Какие существуют основные этапы работы реле

Как работает реле?

Реле входит в основную группу электроаппаратов для управления работой электрических цепей и потребителей тока. Основной сферой их использования являются слаботочные вторичные цепи и маломощные потребители тока. Некоторые разновидности реле могут работать и с большими токами, однако в таких ситуациях в основном используют контакторы и пускатели.

Основные виды реле

В настоящее время существует огромное число разновидностей реле, обеспечивающих любые потребности электротехники. Для них создана система классификации, которая позволяет значительно упростить поиск и выбор необходимых элементов для электрических цепей. Эта классификация выполнена по следующим признакам:

• По типу контактов – переключающиеся, нормально-открытые и нормально-замкнутые;
• По типу управляющего сигнала – постоянного или переменного тока;
• По типу исполнения – электромагнитные, герконовые, полупроводниковые и т. д.;
• По контролируемому параметру – ток, напряжение, мощность и многим другим.

Всего при классификации реле учитывается более 30-ти признаков. Кроме того каждая группа этих аппаратов подразделяется по количественным характеристикам на множество разновидностей. Одной из основных групп являются электромагнитные реле, которые используются повсеместно.

Принцип работы электромагнитных реле

Работа электромагнитных реле основана на использовании принципа электромагнитной индукции. При подаче управляющего тока на катушку происходит втягивание ее сердечника, который в свою очередь приводит в действие исполнительный механизм, замыкающий или размыкающий контакты главной цепи. Управляющий ток намного меньше тока главной цепи.

Реле с нормально-открытыми контактами используются для включения/отключения питания потребителя тока. Нормально-закрытые контакты в основном присущи защитным реле, которые при выходе контролируемого параметра за допустимые пределы отключают оборудование. Реле с переключающимися контактами совмещают в себе оба предыдущих типа аппаратов.

Некоторые примеры использования реле

Каждый раз, включая холодильник или стиральную машину, мы пользуемся пускозащитными реле, которые обеспечивают долголетие этой бытовой техники. Автомобили буквально напичканы самыми разными видами реле. Кроме того, реле являются неотъемлемой частью более сложных аппаратов – контакторов, пускателей. На них базируется автоматика управления и защиты бытовой техники и промышленного оборудования.

В свое время электромагнитные реле использовались при создании первых компьютеров. Несмотря на развитие полупроводниковых технологий, они по-прежнему остаются самым надежным и неприхотливым средством коммутации электрических цепей и защиты электрооборудования. Современные реле далеко ушли от эпохи телеграфа и сегодня для их понимания необходимо обладать глубокими познаниями в электротехнике.

Электроника для чайников: что такое реле и зачем оно нужно. Устройство, типы, описание

Реле – это переключатель. Причем не совсем обычный. Когда в подъезде лампочка загорается от звука шагов, это не волшебство, это работает реле. В этой статье расскажем о назначении реле и принципе его работы.

Существует очень много типов и классификаций реле. Но мы поговорим не только о них, но и о том, что такое реле и как оно работает. Поехали!

Что такое реле

Определение реле таково:

Реле – это электромагнитное коммутационное устройство, предназначенное для установки и разрыва соединений в электрических цепях. Реле срабатывает при скачкообразном изменении входной величины.

Говоря проще, когда входная величина меняется (ток, напряжение), реле замыкает или размыкает цепь. При этом в зависимости от типа реле входная величина не обязательно имеет электрическую природу.

Слово «реле» происходит от французского relay. Это понятие обозначало смену почтовых лошадей или передачу эстафеты.

Как работает реле?

Во-первых, вспомним Джозефа Генри, с именем которого связано понятие индуктивности. Провод, по которому течет ток, является магнитом. Если мы намотаем провод витками на сердечник, то получится катушка индуктивности.

Как катушка индуктивности ведет себя в цепи переменного тока? Если катушку включить в цепь, то фаза тока в цепи будет отставать от напряжения. Другими словами, при максимальном значении напряжения ток будет минимален и наоборот.

Это связано с тем, что когда катушка включена в цепь, в ней возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует росту основного тока через катушку.

Теперь вернемся к реле. Простейшее электромагнитное реле состоит из электромагнита (катушки), якоря и соединяющих элементов. При подаче электрического тока на катушку она притягивает якорь с контактом, который замыкает цепь.

Чтобы представить все это, посмотрим на рисунок:

Здесь 1 — катушка, 2 — якорь, 3 — коммутационные контакты.

