Releu electromagnetic: dispozitiv, marcaj, tipuri + subtilități de conectare și reglare

Conversia semnalelor electrice în cantitatea fizică corespunzătoare - mișcare, forță, sunet etc., se realizează cu ajutorul acționărilor. Unitatea trebuie clasificată ca un convertor, deoarece acest dispozitiv schimbă un tip de cantitate fizică în altul.

Unitatea este de obicei activată sau controlată de un semnal de comandă de joasă tensiune. În plus, este clasificat ca dispozitiv binar sau continuu, în funcție de numărul de stări stabile. Așadar, releul electromagnetic este o acțiune binară, având în vedere cele două condiții stabile existente: on-off.

În articolul prezentat, sunt discutate în detaliu principiile funcționării releului electromagnetic și sfera de utilizare a dispozitivelor.

Noțiuni de bază ale drive-urilor

Termenul "releu" este caracteristic dispozitivelor care asigură o conexiune electrică între două sau mai multe puncte printr-un semnal de control.

Cel mai comun și utilizat pe scară largă releu electromagnetic (EMR) este designul electromecanic.

Pare un design dintr-o gamă largă de produse, denumite relee electromagnetice. Aici este prezentată o versiune închisă a mecanismului folosind un capac transparent din plexiglas.

Schema de control fundamentală pentru orice echipament oferă întotdeauna capacitatea de a activa și dezactiva. Cel mai simplu mod de a finaliza acești pași este de a folosi comutatorul de blocare a puterii.

Întrerupătoarele de acțiune manuală pot fi utilizate pentru control, dar au dezavantaje. Dezavantajul lor evident este setarea stărilor „on” sau „dezactivate” fizic, adică manual.

Dispozitivele de comutare manuală, de regulă, sunt dispozitive cu acțiune întârziată de dimensiuni mari, capabile să comute curenți mici.

Mecanismul de comutare manuală este o „rudă îndepărtată” a releelor ​​electromagnetice. Oferă aceeași funcționalitate - comutarea liniilor de lucru, dar este controlată exclusiv de mână

Între timp, releele electromagnetice sunt reprezentate în principal de întrerupătoare controlate electric. Dispozitivele au forme, dimensiuni diferite și sunt împărțite la nivelul puterii nominale. Posibilitățile de aplicare a acestora sunt numeroase.

Astfel de dispozitive, echipate cu una sau mai multe perechi de contacte, pot fi incluse într-un singur proiect de actuatoare de putere mai mare - contactoare, care sunt utilizate pentru comutarea dispozitivelor de tensiune sau de înaltă tensiune.

Principiile fundamentale ale activității EMR

În mod tradițional, releele electromagnetice sunt utilizate ca parte a circuitelor de comandă de comutare electrice (electronice). În același timp, acestea sunt instalate fie direct pe plăcile de circuit imprimat, fie în poziția liberă.

Structura generală a dispozitivului

Curenții de sarcină ai produselor utilizate sunt de obicei măsurate de la fracții ale unui amper la 20 A sau mai mult. Circuitul releului este larg răspândit în practica electronică.

Dispozitive de diferite configurații, proiectate pentru instalare pe plăci de circuite electronice sau direct ca dispozitiv instalat separat

Proiectarea releului electromagnetic transformă fluxul magnetic generat de tensiunea AC / DC aplicată în forță mecanică. Datorită forței mecanice obținute, grupul de contact este controlat.

Cel mai obișnuit design este forma produsului, care include următoarele componente:

• bobină captivantă;
• miez de oțel;
• șasiu de bază;
• grup de contact

Miezul de oțel are o parte fixă ​​numită braț basculant și o parte mobilă cu arcuri numită ancoră.

De fapt, ancora completează circuitul câmpului magnetic, închizând golul de aer dintre bobina electrică staționară și armatura în mișcare.

Dispunerea detaliată a proiectării: 1 - arc de ridicare; 2 - miez metalic; 3 - ancoră; 4 - contact normal închis; 5 - contact normal deschis; 6 - contact general; 7 - o bobină de sârmă de cupru; 8 - balansoar

Armatura se deplasează pe balamale sau se rotește liber sub acțiunea câmpului magnetic generat. Aceasta închide contactele electrice atașate de supapă.

