Принцип действия реле тока – упрощенный вариант. Автомобильные реле: как устроены, как их выбирать и проверять Катушка токового реле включается в схему

Реле имеет важное значение для систем автоматизации и управления нагрузками. Кроме того, реле являются лучшим способом для гальванической развязки между высоковольтными и низковольтными участками цепи. Существует огромное множество различных типов реле. Давайте для начала выясним, как работает реле.

Как работает реле?

Шаг первый — контакты

Каждое реле имеет внутри как минимум два контакта. Контакты реле работают, так же как и контакты простого переключателя или кнопки. Вы можете рассмотреть работу контактов на следующем рисунке:

Обе клеммы работают как переключатель. Когда контакты замкнуты, то ток течет от вывода 1 к выводу 2.

Существует два типа контактов:

нормально разомкнутые (N.O.)
нормально замкнутые (N.C.)

При нормально разомкнутых контактах (N.O.) в обесточенном (нормальном) состоянии ток не может пройти через эти контакты. И, наоборот, у обесточенного реле при нормально замкнутых контактах (N.C.) ток свободно протекает через контакты.

Ниже на анимации показано как реле с нормально разомкнутыми контактами включает лампочку:

Что касается реле с нормально замкнутыми контактами, то оно работает с точностью до наоборот. Смотрите следующую анимацию:

Шаг второй — комбинация контактов

Реле может иметь комбинацию вышеупомянутых контактов. Посмотрите на рисунке ниже

В этом случае имеется 3-й контакт, называемый «Общий». В связи с этим, выводы NC и NO работают только с этим общим контактом. Между выводами NC и NO не существует контакта! Следующая анимация показывает, как работает эта пара:

Шаг третий – что определяет нормальное состояние?

Хорошо, в реле мы имеем нормально разомкнутые и нормально замкнутые контакты. Но какое состояние считается нормальным? Сделаем еще один шаг в направлении объяснения принципа работы реле – взглянем на рисунок ниже. К предыдущему рисунку добавился новый элемент — пружина.

Эта пружина определяет нормальное положение общего контакта. Если вы обратили внимание на предыдущей анимации, сила переключения (F) через раз оказывает свое воздействие на общий контакт, поскольку существует другая (противоположная) сила, которая постоянно тянет контакт в обратном направлении. Эта сила исходит от пружины:

Таким образом, пружина определяет нормальное состояние контактов. Другими словами, нормальное состояние – это такое положение контактов, при котором нет никакого воздействия на общий вывод, кроме действия пружины.

Шаг четвертый – что заставляет перемещаться общий контакт?

Элемент, который заставляет перемещаться общий контакт, на самом деле является электромагнитом! Катушка электромагнита расположена прямо под контактом.

Когда ток протекает через эту катушку, создается магнитное поле. Сила магнитного поля преодолевает силу пружины и притягивает общий контакт к себе, меняя его положение. Ниже приведена полная анимация работы электромагнитного реле:

К ак известно, габариты и мощность выключателя, коммутирующего мощную нагрузку, должны этой нагрузке соответствовать. Нельзя включить такие серьезные потребители тока в автомобиле, как, скажем, вентилятор радиатора или обогрев стекла крошечной кнопочкой – её контакты просто сгорят от одного-двух нажатий. Соответственно, кнопка должна быть крупной, мощной, тугой, с четкой фиксацией положений on/off. К ней должны подходить длинные толстые провода, рассчитанные на полный ток нагрузки.

Но в современном автомобиле с его изящным дизайном интерьера места таким кнопкам нет, да и толстые провода с дорогостоящей медью стараются применять экономно. Поэтому в качестве дистанционного силового коммутатора чаще всего применяется реле – оно устанавливается рядом с нагрузкой или в релейном боксе, а управляем мы им с помощью крошечной маломощной кнопочки с подведенными к ней тоненькими проводками, дизайн которой легко вписать в салон современной машины.

Внутри простейшего типичного реле располагается электромагнит, на который подается слабый управляющий сигнал, а уже подвижное коромысло, которое притягивает к себе сработавший электромагнит, в свою очередь замыкает два силовых контакта, которые и включают мощную электрическую цепь.

В автомобилях чаще всего используются два типа реле: с парой замыкающих контактов и с тройкой переключающих. В последнем при срабатывании реле один контакт замыкается на общий, а второй в это время отключается от него. Существуют, конечно же, и более сложные реле, с несколькими группами контактов в одном корпусе – замыкающими, размыкающими, переключающими. Но встречаются они существенно реже.

Обратите внимание, что на нижеприведенной картинке у реле с переключающей контактной тройкой рабочие контакты пронумерованы. Пара контактов 1 и 2 называется «нормально замкнутые». Пара 2 и 3 – «нормально разомкнутые». Состоянием «нормально» считается состояние, когда на обмотку реле НЕ подано напряжение.

Наиболее распространенные универсальные автомобильные реле и их контактные выводы со стандартным расположением ножек для установки в блок предохранителей или в выносную колодку выглядят так:

Герметичное реле из комплекта нештатного ксенона выглядит иначе. Залитый компаундом корпус позволяет ему надежно работать при установке вблизи фар, где водяной и грязевой туман проникают под капот через решетку радиатора. Цоколевка выводов – нестандартная, поэтому реле комплектуется собственным разъемом.