Реле имеет две цепи: управляющую и управляемую. Управляющая цепь – это цепь, через которую ток подается на катушку. Управляемая – цепь, которую и замыкает якорь при срабатывании реле.

Таким образом, реле позволяет контролировать большие токи в управляемой цепи при помощи слаботочной управляющей цепи.

На каждом реле есть обозначения контактов управляемой и управляющей цепи. Также на корпусе изделия указаны значения тока и напряжения, на которые рассчитано реле.

Электромагнитное реле, рассмотренное выше, не работает мгновенно. После подачи тока на катушку должно пройти какое-то время, и лишь потом реле сработает. Это связано с таким явлением, как гистерезис. Гистерезис переводится с латинского как отставание или запаздывание.

Мы уже говорили про ЭДС самоиндукции, возникающую в катушке. Когда реле включается в цепь, в катушке начинает течь ток, но сила тока нарастает постепенно. Нарастание тока в катушке можно представить в виде петли гистерезиса. Когда нужное значение силы тока достигнуто, реле срабатывает.

По этой причине реле не используются в самой быстродействующей аппаратуре, где время срабатывания должно быть сведено практически к нулю.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Типы реле

В зависимости от входной величины, на которую реагирует реле, бывают:

• реле тока;
• реле напряжения;
• реле частоты;
• реле мощности.

Также в зависимости от принципа действия различают:

• электромагнитные реле;
• магнитоэлектрические реле;
• тепловые реле;
• индукционные реле;
• полупроводниковые реле.

Применение реле

В основном реле применяются для защиты силовой аппаратуры от перенапряжений, в электронике автомобилей. Реле также присутствуют во многих бытовых приборах. В чайнике используется тепловое реле. В каждом холодильнике есть пусковое реле.

Джозеф Генри изобрел реле в 1835 году. Первые реле нашли свое предназначение в телеграфии.

Например, логично предположить, что реле тока служит для контроля силы тока в цепи.

Так, при перегрузках на электродвигателе включается реле тока, которое своими контактами включает реле времени. По прошествии допустимого времени работы двигателя в режиме перегрузки реле времени разрывает цепь.

Конечно, сначала все это может показаться сложным и запутанным. Однако если начать разбираться и приложить немного усилий, вы в скором времени сами сможете не только рассказать про устройство и принцип действия реле, но и успешно заняться его подключением. А в будущем, возможно, стать специалистом по релейной защите.

Когда есть студенческий сервис, специалисты которого готовы оказать помощь в любое время, больше не нужно бояться трудных предметов и строгих преподавателей.

Напоследок видео, в котором подробно, наглядно и просто рассказывается о том, как работает реле:

Мы поможем сдать на отлично и без пересдач

• Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
• Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
• Курсовая работа от 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
• Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Описание и принцип работы реле

Реле — одно из наиболее распространенных устройств для автоматизации электротехнических систем и механизмов. Целевым назначением автоматического выключателя служит соединение или разъединение электрической цепи в определенный момент, когда достигаются установленные значения или оказывается воздействие внешних факторов. Реле нашло широкое применение в промышленности и быту.

Что такое реле, история создания

Реле является коммутационным устройством, с помощью которого соединяют или разъединяют цепь электронной или электрической схемы во время перепадов входных величин тока.

Большая популярность реле обусловлена высокими эксплуатационными качествами и надежностью работы. С помощью эффективного коммутационного устройства повышается эффективность и долговечность оборудования и техники.

В науке есть несколько мнений о том, кто из исследователей впервые описал принцип работы реле. По некоторым данным, известно, что устройство было спроектировано в 1830–1832 гг. ученым из России Шиллингом П.Л. Тогда это был основной элемент телеграфа, который сконструировал изобретатель.

По мнению других ученых, изобретение принадлежит физику Дж. Генри. Реле было разработано в 1835 году с целью модернизации телеграфного аппарата, который был создан в 1831 году. Первый соленоид представлял собой некоммутационное устройство, функционирующее на электромагнитной индукции.

Как самостоятельное устройство реле было запатентовано Самуэлем Морозе. Таким образом, впервые изобретение служило одним из важных компонентов телеграфа, а затем, по мере развития технологий, стало активно использоваться для электрического и электронного оборудования.

Устройство и принцип работы реле

Реле представляет собой катушку, состоящую из:

• немагнитного основания с обмоткой из меди, дополненной тканевой, синтетической изоляцией или (чаще) диэлектрическим лаковым покрытием;
• металлического сердечника;
• пружин;
• якоря;
• соединителей;
• контактной пары.

