Принцип действия поляризованного реле

Основные виды электромагнитных реле

Главным назначением этих устройств является коммутация при больших токах нагрузки. Иначе говоря, они выполняют функции переключателей, которые посредством слабых токов включают цепи с большими токами. Если такую цепь включать напрямую без реле, то проводка и кнопка просто не выдержит высоких токов и расплавится. Реле принимает на себя большую токовую нагрузку и производит коммутацию с помощью мощных контактов.

Электромагнитные выключатели разделяются на две основные группы:

  1. Нейтральные реле имеют наиболее простую конструкцию. В его состав входит контактная и магнитная система. Каждая контактная группа включает в себя два неподвижных и один общий подвижный контакт. Магнитная система состоит из подвижного якоря, сердечника, обмотки и ярма.
  2. Поляризованное реле состоит из таких же систем. Однако в магнитной системе присутствует два сердечника с обмотками, а также контактная тяга и постоянный магнит.

В отличие от нейтральных, электромагнитные поляризованные устройства способны срабатывать в зависимости от полярности управляющего сигнала. Для изготовления сердечника используется электротехническая листовая сталь, что позволяет значительно увеличить быстроту действия прибора.

Действие поляризованных устройств

При отсутствии тока в обмотках, устройство находится в исходном положении. Однако в нем уже имеется магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом. Происходит замыкание силовых линий на два контура прибора. Первый контур состоит из самого магнита, ярма, левого сердечника, якоря и снова магнита. Другой контур проходит через магнит и ярмо к правому сердечнику и якорю, а затем вновь возвращается в исходную точку.

Между якорем и левым сердечником полностью отсутствует воздушная прослойка. При этом якорь и правый сердечник разделен значительным зазором. Из-за большого сопротивления воздуха значение магнитного потока в правом контуре будет значительно ниже, чем в левом. Поэтому якорь будет притягиваться к левому сердечнику более сильным магнитным потоком.

Таким образом, работает поляризованное реле, принцип действия которого основан на магнитных свойствах. Это позволяет изменять направление тока, подаваемого на обмотку, при прямой и обратной полярности.

Реле максимального тока

29 июля 2020г. — 12:18 10668 просмотров


Реле максимального тока предназначены для того, чтобы оповещать о превышении тока электрической цепи. Их применяют в цепях, которые следует уберечь от перегрузок или короткого замыкания.

Они измеряют величину тока в цепи и срабатывают при увеличении его номинального значения.

Эти приборы всегда реагируют на его величину и могут быть:

  • первичные, подключенные напрямую в привод выключателя;
  • вторичные, которые подключаются с помощью трансформаторов тока;
  • индукционные;
  • тепловые;
  • электромагнитные;
  • дифференциальные;
  • на интегральных микросхемах.

Основной принцип работы реле максимального тока состоит в том, что оно чутко реагирует на превышение тока в контролируемой входной цепи. Выходные контакты при увеличении входного тока переключаются, и при помощи этого сигнала происходит отключение силовых приборов от сети.

Когда значение тока в сети снижается и начинает соответствовать номинальному току, то выходной сигнал замыкает снова цепь и подача тока возобновляется.

В каждом жилом доме сегодня используется много мощных бытовых приборов. Одновременная работа всех потребителей электроэнергии приводит часто к перегрузкам в питающей сети. Чтобы этого не допустить, электроприборы (потребители электроэнергии) разбивают на группы: приоритетные приборы и второстепенные. К приоритетной бытовой технике относят приборы, отключение от сети для которых критично.

Такое внезапное отключение может повлечь за собой выход из строя прибора, потерю важной информации. К второстепенным приборам можно отнести, например, электронагреватель, электрочайник

Отключение таких приборов из сети при перегрузке не повлияет на жизнедеятельность обитателей квартиры существенно. Устройство устанавливают так, чтобы не допустить перегрузок в питающей сети.

Подключение его показано на рисунке, на примере реле максимального тока РМТ 101.


Эта модификация используется для прекращения подачи нагрузки и последующего включения с временем, которое задается. Еще модель РМТ -101 может измерять и контролировать ток нагрузки, его удобно использовать как цифровой амперметр. Измерения тока в сети происходят без ее разрыва с помощью датчика, который встроен в прибор. РМТ-101 имеет возможность подключать выносные трансформаторы тока.

С помощью светодиодных и цифровых индикаторов, расположенных на главной (лицевой) панели удобно контролировать текущее значение тока в цепи и нагрузку. РМТ-101 имеет два переключателя типа «dip». С помощью этих переключателей можно устанавливать диапазон измерений, их точность и режим индикации текущего или максимального тока.

