Електромагнетни релеј: уређај, означавање, типови + детаљи повезивања и подешавања

Претварање електричних сигнала у одговарајућу физичку величину – кретање, сила, звук итд.итд., врши се помоћу погона. Погон треба класификовати као претварач јер је то уређај који мења једну врсту физичке величине у другу.

Погон се обично активира или контролише помоћу командног сигнала ниског напона. Даље се класификује као бинарни или континуирани уређај на основу броја стабилних стања. Дакле, електромагнетни релеј је бинарни погон, узимајући у обзир два доступна стабилна стања: укључено - искључено.

У представљеном чланку детаљно се разматрају принципи рада електромагнетног релеја и обим употребе уређаја.

Основе дизајна погона

Термин „релеј“ карактеристичан је за уређаје који преко контролног сигнала обезбеђују електричну везу између две или више тачака.

Најчешћи и широко коришћени тип електромагнетног релеја (ЕМР) је електромеханички дизајн.

Овако изгледа један дизајн из бројних серија производа који се називају електромагнетни релеји. Овде је приказана затворена верзија механизма помоћу провидног поклопца од плексигласа

Основна шема управљања за било коју опрему увек пружа могућност укључивања и искључивања. Најлакши начин да извршите ове кораке је да користите прекидаче за закључавање.

Ручно управљани прекидачи се могу користити за контролу, али имају недостатке. Њихов очигледан недостатак је физичко, односно ручно подешавање стања „укључено“ или „искључено“.

Ручни прекидачи су обично великих димензија, спорог дејства, способни да пребацују мале струје.

Механизам за ручно пребацивање је „даљи рођак“ електромагнетних релеја. Пружа исту функционалност - пребацивање радних линија, али се контролише искључиво ручно

У међувремену, електромагнетни релеји су углавном представљени електрично контролисаним прекидачима. Уређаји имају различите облике, димензије и деле се према називним нивоима снаге. Могућности за њихову примену су широке.

Овакви уређаји, опремљени једним или више парова контаката, могу бити део јединственог дизајна актуатора веће снаге – контактора, који се користе за пребацивање мрежног напона или високонапонских уређаја.

Основни принципи рада ЕМР

Традиционално, релеји електромагнетног типа се користе као део електричних (електронских) управљачких кола. У овом случају се постављају или директно на штампане плоче или у слободном положају.

Општа структура уређаја

Струје оптерећења коришћених производа обично се мере од фракција ампера до 20 А или више. Релејна кола су широко распрострањена у електронској пракси.

Уређаји различитих конфигурација, дизајнирани за уградњу на електронске плоче или директно као засебно инсталирани уређај

Дизајн електромагнетног релеја претвара магнетни флукс генерисан примењеним АЦ/ДЦ напоном у механичку силу. Захваљујући насталој механичкој сили, контакт група се контролише.

Најчешћи дизајн је облик производа који укључује следеће компоненте:

• узбудљив калем;
• челично језгро;
• подршка шасије;
• контакт група.

Челично језгро има фиксни део који се зове клацкалица и покретни део са опругом који се назива арматура.

У суштини, арматура допуњује коло магнетног поља затварањем ваздушног јаза између стационарне електричне завојнице и покретне арматуре.

Детаљни изглед конструкције: 1 – отпусна опруга; 2 – метално језгро; 3 – сидро; 4 – контакт нормално затворен; 5 – контакт нормално отворен; 6 – општи контакт; 7 – намотај бакарне жице; 8 - клацкалица

Арматура се креће на шаркама или се слободно ротира под утицајем генерисаног магнетног поља. Ово затвара електричне контакте причвршћене за фитинге.

Типично, повратна опруга(е) која се налази између клацкалице и арматуре враћа контакте у њихов првобитни положај када је калем релеја без напона.

Рад релејног електромагнетног система

Једноставан класични ЕМР дизајн има два сета електрично проводних контаката.

На основу овога остварују се два стања контакт групе:

1. Нормално отворен контакт.
2. Нормално затворен контакт.

Сходно томе, пар контаката се класификује као нормално отворен (НО) или, у другом стању, нормално затворен (НЦ).

За релеј са нормално отвореним контактним положајем, "затворено" стање се постиже само када струја поља прође кроз индуктивни калем.

Једна од две могуће опције за подешавање подразумеване групе контаката. Овде, у стању без напона завојнице, „подразумевана“ позиција је постављена на нормално затворен (затворен) положај

У другој опцији, нормално затворени положај контаката остаје константан када у колу завојнице нема струје побуде. То јест, контакти прекидача се враћају у нормалан затворени положај.

Према томе, термини „нормално отворен“ и „нормално затворен“ треба да се односе на стање електричних контаката када је калем релеја без напона, односно, напон напајања релеја је искључен.