Для коммутации больших токов, в десятки и сотни ампер, используют реле иной конструкции, нежели описанные выше. Технически суть неизменна – обмотка примагничивает к себе подвижный сердечник, который замыкает контакты, но контакты имеют значительную площадь, крепление проводов – под болт от М6 и толще, обмотка – повышенной мощности. Конструктивно эти реле сходны со втягивающим реле стартера. Применяются они на грузовых машинах в качестве выключателей массы и пусковых реле того же стартера, на разной спецтехнике для включения особо мощных потребителей. Нештатно их используют для аварийной коммутации джиперских лебедок, создания систем пневмоподвески, в качестве главного реле системы самодельных электромобилей и т.п.

К слову, само слово «реле» переводится с французского как «перепряжка лошадей», и появился сей термин в эпоху развития первых телеграфных линий связи. Малая мощность гальванических батарей того времени не позволяла передавать точки и тире на дальние расстояния – все электричество «гасло» на длинных проводах, и доходившие до корреспондента остатки тока были неспособны шевельнуть головку печатающего аппарата. В результате линии связи стали делать «с пересадочными станциями» – на промежуточном пункте ослабевшим током активировали не печатающий аппарат, а слабенькое реле, которое уже, в свою очередь, открывало путь току из свежей батареи – и далее, и далее…

Что нужно знать о работе реле?

Напряжение срабатывания

Напряжение, которое обозначено на корпусе реле, – это усредненное оптимальное напряжение. На автомобильных реле пропечатано «12V», но срабатывают они и при напряжении 10 вольт, сработают и при 7-8 вольтах. Аналогично и 14,5-14,8 вольт, до которых поднимается напряжение в бортсети при запущенном двигателе, им не вредит. Так что 12 вольт – это условный номинал. Хотя реле от 24-вольтовой грузовой машины в 12-вольтовой сети не заработает – тут уж разница слишком велика…

Коммутируемый ток

Второй главный параметр реле после рабочего напряжения обмотки – максимальный ток, который может пропустить через себя контактная группа без перегрева и пригорания. Указывается он обычно на корпусе – в амперах. В принципе, контакты всех автомобильных реле достаточно мощные, «слабаков» тут не водится. Даже самое миниатюрное коммутирует 15-20 ампер, реле стандартных размеров – 20-40 ампер. Если ток указывается двойной (например, 30/40 А), то это означает кратковременный и долговременный режимы. Собственно, запас по току никогда не мешает – но это касается в основном какого-то нештатного электрооборудования автомобиля, подключаемого самостоятельно.

Нумерация выводов

Выводы автомобильных реле маркируются в соответствии с международным электротехническим стандартом для автопрома. Два вывода обмотки пронумерованы цифрами «85» и «86». Выводы контактной «двойки» или «тройки» (замыкающие или переключающие) обозначаются как «30», «87» и «87а».

Впрочем, гарантии маркировка, увы, не дает. Российские производители порой маркируют нормально замкнутый контакт как «88», а иностранные – как «87а». Неожиданные вариации стандартной нумерации встречаются и у безымянных «брендов», и у компаний уровня Bosch. А иногда контакты и вовсе маркируются цифрами от 1 до 5. Так что если тип контактов не подписан на корпусе, что нередко случается, лучше всего проверить распиновку неизвестного реле при помощи тестера и источника питания 12 вольт – подробнее об этом ниже.

Материал и тип выводов

Контактные выводы реле, к которым подключается электропроводка, могут быть «ножевого» типа (для установки реле в разъем колодки), а также под винтовую клемму (обычно у особо мощных реле или реле устаревших типов). Контакты бывают «белыми» или «желтыми». Желтые и красные – латунь и медь, матовые белые – луженая медь или латунь, блестящие белые – сталь, покрытая никелем. Луженые латунь и медь не окисляются, но голая латунь и медь – лучше, хотя и склонны темнеть, ухудшая контакт. Никелированная сталь также не окисляется, но сопротивление её высоковато. Неплохо, когда силовые выводы – медные, а выводы обмотки – никелированные стальные.

Плюс и минус питания

Чтобы реле сработало, на его обмотку подается питающее напряжение. Полярность его – безразлична для реле. Плюс на «85» и минус на «86», или наоборот – без разницы. Один контакт обмотки реле, как правило, постоянно подсоединен к плюсу или минусу, а на второй приходит управляющее напряжение с кнопки или какого-либо электронного модуля.

В прежние годы чаще использовалось постоянное подключение реле к минусу и плюсовой управляющий сигнал, сейчас более распространен обратный вариант. Хотя это не догма – бывает по-всякому, в том числе и в рамках одного автомобиля. Единственный вариант исключения из правил – реле, в котором параллельно обмотке подключен диод – тут уже полярность важна.

Реле с диодом параллельно катушке

Если напряжение на обмотку реле подает не кнопка, а электронный модуль (штатный или нештатный – например, охранное оборудование), то при отключении обмотка дает индуктивный всплеск напряжения, который способен повредить управляющую электронику. Чтобы погасить всплеск, параллельно обмотке реле включается защитный диод.

Как правило, внутри электронных узлов эти диоды уже есть, но иногда (в особенности в случае различного допоборудования) требуется реле со встроенным внутри диодом (в этом случае его символ маркирован на корпусе), а изредка применяется выносная колодка с диодом, припаянным со стороны проводов. И если вы устанавливаете какое-то нештатное электрооборудование, нуждающееся, согласно инструкции, в таком реле, требуется строго соблюдать полярность при подключении обмотки.

