Промежуточное реле: принцип действия, сферы применения и технические параметры

О чем расскажет маркировка?

В маркировке контакторов указан полный набор данных о назначении и особенностях конструкции, в том числе информация о климатическом исполнении.

Расшифровка модели ТКЕ520ДГ: устройство с выдержкой обмотки до 30 В, а контактов – до 5 А, есть два замыкающих контакта, конструкцией прибора предусмотрен долгосрочный режим работы, выполнен герметично

Рассмотрим подробно структуру условного обозначения на примере ПЭ41(Н) (*)(*)(*)(*)(*)/(*)(*)(*)(*)5:

РЭП — реле электромагнитное промежуточное.
37 (Н) – номер разработки.
(*) — обозначение рода тока в цепи включающей обмотки: 1 — постоянного тока; 2 — переменного тока.
(*) — вид замедления: 1 — замедленные при включении; 2 — замедленные при отключении.
(*) — значение исходя из численности обмоток;
(*)(*) — числовое значение замыкающих и размыкающих контактов;
(*)(*) — напряжение или ток силовой намотки: постоянный (D) и переменный (А);
(*)(*) — обозначение электросилы удерживающих обмоток;
(*) — вид и технология подсоединения тыловых проводниковых линий: 1 – с ламелями под пайку; 2 – монтаж с винтовой фиксацией; 3 — крепление клеммами к разъемной колодке.
(*)5 — климатическое оформление и категория размещения по ГОСТ: УХ — умеренно-холодный; В — всеклиматический.

При выборе необходимой модели коммутирующего устройства берутся во внимание не только его электротехнические параметры, но и среда, в которой оно будет работать. Подбор контактора производится исходя из требуемых характеристик: питающей силы (В), расходуемой мощности (Вт), коммутируемого тока (А), групп контактов, время сработки (с), размеров

Подбор контактора производится исходя из требуемых характеристик: питающей силы (В), расходуемой мощности (Вт), коммутируемого тока (А), групп контактов, время сработки (с), размеров

Несмотря на предусмотренное высокое качество коммутатора, основной недостаток заключен в системе контактов. Предполагается, что чистая связная группа может находиться только в герметичных условиях вакуума. Если же воздействует основной отрицательный фактор – контакт с воздухом – на них начинает образовываться оксидная пленка.

Согласование тяговых и противодействующих характеристик

Электромагнитные реле благодаря простоте конструкции и надежности широко распространены в схемах электропривода и в схемах защиты энергосистем. Электромагнитные реле приводятся в действие с помощью электромагнитов постоянного или переменного тока. Рассмотрим работу максимального реле постоянного тока с простейшей магнитной системой клапанного типа. Противодействующие усилия создаются возвратной Pi и контактными Р2 пружинами. Усилие контактных пружин создает предварительное нажатие в момент соприкосновения контактов.

В результате уменьшается вибрация контактов при срабатывании и обеспечивается необходимое контактное нажатие. С учетом линейной зависимости силы пружины от ее деформации и относительно небольшого перемещения якоря противодействующее усилие пружин, приведенное к якорю, меняется линейно с изменением зазора. Для срабатывания реле необходимо, чтобы тяговая характеристика Рэ\ во всех точках хода якоря шла выше суммарной противодействующей характеристики Ра = Р\-\-Р2. Для токового реле при данном начальном зазоре бн положение Pai зависит от тока. При ненасыщенной магнитной системе тяговая сила пропорциональна квадрату тока.

Схема электромагнитного реле.

Наименьшее значение тока, при котором кривая P3i начинает проходить выше зависимости Рш определяет ток трогания /Тр реле. Срабатывание реле определяется точкой в (зазор б = бн), при которой Рэ] идет выше Рп. Для надежного включения в обмотку реле обычно подается ток /раб>/тр. Коэффициент запаса при этом £3 = /раб//ср и обычно составляет k3 — l,4. С ростом ki тяговая характеристика поднимается, увеличивается тяговое электромагнитное усилие, действующее на якорь, увеличивается ускорение якоря, сокращается полное время включения. Однако при этом возрастают удары в механизме и вибрация контактов. Для того чтобы устранить залипание якоря, в магнитной системе всегда создается конечный зазор бк. При этом . зазоре тяговое усилие значительно превышает противодействующее.

