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

Transformarea semnalelor electrice în mărimea fizică corespunzătoare - mișcare, forță, sunet etc.etc., se realizează folosind unități. O unitate ar trebui clasificată ca un convertor, deoarece este un dispozitiv care schimbă un tip de mărime fizică cu altul.

Unitatea este de obicei activată sau controlată de un semnal de comandă de joasă tensiune. În continuare, este clasificat ca un dispozitiv binar sau continuu pe baza numărului de stări stabile. Astfel, un releu electromagnetic este o unitate binară, ținând cont de două stări stabile disponibile: pornit - oprit.

Articolul prezentat examinează în detaliu principiile de funcționare a unui releu electromagnetic și domeniul de utilizare al dispozitivelor.

Elementele de bază ale designului drive-ului

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 tip de releu electromagnetic (EMR) este designul electromecanic.

Așa arată un design dintr-o serie numeroasă de produse numite 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 posibilitatea de a-l porni și opri. Cel mai simplu mod de a efectua acești pași este să utilizați comutatoare de blocare a alimentării.

Comutatoarele actionate manual pot fi folosite pentru control, dar au dezavantaje. Dezavantajul lor evident este setarea stărilor „pornit” sau „oprit” fizic, adică manual.

Dispozitivele de comutare manuale sunt de obicei de dimensiuni mari, cu acțiune lentă, 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 manual

Între timp, releele electromagnetice sunt reprezentate în principal de întrerupătoare controlate electric. Dispozitivele au forme, dimensiuni diferite și sunt împărțite în funcție de nivelul lor de putere nominală. Posibilitățile de aplicare a acestora sunt extinse.

Astfel de dispozitive, echipate cu una sau mai multe perechi de contacte, pot face parte dintr-un singur design de actuatoare de putere mai mare - contactoare, care sunt utilizate pentru comutarea tensiunii rețelei sau a dispozitivelor de înaltă tensiune.

Principii fundamentale ale funcționării EMR

În mod tradițional, releele de tip electromagnetic sunt utilizate ca parte a circuitelor electrice (electronice) de control al comutației. În acest caz, acestea sunt instalate fie direct pe plăci cu circuite imprimate, fie într-o poziție liberă.

Structura generală a dispozitivului

Curenții de sarcină ai produselor utilizate sunt de obicei măsurați de la fracțiuni de amper la 20 A sau mai mult. Circuitele relee sunt larg răspândite în practica electronică.

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

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

Cel mai comun design este o formă de produs care include următoarele componente:

• bobină excitantă;
• miez de oțel;
• șasiu suport;
• grup de contact.

Miezul de oțel are o parte fixă ​​numită balansier și o parte mobilă cu arc, numită armătură.

În esență, armătura completează circuitul câmpului magnetic prin închiderea spațiului de aer dintre bobina electrică staționară și armătura în mișcare.

Dispunerea detaliată a structurii: 1 – arc de deblocare; 2 – miez metalic; 3 – ancora; 4 – contact normal închis; 5 – contact normal deschis; 6 – contact general; 7 – bobină de sârmă de cupru; 8 - rocker

Armătura se mișcă pe balamale sau se rotește liber sub influența câmpului magnetic generat. Aceasta închide contactele electrice atașate fitingurilor.

În mod obișnuit, un arc de retur situat(e) între culbutorul și armătură readuce contactele în poziția lor inițială atunci când bobina releului este dezactivată.

Funcționarea sistemului electromagnetic de releu

Un design EMR clasic simplu are două seturi de contacte conductoare electric.

Pe baza acesteia, 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 normal deschisă (NO) sau, într-o stare diferită, normal închisă (NC).

Pentru un releu cu poziția de contact normal deschisă, starea „închisă” se realizează numai atunci când curentul de câmp trece prin bobina inductivă.

Una dintre cele două opțiuni posibile pentru setarea grupului de contacte implicit. Aici, în starea dezactivată a bobinei, poziția „implicit” este setată la poziția normal închis (închis)

Într-o altă opțiune, poziția normal închisă a contactelor rămâne constantă atunci când nu există curent de excitație în circuitul bobinei. Adică contactele comutatorului revin la poziția lor normală închisă.

Prin urmare, termenii „normal deschis” și „normal închis” ar trebui să se refere la starea contactelor electrice atunci când bobina releului este dezactivată, adică tensiunea de alimentare a releului este oprită.