De regulă, resortul (arcurile) de retur situat între fascicul și armătură revin contactele în poziția inițială atunci când bobina releului este dezactivată.

Acțiunea sistemului electromagnetic cu releu

Designul clasic simplu al EMF are două seturi de contacte electrice.

Pe baza acestui lucru, se realizează două stări ale grupului de contact:

1. Contact normal deschis.
2. Contact normal închis.

În consecință, o pereche de contacte este clasificată ca fiind normal deschisă (NO) sau, aflată într-o stare diferită, în mod normal închisă (NC).

Pentru releele cu poziție normală deschisă a contactelor, starea „închisă” se realizează numai atunci când curentul de excitație trece prin bobina inductivă.

Una dintre cele două opțiuni posibile pentru setarea unui grup de contacte implicit. Aici, în starea dezactivată a bobinei „implicite”, este setată o poziție normal închisă (închisă)

Într-o altă formă de realizare, poziția normal închisă a contactelor rămâne constantă când curentul de excitație lipsește în circuitul bobinei. Adică contactele întrerupătorului revin la poziția normală închisă.

Prin urmare, termenii „normal deschiși” și „în mod normal închis” ar trebui să se refere la starea contactelor electrice atunci când bobina releului este dezactivată, adică tensiunea releului este deconectată.

Grupuri de contact releu electric

Contactele releului sunt de obicei reprezentate de elemente metalice conductoare electric care sunt în contact între ele, închid circuitul, acționând similar cu un comutator simplu.

Când contactele sunt deschise, rezistența dintre contactele normal deschise este măsurată cu o valoare ridicată în megaohmi. Aceasta creează o condiție de circuit deschis atunci când trecerea curentului în circuitul bobinei este exclusă.

Grupul de contact al oricărui comutator electromecanic în regim deschis are o rezistență de câteva sute de megaohmi. Valoarea acestei rezistențe poate varia ușor între modele.

Dacă contactele sunt închise, rezistența contactului ar trebui, teoretic, să fie zero - rezultatul unui scurtcircuit.

Cu toate acestea, această condiție nu este întotdeauna notată. Grupul de contact al fiecărui releu individual are o anumită rezistență de contact în starea „închis”. O astfel de rezistență se numește sustenabilă.

Caracteristici ale trecerii curenților de sarcină

Pentru practica instalării unui nou releu electromagnetic, se observă că rezistența de contact a incluziunii este mică, de obicei mai mică de 0,2 ohmi.

Motivul este simplu: noile sfaturi rămân curate până acum, dar în timp, rezistența vârfului va crește inevitabil.

De exemplu, pentru contactele cu un curent de 10 A, căderea de tensiune va fi de 0,2x10 = 2 volți (legea lui Ohm). Se pare că, dacă tensiunea de alimentare furnizată grupului de contact este de 12 volți, atunci tensiunea pentru sarcină va fi de 10 volți (12-2).

Atunci când vârfurile de contact metalice se uzează, nefiind protejate în mod adecvat de sarcini inductive sau capacitive ridicate, deteriorarea din efectul unui arc electric devine inevitabilă.

Un arc electric pe unul dintre contactele unui dispozitiv de comutare electromecanică. Aceasta este una dintre cauzele daunelor aduse grupului de contact în absența unor măsuri adecvate.

Un arc electric - scânteind la contacte - duce la o creștere a rezistenței de contact a vârfurilor și, ca urmare, la deteriorarea fizică.

Dacă continuați să utilizați releul în această stare, sfaturile de contact pot pierde complet proprietatea fizică a contactului.

Există însă un factor mai grav atunci când, ca urmare a deteriorării unui arc, contactele se sudează în cele din urmă, creând o stare de scurtcircuit.

În astfel de situații, riscul de deteriorare a circuitului controlat de IME nu este exclus.

Deci, dacă rezistența de contact a crescut cu 1 ohm din influența arcului electric, căderea de tensiune în contactele pentru același curent de sarcină crește la 1 × 10 = 10 volți DC.

