Elektromagnetisch relais: apparaat, markering, typen + subtiliteiten van verbinding en aanpassing

De omzetting van elektrische signalen in de corresponderende fysieke grootheid - beweging, kracht, geluid, enz. Wordt uitgevoerd met behulp van aandrijvingen. De drive moet worden geclassificeerd als een converter, omdat dit apparaat het ene type fysieke hoeveelheid in een ander verandert.

De omvormer wordt meestal geactiveerd of bestuurd door een laagspanningsopdrachtsignaal. Het is bovendien geclassificeerd als een binair of continu apparaat op basis van het aantal stabiele toestanden. Het elektromagnetische relais is dus een binaire aandrijving, gezien de twee bestaande stabiele voorwaarden: aan - uit.

In het gepresenteerde artikel worden de principes van de werking van het elektromagnetische relais en de omvang van het gebruik van apparaten in detail besproken.

Drive Basics

De term "relais" is kenmerkend voor apparaten die via een stuursignaal een elektrische verbinding tussen twee of meer punten tot stand brengen.

Het meest voorkomende en meest gebruikte type elektromagnetisch relais (EMR) is het elektromechanische ontwerp.

Het lijkt op één ontwerp uit een breed scala aan producten, ook wel elektromagnetische relais genoemd. Hier getoond is een gesloten versie van het mechanisme met behulp van een transparante plexiglasafdekking.

Het fundamentele besturingsschema voor alle apparatuur biedt altijd de mogelijkheid om in en uit te schakelen. De eenvoudigste manier om deze stappen te voltooien, is door de aan / uit-vergrendelingsschakelaar te gebruiken.

Handmatige schakelaars kunnen worden gebruikt voor besturing, maar hebben nadelen. Hun voor de hand liggende nadeel is de instelling van de toestanden "aan" of "uitgeschakeld" fysiek, dat wil zeggen handmatig.

Handmatige schakelapparaten zijn in de regel grote apparaten met vertraagde werking die in staat zijn om kleine stromen te schakelen.

Het handmatige schakelmechanisme is een "verre verwant" van elektromagnetische relais. Het biedt dezelfde functionaliteit - het wisselen van werklijnen, maar wordt uitsluitend met de hand bediend

Ondertussen worden elektromagnetische relais voornamelijk vertegenwoordigd door elektrisch gestuurde schakelaars. Apparaten hebben verschillende vormen, afmetingen en worden gedeeld door het nominale vermogen. De toepassingsmogelijkheden zijn uitgebreid.

Dergelijke apparaten, uitgerust met een of meer paren contacten, kunnen worden opgenomen in een enkel ontwerp van grotere vermogensactuatoren - contactoren, die worden gebruikt voor het schakelen van netspanning of hoogspanningsapparatuur.

Fundamentele principes van het werk van EMR

Traditioneel worden elektromagnetische relais gebruikt als onderdeel van elektrische (elektronische) schakelcircuits. Tegelijkertijd worden ze ofwel direct op de printplaten geïnstalleerd, ofwel in de vrije positie.

Algemene structuur van het apparaat

De belastingsstromen van de gebruikte producten worden meestal gemeten vanaf fracties van een ampère tot 20 A of meer. Relaiscircuits zijn wijdverspreid in de elektronische praktijk.

Apparaten met verschillende configuraties, ontworpen voor installatie op elektronische printplaten of direct als een afzonderlijk geïnstalleerd apparaat

Het ontwerp van het elektromagnetische relais zet de magnetische flux die wordt gegenereerd door de aangelegde AC / DC-spanning om in mechanische kracht. Dankzij de verkregen mechanische kracht wordt de contactgroep aangestuurd.

Het meest voorkomende ontwerp is de vorm van het product, dat de volgende componenten bevat:

• opwindende spoel;
• stalen kern;
• basis chassis;
• contactgroep.

De stalen kern heeft een vast deel dat een tuimelaar wordt genoemd en een beweegbaar veerbelast deel dat een anker wordt genoemd.

In feite vult het anker het magnetische veldcircuit aan, waardoor de luchtspleet tussen de stationaire elektrische spoel en het bewegende anker wordt gesloten.