Когда ток подается на обмотку электромагнита или соленоида, якорь, соединенный с контактом, притягивается к сердечнику, происходит замыкание электрической или электронной цепи. Если сила тока уменьшается до заданного показателя, пружина воздействует на якорь, который в свою очередь возвращается в исходное положение, цепь размыкается, происходит отключение потребителей.

Резисторы обеспечивают более плавную и точную работу. С помощью конденсаторов системы защищают от перепадов напряжения и искрения.

Электромагнитный соленоид (простейшая схема):

Большинство модификаций электромагнитных реле оснащены несколькими парами контактов, что обеспечивает одновременное управление несколькими цепями. Принцип работы коммутационного устройства представляет собой электромагнитную индукцию. Простота эксплуатации обеспечивает безотказную работу устройств.

Ключевые характеристики реле:

• чувствительность — то есть реакция на силу, с которой ток подается на обмотку, чтобы устройство включилось;
• сопротивление обмотки электромагнита;
• напряжение срабатывания обозначает минимальную величину тока для переключения контактов;
• напряжение отпускания в виде параметра тока, при котором коммутационное устройство отключается;
• время, за которое притягивается и отпускается якорь;
• частота срабатывания с рабочей нагрузкой на контактах.

Как обозначается на схеме

Ремонт, подключение или разработка электрооборудования выполняются с помощью специальных схем. Так как реле является важным компонентом системы, важно знать, как оно обозначается схематично. Существует международный классификатор с буквенно-графическими обозначениями коммутационного устройства. На электрических схемах реле представлено в виде прямоугольника. Выводы питания показывают от наибольших его сторон. Буквенное обозначение функционального назначения реле:

• KA – тока;
• KV – напряжения;
• KB – блокировки;
• KBS – блокировки от многократного включения;
• KH – указательное;
• KL – промежуточное;
• KQ – фиксации положения выключателя;
• KSV – контроля цепи напряжения;
• KSP – контроля давления;
• KSH – контроля напора;
• KSL – контроля уровня жидкости;
• KSR – скорости;
• KSQ – состава вещества;
• KW – мощности;
• KZ – сопротивления.

Схематичное обозначение коммутационного устройства:

Виды реле, контактные и бесконтактные

Реле отличаются по устройству исполнительного компонента. Исходя из данного признака, выделяют контактные и бесконтактные КУ. В первом случае устройства оказывают действие на управляемую цепь через электрические контакты:

1. При размыкании контактов цепь разъединяется.
2. При соединении контактов цепь замыкается.

Контакты могут быть изготовлены из разных металлов:

Стандартным количеством контактов считается 10. Реле с четырьмя или пятью контактами в основном применяются для оснащения электрических схем в автотранспорте для размыкания и замыкания цепи.

Воздействие реле на управляемую цепь бесконтактным способом заключается в изменении электрических характеристик выходных электроцепей. К ним относятся такие параметры тока и напряжения, как:

• емкость;
• сопротивление;
• индуктивность;
• величина.

Виды реле по назначению

Реле обладают определенными техническими характеристиками и эксплуатационными качествами. Данные параметры устройств определяются их целевым назначением. Существует три типа реле:

1. Управления.
2. Защиты.
3. Сигнализации.

Реле управления представляют собой первичные устройства, которые устанавливаются непосредственно в электрическую цепь. Данный тип КУ необходим, чтобы включать и выключать определенные компоненты схемы. Такие реле применяются в качестве самостоятельного элемента схемы или представляют собой комплектующие низковольтных комплектных устройств:

Коммутационное устройство защиты включается и отключатся элементами сети с термическими контактами. К такому оборудованию относятся электродвигатели и вентиляторы. Если температура повышается, термические контакты размыкаются. Со временем, когда температурный режим достигнет рабочих значений, работа оборудования восстанавливается.

Реле сигнализации являются важным элементом охранных систем, устанавливаемых на автомобильный транспорт, на предприятиях и придомовых территориях. Коммутационное устройство формирует сигнал в случае, когда достигается установленная величина параметра, находящегося под контролем. К таким характеристикам могут относиться:

• ток;
• напряжение;
• частота;
• давление;
• температура;
• акустические параметры.

Классификация реле по способу включения

Исходя из методики установки, реле подразделяются на первичные и вторичные.

К первой категории относятся устройства, которые подключаются непосредственно в цепь элемента, на защиту которого они направлены. Преимуществом таких реле является отсутствие необходимости в измерительных трансформаторах, источниках оперативного тока, контрольных кабелях.