Aici, magnitudinea căderii de tensiune în contacte poate să nu fie acceptabilă pentru circuitul de sarcină, în special atunci când lucrați cu tensiuni de alimentare de 12-24 V.

Tipul materialului de contact cu releu

Pentru a reduce influența arcului electric și a rezistențelor mari, vârfurile de contact ale releelor ​​electromecanice moderne sunt realizate sau acoperite cu diverse aliaje pe bază de argint.

În acest fel, este posibilă extinderea semnificativă a vieții grupului de contact.

Sfaturi ale plăcilor de contact ale dispozitivelor de comutare electromecanice. Iată opțiuni pentru sfaturi placate cu argint. Acest tip de acoperire reduce factorul de deteriorare.

În practică, se remarcă utilizarea următoarelor materiale, cu care se prelucrează vârfurile grupurilor de contact ale releelor ​​electromagnetice (electromecanice):

• Ag este argint;
• AgCu - argint-cupru;
• AgCdO - oxid de argint-cadmiu;
• AgW - argint-tungsten;
• AgNi - argint-nichel;
• AgPd - argint-paladiu.

Creșterea duratei de funcționare a vârfurilor grupurilor de contact ale releului prin reducerea numărului de formațiuni cu arc electric se realizează prin conectarea filtrelor cu condensator rezistiv, numite și amortizoare RC.

Aceste circuite electronice sunt conectate în paralel cu grupurile de contact ale releelor ​​electromecanice. Vârful de tensiune, care se observă în momentul deschiderii contactelor, cu această soluție se vede că este scurt.

Folosind amortizoare RC, este posibilă suprimarea arcului electric care se formează pe vârfurile de contact.

Proiectare tipică de contact EMR

În plus față de contactele clasice normal deschise (NO) și normal închise (NC), mecanica comutării releului necesită și o clasificare bazată pe acțiune.

Caracteristici ale execuției elementelor de conectare

Modelele releului electromagnetic din această realizare permit unul sau mai multe contacte de comutare separate.

Așa arată un dispozitiv configurat tehnologic pentru SPST - unipolar și unidirecțional. Alte opțiuni sunt de asemenea disponibile.

Executarea contactelor se caracterizează prin următorul set de abrevieri:

• SPST (Single Pole Single Throw) - unipolar unidirecțional;
• SPDT (aruncare dublă cu un singur pol) - bidirecțional unipolar;
• DPST (Aruncător unic cu pol dublu) - unidirecțional bipolar;
• DPDT (aruncare dublă polă) - bidirecțional bipolar.

Fiecare element de conectare este denumit „pol”. Oricare dintre ele poate fi conectat sau resetat, activând simultan bobina releului.

Subtilități de utilizare a dispozitivelor

În ciuda simplității designului întrerupătorilor electromagnetice, există câteva subtilități ale practicii de utilizare a acestor dispozitive.

Astfel, experții nu recomandă categoric conectarea în paralel a tuturor contactelor releului pentru a comuta circuitul de sarcină cu un curent ridicat în acest fel.

De exemplu, conectați o sarcină de 10 A prin conectarea paralelă a două contacte, fiecare dintre acestea fiind proiectată pentru un curent de 5 A.

Aceste subtilități de instalare se datorează faptului că contactele releelor ​​mecanice nu se închid niciodată sau nu se deschid la un moment dat.

Ca urmare, în orice caz, unul dintre contacte va fi supraîncărcat. Și chiar ținând cont de supraîncărcarea pe termen scurt, eșecul prematur al dispozitivului într-o astfel de conexiune este inevitabil.

Funcționarea necorespunzătoare, precum și conectarea releului în afara regulilor de instalare stabilite, se termină de obicei cu acest rezultat. Aproape tot conținutul a ars în interior

Produsele electromagnetice pot fi utilizate ca parte a circuitelor electrice sau electronice cu un consum redus de energie ca întrerupătoare pentru curenți și tensiuni relativ mari.

Cu toate acestea, nu este recomandat categoric să treci diferite tensiuni de încărcare prin contactele adiacente ale unui dispozitiv.

De exemplu, comutați tensiunea de curent alternativ de 220 V și DC 24 V. Utilizați întotdeauna produse separate pentru fiecare opțiune pentru a asigura siguranța.