Grupuri de contacte relee electrice

Contactele releului sunt de obicei elemente metalice conductoare de electricitate care se ating între ele și completează un circuit, acționând similar unui simplu comutator.

Când contactele sunt deschise, rezistența dintre contactele normal deschise este măsurată ca o valoare ridicată în megaohmi. Acest lucru creează o stare de circuit deschis atunci când trecerea curentului în circuitul bobinei este eliminată.

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

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

Cu toate acestea, această condiție nu este întotdeauna respectată.Grupul de contact al fiecărui releu individual are o anumită rezistență de contact în starea „închisă”. Această rezistență se numește stabilă.

Caracteristici ale trecerii curenților de sarcină

Pentru practica instalării unui releu electromagnetic nou, rezistența contactului de comutare este remarcată a fi mică, de obicei mai mică de 0,2 Ohm.

Acest lucru se explică simplu: vârfurile noi rămân curate deocamdată, dar în timp rezistența vârfului va crește inevitabil.

De exemplu, pentru contactele care transportă un curent de 10 A, căderea de tensiune va fi de 0,2x10 = 2 volți (legea lui Ohm). Din aceasta rezultă că, dacă tensiunea de alimentare furnizată grupului de contacte este de 12 volți, atunci tensiunea pentru sarcină va fi de 10 volți (12-2).

Când vârfurile de contact metalice se uzează fără a fi protejate corespunzător de sarcini inductive sau capacitive mari, deteriorarea arcului este inevitabil.

Un arc electric pe unul dintre contactele unui dispozitiv de comutare electromecanic. Acesta este unul dintre motivele pentru deteriorarea grupului de contact în absența măsurilor adecvate

Un arc electric — scântei la contacte — duce la o creștere a rezistenței de contact a vârfurilor și, în consecință, la deteriorarea fizică.

Dacă continuați să utilizați releul în această stare, vârfurile de contact își pot pierde complet proprietățile de contact fizic.

Dar există un factor mai grav când deteriorarea arcului ajunge să sudeze contactele împreună, creând condiții de scurtcircuit.

În astfel de situații, există riscul deteriorării circuitului controlat de EMR.

Deci, dacă rezistența de contact crește datorită influenței arcului electric cu 1 ohm, căderea de tensiune între contacte pentru același curent de sarcină crește la 1 × 10 = 10 volți DC.

Aici, mărimea căderii de tensiune între contacte poate fi inacceptabilă pentru circuitul de sarcină, în special atunci când se lucrează cu tensiuni de alimentare de 12-24 V.

Tip material de contact releu

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

În acest fel, este posibilă prelungirea semnificativă a duratei de viață a grupului de contact.

Vârfurile plăcilor de contact ale dispozitivelor de comutare electromecanice. Iată opțiunile pentru vârfurile placate cu argint. Acest tip de acoperire reduce factorul de deteriorare

În practică, următoarele materiale sunt utilizate pentru a prelucra vârfurile grupurilor de contact ale releelor ​​electromagnetice (electromecanice):

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

Creșterea duratei de viață a vârfurilor grupelor de contacte relee prin reducerea numărului de arcuri electrice se realizează prin conectarea filtrelor rezistive-condensator, numite și amortizoare RC.

Aceste circuite electronice sunt conectate în paralel cu grupuri de contacte ale releelor ​​electromecanice. Vârful de tensiune, care se notează în momentul deschiderii contactelor, cu această soluție pare să fie în siguranță scurt.

Utilizarea amortizoarelor RC face posibilă suprimarea arcului electric care se formează la vârfurile de contact.

Design tipic al contactelor EMR

Pe lângă contactele clasice normal deschise (NO) și normal închise (NC), mecanica comutării releelor ​​implică și clasificarea pe baza acțiunii.

Caracteristici ale designului elementelor de legătură

Modelele de relee de tip electromagnetic în acest exemplu de realizare permit unul sau mai multe contacte de comutare separate.

Așa arată un dispozitiv, configurat tehnologic pentru design SPST - unipolar și unidirecțional. Există și alte versiuni disponibile

Designul contactelor este caracterizat de următorul set de abrevieri:

• SPST (Single Pole Single Throw) - unipolar unidirecțional;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - unipolar bidirecțional;
• DPST (Double Pole Single Throw) – bipolar unidirecțional;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – bipolar bidirecțional.