Для отключения реле тяговая характеристика Рт во . всех точках должна быть ниже характеристики Рп. При этом усилие, развиваемое противодействующими пружинами, больше электромагнитного усилия и якорь возвратится в начальное положение. Ток при таком положении характеристики называется током отпускания или током возврата. При отпускании реле определяющей точкой является точка б, в которой характеристика Ра идет ниже характеристики Рп. Для реле защиты энергосистем и электропривода, контролирующих значение тока в узких пределах, коэффициент возврата йв = /0тп//Ср должен быть возможно ближе к единице.

Электромагнитное реле.

Допустим, требуется реле, которое срабатывает при токе 100 А и отпускает при токе 99 А, т. е. £в = 0,99. В электромагнитных реле такой k5 получить трудно, и в этих случаях применяются электронные реле. Если реле применяется для защиты установки от чрезмерного понижения напряжения сети, то оно также должно иметь высокий kB. Например, если установка должна отключаться от сети при напряжении, равном 70 % Uhqm, то необходимо применить реле с kB = Q,7. Такой kB можно легко получить в электромагнитном реле переменного тока. Рассмотренное реле срабатывает при любом направлении тока в обмотке. Такие реле называются нейтральными.

Строение электромагнитного реле.

Поскольку всегда РПЗб>0, коэффициент возврата максимального реле kB<\. Для увеличения kB необходимо максимально сблизить тяговую и противодействующую характеристики с целью уменьшения РИЗб- В реле, как правило, основное противодействующее усилие создается возвратной пружиной. Усилие контактной пружины невелико, и при рассмотрении коэффициента возврата им можно пренебречь. Для получения высокого kB противодействующая характеристика должна быть такой же нелинейной, как и тяговая.

Для максимального сближения тяговой и противодействующей характеристик последней можно придать нелинейный характер. Добиться этого удается ценой сложных конструктивных решений, снижающих надежность реле .(противодействующее усилие создается несколькими пружинами). Такие решения применяются редко. В простейшем случае и при одной пружине рекомендуется выбирать ее с наибольшей возможной жесткостью, чтобы противодействующая характеристика совпадала с касательной, проведенной к тяговой характеристике при б = бн. В этом случае значение РИзб будет минимальным, а kB максимальным.

Спрос потребителей на реле различных производителей

Производителей реле большое количество, среди отечественных часто используется продукция ФГУП «НПП «СТАРТ» в Великом Новгороде, реле РЭП-26 004. РЭП-26 002, РЭП-26 003.

РП-21М, РП-21МН производятся на московском заводе МПО «Электротехника» и в Чебоксарах ООО «ПКФ Опытный завод энергооборудования» г.Чебоксары. Это продукция пользуется хорошим спросом и даже подделывается китайскими конкурентами.

С правой стороны вариант китайской подделки

Профессионалы рекомендуют использовать импортные модели от производителей

ABB, Schneider Finder, Siemens, Electric , Relрol.

Износостойкость контактов этих изделий намного выше, сбои в системе управления сложного оборудования могут привести к остановке производства и дорогостоящему ремонту. Поэтому рациональнее использовать более дорогие реле, но надежные.

Достоинства и недостатки

Реле электромагнитное имеет следующие преимущества над полупроводниковыми конкурентами:

коммутация больших нагрузок при малых габаритах;
гальваническая развязка между цепью управления и группой коммутации;
низкое тепловыделение на контактах и катушке;
небольшая цена.

Устройству присущи также недостатки:

медленное срабатывание;
относительно небольшой ресурс;
радиопомехи при переключении контактов;
сложность коммутации на постоянном токе высоковольтных и индуктивных нагрузок.

Рабочие напряжение и ток катушки не должны выходить за заданные пределы. При их низких значениях становится ненадежным контактирование, а при высоких — перегревается обмотка, увеличивается механическая нагрузка на детали и может произойти пробой изоляции.

Долговечность реле зависит от вида нагрузки и тока, частоты и количества коммутаций. Больше всего контакты изнашиваются при размыкании, образующем дугу.

Бесконтактные аппараты имеют преимущество, поскольку у них не появляется дуга. Но есть также масса других недостатков, что не дает возможности заменить реле.

Примеры использования

Промежуточные реле применяются повсеместно. Их массово эксплуатировали в советский период. Ниже рассмотрен реально действующий пример с одного из предприятий.

