekaniikkaan kuuluu myös toimintaan perustuva luokittelu.

Liitoselementtien suunnittelun ominaisuudet

Tämän suoritusmuodon sähkömagneettiset relemallit mahdollistavat yhden tai useamman erillisen kytkinkoskettimen.

Tältä laite näyttää teknisesti SPST-suunnittelua varten - yksinapainen ja yksisuuntainen. Saatavilla on myös muita versioita

Koskettimien suunnittelulle on ominaista seuraavat lyhenteet:

• SPST (Single Pole Single Throw) - yksinapainen yksisuuntainen;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - yksinapainen kaksisuuntainen;
• DPST (Double Pole Single Throw) – kaksinapainen yksisuuntainen;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – bipolaarinen kaksisuuntainen.

Jokainen tällainen liitoselementti on merkitty "napaksi". Mikä tahansa niistä voidaan kytkeä tai nollata aktivoimalla samanaikaisesti relekelan.

Laitteiden käytön hienouksia

Huolimatta sähkömagneettisten kytkinten suunnittelun yksinkertaisuudesta, näiden laitteiden käytössä on joitain hienouksia.

Siksi asiantuntijat eivät kategorisesti suosittele kaikkien relekoskettimien kytkemistä rinnakkain suurvirtakuormituspiirin kytkemiseksi tällä tavalla.

Kytke esimerkiksi 10 A:n kuorma kytkemällä kaksi kosketinta rinnakkain, joista kummankin nimellisvirta on 5 A.

Nämä asennuksen hienoudet johtuvat siitä, että mekaanisten releiden koskettimet eivät koskaan sulkeudu tai avaudu samanaikaisesti.

Tämän seurauksena yksi koskettimista ylikuormitetaan joka tapauksessa.Ja vaikka otettaisiin huomioon lyhytaikainen ylikuormitus, laitteen ennenaikainen vikaantuminen tällaisessa yhteydessä on väistämätöntä.

Virheellinen toiminta sekä releen kytkeminen määritettyjen asennussääntöjen ulkopuolella päättyvät yleensä tähän tulokseen. Melkein kaikki sisällä oleva sisältö oli palanut

Sähkömagneettisia tuotteita voidaan käyttää osana alhaisen virrankulutuksen sähkö- tai elektroniikkapiirejä suhteellisen korkeiden virtojen ja jännitteiden kytkiminä.

Kuitenkaan ei ole suositeltavaa siirtää erilaisia ​​kuormitusjännitteitä saman laitteen vierekkäisten koskettimien kautta.

Vaihda esimerkiksi 220 V AC ja 24 V DC välillä. Turvallisuuden takaamiseksi tulee aina käyttää erillisiä tuotteita kullekin vaihtoehdolle.

Käänteisjännitesuojaustekniikat

Merkittävä osa kaikista sähkömekaanisista releistä on kela. Tämä osa on luokiteltu korkean induktanssin kuormitukseksi, koska se on kierretty lanka.

Kaikilla lankakäämillä on jonkin verran impedanssia, joka koostuu induktanssista L ja resistanssista R, mikä muodostaa sarjapiirin LR.

Kun virta kulkee kelan läpi, syntyy ulkoinen magneettikenttä. Kun virran virtaus kelassa pysäytetään "pois päältä" -tilassa, magneettivuo kasvaa (muunnosteoria) ja syntyy korkea käänteinen EMF (elektromotorinen voima) -jännite.

Tämä indusoitu käänteisjännitearvo voi olla useita kertoja suurempi kuin kytkentäjännite.

Näin ollen on olemassa vaara, että kaikki releen lähellä olevat puolijohdekomponentit voivat vahingoittua. Esimerkiksi bipolaarinen tai kenttätransistori, jota käytetään syöttämään jännite relekelaan.

Piirivaihtoehdot, jotka suojaavat puolijohdeohjauselementtejä - bipolaari- ja kenttätransistorit, mikropiirit, mikro-ohjaimet

Yksi tapa estää transistorin tai minkä tahansa kytkevän puolijohdelaitteen, mukaan lukien mikro-ohjaimet, vaurioituminen on kytkeä käänteinen esijännitediodi relekelapiiriin.

Kun käämin läpi kulkeva virta välittömästi sammuttamisen jälkeen synnyttää indusoidun takaisin-EMF:n, tämä käänteinen jännite avaa käänteisen biasoidun diodin.

Puolijohteen kautta kertynyt energia haihtuu, mikä estää ohjauspuolijohteen - transistori, tyristori, mikrokontrolleri - vaurioitumisen.

Käämipiiriin usein sisältyvää puolijohdetta kutsutaan myös:

• vauhtipyörän diodit;
• ohitusdiodi;
• käänteinen diodi.

Elementtien välillä ei kuitenkaan ole paljon eroa. Ne kaikki suorittavat yhden toiminnon. Käänteisten bias-diodien käytön lisäksi puolijohdekomponenttien suojaamiseen käytetään muita laitteita.

Samat ketjut RC-pellit, metallioksidivaristorit (MOV), zener-diodit.

Sähkömagneettisten relelaitteiden merkintä

Tekniset merkinnät, jotka sisältävät osittaisia ​​tietoja laitteista, on yleensä merkitty suoraan sähkömagneettisen kytkinlaitteen runkoon.

Tämä nimitys näyttää lyhenteeltä ja numerojoukolta.

Jokainen sähkömekaaninen kytkinlaite on perinteisesti merkitty. Noin seuraavaa symbolien ja numeroiden sarjaa käytetään koriin tai alustaan, mikä osoittaa tietyt parametrit

Esimerkki sähkömekaanisten releiden kotelomerkinnöistä:

RES32 RF4.500.335-01

Tämä merkintä on purettu seuraavasti: Pienvirran sähkömagneettinen rele, 32-sarja, joka vastaa RF-passin 4.500.335-01 mukaista mallia.

Tällaiset nimitykset ovat kuitenkin harvinaisia. Useammin on lyhennettyjä versioita ilman nimenomaista GOST-merkintää:

RES32 335-01

Myös valmistuspäivämäärä ja eränumero on merkitty laitteen runkoon (runkoon). Tarkemmat tiedot ovat tuotteen teknisessä tiedotteessa. Jokaisen laitteen tai erän mukana toimitetaan passi.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Video selittää yleisesti, kuinka sähkömekaaninen kytkentäelektroniikka toimii. Suunnittelun hienovaraisuudet, liitäntäominaisuudet ja muut yksityiskohdat näkyvät selvästi:

Sähkömekaanisia releitä on käytetty elektroniikkakomponentteina jo jonkin aikaa. Tämän tyyppisiä kytkinlaitteita voidaan kuitenkin pitää vanhentuneina. Mekaaniset laitteet korvataan yhä enemmän nykyaikaisemmilla laitteilla - puhtaasti elektronisilla. Yksi tällainen esimerkki on puolijohdereleet.

Onko sinulla kysyttävää, löytänyt virheitä tai kiinnostavia faktoja aiheesta, jonka voit jakaa sivustomme vierailijoille? Jätä kommenttisi, esitä kysymyksiä ja jaa kokemuksesi artikkelin alla olevaan yhteystietolohkoon.