Що таке реле

Реле – це електричний вимикач, який роз'єднує чи з'єднує ланцюг під час створення певних умов. Розрізняються реле за конструкційними особливостями і за типом сигналу. Електричні пристрої найбільш затребувані та широко застосовуються у всіх галузях промисловості та обслуговуючої сфери.

Застосування та принцип дії

Реле - це електромагнітний перемикаючий пристрій, що регулює роботу керованих об'єктів при надходженні необхідного значення сигналу. Електричний ланцюг, який регулюють за допомогою реле, називають керованим, а ланцюг, яким йде сигнал до пристрою називається керуючим.

Реле виступає, свого роду, підсилювачем сигналу, тобто. за допомогою невеликої подачі електрики на цей пристрій замикається потужніший ланцюг. Розрізняють реле, що працюють від постійного струму та змінного. Пристрій змінного струму спрацьовує під час проходження вхідного сигналу певної частоти. Реле постійного струму можуть приходити в робочий стан при односторонньому протіканні струму (поляризовані), та при русі електрики у двох напрямках (нейтральні).

Пристрій реле

Найбільш проста схема пристрою реле складається з якоря, магнітів та елементів, що з'єднують. При подачі струму на електромагніт він замикає якір з контактом, внаслідок чого ланцюг замикається. Коли струм стає менше певної величини, якір під дією сили пружини повертається в початкове положення і ланцюг розмикається. Поряд з основними елементами, до складу реле можуть входити резистори для більш точної роботи пристрою та конденсатори, що забезпечують захист від іскріння та стрибків напруги.

Пристрій електромагнітних реле

Електромагнітне реле включається під впливом електричного струму, що надходить обмотку. На малюнку зображено принцип роботи клапанного реле. Коли досягається потрібна величина сили струму, у системі виникає електромагнітна сила, яка притягує якір (3) до поверхні ярма (1), причому пружина (2) під дією електромагнітного поля прогинається. Разом з якорем рухається контакт (4) і тисне на контакт зовнішнього ланцюга (5), який при досягненні певної сили стикається з іншим провідником (6).

Після замикання ланцюга спрацьовує керований елемент (7), який справляє певну дію. Початкове положення може бути розімкненим, як у даному прикладі, так і замкнутим. В останньому випадку керований елемент вимикається, при досягненні певного значення струму, що надходить.

Коли сили струму недостатньо, щоб утримувати якір у нижньому положенні, коли контакти 5 і 6 стикаються, пружина відводить якір і розмикає ланцюг. Керуючий пристрій перестає постачати електрику і припиняє свою роботу.

Більшість електромагнітних реле постачаються не однією парою контактів, як у наведеному прикладі, а кількома. І тут можна керувати одночасно численними електричними ланцюгами.

Призначення

Реле широко застосовують у багатьох областях і сферах. Ці пристрої мають складну класифікацію, спробуємо для наочності поділити їх на кілька груп:

1. Поділяються по галузі застосування на:
   • Управління електричних систем
   • Захист систем
   • Автоматизація систем
2. Залежно від принципу дії поділяються:
   • Електромагнітні
   • Магнітолектичні
   • Теплові
   • Індукційні
   • Напівпровідникові
3. Від виду параметра, що поступає, реле діляться на:
   • Струми
   • Потужності
   • Частоти
   • Напруги
4. За принципом на керуючу частину:
   • Контактні
   • Безконтактні

Вимоги до реле

До різних видів реле пред'являються різні вимоги. Наприклад, електромагнітні пристрої повинні мати високу надійність, чутливість, швидкодію і селективність.

Селективність – це здатність реле реагувати зміни параметрів у вибірковому порядку. Наприклад, при виникненні аварійних ситуацій, відключати лише пошкоджені ділянки системи, залишаючи у повної робочої спроможності діючі елементи.

Пристрій та приклади застосування реле, як вибрати та правильно підключити реле

Комутація - це включення або вимкнення електроприладу в мережу. Для цього використовують роз'єднувачі, вимикачі, реле, контактори, пускачі. комутаційні пристрої. У новачків часто виникають питання типу:

• «Для чого у реле стільки контактів?»;
• «Як замінити реле, якщо немає подібного щодо розташування висновків?»;
• "Як підібрати реле?".