Вторичные реле подключаются в цепь с помощью вторичных трансформаторов. Они обладают стандартными характеристиками, рассчитаны на эксплуатацию при токе 5 А и напряжении 100 В. Устройства данной категории пользуются большой популярностью и характеризуются широкими сферами применения. Основные достоинства вторичных КУ:

• наличие изоляции, защищающей от высокого напряжения;
• универсальность применения для любых электросетей с разными характеристиками тока и напряжения;
• возможность поместить реле в место, которое удобно обслуживать.

Виды реле по типу поступающего параметра

По данному критерию устройство классифицируют как реле:

• тока;
• мощности;
• частоты;
• напряжения;
• давления;
• акустических величин;
• количества газа.

Реле могут быть максимальными и минимальными. К первой категории относятся коммутационные устройства, срабатывающие в случае, когда превышается заданный показатель. Минимальные реле реагируют на снижение определенных характеристик.

Реле тока

Данные КУ срабатывают при резких перепадах тока. В случае необходимости они отключают отдельную нагрузку или всю электрическую систему. Регулятор устанавливает величину максимального тока, при достижении которой потребители отключаются.

Реле напряжения

Режим работы устройств этого типа определяется величиной напряжения. Реле, подключенные через трансформаторы, реагируют при перепадах показателей, таким образом контролируют фазы напряжения в электросетях и защищают приборы от поломок. В основе устройства — контроллер оперативного реагирования, с помощью которого отслеживают изменения напряжения. Общепринятым стандартом срабатывания КУ является диапазон меньше 170 В и более 250 В.

Реле частоты

Специальные устройства контролируют частоту переменного тока. Для однофазных или трехфазных сетей данный показатель должен соответствовать 50 или 60 Гц. Как правило, реле частоты характеризуются фиксированными задержками реагирования. Пороги размыкания контролируемой цепи можно регулировать. Рабочий режим такого коммутационного устройства нередко дополняется опцией «памяти» аварии.

Реле мощности

Коммутационное устройство, служащее для ограничения мощности, характеризуется принципом работы, аналогично ограничителю тока нагрузки. Если установленный порог превышается, то потребители отключаются от цепи. Данный тип реле нередко дополняют опцией повторного автоматического включения. Таким образом, при восстановлении нормальных параметров нагрузки оборудование начинает функционировать в нормальном режиме автоматически.

Реле давления

Данный тип коммутационного устройства является важным прибором, который нашел широкое применение в электротехнике. Наиболее часто реле давления устанавливается в насосных системах, чтобы контролировать скачки давления воды, масла, нефти, воздуха. Существует два типа таких устройств:

• электромеханические;
• электронные.

Электромеханические устройства оснащены особым элементом, который реагирует на перепады давления в системе. Он представляет собой гибкую мембрану, изгибающуюся под напором рабочей среды. Компонент соединен с двумя пружинами. Одна из них настроена на минимально допустимые характеристики напора, а вторая — на разницу между верхним и нижним пределами давления в системе. Если давление снижается и преодолевает минимальный порог, с помощью реле включается насосное оборудование. В случае, когда давление превышает максимальный лимит, насосы отключаются.

Реле характеризуются простотой и надежностью, но предусматривают некоторые сложности при эксплуатации. К примеру, оператор должен постоянно контролировать настройки и при необходимости выполнять их корректировку.

Устройства электронного типа отличаются более сложной конструкцией. Однако применение передовых технологий при конструировании КУ позволяет задавать пределы давления с высокой точностью. Кроме того, такие реле не нуждаются в регулярном контроле. Электронные приборы обладают чувствительностью к гидроударам, что объясняет необходимость оснащения устройств небольшими гидробаками объемом около 400 миллилитров. Реле устанавливают на отрезке цепи между насосным оборудованием и начальной точкой водозабора.

Реле акустические

Данные коммутационные устройства срабатывают во время перепадов акустических величин, включая частоту звуковой волны и ее давление, или акустических характеристик материалов таких, как коэффициенты поглощения и отражения. Реле различают по принципу действия:

• механический;
• электрический.

Акустические приборы механического типа оснащены мембраной, способной прогибаться под давлением звуковых волн. Когда достигается заданная величина давления, контакты замыкаются. Акустические приборы состоят из следующих компонентов:

1. Воспринимающий орган в виде микрофона и фильтра.
2. Усилитель.
3. Выходное электрическое реле.

