Электронное реле как работает: назначение, принцип работы, схемы подключения

назначение, принцип работы, схемы подключения

Для обеспечения выдержки защит или построения логических электронных схем в их состав включаются элементы, обеспечивающие задержку срабатывания. В качестве такого элемента большинство современных электрических цепей использует реле времени.

Назначение

Реле времени предназначено для формирования нормируемых временных задержек при работе каких-либо устройств. Такие логические элементы позволяют выстраивать определенную последовательность в переключениях и срабатывании приборов. Благодаря отложенной подаче напряжения производится автоматическое управление выдаваемыми с реле времени сигналами.

Реле времени устанавливают в цепях защит в качестве промежуточного элемента для обеспечения селективности, построения ступеней, сценарных переходов и т.д.

Устройство и принцип работы

Конструктивно реле времени состоит из нескольких элементов, число и функции которых могут существенно отличаться в зависимости от типа реле. Общими блоками являются измерительный, блок задержки и рабочий.

• Первый из них представлен электромагнитными катушками, полупроводниковыми элементами, микросхемами, реагирующими на поступающие сигналы электрического тока.
• Блок задержки выполняется часовым механизмом, мостом, электромагнитным или пневматическим демпфером.
• Рабочий элемент представляет собой контакты или выход из аналоговой или цифровой схемы, контролирующих подачу напряжения в те или иные цепи.

В зависимости от конструктивных особенностей конкретной модели будет отличаться и принцип ее работы.

Принцип действия реле времени заключается в создании временного интервала от начала подачи сигнала на реле времени до получения этого сигнала потребителем. Дальнейшие операции и подача питания на рабочий элемент будет коренным образом отличаться в соответствии с типом устройства, поэтому рассматривать принцип действия следует для каждого вида реле времени отдельно.

С электромагнитным замедлением

Конструктивно такое реле времени состоит из электромагнитной катушки, магнитопровода (ярма), подвижного якоря, короткозамкнутой гильзы и блока отключения, которые представлены на рисунке ниже:

Рис. 1: конструкция электромагнитного реле

Принцип работы электромагнитного реле заключается в создании магнитного потока в магнитосердечнике, наводимого от катушки. Магнитный поток притягивает якорь с контактами. Но, в таком режиме работы устройство представляло бы собой обычное промежуточное реле, поэтому для задержки замыкания контактов используется гильза. Она и создает в короткозамкнутом контуре встречный по направленности электромагнитный поток, задерживающий нарастание основного и обуславливающий выдержку временного промежутка.

Как правило, в электромагнитных моделях задержка  составляет от 0,07 до 0,15 секунд, работа устройства осуществляется от цепей постоянного тока.

С пневматическим замедлением

Данный тип применяется в станочном оборудовании различных сфер промышленности, в частных случаях встречаются и гидравлические модели.  Такое реле времени состоит из рабочей катушки, посаженной на магнитопровод, контактов и пневматической мембраны или диафрагмы, выполняющей роль демпфера.

Рис. 2: конструкция пневматического реле

Принцип работы пневматического реле времени заключается в том, что при подаче напряжения на обмотку в сердечнике возникает магнитный поток, приводящий его в движение. Но моментальная переброска контактов не происходит за счет наличия воздушного промежутка под мембраной. Время задержки включения будет определяться количеством воздуха в демпфере и скоростью его удаления. Для регулировки этого параметра в пневматических моделях предусматривают винт, увеличивающий или уменьшающий объем камеры или ширину выпускного клапана.

С анкерным или часовым механизмом

Конструктивным отличием реле времени с часовым механизмом является наличие пружинного устройства, которое заводится за счет электрического привода или вручную. Замедление срабатывания для него определяется положением замыкающего флажка на циферблате.

Рис. 3: конструкция реле с часовым механизмом

При появлении управляющего сигнала отпускается механизм, и пружина медленно перемещает рабочий элемент, вращающийся по шкале циферблата. При достижении установленной отметки  происходит включение нагрузки путем замыкания пары контактов. Пределы выдержки времени можно выбрать специальными зажимами или установкой регулируемой ручки в определенное положение. Конкретный способ управления будет отличаться в зависимости от модели и производителя.

Моторных реле времени

Отличительной особенностью моторных реле является наличие собственного двигателя, который включается в работу вместе с катушкой. Принцип работы такого устройства приведен на рисунке ниже:

Рис. 4: конструкция моторного реле

Напряжение подается на электрическую схему, состоящую из катушки 1 и синхронного двигателя 2. После возбуждения обмоток статора в двигателе  его вал приводит в движение систему зубчатой передачи 3 и 4, состоящую, как правило, из нескольких шестеренок. Вращение шестерней моторного реле приводит к механическому нажатию на рычаг, прижимающий контакты. Регулировка диапазона выдержки производится за счет перемещения фиксатора 8.