Я намагатимусь відповісти на всі ці запитання у статті.

Зміст статті

Для чого потрібне реле

Реле - це пристрої, що автоматично здійснюють стрибкоподібні зміни (перемикання) в ланцюгах управління або безпосередньо впливають на механізми під впливом будь-яких факторів, що досягли заданого значення.

Щоб включити навантаження потрібно подати її висновки напруга, може бути постійним і змінним, з різною кількістю фаз і полюсів.

Напругу можна подати декількома способами:

• Роз'ємне з'єднання (вставити вилку в розетку або штекер у гніздо);
• Роз'єднувачем (як ви включаєте світло в кімнаті, наприклад);
• Через реле, контактор, пускач або напівпровідниковий комутаційний прилад.

Перші два способи обмежені як максимальної комутаційної потужності, так і розташування точки підключення. Це зручно, якщо світло або прилад ви вмикаєте вимикачем або автоматом при цьому вони розташовані поруч один з одним.

Наприклад, наведу ситуацію, наприклад водонагрівальний бак (бойлер) – це досить потужне навантаження (1 – 3 і більше кВт). Введення електроенергії в коридорі, і там на електрощиті у вас розташований автомат включення бойлера, тоді вам потрібно протягнути кабель перетином 2.5 кв. мм. На 3-5 метрів. А якщо вам потрібно включити таке навантаження на великій відстані?

Для віддаленого керування можна використовувати такий самий роз'єднувач, але чим більша відстань – тим більшим вийде опір кабелю, отже, потрібно буде використовувати кабеля з великим перетином, а це дорого. Та й якщо кабель обірветься – безпосередньо на місці увімкнути прилад уже не вийде.

Для цього можна використовувати реле, яке встановлено безпосередньо біля навантаження, а вмикати його віддалено. Для цього не потрібен товстий кабель, адже сигнал керування зазвичай від одиниць до десятків ват, при цьому може включатись навантаження в кілька кіловат.

Вимикачі та роз'єднувачі – потрібні для ручного увімкнення навантаження, для того, щоб керувати нею автоматично, потрібно використовувати реле або напівпровідникові прилади.

Сфери застосування реле:

• Схеми захисту електроустановок.Для автоматичного введення енергії захисту від низьких та високих напруг, Реле струму – для спрацьовування струмових захистів, дозволу пуску електричних машин тощо;
• Автоматика;
• КВП;
• Системи охорони;
• Для віддаленого увімкнення.

Як працює реле

Електромагнітне реле складається з котушки, якоря та набору контактів. Набір контактів може бути різним, наприклад:

• Реле з однією парою контактів;
• З двома парами контактів (нормально-замкнуті – NC, та нормально-розімкнуті – NO);
• З кількома групами (керування навантаженням у незалежних друг від друга ланцюгах).

Котушка може бути розрахована на різну величину постійного та змінного струму, ви можете підібрати під свою схему, щоб не використовувати додаткове джерело для керування котушки. Контакти можуть комутувати як постійний, і змінний струм, величина струму і напруги зазвичай зазначена на кришці реле.

Потужність навантаження залежить від комутаційної здатності апарату обумовленого його конструкцією, на потужних електромагнітних комутаційних пристроях присутня дугогасна камера, для управління потужним резистивним та індуктивним навантаженням, наприклад електродвигуном.

Для підтримки магнітного поля у вільному просторі витрачається більше енергії, ніж для підтримки в магнітній речовині. Внаслідок цього між тілами, що складаються з магнітного матеріалу, завжди існує сила тяжіння, якщо вони знаходяться у зовнішньому полі, що намагнічує.

Зазор між феромагнітними пружинними пластинками закривається, коли сила, що намагнічує, перевищує силу пружини, і, навпаки, відкривається, коли сила пружини переважає.Таке закривання та відкривання зазору можна використовувати відповідно для замикання та розмикання деякого електричного ланцюга.