Gedetailleerde lay-out van het ontwerp: 1 - wringveer; 2 - metalen kern; 3 - anker; 4 - normaal gesloten contact; 5 - normaal open contact; 6 - algemeen contact; 7 - een spoel van koperdraad; 8 - rocker

Het anker beweegt op scharnieren of roteert vrij onder invloed van het opgewekte magnetische veld. Dit sluit de elektrische contacten die aan de klep zijn bevestigd.

In de regel brengen de veer (en) tussen de balk en het anker de contacten terug naar hun oorspronkelijke positie wanneer de relaisspoel spanningsloos is.

De actie van het relais elektromagnetische systeem

Het eenvoudige klassieke ontwerp van EMF heeft twee sets elektrisch geleidende contacten.

Op basis hiervan worden twee staten van de contactgroep gerealiseerd:

1. Normaal open contact.
2. Normaal gesloten contact.

Dienovereenkomstig wordt een paar contacten geclassificeerd als normaal open (NO) of, in een andere staat, normaal gesloten (NC).

Voor relais met een normaal open positie van de contacten, wordt de toestand "gesloten" alleen bereikt wanneer de bekrachtigingsstroom door de inductieve spoel gaat.

Een van de twee mogelijke opties voor het instellen van een standaardcontactgroep. Hier, in de spanningsloze toestand van de "standaard" spoel, wordt een normaal gesloten (gesloten) positie ingesteld

In een andere uitvoeringsvorm blijft de normaal gesloten positie van de contacten constant wanneer de bekrachtigingsstroom afwezig is in het spoelcircuit. Dat wil zeggen, de contacten van de schakelaar keren terug naar hun normale gesloten positie.

Daarom moeten de termen "normaal open" en "normaal gesloten" verwijzen naar de toestand van elektrische contacten wanneer de relaisspoel is uitgeschakeld, dat wil zeggen dat de spanning van het relais is losgekoppeld.

Contactgroepen elektrisch relais

Relaiscontacten worden meestal weergegeven door elektrisch geleidende metalen elementen die met elkaar in contact staan, het circuit sluiten en op dezelfde manier werken als een eenvoudige schakelaar.

Als de contacten open zijn, wordt de weerstand tussen normaal open contacten gemeten door een hoge waarde in megaohms. Dit creëert een open circuittoestand wanneer de doorgang van stroom in het spoelcircuit is uitgesloten.

De contactgroep van elke elektromechanische schakelaar in open modus heeft een weerstand van enkele honderden megaohms. De waarde van deze weerstand kan enigszins variëren tussen modellen.

Als de contacten gesloten zijn, moet de contactweerstand theoretisch nul zijn - het resultaat van kortsluiting.

Deze voorwaarde wordt echter niet altijd opgemerkt. De contactgroep van elk individueel relais heeft een bepaalde contactweerstand in de "gesloten" toestand. Dergelijke weerstand wordt duurzaam genoemd.

Kenmerken van de doorgang van laadstromen

Voor de praktijk van het installeren van een nieuw elektromagnetisch relais wordt opgemerkt dat de contactweerstand van de insluiting klein is, meestal minder dan 0,2 ohm.

De reden is simpel: de nieuwe tips blijven tot nu toe schoon, maar na verloop van tijd zal de weerstand van de tip onvermijdelijk toenemen.

Voor contacten onder een stroom van 10 A is de spanningsval bijvoorbeeld 0,2x10 = 2 volt (wet van Ohm). Het blijkt dat als de voedingsspanning die aan de contactgroep wordt geleverd 12 volt is, de spanning voor de belasting 10 volt (12-2) zal zijn.

Wanneer metalen contactpunten verslijten en niet voldoende worden beschermd tegen hoge inductieve of capacitieve belastingen, wordt schade door het effect van een elektrische boog onvermijdelijk.

Een elektrische boog op een van de contacten van een elektromechanisch schakelapparaat. Dit is een van de oorzaken van schade aan de contactgroep bij gebrek aan passende maatregelen.

Een door de contacten vonkende vlamboog leidt tot een toename van de contactweerstand van de punten en daardoor tot fysieke schade.

Als u het relais in deze staat blijft gebruiken, kunnen de contactpunten de fysieke eigenschap van het contact volledig verliezen.

Maar er is een ernstiger factor wanneer, als gevolg van schade door een boog, de contacten uiteindelijk gaan lassen, waardoor een kortsluiting ontstaat.

In dergelijke situaties is het risico van schade aan het door de EMI bestuurde circuit niet uitgesloten.