Прибор РМТ-101 может быть так же использован как реле ограничения по потребляемому току или для выбора оптимально заданной нагрузки. РМТ-101 может работать в двух режимах: режиме минимального и максимального тока. Для переключения режимов на панели есть переключатель, который имеет два положения.

На рисунке представлена схема реле максимального тока по управлению и настройке параметров на лицевой панели.


Кроме бытового применения, реле максимального тока нашли широкое применение в промышленности. Примером прибора, который защищает мощные электродвигатели постоянного и переменного тока от перегрузок, можно считать реле максимального тока РЭО-401.

Состоит РЭО-401 из двух узлов: 1) электромагнитная система; 2) размыкающий блок-контакт.

Электромагнитная система реле имеет скобу магнитопровода, в которую ввернута трубка. На трубке расположена катушка, помещенная в изоляционный каркас. Якорь располагается внутри трубки. Он свободно перемещается вдоль нее. Положение якоря в трубке и определяет величину срабатывания прибора.

Регулируется ток срабатывания изменением положения скобы. После регулировки скоба фиксируется винтом. После того, как устройство сработало и блок-контакты разомкнулись, они будут оставаться в разомкнутом положении до тех пор, пока ток в цепи не понизится до номинального уровня и якорь передвинется в нижнее положение.

После этого под действием пружины контакты замыкаются. Провода подсоединяются к прибору спереди.

Эксплуатироваться РЭО-401 могут на высоте до 4300 м над уровнем моря, при температуре от -50 до +550 ºС.

Основные виды электромагнитных реле

Главным назначением этих устройств является коммутация при больших токах нагрузки. Иначе говоря, они выполняют функции переключателей, которые посредством слабых токов включают цепи с большими токами. Если такую цепь включать напрямую без реле, то проводка и кнопка просто не выдержит высоких токов и расплавится. Реле принимает на себя большую токовую нагрузку и производит коммутацию с помощью мощных контактов.

Электромагнитные выключатели разделяются на две основные группы:

  1. Нейтральные реле имеют наиболее простую конструкцию. В его состав входит контактная и магнитная система. Каждая контактная группа включает в себя два неподвижных и один общий подвижный контакт. Магнитная система состоит из подвижного якоря, сердечника, обмотки и ярма.
  2. Поляризованное реле состоит из таких же систем. Однако в магнитной системе присутствует два сердечника с обмотками, а также контактная тяга и постоянный магнит.

В отличие от нейтральных, электромагнитные поляризованные устройства способны срабатывать в зависимости от полярности управляющего сигнала. Для изготовления сердечника используется электротехническая листовая сталь, что позволяет значительно увеличить быстроту действия прибора.

Общие сведения об устройстве

Перед тем как устанавливать токовое реле, необходимо подробно изучить его составные части, принцип действия и разновидности. Вся эта информация поможет выбрать максимально эффективный вариант для каждого конкретного устройства.

Это защитное приспособление считается одним из наиболее эффективных и надёжных. Свою популярность оно получило благодаря простой конструкции и лёгкости установки. Реле качественно выполняет свои функции и помогает предотвратить поломку оборудования в случае возникновения аварийной ситуации.

Реле тока состоит из следующих элементов:

  • электромагнит, имеющий один или несколько участков с воздушным зазором;
  • катушка;
  • пружина;
  • возвратная пружина;
  • колодка;
  • полюсный наконечник;
  • якорь;
  • корончатая гайка;
  • регулировочный винт;
  • контакты.

Принцип действия

Токовое реле, как и любая другая защитная конструкция, используется для аварийного отключения цепи от источника питания. Оно помогает продлить срок службы оборудования и избежать негативного воздействия различных факторов.

Принцип работы устройства:

  1. Регулируется величина тока срабатывания путём изменения силы натяжения возвратной пружины. Делается это при помощи корончатой гайки и винта, определяющего величину воздушного зазора в электромагните.
  2. Катушка подключается к цепи возбуждения аппарата, на котором установлено реле минимального тока.
  3. Как только ток в цепи достигнет величины срабатывания (минимально допустимого значения), сила притяжения якоря к полюсному наконечнику станет больше противодействующей силы пружины, закреплённой в колодке.
  4. Всё это приведёт к включению приспособления, а также замыканию и размыканию контактов.

Выбор электротеплового реле

Выбор термореле зависит от многих факторы его эксплуатации: температуры окружающей среды; где оно установлено; мощности подключенного оборудования; необходимых средств аварийного оповещения и так далее. Чаще всего, потребитель делает выбор, основываясь на следующих технических характеристиках прибора.