Коли на котушку реле подається струм, то силові лінії магнітного поля пронизують її осердя. Якір виготовлений з матеріалу, який магнітиться і він притягується до осердя котушки. На якорі може бути розміщена контактна мідна пластика та гнучка підводка (провід), тоді якір знаходиться під напругою і по мідних шинах подається напруга на нерухомий контакт.

Напруга підключається до котушки, магнітне поле притягує якір, він замикає чи розмикає контакти. Коли напруга зникає – якір повертається у нормальний стан поворотною пружиною.

Можуть бути інші конструкції, наприклад, коли якір штовхає рухливий контакт, і він перемикається від нормального стану до активного, це зображено на малюнку нижче.

Перемикаючі контакти реле:

Підсумок: Реле дозволяє малим струмом через котушку керувати великим струмом через контакти. Величина керуючого та комутованого (через контакти) напруги може бути різна і не залежить одна від одної.

Таким чином ми отримуємо гальванічно розв'язане керування навантаженням. Це дає істотну перевагу перед напівпровідниками. Справа в тому, що сам по собі транзистор або тиристор він не розв'язаний гальванічно, навіть навіть безпосередньо пов'язаний.

Струм бази це частина струму комутованого через емітер-колектор ланцюга, в тиристорі, в принципі, ситуація подібна.Якщо PN-перехід пошкоджується - напруга ланцюга, що вмикається, може потрапити на ланцюг управління, якщо це кнопка - нічого страшного, а якщо це мікросхема або мікроконтролер - вони, швидше за все, теж вийдуть з ладу, тому реалізується додаткова гальванічна розв'язка через оптопару або трансформатор. А чим більше деталей – тим менша надійність.

• простота конструкції;
• ремонтопридатність. ви можете провести ревізію більшості реле, наприклад, підчистити контакти від нагару і воно заново запрацює, а за певної вправності можна замінити котушку або підпаяти її висновки якщо вони відірвалися від контактів, що виходять;
• повна гальванічна розв'язка силового ланцюга та ланцюга управління;
• низький перехідний опір контактів.

Чим нижче опір контактів, тим менше втрачається напруги на них і менше нагрівання. Електронні реле виділяють тепло, трохи нижче я швидко розповім про них.

• через те, що конструкція по суті механічна – обмежена кількість спрацьовувань. Хоча для сучасних реле воно сягає мільйонів спрацьовувань. Тож сумнівний момент нестача.
• швидкість спрацьовування. Електромагнітне реле спрацьовує за частки секунди, тоді як напівпровідникові ключі можуть перемикатися мільйони разів на секунду. Тому треба розуміти до вибору комутаційної апаратури.
• при відхиленнях від керуючого напруги можливо деренчання реле, тобто. стан, коли струм через котушку малий, для нормального утримання якоря, і воно «дзижчить», відкриваючись і закриваючись з великою швидкістю. Це загрожує швидким виходом його з ладу.Звідси випливає таке правило – керувати реле аналоговий сигнал повинен подаватися через порогові пристрої, типу тригера Шмідта, компаратора, мікроконтролера тощо.;
• Клацає при спрацьовуванні.

Характеристики реле

Щоб правильно підібрати реле, потрібно врахувати ряд параметрів, який описує його особливості:

1. Напруга спрацьовування котушки. 12 У реле не буде стійко працювати або не включиться зовсім, якщо ви на його котушку подасте 5 В.

2. Струм через котушку.

3. Кількість контактних груп. Реле то, можливо 1-канальным, тобто. утримувати 1 комутаційну пару. А може і 3-канальним, що дозволить підключати 4 полюси до навантаження (наприклад, три фази 380В)

4. Максимальний струм через контакти;

5. Максимальна напруга, що комутується. У одного і того ж реле воно різне для постійного та змінного струмів, наприклад 220 змінного і 30 постійного. Це з особливостями дугообразования при комутації різних електроцепей.

6. Спосіб монтажу – клемні колодки, виведення для клем, паяння в плату або встановлення на DIN-рейку.

Електронні реле

Звичайне електромагнітне реле під час спрацьовування клацає, що може заважати вам при використанні таких приладів у побутових приміщеннях. Електронне реле, або як ще називають твердотільне реле , позбавлено цього недоліку, але воно виділяє тепло, т.к. як ключ використовується транзистор (для реле постійного струму) або симистор (для реле змінного струму). Крім напівпровідникового ключа в електронному реле встановлена ​​обв'язка для забезпечення можливості керування ключем потрібною напругою, що управляє.

