Що таке реле: пристрій, види, характеристики, виробники

Цей прилад управління електроживленням – одне з найбільш поширених пристроїв автоматизації процесів в електротехніці. Фактично, це автоматичний вимикач апаратури, який з’єднує або роз’єднує електричні ланцюги при досягненні порогових значень певних умов і / або зовнішнього впливу. Сучасні реле мають істотні конструкційні відмінності, особливості спрацьовування і широкий діапазон різноманітних експлуатаційних характеристик. В рамках сьогоднішнього огляду ми більш детально розглянемо що таке реле, яких видів вони бувають, де використовуються і якими характеристиками володіють.

Зовнішній вигляд сучасного електромагнітного реле, 5-контактна модель (12 В / 10 А) виробництва Jtron

Для чого потрібно реле: область застосування

Реле набуло широкого застосування в промисловості. Його використовують для автоматизації виробничих процесів, а також для захисту електроустановок. На даний момент широко використовуються як електронні пристрої під управлінням мікропроцесорів, так і аналогові, робоча схема яких складається з резисторів, транзисторів, діодів та ін. Область застосування залежить від принципу дії реле і типу контрольованої величини:

  • Електричні (електромагнітні) – використовується для включення / відключення електроприладів, блокування подачі електроенергії, розмноження контактів і т.п. Можуть управлятися безліччю зовнішніх факторів, таких як напруга в електромережі, потужність, величина навантаження, кількість звернень (комутації). Такі пристрої найчастіше використовуються при підключенні великих силових установок, де вони функціонують в ручному режимі. Для процесів автоматизації і управління логістичними операціями такі прилади використовуються рідко.
  • електротеплові – складаються з системи біметалевих пластин, які виступають в якості контактів. Принцип дії заснований на здатності металів до лінійного розширення під час нагрівання. Використовуються металеві сплави з різними коефіцієнтами розширення. Застосовуються в якості температурних детекторів, захисних пристроїв (контакти роз’єднуються при перегріванні), датчиків часу.
  • тимчасові – широко застосовуються при управлінні і виробничої апаратурою. Завдяки застосуванню різних схем уповільнення в електромагнітних, електродвигунні, герконовий і інших типах вони мають широкий діапазон тимчасових інтервалів, які можна налаштовувати.

Комутаційний шафа, де знаходяться виносні реле

Коротка історична довідка утворення реле

Більшість історичних документів вказують, що перші діючі екземпляри електричних пристроїв аналогічних сучасним реле, які використовували принцип електромагнітної дії, були отримані американським фізиком Джозефом Генрі в 1835 році. Вони стали результатом роботи над удосконаленням телеграфного апарату, який був винайдений Дж. Генрі в 1831 році. Уже в 1837 р пристрій надійшло в масове виробництво і набуло широкого застосування в телеграфії. Однак слід зазначити, що перші отримані пристрої були некоммутаціоннимі, тобто не виконували основні функції, покладені тепер на релейні механізми управління.

Відповідно до іншими джерелами перші релейні пристрої були створені в період з 1830 по 1932 рр. російським вченим винахідником шилінгів П.Л. Вони використовувалися в викличної пристрої електромагнітного телеграфного апарату, розробленого спільно з механіком І. А. Швейкіна, який був продемонстрований 21 жовтня 1832 року. Однак велика кількість електрокабелів, необхідних для функціонування цього пристрою, зробили його подальшу експлуатацію недоцільною і релейні елементи в його схемі не отримали широкої популярності.

Цікаво! Назва «реле» виникло від англійського слова RELAY, яке означало процедуру заміни коней на поштових станціях того часу.

В якості самостійного пристрою, відомого під своєю назвою, реле згадуються в патентних заявках на телеграфний апарат Самюеля Морзе в 1837 році.

Телеграфний апарат Шилінга – електромагнітний, шестімультіплікаторний варіант. Проводився обмеженою серією

Схема пристрою електромагнітного реле і принцип роботи

Найпростіше реле складається з якоря, електромагніту (сердечник і обмотка), поворотної пружини і з’єднують конструкційних елементів: підстави, каркаса, ярма. При надходженні струму спрацьовує електромагніт і з’єднує якір з контактом, в результаті цієї дії електричний ланцюг виявляється замкнутою. Якщо подача струму припиняється або його параметри знижуються нижче певної величини, пружина повертає якір в початкове положення, розмикаючи ланцюг. До складу сучасних електромагнітних реле, поряд з обов’язковими елементами, входять резистори, що забезпечують більш точну роботу і конденсатори для захисту від стрибків напруги.

