Typy elektromagnetických relé

Převod elektrických signálů na odpovídající fyzikální veličinu – pohyb, sílu, zvuk atd., se provádí pomocí pohonů. Pohon by měl být klasifikován jako převodník, protože toto zařízení mění jeden typ fyzikální veličiny na jiný.

Pohon je normálně aktivován nebo řízen nízkonapěťovým povelovým signálem. Klasifikováno dále jako binární nebo spojité zařízení na základě počtu stabilních stavů. Elektromagnetické relé je tedy binární pohon vzhledem ke dvěma dostupným stabilním stavům: zapnuto – vypnuto.

V předloženém článku jsou podrobně rozebrány principy činnosti elektromagnetického relé a rozsah použití zařízení.

Základy pohonu

Termín “relé” je specifický pro zařízení, která zajišťují elektrické spojení mezi dvěma nebo více body pomocí řídicího signálu.

Nejběžnějším a nejpoužívanějším typem elektromagnetického relé (EMR) je elektromechanické provedení.

Tak vypadá jeden design z velkého množství produktů, označovaný jako elektromagnetická relé. Zde je zobrazena uzavřená verze mechanismu s průhledným krytem z plexiskla.

Schéma základní kontroly nad jakýmkoli zařízením vždy umožňuje jeho zapnutí a vypnutí. Nejjednodušší způsob, jak provést tyto kroky, je použít spínače zámku napájení.

Pro ovládání lze použít ruční spínače, ale mají nevýhody. Jejich zjevnou nevýhodou je nastavování stavů „zapnuto“ nebo „vypnuto“ fyzickým způsobem, tedy ručně.

Ruční spínací zařízení jsou obvykle velká, pomalu působící, schopná spínat malé proudy.

Ruční spínací mechanismus je “vzdáleným příbuzným” elektromagnetických relé. Poskytuje stejnou funkcionalitu – přepínání pracovních linek, ale ovládá se výhradně ručně

Elektromagnetická relé jsou přitom reprezentována především spínači s elektrickým ovládáním. Zařízení mají různé tvary, rozměry a dělí se podle úrovně jmenovitého výkonu. Možnosti jejich aplikace jsou rozsáhlé.

Taková zařízení, vybavená jedním nebo více páry kontaktů, mohou být součástí jediné konstrukce větších výkonových aktorů – stykačů, které slouží ke spínání síťových nebo vysokonapěťových zařízení.

Základní principy fungování EMR

Tradičně se relé elektromagnetického typu používají jako součást elektrických (elektronických) spínacích řídicích obvodů. V tomto případě se instalují buď přímo na desky plošných spojů, nebo do volné polohy.

Obecná struktura zařízení

Zatěžovací proudy používaných produktů se obvykle měří od zlomků ampéru do 20 A nebo více. Reléové obvody jsou široce používány v elektronické praxi.

Zařízení různých konfigurací, určená pro instalaci na elektronické obvody nebo přímo jako samostatné zařízení

Konstrukce elektromagnetického relé převádí magnetický tok generovaný aplikovaným AC/DC napětím na mechanickou sílu. Díky přijaté mechanické síle je kontaktní skupina ovládána.

Nejběžnějším designem je tvar výrobku, který zahrnuje následující součásti:

• budicí cívka;
• ocelové jádro;
• podpůrný podvozek;
• kontaktní skupina.

Ocelové jádro má pevnou část zvanou vahadlo a pohyblivou pružinovou část zvanou kotva.

Kotva v podstatě doplňuje obvod magnetického pole uzavřením vzduchové mezery mezi pevnou elektrickou cívkou a pohyblivou kotvou.

Detailní rozložení konstrukce: 1 – mačkací pružina; 2 – kovové jádro; 3 – kotva; 4 – spínací kontakt; 5 – spínací kontakt; 6 – společný kontakt; 7 – cívka měděného drátu; 8 – kolébka

Kotva se pohybuje na pantech nebo se volně otáčí vlivem generovaného magnetického pole. Tím se uzavřou elektrické kontakty připojené k armatuře.

Vratná pružina(y) umístěná mezi vahadlem a kotvou obvykle vrátí kontakty do jejich původní polohy, když je cívka relé bez napětí.