Имеется печь на 380 В для закалки металла. Она питается электроэнергией через силовой контактор на 250 А. Катушка контактора управляется через реле РПУ-1. А сигнал на РПУ-1 приходит с современного ПИД регулятора температуры печи.

Цоколёвка промежуточного реле РПУ-1

Регулятор дает команду на реле. Оно замыкает 2 независимые пары управляемых контактов:

цепь включения силового контактора;
цепь индикации на панель для оператора печи.

Как устроено и его принцип работы

В сегодняшнее время реле выглядит таким образом: это катушка с намотанным на нее проводом. Этот провод сделан из меди и покрыт, обычно, лаком с диэлектрическим свойством. Он также может иметь изоляцию из ткани или синтетики. В катушке установлен металлический сердечник, который стоит на основании, не проводящем ток. Кроме этого в реле установлены различные соединительные элементы, контакты, якорь и пружины.

Принцип работы реле заключается в следующем. Когда подается ток на катушку, ее сердечник начинает притягивать к себе якорь. Далее он соединяется с контактом и цепь замыкается. Когда сила тока станет ниже, то происходит ее размыкание, т. е. якорь снова вернется в первоначальное положение с помощью пружины.

Чтобы работа устройства продвигалась более точно, для этого используют резисторы. Также существует необходимость в установке конденсаторов. Они защитят реле от скачков напряжения.

Для более продуктивной работы устройства, чтобы управлять сразу несколькими цепями, в электромагнитное реле устанавливают несколько пар контактов.

Виды промежуточных реле

Промежуточное реле на Din-рейку

По конструкции они разделяются на реле электромагнитные промежуточные или механические и электронные приборы. Механические реле могут работать в разных условиях. Это долговечные и надежные приборы, но недостаточно точные. Поэтому чаще в цепь монтируют их аналоги – электронные реле на дин-рейку. Также реле можно установить на ровную поверхность. Для этого фиксаторы замков нужно раздвинуть.

По назначению устройства делятся на следующие категории.

Комбинированные взаимозависимые приборы, функционирующие в группе.
Логические устройства, которые работают на микропроцессорах в цепи с цифровыми реле.
Измерительные, с механизмом подстройки, срабатывающие на определенный уровень сигнала.

По способу работы РП бывают прямые, которые непосредственно размыкают или замыкают цепь, и косвенные, работающие вместе с другими устройствами. Они не размыкают цепь сразу после поступившего сигнала.

Есть приборы максимального типа переключения, когда срабатывание происходит в момент увеличения порогового значения параметра цепи. Минимальный тип срабатывает во время снижения характеристик.

По способу подключения в цепь есть первичные, которые можно подключать в цепь напрямую. Вторичные устанавливают через катушки индуктивности или конденсаторы.

Часто задаваемые вопросы

Можно поставить реле для управления уличным освещением, чтобы от датчик на движение одна группа осветительных приборов включалась, а другая отключалась?

Один из вариантов схемы с использованием датчика движения

Конечно можно, подробное описание такой схемы требует детального рассмотрения, но одно можно сказать точно, потребуется использовать реле с группой контактов для переключения.

Можно использовать реле с большим количеством контактов для включения нескольких нагрузок без магнитного пускателя?

Магнитный пускатель в электромагнитном реле однозначно присутствует, если не использовать дополнительный пускатель с контактами большой мощности, которым управляет промежуточное реле. То это можно при условии, что контакты реле длительное время смогут выдерживать ток нагрузки.

Немного об особенностях выбора

Предел максимальной нагрузки отдельно взятого управляемого механизма, обозначенные нормативными условиями параметры, технические задания – вот главные факторы, обуславливающие выбор РМТ. Для модификаций последних разработок свойственны компактные габариты и возможность их непосредственного монтажа во внутреннем пространстве шкафов управления. Преимущества РМТ заключаются в способности вывода для обзора на цифровом табло действующих значений, гибко меняющемся алгоритме рабочего процесса, обширном диапазоне установочных функций и настроек.

Рекомендуем для просмотра еще одно видео, которое будет весьма полезным

При подборе конфигурации не забывайте о различиях разных моделей по заложенным производителям характеристикам:

значениями герметичности, исключающей попадание во внутреннюю часть влаги;
указанным в инструкции гарантийным сроком, определяющим степень надежности;
устойчивостью к воздействию химических веществ и коррозии;
параметрами прочности, что нивелирует вероятность механических повреждений.

