ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ РЕЛЕ – УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Реле – это коммутационное устройство, замыкающее или размыкающее электрическую цепь под воздействием определенных факторов. В зависимости от того, что вызывает срабатывание реле они подразделяются на различные типы:

• электромагнитные;
• тепловые;
• фотореле и пр.

Конструктивно оно состоит из устройства управления и исполнительной части. В роли последней в большинстве случаев выступают механические контактные группы. Исключение составляют твердотельные реле, коммутирующие напряжение и ток полупроводниковыми элементами.

Принцип действия реле заключается в изменении состояния контактов под воздействием напряжения (тока), температуры, света в зависимости от типа и назначения устройства.

Контактная группа (КГ) представляет собой металлические упругие пластины (также они могут оснащаться пружиной). С одной стороны к ним подключается электрическая цепь, с другой – расположены собственно контакты, которые могут находиться при выключенном реле в замкнутом или разомкнутом состоянии.

В первом случае они называются нормально замкнутыми, во втором – нормально разомкнутыми. Контактная группа может иметь два контакта, работающих на замыкание (размыкание) или три (общий и по одному замыкающему и размыкающему). В этом случае реализуется переключающий режим работы.

Самих контактных групп любого типа в изделии может быть несколько.

Наиболее распространенным является электромагнитное реле. В нем изменение положения контактов осуществляется приводом, механически связанным с электромагнитом, управляемым постоянным или переменным напряжением (током).

На его базе могут реализовываться и другие виды.

Правда последний вариант может реализовываться без электроуправления.

В этом случае контакты размещены на биметаллических пластинах, меняющих изгиб под воздействием температуры, но возможностей регулировок при этом меньше и точность невысока. Это чисто механический вариант исполнения, у нас разговор идет про электрическое реле.

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Итак, попробуем просто и доходчиво ответить на вопросы:

1. из чего состоит реле и как работает;
2. в чем его назначение;
3. отличия реле постоянного и переменного тока.

1. Минимально реле представляет собой группу контактов, управляемых электромагнитом. При протекании по его катушке электрического тока, магнитное поле изменяет положение якоря, механически связанного с контактными пластинами.

2. Основных предназначений несколько, что определяется следующими свойствами:

• небольшие токи, протекающие через катушку управляют контактами, способными коммутировать значительно большие мощности (своего рода усилитель);
• за счет использования нескольких контактных групп один сигнал может управлять несколькими независимыми направления (разветвитель);
• при использовании нормально замкнутых контактов подача на катушку напряжения будет вызывать разрыв (отключение) цепи (инверсия);
• поскольку управляющие и коммутационные части устройства электрической связи между собой не имеют – осуществляется гальваническая развязка цепей.

За счет простоты и надежности конструкции реле нашли применение в системах автоматики, защиты, управления, сигнализации.

3. Если вспомнить курс физики, то направление магнитного поля зависит от направления протекания электрического тока. Таким образом, при постоянном напряжении на обмотке реле магнитное поле не меняется и якорь всегда находится в притянутом состоянии.

Если без дополнительных доработок подать на электромагнит переменный ток, то магнитное поле будет меняться в соответствии с его частотой. В свою очередь это вызовет дребезг якоря и контактов.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ

Неизменной составной частью реле являются, как мы выяснили, контакты.

Основными их электрическими характеристиками являются коммутируемые напряжения и ток. Кроме того, критичным может оказаться время переключения – реле устройство достаточно инерционное, причем за счет нескольких конструктивных особенностей:

Электромагнит, являясь катушкой индуктивности, при подаче тока оказывает сопротивление его резкому нарастанию. Соответственно магнитное поле тоже запаздывает и обеспечивает нужное усилие притяжения якоря с задержкой. Контактная группа и якорь, имея определенную массу тоже инертны и вносят свой вклад в формирование задержки срабатывания.

Кстати, здесь еще не упоминалось герконовое реле, по сути тоже являющееся электромагнитным. Но разница в том, что сердечника оно не имеет. Магнитное поле воздействует непосредственно на контактные пластины, помещенные в вакуумную трубку.

За счет этого достигается высокое быстродействие. Но минус есть – низкие коммутируемые мощности. Больших токов геркон не потянет.

Это основное что касается контактов. Переходим к катушке управления.

Как уже говорилось, она может быть рассчитана на работу в цепях переменного и постоянного тока. Кроме того, катушка тоже имеет свои рабочие ток и напряжение, причем параметры эти могут значительно различаться в зависимости от типа реле. Очевидно, чем мощнее контактная группа, тем она массивней и тем большая мощность требуется для управления ею.

Вкратце это основные параметры, на которые нужно обращать внимание при выборе коммутационных изделий типа реле.

Но есть еще несколько моментов:

• степень защиты от внешних воздействий (пыли, влаги и пр.);
• исполнение, определяющее безопасность применения во взрывоопасных зонах.

Для стандартных условий эксплуатации это не критично, но бывают ситуации, когда учет перечисленных параметров обязателен.

Кроме того, некторые типы, например с открытыми контактами, при эксплуатации в сетях с напряжением 220 В без дополнительной защиты могут представлять опасность с точки зрения поражения электрическим током.