Činnost reléového elektromagnetického systému

Jednoduchý klasický design EMR má dvě sady elektricky vodivých kontaktů.

Na základě toho jsou implementovány dva stavy kontaktní skupiny:

1. Normálně otevřený kontakt.
2. Normálně uzavřený kontakt.

V souladu s tím je pár kontaktů klasifikován jako normálně otevřený (NO) nebo jinak normálně uzavřený (NC).

U relé s normálně otevřenou polohou kontaktu je stav “sepnuto” dosaženo pouze tehdy, když budicí proud protéká indukční cívkou.

Jedna ze dvou možných možností nastavení výchozí skupiny kontaktů. Zde, v beznapěťovém stavu cívky, je „výchozí“ nastavena na normálně zavřenou (zavřenou) polohu

V jiné verzi zůstává normálně sepnutá poloha kontaktů konstantní, když v obvodu cívky není žádný budicí proud. To znamená, že kontakty spínače se vrátí do své normální uzavřené polohy.

Proto by termíny “normálně otevřený” a “normálně zavřený” měly odkazovat na stav elektrických kontaktů, když je cívka relé bez napětí, to znamená, že napájecí napětí relé je odpojeno.

Skupiny elektrických kontaktů relé

Kontakty relé jsou obvykle elektricky vodivé kovové prvky, které se vzájemně dotýkají, doplňují obvod a fungují jako jednoduchý spínač.

Když jsou kontakty otevřené, je odpor mezi normálně otevřenými kontakty měřen jako vysoká hodnota v megaohmech. To vytváří stav otevřeného obvodu, kdy je vyloučen tok proudu v obvodu cívky.

Kontaktní skupina jakéhokoli elektromechanického spínače v otevřeném režimu má odpor několik stovek megaohmů. Hodnota tohoto odporu se může u různých modelů mírně lišit.

Pokud jsou kontakty sepnuté, měl by být přechodový odpor teoreticky nulový – výsledek zkratu.

Tato podmínka však není vždy zaznamenána. Kontaktní skupina každého jednotlivého relé má v “sepnutém” stavu určitý přechodový odpor. Takový odpor se nazývá stabilní.

Vlastnosti průchodu zatěžovacích proudů

Pro nácvik instalace nového elektromagnetického relé je přechodový odpor sepnutí označen malou hodnotou, obvykle menší než 0,2 ohmu.

Důvod je jednoduchý: nové hroty zatím zůstávají čisté, ale časem se odpor hrotu nevyhnutelně zvýší.

Například pro kontakty pod proudem 10 A bude pokles napětí 0,2 x 10 u2d 12 volty (Ohmův zákon). Odtud se ukazuje – pokud je napájecí napětí dodávané do kontaktní skupiny 10 voltů, pak napětí pro zátěž bude 12 voltů (2-XNUMX).

Když se kontaktní kovové hroty opotřebují a nejsou řádně chráněny proti vysokému indukčnímu nebo kapacitnímu zatížení, poškození v důsledku elektrického oblouku se stává nevyhnutelným.

Elektrický oblouk na jednom z kontaktů elektromechanického spínacího zařízení. To je jeden z důvodů poškození kontaktní skupiny při absenci řádných opatření.

Elektrický oblouk – jiskření na kontaktech – vede ke zvýšení přechodového odporu hrotů a v důsledku toho k fyzickému poškození.

Pokud budete relé v tomto stavu nadále používat, kontaktní hroty mohou zcela ztratit fyzickou vlastnost kontaktu.

Existuje však závažnější faktor, když se v důsledku poškození obloukem kontakty svaří, čímž dojde ke zkratu.

V takových situacích nelze vyloučit riziko poškození obvodu ovládaného EMR.

Pokud se tedy přechodový odpor zvýší o 1 ohm vlivem elektrického oblouku, úbytek napětí na kontaktech se při stejném zatěžovacím proudu zvýší na 1×10=10 voltů DC.

Zde může být velikost úbytku napětí na kontaktech pro zátěžový obvod nepřijatelná, zejména při práci s napájecím napětím 12-24 V.