Основні елементи електромагнітного реле

Електричні ланцюги, контрольовані за допомогою реле, називають керованими, а лінію, по якій надходить сигнал – керуючої. У більшості випадків релейні з’єднання виступають в якості підсилювача, так як замикають потужні живлять електроланцюзі за допомогою подачі незначного напруги. Те, як працює реле, залежить також від його типу: постійного або змінного струму. Для приладів змінного струму характерно спрацьовування в залежності від частоти вхідного сигналу. Пристрої постійного струму переходять в робоче положення в двох випадках:

  • поляризовані – проявляють чутливість до полярності струму, в залежності від того подається на керуючий контакт + або – якір відхиляється в різні боки;
  • нейтральні – при русі струму в обох напрямках якір відхиляється в одну сторону.

Більш докладно про те, як працює реле, схема пристрою, призначення всіх елементів і область застосування можна дізнатися з відео:

Основні технічні характеристики реле

Незалежно від принципу дії існують загальноприйняті параметри, на які необхідно орієнтуватися при виборі пристрою:

  • час спрацювання – величина, що визначає часовий проміжок з моменту надходження на вхід керуючого сигналу і до моменту впливу на електричну ланцюг;
  • потужність комутації – потужність електричного кола або установки, якої здатне керувати реле;
  • потужність спрацьовування – мінімальна величина необхідна для спрацьовування пристрою;
  • уставка – величина струму спрацьовування, як правило, це змінюваний показник;
  • Величина струму / напруги втягування / отпаданія – дані параметри характеризуються мінімальним і максимальним значенням характеристик електрики, при яких здійснюється втягування якоря або його відпадіння від контактів, тобто переривання електричного кола.

Проміжне реле РП-25 УХЛ4220 В і його основні характеристики

Основні види реле і їх призначення

В процесі вдосконалення були розроблені безліч різновидів реле. Їх номенклатура має досить складну класифікацію:

  • Галузь застосування:
  1. Управління електричними ланцюгами.
  2. Захист електроустановок.
  3. Автоматизація процесів.
  • Принцип спрацьовування:
  1. Електромагнітний.
  2. Тепловий.
  3. Напівпровідниковий.
  4. Індукційний.
  • Характеристики керуючих параметрів надходить струму:
  1. Сила струму.
  2. Напруга.
  3. Частота.
  4. Потужність.
  5. Полярність.
  • Принцип дії на електричний ланцюг:
  1. Контактний – замикання / розмикання.
  2. Безконтактний – зміна параметрів струму.

Реле постійного струму

Реле постійного струму можуть бути електромагнітними, у яких якір притягається до сердечника внаслідок виникнення магнітного поля в обмотці котушки, і індукційними, що функціонують під впливом магнітного поля змінного типу, які індукується безпосередньо в рухомому елементі. Реле постійного струму можуть бути: нейтральними, поляризованими або комбінованими.

Перевагою таких пристроїв можна вважати стійкість до перешкод різного типу, перепадів напруги і пульсації. З недоліків слід зазначити потребу в спеціальному блоці живлення, і як наслідок досить висока вартість і складність при підключенні.

Реле постійного струму використовуються для управління автоматикою в різних галузях виробництва, транспорту (зокрема залізничного) і т.п.

Нейтральне електромагнітне реле постійного струму

Реле змінного струму

Реле змінного струму не потребують спеціального блоці живлення і можуть підключатися безпосередньо в контрольовану електромережу змінної напруги. Однак, вони теж не позбавлені певних недоліків, до найбільш значущих належать:

  • виникнення вібрації при функціонуванні та необхідність її запобігання;
  • чутливість набагато гірше, ніж пристрій постійного струму.

У зв’язку з цим дана апаратура управління використовується, найчастіше, для контролю побутових приладів і невеликих промислових установок і верстатів.

Реле на 220В змінного струму, малогабаритне, модель Ap-50A, використовується в якості керуючого модуля терморегулятора для теплої електричної підлоги

електромагнітні

Найбільш розповсюджений різновид релейних пристроїв. Отримала широку популярність через значних переваг перед напівпровідниковими аналогами:

  1. комутація електромереж сукупної потужності до 4 кВт при незначних розмірах самого пристрою (в середньому до 10 см?).
  2. Стійкість до зовнішніх перешкод і перенапруження, виникає всередині комутованих мереж через роботу високовольтного обладнання.
  3. Висока надійність і безпеку. Між електромагнітної котушкою і групою комутованих контактів існує ізоляція витримує, відповідно до останніх вимог, до 5 кВ.
  4. Низький рівень тепловиділення.