Таке реле для управління використовує постійну напругу від 3 до 32, а комутує змінну від 24 до 380 зі струмом до 10 А.

• мале споживання керуючого струму;
• відсутності шуму при перемиканні;
• більший ресурс (мільярд і більше спрацьовувань, а це в тисячу разів більше, ніж у електромагнітного).

• гріється;
• може згоріти від перегріву;
• дорожче коштує;
• якщо згорить – відремонтувати не вдасться.

Як підключити реле

На малюнку нижче добре зображена схема підключення реле до мережі і навантаження.

Так збирається силова частина. Ланцюг управління збирається так: джерело живлення, наприклад акумулятор або блок живлення, якщо реле кероване постійним струмом, через кнопку підключається до котушки схема аналогічна, на котушку подається змінна напруга потрібної величини.

Тут очевидно, що напруга керування ніяк не залежить від напруги в навантаженні, також і з струмами.

Завдання наступне, щоб активатор здійснив рух вперед потрібно підключити плюс і мінус до його соленоїда, щоб зрушити його назад - полярність потрібно змінити.

Коли напруга подається на ліве реле плюс подається на нижній провід (за схемою) активатора, через нормально-замкнуті контакти правого реле верхній провід активатора підключений до негативного висновку (до маси).

Коли напруга подана на котушку правого реле, а ліве знеструмлено, полярність виходить зворотньою: плюс через нормально розімкнений контакт правого реле подається на верхній провід.А через нормально-замкнуті контактні правого реле – нижній провід активатора з'єднаний з масою.

Цей окремий випадок я навів приклад того, що за допомогою реле можна не тільки включати напругу на навантаження, але й здійснювати різноманітні схеми підключення і переполюсування.

Вибір статей для електромагнітні пускачі:

Навчальне відео про пристрій реле та пускачів:

Як підключити реле до мікроконтролера

Щоб керувати навантаженням змінного струму через мікроконтролер, зручно використовувати реле. Але виникає невелика проблема: струм споживання реле часто перевищує максимальний струм через пін мікроконтролера. Щоб її вирішити – треба посилити струм.

На схемі зображено підключення реле з котушкою на 12В. Тут транзистор VT4 зворотної провідності, він грає роль підсилювача струму, резистор R потрібен для обмеження струму через базу (встановлюється так, щоб струм був не більш ніж максимальний струм через пін мікроконтролера).

Резистор в колі колектора потрібен для того, щоб задати струм котушки, підбирається за величиною струму спрацьовування реле, в принципі, його можна виключити. Паралельно котушці встановлено зворотний діод VD2 – він потрібен, щоб сплески самоіндукції не вбили транзистор та вихід мікроконтролера. З діодом сплески вирушать у бік джерела живлення, і енергія магнітного поля припинить свою роботу.

Ардуїно та реле

Для любителів Arduino є готові релейні шилди та окремі модулі. Щоб убезпечити виходи мікроконтролера залежно від конкретного модуля може бути реалізована опторозв'язка сигналу, що управляє, що значно збільшить надійність схеми.

Схема подібного модуля ось:

Ми говорили про характеристики реле, отож вони часто вказані в маркуванні на передній кришці.Зверніть увагу на фото релейного модуля:

• 10A 250VAC - означає, що здатне керувати навантаженням змінної напруги до 250В і зі струмом до 10 А;
• 10A 30VDC – для постійного струму напруга в навантаженні не повинна перевищувати 30В.
• SRD-05VDC-SL-C – маркування залежить від кожного виробника. У ній ми бачимо 05VDC – це означає, що реле спрацює від напруги 5В на котушці.

При цьому реле має нормально відкритий контакти, всього 1 рухомий контакт. Схему підключення до ардуїни зображено нижче.

Детальніше про Ардуїно для початківців:

Висновок

Реле це класичний комутаційний прилад, який використовується скрізь: пультах управління в щитових промислових цехах, в автоматиці, для захисту обладнання та людини, для вибіркового підключення конкретного ланцюга, в ліфтовому устаткуванні.