Электронных реле времени

Современные электронные реле представляют собой автоматический выключатель, принцип подачи сигнала с выхода которого регулируется настройкой R – C цепочки, параметрами микросхем или полупроводниковых элементов. Наиболее простым вариантом является совместная работа конденсатора и резистора, приведенная на рисунке ниже:

Рис. 5: принцип логической цепочки электронного реле

В зависимости от соотношения омического сопротивления резистора и емкости конденсатора, время заряда последнего и будет определять подачу напряжения питания в электронном устройстве. В данном примере приведен простейший вариант времязадающей цепочки, современные модели могут содержать более сложные структуры, включающие несколько R – C ветвей или их комбинации с транзисторами, мостами и другими элементами. Электронные модели обладают рядом весомых преимуществ, в сравнении с другими типами реле:

• Сравнительно меньшие размеры;
• Высокая точность срабатывания;
• Широкий диапазон регулировки – от десятых долей секунд до часов или суток;
• Автоматическое управление – удобная система программирования и ее визуальное отображение на дисплее.

Эти преимущества обуславливают повсеместное вытеснение электронными реле других устаревших моделей.

Цикличных

Под цикличными реле времени подразумевают такие устройства, которые выдают управляющий сигнал через какой-либо заданный промежуток времени (для подогрева чайника, открытия окон сутра, включения сигнализации на ночь и т.д.). Такое автоматическое включение имеет определенный сценарий, повторяющийся через какой-либо промежуток времени, из-за чего эту группу устройств также называют сценарными выключателями.  Ранее  циклическое включение осуществлялось посредством механического пружинного устройства, сегодня эта функция перешла к микропроцессорным элементам. Электронные таймеры находят широкое применение в самых различных сферах, некоторые из которых приведены на рисунке:

Рис. 6: сфера применения цикличных реле

Как выбрать?

При выборе конкретной модели реле времени необходимо руководствоваться такими принципами относительно их параметров:

• Род и величина рабочего напряжения – различные модели могут, как подключаться к бытовой сети в 220 В переменного тока, так и работать от пониженных управленческих цепей на 12, 42, 127 В и т. д.
• Допустимый ток нагрузки – определяет пропускную способность контактов реле времени без их перегрева.
• Диапазон времени срабатывания контактов и чувствительность регулировки этого параметра – определяет скорость включения реле времени, возможность его изменения в каких-либо пределах и возможный шаг регулировки.
• Конструктивные особенности и принцип работы – если по местным условиям не допускается классическое переключение контактов по соображениям взрывоопасности, необходимо устанавливать бесконтактные модели.
• Влагозащищенность и температурный диапазон – определяет допустимые параметры окружающей среды, в которых может эксплуатироваться данное реле времени.
• Тип устройства (цикличные или промежуточные) – первый из них задает некую периодичность выдаваемого сигнала, а второй выступает в качестве промежуточного звена, обеспечивающего задержку времени в уже существующей цепи.

Примеры схем подключения

В зависимости от конкретной модели реле времени или поставленных задач, которое оно должно решать, схема подключения может коренным образом отличаться.

Рис. 7: пример схемы подключения

Посмотрите на рисунок 7, в данном примере приведен один из простейших вариантов управления осветительными приборами при помощи реле времени. Подача управляющего сигнала осуществляется на выводы 1 и 2, а к нагрузке от вывода 3 и нулевого провода. Клемма 4 получает питание от сети 220В. Данная схема широко используется для бытовых нужд и практически не применяется для промышленных целей, так как обеспечивает работу только с одним потребителем (прибором освещения, линией, сигнализацией и т.д.).

Рис. 8: Еще одна схема подключения реле времени

На рисунке 8 приведена схема включения реле времени, здесь способ питания аналогичен предыдущей схеме.  Но на выходе устройства реализовано подключение двух независимых групп потребителей от контактов 3 и 5, которые могут иметь индивидуальную логику работы. Такой способ подключения предоставляет куда больший функционал, за счет чего он применяется в местах, где требуется управление сразу несколькими приборами.

Рис. 9: схема включения реле через контактор

Как видите на рисунке 9, при подключении мощного оборудования, для которого реле времени не может осуществлять его электроснабжение из-за недостаточной проводимости собственных цепей, применяется подключение логического элемента через силовой контактор.  В данной схеме рабочим органом выступает контактор, управляющий сигнал на который подается с контактов реле времени. Основным преимуществом такой схемы подключения является возможность запитать потребитель любой мощности и принципа действия.

Видео в развитие темы

https://www.youtube.com/watch?v=swsDJITJZs8
https://www.youtube.com/watch?v=IYZCY1hXFdc

Список использованной литературы

• Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004
• Игловский И. Г., Владимиров Г. В. «Справочник по слаботочным электрическим реле» 1984
• Филипчеико И, П., Рыбин Г. Я. «Электромагнитные реле»  1968
• Гуревич В.И. «Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера» 2011
• Андреев В.А. «Релейная защита систем электроснабжения в примерах и задачах» 2008
• Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. «Релейная защита электроэнергетических систем» 2002

Что такое реле, устройство, принцип действия, виды, производители

Реле – коммутационное устройство (КУ), соединяющее или разъединяющее цепь электронной или электрической схемы при изменении входных величин тока. Прежде чем мы перейдем к детальному рассмотрению того, что такое реле, как устроено, по какому принципу работает и где применяется, пожалуй, нужно узнать, когда это устройство впервые появилось и кто его изобретатель.