Контактне групе електричних релеја

Релејни контакти су обично електрично проводљиви метални елементи који се додирују и заокружују коло, делујући слично једноставном прекидачу.

Када су контакти отворени, отпор између нормално отворених контаката се мери као висока вредност у мегаомима. Ово ствара стање отвореног кола када се елиминише пролаз струје у колу завојнице.

Контактна група било ког електромеханичког прекидача у отвореном режиму има отпор од неколико стотина мегаома. Вредност овог отпора може мало да варира између различитих модела.

Ако су контакти затворени, отпор контакта би теоретски требао бити нула - резултат кратког споја.

Међутим, ово стање се не поштује увек.Контактна група сваког појединачног релеја има одређени контактни отпор у "затвореном" стању. Овај отпор се назива стабилним.

Особине проласка струја оптерећења

За праксу уградње новог електромагнетног релеја, примећује се да је отпор прекидачког контакта мали, обично мањи од 0,2 Охма.

Ово се једноставно објашњава: нови врхови за сада остају чисти, али ће се временом отпор врха неизбежно повећати.

На пример, за контакте који воде струју од 10 А, пад напона ће бити 0,2к10 = 2 волта (Охмов закон). Из овога се испоставља да ако је напон напајања који се доводи у контактну групу 12 волти, онда ће напон за оптерећење бити 10 волти (12-2).

Када се метални контактни врхови истроше а да нису правилно заштићени од високих индуктивних или капацитивних оптерећења, оштећење лука је неизбежно.

Електрични лук на једном од контаката електромеханичког прекидача. Ово је један од разлога за оштећење контакт групе у недостатку одговарајућих мера

Електрични лук — варничење на контактима — доводи до повећања контактног отпора врхова и, као последица, до физичког оштећења.

Ако наставите да користите релеј у овом стању, контактни врхови могу потпуно изгубити својства физичког контакта.

Али постоји озбиљнији фактор када оштећење лука заврши заваривањем контаката, стварајући услове кратког споја.

У таквим ситуацијама постоји опасност од оштећења кола које контролише ЕМР.

Дакле, ако се отпор контакта повећа због утицаја електричног лука за 1 Охм, пад напона на контактима за исту струју оптерећења се повећава на 1 × 10 = 10 волти ДЦ.

Овде, величина пада напона на контактима може бити неприхватљива за круг оптерећења, посебно када се ради са напоном напајања од 12-24 В.

Тип материјала контакта релеја

Да би се смањио утицај електричног лука и високих отпора, контактни врхови савремених електромеханичких релеја се израђују или облажу разним легурама на бази сребра.

На овај начин је могуће значајно продужити век трајања контакт групе.

Врхови контактних плоча електромеханичких склопних уређаја. Ево опција за посребрене врхове. Ова врста премаза смањује фактор оштећења

У пракси се за обраду врхова контактних група електромагнетних (електромеханичких) релеја користе следећи материјали:

• Аг - сребро;
• АгЦу - сребро-бакар;
• АгЦдО - сребро-кадмијум оксид;
• АгВ - сребро-волфрам;
• АгНи - сребро-никл;
• АгПд - сребро-паладијум.

Повећање радног века врхова контактних група релеја смањењем броја електричних лукова постиже се повезивањем отпорно-кондензаторских филтера, који се називају и РЦ пригушивачи.

Ова електронска кола су повезана паралелно са контактним групама електромеханичких релеја. Врх напона, који се примећује у тренутку отварања контаката, са овим решењем изгледа безбедно кратак.

Употреба РЦ пригушивача омогућава сузбијање електричног лука који се формира на контактним врховима.

Типичан дизајн ЕМР контаката

Поред класичних нормално отворених (НО) и нормално затворених (НЦ) контаката, механика комутације релеја подразумева и класификацију на основу деловања.

Особине дизајна спојних елемената

Дизајн релеја електромагнетног типа у овој реализацији дозвољава један или више одвојених контаката прекидача.

Овако изгледа уређај, технолошки конфигурисан за СПСТ дизајн - једнополни и једносмерни. Доступне су и друге верзије

Дизајн контаката карактерише следећи скуп скраћеница:

• СПСТ (Сингле Поле Сингле Тхров) - једнополни једносмерни;
• СПДТ (Сингле Поле Доубле Тхров) - једнополни двосмерни;
• ДПСТ (Доубле Поле Сингле Тхров) – биполарни једносмерни;
• ДПДТ (Доубле Поле Доубле Тхров) – биполарни двосмерни.

Сваки такав спојни елемент је означен као „пол“. Било који од њих се може повезати или ресетовати, истовремено активирајући завојницу релеја.

Суптилности коришћења уређаја

Упркос једноставности дизајна електромагнетних прекидача, постоје неке суптилности у пракси коришћења ових уређаја.