Початківцю електрику, електроннику або радіоаматору дуже важливо навчитися використовувати реле і складати схеми з ними, так ви можете застосовувати їх у роботі та господарстві, реалізуючи релейні алгоритми без застосування мікроконтролерів. Це хоч і збільшить габарити, але значно покращить надійність схеми. Адже надійність це не лише довговічність, а й безвідмовність та ремонтопридатність!

Інформація, опублікована на даному веб-сайті, представлена ​​виключно для ознайомлення, за застосування цієї інформації адміністрація сайту відповідальності не несе.

Електричні реле, принцип роботи, різновиди, застосування, схеми

Електричне реле пристрій, в якому при досягненні безумовно значення вхідної величини, вихідна величина змінюється стрибком - вихідні контакти або замикаються - в ланцюзі, що керується, з'являється струм (напруга), або розмикаються. Реле застосовують у ланцюгах управління зі струмом менше 1 А.Вхідною величиною реле можуть бути механічні, теплові, електричні та інші зовнішні дії.

Широкого поширення набули електричні реле (електромагнітні, магнітоелектричні, електродинамічні, індукційні), які реагують на зміни струму (напруги) в обмотці управління (обмотці, що намагнічує).

На рис 2.15, а показано пристрій найпростішого електромагнітного реле клапанного типу: при певній МДС в ланцюзі управління виникає електромагнітна сила F тяжіння якоря 3 до ярму 1 перевищує силу пружини, що протидіє 2. Реле спрацьовує, повітряний зазор зменшується, клапан 4 натискає на рухомий притискає його із силою F, яка залежить від значення повітряного зазору наприкінці ходу якоря, до нерухомого контакту 6.

Керований ланцюг (ланцюг управління) замикається, виконавчий елемент 7 виробляє необхідну дію. Контакти реле у вихідному положенні можуть бути як розімкнуті, так і замкнуті, в останньому випадку при спрацьовуванні реле вони розмикаються - дія будь-яких пристроїв припиняється. Спочатку відкриті (замикаючі) контакти зображують на схемах, як показано на рис. 2.16 а, спочатку закриті (розмикаючі) контакти мають умовне позначення, показане на рис. 2.16, б.

Багато електромагнітних реле мають кілька контактних пар, тоді їх використовують для керування кількома електричними ланцюгами.
Електричні реле виконують безліч функцій, пов'язаних із контролем режимів роботи важливих елементів електричного кола генераторів, трансформаторів, ліній передач, різних приймачів.

Цікаве відео про роботу реле дивіться нижче:

При порушенні нормального режиму того чи іншого елемента відповідне реле приводить у дію апаратуру, яка відновлює нормальний режим роботи, або відключає пошкоджену ділянку. Такі реле - реле захисту - можуть "спостерігати" за струмом в ланцюгу (струмовий захист), напругою на окремих ділянках (захист по напрузі), змін потужності (реле потужності), зміною частоти струму і т.д. буд.

Залежно від значення або напрямку вхідної величини, що призводить до спрацьовування реле, розрізняють реле: максимальні, мінімальні, спрямованої дії, диференціальні та ін.

Залежно від часу спрацьовування - відрізка часу від моменту появи керуючого впливу до моменту замикання контактів реле - розрізняють швидкодіючі реле (tср < 0,05 с), нормальні (tср = 0,05-0,25 с) та з витримкою часу (реле часу).

Якщо реле «реагує» лише значення вхідної величини (струму) і «не реагує» напрям цієї величини, його називають нейтральним. Реле, що «відчувають» полярність (напрямок) вхідної величини (напруги, струму), називаються поляризованими.

Реле за способом впливу

За способом впливу виконавчого елемента реле на керовану величину розрізняють:

• реле прямої дії, В яких виконавчий елемент (у електромеханічних реле виконавчим елементом є рухома контактна система) безпосередньо впливає на ланцюг управління,
• реле непрямої дії, В яких виконавчий елемент впливає на контрольований ланцюг через інші апарати.

Реле за способом включення сприймаючого елемента

За способом включення сприймаючого елемента розрізняють первинні, вторинні та проміжні реле.