Dus als de contactweerstand met 1 ohm toeneemt onder invloed van de elektrische boog, neemt de spanningsval over de contacten voor dezelfde belastingsstroom toe tot 1 × 10 = 10 volt DC.

Hier is de grootte van de spanningsval over de contacten mogelijk niet acceptabel voor het belastingscircuit, vooral bij het werken met 12-24 V voedingsspanningen.

Type relaiscontactmateriaal

Om de invloed van de elektrische boog en hoge weerstanden te verminderen, zijn de contactpunten van moderne elektromechanische relais gemaakt of bekleed met verschillende legeringen op zilverbasis.

Op deze manier is het mogelijk om de levensduur van de contactgroep aanzienlijk te verlengen.

Tips van contactplaten van elektromechanische schakelapparatuur. Hier zijn opties voor verzilverde tips. Dit soort coating vermindert de schadefactor.

In de praktijk wordt het gebruik van de volgende materialen opgemerkt, waarmee de punten van contactgroepen van elektromagnetische (elektromechanische) relais worden verwerkt:

• Ag is zilver;
• AgCu - zilver-koper;
• AgCdO - zilver-cadmiumoxide;
• AgW - zilver-wolfraam;
• AgNi - zilver-nikkel;
• AgPd - zilver-palladium.

De verlenging van de levensduur van de punten van de contactgroepen van het relais door het verminderen van het aantal elektrische boogformaties wordt bereikt door het aansluiten van resistieve condensatorfilters, ook wel RC-dempers genoemd.

Deze elektronische schakelingen zijn parallel verbonden met de contactgroepen van elektromechanische relais. De spanningspiek, die wordt waargenomen op het moment dat de contacten worden geopend, wordt met deze oplossing veilig kort geacht.

Met RC-dempers is het mogelijk om de elektrische boog die zich op de contactpunten vormt te onderdrukken.

Typisch EMR-contactontwerp

Naast de klassieke normaal open (NO) en normaal gesloten (NC) contacten, vereist de mechanica van relaisschakeling ook classificatie op basis van de actie.

Kenmerken van de uitvoering van de verbindingselementen

De elektromagnetische relaisontwerpen in deze uitvoering maken een of meer afzonderlijke schakelcontacten mogelijk.

Zo ziet een apparaat dat technologisch is geconfigureerd voor SPST eruit: unipolair en unidirectioneel. Er zijn ook andere opties beschikbaar.

De uitvoering van contacten wordt gekenmerkt door de volgende reeks afkortingen:

• SPST (Single Pole Single Throw) - unipolaire unidirectioneel;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - unipolair bidirectioneel;
• DPST (Double Pole Single Throw) - bipolaire unidirectioneel;
• DPDT (Double Pole Double Throw) - bipolair bidirectioneel.

Elk dergelijk verbindingselement wordt een "pool" genoemd. Elk van hen kan worden aangesloten of gereset, terwijl tegelijkertijd de relaisspoel wordt geactiveerd.

Subtiliteiten van het gebruik van apparaten

Ondanks de eenvoud van het ontwerp van elektromagnetische schakelaars, zijn er enkele subtiliteiten van het gebruik van deze apparaten.

Deskundigen raden daarom categorisch niet aan om alle relaiscontacten parallel te verbinden om het belastingscircuit op deze manier met hoge stroom te laten pendelen.

Om bijvoorbeeld een belasting van 10 A aan te sluiten door parallelle verbinding van twee contacten, die elk zijn ontworpen voor een stroom van 5 A.

Deze subtiliteiten van de installatie zijn te wijten aan het feit dat de contacten van mechanische relais nooit op een bepaald moment sluiten of openen.

Hierdoor wordt een van de contacten sowieso overbelast. En zelfs rekening houdend met de kortstondige overbelasting, is voortijdig falen van het apparaat in een dergelijke verbinding onvermijdelijk.

Onjuiste bediening, evenals het aansluiten van het relais buiten de vastgestelde installatieregels, eindigt meestal met dit resultaat. Bijna alle inhoud brandde van binnen uit

Elektromagnetische producten kunnen worden gebruikt als onderdeel van elektrische of elektronische circuits met een laag energieverbruik als schakelaars voor relatief hoge stromen en spanningen.

Het wordt echter categorisch afgeraden om verschillende laadspanningen door de aangrenzende contacten van één apparaat te laten gaan.