Существует ряд устройств, которые срабатывают при любом шуме. Нередко такие устройства встраивают в системы освещения. Какой-либо звук, возникающий в помещении, провоцирует реакцию прибора, и свет включается. Целесообразно устанавливать подобные комплексы в коридорах и на лестничных площадках. Акустические реле также нашли широкое применение в конструировании охранных систем и «интеллектуальных» игрушек.

Газовые реле

Специальные коммутационные устройства обеспечивают газовую защиту. Реле оснащено металлическим корпусом, в который встроен в маслопровод. Нормальное состояние устройства подразумевает полное заполнение маслом и разомкнутое положение контактов. В случаях, когда концентрация газа в среде возрастает, верхняя часть устройства заполняется, а масло вытесняется из конструкции. При этом контакты в сигнальной цепи замыкаются благодаря сигналам поплавка, который при понижении уровня масла опускается и поворачивается вокруг своей оси. Таким образом формируется сигнал о высокой загазованности среды.

Промежуточные реле

Коммутационные устройства промежуточного типа обладают вспомогательными функциями. Они устанавливаются в автоматических схемах и цепях управления. Основными задачами, которые решает реле, являются замыкание или размыкание сразу нескольких цепей, замыкание одной и одновременное размыкание другой цепи и другие функции. Данные устройства применяются при реализации схем усиления и преобразования электрических сигналов, фиксировании данных и программировании, распределении электроэнергии с контролем рабочих характеристик определенных компонентов, сопряжении составляющих радиоэлектронной аппаратуры с разными принципами действия.

В качестве промежуточных устройств нередко используются электромагнитные реле. Исходя из особенностей конструкции и целевого назначения, они дополнены контактами следующих типов:

1. Нормально-разомкнутого (замыкающегося). Контакты отключены, если электропитание отсутствует, и замыкаются при подаче напряжения.
2. Нормально замкнутого (размыкающегося). Нормальный режим работы предполагает замкнутое состояние контактов. Подача электричества сопровождается размыканием контактов.
3. Перекидного. В данном случае реле дополнены средним контактом, который замкнут с неподвижным контактом. При подаче тока средний контакт отключается от первого неподвижного контакта и замыкает второй неподвижный контакт.

Реле является полезным изобретением, с помощью которого современная электротехника достигла высокого уровня и продолжает развиваться. Для правильного применения коммутационных устройств следует хорошо разбираться в электрических схемах, а также производить точные расчеты. Иногда студентам бывает сложно разобраться в физических величинах. На этот случай есть сервис Феникс.Хелп, компетентные специалисты которого помогут решить задачи любой сложности.

Электрические реле, принцип работы, разновидности, применение, схемы

Электрическое реле устройство, в котором при достижении определенно значения входной величины, выходная величина изменяется скачком — выходные контакты либо замыкаются — в управляемой цепи появляется ток (напряжение), либо размыкаются. Реле применяют в цепях управления с током менее 1 А. Входной величиной реле могут быть механические, тепловые, электрические и другие внешние воздействия.

Широкое распространение получили электрические реле (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные), которые реагируют на изменения тока (напряжения) в обмотке управления (намагничивающей обмотке).

На рис 2.15, а показано устройство простейшего электромагнитного реле клапанного типа: при определенной МДС в цепи управления возникающая электромагнитная сила F притяжения якоря 3 к ярму 1 превышает силу противодействующей пружины 2. Реле срабатывает, воздушный зазор уменьшается, клапан 4 нажимает на подвижный контакт 5 и прижимает его с силой F, зависящей от значения воздушного зазора в конце хода якоря, к неподвижному контакту 6.

Управляемая цепь (цепь управления) замыкается, исполнительный элемент 7 производит требуемое действие. Контакты реле в исходном положении могут быть как разомкнуты, так и замкнуты, в последнем случае при срабатывании реле они размыкаются — действие какихлибо устройств прекращается. Первоначально открытые (замыкающие) контакты изображают на схемах, как показано на рис. 2.16, а, первоначально закрытые (размыкающие) контакты имеют условное обозначение, показанное на рис. 2.16, б.

Многие электромагнитные реле имеют несколько контактных пар, тогда их используют для управления несколькими электрическими цепями.
Электрические реле выполняют множество функций, связанных с контролем режимов работы важных элементов электрической цепи генераторов, трансформаторов, линий передач, различных приемников.

Интересное видео о работе реле смотрите ниже:

При нарушении нормального режима того или иного элемента соответствующее реле приводит в действие аппаратуру, которая либо восстанавливает нормальный режим работы, либо отключает поврежденный участок. Такие реле — реле защиты — могут «наблюдать» за током в цепи (токовая защита), напряжением на отдельных участках (защита по напряжению), изменениям мощности (реле мощности), изменением частоты тока и т. д.

