Также реле способно переключать постоянный ток силой 10 А и напряжением 28 В. Это подтверждается надписью 10A 28VDC. Указанные данные представляют собой силовые характеристики реле, более конкретно — его контактов.
Как функционирует реле?
Реле является важным компонентом среди электроаппаратов, предназначенных для управления электрическими цепями и токопотребителями. Основная область применения реле — это слаботочные вторичные цепи и маломощные электроприборы. Некоторые модели реле могут работать с значительно большими токами; в таких случаях обычно применяются контакторы и пускатели, которые специализированы для подобной работы.
Основные виды реле
Сегодня существует огромное количество разновидностей реле, которые могут удовлетворить любые требования в области электротехники. Для реле разработана система классификации, способствующая значительному упрощению процесса поиска и выбора нужных элементов для электрических цепей. Классификация основана на следующих критерия:
- По типу контактов — на переключающиеся, нормально-открытые и нормально-замкнутые;
- По типу управляющего сигнала — на постоянного и переменного тока;
- По типу конструкции — на электромагнитные, герконовые, полупроводниковые и прочие;
- По контролируемому параметру — на ток, напряжение, мощность и множество других.
При классификации реле учитывается более 30 признаков, что позволяет детализировать выбор. Каждая группа таких устройств, помимо основных характеристик, дополнительно разделяется на многие разновидности. Одной из наиболее распространённых категорий являются электромагнитные реле, которые находят применение практически везде.
Что такое реле
Определение реле звучит следующим образом:
Реле — это электромагнитное коммутационное устройство, предназначенное для установки и размыкания соединений в электрических цепях. Устройство срабатывает при резком изменении входного значения.
Проще говоря, когда входное значение (например, ток или напряжение) изменяется, реле либо замыкает, либо размыкает электрическую цепь. При этом, в зависимости от конкретного типа реле, входная величина не всегда должна быть именно электрической.
Термин «реле» происходит от французского слова relay, которое обозначает замену почтовых лошадей или передачу эстафеты.
Как функционирует реле?
Прежде всего вспомним Джозефа Генри, с именем которого связано понятие индуктивности. Проводник с током ведет себя как магнит. Если обмотать провод витками на магнитном сердечнике, получится катушка индуктивности.
Характеристика катушки индуктивности в цепи переменного тока такова: если катушка включена в цепь, то фаза тока отслеживает напряжение с запаздыванием, то есть при максимальной величине напряжения ток будет минимальным, и наоборот.
Это объясняется тем, что при включении катушки в цепь в ней возникает Элекомагнитная сила самоиндукции, которая затрудняет увеличение основного тока через катушку.
Теперь обратимся непосредственно к реле. Простейшее электромагнитное реле состоит из электромагнита (катушки), якоря и соединительных элементов. При подаче тока на катушку якорь, притягивая к себе, замыкает цепь.
Чтобы лучше понять это устройство, давайте посмотрим на изображение:
На изображении 1 обозначает катушку, 2 – якорь, а 3 – коммутационные контакты.
Реле имеет две цепи: управляющую и управляемую. Управляющая цепь – это та, по которой ток поступает на катушку. Управляемая цепь — это та, которую замыкает якорь при срабатывании реле.
Таким образом, реле позволяет управлять большими токами в управляемой цепи при помощи слаботочной управляющей цепи.
На каждом реле размещены обозначения для контактов как управляемой, так и управляющей цепи. Также на корпусе устройства указаны параметры тока и напряжения, для которых оно предназначено.
Электромагнитное реле, о котором мы только что говорили, не срабатывает мгновенно. После подачи тока на катушку нужно некоторое время, прежде чем реле активируется. Это связано с явлением, известным как гистерезис. Гистерезис происходит от латинского и переводится как отставание или запаздывание.
Мы уже упоминали о ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке. Когда реле подключается к цепи, ток в катушке начинает течь, но его сила нарастает постепенно. Процесс нарастания тока можно представить как петлю гистерезиса. Реле срабатывает, когда достигается необходимая величина силы тока.
По этой причине реле не применяются в высокоскоростных устройствах, где время срабатывания должно быть минимальным.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Типы, конструкция и принцип работы электромагнитных реле
Все автомобильные реле, независимо от их видов и назначений, имеют аналогичную конструкцию. Оно состоит из трёх основных элементов: электромагнита, подвижного якоря и контактной группы. Электромагнит – это обмотка из эмалированного медного провода с малым сечением, установленная на металлическом сердечнике (магнитопроводе). Подвижный якорь чаще всего выполнен в виде плоской пластины или Г-образной детали, которая шарнирно крепится над торцом электромагнита. Якорь взаимодействует с контактной группой, выполненной из упругих пластин, которые имеют бронзовые или другие контактные точки. Вся эта конструкция располагается на основании, в нижней части которого размещены стандартные ножевые контакты, и окружена пластиковым или металлическим кожухом.
Способ подключения и принцип работы реле основывается на простых принципах. Релейные устройства различаются на две цепи — управляющую и силовую. В управляющую цепь входит обмотка электромагнита, которая соединяется с источником энергии (например, аккумулятором или генератором) и с органом управления (кнопкой, переключателем) или с датчиком, который имеет контактную группу. Силовая цепь состоит из одного или нескольких контактов реле, соединённых как с источником питания, так и с управляемым прибором или цепью. Работает реле следующим образом: когда орган управления выключен, обмотка электромагнита разомкнута, и ток в ней не течет, а якорь под действием пружины отводится от сердечника, контакты реле остаются разомкнутыми. Когда нажатие кнопки или переключателя подключает ток к обмотке электромагнита, возникает магнитное поле, притягивающее якорь к сердечнику. Якорь сдвигается к контактам, замыкает цепь и обеспечивает подачу питания на прибор или цепь, позволяя им выполнять свои функции. После отключения электрического тока от обмотки электромагнита якорь, под действием пружины, возвращается в своё исходное положение, выключая управление или прибор.