Вот таких типоразмеров может быть это устройство

Содержание статьи

• 1 История создания
• 2 Устройство и принцип работы реле
• 3 Основные характеристики КУ
• 4 Классификация и для чего нужно реле
• 5 Основные виды реле и их назначение
  • 5.1 Электромагнитные реле
  • 5.2 Реле переменного тока
  • 5. 3 Реле постоянного тока
  • 5.4 Электронное реле
• 6 Обозначение реле на схеме
• 7 Ведущие производители реле
• 8 Где приобрести реле и их стоимость
• 9 Заключение

История создания

Первенство создания реле спорно. Некоторые утверждают, что впервые это устройство было сконструировано в 1830—1832 гг. русским ученым Шиллингом П.Л. и являлось основным элементом вызывающего механизма в разработанном им же варианте телеграфа.

Другие научные историки приписывают первенство изобретения известному физику Дж. Генри, который в 1835 г. разработал контактное реле во время усовершенствования созданного им в 1831 году телеграфного аппарата. Первый соленоид работал по принципу электромагнитной индукции и был некоммутационным устройством.

Первое реле Дж. Генри

Реле, в качестве самостоятельного устройства, впервые упоминается в патенте на телеграф, выданном Самуэлю Морозе.

Первое реле Морзе

Как видим, первой сферой применения этого коммутационного устройства был телеграф и только позднее с развитием техники он стал применяться в электрическом и электронном оборудовании.

Устройство и принцип работы реле

Реле представляет собой катушку, состоящую из немагнитного основания, на которое намотан провод из меди с тканевой или синтетической изоляцией, но чаще всего с диэлектрическим лаковым покрытием. Внутри катушки установленной на нетокопроводящее основание, размещается металлический сердечник. Также в устройстве имеются пружины, якорь, соединительные элементы и пары контактов.

При подаче тока на обмотку электромагнита (соленоида) сердечник притягивает якорь, который соединяется с контактом и электрическая или электронная цепь замыкается. При снижении силы тока до определенного значения, якорь, под действием пружины, возвращается на исходную позицию, вследствие чего происходит размыкание цепи.

Более плавная и точная работа достигается благодаря использованию резисторов, а защиту от скачков напряжения и искрения обеспечивает установка конденсаторов.

У большинства электромагнитных реле имеется не одна, а несколько пар контактов, что позволяет управлять несколькими цепями одновременно.

Простейшая схема устройства электромагнитного соленоида

Если в двух словах, то этот вид коммутационного устройства работает по принципу электромагнитной индукции. Благодаря довольно простому принципу действия реле имеют высокую надежность в эксплуатации.

В видеоролике ниже разъясняется принцип действия электромагнитного КУ:

Watch this video on YouTube

Основные характеристики КУ

К основным характеристикам, на которые следует обратить внимание при выборе данного вида коммутационного устройства, относят:

• чувствительность – срабатывание от подаваемого на обмотку тока определенной силы, достаточной для включения устройства;
• сопротивление обмотки электромагнита;
• напряжение (ток) срабатывания – минимально допустимое значение, достаточное для переключения контактов;
• напряжение (ток) отпускания – значение параметра, при котором происходит отключение КУ;
• время притягивания и отпускания якоря;
• частота срабатывания с рабочей нагрузкой на контактах.

Классификация и для чего нужно реле

Поскольку реле являются высоконадежными коммутационными устройствами, то не удивительно, что они нашли широкое применение в самых различных областях человеческой деятельности. Они используются в промышленности для автоматизации рабочих процессов, а также в быту в самой различной технике, например в привычных всех холодильниках и стиральных машинах.

Разнообразие видов реле очень велико и каждый предназначен для выполнения определенной задачи

Реле имеют сложную классификацию и делятся на несколько групп:

По сфере применения:

• управление электрическими и электронными системами;
• защита систем;
• автоматизация систем.

По принципу действия:

• тепловые;
• электромагнитные;
• магнитолектические;
• полупроводниковые;
• индукционные.

По поступающему параметру, вызывающему срабатывание КУ:

• от тока;
• от напряжения;
• от мощности;
• от частоты.

По принципу воздействия на управляющую часть устройства:

• контактные;
• бесконтактные.

На фото (обведено красным) показано, где находится одно из реле в стиральной машине

В зависимости от вида и классификации реле применяются в бытовой технике, автомобилях, поездах, станках, вычислительной технике и т.д. Однако, чаще всего этот вид коммутирующего устройства используется для управления токами большой величины.

Основные виды реле и их назначение

Производители настраивают современные коммутационные устройства таким образом, чтобы срабатывание происходило только при определенных условиях, например, при увеличении силы тока, поступающего на входные клеммы КУ. Ниже мы вкратце рассмотрим основные виды соленоидов и их назначение.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле – это электромеханическое коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии магнитного поля, созданного током в статичной обмотке, на якорь. Этот вид КУ разделяется собственно на электромагнитные (нейтральные) устройства, которые реагируют лишь на значение тока, подаваемого на обмотку, и поляризованные, работа которых зависит как от токовой величины, так и от полярности.

Принцип работы электромагнитного соленоида

Используемые в промышленном оборудовании электромагнитные реле находятся на промежуточной позиции между сильноточными устройствами (магнитными пускателями, контакторами и т.д.) и слаботочным оборудованием. Наиболее часто данный вид реле применяется в цепях управления.