Typ materiálu kontaktu relé

Pro snížení vlivu elektrického oblouku a vysokých odporů jsou kontaktní hroty moderních elektromechanických relé vyrobeny nebo potaženy různými slitinami na bázi stříbra.

Tímto způsobem je možné výrazně prodloužit životnost kontaktní skupiny.

Hroty kontaktních desek elektromechanických spínacích zařízení. Zde jsou možnosti pro postříbřené hroty. Povlak tohoto druhu snižuje faktor poškození

V praxi je zaznamenáno použití následujících materiálů, se kterými jsou zpracovány hroty kontaktních skupin elektromagnetických (elektromechanických) relé:

• Ag – stříbro;
• AgCu – stříbro-měď;
• AgCdO, oxid stříbro-kadmia;
• AgW – stříbro-wolfram;
• AgNi – stříbro-nikl;
• AgPd – stříbro-palladium.

Zvýšení životnosti hrotů skupin kontaktů relé snížením počtu vytvoření elektrického oblouku je dosaženo připojením odporově kondenzátorových filtrů, nazývaných také RC tlumiče.

Tyto elektronické obvody jsou zapojeny paralelně s kontaktními skupinami elektromechanických relé. Napěťová špička, která je zaznamenána v okamžiku rozepnutí kontaktů, se u tohoto řešení jeví jako bezpečně krátká.

Použití RC tlumičů umožňuje potlačit elektrický oblouk, který se tvoří na kontaktních hrotech.

Typické provedení EMR kontaktů

Kromě klasických normálně otevřených (NO) a normálně uzavřených (NC) kontaktů zahrnuje spínací mechanika relé také klasifikaci na základě působení.

Vlastnosti provedení spojovacích prvků

Konstrukce relé elektromagnetického typu v tomto provedení umožňují jeden nebo více samostatných spínacích kontaktů.

Takto vypadá zařízení technologicky konfigurované pro verzi SPST – jednopólové a jednosměrné. Existují i ​​další verze

Design kontaktu je charakterizován následující sadou zkratek:

• SPST (Single Pole Single Throw) – jednopólový jednosměrný;
• SPDT (Single Pole Double Throw) – jednopólový obousměrný;
• DPST (Double Pole Single Throw) – dvoupólový jednosměrný;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – bipolární obousměrný.

Každý takový spojovací prvek je označen jako “tyč”. Kterýkoli z nich lze připojit nebo resetovat a současně aktivovat cívku relé.

Jemnosti použití zařízení

Navzdory jednoduchosti konstrukce elektromagnetických spínačů existují určité jemnosti v praxi používání těchto zařízení.

Odborníci tedy kategoricky nedoporučují zapojit všechny kontakty relé paralelně, aby se tímto způsobem spínal obvod zátěže vysokým proudem.

Například připojte zátěž 10 A paralelním připojením dvou kontaktů, z nichž každý je dimenzován na proud 5 A.

Tyto jemnosti instalace jsou způsobeny skutečností, že kontakty mechanických relé se nikdy nezavírají a neotevírají současně.

V důsledku toho bude jeden z kontaktů stejně přetížen. A i s přihlédnutím ke krátkodobému přetížení je předčasné selhání zařízení v takovém zapojení nevyhnutelné.

Špatná obsluha, stejně jako připojení relé mimo stanovená instalační pravidla, obvykle končí takto. Téměř vše uvnitř je spálené.

Elektromagnetické výrobky lze použít jako součást elektrických nebo elektronických obvodů s nízkou spotřebou energie jako spínače pro relativně vysoké proudy a napětí.

Důrazně se však nedoporučuje propouštět různá napětí zátěže sousedními kontakty jednoho zařízení.

Například přepínání AC 220 V a DC 24 V. Pro každou možnost používejte z bezpečnostních důvodů vždy samostatné produkty.

Techniky ochrany proti zpětnému napětí

Významnou součástí každého elektromechanického relé je cívka. Tato část patří do kategorie zátěže s vysokou indukčností, protože má drátové vinutí.

Jakákoli cívka vinutá drátem má určitou impedanci, sestávající z indukčnosti L a odporu R, čímž tvoří sériový obvod LR.

