Что такое электромагнитное реле
Это электромеханическое коммутационное устройство, основанное на принципе электромагнитной силы. При подаче электричества, внутри него образуется магнитное поле, благодаря которому, с помощью специального механизма происходит замыкание или размыкание коммутируемой электрической цепи.
Проще говоря, это устройство для управления другой электрической цепью, выполняющее управление через замыкание и размыкание контактов. Бывают реле постоянного и переменного тока, постоянного тока подразделяются на поляризованные и нейтральные, каждое из них предназначено для своих целей. Более подробно обо всем далее.
Конструкция и устройство
Конструкция состоит из трех главных частей, основным элементом которой является электромагнитная медная катушка с закрепленным внутри ферритовым сердечником (соленоидом), выполняющая роль электромагнита, закрепленная на неподвижной площадке – ярмо.
Вторая часть называется якорь, являющая металлической пластиной с контактной площадкой на конце, в разомкнутом положении удерживающейся пружиной. Контактная часть реле является исполнительным изолированным органом, при перемещении которого контакты замыкаются или размыкаются.
Бывают однопарные, двуполярные, многопарные, исходно замкнутые (NC) или разомкнутые (NO).
Три основные элемента:
- Первичный или воспринимающий элемент (катушка с сердечником) – воспринимает электричество и преобразует его в магнитное поле.
- Промежуточный, подвижный элемент (якорь) – в результате появления магнитного поля возникает ЭДС, изменяющая положение якоря или механического привода механизма, который служит для замыкания контактов.
- Исполнительный орган (нормально замкнутый контакт или разомкнутый) – воздействует на другую электрическую схему включая или отключая ее.
Принцип работы
При подаче напряжения на обмотку катушки создается ЭДС, сила магнитного поля притягивает якорь с исходного положения, преодолевая усилие пружины, удерживающей якорь, тем самым замыкая контакт управляющей цепи.
В зависимости от конструкции реле, якорь замыкает или размыкает эклектическую цепь. После прекращения подачи электричества магнитное поле исчезает и якорь возвращается в свое обратное положение обратным сжатием пружины.
Сама катушка соленоид, в зависимости от количества витков проволоки, может срабатывать на разную силу тока, маркировка обычно указана на корпусе.
Примечание. УЗО представляет из себя обычное размыкающееся реле.
Виды реле
Помимо электромагнитных устройств, сегодня существует большое количество видов реле различного назначения и отличного принципа действия, использующихся для управления системами защиты от перепадов напряжения в бесперебойных системах защиты, автоматических приборах, интегральных электросхемах. К таким типам относятся:
- Электронные, в качестве ключа используется резистор, не щелкает при переключении
- Электротепловые
- Герконовые
- Времени
- Приорита
- Твердотельные – отсутствует соленоид, роль якоря выполняет мощный симистор или тиристор
- Индукционные
- Световые (совместно с датчиком света)
Также их следует различать по виду входящего сигнала, в зависимости от конструкции включение и выключение может происходить под воздействием:
- Напряжения
- Частоты электрической цепи
- Изменения мощности
- Света
- Температуры
- Давления
- Звука
- Давления газа
Особенности настройки РКН
Реле напряжения имеют три основные настройки:
- Установка порогового срабатывания по максимальному значению – Umax.
- Установка минимального значения, при котором происходит срабатывание устройства – Umin.
- Установка времени задержки коммутации после нормализации параметров электрической сети.
При установке пороговых значений необходимо соблюдать «золотую середину». Если пороги заданы слишком широко, то потребители могут не получить эффективную защиту. Пороги, заданные слишком жестко, становятся причиной слишком частого срабатывания РКН. Частые включения и выключения негативно влияют на эксплуатационный период как самого реле контроля напряжения, так и подключаемых нагрузок.
Управление настройками реле контроля напряжения может быть электромеханическим или цифровым. В первом случае пороговые значения устанавливаются переменным резистором, расположенным на передней панели, во втором – кнопками с отображением значений на LED-экране.
Некоторые РКН не имеют возможности настройки пороговых значений. Обычно нижний предел равен 170 В, а верхний – 265 В. Пороги определяются в заводских условиях, и изменить их самостоятельно невозможно. Эти приборы стоят дешевле. Но перед покупкой необходимо удостовериться, что такой допустимый диапазон соответствует эксплуатационным условиям.