Реле переменного тока

Срабатывание этого вида реле, как видно из названия, происходит при подаче на обмотку переменного тока определенной частоты. Данное коммутирующее устройство для переменного тока с контролем перехода фазы через ноль или без такового, представляет собой блок из тиристоров, выпрямительных диодов и управляющих схем. Реле переменного тока могут быть выполнены в виде модулей на основе трансформаторной или оптической развязки. Данные КУ применяются в сетях переменного тока с максимальным напряжением 1,6 кВ и средним током нагрузки до 320 A.

Промежуточное реле 220 В

Иногда работа электросети и приборов не возможна без использования промежуточного реле на 220 В. Обычно КУ данного типа применяется, если необходимо разомкнуть или разомкнуть разнонаправленные контакты цепи. К примеру, если используется осветительный прибор с датчиком движения, то один проводник присоединяется к сенсору, а другой подводит электроэнергию к светильнику.

Реле переменного тока широко применяются в промышленном оборудовании и бытовой технике

Работает это таким образом:

1. подача тока на первое коммутационное устройство;
2. от контактов первого КУ ток поступает на следующее реле, которое имеет более высокие характеристики, чем у предыдущего и способно выдерживать токи с высокими значениями.

С каждым годом реле становятся эффективней и компактней

Функции малогабаритного реле переменного тока с напряжением 220 В весьма разнообразны и широко используются в качестве вспомогательного устройства в самых различных областях. Данный вид КУ применяется в тех случаях, когда основное реле не справляется со своей задачей или же при большом количестве управляемых сетей которые уже не в состоянии обслужить головное устройство.

Промежуточное коммутационное устройство применяется в промышленном и медицинском оборудовании, транспорте, холодильном оборудовании, телевизорах и прочей бытовой технике.

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Отличие между ними состоит в том, что поляризованные КУ постоянного тока чувствительны к полярности подаваемого напряжения. Якорь коммутационного устройства меняет направление движения в зависимости от полюсов питания. Нейтральные электромагнитные реле постоянного тока не зависят от полярности напряжения.

Электромагнитные КУ постоянного тока в основном используют, когда нет возможности подключения к электрической сети переменного тока.

Четырехконтактное автомобильное реле

К недостаткам соленоидов постоянного тока относят необходимость использования блока питания и более высокую стоимость в сравнении с КУ переменного тока.

Данное видео демонстрирует схему подключения и объясняет принцип работы 4 контактного реле:

Watch this video on YouTube

Электронное реле

Электронное реле управления в схеме прибора

Разобравшись с тем, что такое токовое реле, рассмотрим электронный тип этого устройства. Конструкция и принцип действия электронных реле практически те же, что и в электромеханических КУ. Однако, для выполнения необходимых функций в электронном устройстве используется полупроводниковый диод. В современных транспортных средствах большинство функций реле и переключателей выполняют электронные релейные блоки управления и на данный момент невозможно полностью от них отказаться. Так, например, блок электронных реле позволяет контролировать расход энергии, величину напряжения на клеммах аккумуляторных батарей, управлять системой освещения и т.д.

Обозначение реле на схеме

Чтобы отремонтировать или создать новое электрооборудование, мало знать как работает реле, нужно знать как оно выглядит на схемах. В приведенной ниже таблице показаны самые основные буквенно-графические обозначения КУ принятые в международном классификаторе.

Основные обозначения

Изображение	Описание
	Схематически обмотка соленоида выглядит как прямоугольник, от наибольших сторон которого отходят выводы питания электромагнита – А и А1. Также на схеме это коммутационное устройство может обозначаться буквой К.
	Контакты КУ на схеме изображаются точно так же как и контакты переключателей.
	Поляризованное реле на схеме изображается в виде прямоугольника с жирной точкой на одном из выводов контакта. Буквенное обозначение P внутри прямоугольника также говорит о полярности устройства.
	Иногда внутри прямоугольника указывают параметры или конструктивные особенности. Так, например, две наклонные линии могут обозначать, что в устройстве имеется 2 обмотки.

Подробнее, с символическим обозначением реле и других элементов электронных и электрических схем, можно ознакомиться, заглянув в специальные справочники, которых в интернете довольно много.

Ведущие производители реле

Производитель	Изображение	Описание
Finder (Германия)		Компания Финдер производит реле и таймеры и занимает среди европейских производителей третье место. Производитель выпускает реле: общего назначения; твердотельные; силовые; РСВ; времени; интерфейсные и многие другие. Продукция компании имеет сертификаты ISO 9001 и ISO 14001.
АО НПК «Северная заря» (Россия)		Основная продукция российского производителя – якорные электромагнитные коммутационные устройства для специального и индустриального использования, а также слаботочные реле времени с контактными и бесконтактными выходами.
Omron (Япония)		Японская компания производит высоконадежные радиоэлектронные компоненты, среди которых: твердотельные и электромеханические реле; низковольтные КУ; кнопочные переключатели; устройства контроля и управления цепи.
COSMO Electronics (Тайвань)		Корпорация производит радиотехнические компоненты, среди которых можно выделить релейные компоненты, которые с 1994 года получили сертификат по стандарту ISO 9002. Продукция компании широко применяется в телекоммуникации, промышленном и медицинском оборудовании, бытовой технике и автомобильном оборудовании.
American Zettler		Более 100 лет компания Zettler держит лидерство и устанавливает стандарты работы и качества электротехнических элементов. Этот производитель выпускает более 40 видов КУ, которые удовлетворяют потребности самых различных проектов. Продукция компании широко применяется в телекоммуникации, периферийной вычислительной технике, средствах управления и прочих типах электронного и электрического оборудования.