Температура корпуса

Обмотка реле потребляет мощность около 2-2,5 ватт, из-за чего его корпус во время работы может достаточно сильно греться – это не криминально. Но нагрев допускается у обмотки, а не у контактов. Перегрев же контактов для реле губителен: они обугливаются, разрушаются и деформируются. Такое случается чаще всего в неудачных экземплярах реле российского и китайского производства, у которых плоскости контактов порой не параллельны друг другу, контактная поверхность из-за перекоса недостаточна, и при работе идет точечный токовый разогрев.

Реле не выходит из строя мгновенно, но рано или поздно перестает включать нагрузку, или наоборот – контакты привариваются друг к другу, и реле перестает размыкаться. К сожалению, выявить и предупредить такую проблему не совсем реально.

Проверка реле

При ремонте неисправное реле обычно временно подменяют исправным, а затем заменяют на аналогичное, и дело с концом. Однако мало ли какие задачи могут возникнуть, к примеру, при установке дополнительного оборудования. А значит, полезно будет знать элементарный алгоритм проверки реле с целью диагностики или уточнения цоколевки – вдруг попалось нестандартное? Для этого нам понадобятся источник питания с напряжением 12 вольт (блок питания или два провода от аккумулятора) и тестер, включенный в режиме измерения сопротивления.

Предположим, что у нас реле с 4 выводами – то есть, с парой нормально разомкнутых контактов, работающих на замыкание (реле с переключающей контактной «тройкой», проверяется аналогичным образом). Сперва касаемся щупами тестера поочередно всех пар контактов. В нашем случае это 6 комбинаций (изображение условное, чисто для понимания).

На одной из комбинаций выводов омметр должен показать сопротивление около 80 ом – это обмотка, запомним или пометим её контакты (у автомобильных 12-вольтовых реле наиболее распространенных типоразмеров это сопротивление бывает в диапазоне от 70 до 120 ом). Подадим на обмотку напряжение 12 вольт от блока питания или АКБ – реле должно отчетливо щелкнуть.

Соответственно, два других вывода должны показывать бесконечное сопротивление – это наши нормально разомкнутые рабочие контакты. Подключаем к ним тестер в режиме прозвонки, а на обмотку одновременно подаем 12 вольт. Реле щелкнуло, тестер запищал – все в порядке, реле работает.

Если же вдруг на рабочих выводах прибор показывает замыкание даже без подачи напряжения на обмотку, значит, нам попалось редкое реле с НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТЫМИ контактами (размыкающимися при подаче напряжения на обмотку), либо, что более вероятно, контакты от перегрузки оплавились и сварились, замкнувшись накоротко. В последнем случае реле отправляется в утиль.

Трудно перечислить отрасли промышленности, отдельные направления индустрии в которых используются промежуточные реле. Во всех отраслях промышленности, приборах для бытового применения, особенно в элементах систем с электронным, электротехническим оборудованием может быть установлено промежуточное реле.

Можно выделить несколько случаев как используют вспомогательные реле в сложных электротехнических комплексах:

Для коммутации участков в различных независимых друг от друга сетях;
Для увеличения задержки срабатывания защитных элементов в цепях большими токами нагрузки;
Во вторичных цепях, для контроля параметров и режимов работы отдельных элементов в цепях высокого напряжения;

Одно реле на производственной линии может выполнять одновременно или последовательно несколько коммутаций в цепях питания или управления. В системах подогрева и водоснабжения при включении глубинного насоса, подается питание на катушку реле, при замыкании группы контактов включается система контроля, за работой насоса. На дисплее оператора отображаются основные параметры наличие напряжения, на насосе, токи нагрузки на каждой фазе, температура и другие в зависимости от сложности схемы, по мере необходимости.

Другая пара одновременно замкнет контакты подачи питания на катушку магнитного пускателя, при срабатывании которого ток пройдет на все три фазы электродвигателя насоса. В случае если пускатель собран по реверсивной схеме, другая группа одновременно отключает реверсивную схему, исключая короткое замыкание.

В системе подогрева сигнал со слабыми токами не способен включать катушки мощных магнитных пускателей или реле. Поэтому промежуточное реле выступает как усилитель управляющего сигнала, сигнал с теплового датчика включает промежуточное реле, контакты которого подают напряжение на обмотки магнитного пускателя, контакты которого замыкаются и питание подается на тэны, кипятильники или другие мощные нагревательные приборы.

Конструкция и принцип работы промежуточного реле

Это изделие можно сравнить с миниатюрным магнитным пускателем, количество групп контактов в котором определяется схемой, где он применяется его функциональным назначением.

Не во всех схемах они могут применяться для коммутации цепей электропитания основное их назначение, передача сигналов управления. Это связано с тонкими пластинами контактной группы, редкие модели способны пропускать длительное время рабочий ток выше 10 А.

Классическая конструкция малогабаритного промежуточного реле включает в себя следующие элементы:

Основание, на котором крепятся все составляющие;
Электромагнитная катушка с сердечником;
Подвижная пластина с рычагом для смещения подвижной группы контактов;
Пружина привода рычага в исходное состояние после снятия управляющего напряжения с обмотки катушки;
Панель с группой контактов;
Клеммы на основании для подключения проводов к контактам коммутации и катушки.