Общие рекомендации по установке реле контроля напряжения
РКН являются достаточно дорогими устройствами, поэтому при их монтаже необходимо соблюдать несколько условий, среди них:
- Установка перед РКН автоматического выключателя стандартного исполнения, токовая нагрузка которого ниже максимальной токовой нагрузки реле напряжения на 20 %. Эта мера обеспечивает защиту прибора от короткого замыкания.
- Использование в комплексе с реле дополнительных защитных устройств – УЗО и стабилизаторов.
- При стационарной установке – обеспечение доступа для осмотра, обслуживания и параметрирования прибора.
Схемы подключения однофазных реле контроля напряжения
В зависимости от производителя РКН могут иметь разные варианты подключения. Перед тем как подключить реле контроля напряжения необходимо ознакомиться со схемой, указанной в инструкции или на его корпусе.
Однофазные реле обычно подключают в электросеть напрямую, то есть через их контакты протекает рабочий ток электросети. РКН монтируют в разрыве между электрическим счетчиком и группой потребителей. Для защиты от сверхтоков перед ним устанавливают дифавтомат. До прибора учета устанавливают вводный автомат, поэтому проведение монтажных работ при выключенном вводном АВ совершенно безопасно.
Этапы работ:
- Обесточить электросеть с помощью вводного автоматического выключателя. Для контроля отсутствия напряжения используют индикаторную отвертку.
- Установить РКН на DIN-рейку, защелкнуть фиксатор, проверить надежность удерживания прибора.
- Зачистить концы разрыва проводов, идущих от счетчика к нагрузкам.
- Закрепить провода, идущие от прибора учета, на штатных местах в верхней части РКН. Это – «фаза» и «ноль».
- Провод «фаза», идущий к потребителям, закрепляется на штатное место внизу прибора.
- Включить вводный автоматический выключатель и убедиться с помощью индикаторной отвертки, что напряжение поступает на вход реле.
- Включить РКН и выставить пороговые значения и время задержки включения.
Схема подключения трехфазных РКН в электрическую цепь
Трехфазные реле контроля напряжения могут подключаться двумя способами:
- Напрямую. В этом случае потребители в нештатных ситуациях отключаются контактами самого реле.
- Опосредовано. Такая схема подключения предусматривает прохождение рабочего тока через контакты не реле, а управляемого им магнитного пускателя. После магнитного пускателя устанавливаются одно- и трехполюсные автоматы, с помощью которых нагрузки разделяют на группы. Опосредованная схема подключения применяется в случаях обслуживания высокомощных нагрузок.
Проверка работоспособности реле контроля напряжения
Простых домашних способов проверки РКН на исправность не существует. Для того чтобы проверить реле контроля напряжения на работоспособность, в лабораторных условиях создают схему с имитацией нагрузки способом регулирования подаваемого напряжения. Прибор должен срабатывать на установленных пороговых значениях.
Разделение РН по видам, исходя из типа подключения и установки
Существуют различные модификации РКН, которые отличаются по внешнему виду и способу подключения. По этим параметрам выделяют три типа устройств, которые мы сейчас и обозначим.
Реле напряжения в розетку: обычный переходник, защищающий технику
Реле напряжения и тока может включаться непосредственно в розетку, а уже к нему будет коммутироваться любой из бытовых приборов. Такое устройство неудобно тем, что используется только для одного прибора. Его часто используют как дополнительную защиту.
РКН, включаемый в розетку, также можно настроить под определённые параметры
Как подключается реле напряжения в форме удлинителя
Реле защиты от скачков напряжения может быть изготовлено в форме удлинителя, что позволяет подключение нескольких приборов, однако их общая максимальная сила тока не должна превышать 16 А (как и в случае с реле-розеткой). Подключение такого РКН – проще некуда. Необходимо лишь включить вилку в розетку.
Реле-удлинитель предельно прост в подключении к домашней электрической сети
Установка РКН на ДИН-рейке
Реле напряжения 220 В на ДИН-рейку способно защитить все электроприборы в квартире или частном доме. Также возможно его подключение на отдельные группы, если позволяет разводка.
Реле для установки на ДИН-рейку намного мощнее, чем удлинитель или розетка
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:
- подача тока на первое коммутационное устройство;
- 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.
Электрическая схема подключения
В зависимости от нужд пользователя и его финансовых возможностей можно выбрать один из методов подсоединения глубинной помпы к электрической сети.
Без автоматики
Без вспомогательных управляющих приборов подключение помпы идет с помощью заблаговременно смонтированной электророзетки с контактом заземления. Насос также заземляется. Для этого применяется основная шина дома, соединяющаяся с уже имеющимся заземляющим контуром здания.