Где приобрести реле и их стоимость

Реле в зависимости от типа КУ, производителя, сферы применения и продавца могут стоить от 15$ до нескольких сотен. Приобрести необходимое коммутационное устройство можно непосредственно у производителя в традиционных специализированных магазинах или интернете. В настоящее время купить нужное реле любого типа и назначения не составит труда. Существуют специальные каталоги, в которых указывается маркировка, компания-производитель, параметры и стоимость изделия.

Заключение

Как следует из этого обзора, реле является неотъемлемой частью практически любой электрической и электронной схемы промышленного оборудования и бытовой техники. Полную информацию об этом виде коммутационного устройства сложно втиснуть в рамки одной статьи. Если у вас возникнут какие-либо вопросы по этой теме, то задавайте и будем вместе разбираться.

 

Обсудить0

Предыдущая

ИнженерияНасосная станция для частного дома: критерии выбора и особенности эксплуатации

Следующая

ИнженерияПодбираем с умом сифон для раковины на кухню

Что такое электрическое реле?​ | OMRON Electronic Components

Определение электрических реле

Реле представляют собой электрические переключатели, которые размыкают и замыкают цепи, получая электрические сигналы от внешних источников. Некоторые люди могут ассоциировать «эстафету» с гоночными соревнованиями, в которых члены команды по очереди передают эстафету, чтобы закончить гонку.
Аналогичным образом работают «реле», встроенные в электротехнические изделия; они получают электрический сигнал и отправляют его на другое оборудование, включая и выключая переключатель.

Например, когда вы нажимаете кнопку на пульте телевизора для просмотра телевизора, он посылает электрический сигнал на «реле» внутри телевизора, включая основное питание. Существуют различные типы реле, используемые во многих приложениях для управления различными токами и количеством цепей.

Типы и классификация электрических реле

Релейную технику можно разделить на две основные категории: с подвижными контактами (механическое реле) и без подвижных контактов (MOS FET реле, твердотельное реле).

Подвижные контакты

(механическое реле)

Этот тип реле имеет контакты, которые механически активируются для размыкания/замыкания магнитной силой для включения или выключения сигналов, токов и напряжений.

Без подвижных контактов

(MOS FET реле, твердотельное реле)

В отличие от механических реле, этот тип реле не имеет подвижных контактов, а вместо этого использует полупроводниковые и электрические переключающие элементы, такие как симистор и MOS FET. При работе этих электронных схем сигналы, токи и напряжения включаются или выключаются электронным способом.

Электрическое реле Структура и принципы работы

1.

Механическое реле

Базовая конструкция механических реле

Реле состоит из катушки, которая принимает электрический сигнал и преобразует его в механическое действие, и контактов, которые размыкают и замыкают электрическую цепь .

Принцип работы механических реле

Рассмотрим подробнее, как включается лампа с помощью выключателя и реле.

Переход к следующему слайду.

2. Реле на полевых МОП-транзисторах

Базовая структура реле на полевых МОП-транзисторах

Реле на полевых МОП-транзисторах представляет собой полупроводниковое реле, в выходных элементах которого используются мощные МОП-транзисторы. Реле
MOS FET состоит из следующих трех компонентов:

1.

Светодиод (светоизлучающий диод) микросхема

2.

Микросхема КПК (фотодиодная матрица)
*Фотодиодная матрица (солнечный элемент + схема управления)

900 04 3.

МОП-транзистор с полевым транзистором
* Полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника (металл, оксид, полупроводник, поле, эффект, транзистор)

Принципы работы реле на полевых МОП-транзисторах

Реле на полевых МОП-транзисторах работают в соответствии со следующими принципами.

Переход к следующему слайду.

Подробнее о МОП-реле на полевых транзисторах,
нажмите здесь, чтобы получить объяснение

Характеристики и механизм электрического реле

в катушки и контактного компонента для достижения соответствующего уровня изоляции (изоляционного расстояния) как на входе, так и на выходе.

Катушка

Электромагнит притягивает якорь.

Контакт

Комбинация неподвижных и подвижных контактов размыкает и замыкает цепь управления.

Реле на полевых МОП-транзисторах

Одной из основных характеристик реле на полевых МОП-транзисторах является то, что в нем используется полупроводник, поэтому контакты не размыкаются/замыкаются механически. В результате преимущества включают уменьшение занимаемой площади, тихую работу, более длительный срок службы и устранение необходимости в дополнительном техническом обслуживании.