Электромагнитные реле классифицируются на несколько типов по количеству контактов, типу коммутируемых контактов, методу монтажа и электрическим параметрам.
По количеству контактов все реле делятся на два типа:
Реле первого типа имеет только 4 ножевых контакта, тогда как у реле второго типа — уже 5 контактов. Контакты в любом реле располагаются в определённом порядке, благодаря чему исключена возможность неправильной установки устройства в колодку. Разница между 4-х и 5-контактными реле заключается в методах коммутирования цепей.
Четырехконтактное автомобильное реле
4-контактные реле — это простейшие устройства, обеспечивающие переключение только одной цепи. Контакты имеют следующее назначение:
- Два контакта управляющей цепи — подключают обмотку электромагнита;
- Два контакта силовой цепи — осуществляют подключение прибора или цепи к электропитанию. Эти контакты могут находиться лишь в двух состояниях: Включено (ток идет по цепи) и Выключено (ток не проходит по цепи).
5-контактные реле — это более сложные устройства, которые могут управлять сразу двумя цепями. Они делятся на две подкатегории:
- С переключением только одной из двух цепей;
- С параллельным переключением двух цепей.
В устройствах первого типа контакты имеют следующее назначение:
Как правильно подобрать и заменить электромагнитное реле
Автомобильные реле подвержены значительным электрическим и механическим нагрузкам, поэтому они могут периодически выходить из строя. Поломка реле обычно проявляется в том, что какие-то приборы или цепи в электрической системе автомобиля перестают функционировать. Для устранения неисправности необходимо аккуратно демонтировать реле и проверить его работоспособность (например, с использованием омметра или тестера). Если будет обнаружена неисправность, старое реле заменяется на новое.
Новое реле должно соответствовать типу и модели заменяемого устройства. Следует обратить внимание на его электрические характеристики (режим питания, напряжение срабатывания и отпуска, ток в коммутируемой цепи), а также на количество контактов. Если в старом реле был установлен резистор или диод, рекомендуется, чтобы и в новом они присутствовали. Замена реле осуществляется простым удалением старого компонента и установкой нового на его место; если предусмотрен монтажный кронштейн, потребуется открутить и прикрутить один винт или болт. При правильном выборе и замене реле электрическое оборудование автомобиля начнёт функционировать вновь.
Как функционирует реле?
Принцип работы реле можно наглядно проиллюстрировать следующей схемой. Есть управляющая цепь, которая включает само электромагнитное реле K1, выключатель SA1 и источником питания G1. Также имеется исполнительная цепь, управляемая этим реле. Исполнительная цепь состоит из нагрузки HL1 (например, сигнальной лампы), контактов реле K1.1 и источника питания G2. Нагрузкой может выступать, к примеру, электрическая лампа или электродвигатель. В данном случае в качестве нагрузки использована сигнальная лампа HL1.
Как только мы замыкаем управляющую цепь с помощью выключателя SA1, ток от источника G1 поступает на реле K1. Реле активируется, и его контакты K1.1 замыкают исполнительную цепь. На нагрузку начинает поступать напряжение от источника G2, и лампа HL1 начинает светиться. Если разомкнуть цепь с выключателем SA1, напряжение будет отключено от реле K1, и контакты реле K1.1 снова разомкнутся, что опять выключает лампу HL1.
Коммутируемые контакты реле могут иметь различное конструктивное исполнение. Существуют нормально-разомкнутые контакты, нормально-замкнутые контакты и контакты для переключения (перекидные).
Нормально разомкнутые контакты
Нормально разомкнутые контакты – это такие контакты реле, которые находятся в разомкнутом состоянии до тех пор, пока через катушку реле не начнёт течь ток. Таким образом, когда реле выключено, эти контакты остаются разомкнутыми. На схемах реле с нормально-разомкнутыми контактами обычно обозначаются следующим образом:
Нормально замкнутые контакты – это контакты реле, которые находятся в замкнутом состоянии, пока ток не потечёт через катушку реле. Это означает, что при выключенном реле контакты замкнуты. Такие контакты на схемах изображаются следующим образом:
Сколько контактов имеет электромагнитное реле?
Электромагнитные реле выпускаются в самых разных формах и размерах. В зависимости от конструктивных особенностей реле могут иметь разное количество выводов: от 4, 5 до 8 и более. Существуют несколько распространённых конфигураций реле, которые доступны на рынке.
- SPST — однополюсное однозаходное реле;
- SPDT — однополюсное двухзахватное реле;
- DPST — двухполюсное однозаходное реле;
- DPDT — двухполюсное двухзахватное реле.
Кроме контактных клемм, также имеется две клеммы, которые подключаются к катушке реле.
Заключение
Электромагнитные реле представляют собой один из наиболее распространённых типов коммутационных элементов в системах автоматизации. Они используются для управления высоковольтными и высокосильными нагрузками при помощи сигналов низкого напряжения. Эти устройства применяются как в роли выключателей, так и в качестве устройств безопасности. В дополнение к этому, существуют твердотельные реле, которые могут заменить электромеханические реле благодаря своей повышенной надежности и долговечности.