Сприймаючим елементом електромагнітних реле є електромагніт, що перетворює керуючий струм (напруга) переміщення якоря щодо ярма.

Сприймаючими елементами інших електричних реле можуть бути магнітоелектричний механізм, індукційна система, електродинамічний механізм і т.д.

Сприймаючий елемент первинних реле включається безпосередньо в контрольовані кола. У вторинних реле сприймає елемент включається в контрольовані ланцюга через вимірювальні трансформатори. Проміжні реле працюють у ланцюгах виконавчих елементів інших реле та призначаються для посилення та перетворення сигналів первинних або вторинних реле.

Реле захисту

Розглянемо пристрій та принцип дії електромагнітних реле струмового захисту – реле максимального струму. Електромагнітні реле, що отримали дуже широке поширення, по конструктивному виконанню елемента, що сприймає, бувають клапанного типу і з поворотним якорем.

Реле клапанного типу (див. рис. 2.15 б) широко застосовують як реле максимального струму. Позначення на рис. 2.15 б: 1 - котушка збудження; 2 - ярмо; 3 - клапан (якір); 4 - контактна група.

Котушка збудження реле струму РТ включається послідовно у контрольований ланцюг (рис. 2.17)

. При струмах / у цьому ланцюзі, що перевищують допустимі значення, сила тяжіння якоря до ярму долає опір пружини і призводить до розмикання або замикання контактів Р~ в ланцюзі управління іншого апарату (рис. 2.17 а, б) - апарату КМ.

Розмикання контактів РТ у ланцюзі апарату (реле) КМ (рис. 2.17, а) призводить до розмикання контактів КМ у контрольованому ланцюзі живлення приймача, тобто ланцюг струму / розривання (одночасно розмикаються контакти КМЬ, що шунтували кнопку «Пуск»).Зникнення струму/у ланцюзі збудження реле струму Рт призводить знову до замикання його контактів Рт (контакти цього реле за відсутності струму в його обмотці завжди замкнуті), але тепер ланцюг збудження реле КМ розімкнуто, оскільки кнопка «Пуск» не включена і розімкнуті контакти KMj . Для включення ланцюга живлення приймача слід знову натиснути кнопку "Пуск", реле КМ спрацює та замкне свої контакти КМ>.

Кнопку «Пуск» після цього можна відпустити, оскільки ланцюг збудження реле КМ продовжує бути замкненим через шунтуючі кнопку «Пуск» контакти КМР. Спрацювання реле Рт на схемі рис. 2.17, 6 призводить до замикання спочатку розімкнених контактів Рт в ланцюзі реле КМ.

Реле КМ спрацьовує і розмикає свої спочатку замкнуті контакти КМ, що шунтували резистор R ланцюга живлення приймача.

При цьому послідовно з приймачем включається резистор з опором R і цим значення струму в ланцюзі обмежується. Коли струм знизиться до нормального значення, реле РТ відпустить свої контакти Рт, реле КМ відключиться і резистор R буде знову зашунтований контактами КМ.

Як струмові реле застосовують також реле з поворотним якорем (рис. 2.18), де між полюсами електромагніта / поміщений якір 3 з магнітом'якого матеріалу. У відсутність струму в обмотці збудження пружина 2 4 утримує якір в такому положенні, що контакти 5 і 6 розімкнуті, тобто ланцюг управління розімкнута. Коли струм в обмотці збудження електромагніта досягне значення, при якому сила, що прагне повернути якір до ярму, перевищить силу протидії пружини, якір повернеться, контакти 5 і 6 замкнуться, в ланцюгу, що керується, відбудеться бажана зміна режиму.

Ще одне відео про роботу електромагнітного реле:

Обертання повідця, пов'язаного з пружиною, викликає зміну сили протидії пружини 4 і, отже, налаштування реле на необхідний струм спрацьовування.

Значення струмів спрацьовування вказують на шкалі. Це ж реле може бути використане для контролю значення напруги на якомусь елементі. В цьому випадку його обмотка збудження, очевидно, повинна мати значно більшу кількість витків із дроту меншого діаметра порівняно з обмоткою струму.