Реле

Ультракомпактный и легкий	В дополнение к SSOP и USOP наш новый сверхкомпактный корпус VSON обеспечивает значительную экономию места для всей системы.
Низкий управляющий ток	Стандартный управляющий ток должен составлять 2–15 мА. Также доступны сверхчувствительные модели с управляющим током всего 0,2 мА (макс.), что позволяет экономить энергию всей системы.
Увеличенный срок службы	В конструкции используется световой сигнал, поэтому нет контактов; предотвращает сокращение срока службы, вызванное износом контактов, и продлевает срок их службы.
Малый ток утечки	MOS FET может выдерживать внешние импульсные токи без добавления снабберной цепи. В нормальных условиях ток утечки составляет около 1 нА или ниже и очень мал в закрытом состоянии. (Модель: G3VM-□GR□, -□LR□, -□PR□, -□UR□)
Отличная ударопрочность	Все внутренние детали отлиты методом литья, подвижные части не используются; повышает устойчивость к ударам и вибрациям.
Бесшумная работа	В отличие от электромеханического реле, реле MOS FET не использует механические контакты; следовательно, нет шума переключения, что способствует бесшумной работе системы.
Высокая изоляция	Обеспечивает электрическую изоляцию ввода-вывода путем преобразования сигнала напряжения в световой сигнал для передачи. Стандартные модели выдерживают напряжение 2500 В переменного тока между входом и выходом. Также доступны превосходные продукты с напряжением 5000 В переменного тока, обеспечивающие высокий уровень изоляции.
Высокоскоростное переключение	Достигается 0,2 мс (SSOP, USOP, VSON) времени переключения; гораздо более высокая скорость по сравнению с механическим реле (от 3 до 5 мс), что обеспечивает быструю реакцию.
Точное управление микроаналоговым сигналом	По сравнению с симистором полевой МОП-транзистор значительно уменьшает мертвую зону, позволяя очень малому искажению формы входного сигнала микроаналогового сигнала корректно преобразовывать его в выходной сигнал.

2. Три действия электрических реле

1. Реле пропускает небольшой ток для управления сильноточными нагрузками.

Когда на катушку подается напряжение, через катушку проходит небольшой ток, в результате чего через контакты проходит больший ток для управления электрической нагрузкой.

2. Реле посылает различные типы электрических сигналов.

Нагрузки переменного тока также могут управляться электрически (коммутация) от источника питания постоянного тока.

3. Реле управляет несколькими выходами только с одним входом.

Один входной сигнал на катушку может одновременно управлять несколькими независимыми цепями (коммутируемыми).

Релейная технология — механические реле
(подвижные контакты)

Релейная технология — реле на МОП-транзисторах с полевыми транзисторами
(без подвижных контактов)

Щелкните здесь, чтобы просмотреть линейку реле

Как работают реле? — Объясните это!

Как работают реле? — Объясните это!

Вы здесь:
Домашняя страница >
Электричество и электроника >
Реле

• Дом
• Алфавитный указатель
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 2 декабря 2021 г.

Возможно, вы этого не осознаете, но вы постоянно начеку, следите за угрозами и готовы действовать в любой момент. Миллионы лет
эволюции запрограммировали ваш мозг на спасение вашей кожи, когда
малейшая опасность угрожает вашему существованию. Если вы используете силу
инструмент, например, и крошечная щепка летит к вашему глазу, один из
ваши ресницы пошлют сигнал в ваш мозг, который заставит вас
веки закрываются в мгновение ока — достаточно быстро, чтобы
берегите зрение. Здесь происходит то, что крошечный стимул
вызывает гораздо больший и более полезный отклик. Вы можете найти
один и тот же трюк в работе во всех видах машин и электрических
электроприборы, где датчики готовы включить или
отключается за долю секунды с помощью умных магнитных переключателей, называемых
реле. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: Типичное реле со снятым пластиковым корпусом. Вы можете видеть два пружинных контакта слева и катушку электромагнита (красно-коричневый цилиндр медного цвета) справа. В этом реле, когда ток проходит через катушку, он превращает ее в электромагнит. Магнит толкает переключатель влево, сжимая пружинные контакты и замыкая цепь, к которой они подключены. Это реле от электронного программатора погружного водонагревателя. Электронная схема программатора включает или выключает магнит в заранее запрограммированное время суток, используя относительно небольшой ток. Это позволяет гораздо большему току течь через пружинные контакты для питания элемента, который нагревает горячую воду.

Содержание

1. Что такое реле?
2. Как работают реле
3. Реле на практике
4. Другие типы реле
5. Кто изобрел реле?
6. Узнать больше

Что такое реле?

Реле представляет собой электромагнитный переключатель, управляемый относительно
небольшой электрический ток, который может включать или выключать гораздо больший электрический ток.
текущий.

Сердцем реле является электромагнит (катушка провода, которая становится
временный магнит, когда через него проходит электричество). можно подумать о реле
как своего рода электрический рычаг:
включите его с небольшим током, и он включает («рычаги») другой прибор
используя гораздо больший ток. Почему это полезно? Как имя
предполагает, что многие датчики являются невероятно чувствительными частями
электронное оборудование и производят только небольшие электрические токи. Но
часто нам нужно, чтобы они приводили в движение более крупные устройства, использующие
большие токи. Реле ликвидируют этот разрыв, позволяя небольшим
токи, чтобы активировать более крупные. Это означает, что реле могут работать как переключатели.
(включение и выключение) или как усилители (преобразование небольших
токи в более крупные).

