Реле — это переключатель с электрическим приводом, используемый для управления высоким напряжением или большим током с помощью слабого сигнала. Он обеспечивает электрическую изоляцию между цепями управления и нагрузки, повышая безопасность и надежность. Реле используются в системах электроснабжения, машинах, транспортных средствах и автоматике. В этой статье подробно объясняется, как работают реле, их части, типы, номинальные характеристики, области применения, неисправности и советы по проектированию.
С1. Обзор реле
С2. Функции Relay
С3. Компоненты реле
С4. Технические характеристики катушки реле
С5. Релейная коммутация контактов
С6. Распространенные типы реле и их применение
С7. Неисправности реле и их решения
С8. Различные области применения реле
С9. Заключение
С10. Часто задаваемые вопросы [FAQ]
Обзор реле
Реле — это переключатель с электрическим приводом, предназначенный для того, чтобы небольшой ток малой мощности контролировал гораздо больший ток, что делает его основным компонентом современных электрических и электронных схем. Эта возможность требуется в тех случаях, когда прямое управление высоковольтными или сильноточными устройствами может представлять угрозу безопасности или снижать эффективность. Изолируя сторону управления от силовой стороны, реле защищают чувствительные маломощные цепи от скачков напряжения, скачков напряжения и других потенциально опасных электрических напряжений. Помимо безопасности, реле обеспечивают автоматизацию, позволяя контроллерам, микроконтроллерам и датчикам надежно работать с тяжелыми нагрузками, такими как двигатели, системы освещения, блоки отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и промышленное оборудование.
Функции реле
Реле — это тип переключателя, который использует электричество для управления другими электрическими цепями. Внутри реле находится катушка провода. Когда электричество протекает через катушку, оно создает магнитное поле. Это магнитное поле притягивает небольшую металлическую деталь, называемую якорем, которая перемещается и изменяет положение контактов. Контакты либо замкнуты, чтобы пропускать электричество, либо разомкнуты, чтобы остановить поток.
Процесс работает поэтапно:
• Катушка принимает электричество – образуется магнитное поле.
• Якорь движется - контакты включаются или выключаются.
• Катушка выключается - пружина перемещает якорь обратно в исходное положение.
Компоненты реле
Реле — это электрический переключатель, в работе которого используется электромагнит. Основной индуктивной частью является катушка и сердечник, который генерирует магнитную силу, когда электрический ток создает магнитное поле. Этот узел часто защищен кожухом.
Механический механизм переключения включает в себя якорь, который движется в ответ на магнитную силу и обеспечивает механическое смещение для работы. Пружина работает для восстановления якоря в исходное положение при удалении магнитного поля; Эта пружина часто изготавливается из серебряного сплава для обеспечения проводимости.
Электрическое переключение происходит на контактах: подвижный контакт физически перемещается якорем для соединения или разъединения цепей, в то время как неподвижные контакты (NO/NC) представляют нормально разомкнутое (NO) или нормально замкнутое (NC) состояние реле, определяя стандартное соединение цепи.
Технические характеристики катушки реле
| Параметр | Что это значит | Пример (реле 5 В) |
|---|---|---|
| Сопротивление катушки | Сопротивление катушки, рассчитывается как деление напряжения на ток. | R = 5 В ÷ 0,07 А = 71 Ом |
| Сила катушки | Количество электроэнергии, используемой катушкой, рассчитывается как умножение напряжения на ток. | P = 5 В × 0,07 А = 0,35 Вт |
| Напряжение втягивания | Напряжение, при котором реле начинает включаться. Обычно около 75–80% от номинального напряжения. | 3.8–4 В |
| Падение напряжения | Напряжение, ниже которого реле отключается. Обычно около 10–30% от номинального напряжения. | 1–1.5 В |
Релейная коммутация контактов
Переключение переменного тока
При переключении нагрузок переменного тока ток естественным образом проходит через ноль в каждом цикле переменного тока. Это помогает остановить электрические дуги, которые могут образоваться при размыкании контактов, что упрощает переключение переменного тока и снижает повреждение контактов реле.
Коммутация постоянного тока
Постоянный ток постоянен и не проходит через ноль. Это повышает вероятность образования дуги при размыкании контактов. Эти дуги могут повредить или сварить контакты, поэтому при использовании реле с нагрузками постоянного тока нужна особая осторожность.
Методы предотвращения образования дуги
• Диоды обратного хода: обычно используются для нагрузок постоянного тока для безопасного перенаправления тока.
• RC-демпферы: используются как для переменного, так и для постоянного тока для ограничения скачков напряжения.
• Металлооксидные варисторы (MOV): подавляют высоковольтные переходные процессы и защищают контакты.