Как пример разновидности можно привести конструкции промежуточного реле в системе управления тепловозов.

Классификация разновидностей промежуточных реле

Вариантов много, рассмотрим основные разновидности:

Реле разделяют по типу переключения

Минимальные — снижают определенный параметр до установленного порога;
Максимальные – повышают определенный параметр до установленного порога;

По функциональному назначению

Комбинированные – соединение группы реле для решения определенной логической задачи;
Логические – работают с одинаковыми параметрами в дискретных электрических цепях;
Измерительные – регулируются интервалы определенных параметров.

По способу управления нагрузкой

Прямого воздействия – контакты реле подключают непосредственно нагрузку;
Косвенного воздействия – нагрузка подключается через цепи вторичных элементов.

По способу подключения

Первичные – включаются контактами в цепь напрямую;
Вторичные – включаются через индуктивные или емкостные элементы.

Промежуточные реле в цепях защиты имеют свои конструктивные особенности и разделяются по следующим признакам:

Полупроводниковые – не имеют коммутационных контактов, цепи размыкаются и замыкаются р-n-р и n-р-n переходами под воздействием управляющего напряжения. В качестве полупроводниковых элементов используются, варисторы, тиристоры, симисторы и транзисторы.
Индукционные – управляющее напряжение в обмотке наводится от соседней катушки, не связанной прямым электрическим контактом;
Магнитоэлектрические – магнит занимает неподвижное положение в конструкции, катушка с контактами на каркасе вращается, замыкая или размыкая цепи;
Поляризационные – работают, как электромагнитные направление переключения контактов определят полярность подключения на катушке;

Расшифровка аббревиатуры промежуточных реле

Для удобного определения функционального назначения, количества контактов и других параметров реле имеют буквенные и цифровые обозначения:

П – промежуточное;
Э – электромагнитное;
46 или (ХХ) – серия изделия;
1 – сигналы управления импульсные.

Дальнейшие обозначения, могут определять, для каких климатических условий адаптировано изделие и количество контактных групп.

Пример как расшифровываются обозначения

РЭП26-004А526042-40УХЛ4

РЭП – реле электромагнитное промежуточное
26 – серия
ХХХ – функциональное назначение и количество контактов

назначение	Количество
назначение	замыкающие	размыкающие	переключающие.
001	—	—	+
010	—	+	—
100	+	—	—
002	—	—	++
020	—	++	—
110	+	+	—
200	++	—	—
003	—	—	+++
120	+	++	—
210	++	+	—
300	+++	—	—
004	—	—	++++
220	++	++	—
310	+++	+	—
400	++++	—	—

001 – обозначает, что реле содержит 1 переключающий контакт, 010 – один размыкающий; 400 – четыре замыкающих контакта.
А….Д – класс износостойкости материалов, из которых сделаны контакты;
Х – вид тока в обмотке электромагнитной катушки, тип конструкции возврата механизма в исходное состояние,

5 – постоянный ток;

6 – постоянный ток в токовой катушке;

ХХ – двухзначный цифровой код показывающий конструкцию крепления корпуса реле на поверхность и метод подключения проводов к клеммам:

ХХ – код показывающий величину, вид напряжения, тока в обмотке катушки

Коды от 01 до 13 указывают, что катушки этих реле постоянного тока с различными напряжениями от 6 до 220в. Коды от 21 до 35 указывают что катушки рассчитаны на ~ I с U = 12…. 240 В частота 50 Гц.

Последнее обозначение Х указывает о наличии специальных элементов в конструкции:

2 – ручной переключатель реле;

5 – с ручной манипуляцией и электронным индикатором положения реле для изделий на 24В;

6 – с ручным манипулятором и диодом для защиты реле на 24В и меньше;

7 – реле включает все три ранее перечисленные элемента,

40 – это степень защищенности от влаги и пыли IР- 40…56..68;

УХЛ4 – модель для соответствующих климатических условий, данная для севера и средних широт. Буква «О» – указывает, что изделие адаптировано для тропиков.

РЭП26-004А526042-40УХЛ4 – данная аббревиатура указывает что промежуточное реле имеет 4 переключающих контакта с классом А (по износостойкости), постоянного тока, контактное соединение с разъемами, провода крепятся пайкой, катушка 24 В, конструкция имеет ручной манипулятор. Класс защиты IР – 40 для северных и средних широт.

Совет №1. Некоторые пренебрегают степенью защиты изделия, реле имеют тонкие контакты и чувствительны к пыли и влажности. Поэтому степень защиты обязательно надо учитывать особенно на объектах с повышенной влажностью, запыленностью. На взрывоопасных участках рекомендуется применять полупроводниковые изделия, которые не искрят в момент коммутации.

Не смотря на различные конструкции и технические характеристики, все промежуточные реле имеют основные общие параметры, по которым определяется соответствие функциональному назначению.

Основные технические параметры промежуточных реле

Все реле, в том числе и промежуточные, оцениваются по следующим параметрам:

Величина коммутируемого напряжения;
Номинальное значение тока на коммутационных контактах;
Минимальный ток коммутации;
Допустимый кратковременный ток через контакты коммутации;
Интервал величины напряжения на катушке электромагнита;
Потребляемая мощность катушкой включения;
Время замыкания;
Время размыкания контактов;
Износостойкость контактов оценивается количеством срабатывания реле;
Предельно допустимая мощность нагрузки, которая подключается через контакты реле.

