Реле – это коммутационное устройство, предназначенное для соединения или разъединения электрических цепей при заданных изменениях входной величины. Например, если напряжение на катушке появляется, то реле замыкает либо размыкает контакты.
Немного истории
Первые реле появились в 19 в. благодаря знаменитому американскому физику Дж.Генри ( в честь которого названа единица измерения индуктивности), который разработал контактное реле на основе электромагнитного принципа действия. Правда, оно представляло собой не коммутационное устройство, а служило для звукового сигнала. Реле в привычном для нас понимании, именно как коммутационный аппарат, впервые было использовано в телеграфе, изобретенным С. Морзе. Само слово реле возникло от слова relay, что означало смену почтовых лошадей на станциях, или передачу эстафеты.
С тех пор прошло уже много лет, но электромагнитные реле до сих пор являются одними из самых востребованных устройств в самых различных областях, в первую очередь благодаря своей простоте и надежности. Конечно, сейчас используются и реле на основе полупроводниковых элементов, которые заняли свою нишу, но вытеснить электромагнитные реле они до сих пор не могут. И те и другие имеют свои достоинства и свои недостатки, которые мы рассмотрим.
Устройство реле
Самое простое электромагнитное реле представляет собой катушку из медного изолированного провода с сердечником, якорь и пары контактов.
При подаче на катушку напряжения, ток протекающей по ее обмотке создает ЭДС в сердечнике. Образованное магнитное поле притягивает якорь, который замыкает связанную с ним одну группу контактов и размыкает другую группу. При снятии напряжения с катушки якорь возвращается в исходное положение, перекидывая контакты в изначальное состояние. Чаще всего контактных групп в реле не одна, а несколько, что дает возможность одним реле одновременно управлять сразу несколькими цепями.
Основными достоинствами электромагнитных реле, благодаря которым они получили столь широкое распространение, являются низкая цена, возможность коммутации достаточно мощных нагрузок при небольших габаритах самого реле, устойчивость к импульсным перенапряжениям, малое тепловыделение, надежность.
Но наряду с достоинствами у электромагнитных реле есть и свои недостатки, такие как ограниченный электрический и механический ресурс по сравнению с полупроводниковыми реле, возникновение радиопомех во время замыкания и размыкания контактов, относительно низкое быстродействие. Слабым местом электромагнитных реле являются контакты, которые со временем могут подгорать, окисляться и изнашиваться.
Полупроводниковые (твердотельные) реле лишены многих недостатков электромагнитных - срок службы у них значительно больше, более высокая производительность, при работе они не создают электромагнитных помех, нет характерных щелчков при срабатывании, отсутствие дребезга контактов, низкое энергопотребление.
Но, как и любого устройства, у твердотельных реле имеются свои недостатки, а именно более высокая цена, высокая чувствительность к перегрузкам, поэтому необходим запас по допустимому току.
Еще один важный момент – твердотельные реле могут легко выйти из строя из-за перегрева, поэтому им необходим хороший теплоотвод. Одного радиатора не всегда хватает, приходится ставить вентилятор, а такая конструкция не в каждый щит поместится.
И еще один нюанс – для защиты твердотельных реле производители рекомендуют ставить не автоматические выключатели, а быстродействующие предохранители, которые стоят дороже.
Классификация реле
Все устройства, относящиеся к классу реле, разделяются по определенным признакам –
- по типу входных физических величин – электрические, механические, оптические, тепловые, магнитные и т.д.
- по функциям, которые они выполняют в схемах – реле управления, времени, указательные, защитные, реле сигнализации, логические.
- по контролируемой величине – напряжения, тока, мощности, контроля изоляции.
Промежуточные реле – это, пожалуй, наиболее распространенный класс устройств, относящихся к реле. Без них не обходится большинство схем автоматизации и управления.
Основное назначение промежуточных реле - коммутация сигналов в цепях управления, контроля, сигнализации, управление более мощными силовыми реле, размножение сигнала для управления несколькими независимыми цепями, гальваническая развязка силовых и вспомогательных цепей.
Свое название они получили от того, что зачастую в схемах занимают как-бы промежуточное положение между источниками сигнала и исполнительными механизмами.
Конструктивно промежуточные реле состоят из самих реле и колодки (розетки, цоколя), которая крепится на DIN-рейку. Для надежной фиксации корпуса реле в цоколе используются пластиковые, либо металлические фиксаторы.
Также в корпусе цоколя расположен специальный разъем для установки защитных модулей (RC-цепь, варистор, супрессор), которые предназначены для защиты катушки реле от импульсных перенапряжений.
В качестве дополнительных аксессуаров для реле используются держатели маркировки, шинные соединители.
При выборе промежуточных реле надо обращать внимание на его основные характеристики - номинальное напряжения катушки (AC/DC), количество контактов, коммутируемый ток, габаритные размеры. Эти параметры указываются на корпусе реле.
Разновидностью промежуточных реле являются интерфейсные реле, служащие в первую очередь интерфейсом между ПЛК (Программируемый логический контроллер) и датчиками/исполнительными механизмами, а также для усиления слабых управляющих сигналов.
Для непосредственного управления нагрузкой они не подходят, так как рассчитаны на совсем небольшой ток.
По своему устройству они могут быть как электромеханические, так и твердотельные. Например, у Finder их можно легко отличить по цвету - электромеханические окрашены в белый цвет, твердотельные - в черный.
Еще одним типом реле, часто используемым в системах автоматизации, является силовое твердотельное реле. О них я уже писал в отдельной статье.
Обозначение реле на схемах
На электрических схемах катушка реле обозначается в виде прямоугольника с буквенным обозначением К либо KL и цифровым обозначением порядкового номера реле в схеме. Выводы катушки обозначаются прямыми линиями, отходящими от прямоугольника.
Для разных типов реле обозначение катушек и буквенного обозначения различается.
Обозначение катушки реле времени
Обозначение катушки теплового реле
Обозначение катушки импульсного реле
Контакты реле обычно изображают в разных частях схемы, независимо от катушки. В этом случае принадлежность контакта к реле указывают с помощью двух цифр, разделенных точкой - первая цифра указывает на порядковый номер реле, к которому относятся контакты, а вторая - на порядковый номер контактной группы реле.
Реле, которые имеют выдержку времени при переключении, имеют свое обозначение контактов на схемах.
Контакт, имеющий выдержку при срабатывании:
Контакт, имеющий выдержку при отпускании:
Твердотельные реле могут обозначаться на схемах по разному, например, так:
Важно помнить, что контакты на схемах изображаются в их изначальном состоянии, когда на катушку не подано напряжение.