Цена реле тепловой защиты может колебаться в очень широком диапазоне. Стоимость устройства зависит от многих факторов: общих технических характеристик, наличия дополнительных функций, используемых при производстве материалов, а также от популярности производителя прибора. Минимальная цена термореле около 500 рублей, а максимальная может доходить до нескольких тысяч. Реле от известных производителей, в обязательном порядке, комплектуются паспортом с подробным описанием технических характеристик, а также полной инструкцией по подключению прибора к электроустановкам.

Плюсы и минусы

Как и у любого элемента, у реле есть свои преимущества и недостатки, тем не менее несмотря на минусы, в некоторых случаях без применения эти устройств просто не обойтись.

Плюсы

  1. Простая конструкция
  2. Легко ремонтируется, всегда можно разобрать чтобы подчистить контакты, заменить отдельные элементы
  3. Низкое сопротивление на контактах

Минусы

  1. Ограниченный ресурс, так как используются механические элементы
  2. Контакты иногда обгорают
  3. Низкая скорость при срабатывании в отличие от полупроводниковых элементов, механическое устройство в сто раз медленнее электронного, но при этом скорость срабатывания все равно достаточно велика
  4. Возможно дребезжание контактов при недостаточном напряжении на катушке
  5. Щелчки при переключении

Согласование тяговых и противодействующих характеристик

Электромагнитные реле благодаря простоте конструкции и надежности широко распространены в схемах электропривода и в схемах защиты энергосистем. Электромагнитные реле приводятся в действие с помощью электромагнитов   постоянного  или переменного тока. Рассмотрим работу максимального реле постоянного тока с простейшей магнитной системой клапанного типа. Противодействующие усилия создаются возвратной Pi и контактными Р2 пружинами. Усилие контактных пружин создает предварительное нажатие в момент соприкосновения контактов.

В результате уменьшается вибрация контактов при срабатывании и обеспечивается необходимое контактное нажатие. С учетом линейной зависимости силы пружины от ее деформации и относительно небольшого перемещения якоря противодействующее усилие пружин, приведенное к якорю, меняется линейно с изменением зазора. Для срабатывания реле необходимо, чтобы тяговая характеристика Рэ\ во всех точках хода якоря шла выше суммарной противодействующей характеристики Ра = Р\-\-Р2. Для токового реле при данном начальном зазоре бн положение Pai зависит от тока.   При ненасыщенной   магнитной системе тяговая сила пропорциональна квадрату тока.

Схема электромагнитного реле.

Наименьшее значение тока, при котором кривая P3i начинает проходить выше зависимости Рш определяет ток трогания /Тр реле. Срабатывание реле определяется точкой в (зазор б = бн), при которой Рэ] идет выше Рп. Для надежного включения в обмотку реле обычно подается ток /раб>/тр. Коэффициент запаса при этом £3 = /раб//ср и обычно составляет k3 — l,4. С ростом ki тяговая характеристика поднимается, увеличивается тяговое электромагнитное усилие, действующее на якорь, увеличивается ускорение якоря, сокращается полное время включения. Однако при этом возрастают удары в механизме и вибрация контактов. Для того чтобы устранить залипание якоря, в магнитной системе всегда создается конечный зазор бк. При этом . зазоре тяговое усилие значительно превышает противодействующее.

Для отключения реле тяговая характеристика Рт во . всех точках должна быть ниже характеристики Рп. При этом усилие, развиваемое противодействующими пружинами, больше электромагнитного усилия и якорь возвратится в начальное положение. Ток при таком положении характеристики называется током отпускания или током возврата. При отпускании реле определяющей точкой является точка б, в которой характеристика Ра идет ниже характеристики Рп. Для реле защиты энергосистем и электропривода, контролирующих значение тока в узких пределах, коэффициент возврата йв = /0тп//Ср должен быть возможно ближе к единице.

Электромагнитное реле.

Допустим, требуется реле, которое срабатывает при токе 100 А и отпускает при токе 99 А, т. е. £в = 0,99. В электромагнитных реле такой k5 получить трудно, и в этих случаях применяются электронные реле. Если реле применяется для защиты установки от чрезмерного понижения напряжения сети, то оно также должно иметь высокий kB. Например, если установка должна отключаться от сети при напряжении, равном 70 % Uhqm, то необходимо применить реле с kB = Q,7. Такой kB можно легко получить в электромагнитном реле переменного тока. Рассмотренное реле срабатывает при любом направлении тока в обмотке. Такие реле называются нейтральными.

Строение электромагнитного реле.