Это общие параметры технических характеристик, в зависимости от конструкций и назначения могут быть дополнительные. Рассмотрим конкретные технические характеристики на примере РЭП – 26 различных модификаций.

параметры	величина
Интервал коммутируемых напряжений	Переменное 5–381 В Постоянное 5-221 В
Номинальный ток на контактах	10,1 А 9,1 А 8,1 А 6А
Минимальный ток контактов	0,06 А 0,01А
Сквозной ток на контактах (А)	161А
Интервал изменений напряжения в цепи управления	+5,1 % -15,1%
мощность потребления катушкой — при пост. токе с 1-3 контактами — при пост. токе с 4 контактами — при переменном токе	1,6 кВ 2,1 кВ 3,1 кА
Время срабатывания, не более.	0,03 сек
Время отпускания, не более.	0,03 сек
Механическая износостойкость.	30 миллионов срабатываний
Отключаемая мощность — при переменном токе — при постоянном токе	1,6кВт 3кВт 150 Вт 250 Вт

Подключение промежуточного реле в схемы с нагрузкой различного назначения

Большая часть моделей промежуточных реле адаптированы к стандартным условиям монтажа, на плоскую поверхность или на дин-рейку в распределительном шкафу. После установки реле можно подключать в электрическую схему системы:

В первую очередь проверяется работоспособность реле, для этого подключают контакты катушки (13 и 14) к источнику питания, при этом слышен характерный щелчок переключения контактов.

При подаче напряжения 220, 24 или 12в контакты 9 – 10 – 11 – 12 замкнутся на соответствующие пары 5 – 6 – 7 – 8.

Нейтральный провод напрямую подключен к одному из контактов катушки;
Фаза подключается через нормально замкнутую кнопку «Стоп», работающую на размыкание цепи;
Последовательно кнопки «Стоп» включается кнопка пуск, разомкнутая в нормальном состоянии и работающая на замыкание цепи;
Второй контакт кнопки пуск подключается к фазе;
Фазы подключаются к нормально разомкнутым контактам;
Нагрузка к нормально замкнутым контактам;
Один из контактов выхода к нагрузки подключается между кнопкой пуск и стоп, после пуска схема обеспечит постоянную подачу напряжения на катушку, контакты будут замкнуты. Отключение реле и нагрузки произойдет при разрыве цепи кнопкой «Стоп».

В качестве нагрузки могут быть самые разные электромеханические элементы, для подключения нагрузки большой мощности промежуточные реле управляют работой магнитного пускателя с контактами способными пропускать большие токи. Промежуточные реле может управляться датчиками, освещенности, терморегулятором или датчиком движения в зависимости от функционального назначения схемы.

Принцип работы этой схемы аналогичен предыдущей. Только пуск осуществляется автоматически термостатом, питание подается на катушку магнитного пускателя, после чего подключаются обогревательные элементы.

Спрос потребителей на реле различных производителей

Производителей реле большое количество, среди отечественных часто используется продукция ФГУП «НПП «СТАРТ» в Великом Новгороде, реле РЭП-26 004. РЭП-26 002, РЭП-26 003.

РП-21М, РП-21МН производятся на московском заводе МПО «Электротехника» и в Чебоксарах ООО «ПКФ Опытный завод энергооборудования» г.Чебоксары. Это продукция пользуется хорошим спросом и даже подделывается китайскими конкурентами.

Совет №2 При установке китайских моделей обязательно прозвоните контакты мультиметром или другими приборами, в исходном состоянии и после сработки реле. Бывает так, что контакты залипают, не замыкаются или не размыкаются.

ABB, Schneider Finder, Siemens, Electric , Relрol.

Износостойкость контактов этих изделий намного выше, сбои в системе управления сложного оборудования могут привести к остановке производства и дорогостоящему ремонту. Поэтому рациональнее использовать более дорогие реле, но надежные.

Ошибки при монтаже и эксплуатации

Одной из распространенных ошибок считается не правильный выбор технических параметров промежуточных реле. Внимательно смотрите в каких сетях используется реле, постоянного или переменного тока, какое напряжение или ток необходимо подать на управляющую катушку.
Обязательно учитывайте допустимые токовые нагрузки на коммутационные контакты, особенно когда реле включается напрямую для питания приборов большой мощности.
Старайтесь использовать реле с необходимым количеством контактов, модели с большим количеством потребляют больше электроэнергии на электромагнитной катушке.

Часто задаваемые вопросы

Можно поставить реле для управления уличным освещением, чтобы от датчик на движение одна группа осветительных приборов включалась, а другая отключалась?

Конечно можно, подробное описание такой схемы требует детального рассмотрения, но одно можно сказать точно, потребуется использовать реле с группой контактов для переключения.

Можно использовать реле с большим количеством контактов для включения нескольких нагрузок без магнитного пускателя?

Магнитный пускатель в электромагнитном реле однозначно присутствует, если не использовать дополнительный пускатель с контактами большой мощности, которым управляет промежуточное реле. То это можно при условии, что контакты реле длительное время смогут выдерживать ток нагрузки.

. Промежуточные электромагнитные реле применяются во многих электронных и электрических схемах и предназначены для коммутации электрических цепей. Они используются для усиления и преобразования электрических сигналов; запоминания информации и программирования; распределения электрической энергии и управления работой отдельных элементов, устройств и блоков аппаратуры; сопряжения элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры, работающих на различных уровнях напряжений и принципах действия; в схемах сигнализации, автоматики, защиты и т.п.

