Принципи дії та схема електромагнітного реле

Люди все частіше використовують в побуті високовольтні пристрої, наприклад, генератори в якості джерела живлення, трансформатори і т. П. Тому нерідко доводиться контролювати рівень надходження струму в ланцюзі. Саме в такому контролі полягає призначення реле.

Реле – це електричний вимикач, призначений для з'єднання і роз'єднання ланцюга при створенні певних умов. Це пристрій відноситься до категорії приладів, які регулюють роботу керованих об'єктів при надходженні сигналу. Реле регулює електричний ланцюг, яка є керованою. А ланцюг, через яку проходить сигнал, є керуючою.

Класифікація та призначення реле

Існує основна класифікація різновидів реле, згідно з якою, їх прийнято поділяти на такі категорії і види.

За призначенням розрізняють такі види реле:

• Реле управління. Застосовуються в низьковольтних пристроях в якості комплектуючих елементів, а також як самостійні елементи управління;
• Реле захисту. Призначені для захисту пристроїв з термоконтактами, наприклад, електродвигунами, вентиляторами;
• Сигналізаційні. Використовуються в автомобілях, будинках, організаціях, для охорони території приватного сектора, виробництві і т. Д.

За принципом дії поділяються на:

• Електромагнітні. Є більш складними пристроями і застосовуються в автоматиці і системах контролю;
• Магнітоелектричні. Функціонують тільки якщо присутній постійний струм;
• Індукційні релейні пристрої працюють за принципом взаємодії магнітних потоків з індукованими струмами;
• Теплові використовуються в якості запобіжників в електричних двигунах, що захищають від перегріву;
• Напівпровідникові або твердотільні реле ефективно застосовуються в системах регулювання точного рівня температури.

За контрольованої величиною можуть бути:

• Струмові, тобто принцип дії таких пристроїв заснований на надходженні струму на певний елемент конструкції, найчастіше в якості такого виступає якір або котушка;
• Реле потужності. Пристрій працює під впливом певної сили, яка створюється в керованому середовищі;
• Пристрої, що працюють під дією якоїсь частоти на обмотку;
• Функціонуючі в умовах певної напруги.

За способом впливу на керуючий елемент розрізняють:

• контактні, як видно з назви, в таких реле використовуються контакти, які створюють силове поле, стикаючись один з одним;
• безконтактні реле, в них замикання і розмикання ланцюга відбувається за допомогою зміни одного з параметрів ланцюга.

За конструкцією вони поділяються на:

• електричні – застосовуються для включення і виключення ланцюга в пристроях, що вимагають великого навантаження;
• герконові – в своїй конструкції мають геркон з котушкою, то є невеликий вакуумний балончик, який наповнюється газом;
• електротепловие, принцип роботи таких реле заснований на лінійному розширенні металів.

Існує і багато інших видів, які застосовуються в вузькоспеціалізованих сферах. Як приклад можна привести реле часу, напруги, проміжні та інші.

Конструкція релейних пристроїв

Релейні пристрої простої схеми складаються з магнітів, якоря і контактів. Замикання ланцюга в такому пристрої відбувається за допомогою подачі струму на магніт, яка потім замикає якір з контактом. Тобто, замикання ланцюга є результатом замикання якоря. Розмикання ланцюга походить в зворотному порядку. Коли зменшується подача струму на магніт, якір повертається на первинний стан, тобто розмикається, а потім розмикає ланцюг.

Крім перерахованих вище складових елементів, в конструкцію релейних комутаторів можуть входити резистори. Вони забезпечують більш точну і стабільну роботу пристроїв, а також виступають в ролі конденсаторів, що запобігають поява іскор в проводі і різких стрибків напруги.