Když cívkou protéká proud, vytváří se vnější magnetické pole. Když se tok proudu v cívce zastaví v režimu „vypnuto“, magnetický tok se zvýší (teorie transformace) a dojde k vysokému napětí zpětného EMF (elektromotorické síly).

Tato hodnota indukovaného zpětného napětí může být několikrát větší než spínací napětí.

V souladu s tím existuje riziko poškození jakýchkoli polovodičových součástek umístěných v blízkosti ochrany. Například bipolární tranzistor nebo tranzistor s efektem pole používaný k buzení cívky relé.

Možnosti obvodů, které poskytují ochranu pro řízení polovodičů – bipolární a tranzistory s efektem pole, mikroobvody, mikrokontroléry

Jedním ze způsobů, jak zabránit poškození tranzistoru nebo jakéhokoli spínacího polovodičového zařízení, včetně mikrokontrolérů, je připojení diody s reverzním předpětím k obvodu cívky relé.

Když proud protékající cívkou bezprostředně po odpojení generuje indukované zpětné EMF, toto zpětné napětí zapne diodu s reverzním předpětím.

Přes polovodič je naakumulovaná energie odváděna, což zabraňuje poškození řídícího polovodiče – tranzistoru, tyristoru, mikrokontroléru.

Polovodič, který je často součástí obvodu cívky, se také nazývá:

• dioda setrvačníku;
• bočníková dioda;
• invertovaná dioda.

Mezi prvky však není velký rozdíl. Všechny plní stejnou funkci. Kromě použití diod s reverzním předpětím se k ochraně polovodičových součástek používají další zařízení.

Stejné řetězce RC snubberů, metaloxidových varistorů (MOV), zenerových diod.

Značení elektromagnetických reléových zařízení

Technická označení obsahující dílčí informace o zařízeních jsou obvykle uvedena přímo na šasi elektromagnetického spínacího zařízení.

Takové označení vypadá jako zkrácená zkratka a číselná sada.

Každé elektromechanické spínací zařízení je tradičně označeno. Přibližně taková sada symbolů a čísel je aplikována na karoserii nebo podvozek, což označuje určité parametry

Příklad označení těla elektromechanických relé:

RES32 RF4.500.335-01

Tento záznam je dešifrován následovně: nízkoproudé elektromagnetické relé, řada 32, odpovídající provedení podle pasu RF4.500.335-01.

Taková označení jsou však vzácná. Častěji existují zkrácené verze bez výslovného označení GOST:

RES32 335-01

Také není šasi (na těle) zařízení označeno datem výroby a číslem šarže. Podrobné informace jsou obsaženy v technickém listu produktu. Každé zařízení nebo šarže je doplněna pasem.

Závěry a užitečné video k tématu

Video populárně ukazuje, jak funguje elektromechanická spínací elektronika. Jemnosti struktur, spojovacích prvků a dalších detailů jsou jasně uvedeny:

Elektromechanická relé se jako elektronické součástky používají poměrně dlouhou dobu. Tento typ spínacích zařízení však lze považovat za zastaralý. Mechanická zařízení jsou stále častěji nahrazována zařízeními modernějšími – čistě elektronickými. Jedním takovým příkladem jsou polovodičová relé.

Máte dotazy, našli nedostatky nebo máte zajímavá fakta k tématu, o která se můžete podělit s návštěvníky našich stránek? Zanechte prosím své komentáře, ptejte se, sdílejte své zkušenosti v kontaktním bloku pod článkem.

Spínací procesy jsou základem všech automatizovaných řídicích systémů. Nejběžnějšími spínacími prvky jsou v tomto případě mezilehlá elektromagnetická relé.

Navzdory velkému počtu různých polovodičových zařízení se elektromagnetická relé stále používají ve všech druzích průmyslových zařízení a domácích spotřebičů. Popularita relé je způsobena jejich spolehlivostí a vysokým výkonem, které přímo závisí na vlastnostech kovových kontaktů.

Co je to relé a kde se používají?

Elektromagnetické relé je vysoce přesné a spolehlivé spínací zařízení, jehož princip je založen na vlivu elektromagnetického pole. Má jednoduchou strukturu, kterou představují následující prvky:

• cívka;
• Ukotvit
• pevné kontakty.

