Назначение и область применения промежуточных реле
Трудно перечислить отрасли промышленности, отдельные направления индустрии в которых используются промежуточные реле. Во всех отраслях промышленности, приборах для бытового применения, особенно в элементах систем с электронным, электротехническим оборудованием может быть установлено промежуточное реле.
Можно выделить несколько случаев как используют вспомогательные реле в сложных электротехнических комплексах:
- Для коммутации участков в различных независимых друг от друга сетях;
- Для увеличения задержки срабатывания защитных элементов в цепях большими токами нагрузки;
- Во вторичных цепях, для контроля параметров и режимов работы отдельных элементов в цепях высокого напряжения;
Одно реле на производственной линии может выполнять одновременно или последовательно несколько коммутаций в цепях питания или управления. В системах подогрева и водоснабжения при включении глубинного насоса, подается питание на катушку реле, при замыкании группы контактов включается система контроля, за работой насоса. На дисплее оператора отображаются основные параметры наличие напряжения, на насосе, токи нагрузки на каждой фазе, температура и другие в зависимости от сложности схемы, по мере необходимости.
Другая пара одновременно замкнет контакты подачи питания на катушку магнитного пускателя, при срабатывании которого ток пройдет на все три фазы электродвигателя насоса. В случае если пускатель собран по реверсивной схеме, другая группа одновременно отключает реверсивную схему, исключая короткое замыкание.
В системе подогрева сигнал со слабыми токами не способен включать катушки мощных магнитных пускателей или реле. Поэтому промежуточное реле выступает как усилитель управляющего сигнала, сигнал с теплового датчика включает промежуточное реле, контакты которого подают напряжение на обмотки магнитного пускателя, контакты которого замыкаются и питание подается на тэны, кипятильники или другие мощные нагревательные приборы.
Указательное реле -маркировка
Маркировка указательного реле включает: серию, количество разъединяющих и замыкающих контактов; уровень защиты; климатические условия при которых прибор сохраняет работоспособность. Кроме этого указывается вид и способ подсоединения внешних проводов.
При этом цифра:
- 1 означает переднее подсоединение посредством винта;
- 5 – подсоединяется сзади при помощи винта;
- 2 – присоединяется при помощи пайки.
Климатические условия обозначаются также условно:
- У – умеренные климатические условия;
- Т – применять можно в тропическом климатическом поясе;
- 3 – стандартная категория расположения.
Твердотельное реле
И вот, если мы соберем все плюсы механических и электронных импульсных реле, то получим достоинства твердотельных.
Суть работы твердотельного реле заключается в использовании эффекта воздействия света на pn-переход. В отличие от механических реле у твердотельных реле отсутствуют механические замыкания и размыкания контактов. Для этих целей в твердотельных реле используются полупроводниковые элементы.
Фото твердотельных реле Schneider Electric с охладителями
Принцип работы
Мы подаем ток на светодиод, и он, в свою очередь, воздействует на pn-переход коммутационной сети, замыкая или размыкая ее.
Твердотельные реле делятся на два основных вида. Это реле постоянного и переменного тока.
Твердотельные реле постоянного тока
Твердотельные реле постоянного тока очень надежны. Их срок службы, по сравнению с механическими, практически бесконечен. Работают они при температурах от -30 +70 градусов Цельсия.
Твердотельные реле переменного тока
Основная особенность твердотельных реле переменного тока — это пониженный уровень электромагнитных помех, малый расход энергии, абсолютная бесшумность и практически мгновенное срабатывание.
Достоинства
- Бесшумные.
- Отсутствуют подвижные детали. Срок службы — десятки лет.
- Коммутация с минимумом помех.
- Практически мгновенное срабатывание.
- Малое потребление электроэнергии.
- Очень малые размеры, при этом могут работать с большими токами.
- Широкая сфера применения. Благодаря минимальным размерам и большому количеству настроек срабатывания, используются практически везде.
- Благодаря большому расстоянию между цепью управления и управляемой цепью обеспечивается надежная изоляция.
- Очень прочные. Почти безразличны к вибрациям и ударам.
Недостатки
Казалось бы, давайте заменим все реле на твердотельные, и бед знать не будем, но здесь не все так просто. Два недостатка у твердотельных реле все же есть. И порой они становятся решающими.
- Сильный нагрев.
- Высокая цена.