Tehnici de protecție inversă a tensiunii

O parte importantă a oricărui releu electromecanic este o bobină. Această parte se referă la o categorie de încărcare cu inductanță ridicată, deoarece are înfășurare a firului.

Orice bobină înfășurată cu sârmă are o anumită impedanță constând în inductanța L și rezistența R, formând astfel un circuit de serie LR.

Pe măsură ce curentul curge prin bobină, se creează un câmp magnetic extern. Când fluxul de curent în bobină se oprește în modul „oprit”, fluxul magnetic (teoria transformării) crește și apare o tensiune inversă mare EMF (forță electromotivă).

Această valoare indusă a tensiunii inversă poate fi de câteva ori mai mare decât tensiunea de comutare.

În consecință, există riscul de deteriorare a componentelor semiconductoare amplasate lângă releu. De exemplu, un tranzistor cu efect bipolar sau de câmp utilizat pentru a alimenta tensiunea unei bobine de releu.

Opțiuni de circuit, datorită cărora este asigurată protecția elementelor de control semiconductor - tranzistori bipolari și cu efect de câmp, microcircuite, microcontrolere

O modalitate de a preveni deteriorarea unui tranzistor sau a oricărui dispozitiv semiconductor de comutare, inclusiv microcontrolere, este să conectați o diodă cu părtinire inversă la circuitul bobinei releului.

Când un curent care curge prin bobină imediat după o călătorie generează o emf indusă înapoi, această tensiune inversă deschide dioda cu părtinire inversă.

Energia acumulată este disipată prin semiconductor, ceea ce previne deteriorarea semiconductorului de control - tranzistor, tiristor, microcontroler.

Un semiconductor adesea inclus într-un circuit cu bobine se mai numește:

• diodă volantă;
• diode de șunt;
• diodă inversă.

Cu toate acestea, nu există prea multe diferențe între elemente. Toate îndeplinesc o singură funcție. Pe lângă utilizarea diodelor cu părtinire inversă, alte dispozitive sunt de asemenea utilizate pentru a proteja componentele semiconductorului.

Aceleași lanțuri de amortizoare RC, variante de oxid de metal (MOV), diode zener.

Marcarea dispozitivelor cu releu electromagnetic

Denumirile tehnice care conțin informații parțiale despre dispozitive sunt de obicei indicate direct pe șasiul dispozitivului de comutare electromagnetică.

Această denumire arată ca o prescurtare prescurtată și un set numeric.

Fiecare dispozitiv de comutare electromecanică este etichetat în mod tradițional. Pe șasiu sau șasiu, se aplică aproximativ același set de caractere și numere, care indică anumiți parametri

Un exemplu de marcare corporală a releelor ​​electromecanice:

RES32 RF4.500.335-01

Această înregistrare este descifrată după cum urmează: releu electromagnetic cu curent redus, 32 de serii, corespunzător execuției conform pașaportului Federației Ruse 4.500.335-01.

Totuși, astfel de denumiri sunt rare. Mai frecvente opțiuni prescurtate fără o indicație explicită a GOST:

RES 32 335-01

De asemenea, nu șasiul (pe carcasă) al dispozitivului este data producerii și numărul lotului. Pentru mai multe informații, consultați fișa tehnică a produsului. Fiecare dispozitiv sau lot este completat cu un pașaport.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul vorbește popular despre modul în care funcționează electronica de comutare electromecanică. Subtilitățile structurilor, caracteristicile conexiunilor și alte detalii sunt notate clar:

Releele electromecanice au fost folosite ca componente electronice de ceva timp. Cu toate acestea, acest tip de dispozitive de comutare poate fi considerat învechit. Dispozitivele mecanice sunt înlocuite tot mai mult de dispozitive mai moderne - pur electronice. Un astfel de exemplu este Relee cu stare solidă.

Aveți întrebări, găsiți bug-uri sau aveți fapte interesante pe tema cărora le puteți împărtăși vizitatorilor site-ului nostru? Vă rugăm să lăsați comentariile, să puneți întrebări, să împărtășiți experiența dvs. în secțiunea de linkuri din articol.