Стоит также обратить внимание на характеристики допустимого температурного режима во время работы. Вывод можно сделать такой – обширный ассортимент моделей позволяет подобрать наиболее подходящий вариант РМТ как для промышленных нужд, так и для бытового использования

Вывод можно сделать такой – обширный ассортимент моделей позволяет подобрать наиболее подходящий вариант РМТ как для промышленных нужд, так и для бытового использования.

Плюсы и минусы

Как и у любого элемента, у реле есть свои преимущества и недостатки, тем не менее несмотря на минусы, в некоторых случаях без применения эти устройств просто не обойтись.

Плюсы

Простая конструкция
Легко ремонтируется, всегда можно разобрать чтобы подчистить контакты, заменить отдельные элементы
Низкое сопротивление на контактах

Минусы

Ограниченный ресурс, так как используются механические элементы
Контакты иногда обгорают
Низкая скорость при срабатывании в отличие от полупроводниковых элементов, механическое устройство в сто раз медленнее электронного, но при этом скорость срабатывания все равно достаточно велика
Возможно дребезжание контактов при недостаточном напряжении на катушке
Щелчки при переключении

Промежуточные реле

«Промежуточным» называют реле, которое играет в цепи не главную, а вспомогательную роль. Рассчитано на установку в автоматических схемах и цепях управления. Его функции – увеличение числа контактов основного реле, когда необходимо замкнуть или разомкнуть несколько цепей, замкнуть одну и одновременно разомкнуть другую цепь, выполнить другие задачи. Они используются в схемах усиления и преобразования электрических сигналов, запоминания информации и программирования, распределения электрической энергии с управлением работой отдельных элементов, сопряжения элементов радиоэлектронной аппаратуры с разными принципами действия. Часто функции промежуточных выполняют электромагнитные реле, в которых в зависимости от конструкции и области применения имеются контакты следующих типов:

Нормально разомкнутые (замыкающие). При отсутствии электропитания находятся в разомкнутом состоянии. При подаче напряжения происходит их замыкание.
Нормально замкнутые (размыкающие). В нормальном состоянии такие контакты находятся в замкнутом состоянии, а при поступлении электропитания контакты размыкаются.
Перекидные. В таких реле при отсутствии напряжения имеется средний контакт, замкнутый с одним из неподвижных контактов. При подаче тока средний контакт разрывает связь с первым неподвижным контактом и замыкается со вторым неподвижным контактом.

Критерии для классификации

Классификация реле или «электрических выключателей» связана с типом сигнала и конструктивными особенностями, подключением к однофазным или трёхфазным сетям. Ниже будут рассмотрены основные виды этого устройства.

Твердотельное реле является прибором электронного типа, в котором отсутствуют какие-либо движущиеся (механические) части. Область применения связана с включением и отключением цепей высокой мощности за счёт низкого напряжения. Прибор контроля максимального напряжения сконструирован на противоположном принципе. В связи с его принципом работы оно подключается исключительно к сети с постоянным током.

Под реле задержки времени понимают такие электротехнические устройства, которые используются для замыкания или размыкания цепи не в зависимости от значения поступающего сигнала, а строго спустя установленный промежуток времени. В устройствах присутствует микроконтроллер, регулирующий его работу по времени и управляющий задержкой отключения и включения.

Программируемое реле времени – это и есть прибор с микроконтроллерами, позволяющий пользователю более детально программировать желаемые временные параметры.

Электронное реле времени для создания задержки выключения подразумевает использование разнообразных решений – от цифровых до аналоговых, включая интегральные цепи и таймеры.

Цифровое реле времени делится на несколько типов. Одной из его разновидностей является беспроводное устройство. Блок управления передаёт на него кодированный сигнал. В основном используется в автомобилестроении.

Наиболее ярким примером использования реле времени с задержкой выключения 220 В можно назвать принцип работы старых стиральных машин. Потребителю приходилось поворачивать ручку, после чего внутри были слышны звуки обратного отсчёта.

Электромеханическое реле времени можно эксплуатировать только при подключении к трёхфазной сети постоянного тока. В его состав входит как основная, так и дополнительная обмотка короткозамкнутого типа из медной гильзы.

Достаточно вспомнить, как работают старые стиральные машинки. Для пуска аппарата необходимо было лишь повернуть ручку на несколько делений. При этом машинка начинала работать, а внутри корпуса около ручки что-то начинало тикать. Как только ручка доходила до нулевой отметки, стиральная машина переставала работать. Вот так работало реле времени с задержкой выключения 220 В.