Schakel bijvoorbeeld AC-spanning van 220 V en DC 24 V. Gebruik altijd afzonderlijke producten voor elke optie om de veiligheid te garanderen.

Omgekeerde spanningsbeveiligingstechnieken

Een belangrijk onderdeel van elk elektromechanisch relais is een spoel. Dit onderdeel heeft betrekking op een hoge inductantiebelastingcategorie omdat het draadwikkeling heeft.

Elke draadgewonden spoel heeft een impedantie die bestaat uit de inductantie L en weerstand R, en vormt dus een serieschakeling LR.

Terwijl er stroom door de spoel stroomt, wordt een extern magnetisch veld gecreëerd. Wanneer de stroom in de spoel stopt in de "uit" -modus, neemt de magnetische flux (transformatietheorie) toe en treedt een hoge sperspanning EMF (elektromotorische kracht) op.

Deze geïnduceerde waarde van de sperspanning kan meerdere malen groter zijn dan de schakelspanning.

Dienovereenkomstig bestaat het risico van beschadiging van halfgeleidercomponenten die zich naast het relais bevinden. Bijvoorbeeld een bipolaire of veldeffecttransistor die wordt gebruikt om spanning te leveren aan een relaisspoel.

Circuitopties, waardoor de bescherming van halfgeleiderbesturingselementen wordt geboden - bipolaire en veldeffecttransistors, microschakelingen, microcontrollers

Een manier om schade aan een transistor of een schakelend halfgeleiderapparaat, inclusief microcontrollers, te voorkomen, is om een ​​omgekeerde diode op het relaisspoelcircuit aan te sluiten.

Wanneer een stroom die onmiddellijk na een trip door de spoel stroomt een geïnduceerde back-emf genereert, opent deze sperspanning de omgekeerde biode.

De geaccumuleerde energie wordt afgevoerd via de halfgeleider, wat schade aan de halfgeleiderbesturing - transistor, thyristor, microcontroller voorkomt.

Een halfgeleider die vaak in een spoelcircuit zit, wordt ook wel genoemd:

• vliegwiel diode;
• shunt diode;
• omgekeerde diode.

Er is echter niet veel verschil tussen de elementen. Ze hebben allemaal één functie. Naast het gebruik van diodes met omgekeerde bias, worden ook andere apparaten gebruikt om halfgeleidercomponenten te beschermen.

Dezelfde ketens van RC-dempers, metaaloxide-varistoren (MOV), zenerdiodes.

Markering van elektromagnetische relaisapparaten

Technische aanduidingen met gedeeltelijke informatie over de apparaten worden meestal direct op het chassis van het elektromagnetische schakelapparaat aangegeven.

Deze aanduiding ziet eruit als een verkorte afkorting en een numerieke set.

Elk elektromechanisch schakelapparaat is traditioneel gelabeld. Op het chassis of chassis wordt ongeveer dezelfde set tekens en cijfers toegepast, waarmee bepaalde parameters worden aangegeven

Een voorbeeld van lichaamsmarkering van elektromechanische relais:

RES32 RF4.500.335-01

Dit record wordt als volgt gedecodeerd: laagstroom elektromagnetisch relais, 32 series, overeenkomend met de uitvoering volgens het paspoort van de Russische Federatie 4.500.335-01.

Dergelijke aanduidingen zijn echter zeldzaam. Vaker voorkomende verkorte opties zonder een expliciete indicatie van GOST:

RES 32 335-01

Ook is niet het chassis (op de behuizing) van het apparaat de productiedatum en het batchnummer. Voor meer informatie, zie het productinformatieblad. Elk apparaat of elke batch wordt aangevuld met een paspoort.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De video vertelt in de volksmond hoe de elektromechanische schakelelektronica werkt. De subtiliteiten van de structuren, de kenmerken van de verbindingen en andere details worden duidelijk opgemerkt:

Elektromechanische relais worden al geruime tijd gebruikt als elektronische componenten. Dit type schakelapparatuur kan echter als achterhaald worden beschouwd. Mechanische apparaten worden steeds meer vervangen door modernere apparaten - puur elektronisch. Een voorbeeld hiervan is halfgeleiderrelais.

Heeft u vragen, vindt u bugs of heeft u interessante feiten over het onderwerp die u kunt delen met bezoekers van onze site? Laat uw opmerkingen achter, stel vragen, deel uw ervaringen in de linksectie onder het artikel.