При малых токах величина нагрева, конечно же, не существенна. Однако когда мы говорим о больших потребителях электричества, например, требуется коммутировать электрический обогреватель, то величина нагрева увеличиваются значительно. А если в цепи произойдет короткое замыкание, то полупроводники в твердотельных реле расплавятся очень быстро. Да, реле, конечно, может быть защищено от короткого замыкания и оснащено системой охлаждения, но при этом оно становится достаточно дорогим.
Абсолютная тишина. Можно монтировать на этаже
Полное отсутствие шума в процессе работы этих реле позволяет выполнять монтаж твердотельных реле, где угодно. Можно монтировать в электрических щитах на этажах, здесь ограничений нет.
Твердотельное реле в системах управления и автоматики
Как и электромагнитное реле, твердотельное реле работает, удерживает цепь замкнутой, только в течение того времени, пока на реле подается напряжение. То есть это не тот случай, как с триггером или поляризованным реле, когда подал управляющее напряжение, и «забыл» — цепь будет замкнута сколько угодно долго до следующего отключающего сигнала. Для замыкания цепи на твердотельное реле должно подаваться напряжение постоянно, поэтому это реле не может работать с кнопками без контроллера.
Между кнопками включения света и твердотельным реле всегда требуется контроллер, который подает на реле удерживающее коммутацию напряжение.
Виды контактных групп
Электромагнитные реле делят по способу работы контактов. Они могут быть:
- Нормально замкнутыми (закрытыми, размыкающими). Сокращенно обозначаются НЗ, на импортных схемах NC.
- Нормально разомкнутыми (открытыми, замыкающими). Обозначение — НО на наших — и NO на зарубежных.
- Перекидными (переключающими). Перекидные отличаются внешне, так как имеют три пластины с контактами. У них обычно обознается только общий контакт — пишут «общ» или comon.
В общем-то, по названиям контактов ясно, как они работают. Нормально замкнутые контакты в исходном состоянии замкнуты, через них протекает ток. При сработке реле контакты размыкаются, цепь питания обрывается.
Нормально закрытый (замкнутый) контакт: что значити принцип работы
Нормально открытые (понятнее — нормально разомкнутые) контакты, наоборот, в обычном состоянии разомкнуты. Когда реле срабатывает, контакт замыкается, в цепи возникает ток.
Электромагнитное реле с нормально открытым (разомкнутым) контактом
Наверное, уже понятно как работают переключающий контакт. В отличие от первых двух, переключающий состоит из трех пластин. По краям две неподвижные и подвижная в центре. Подвижный контакт часто называют общим. В нормальном положении подвижная пластина касается одного из контактов, ток протекает по этому пути (на рисунке снизу справа).
Принцип работы электромагнитного реле с переключающими контактами
При срабатывании реле, подвижный контакт изменяет положение благодаря упорной рамке (на рисунке это просто штырь, припаянный к подвижной пластине). А рамка прикреплена к якорю. После срабатывания реле, в первой цепи появляется разрыв, во второй начинает протекать ток.
Это все типы контактов — вроде не так много. Но в одном реле могут быть собраны все три вида, и количество групп каждого виды бывает разным. Их выбирают в зависимости от необходимости.
Применение сигнального реле
Указательное реле применяются в электрических сетях, имеющих постоянные и переменные характеристики тока. Коммутация применяется в системах автоматизации, регулирование электроприводами. Указательное реле применяется в электроэнергетических и технологических агрегатах и системах контроля над ними.
Прибор указательное реле
Указательное реле применяется в большинстве отраслях промышленности. Самой популярной является энергетическая область применения. При этом коммутация происходит посредством автоматики, при помощи защиты, а также работниками.
Некоторые виды реле имеются в бытовых приборах, таких как холодильник, стиральная машина, телевизоры, котлы отопления. Эти приборы более чувствительны к перепадам напряжения и реагируют как на низкий его показатель, так и на высокий. При этом такая бытовая техника может выйти из строя.
Помимо этого приборы получили большой спрос в военном деле, самолетостроении, в космических кораблях, автотранспорте и на железных дорогах. Реле для данных сфер производства изготавливаются с учетом ударов, больших вибраций, линейного ускорения, то есть разрушающих факторов длительного и жесткого применения. Одновременно с этим указывается допустимое положение, при котором сохраняется работоспособность реле.
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.
Условные обозначения на схемах электроснабжения
На схемах отображается даже форма и размеры светильников.
На схемах отображается даже форма и размеры светильников. В функциональных чертежах контакторы изображаются с учётом этих особенностей.