В зависимости от значения или направления входной величины, приводящей к срабатыванию реле, различают реле: максимальные, минимальные, направленного действия, дифференциальные и др.

В зависимости от времени срабатывания — отрезка времени от момента появления управляющего воздействия до момента замыкания контактов реле — различают реле быстродействующие (tср < 0,05 с), нормальные (tср = 0,05—0,25 с) и с выдержкой времени (реле времени).

Если реле «реагирует» только на значение входной величины (тока) и «не реагирует» на направление этой величины, то его называют нейтральным. Реле, «чувствующие» полярность (направление) входной величины (напряжения, тока), называются поляризованными.

Реле по способу воздействия

По способу воздействия исполнительного элемента реле на управляемую величину различают:

• реле прямого действия, в которых исполнительный элемент (у электромеханических реле исполнительным элементом является подвижная контактная система) непосредственно воздействует на цепь управления,
• реле косвенного действия, в которых исполнительный элемент воздействует на контролируемую цепь через другие аппараты.

Реле по способу включения воспринимающего элемента

По способу включения воспринимающего элемента различают первичные, вторичные и промежуточные реле.

Воспринимающим элементом электромагнитных реле является электромагнит, преобразующий управляющий ток (напряжение) в перемещение якоря относительно ярма.

Воспринимающими элементами других электрических реле могут быть магнитоэлектрический механизм, индукционная система, электродинамический механизм и т. д.

Воспринимающий элемент первичных реле включается непосредственно в контролируемые цепи. У вторичных реле воспринимающий элемент включается в контролируемые цепи через измерительные трансформаторы. Промежуточные реле работают в цепях исполнительных элементов других реле и предназначаются для усиления и преобразования сигналов первичных или вторичных реле.

Реле защиты

Рассмотрим устройство и принцип действия электромагнитных реле токовой защиты — реле максимального тока. Электромагнитные реле, получившие очень широкое распространение, по конструктивному исполнению воспринимающего элемента бывают клапанного типа и с поворотным якорем.

Реле клапанного типа (см. рис. 2.15, б) широко применяют в качестве реле максимального тока. Обозначения на рис. 2.15, б: 1 — катушка возбуждения; 2 — ярмо; 3 — клапан (якорь); 4 — контактная группа.

Катушка возбуждения реле тока РТ включается последовательно в контролируемую цепь (рис. 2.17)

. При токах / в этой цепи, превышающих допустимые значения, сила притяжения якоря к ярму преодолевает сопротивление пружины и приводит к размыканию или замыканию контактов Р~ в цепи управления другого аппарата (рис. 2.17, а, б) — аппарата КМ.

Размыкание контактов РТ в цепи аппарата (реле) КМ (рис. 2.17, а) приводит к размыканию контактов КМ в контролируемой цепи питания приемника, т. е. цепь тока / разрывания (одновременно размыкаются контакты КМЬ шунтировавшие кнопку «Пуск»). Исчезновение тока/в цепи возбуждения реле тока Рт приводит вновь к замыканию его контактов Рт (контакты этого реле при отсутствии тока в его обмотке всегда замкнуты), но теперь цепь возбуждения реле КМ разомкнута, так как кнопка «Пуск» не включена и разомкнуты контакты KMj. Для включения цепи питания приемника следует вновь нажать кнопку «Пуск», реле КМ сработает и замкнет свои контакты КМ>.

Кнопку «Пуск» после этого можно отпустить, так как цепь возбуждения реле КМ продолжает быть замкнутой через шунтирующие кнопку «Пуск» контакты КМР. Срабатывание реле Рт на схеме рис. 2.17, 6 приводит к замыканию первоначально разомкнутых контактов Рт в цепи реле КМ.

Реле КМ срабатывает и размыкает свои первоначально замкнутые контакты КМ, шунтировавшие резистор R в цепи питания приемника.

При этом последовательно с приемником включается резистор с сопротивлением R и тем самым значение тока в цепи ограничивается. Когда ток снизится до нормального значения, реле РТ «отпустит» свои контакты Рт, реле КМ отключится и резистор R будет вновь зашунтирован контактами КМ.