Поскольку всегда РПЗб>0, коэффициент возврата максимального реле kB<\. Для увеличения kB необходимо максимально сблизить тяговую и противодействующую характеристики с целью уменьшения РИЗб- В реле, как правило, основное противодействующее усилие создается возвратной пружиной. Усилие контактной пружины невелико, и при рассмотрении коэффициента возврата им можно пренебречь. Для получения высокого kB противодействующая характеристика должна быть такой же нелинейной, как и тяговая.

Для  максимального сближения тяговой и противодействующей характеристик последней можно придать нелинейный характер. Добиться этого удается ценой сложных конструктивных решений, снижающих надежность реле .(противодействующее усилие создается несколькими пружинами). Такие решения применяются редко. В простейшем случае и при одной пружине рекомендуется выбирать ее с наибольшей возможной жесткостью, чтобы   противодействующая   характеристика   совпадала с касательной, проведенной к тяговой характеристике при б = бн. В этом случае значение РИзб будет минимальным, а kB максимальным.

Использование поляризованного реле в автомобиле.

Материал от Максима с сайта: https://www.drive2.ru

Итак очередная полезная доработка минимальной сложности.При частых и не очень длинных поездках в течение дня приходится каждый раз выходя из машинки отключать габариты и магнитолу, а возвратившись – включать все обратно. Вот и задумался над задачей — как автоматизировать этот процесс, поручив его блоку автосигнализации, при этом предусмотрев блокировку отключения габаритов, когда это необходимо по соображениям безопасности на дороге.

Итак: находим реле HFD2/012-M-L2-D, (HFD2/012-S-L2-D), RT314F12 или аналогичные, широко доступные в продаже.Стоимость (на сегодня) порядка 50 грн. / 100 руб. ($2,1).Ссылка на параметры: www.dart.ru/cataloguenew/…relays_hf/html/hfd2.shtml

Кратко о теории. Поляризованное реле содержит две независимых обмотки и две группы (мех. связанных) переключающих контактов как у обычного реле. Принцип действия несколько отличается от обычного реле – для переключения контактных групп достаточно короткого, порядка 0,1с импульса., поданного на одну из обмоток. При подаче импульса на другую обмотку – контактные группы переключаются в противоположное состояние. Все предельно просто. Реле больше похоже на «ячейку памяти» — удерживает свое состояние без питания. Вот это очень привлекательно в данной задаче.Теперь о подключении.

Программируем алгоритм работы дополнительных каналов. В различных охранных системах они называются по разному, потому назовем их условно «канал А, канал В». Канал А должен быть запрограммирован на появление отрицательного импульса (замыкание на массу от 0,5 с и более) при постановке авто на охрану, канал В – отрицательный импульс при снятии с охраны. Эти же каналы в моем случае используются для управления доводчиком стекол PWM-200.Схему можно собрать «навесным монтажом» припаяв провода к выводам, загнув их и поместив в термоусадку или разместить все на макетной плате с клеммами под винт. Диоды — защитные, можно и не устанавливать.Одну группу контактов используем для управления магнитолой ( в разрыв красного провода). Вторая группа контактов разрывает цепь габаритных огней, (в разрыв бело-черного провода) от выключателя габаритов. Кнопка с фиксацией SB1 — предназначена для блокировки отключения габаритов, например при парковке на проезжей части и др. случаи, на усмотрение водителя и по соображениям дорожной безопасности.

Импульсное реле — что это такое

Ответ на этот вопрос заложен в самом название изделия. Импульсное реле, которое по-другому называется бистабильным, имеет одно существенное отличие от обычного электромагнитного варианта, которое подключает или отключает нагрузку при постоянном прохождение электрического тока через катушку индуктивности. При отсутствии на ней напряжения контакты устройства возвращаются в исходное состояние. Бистабильный переключатель управляется коротким импульсом, поступающим на электронный или электромеханический модуль включения/выключения изделия. При этом контакты реле удерживаются в постоянном положении за счет специального магнитопровода.

Реле постоянного и переменного тока, чем они отличаются

Существуют реле, способные получать входящий сигнал не только от постоянного тока, но и от переменного. Такое решение позволяет применить его практически во всех видах электросети, не только 5 – 12 вольт, например, в автомобиле, но и в энергетических установках от 220В, 380В, рассчитанных на сотни ампер переменного тока и даже выше.

Реле постоянного тока

Реле работает стандартным способом. Подаваемый ток создает электромагнитное поле внутри соленоида, смещает якорь, тем самым размыкает или замыкает цепь.

Подразделяются на поляризованные и нейтральные. Отличаются они тем, что поляризованные срабатывают в однополярной сети. Нейтральные срабатывают независимо от направления полярности.

