Реле́. 1 Реле электрический аппарат, предназначенный для коммутации
 Скачать 193.84 Kb.
|
|
1)Реле́ - электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрических цепей (скачкообразного изменения выходных величин) при заданных изменениях электрических или не электрических входных величин. Релейные элементы (реле) находят широкое применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня; выполнять функции запоминающего элемента и т. д.  Рис.2.25. Физик Джозеф Генри Первое реле было изобретено американцем Дж. Генри в 1831 г. и базировалась на электромагнитном принципе действия, следует отметить что первое реле было не коммутационным, а первое коммутационное реле изобретено американцем С. Бризом Морзе в 1837 г. которое в последствии он использовал в телеграфном аппарате. Слово реле возникло от английского relay, что означало смену уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом. 2)  Рис.2.26. Электромагнитное реле Классификация реле Реле классифицируются по различным признакам: по виду входных физических величин, на которые они реагируют; по функциям, которые они выполняют в системах управления; по конструкции и т. д. По виду физических величин различают электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические и т.д. реле. При этом следует отметить, что реле может реагировать не только на значение конкретной величины, но и на разность значений (дифференциальные реле), на изменение знака величины (поляризованные реле) или на скорость изменения входной величины. Устройство реле 3)Реле обычно состоит из трех основных функциональных элементов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного. Воспринимающий (первичный) элемент воспринимает контролируемую величину и преобразует её в другую физическую величину. Промежуточный элемент сравнивает значение этой величины с заданным значением и при его превышении передает первичное воздействие на исполнительный элемент. Исполнительный элемент осуществляет передачу воздействия от реле в управляемые цепи. Все эти элементы могут быть явно выраженными или объединёнными друг с другом. Воспринимающий элемент в зависимости от назначения реле и рода физической величины, на которую он реагирует, может иметь различные исполнения, как по принципу действия, так и по устройству. Например, в реле максимального тока или реле напряжения воспринимающий элемент выполнен в виде электромагнита, в реле давления - в виде мембраны или сильфона, в реле уровня - в вице поплавка и т.д. По устройству исполнительного элемента реле подразделяются на контактные и бесконтактные. Контактные реле воздействуют на управляемую цепь с помощью электрических контактов, замкнутое или разомкнутое состояние которых позволяет обеспечить или полное замыкание или полный механический разрыв выходной цепи. Бесконтактные реле воздействуют на управляемую цепь путём резкого (скачкообразного) изменения параметров выходных электрических цепей (сопротивления, индуктивности, емкости) или изменения уровня напряжения (тока). 4)Характеристики реле Основные характеристики реле определяются зависимостями между параметрами выходной и входной величины. Различают следующие основные характеристики реле. 1. Величина срабатывания Хср реле - значение параметра входной величины, при которой реле включается. При Х < Хср выходная величина равна Уmin, при Х > Хср величина У скачком изменяется от Уmin до Уmax и реле включается. Величина срабатывания, на которую отрегулировано реле, называется уставкой. 2. Мощность срабатывания Рср реле - минимальная мощность, которую необходимо подвести к воспринимающему органу для перевода его из состояния покоя в рабочее состояние. 3. Управляемая мощность Рупр - мощность, которой управляют коммутирующие органы реле в процессе переключении. По мощности управления различают реле цепей малой мощности (до 25 Вт), реле цепей средней мощности (до 100 Вт) и реле цепей повышенной мощности (свыше 100 Вт), которые относятся к силовым реле и называются контакторами. 4. Время срабатывания tср реле - промежуток времени от подачи на вход реле сигнала Хср до начала воздействия на управляемую цепь. По времени срабатывания различают нормальные, быстродействующие, замедленные реле и реле времени. Обычно для нормальных реле tср = 50...150 мс, для быстродействующих реле tср<1 с. Принцип действия и устройство электромагнитных реле Электромагнитные реле, благодаря простому принципу действия и высокой надежности, получили самое широкое применение в системах автоматики и в схемах защиты 4)электроустановок. Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Нейтральные реле одинаково реагируют на постоянный ток обоих направлений, протекающий по его обмотке, а поляризованные реле реагируют на полярность управляющего сигнала. Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой.  Рис.2.27. Электромагнитное реле: 1 - контактные пружины; 2 - контакты; 3 - якорь; 4 - сердечник; 5 - обмотка Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты. 5)  Рис.2.28. Рисунок, поясняющий принцип действия реле. В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче напряжения электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключениянапряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.  Рис.2.29. Работа электромагнитного реле 6)Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей, более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. То есть реле по сути выполняют роль усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Реле переменного тока срабатывают при подаче на их обмотки тока определенной частоты, то есть основным источником энергии является сеть переменного тока. Конструкция реле переменного тока напоминает конструкцию реле постоянного тока, только сердечник и якорь изготавливаются из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на гистерезис и вихревые токи. Достоинства и недостатки электромагнитных реле Электромагнитное реле обладает рядом преимуществ, отсутствующих у полупроводниковых конкурентов:
7)Отмечая достоинства электромеханики, отметим и недостатки реле: малая скорость работы, ограниченный (хотя и очень большой) электрический и механический ресурс, создание радиопомех при замыкании и размыкании контактов и, наконец, последнее и самое неприятное свойство - проблемы при коммутации индуктивных нагрузок и высоковольтных нагрузок на постоянном токе. Типовая практика применения мощных электромагнитных реле - это коммутация нагрузок на переменном токе 230 В или на постоянном токе от 5 до 24 В при токах коммутации до 10-16 А. Обычными нагрузками для контактных групп мощных реле являются нагреватели, маломощные электродвигатели (например, вентиляторы и сервоприводы), лампы накаливания, электромагниты и прочие активные, индуктивные и емкостные потребители электрической мощности в диапазоне от 1 Вт до 2-3 кВт. Поляризованные электромагнитные реле Разновидностью электромагнитных реле являются поляризованные электромагнитные реле. Их принципиальное отличие от нейтральных реле состоит в способности реагировать на полярность управляющего сигнала.  Рис.2.30. Устройство поляризованного ре 8)При включении питания, электрический ток протекает через первый контур (1), он активирует электромагнит (коричневый), в результате чего вокруг него возникает магнитное поле (синий). Это магнитное поля притягивает к себе контакт (красный) тем самым замыкая второй контур (2). При выключении питания, пружина тянет контакт обратно в исходное положение, размыкая контур 2. Это пример работы реле с нормально-разомкнутыми контактами (NO), то есть у такого реле в нормальном (обесточенном) состоянии контакты во втором контуре не замкнуты, и замыкаются только тогда, когда на реле подано питание. Другой тип реле – реле с нормально-замкнутыми контактами (NC). В данном случае контакты выполнены таким образом, что они в нормальном состоянии (когда реле обесточено) замкнуты, при подаче же напряжения на реле они размыкаются. Следует отметить, что на практике реле с нормально-разомкнутыми контактами (NO) используются чаще, нежели реле с нормально-замкнутыми контактами (NC). Следующая анимация, показывает, как с помощью реле объединяются два контура вместе. Это, по сути, аналогично вышеприведенному примеру, но изображено несколько иначе. С левой стороны, есть вход цепи питания от коммутатора или какого-либо датчика.  9)Когда включается эта цепь, то ток поступает на электромагнит, который притягивает металлический контакт, активируя тем самым второй контур. Таким образом, относительно малый ток во входной цепи приводит в действие больший ток в выходной цепи:
|