Иллюстрация: Если бы реле были собаками: Предположим, у вас есть огромная свирепая собака, которая спит так крепко, что никогда не просыпается, когда слышит шум. В качестве сторожевой собаки от нее толку не будет! Но что, если вы купите еще и маленькую, очень бдительную собаку? Если маленькая собака слышала шум, она начинала лаять и будила большую собаку, которая могла атаковать злоумышленника. Вот как работают реле: они используют слабый электрический ток для срабатывания гораздо большего.

Как работают реле

Вот две простые анимации, иллюстрирующие, как реле используют одну цепь для включения второй цепи.

Когда энергия проходит через первую цепь (1), она активирует электромагнит (коричневый), создавая магнитное поле (синий), которое притягивает контакт (красный) и активирует вторую цепь (2). Когда питание отключается, пружина возвращает контакт в исходное положение, снова отключая вторую цепь.

Это пример «нормально разомкнутого» (НО) реле: контакты во второй цепи по умолчанию не подключены и включаются только при протекании тока через магнит. Другие реле являются «нормально замкнутыми» (НЗ; контакты соединены так, что по умолчанию через них протекает ток) и выключаются только при срабатывании магнита, раздвигающем или раздвигающем контакты. Наиболее распространены нормально разомкнутые реле.

Вот еще одна анимация, показывающая, как реле связывает две цепи.
вместе. По сути, это одно и то же, нарисованное немного по-другому.
С левой стороны находится входная цепь, питаемая от переключателя.
или датчик какой. Когда эта цепь активирована, она питает
ток к электромагниту, который замыкает металлический переключатель и
активирует вторую, выходную цепь (справа). Относительно небольшой
Таким образом, ток во входной цепи активирует больший ток во входной цепи.
выходная цепь:

1. Входная цепь (синяя петля) отключена, и через нее не протекает ток до тех пор, пока что-то (датчик или замыкающий выключатель) не включит ее. Выходная цепь (красная петля) также отключается.
2. Когда во входной цепи протекает небольшой ток, он активирует электромагнит (показанный здесь как темно-синяя катушка), который создает вокруг себя магнитное поле.
3. Электромагнит под напряжением притягивает к себе металлический стержень в выходной цепи, замыкая переключатель и позволяя значительно большему току течь через выходную цепь.
4. Выходная цепь управляет сильноточным устройством, таким как лампа или
   электрический двигатель.

Рекламные ссылки

Реле на практике

Фото: Еще один взгляд на реле. Вверху: глядя прямо вниз, вы можете увидеть пружинные контакты слева, механизм переключения посередине и катушку электромагнита справа. Внизу: то же самое реле, сфотографированное спереди.

Предположим, вы хотите создать систему охлаждения с электронным управлением.
система, которая включает или выключает вентилятор в зависимости от температуры в помещении
изменения. Вы можете использовать какую-то схему электронного термометра, чтобы
чувствовать температуру, но это будет производить только небольшие электрические
токи — слишком малы, чтобы привести в действие электродвигатель в большой
большой вентилятор. Вместо этого вы можете подключить цепь термометра к
входная цепь реле. Когда в нем протекает небольшой ток
цепь, реле активирует свою выходную цепь,
позволяет протекать гораздо большему току и включает вентилятор.

Реле не всегда включают вещи; иногда они очень полезно выключают вещи вместо этого. В
оборудование электростанций и линии электропередач, например, вы найдете защитные реле , которые срабатывают при возникновении неисправностей, чтобы предотвратить повреждение от таких вещей, как скачки тока. Когда-то для этой цели широко использовались электромагнитные реле, подобные описанным выше. В наши дни ту же работу выполняют электронные реле на основе интегральных схем; они измеряют напряжение или ток в цепи и автоматически принимают меры, если они превышают заданное значение.
предел.

Другие типы реле

Фото: четыре старомодных реле максимальной токовой защиты на устаревшей электроподстанции в 1986 году, незадолго до ее сноса. Фото предоставлено Библиотекой Конгресса США.

До сих пор мы рассматривали очень общие переключающие реле, но существует довольно много вариаций
эта основная тема, в том числе (и это ни в коем случае не исчерпывающий список):

• Высоковольтные реле: они специально разработаны для коммутации высоких напряжений и токов.
  значительно превышает возможности обычных реле (обычно до 10 000 вольт и 30 ампер).
• Электронные и полупроводниковые реле (также называемые твердотельными реле или твердотельными реле): эти переключающие токи
  полностью электронные, без движущихся частей, поэтому они быстрее, тише, меньше, надежнее,
  и служат дольше, чем электромагнитные реле. К сожалению, они, как правило, дороже, меньше
  эффективны и не всегда работают так чисто и предсказуемо (из-за таких проблем, как токи утечки).
• Реле времени и реле времени: Они запускают выходные токи в течение ограниченного периода времени (обычно от
  доли секунды примерно до 100 часов или четырех дней).
• Тепловые реле: они включаются и выключаются, чтобы предотвратить перегрев таких вещей, как электродвигатели, что-то вроде биметаллических ленточных термостатов.
• Реле максимального тока и направленные реле: сконфигурированные по-разному, они предотвращают протекание чрезмерных токов в неправильном направлении по цепи (обычно в оборудовании для производства, распределения или питания).
• Реле дифференциальной защиты: они срабатывают при наличии дисбаланса тока или напряжения в двух разных частях цепи.
• Реле защиты по частоте (иногда называемые реле пониженной и повышенной частоты): Эти полупроводниковые устройства срабатывают, когда частота переменного тока слишком высока, слишком низка или и то, и другое.