Що стосується реле електромагнітного типу, то вони є більш складними пристроями як за принципом дії, так і по конструкції. Вони складаються з наступних елементів:

Пристрій включається, коли на обмотку надходить електричний струм. При досягненні величини струму, необхідної для створення електромагнітної хвилі, пружина починає переміщатися до поверхні ярма, при цьому пружина злегка прогинаючись під впливом магнітної хвилі. Дія якоря призводить в рух контакт, який впливає на зовнішній контакт. А він стикається з провідником і коло замикається.

Стабільна робота реле безпосередньо залежить від кількості електричного струму, що надходить на обмотку. Якщо її буде недостатньо, то магнітна хвиля не може утворитися, а без неї не може працювати якір. Тому навіть при незначному скороченні подачі струму, пристрій не встановлюватиме роботу і вимикається.

Деякі з цих пристроїв оснащуються кількома парами контактів, що дозволяє замикати і розмикати безліч електричних ланцюгів одночасно.

​

Застосування на виробництві та в побуті

Електромагнітні комутаційні пристрої є найпоширенішими. Їх часто використовують в сфері виробництва електроенергії. Вони забезпечують захист високовольтних ліній і підтримують безаварійний режим всіх підключених пристроїв.

Керуючі елементи релейного конструкції дозволяють працювати з високою напругою до декількох сотень тисяч вольт.

Популярність електромагнітних реле пояснюється наступним:

• елементи, які входять в конструкцію, мають тривалий термін експлуатації;
• мають миттєву реакцію на відхилення параметрів, підключених пристроїв від норми;
• можуть функціонувати в умовах високої напруги магнітних полів і виключають утворення сторонніх електричних потенціалів.

Електромагнітні комутатори застосовуються з метою резервування ліній електропередач і для виведення пошкодженої ділянки з мережі. Релейні пристрої, а саме захист, яку вони забезпечують на сьогоднішній день, вважається найефективнішою.

Вони також застосовуються в конвеєрних системах управління виробництвом. Оскільки в таких системах часто утворюються паразитні потенціали високої потужності, які здатні легко вивести з ладу напівпровідникові реле і інше підключене до них обладнання. Напівпровідникові системи виходять з ладу через високий статичної електрики, яке може привести до поломки. Тому їх замінили електромагнітними реле, а вони нейтральні до статичної електрики.

Пристрої комутації електромагнітного типу ефективно застосовуються в пристроях з дистанційним управлінням і навіть ЕОМ в якості елементів, які виконують елементарні логічні операції. Саме завдяки використанню таких комутаторів ЕОМ перевершили по надійності комп'ютери, які з'явилися пізніше.

Приклади по використанню реле можна привести і з життя. Всі люди використовують у своїй діяльності побутову техніку, холодильники, пральні машини, телевізор та інші прилади. Їх принцип роботи заснований на роботі електромагнітних реле.

Переваги та недоліки комутаторів

Широке застосування електромагнітних реле в самих різних сферах діяльності обумовлено наявністю ряду переваг у порівнянні з напівпровідниковими і іншими видами. Серед переваг можна відзначити:

• здатність замикання і розмикання ланцюгів з загальною потужністю, що не перевищує 4 кіловат, з об'ємом не більше 10 кубічних сантиметрів;
• стійкість до умов різкої зміни рівня напруги в мережах, яке може виникнути через розряду блискавки або при роботі з високовольтним обладнанням;
• особливість конструкції, яка забезпечує електричну ізоляцію,
• здатність виділяти невелику кількість тепла при низькій напрузі;
• стоять набагато дешевше щодо напівпровідникових реле.

З недоліків виділяють:

• низьку швидкість роботи;
• наявність обмежень щодо ресурсу як механічного, так і електричного;
• освіту перешкод в радіохвилях під час комутаційних процесів;
• наявність серйозних проблем під час замикання і розмикання високовольтних і індуктивних ланцюгів постійного струму.

Електромагнітні реле застосовується в управлінні виробничими лініями, конвеєрами, на ділянках з підвищеними паразитними потенціалами, там, де не можна використовувати напівпровідникові елементи.