Захист приймача від неприпустимого зниження напруги на ньому можна здійснити за допомогою міні-реле напруги, включеного за схемою рис. 2.19.

Якщо напруга джерела відповідає необхідному напрузі, то реле Рн спрацьовує та його спочатку розімкнені контакти Рн замикаються (позиції 5 і 6 на рис. 2.18). Натиснувши кнопку «Пуск», замикають ланцюг збудження реле і за допомогою його контактів приймач підключається до джерела.

Якщо напруга джерела зменшується нижче за допустиму межу (що визначається налаштуванням реле Рн), то сила протидії пружини 4 (див. рис. 2.18) долає силу тяжіння якоря 3 до ярму 1 і контакти 5, 6 розмикаються. Ланцюг струму збудження реле К (рис. 2.19) розмикається, і приймач відключається від джерела.

Для захисту електротехнічних пристроїв від струмів навантаження, коли тривала експлуатація пристрою в такому режимі може викликати вихід його з ладу за рахунок неприпустимого перегріву, застосовують теплові реле.

Теплове реле (рис. 2.20 а) складається з біметалічної пластини 2, яка знаходиться в тепловому полі нагрівача 7, включеного послідовно з контрольованим об'єктом (приймачем), і контактів 4.Якщо контрольований струм/більше допустимого, через деякий час біметалічна пластина 2 під дією надлишкової теплоти нагрівача 1 вигнається, так як її нижній шар розширюється (подовжується) більше, ніж верхній. Пластина 2 звільняє клямку 3, яка під дією пружини повертається, і контакти 4розмикаються. Схема включення теплового реле представлена, наприклад, рис. 2.20, 6, де видно, що при спрацьовуванні теплового реле його контакти розривають ланцюг живлення реле і відключають приймач від джерела. Після охолодження біметалічної пластини реле механічним шляхом повертається у вихідне положення.

Реле управління та автоматики (вказівні та сигнальні реле). Електромеханічні реле управління є слаботочними апаратами, призначеними для виконання логічних і вимірювальних функцій у системах управління. Для характеристики роботи реле вводять низку коефіцієнтів. Якщо розглядати реле як нелінійний елемент, зв'язок вхідний /вх і вихідний /вих величин яких зображено на рис. 2.21 то можна ввести коефіцієнт повернення Кв як відношення вхідної величини /п, при якій реле спрацьовує, до значення цієї ж величини /відп, при якій реле відпускає.

Цей коефіцієнт залежить від співвідношення тягової характеристики Fx (/в) реле (рис. 2.22) і характеристики Fnp(lB) пружини, що протидіє.

На початку процесу спрацьовування реле при Iвх = Iп зазор максимальний (l на поч) і сила тяжіння F1 якоря до ярму трохи більше сили стиснення Fnp пружини, що протидіє. В кінці процесу спрацьовування реле зазор мінімальний (/кон) і сила Fx тяжіння якоря до ярму при тому ж струмі /п вже більше сили F , що необхідно для надійного замикання контактів реле.Відключення реле відбудеться при струмі /вх, що дорівнює струму /відп , т.е. е. коли сила F= F2 стане меншою від сили Fnp. Чим менша величина ДР= Fl — F2 (рис. 2.22), тим, очевидно, вищий коефіцієнт повернення, менша різниця у значеннях струму спрацьовування /п та струму відпускання /відп. Забезпечити високий коефіцієнт повернення можна лише у реле з малим ходом якоря, при зменшенні тертя в механізмі, використання феромагнітних матеріалів із вузькою петлею гістерези. На підвищення надійності спрацьовування реле необхідно забезпечити виконання умови /вх > /п. Необхідне перевищення струму /вх над значенням 1п називають коефіцієнт запасу.

Чутливість реле

Важливим параметром реле є чутливість. е. потужність Ру в ланцюзі управління, при якій спрацьовує реле.