Кроме этого в условных графических обозначениях на электрических принципиальных схемах дополнительно используются специальные знаки, поясняющие особенности работы того или иного элемента схемы. Буквы и цифры применяются для символьного обозначения отдельных элементов, их номиналов и расстояний между объектами.
В помещения с нормальными условиями эксплуатации ставят выключатели с IP20, может до IP Самый простой пример — обыкновенный выключатель. Некоторые даже могут сразу выдать возможные проблемы, которые могут возникнуть при эксплуатации. Если в условных обозначениях на различных электрических схемах ГОСТ, присутствуют элементы, не имеющие информации о размерах, то эти составляющие выполняют в размерах, соответствующих стандартному изображению УГО всей схемы.
Виды электрических схем
Почти, потому что стандарты давно не обновлялись и некоторые элементы рисуют каждый как может. Если в условных обозначениях на различных электрических схемах ГОСТ, присутствуют элементы, не имеющие информации о размерах, то эти составляющие выполняют в размерах, соответствующих стандартному изображению УГО всей схемы. Нормально отключенному положению выключателя соответствует заштрихованный прямоугольник, а не заштрихованный прямоугольник — выключатель включенный. Дает общее представление о функционировании объекта.
Каждое из обозначений можно применять в определенных случаях. Цепи управления оперативные цепи — это кнопки, предохранители, катушки пускателей или контакторов, контакты промежуточных и других реле, контакты пускателей и контакторов, реле контроля фаз напряжения а также связи между этими и другими элементами.
Смотри также
Основу любой электрической схемы представляют условные графические обозначения различных элементов и устройств, а также связей между ними. D — Отображение аккумуляторного или гальванического источника питания. Недавняя стандартизация была утверждена восемь лет назад ГОСТом Вариант справа — для открытого монтажа.
Фильтр кварцевый ZQ Порядковые номера элементам следует присваивать, начиная с единицы, в пределах группы элементов, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например, Q1, Q2, Q3, в соответствии с последовательностью их расположения на схеме сверху вниз и слева направо. Учитывая такие обстоятельства, проектировщики перенимают практический опыт от более опытных коллег, многие вещи просто знают как делать правильно, но не знают почему. Номиналы требуемых деталей иногда проставляются рядом с изображением, но в больших многоэлементных схемах они прописываются в отдельной таблице. На монтажных радиосхемах отмечают положение радиокомпонентов, способы и порядок их монтажа. Как обозначаются провода, кабели, количество жил и способы их прокладки На монтажных схемах часто необходимо обозначить не только как проходит кабель или провод, но и его характеристики или способ укладки. Как прочитать принципиальную схему задвижки
Реле по способу включения воспринимающего элемента
По способу включения воспринимающего элемента различают первичные, вторичные и промежуточные реле.
Воспринимающими элементами других электрических реле могут быть магнитоэлектрический механизм, индукционная система, электродинамический механизм и т. д.
Воспринимающий элемент первичных реле включается непосредственно в контролируемые цепи. У вторичных реле воспринимающий элемент включается в контролируемые цепи через измерительные трансформаторы. Промежуточные реле работают в цепях исполнительных элементов других реле и предназначаются для усиления и преобразования сигналов первичных или вторичных реле.
Условное обозначение
На электрической схеме реле принято обозначать прямоугольником, от больших сторон которого отходят линии соленоидных выводов питания.
Графические маркеры
Условное обозначение реле на схемах
Графический способ изображения элементов реализуется посредством геометрических фигур:
- контакты – аналогично контактам переключателей,
- устройства с контактами около катушки – соединение штриховой линии,
- контакты в различных местах – порядковый номер рядом с прямоугольником,
- полярное реле – прямоугольник с двумя выводами и точкой около разъема,
Контактная группа реле
- фиксирование коммутатора при срабатывании – жирная точка у неподвижного контакта,
- замкнутые контакты реле после того, как снято напряжение – на обозначении замкнутого или разомкнутого контакта рисуют кружок,
- магнитоуправляемые контакты (геркон) в корпусе – окружность,
- количество обмоток – наклонные линии,
- подвижный контакт – стрелочка,
- однолинейная токопроводящая поверхность – прямая линия с выводами ответвления,
Поляризованное реле
- кольцевая или цилиндрическая токоотводящая поверхность – окружность,
- перемычки (реле как делитель напряжения) для рассекания сети – линия с символами разъемного соединения,
- перемычка переключения – П-образная скобка.