Elektromagnetická cívka je nehybně upevněna na základně, uvnitř je feromagnetické jádro, na třmenu je připevněna pružinová kotva pro návrat do normální polohy, když je relé bez napětí.

Jednoduše řečeno, relé otevírá a zavírá elektrický obvod v souladu s příchozími příkazy.

Elektromagnetická relé jsou spolehlivá v provozu, proto se používají v různých průmyslových a domácích elektrických spotřebičích a zařízeních.

Hlavní typy a technické vlastnosti elektromagnetických relé

Existují následující typy:

1. Proudové relé – podle principu činnosti se prakticky neliší od napěťového relé. Zásadní rozdíl spočívá pouze v konstrukci elektromagnetické cívky. U proudového relé je cívka navinuta drátem s velkým průřezem a obsahuje malý počet závitů, proto má minimální odpor. Proudové relé lze připojit přes transformátor nebo přímo do kontaktní sítě. V každém případě správně řídí sílu proudu v řízené síti, na jejímž základě jsou prováděny všechny spínací procesy.
2. Časové relé (časovače) – poskytuje časové zpoždění v řídicích sítích, které je v některých případech nutné pro zapnutí zařízení v souladu s určitým algoritmem. Taková relé mají rozšířený rozsah nastavení nezbytný pro zajištění vysoké přesnosti jejich činnosti. Každý časovač má samostatné požadavky. Například nízká spotřeba elektrické energie, malé rozměry, vysoká přesnost provozu, přítomnost výkonných kontaktů atd. Stojí za zmínku, že pro časová relé, která jsou součástí konstrukce elektrického pohonu, nejsou kladeny další zvýšené požadavky . Hlavní věc je, že mají solidní konstrukci a zvýšenou spolehlivost, protože musí neustále fungovat při zvýšené zátěži.

Každý z typů elektromagnetických relé má své specifické parametry. Při výběru potřebných prvků je třeba věnovat pozornost složení a vlastnostem kontaktních párů, aby se určily nutriční vlastnosti. Zde jsou některé z jejich hlavních funkcí:

• Vypínací napětí nebo proud – minimální hodnota proudu nebo napětí, při které jsou spínány kontaktní páry elektromagnetického relé.
• Uvolňovací napětí nebo proud je maximální hodnota, která řídí zdvih kotvy.
• Citlivost je minimální množství energie potřebné k provozu relé.
• odpor vinutí.
• Provozní napětí a proudová síla jsou hodnoty těchto parametrů nezbytné pro optimální činnost elektromagnetického relé.
• Doba provozu – časový úsek od začátku napájení kontaktů relé do jeho sepnutí.
• Doba uvolnění – doba, během které kotva elektromagnetického relé zaujme svou původní polohu.
• Frekvence spínání – počet sepnutí elektromagnetického relé v určeném časovém intervalu.

Kontaktní i nekontaktní

V souladu s konstrukčními vlastnostmi pohonů jsou všechna elektromagnetická relé rozdělena do dvou typů:

1. Kontakt – mají skupinu elektrických kontaktů, které zajišťují provoz prvku v elektrické síti. Přepínání se provádí v důsledku jejich uzavření nebo otevření. Jsou to univerzální relé, používaná téměř ve všech typech automatizovaných elektrických sítí.
2. Bezkontaktní – jejich hlavní rys při absenci výkonných kontaktních prvků. Proces spínání se provádí úpravou parametrů napětí, odporu, kapacity a indukčnosti.

Podle rozsahu

Klasifikace elektromagnetických relé podle oblasti jejich použití:

• řídicí obvody;
• signalizace;
• automatické nouzové ochranné systémy (PAZ, ESD).

Podle výkonu řídícího signálu

Všechny typy elektromagnetických relé mají určitý práh citlivosti, proto jsou rozděleny do tří skupin:

1. nízký výkon (méně než 1 W);
2. střední výkon (až 9 W);
3. vysoký výkon (přes 10 W).

Podle rychlosti ovládání

Jakékoli elektromagnetické relé se vyznačuje rychlostí řídicího signálu, a proto se dělí na:

• nastavitelný;
• pomalý;
• vysoká rychlost;
• bez setrvačnosti.