Промежуточное электромагнитное реле представляет собой электромеханическое устройство, которое может коммутировать электрические цепи, а также управлять другим электрическим устройством. Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока .

Работа электромагнитного реле основана на взаимодействии магнитного потока обмотки и подвижного стального якоря, который намагничивается этим потоком. На рисунке показан внешний вид промежуточного реле типа РП-21.

1. Устройство реле.

Реле представляет собой катушку , обмотка которой содержит большое количество витков медного изолированного провода. Внутри катушки находится металлический стержень (сердечник ), закрепленный на Г-образной пластине, называемой ярмом . Катушка и сердечник образуют электромагнит , а сердечник, ярмо и якорь образуют магнитопровод реле .

Над сердечником и катушкой расположен якорь , выполненный в виде пластины из металла и удерживаемый при помощи возвратной пружины . На якоре жестко закреплены подвижные контакты , напротив которых расположены соответствующие пары неподвижных контактов . Контакты реле предназначены для замыкания и размыкания электрической цепи.

2. Как работает реле.

В исходном состоянии, пока на обмотку реле не подано напряжение, якорь под воздействием возвратной пружины находится на некотором расстоянии от сердечника.

При подаче напряжения в обмотке реле сразу начинает течь ток и его магнитное поле намагничивает сердечник, который преодолевая усилие возвратной пружины, притягивает якорь. В этот момент контакты, закрепленные на якоре, перемещаясь, замыкаются или размыкаются с неподвижными контактами.

После отключения напряжения ток в обмотке исчезает, сердечник размагничивается, и пружина возвращает якорь и контакты реле в исходное положение.

3. Контакты реле.

В зависимости от конструктивных особенностей контакты промежуточных реле бывают нормально разомкнутые (замыкающие), нормально замкнутые (размыкающие) или перекидные .

3.1. Нормально разомкнутые контакты.

Пока напряжение питания не подано на катушку реле, его нормально разомкнутые контакты всегда разомкнуты замыкаются , замыкая электрическую цепь. На рисунках ниже показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.2. Нормально замкнутые контакты.

Нормально замкнутые контакты работают наоборот: пока реле обесточено, они всегда замкнуты . При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты размыкаются , размыкая электрическую цепь. На рисунках показана работа нормально разомкнутого контакта.

3.3. Перекидные контакты.

У перекидных контактов при обесточенной катушке средний контакт, закрепленный на якоре, является общим и замкнут с одним из неподвижных контактами. При срабатывании реле средний контакт вместе с якорем перемещается в сторону другого неподвижного контакта и замыкается с ним, одновременно разрывая связь с первым неподвижным контактом. На рисунках ниже показана работа перекидного контакта.

Многие реле имеют не одну, а несколько контактных групп, что позволяет осуществлять управление несколькими электрическими цепями одновременно.

К контактам промежуточных реле предъявляются особые требования. Они должны иметь малое переходное сопротивление, большую износоустойчивость, малую склонность к привариванию, высокую электропроводность и большой срок службы.

В процессе работы контакты своими токоведущими поверхностями прижимаются друг к другу с определенным усилием, создаваемым возвратной пружиной. Токоведущая поверхность контакта, соприкасающаяся с токоведущей поверхностью другого контакта называется контактной поверхностью , а место перехода тока из одной контактной поверхности в другую называется электрическим контактом .

Соприкосновение двух поверхностей происходит не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками, так как даже при самой тщательной обработке контактной поверхности на ней все равно будут оставаться микроскопические бугорки и шероховатости. Поэтому общая площадь соприкосновения будет зависеть от материала, качества обработки контактных поверхностей и усилия сжатия. На рисунке показаны контактные поверхности верхнего и нижнего контактов в сильно увеличенном виде.

В месте перехода тока с одного контакта в другой возникает электрическое сопротивление, которое называется переходным сопротивлением контакта . На величину переходного сопротивления существенное влияние оказывает величина контактного нажатия, а также сопротивление окисных и сульфидных пленок, покрывающих контакты, так как они являются плохими проводниками.

В процессе длительной работы поверхности контактов изнашиваются и могут покрываться налетами копоти, окисными пленками, пылью, непроводящими частицами. Также износ контактов может быть вызван механическими, химическими и электрическими факторами.

Механический износ происходит при скольжении и ударах контактных поверхностей. Однако главной причиной разрушения контактов являются электрические разряды , возникающие при размыкании и замыкании цепей в особенности цепей постоянного тока с индуктивной нагрузкой. В момент размыкания и замыкания на контактных поверхностях происходят явления плавления, испарения и размягчения контактного материала, а также перенос металла с одного контакта на другой.

В качестве материалов для контактов реле применяют серебро, сплавы твердых и тугоплавких металлов (вольфрам, рений, молибден) и металлокерамические композиции. Наибольшее применение получило серебро, обладающее малым контактным сопротивлением, высокой электропроводностью, хорошими технологическими свойствами и относительно невысокой стоимостью.

Следует помнить, что абсолютно надежных контактов нет, поэтому для повышения их надежности применяют параллельное и последовательное включение контактов: при последовательном включении контакты могут разорвать большой ток, а параллельное включение повышает надежность замыкания электрической цепи.