Буквенное обозначение
УГО реле бывает недостаточно для правильного прочтения схемы. В этом случае используется буквенный способ маркировки. Код реле – английская литера К. Для наглядного понимания, что может обозначать буква на релейной схеме, стоит обратиться к таблице.
| Буквы | Расшифровка |
| AK | Блок-реле/защитный комплекс |
| AKZ | Комплект реле сопротивления |
| KA | Реле тока |
| KAT | Р. тока с БНТ |
| KAW | Р. тока с торможением |
| KAZ | Токовое реле с функциями фильтра |
| KB | Р. блокировки |
| KF | Р. частоты |
| KH | Указательное |
| KL | Промежуточное |
| F | Плавкий предохранитель |
| XN | Неразборное соединение |
| XT | Разборное соединение |
| KQC | Реле «вкл» |
| KQT | Реле «откл» |
| KT | Р. времени |
| KSG | Тепловое |
| KV | Р. напряжения |
| K 2.1, K 2.2, K 2.3 | Контактные группы |
| XT | Клеммы |
| E | Элементы, к которым подключается реле |
| NO | Нормально разомкнутые контакты |
| NC | Нормально замкнутые контакты |
| COM | Общие (переключающиеся) контакты |
| mW | Мощность потребления |
| mV | Чувствительность |
| Ω | Сопротивление обмотки |
| V | Номинал напряжения |
| mA | Номинальный ток |
Основные виды ЭМР
Реле ЭМР принято классифицировать по нескольким параметрам. Исходя из особенностей конструкции, разделяют контактные и бесконтактные устройства. В первом случае речь идёт об устройствах, которые при срабатывании воздействуют контактной группой на силовую цепь, обеспечивая соединение или разрыв в ней. Во втором — аналогичный результат достигается изменением одного из параметров (напряжения, силы тока, ёмкости, сопротивления).
В зависимости от способа присоединения оборудование разделяют на следующие виды.
- Первичное (устройство подключается непосредственно в цепи управления).
- Вторичное, предусматривающее необходимость присоединения к сети через измерительный трансформатор тока.
- Промежуточное, работающее от исполнительных органов других релейных устройств. Такой принцип действия позволяет обеспечить размножение сигнала или его усиление.
В зависимости от вида напряжения на входе выпускаются устройства постоянного и переменного тока. Первый вариант в свою очередь можно разделить на поляризованные и нейтральные. Его ключевое отличие заключается в чувствительности устройства к полярности источника питания (в зависимости от этого якорь меняет направление движения якоря).
Среди недостатков оборудования постоянного тока выделяют сравнительно высокую стоимость и необходимость использования в комплексе с блоком питания. Подобных проблем при эксплуатации ЭМР переменного тока не возникает, но их существенным «минусом» станет вибрация во время работы и пониженная чувствительность.
Реле тока
Реле тока предназначено для контроля этого параметра в цепях электропотребителей. Возможно подключение устройства к силовым цепям или с использованием измерительного трансформатора. Передача данных в другие цепи выполняется путём подключения сопротивления.
Основным конструктивным отличием токового реле является конструкция катушки. Для неё используется толстый проводник, который обладает малым сопротивлением и наматывается на сердечник небольшим количеством витков. Для контроля заданных параметров предусмотрена автоматизированная система включения/отключения.
Реле времени
В большинстве случаев реле времени устанавливают при необходимости формирования каскадов пуска при подключении оборудования высокой мощности. Такой подход позволяет избежать резких скачков нагрузки в момент включения техники, превышающих допустимые значения. Задержка по времени обеспечивается за счёт дополнительного короткозамкнутого контура, роль которого выполняет надетая на сердечник медная гильза.
Принцип работы реле времени основан на «гашении» напряжённости электромагнитного поля за счёт наличия противоположно направленного тока. В итоге формируется задержка, величина которой может составлять 0.07–0.15 с. Регулировка выполняется пружиной якоря ЭМР. Тот же эффект наблюдается при выключении электропитания, но задержка может составлять 0.5–2 с.
1 Схема управления насосной станцией с задвижкой и двумя насосами
В тексте и схеме выделил места, которые надо согласовать с технологией работы схемы (давление, уровень, и т.д.)
Схема управления насосной станцией с задвижкой и двумя насосами
Схема содержит двигатель задвижки М1 с реверсивным управлением и два двигателя насосов М2 и М3.
Схема управления насосной станцией с задвижкой и двумя насосами
Рассмотрим работу задвижки
Двигатель задвижки М1 включается через контакторы КМ1 и КМ2, которые обеспечивают реверс для открытия и закрытия задвижки. Схема управления задвижкой содержит две основные части – схема открытия, схема закрытия, и общие цепи.