В качестве токовых реле применяют также реле с поворотным якорем (рис. 2.18), где между полюсами электромагнита / помещен якорь 3 из магнитомягкого материала. В отсутствие тока в обмотке возбуждения 2 пружина 4 удерживает якорь в таком положении, что контакты 5 и 6 разомкнуты, т. е. цепь управления разомкнута. Когда ток в обмотке возбуждения электромагнита достигнет значения, при котором сила, стремящаяся повернуть якорь к ярму, превысит силу противодействия пружины, якорь повернется, контакты 5 и 6 замкнутся, в управляемой цепи произойдет желаемое изменение режима.

Ещё одно видео о работе электромагнитного реле:

Вращение поводка, связанного с пружиной, вызывает изменение силы противодействия пружины 4 и, следовательно, настройку реле на требуемый ток срабатывания.

Значения токов срабатывания указывают на шкале. Это же реле может быть использовано для контроля значения напряжения на какомлибо элементе. В этом случае его обмотка возбуждения, очевидно, должна иметь значительно большее количество витков из провода меньшего диаметра по сравнению с обмоткой тока.

Защиту приемника от недопустимого снижения напряжения на нем можно осуществить с помощью реле минимального напряжения, включенного по схеме рис. 2.19.

Если напряжение источника соответствует требуемому напряжению, то реле Рн срабатывает и его первоначально разомкнутые контакты Рн замыкаются (позиции 5 и 6 на рис. 2.18). Нажав кнопку «Пуск», замыкают цепь возбуждения реле К и посредством его контактов К приемник подключается к источнику.

Если напряжение источника уменьшается ниже допустимого предела (что определяется настройкой реле Рн), то сила противодействия пружины 4 (см. рис. 2.18) преодолевает силу притяжения якоря 3 к ярму 1 и контакты 5, 6 размыкаются. Цепь тока возбуждения реле К (рис. 2.19) размыкается, и приемник отключается от источника.

Для защиты электротехнических устройств от токов перегрузки, когда длительная эксплуатация устройства в таком режиме может вызвать выход его из строя за счет недопустимого перегрева, применяют тепловые реле.

Тепловое реле (рис. 2.20, а) состоит из биметаллической пластины 2, которая находится в тепловом поле нагревателя 7, включенного последовательно с контролируемым объектом (приемником), и контактов 4. Если контролируемый ток/больше допустимого, то через некоторое время биметаллическая пластина 2 под действием избыточной теплоты нагревателя 1 изогнется, так как ее нижний слой расширяется (удлиняется) больше, чем верхний. Пластина 2 освобождает защелку 3, которая под действием пружины поворачивается, и контакты 4размыкаются. Схема включения теплового реле представлена, например, на рис. 2.20, 6, где видно, что при срабатывании теплового реле его контакты разрывают цепь питания реле К и отключают приемник от источника. После охлаждения биметаллической пластины, реле механическим путем возвращается в исходное положение.

Реле управления и автоматики (указательные и сигнальные реле). Электромеханические реле управления представляют собой слаботочные аппараты, предназначенные для выполнения логических и измерительных функций в системах управления. Для характеристики работы реле вводят ряд коэффициентов. Если рассматривать реле в качестве нелинейного элемента, связь входной /вх и выходной /вых величин которых изображена на рис. 2.21, то можно ввести коэффициент возврата Кв как отношение входной величины /п, при которой реле срабатывает, к значению этой же величины /отп, при которой реле отпускает.

Этот коэффициент зависит от соотношения тяговой характеристики Fx (/в) реле (рис. 2.22) и характеристики Fnp(lB) противодействующей пружины.

В начале процесса срабатывания реле при Iвх = Iп зазор максимален (l в нач) и сила притяжения F1 якоря к ярму чуть больше силы сжатия Fnp противодействующей пружины. В конце процесса срабатывания реле зазор минимален (/в кон) и сила Fx притяжения якоря к ярму при том же токе /п уже больше силы F , что необходимо для надежного замыкания контактов реле. Отключение реле произойдет при токе /вх, равном току /отп , т. е. когда сила F= F2 станет меньше силы Fnp. Чем меньше величина ДР= Fl — F2 (рис. 2.22), тем, очевидно, выше коэффициент возврата, меньше разница в значениях тока срабатывания /п и тока отпускания /отп. Обеспечить высокий коэффициент возврата можно только у реле с малым ходом якоря, при уменьшении трения в механизме, использования ферромагнитных материалов с узкой петлей гистерезиса. Для повышения надежности срабатывания реле нужно обеспечить выполнение условия /вх > /п. Необходимое превышение тока /вх над значением 1п называют коэффициентом запаса.