Распространенные типы реле и их применение
| Тип реле | Преимущества | Типичные области применения |
|---|---|---|
| Электромеханическое реле (ЭМИ) | Экономичный, обеспечивает четкую электрическую изоляцию между цепями управления и нагрузки | Используется в промышленных системах управления, бытовой технике и автомобильных системах |
| Герконовое реле | Высокая скорость переключения, компактные размеры, герметичность для защиты и подходит для слаботочных сигналов | Обычно используется в устройствах связи, контрольно-измерительных приборах и системах маршрутизации сигналов |
| Твердотельное реле (SSR) | Отсутствие движущихся частей, бесшумная работа, высокая скорость переключения и длительный срок службы | Лучше всего подходит для систем автоматизации, отопления и приложений, требующих частого переключения |
| Реле фиксации | Сохраняет свое положение даже после отключения питания, энергоэффективность | Используется в цепях памяти, системах с питанием от батареек и устройствах дистанционного управления |
Что лучше?
Каждый тип реле лучше всего подходит для конкретных ситуаций, в зависимости от требований цепи. Электромеханические реле просты и доступны по цене, что делает их полезными для многих основных систем управления. Герконовые реле лучше всего подходят для работы с быстрым откликом и низким током, поскольку они быстро переключаются и герметичны для защиты.
Твердотельные реле известны своей тихой и эффективной работой, поскольку в них нет движущихся частей, что делает их подходящими для цепей, требующих частого переключения. Реле с фиксацией помогают экономить энергию, поскольку они могут оставаться в одном положении без постоянного питания.
Отказы реле и их решение
| Распространенный сбой | Причина | Исправление / Профилактическая мера |
|---|---|---|
| Контактная точечная или сварочная коррозия | Возникает, когда чрезмерный ток или дуга повреждают контакты реле | Используйте контакты, рассчитанные на правильную нагрузку, и включите устройства подавления дуги, такие как демпферные цепи |
| Выгорание катушки | Происходит, когда катушка подвергается воздействию более высокого напряжения или постоянной перегрузки по току | Работайте в пределах номинального напряжения катушки и используйте защитные компоненты для ограничения скачков напряжения |
| Связаться с Bounce или Chatter | Результат вибрации, плохого монтажа или слабой магнитной силы катушки | Обеспечьте надежное крепление реле, надлежащее напряжение привода катушки и качественную конструкцию реле |
| Окисление или коррозия | Вызвано влагой, пылью или воздействием суровых условий окружающей среды | Используйте герметичные реле или реле с позолоченными контактами для слаботочных сигналов |
Различные области применения реле
• Фары головного света и противотуманные фары
• Управление стартерным двигателем
• Пускатели двигателей
• Управление конвейерной лентой
• Интеллектуальное управление освещением
• Переключение приборов
• Защита от перегрузки по току
• Защита от замыкания на землю
• Коммутация линий
• Маршрутизация сигналов
• Цепи защиты громкоговорителей
• Холодильники (реле компрессора)
• Стиральные машины
Заключение
Реле являются основой для безопасного и надежного управления электрическими цепями. Их способность изолировать сигналы, обрабатывать различные нагрузки и поддерживать автоматизацию делает их полезными во многих системах. Благодаря правильному выбору, правильной проводке и хорошим методам проектирования реле обеспечивают длительный срок службы и стабильную работу. Понимание их работы и технических характеристик необходимо для создания безопасных и эффективных цепей.
Часто задаваемые вопросы [FAQ]
В1. Что такое контактный материал реле?
Это металл, используемый в контактах реле, такой как серебро, золото или вольфрам. Он влияет на проводимость, устойчивость к дуговым разрядам и срок службы контактов.
В2. Что такое релейный гистерезис?
Это разница между напряжением, которое включает реле (втягивание), и напряжением, которое его выключает (выпадение). Это предотвращает болтовню.
В3. Может ли одно реле коммутировать нагрузки переменного и постоянного тока?
Да, но номиналы переменного и постоянного тока отличаются. Нагрузки постоянного тока сложнее коммутировать и требуют более низких пределов напряжения и тока.
В4. Зачем использовать релейную розетку?
Он обеспечивает простую замену реле, защищает контакты реле от повреждений и повышает безопасность проводки.
В5. Что означают SPDT или DPDT в реле?
Они описывают конфигурации контактов. SPDT управляет одной цепью с двумя выходами. DPDT управляет двумя отдельными контурами одновременно.
В6. В чем разница между контактами NO и NC?
НЕТ (нормально разомкнутые) контакты замыкаются при подаче питания на реле. Контакты NC (нормально замкнутые) разомкнуты при подаче питания на реле.