Приклад! При комутації 10 А струму в електромагнітної котушки розсіюється не більше 0,5 Вт. Для порівняння, в симісторних пристроях порівнянної комутаційної потужності на нагрівання йде до 15 Вт, що вимагає вирішувати проблему охолодження комутаційних шаф.

Принцип роботи і підключення 4 контактного реле на відео:

Однак електромагнітні релейні пристрої мають ряд певних недоліків:

  • низька швидкість роботи;
  • обмежений електромеханічний ресурс функціонування;
  • виникнення електромагнітних перешкод при спрацьовуванні контактів;
  • серйозні недоліки при комутації високовольтних струмів з індуктивними навантаженнями.

Релейная обчислювальна машина РВМ-1 конструкції Н. І. Бессонова створена в 1956 році

Електронні релейні пристрої

Останнім часом на заміну аналоговим реле приходять електронні релейні пристрої. Вони мають значні переваги в точності визначення вихідного напруги, видів подаються навантажень, потужності і в інших робочих параметрах. Набули широкого застосування для підключення установок з великими силовими навантаженнями. Однак їх висока вартість і низька надійність не дають їм повністю витіснити аналогові пристрої.

Електронне релейне пристрій управління насосним обладнанням

Реле часу

Принцип функціонування заснований на механічному уповільненні. Реалізується із застосуванням маятників, електродвигунів або електромагнітного ефекту. При цьому витримка уповільнення для всіх трьох типів становить: 1? 15 сек, до 24 годин, до 5 сек відповідно. Використовується як для автоматизації процесів виробництва, так і в побутових цілях для затримки відключення освітлення і т.п.

Двоканальне реле часу РЕВ-201

Теплові / температурні релейні пристрої

Принцип дії теплових релейних приладів заснований на впливі температури на біметалічну пару контактних пластин, які мають різний коефіцієнт температурного розширення. Температурний вплив може здійснюватися як від струму навантаження, так і від спеціально нагрівача. Теплові релейні прилади використовуються, в основному, для захисту електрообладнання від перегріву.

Цифрове температурне реле TР-100

Позначення реле на схемі

Позначення релейних пристроїв різного типу на електричних схемах здійснюється відповідно до нормативів ГОСТ 21.614-88 і частково ГОСТ 2.755-87.

Найбільш поширені позначення релейних пристроїв на принципових електричних схемах

Основні виробники реле

Aleph International – більше 30 років на ринку електроніки, електротехнічних товарів і засобів автоматизації. Продукція вважається однією з найбільш надійних.

Axicom – підрозділ швейцарської фірми Alcatel Switzerland Ltd. з 1999 року входить в концерн  Tyco Electronics. Виробляє надзвичайно якісні вироби. Усі пропоновані на російському ринку релейні пристрої повністю відповідають вимогам вітчизняних нормативів по електричній надійності і міцності діелектриків;

CIT RELAY SWITCH (Чжецзян, Китай) – компанія спеціалізується на релейних пристроях, використовуваних в телекомунікаціях, автоіндустрії і безпеки. Має широку номенклатуру продукції, головним достоїнством є доступною ціна виробів;

Finder – Європейський виробник спеціалізується на випуску реле і таймером. Займає 3 місце в Європі з випуску електромеханічних релейних автоматів промислового і побутового призначення. Вся продукція сертифікована за стандартами ISO 9001 та ISO 14001.

NAiS під цією торговою маркою випускається продукція компанії Matsushita Electric Works (Японія). Вироби сертифіковані за стандартами ISO 9001: 2000. Номенклатура продукції включає електромеханічні і PhotoMOS реле, різні контролери і мікровимикачі як для промислового, так і для побутового використання.

Електромагнітне і електронне реле – де купити, ціни

Ціни на електромагнітні релейні пристрої для побутового призначення варіюються в діапазоні 150? 450 руб. для комутації струму з параметрами в межах 8? 12 А напруга 12? 48 В. Вартість електронних пристроїв помітно вище і може змінюватися в межах від 1,5 до 5? 6 тис. руб. в залежності від їх функціональності.

Купувати рекомендується або в спеціалізованих магазинах електроніки, або в інтернет-магазинах, де передбачено повернення. Купувати пристрої на ринках настійно не рекомендується, так як навіть для нових приладів там порушуються умови зберігання.

Ми будемо раді отримати ваші відгуки або питання про можливість використання релейної автоматики і досвіду застосування тих чи інших засобів.