Чувствительность реле

Важным параметром реле является чувствительность, т. е. мощность Ру в цепи управления, при которой срабатывает реле.

У высокочувствительных реле Ру < 10 мВт, реле нормальной чувствительности срабатывают при Ру = 1—5 Вт, реле низкой чувствительности при Ру = 10—20 Вт.
Мощность в цепи, которую коммутируют контакты реле Рк, значительно превышает мощность цепи управления. Отношение этих мощностей называют коэффициентом усиления (управления) реле:

Значение Ку у высокочувствительных реле достигает нескольких тысяч.
По значению мощности Рк реле подразделяют на сильноточные (Рк > 500 Вт), нормальной мощности или промежуточные (Рк < 150 Вт в цепях постоянного тока и Рк < 500 ВА в цепях переменного тока) и слаботочные реле систем автоматики, управления, связи (Рк < 50 Вт в цепях постоянного тока и Рк< 120 ВА в цепи переменного тока).

Конструкции промежуточных реле довольно многообразны. Применяются реле клапанного типа (рис. 2.23), предназначенные для работы в цепях постоянного и переменного токов. На рис. 2.23 видна контактная система 7, содержащая несколько пар контактов, коммутирующих цепи ab, cd, ef. Магнитная цепь реле имеет центральный сердечник (ярмо) 4, обмотку возбуждения 5, включаемую в цепь управляющего сигнала /у, и якорь J, который при своем движении к ярму 4 посредством траверсы 2 замыкает контактные группы ab, cd9 ef. Если это реле предназначено для работы в цепях переменного тока, то магнитопровод выполняют шихтованным.

В конструкции слаботочных реле стремятся уменьшить габаритные размеры, но одновременно повысить разрываемую мощность (Рк) и быстродействие.

Современные слаботочные реле способны производить 200—300 млн срабатываний за срок службы. Одна из конструкций слаботочных реле показана на рис. 2.24.

Все рассмотренные реле относятся к типу нейтральных, т. е. не реагирующих на полярность электрического сигнала в цепи управления они срабатывают при любом направлении тока в обмотке возбуждения. В случаях, когда требуется, чтобы реле срабатывало при определенном направлении тока, применяют поляризованные реле.

В поляризованном реле в магнитную цепь включается постоянный магнит 2 (рис. 2.25). Этот магнит создает основной магнитный поток Ф0, и если якорь J реле занимает среднее положение в зазоре магнитной системы, то на него действуют две равные по значению и противоположные по направлению силы притяжения к полюсам постоянного магнита. Положение якоря неустойчиво, и для удержания его в среднем положении якорь укрепляют на плоской пружине, упругость которой создает устойчивость. Если в катушке электромагнита 1 появляется ток /у, то возбуждается дополнительный магнитный поток Фу того или иного направления в зависимости от направления магнитодвижущей силы.

Таким образом, изменяются результирующие магнитные потоки в зазорах между якорем и полюсами N—S постоянного магнита (рис. 2.25): в одном из этих зазоров магнитный поток увеличивается, в другом — уменьшается. Сила притяжения якоря пропорциональна квадрату магнитного потока, и, следовательно, якорь, преодолевая сопротивление пружины, притягивается к тому или другому полюсу постоянного магнита — реле срабатывает — контакты 4 замыкают одну либо другую цепь в зависимости от направления тока управления.

Поляризованные реле являются достаточно быстродействующими (время срабатывания достигает тысячных долей секунды), чувствительными (Ру = 0,01—5 мВт), позволяют коммутировать токи 0,21 А при напряжении до 24 В. Высокое быстродействие дает возможность использовать их для коммутации с частотой включений 100-200 Гц.

Тенденция к уменьшению габаритных размеров электромагнитных устройств обусловила появление миниатюрных герметических электромагнитных реле, соизмеримых по размерам с полупроводниковыми элементами. Широкое распространение получают герконовые реле, обладающие высоким быстродействием, надежностью и очень большим сроком службы.

Особый класс аппаратов с герконами составляют реле с электромагнитной памятью (рис. 2.26). Геркон / помещен в магнитное поле магнитотвердого феррита 4 с наконечниками 2. Импульс тока в катушке 3 приводит к срабатыванию реле контакты 5 замыкаются, оставаясь замкнутыми и после окончания импульса тока управления за счет намагничивания ферритового сердечника. Для отпускания реле необходимо подать импульс тока обратного направления.

Значение этого обратного тока должно быть таким, чтобы ферритовый сердечник размагнитился, но не перемагнитился, иначе контакты снова замкнутся.