Когда требуется обеспечить защиту электрического двигателя или установки, работающей от трёхфазной сети, используют реле контроля фаз. Значения управляемого сигнала могут контролироваться в зависимости от наличия всех или отсутствия хотя бы одной фазы, перенапряжения, изменения последовательности фаз и т. д.

Во многих бытовых приборах, включая холодильники, телевизоры, стиральные машины и даже котлы, применяются реле контроля напряжения или РКН. Связано это с тем, что такие устройства уязвимы к перепадам напряжения. Они могут выходить из строя как из-за повышения, так и ввиду уменьшения напряжения.

Назначение реле напряжения РН – разъединение и замыкание электрических цепей в случае повышения заданного значение давления. Принцип действия можно сравнить с предохранителями, только с одной разницей – вместо срабатывания от высокого тока оно активируется из-за повышения напряжения.

Для осуществления контроля над станками и целыми комплексами используется промежуточное реле. Один контакт отвечает за активацию станка, в то время как при помощи другого отключается иное устройство.

Импульсное реле характеризуется важным преимуществом над обычным. Речь идёт об отсутствии необходимости в постоянной подаче электроэнергии. Использовать бистальное реле (как ещё его называют) приходится только тогда, когда с заданной мощностью обычное уже не справляется.

Устройство с экзотическим названием герконовое реле размыкает или замыкает управляющую и управляемую сеть за счёт магнитного поля, создаваемого постоянным или внешним магнитом. К примеру, им может быть соленоид.

Характеристика реле

Существует несколько основных характеристик реле, которые подходят всем устройствам не зависимо от принципа работы:

Чувствительность – обозначает, включится ли устройство, если на обмотку подать ток определенной силы.
Сопротивление, возникающее на обмотке катушки.
Ток срабатывания – показывает минимальное значение силы тока, при котором переключатся контакты.
Ток отпускания – это величина, при которой устройство отключится, т. е. прервется электроцепь.
Время срабатывания – это значение, которое определяется количеством времени от поступления сигнала, до момента воздействия на электрическую цепь.
Частота срабатывания реле, когда есть нагрузка на контакты.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии. Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования.

Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт. Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено:

высокой долговечностью релейных элементов;
быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий;
способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов.

Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита.

Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления.

К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя.

Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение.

Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению.

Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах.

Принцип работы этих устройств во многом напоминает работу реле, с той лишь разницей, что предназначены данные устройства для коммутации силовых цепей сила тока, в которых может достигать 1000 А, а в случае особо мощных установок и выше.

Помимо низковольтного оборудования релейные блоки используются для управления, конденсаторными установками, которые используются для плавного пуска электрических двигателей высокой мощности.

Но самым знаковым применением реле электромагнитного типа является их использование в первых электронно-вычислительных машинах, в качестве логических элементов способных выполнять простейшие логические операции. Не смотря на низкое быстродействие эти первые компьютеры по надежности превосходили следующее поколение ламповых вычислительных комплексов.

Простейшими примерами использования электромагнитного реле в повседневной жизни являются реле управления в различных видах бытовой техники: холодильниках, стиральных машинах и т.п.

Реле промышленного назначения

Чтобы ограничить максимальный ток в сети, вам понадобится использовать реле контроля тока. Оно обеспечивает размыкание цепи тогда, когда превышается пороговое значение тока, в то время как минимального тока размыкает цепь в случае уменьшения этого параметра.

Указательное реле – это электромагнитное устройство особого типа, которое используется в различных сигнализациях, входящих в состав приборов автоматики, защиты или управления. Оно является одним из важных компонентов приборов сейсмостойкого типа.

Реле Бухгольца или как его называют «газовое защитное», необходимо для предотвращения неполадок и уменьшения количества повреждений, связанных с масляными трансформаторами.

Важной составляющей конструкции холодильных, компрессорных и других приборов является реле контроля трехфазного напряжения. Вспомогательным можно назвать реле мощности, функционирование которого связано с направлением мощности

В случае с этими элементами важным показателем является угол максимальной чувствительности

Вспомогательным можно назвать реле мощности, функционирование которого связано с направлением мощности. В случае с этими элементами важным показателем является угол максимальной чувствительности.