4. Электрическая схема реле.

На принципиальных схемах катушка электромагнитного реле изображается прямоугольником и буквой «К» с цифрой порядкового номера реле в схеме. Контакты реле обозначаются этой же буквой, но с двумя цифрами, разделенными точкой: первая цифра указывает на порядковый номер реле, а вторая на порядковый номер контактной группы этого реле. Если же на схеме контакты реле расположены рядом с катушкой, то их соединяют штриховой линией.

Запомните. На схемах контакты реле изображают в состоянии, когда на него напряжение еще не подано.

Электрическую схему и нумерацию выводов реле производитель указывает на крышке, закрывающей рабочую часть реле.

На рисунке видно, что выводы катушки обозначены цифрами 10 и 11 , и что реле имеет три группы контактов:
7 — 1 — 4
8 — 2 — 5
9 — 3 — 6

Здесь же под электрической схемой указаны электрические параметры контактов, показывающие, какой максимальный ток они могут пропустить (коммутировать) через себя.

Контакты данного реле коммутируют переменный ток не более 5 А при напряжении 230 В, и постоянный ток не более 5 А при напряжении 24 В. Если же через контакты пропускать ток больше указанного, то они очень скоро выйдут из строя.

На некоторых типах реле производитель дополнительно нумерует выводы со стороны присоединений, что очень удобно.

Для удобства эксплуатации, замены и монтажа реле применяют специальные колодки, которые устанавливаются на стандартную DIN-рейку. В колодках предусмотрены отверстия для контактов реле и винтовые контакты для подключения внешних проводников. Винтовые контакты имеют нумерацию контактов, которая соответствует нумерации контактов реле.

Также на катушках реле указывают род тока и рабочее напряжение обмотки реле.

На этом пока закончим, а во рассмотрим основные параметры и подключение электромагнитных реле , где на примерах простых схем разберем работу реле.

До встречи на страницах сайта.
Удачи!

Литература:

1. И. Г. Игловский, Г. В. Владимиров – «Справочник по электромагнитным реле», Л., Энергия, 1975 г.
2. М. Т. Левченко, П. Д. Черняев – «Промежуточные и указательные реле в устройствах релейной защиты и автоматики», Энергия, Москва, 1968, (Б-ка электромонтера, вып. 255).
3. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.

Ни одна автоматическая схема не обходится без применения специального прерывателя, называющегося реле. Такие устройства получили распространение в автомобилестроении, быту, на производствах. И сегодня мы уже не обращаем внимания, даже не задумываемся, почему в темное время включается освещение на улице или загорается свет в подъезде при входе человека. А ведь оно облегчает жизнь, помогает работать бытовой технике в доме. Сегодня поговорим об этом устройстве, разберемся, что такое реле, для чего и где применяется. Попутно попробуем разобраться в схеме устройства.

Читайте в статье:

Для чего нужно реле: области применения

Такое устройство применяется в быту, автомобилестроении, на производстве. Без него невозможно автоматическое включение холодильника и его выключения, установка циклов , мигание поворотника автомашины при повороте. Говоря простым языком, это электрический или электромагнитный прерыватель, срабатывающий при определенном импульсе, в основе которого лежит механическая, электрическая или электронная составляющая. Приведем примеры:

Фотореле – элемент срабатывает на свет, замыкая или размыкая контакты.
Звуковое – цепь замыкается при громком звуке.
Реле времени – соединение и разъединение происходит через установленный временной промежуток.
Температурное – получая данные с термодатчика контакт срабатывает по заданным параметрам.

В основе описанных разновидностей лежат 4 основных вида устройств, о которых поговорим позднее.

Что такое реле: краткий экскурс в историю

Термин пришел из английского языка, от слова «reley», обозначавшим в старину смену почтовых лошадей, а позднее передачу эстафеты в спортивных состязаниях. Существует две версии создания такого устройства. Согласно первой реле изобрел русский ученый П.Л. Шиллинг в начале 30-х годов прошлого столетия. Это была основная составляющая часть в разработанном им телеграфе. Однако большая часть историков склоняется к тому, что прародителем реле стал американец Джорж Генри. Некоммутационное устройство, основывавшееся на электромагнитном принципе действия, получило распространение в 1937 году. Именно тогда поступил в производство первый телеграф.

Какая из этих версий правильная, сейчас уже сказать нельзя. Возможно, как часто это бывает, ученые разрабатывали устройство параллельно, не зная об изобретениях друг друга. Об этом говорит и то, что историками называется один и тот же промежуток времени появления реле – 1931-1935 годы.

Схема устройства электромагнитного реле

Схема устройства реле такова. Подвижный стальной якорь находится внутри статичной катушки индуктивности, при подаче напряжения на которую возникает электромагнитное поле, притягивающее якорь. Различной электроникой или механикой регулируется частота и продолжительность подачи напряжения на обмотку. Частота импульсов составляет до 3600 в час.

Структура электромагнитного реле делится на три составных элемента:

Первичный. Преобразует импульс, поступающий с системы управления в электромагнитную силу. Иными словами – обмотка катушки индуктивности.
Промежуточный. Состоит из различных деталей. Его задача – приведение в работу самого исполнительного механизма. Проще говоря – это якорь или иной подвижный элемент, оснащенный возвратной пружиной и контактами.
Исполнительный. Выполняет работу по передаче воздействия на силовое оборудование. Эту роль играет контактная группа силовой части.