Для подведения электричества к розетке применяется трехжильный кабель. Напряжение электропитания погружного насоса – 220В. Нельзя использовать розетки на 380 или 150 вольт.
Через реле давления
Чтобы уменьшить стоимость комплекта напорного оборудования, можно применить схему подключения скважинного насоса только с реле давления без управляющего блока. Устройство отключает помпу, когда напор достигнет максимума, и запускает ее при уменьшении показателей до минимума.
С помощью блока управления
При подборе модели автоматики сначала нужно выяснить, какая защитная система уже поставлена изготовителем в насосе. Современные аппараты уже защищены от перегрева и работы вхолостую. Иногда оборудование комплектуется поплавковым механизмом. С учетом этих данных можно подобрать один из трех вариантов автоматики – простой, с электроблоком управления второго или третьего поколения.
Простейшая защита наиболее часто применяется для автоматической водоподачи. Управляющий блок здесь собран из трех приборов:
- Блокиратор сухого хода. Он выключит аппарат, который работает без воды, предотвратив перегрев. Иногда допускается дополнительная установка поплавкового выключателя. Он выполняет те же функции, отключает насосное оборудование при понижении уровня воды, предотвращая его перегревание. Может показаться, что приборы примитивные, но они обеспечивают эффективную защиту электродвигателя.
- Гидравлический аккумулятор. Без него не выйдет обеспечить автоматическую водоподачу. Работает гидробак как накопитель воды. Внутри расположен рабочий механизм – диафрагма.
- Реле давления, укомплектованное манометром. Этот прибор позволяет проводить настройку работы релейных контактов.
Оснастить простой автоматикой напорное оборудование своими руками несложно. Принцип действия системы прост: при расходе воды давление в гидробаке понижается. При достижении минимального показателя реле запускает напорное оборудование, которое нагнетает воду в накопитель. Когда давление в гидравлическом аккумуляторе достигнет максимума, релейное устройство выключает установку. В процессе потребления воды цикл повторяется.
Регулировка пределов давления в накопителе осуществляется посредством реле. В приборе с помощью манометра устанавливают минимальные и максимальные параметры срабатывания.
В автоматике второго поколения подключение идет через электроблок с набором датчиков. Они монтируются непосредственно на напорном оборудовании, а так же внутри водопроводной сети, и позволяют системе функционировать без гидробака. Импульс от датчиков поступает на электронный блок, который и управляет системой.
Работа напорного оборудования при такой схеме подключения погружного скважинного насоса к автоматике:
- Жидкость накапливается лишь в водопроводе, где поставлен один из датчиков.
- При падении давления датчик шлет импульс управляющему блоку, а тот запускает помпу.
- После достижения нужного давления водяного потока в водопроводе насос отключается по аналогичной схеме.
Чтобы поставить подобную автоматику, понадобятся базовые познания в электротехнике. Работают эта и предыдущая защиты почти одинаково – по давлению воды. Однако электроблок с датчиками по стоимости более дорогой, из-за чего он не так популярен среди потребителей. Еще при применении автоматики можно не использовать гидробак, хотя при перебоях в электросети с ним вы не останетесь без воды. В накопителе всегда остается резерв.
Автоматика третьего поколения надежная, качественная и дорогая. Ее установка позволяет значительно экономить на электричестве благодаря сверхточной настройке работы электродвигателя. Схема подключения усовершенствованной автоматики к глубинному насосу для скважины очень сложная, поэтому для ее подсоединения следует обратиться к профессионалу. Зато она обеспечивает полную защиту мотора от разнообразных поломок, например, перегрева при сухом ходе или сгорания обмоток при скачках напряжения в сети.
Блок работает от датчиков без гидробака. Эффективность достигается благодаря тонким настройкам.
Какую выбрать уставку для реле напряжения
Основной вопрос при установке «барьеров» — какие пороговые значения напряжения лучше всего установить?
Для реле DigiTOP заводские установки составляют 170В и 250В соответственно.
Проблема двояка:
— с одной стороны, стремление установить как можно меньший диапазон пороговых значений, чтобы максимально обезопасить дорогую аппаратуру и бытовую технику;
— с другой стороны, постоянные срабатывания в случае незначительных отклонений напряжения от нормы затрудняют комфортное использование электроприборов.
Как найти компромиссное решение?
Эту проблему можно решить, устанавливая несколько реле контроля напряжения. Дело в то, что разные электроприборы по разному чувствительны к перепадам питающего напряженя.
Самые чувствительные это обычно аудио- и видеотехника (домашние кинотеатры, телевизоры и другая электроника). Конечно, выпускаются модели с большим рабочим интервалом питающего напряжения и со встроенной защитой. Но лучше и надежней такую технику питать напряжением в диапазоне 200-230В. Для защиты таких чувствительных приборов можно установить отдельный «барьер» установкой нижней границы 200В и верхней 230В соответственно.
Для бытовой техники этот диапазон может быть немного большим. Сильно занижать нижний предел не желательно, поскольку технику, в состав которой входят электродвигатели, пониженное напряжение может вывести из строя. Это холодильники, кондиционеры, стиральные машины и др. Для этой группы потребителей можно установить свое отдельное реле напряжение с уставками 190В и 235В соответственно.
Для электронагревательных приборов диапазон допустимых напряжений можно еще расширить от 170В до 250В, как заводские установки. Для этой группы приборов также можно установить отдельный «барьер».
Что касается освещения, то здесь можно поступить по разному. Для ламп накаливания желательно устанавливать верхний предел 250В. Хотя при повышенном напряжении значительно снижается их ресурс. Как вариант, можно поставить на группу освещения отдельный стабилизатор. Можно поставить под защиту реле напряжения с меньшей верхней уставкой, но в этом случае «цветомузыка» будет обеспечена.
Давайте рассмотрим схему с использованием нескольких «барьеров».
Подключаем реле времени к магнитному реле
Подобная коммутация применяется при необходимости запуска электродвигателя или другого мощного оборудования. Ведь само реле времени не способно выдержать более 16 А. Для начала необходимо закрепить оба устройства так, чтобы фиксация была максимальной, а расположение не имело отклонений более чем на 10 градусов. Сама коммутация должна выглядеть следующим образом.
На РВ имеется 5 пронумерованных контактов – два сверху и 3 снизу. Фазный провод одновременно идет на клеммы 1, 4 и один из выводов группы магнитного пускателя. Выход из контакта 5 направляется на катушку. Именно она отвечает за срабатывание магнитного пускателя.
Траектория нулевого провода – клемма 2, вторая сторона катушки и нагрузка. Конечно, РВ могут отличаться одно от другого. На рисунке ниже можно увидеть немного другой способ коммутации.
Разобравшись, как подключить реле времени к пускателю, можно переходить к освещению. Рассмотрим этот вопрос подробно.
Запуск электродвигателя
Для того, чтобы запустить электрический двигатель используется схема «Звезда-Треугольник», которая включает применение независимой временной выдержки во время запуска с режима «звезда» и перехода двигателя в рабочий режим «треугольник».
Здесь применяется реле времени RT-SD. Прибор регулирует время отключения режима «звезда» от 1 с до 10 минут. Кроме того, предусмотрена регулировка времени от предустановленных настроек и переключение режима «звезда-треугольник».
Однако такое реле можно использовать и в системах бытовой и промышленной автоматики для регулировки работы отопительных и вентиляционных систем и осветительных приборов.
Преимущество использования реле времени RT-SD заключается в следующем. Движки большой мощности при запуске обладают пусковым током, который в 5–6 раз выше рабочего. Как раз поэтому во время запуска электродвигателя по схеме «звезда-треугольник» используется прибор RT-SD.
Он позволяет снижать пусковой ток мощных двигателей во время запуска в режиме «звезда», а также при переключении в режим «треугольник», обеспечивая работу электродвигателя на номинальных значениях.
Реле времени в данном случае представляет собой альтернативу прибору плавного пуска. И в силу дороговизны последнего, реле RT-SD применяется очень часто. Кроме того, при запуске электродвигателя также используется магнитный пускатель, который подключается к реле как показано на схеме выше.
Особенности монтажа
Чтобы пускатель и реле времени смогли надежно работать, их нужно правильно установить. Устройства должны быть жестко закреплены.
Нельзя устанавливать приборы в местах, которые могут подвергаться ударам и вибрациям, например там, где установлены электромагнитные аппараты (больше 150 А), создающие удары и вибрации во время включения.
Если к контактам магнитного пускателя подключается один проводник, нужно загибать его П-образно, чтобы предотвратить перекос пружинной шайбы зажима.
Если подсоединяются два проводника, они должны быть прямыми, и каждый должен располагаться с одной стороны винта зажима. Обязательно нужно проверить надежность закрепления проводников.
Перед подключением к пускателю концы медных проводников нужно залудить, а многожильные скрутить. Однако нельзя смазывать контакты и подвижные детали пускателя.