Кто изобрел реле?

Фото: профессор Джозеф Генри, сфотографированный где-то между 1860 и 1875 годами.
Фото предоставлено коллекцией фотографий Брейди-Хэнди,
Библиотека США
Конгресс, отдел печати и фотографии.

Реле были изобретены в 1835 году американским пионером электромагнетизма.
Джозеф Генри;
на демонстрации в Колледже Нью-Джерси,
Генри использовал небольшой электромагнит для включения и выключения большего и предположил, что реле можно использовать для управления электрическими машинами на очень больших расстояниях. Генри применил эту идею к другому изобретению, над которым он работал в то время, электрическому телеграфу (предшественнику телефона), который был успешно разработан Уильямом Куком и Чарльзом Уитстоном в Англии и (гораздо более известным) Сэмюэлем Ф. Б. Морзе в Соединенные Штаты.

Реле позже использовались в коммутации телефонов и первых электронных компьютерах и оставались чрезвычайно популярными до тех пор, пока в конце 1940-х не появились транзисторы; по словам Бэнкрофта Герарди, приуроченного к 100-летию работы Генри в области электромагнетизма, к тому времени только в Соединенных Штатах действовало около 70 миллионов реле.

Фото: реле широко использовались для коммутации и маршрутизации вызовов на телефонных станциях.
такой как этот, на фото 1952. Фото предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Транзисторы — это крошечные электронные компоненты, которые могут выполнять ту же работу, что и реле, работая либо как усилители, либо как переключатели. Хотя они переключаются быстрее, потребляют гораздо меньше электроэнергии, занимают небольшую часть пространства и стоят намного меньше, чем реле, они, как правило, работают только с небольшими токами, поэтому реле по-прежнему используются во многих приложениях. Именно разработка транзисторов стимулировала компьютерную революцию с середины 20-го века. Но без реле не было бы и транзисторов, поэтому реле — и такие пионеры, как Джозеф Генри — тоже заслуживают некоторой похвалы!

Узнайте больше

На этом сайте

• Электричество
• Электродвигатели
• Электроника
• Магнетизм
• Телефоны
• Транзисторы

Статьи

• Электромеханическое реле Джозефа Генри: Краткий отчет о том, как Джозеф Генри изобрел реле в 1835 году.
• Генри как пионер в области электротехники, Бэнкрофт Герарди, Технический журнал Bell Systems, 19 июля.32. Эта интересная историческая статья из архива Белла была опубликована в ознаменование столетия электрических открытий Джозефа Генри. Это дает превосходный обзор важности Генри и того, как он помог «включить» мир к электричеству еще при жизни.
• Джозеф Генри, Митчелл Уилсон, Scientific American, июль 1954 г. , стр. 72–77: анализ важности Генри в электромагнетизме.

Видеоролики

• Как сделать реле: В довольно простом 2,5-минутном видеоруководстве показано, как намотать собственные электромагниты и установить их на доске для изготовления собственного самодельного реле.
• Как работает автомобильное реле: в этом коротком и простом видео-объяснении рассказывается о том, что я объяснил выше. То же объяснение, немного другие слова.

Книги

Простые, практичные руководства

• MAKE: Electronics by Charles Platt.
  Maker Media, 2015. Эксперимент 7, исследование реле, является отличным практическим введением. Вы можете открыть реле и поиграть с внутренней работой!
• Свидетель: электроника Роджера Бриджмена.
  Нью-Йорк: ДК, 2007. (Для младших читателей от 9 лет.–12. Включает историю, науку и технику.)
• Телефонные проекты для злого гения Томаса Петрузеллиса. McGraw-Hill Professional, 2008 г. (включает в себя некоторые схемы, использующие реле. )

Подробные технические книги

• Электрические реле: принципы и применение
  Владимир Гуревич. CRC Press, 2018. Начав с краткой истории реле, эта книга проведет нас через
  магнитные принципы, работа контактов реле, внешний дизайн и упаковка, а также связанные с ними устройства, такие как герконы. В последующих главах рассматриваются варианты базового реле, включая реле высокого напряжения, тепловые реле и реле времени.
• Свидетель: электроника Роджера Бриджмена.
  Нью-Йорк: ДК, 2007. (Для младших читателей в возрасте 9–12 лет. Включает историю, науку и технологии.)
• Телефонные проекты для злого гения Томаса Петрузеллиса. McGraw-Hill Professional, 2008 г. (включает в себя некоторые схемы, использующие реле.)

История науки

• Создатели телеграфа: Сэмюэл Морс, Эзра Корнелл и Джозеф Генри Кеннет Б. Лифшиц. McFarland, 2017. «Раздел IV: Эстафета» описывает, как реле сыграли ключевую роль в истории телеграфии (и, следовательно,) современных коммуникаций.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.