Принцип работы реле

Действует устройство по такому принципу. Помещенный в катушку индуктивности подвижный якорь отжат возвратной пружиной. Не его наружной части закреплена одна группа контактов, в то время, как другая группа находится в статичном положении на расстоянии от первой. В момент подачи импульса на катушку, якорь притягивается, и контакты соприкасаются между собой. При прекращении подачи напряжения на катушку, возвратная пружина отжимает либо оттягивает якорь (в зависимости от конструкции) и контакты размыкаются, возвращаясь в исходное положение.

Понять, как работает реле, проще, если знать алгоритм работы магнитного пускателя. Эти устройства идентичны, разница только в размерах и назначении.

Полезная информация! Если знать принцип действия реле, его легко можно будет отремонтировать при поломке. Чаще для этого требуется замена катушки индуктивности. Однако бывает и отгорание контактов, что случается при попадании в устройство пыли или иных инородных тел. Если контакты неплотно прилегают один к другому, возникает нагрев. Тогда они либо привариваются, либо расплавляются.

Принцип работы 4-х контактного реле ничем не отличается от других. Устройство всех электромагнитных устройств одинаково. Различия только в расположении контактной группы.

Технические характеристики, на которые стоит обратить внимание

Что такое токовое реле, наверняка понятно. А от чего зависят его параметры? На что обратить внимания, выбирая устройство для той или иной цели? Основными характеристиками реле являются:

Номинальные данные по току, напряжению, времени, а также другим параметрам, задающих алгоритм работы устройства.
Пределы срабатывания . Нижний и верхний порог, при котором устройство включается или отключается (временной, токовый, звуковой или световой).
Значения величин . Иногда такие устройства настраиваются на замыкание цепи при подаче мгновенного импульса, а размыкается цепь по истечении определенного времени.

Если характеристики не соблюдены, то тут два варианта. Либо устройство не сработает, либо выйдет из строя, проще говоря, сгорит. Имеет смысл рассмотреть несколько основных видов реле и понять, в чем отличия одного вида от другого, а так же возможно ли применение в той или иной области.

Реле переменного тока: отличия и особенности

Первое, о чем стоит сказать, такие устройства имеют недостатки. Переменный ток имеет отличия от постоянного, что наглядно видно на графиках. Синусоида переменного тока не позволяет равномерную подачу тока, в результате чего при срабатывании, магнитный сердечник вибрирует. Это неудивительно – ток в катушке индуктивности дважды за период входного напряжения проходит через ноль. Проще говоря при частоте тока в сети 50 Гц (50 колебаний в секунду), напряжение в катушке упадет на ноль 100 раз за период (1 с). Производятся как малогабаритные реле переменного тока на 220 В, так и устройства больших размеров.

Интересная информация! Для уменьшения износа якоря применяют дифференциальные сердечники или фазосдвигающие элементы, уменьшающие количество периодов прохождения тока через нулевую отметку.

Отличия реле постоянного тока

По сути то же устройство с отличием только способа питания. На катушку подается постоянный ток, что увеличивает срок службы деталей, избавляя от вибрации. При работе, к примеру, промежуточного реле 220 В постоянного тока, не будет слышно гудения, присущего устройствам, работающим на переменке.

Электронное реле: области применения и особенности устройства

Электронные устройства нашли применение в автомобилестроении, производстве бытовой техники. Их отличает компактность и долговечность за счет отсутствия механических частей. Работу механики на себя взяли транзисторы, выполняющие роль ключей. Если рассматривать электрическую схему автомобиля, то на вопрос, где находится реле, можно ответить одним словом – везде. Это и включение-выключение, и работа поворотников, зажигания, фар.

В отличие от электронного реле, электромеханическое имеет большие габариты. Оно применяется в монтаже производственной автоматики.

Обозначение реле на схемах электрических цепей

Обозначения таких устройств на схемах выглядят следующим образом:

Ассортимент реле на российских прилавках: производители и цены

Каждое из реле имеет определенную маркировку, отражающую его технические характеристики. По маркировке найти подходящую модель во много раз проще, чем подбирать под определенные параметры. Предлагаем ознакомиться с некоторыми из устройств и их стоимостью.

Наименование	Номинальный ток, А	Средняя цена, руб.
РПЛ-122М0*4А	16	350
РП20М-217 У3	1	410
РТТ-111УХЛ4	0,2	160
РТ-40/6 УХЛ4	16	1100
РПУ-2 У3Б	5	250
РП20-112 У3	2,5	350
ТРН-10 УХЛ4 660В	1,25	125
ТРН-10 УХЛ4 500В	0,5	125
РТ-83/2	5	1400
РЭВ 830 У3	2,5	1800
РВО-Р-100м ̴100В-2П-1	8	800
РТИ-1308	2,5-4	460
РВО-П2-99с-АС110В 1п-1-10 УХЛ4	7	900

Заключение

Понятно, что не каждый день приходится выбирать подобные устройства для того или иного оборудования, но иногда это необходимо. И если схемы всех блоков обычному домашнему мастеру в голове держать не обязательно, то общая информация, все же, нужна. Надеемся, что наша статья в этом помогла.

Если остались вопросы, мы будем рады на них ответить в обсуждении ниже. А напоследок, как всегда, интересное видео по сегодняшней теме: