Долгие годы незаменимой частью автоматики остаются реле. Лет 30 назад они были основными элементами, на которых строились системы автоматизации разной сложности. Сейчас эти схемы активно замещаются программируемыми логическими контроллерами, но реле продолжают использовать, в том числе и совместно с контроллерами.
Поэтому прежде, чем разобраться с определениями, нужно определиться о каком вообще реле пойдёт речь!
Что такое реле
В словарях и учебниках приводится примерно такое определение реле:
Реле – это коммутационный аппарат, который скачкообразно изменяет состояние выхода при воздействии внешней управляющей силы или иного физического явления, принимая при этом конечное число выходных величин.
Не совсем понятно, не так ли? Можно упростить: реле – это устройство, которое резко изменяет состояние выхода, когда на вход действует какая-нибудь сила.
Дело в том, что реле бывают разными: электрическими, тепловыми, механическими, реагирующими на давление, вакуум, перемещение… В общем, на всё что угодно, лишь бы это воздействие было способно совершить работу по переключению реле.
Раньше работой реле часто управляли непосредственно физические величины и силы. Например, в реле времени серии РВП время отсчитывалось с помощью пневматической приставки —герметичного резервуара с мембраной. Эту мембрану приводит в движение шток, который перемещается электромагнитом. Выдержка времени отсчитывается за счёт скорости выдавливания воздуха из камеры в окружающую среду упругой мембраной, после чего переключаются выходные контакты.
Но такой механический принцип действия не обеспечивает стабильной работы. А при изменении условий окружающей среды погрешность может серьезно увеличиться.
Развитие электроники позволило создать точные и стабильные устройства. Теперь контролируемые величины измеряют датчиками, от которых электрический сигнал поступает на электронную схему, а она уже «решает», нужно ли изменять состояние выходной цепи в зависимости от заданной программы. То есть можно запрограммировать время, через которое должно сработать реле времени, или выставить температуру, когда должен включиться обогрев. Причем это можно сделать без дополнительного оборудования — с помощью органов управления самого реле.
Но несмотря на прогресс и цифровизацию, сердцем функциональных реле было и остаётся электромагнитное реле, о котором мы и поговорим в этом цикле статей.
Получается забавная тавтология «сердцем реле остаётся реле», но это не так. «Реле времени» — это название устройства и функции, которую оно выполняет, а «электромагнитное реле» — это коммутационный аппарат, включающий и отключающий выходную цепь, установленный внутри этого устройства.
Электромагнитное реле
В общем случае электромагнитное реле — это коммутационный прибор, который может принимать конечное число выходных значений (обычно два) и приводится в действие магнитным полем электромагнита.
Электромагнит в народе называют просто «катушкой», это обмотка с ферромагнитным сердечником. Как правило, она наматывается медным проводом с лаковой изоляцией, как и у большинства других электрических машин и аппаратов.
Для реле электромагнит является входной цепью (она же цепь управления). А выходная цепь — это контактная группа, которая может включать и выключать нагрузку.
Между входной и выходной цепью нет электрического контакта, то есть они гальванически развязаны. Благодаря этому в исполнительной и управляющей цепи может быть разная величина и род напряжения или тока.
Интересно! Первое электромагнитное реле изобрёл Джозеф Генри в 1931 году, но оно не было предназначено для коммутации электрических цепей. Через 6 лет, в 1937 году, Самюэль Морзе для применения в телеграфном аппарате изобрёл первое реле, способное коммутировать электрические цепи.
Из чего состоит и как работает реле
Электромагнитное реле состоит из четырёх основных элементов: электромагнит, подвижный якорь, контактная группа и ярмо. Контактная группа состоит из подвижного и одного или двух неподвижных контактов. При этом у реле может быть несколько несвязанных электрически контактных групп. Ярмо – это корпус реле или неподвижная часть, на которой закреплены все элементы.
Разберём принцип работы:
1. Когда реле выключено, якорь удерживается в нормальном положении пружиной.
2. При протекании тока через катушку возникает магнитное поле, которое притягивает якорь к сердечнику.
3. Якорь перемещает подвижный контакт и прижимает его к неподвижному. В результате контакты замыкаются, размыкаются или переключаются, в зависимости от типа контактной группы.
На иллюстрации ниже ток на катушку подаётся через кнопку без фиксации, а в качестве нагрузки изображён светодиод.
При этом подвижный контакт может располагаться на ярме и приводиться в движение с помощью штока, соединённого с якорем или устанавливаться на якоре и прижиматься к неподвижному контакту.
Иногда производители добавляют в конструкцию реле рычаг для принудительного переключения контактов, что может быть особенно удобно при наладке и проверке работы схемы, а также индикаторный светодиод, как это сделано в реле торговой марки ONI.
На практике электромагнитные реле по способу управления можно разделить на две большие группы:
1. Управляемые током. Для срабатывания такого реле нужно, чтобы через катушку протекал ток определённой величины. Самый простой пример такого реле – электромагнитный расцепитель автоматического выключателя. Катушки токовых реле наматываются несколькими витками толстого провода, количество витков и сечение которого зависят от тока срабатывания.
2. Управляемые напряжением. Для включения такого реле на катушку подают напряжение определённой величины, например, 5, 24 или 220 Вольт переменного и (или) постоянного тока. В катушке таких реле обычно много витков тонкого провода. Количество витков и сечение зависят от номинального напряжения и усилия, необходимого для перемещения якоря.
Последние реле встречаются чаще. Кстати, вы ежедневно пользуетесь ими, например, в своём автомобиле.
Подведём итоги
Итак, электромагнитное реле позволяет:
1. Гальванически развязать цепь управления и нагрузку.
2. Усилить выход управляющего устройства, если его коммутационной способности не хватает для управления нагрузкой.
3. Увеличить количество контактов управляющего устройства. Это полезно, если нужно управлять несколькими цепями с помощью одного сигнала и нельзя допускать электрического соединения таких цепей.
Подробнее о схемах подключения, выборе и особенностях применения электромагнитных реле мы расскажем в следующих статьях.
Подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить полезную информацию!
#iek #электрика #электротехника #электричество #реле #техника