Podle typu ovládacího napětí

Relé jsou rozděleny do následujících kategorií:

1. stejnosměrný proud (DC);
2. střídavý proud (AC).

Dávejte pozor! Cívka relé může být navržena pro provozní napětí 24 V, ale kontakty relé mohou dobře pracovat s napětím až 220 V. Tato informace je uvedena na krytu relé.

Níže uvedená fotografie ukazuje, že cívka indikuje provozní napětí 24 VDC, tedy 24 VDC.

Podle stupně ochrany před vnějšími faktory

Všechna elektromagnetická relé mají následující konstrukční typy:

• otevřeno;
• opláštěný;
• zapečetěno.

Typy skupin kontaktů

Elektromagnetická relé mají různé konfigurace a konstrukční vlastnosti skupin kontaktů. Uvádíme běžné typy prvků:

1. Normálně otevřené (Normálně otevřeno – NE nebo Normálně otevřeno – NE) – jejich hlavní vlastností je, že páry kontaktů jsou neustále v otevřeném stavu a aktivují se až po přivedení napětí na elektromagnetickou cívku. V důsledku toho se elektrický obvod uzavře a vodiče začnou fungovat podle zadaných algoritmů.
2. normálně zavřeno (Normálně zavřeno – NC nebo Normálně zavřeno – NC) – kontakty jsou v trvale sepnutém stavu a při přivedení elektromagnetického relé (napětí na cívku) se rozepnou.
3. Přepínání – jedná se o kombinaci normálně zavřených a otevřených kontaktů. Existují tři kontakty, společné, obvykle označené jako COM, uzavřené na společné a otevřené na společné. Když je na cívku přivedeno napětí, NC kontakt se otevře a NO kontakt sepne.

Modely elektromagnetických relé, v jejichž konstrukci je několik kontaktních skupin, zajišťují spínací procesy v několika automatizovaných sítích.

Dávejte pozor! Některé typy relé mají ruční kontaktní spínač. Může být užitečné při nastavování obvodu. Stejně jako indikace napájení cívky relé.

Schéma zapojení relé

Na krytu libovolného zařízení výrobce aplikuje schematický diagram připojení elektromagnetického relé k síti. V elektrickém schématu je cívka relé znázorněna jako obdélník a označena písmenem “K” s digitálním indexem, například K3. V tomto případě jsou páry kontaktů, které nejsou zatíženy, označeny písmenem “K” se dvěma číslicemi oddělenými tečkou. například K3.2 – kontakt číslo 2, relé K3. Označení je dešifrováno následovně: první číslice je sériové číslo elektromagnetického relé ve schématu, druhá označuje index kontaktních párů tohoto relé.

Níže je uveden příklad elektrického obvodu, ve kterém je solenoid pneumatického ventilu ovládán pomocí spínacího kontaktu relé K1. Po sepnutí S1 je relé sepnuto a spínací kontakt 13, 14 se sepne, přičemž na elektromagnetu Y1 se objeví napětí.

Kontaktní páry, které se nacházejí v blízkosti elektromagnetické cívky, jsou označeny přerušovanou čarou. Ve schématu zapojení relé jsou nutně zobrazeny všechny parametry párů kontaktů a je uvedena maximální přípustná hodnota spínacího proudu kontaktů. Výrobce udává typ proudu a provozní napětí na cívce relé.

Za zmínku stojí, že schéma zapojení elektromagnetického relé je vypracováno pro každý typ prvku čistě individuálně v souladu s vlastnostmi jeho provozu v automatizované síti. Zároveň je pro správnou činnost některých typů relé potřeba nastavení, při kterém se nastaví optimální parametry pro činnost relé: aktivační zpoždění, provozní proud, restart atd.

Časová relé: typy, použití, princip činnosti

Co je to impulsní relé – schéma zapojení pro ovládání osvětlení

Co je napěťové relé a proč je potřeba v bytě

K čemu je magnetický startér a jak jej zapojit

Co je stykač: účel, princip činnosti, typy, schémata zapojení

Přehled protokolů moderní průmyslové automatizace – Modbus, Profinet, EtherCAT atd.