Дакле, стручњаци категорички не препоручују паралелно повезивање свих релејних контаката како би се на овај начин пребацио струјни круг оптерећења.

На пример, повежите оптерећење од 10 А тако што ћете паралелно повезати два контакта, од којих је сваки оцењен на струју од 5 А.

Ове суптилности инсталације су последица чињенице да се контакти механичких релеја никада не затварају или отварају у исто време.

Као резултат тога, један од контаката ће у сваком случају бити преоптерећен.Чак и узимајући у обзир краткотрајно преоптерећење, превремени квар уређаја у таквој вези је неизбежан.

Неправилан рад, као и повезивање релеја ван утврђених правила инсталације, обично се завршава овим исходом. Готово сав садржај унутра је изгорео

Електромагнетни производи се могу користити као део електричних или електронских кола са малом потрошњом енергије као прекидачи релативно великих струја и напона.

Међутим, стриктно се не препоручује пропуштање различитих напона оптерећења кроз суседне контакте истог уређаја.

На пример, пребаците између 220 В АЦ и 24 В ДЦ. За сваку опцију увек треба користити посебне производе како би се осигурала безбедност.

Технике заштите од обрнутог напона

Значајан део сваког електромеханичког релеја је калем. Овај део је класификован као оптерећење високе индуктивности јер је намотана жица.

Сваки калем са жицом има неку импедансу, која се састоји од индуктивности Л и отпора Р, формирајући тако серијски коло ЛР.

Како струја тече кроз калем, ствара се спољашње магнетно поље. Када се струјни ток у калему заустави у режиму „искључено“, магнетни флукс се повећава (теорија трансформације) и ствара се напон високог реверзног ЕМФ (електромоторне силе).

Ова вредност индукованог обрнутог напона може бити неколико пута већа од прекидачког напона.

Сходно томе, постоји ризик од оштећења било које полупроводничке компоненте које се налазе у близини релеја. На пример, биполарни транзистор или транзистор са ефектом поља који се користи за довођење напона на калем релеја.

Опције кола које обезбеђују заштиту за полупроводничке контролне елементе - биполарне транзистори и транзистори са ефектом поља, микро кола, микроконтролери

Један од начина да се спречи оштећење транзистора или било којег комутационог полупроводничког уређаја, укључујући микроконтролере, јесте повезивање диоде са обрнутом пристрасношћу на коло релејног намотаја.

Када струја која тече кроз калем одмах након искључивања генерише индуковану повратну ЕМФ, овај обрнути напон отвара диоду са обрнутом пристрасношћу.

Преко полупроводника се акумулирана енергија распршује, чиме се спречава оштећење контролног полупроводника - транзистора, тиристора, микроконтролера.

Полупроводник који је често укључен у коло завојнице се такође назива:

• диода замајца;
• бипасс диоде;
• обрнута диода.

Међутим, нема велике разлике између елемената. Сви они обављају једну функцију. Поред употребе диода са обрнутом пристрасношћу, за заштиту полупроводничких компоненти користе се и други уређаји.

Исти ланци РЦ пригушивача, метал-оксидни варистор (МОВ), зенер диоде.

Означавање електромагнетних релејних уређаја

Техничке ознаке које носе делимичне информације о уређајима обично су назначене директно на шасији електромагнетног прекидача.

Ова ознака изгледа као скраћеница и скуп бројева.

Сваки електромеханички склопни уређај је традиционално означен. Приближно следећи скуп симбола и бројева се примењује на каросерију или шасију, што указује на одређене параметре

Пример обележавања кућишта електромеханичких релеја:

РЕС32 РФ4.500.335-01

Овај унос се дешифрује на следећи начин: нискострујни електромагнетни релеј, серија 32, који одговара дизајну према РФ пасошу 4.500.335-01.

Међутим, такве ознаке су ретке. Чешће постоје скраћене верзије без експлицитне назнаке ГОСТ-а:

РЕС32 335-01

Такође, датум производње и број серије су означени на шасији (на кућишту) уређаја. Детаљне информације се налазе у техничком листу производа. Сваки уређај или серија се испоручује са пасошем.

Закључци и користан видео на тему

Видео популарно објашњава како функционише електромеханичка прекидачка електроника. Суптилности дизајна, карактеристике повезивања и други детаљи су јасно наведени:

Електромеханички релеји се већ дуже време користе као електронске компоненте. Међутим, ова врста прекидача може се сматрати застарелим. Механичке уређаје све више замењују модернији уређаји – чисто електронски. Један такав пример је чврсти релеји.

Имате питања, пронашли сте грешке или имате занимљиве чињенице о теми које можете да поделите са посетиоцима нашег сајта? Оставите своје коментаре, поставите питања и поделите своје искуство у блоку за контакт испод чланка.