Реле переменного тока

Реле данного вида используются в сети переменного тока от 220в и работают немного иначе от постоянного. В сердечнике соленоида есть небольшая прорезь, разделяющая его на две части, одна из которых экранирована. При возникновении магнитного потока, одна его часть проходит через экранированную часть якоря, другая часть проходит на прямую.

Благодаря такому решению один из разделенных магнитных потоков в сердечнике немного отстаёт по фазе от другого, в результате чего не возникает перехода через ноль и дребезжание контакта, соответственно, притягивающее усилие сердечника постоянно и достаточное, чтобы удержать притянутый якорь, в этом и есть основное отличие.

Важно! Независимо от вида элемента, на управляемой цепи может коммутироваться постоянный и переменный ток. Все характеристики обычно указываются на корпусе.

Схема подключения теплового реле

Чаще всего, подключение теплового реле осуществляется непосредственно к магнитному пускателю. Силовые контакты устройства позволяют выполнить его монтаж на МП без проводов. Также существуют модели тепловой защиты, которые можно установить как самостоятельный модуль на монтажную панель или DIN-рейку в электрический шкаф. На следующем рисунке представлена структурная схема подключения теплового реле в соответствии с действующим ГОСТом.

На следующем рисунке приведена схема управления электродвигателем, отключающим его от сети в случае возникновения аварийной ситуации: перегрузке по току или обрыву провода одной из фаз.

Для непосвященного человека все эти принципиальные схемы не значат ровно ничего, поэтому на следующей картинке будет представлена более доступная для понимания простым потребителем схема подключения электротеплового реле с фотографиями всех элементов, входящих в систему защиты электрических моторов от токовых перегрузок.

Коротко рассмотрим, как действует данная компоновка защиты электродвигателей. Входной автомат обеспечивает подачу одной фазы через нормально-замкнутую аварийную кнопку «Стоп» на разомкнутую кнопку «Пуск». При ее включении, напряжение питания попадается на обмотку магнитного пускателя, который последовательно включает электромотор. Все фазы питающей электросети, поступающие на электрический двигатель, проходят через обмотки реле с биметаллическими элементами. В случае увеличения тока нагрузки до максимальных значений срабатывает тепловая защита и силовая установка обесточивается.

Назначение

Промежуточное или вспомогательное реле – это устройство, которое используется для контроля работы различных станков, комплексов и т. д., и позволяет обеспечить контроль сразу нескольких электрических цепей. К примеру, при помощи одного контакта осуществляется запуск станка, а другим производится выключение иного электрического устройства.

Фото — модульный ELF

Назначение реле промежуточного типа:

  1. Для замыкания или размыкания отдельных и независимых друг от друга цепей;
  2. Для замедления защитной реакции при необходимых высоких нагрузках;
  3. С целью контроля основного устройства в условиях высокого напряжения.

Фото — схема

Конструкция устройства может варьироваться в зависимости от его назначения и производителя (Omron, VDC, CAD, РЭП15). Рассмотрим самый простой вариант. Стандартное двухпозиционное вспомогательное реле состоит из электромагнитной катушки, оснащенной сердечником. К ней подключается постоянный или переменный ток нагрузки в зависимости от рабочей сети. Когда в катушке появляется напряжение, происходит замыкание рабочих подвижных контактов с неподвижными. Они установлены на корпусе над колодкой. Катушка управляет ими – они могут изменять свое положение и от этого может изменяться принцип питания.

Фото — конструкция OMRON

Главное назначение промежуточного реле – расцеплять и размножать отдельные контакты цепей. К примеру, если к нему подключить стандартный трехфазный электродвигатель, то произойдет следующее замыкание контактов:

  1. Пуск. Включится сигнализация;
  2. Сработает пускатель;
  3. Замкнется последняя пара контактов и заведется двигатель.

В большинстве случаев, также промежуточное реле времени и контроля разрывает реверс двигателя, чем препятствует резкое выключение мотора

Важно понимать, что промежуточное электромагнитное реле может быть оснащенным несколькими группами контактов управления. Их количество зависит от назначения конкретного устройства

Чтобы было легче распознавать различные типы устройства, используется специальное буквенно-циферное обозначение, рассмотрим его на примере популярного ПЭ:

  • П – промежуточное;
  • Э – Электромагнитного типа;
  • 46 – номер серии;
  • 1 – импульсный;

Если после этого продолжается маркировка, то она означает: количество рабочих замыкающих контактов и климатическое исполнение отдельно взятого устройства. Очень часто производитель опускает в описании эти моменты, но они обязательно должны значиться в сертификате качества и паспорте.