Fiecare astfel de element de legătură este desemnat ca un „stâlp”. Oricare dintre ele poate fi conectat sau resetat, activând simultan bobina releului.

Subtilități ale utilizării dispozitivelor

În ciuda simplității designului comutatoarelor electromagnetice, există unele subtilități în practica utilizării acestor dispozitive.

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

De exemplu, conectați o sarcină de 10 A conectând două contacte în paralel, fiecare dintre ele nominalizat pentru un curent de 5 A.

Aceste subtilități de instalare se datorează faptului că contactele releelor ​​mecanice nu se închid sau se deschid niciodată în același timp.

Ca urmare, unul dintre contacte va fi supraîncărcat în orice caz.Și chiar și ținând cont de o suprasarcină pe termen scurt, defecțiunea prematură a dispozitivului într-o astfel de conexiune este inevitabilă.

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

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

Cu toate acestea, nu este strict recomandat să treceți diferite tensiuni de sarcină prin contactele adiacente ale aceluiași dispozitiv.

De exemplu, comutați între 220 V AC și 24 V DC. Pentru fiecare opțiune ar trebui să fie întotdeauna utilizate produse separate pentru a asigura siguranța.

Tehnici de protecție împotriva tensiunii inverse

O parte semnificativă a oricărui releu electromecanic este bobina. Această piesă este clasificată ca o sarcină de inductanță ridicată deoarece este bobinată cu sârmă.

Orice bobină bobinată are o anumită impedanță, constând din inductanța L și rezistența R, formând astfel un circuit în serie LR.

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

Această valoare a tensiunii inverse induse poate fi de câteva ori mai mare decât tensiunea de comutare.

În consecință, există riscul de deteriorare a oricăror componente semiconductoare situate în apropierea releului. De exemplu, un tranzistor bipolar sau cu efect de câmp folosit pentru a aplica tensiune la o bobină de releu.

Opțiuni de circuit care oferă protecție pentru elementele de control semiconductoare - tranzistoare bipolare 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 conectarea unei diode polarizate invers la circuitul bobinei releului.

Când curentul care curge prin bobină imediat după oprire generează un EMF invers indus, această tensiune inversă deschide dioda polarizată inversă.

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

Semiconductorul adesea inclus în circuitul bobinei se mai numește:

• diodă volantă;
• diodă de bypass;
• diodă inversată.

Cu toate acestea, nu există o mare diferență între elemente. Toate îndeplinesc o singură funcție. Pe lângă utilizarea diodelor de polarizare inversă, sunt folosite și alte dispozitive pentru a proteja componentele semiconductoare.

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

Marcarea dispozitivelor cu relee electromagnetice

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

Această denumire arată ca o abreviere și un set de numere.

Fiecare dispozitiv de comutare electromecanic este etichetat în mod tradițional. Aproximativ următorul set de simboluri și numere este aplicat caroseriei sau șasiului, indicând anumiți parametri

Exemplu de marcare a carcasei releelor ​​electromecanice:

RES32 RF4.500.335-01

Această intrare este descifrată astfel: releu electromagnetic de curent scăzut, seria 32, corespunzător designului conform pașaportului RF 4.500.335-01.

Cu toate acestea, astfel de denumiri sunt rare. Mai des există versiuni prescurtate fără indicarea explicită a GOST:

RES32 335-01

De asemenea, data fabricației și numărul lotului sunt marcate pe șasiu (pe corp) dispozitivului. Informații detaliate sunt conținute în fișa tehnică a produsului. Fiecare dispozitiv sau lot este furnizat cu un pașaport.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul explică popular modul în care funcționează electronicele electromecanice de comutare. Subtilitățile designului, caracteristicile de conectare și alte detalii sunt remarcate clar:

Releele electromecanice au fost folosite ca componente electronice de ceva timp. Cu toate acestea, acest tip de dispozitive de comutare pot fi considerate învechite. Dispozitivele mecanice sunt din ce în ce mai mult înlocuite cu dispozitive mai moderne - pur electronice. Un astfel de exemplu este relee cu stare solidă.

Aveți întrebări, ați găsit erori sau aveți informații interesante pe această temă pe care le puteți împărtăși vizitatorilor site-ului nostru? Vă rugăm să lăsați comentariile dvs., să puneți întrebări și să împărtășiți experiența dvs. în blocul de contact de sub articol.