У високочутливих реле Ру < 10 мВт, реле нормальної чутливості спрацьовують при Ру = 1-5 Вт, реле низької чутливості при Ру = 10-20 Вт.
Потужність ланцюга, яку комутують контакти реле Рк, значно перевищує потужність ланцюга управління. Відношення цих потужностей називають коефіцієнтом посилення (управління) реле:

Значення Ку у високочутливих реле сягає кількох тисяч.
За значенням потужності Рк реле поділяють на сильноточні (Рк > 500 Вт), нормальної потужності або проміжні (Рк < 150 Вт у ланцюгах постійного струму та Рк < 500 ВА у ланцюгах змінного струму) та слаботочні реле систем автоматики, управління, зв'язку (Рк < 50 Вт у ланцюгах постійного струму та Рк < 120 ВА у ланцюгу змінного струму).

Конструкції проміжних реле досить різноманітні. Застосовуються реле клапанного типу (рис. 2.23), призначені для роботи в ланцюгах постійного та змінного струмів. На рис.2.23 видно контактну систему 7, що містить кілька пар контактів, комутують ланцюга ab, cd, ef. Магнітний ланцюг реле має центральний сердечник (ярмо) 4, обмотку збудження 5, що включає в ланцюг керуючого сигналу /у, і якір J, який при своєму русі до ярму 4 за допомогою траверси 2 замикає контактні групи ab cd9 ef. Якщо це реле призначене для роботи в ланцюгах змінного струму, то магнітопровід виконують шихтованим.

У конструкції слаботочних реле прагнуть зменшити габаритні розміри, але одночасно підвищити потужність (Рк), що розривається, і швидкодія.

Сучасні слаботочні реле здатні виробляти 200-300 млн. спрацьовувань за термін служби. Одна із конструкцій слаботочних реле показана на рис. 2.24.

Усі розглянуті реле ставляться до типу нейтральних, тобто. е. не реагують на полярність електричного сигналу ланцюга управління вони спрацьовують за будь-якому напрямку струму в обмотці збудження. У випадках, коли реле спрацьовувало при певному напрямку струму, застосовують поляризовані реле.

У поляризованому релі магнітний ланцюг включається постійний магніт 2 (рис. 2.25). Цей магніт створює основний магнітний потік Ф0, і якщо якорь J реле займає середнє положення в зазорі магнітної системи, то на нього діють дві рівні за значенням і протилежні до сили тяжіння до полюсів постійного магніту. Положення якоря нестійке, і для утримання його в середньому становищі якоря зміцнюють на плоскій пружині, пружність якої створює стійкість. Якщо в котушці електромагніта 1 з'являється струм /у, то збуджується додатковий магнітний потік Фу того чи іншого напряму в залежності від магніторушійної сили.

Таким чином, змінюються результуючі магнітні потоки в зазорах між якорем і полюсами NS постійного магніту (рис. 2.25): в одному з цих зазорів магнітний потік збільшується, в іншому - зменшується. Сила тяжіння якоря пропорційна квадрату магнітного потоку, і, отже, якорь, долаючи опір пружини, притягується до того чи іншого полюса постійного магніту - реле спрацьовує - контакти 4 замикають один чи інший ланцюг залежно від напрямку струму управління.

Поляризовані реле є досить швидкодіючими (час спрацьовування досягає тисячних часток секунди), чутливими (Ру = 0,01-5 мВт), дозволяють комутувати струми 0,21 А при напрузі до 24 В. Висока швидкодія дає можливість використовувати їх для комутації з частотою включень 100-200 Гц.

Тенденція до зменшення габаритних розмірів електромагнітних пристроїв зумовила появу мініатюрних герметичних електромагнітних реле, порівнянних за розмірами напівпровідникових елементів. Широкого поширення набувають герконові реле, що мають високу швидкодію, надійність і дуже великий термін служби.

Особливий клас апаратів із герконами становлять реле з електромагнітною пам'яттю (рис. 2.26). Геркон / поміщений у магнітне поле магнітотвердого фериту 4 з наконечниками 2. Імпульс струму в котушці 3 призводить до спрацьовування реле контакти 5 замикаються, залишаючись замкнутими і після закінчення імпульсу струму управління за рахунок намагнічування феритового сердечника. Для відпускання реле необхідно подати імпульс зворотного напрямку.

Значення цього зворотного струму має бути таким, щоб феритовий осердя розмагнітився, але не перемагнітився, інакше контакти знову замкнуться.