К общим цепям можно отнести:
- SL – поплавковое реле уровня, его контакты замыкаются при низком уровне жидкости,
- SP – реле давления, его контакты замыкаются при нужном давлении жидкости.
- SB1 – кнопка Стоп,
- SQ3, SQ4 – аварийные выключатели задвижки,
- KL1 – блокировочное реле, для правильной работы задвижки.
Цепи открытия задвижки:
- SB2 – ручное открытие,
- SQ2 – конечный выключатель открытого положения задвижки,
- КМ1 – катушка контактора открытия задвижки,
- HL2 – индикатор наличия общего питания и индикатор открывания.
Цепи закрытия задвижки:
- SB3 – ручное закрытие,
- SQ1 – конечный выключатель закрытого положения задвижки,
- КМ2 – катушка контактора закрытия задвижки,
- HL1 – индикатор наличия питания цепей открывания/закрывания и процесса закрывания.
В исходном состоянии задвижка закрыта, что контролируется конечным выключателем SQ1.
Открытие либо закрытие задвижки может происходить, только при низком уровне и нужном давлении жидкости и не активных аварийных концевых выключателях SQ3, SQ4.
Задвижка может открываться только если работает один из насосов. При этом включается реле KL1, и нормально открытый контакт этого реле включает контактор КМ1, который включает двигатель задвижки в направлении открытия. Задвижка открывается до тех пор, пока не сработает концевой выключатель SQ2.
Далее, при выключении насоса выключается реле KL1, и через его нормально закрытый контакт включается контактор КМ2, который включает двигатель задвижки в направлении закрытия. Задвижка закрывается до тех пор, пока не сработает концевой выключатель SQ1.
Задвижка может оставаться в промежуточном положении, если в процессе открытия либо закрытия разомкнутся контакты реле уровня или давления SL и SP.
Задвижкой можно управлять вручную, с помощью кнопок SB1, SB2, SB3.
Двигатель задвижки М1 включается через мотор-автомат SQ1 и силовые контакты КМ1 (открытие) либо КМ2 (закрытие).
Рассмотрим работу насосов
Система содержит два двигателя насоса, которые работают поочередно. Выбор насоса осуществляется вручную, с помощью переключателя SA1, который имеет 2 положения. В положении 1 (левая верхняя точка на схеме переключателя) работает контактор КМ3 (двигатель М2, насос Н1). В положении 2 работает контактор КМ4 (двигатель М3, насос Н2).
После выбора насоса для его включения нужно нажать кнопку Пуск SB5. Допустим, выбран насос Н1. После нажатия кнопки SB5 напряжение схемы управления поступает через защитный автомат QF2, кнопку Стоп SB4, кнопку Пуск SB5, переключатель SA1, нормально закрытые контакты КМ4, и питают левый вывод катушки контактора КМ3. Правый вывод контактора КМ3 питается через нормально закрытый контакт теплового реле КК1. Контактор КМ3 при отпускании кнопки Пуск SB5 остается включенным, благодаря контакту самопитания КМ3.
Силовые контакты КМ3 замыкаются, три фазы поступают через мотор-автомат QF3, контакты КМ3, тепловое реле КК1 на двигатель М2 насоса Н1.
Насос Н2 при его выборе переключателем SA1 работает аналогично, через свои цепи управления и питания.
Отключение работающего насоса производится тремя путями:
- Штатно – нажатием кнопки Стоп SB4,
- Переключателем SA1, после этого оба насоса будут в выключенном состоянии,
- Аварийно – при срабатывании теплового реле КК1 либо КК2 вследствие перегрузки двигателя либо обрыва фазы.
Проверка при первом включении
После монтажа нового устройства или отремонтированного ЭМР (после перемотки его катушек) обязательно проведение проверки оборудования. Полный комплекс работ включает в себя следующие операции.
- Внешний осмотр, внутренняя диагностика и обслуживание (чистка, целостность пломб, состояние уплотнений, выводов).
- Проверка контактной группы, механизма. При обнаружении дефектов выполняется их регулировка.
- Тестирование ЭМР на соответствие фактических технических характеристик номинальным параметрам при срабатывании реле, возврате, удержании.
- Проверка электрической прочности изоляции.
- Проверка времени задержки при срабатывании или возврате.
- Тестирование системы в условиях работы при пониженном напряжении.
