Назначение и схема подключения промежуточного реле 220В на ДИН-рейку

О реле промежуточном

Опубликовано: 25 мая 2014 г. в 09:36, 2082 просмотра Комментировать

Реле промежуточные применяются для передачи команд исполнительными элементами в цепи замыкания катушки, методом коммутации электрических цепей различными переключающими контактами. Широкое распространение реле промежуточное имеет в цепях управления при выполнении переключения цепей постоянного и переменного электрического тока.

Применяется в разнообразных устройствах автоматизации и управления оборудованием и всевозможными производственными процессами, а также в сфере телекоммуникации. Реле предназначены для выполнения коммутации во вспомогательных цепях и цепях управления, защиты и сигнализации.

Промежуточное реле служит как вспомогательное устройство и применяется, когда нужно провести:

• замыкание или размыкание одновременно нескольких независимых цепей — размножить контакты (так, к примеру, одним контактом отключаем выключатель, а другим — выдаем аварийный сигнал в схему сигнализации);
• управление реле большей мощности, коммутриущим цепи с большими токами (так, к примеру, требуется провести подачу напряжения на включающий соленоид привода выключателя, при чем ток включения достигнет 63 ампер, однако с помощью одного промежуточного реле выполнить такую операцию не представляется возможным, потому вначале нужно подать напряжение на катушку промежуточного реле, после чего уже своими контактами включит контактор большей мощности, что скоммутирует уже большие токи;
• создание искусственного замедления действия релейной защиты.

Применение устройства

Реле тока и напряжения необходимо в том случае, когда возникает перегрузка питающей среды. В этом случае все аппараты-потребители делятся на несколько групп: приоритетные и неприоритетные. К первым можно отнести важные устройства, например, это могут быть компьютеры, аппаратура для видеосъёмки или хранения данных. К числу неприоритетных относятся дополнительное оборудование и бытовые устройства. Поэтому часто устанавливается реле, чтобы предотвратить перегрузку сети и дальнейшее её отключение.

В большинстве устройств релейной защиты стоит именно реле токового ограничения. Оно реагирует на недопустимый подъём тока, а реле минимального напряжения работает в обратном порядке. Оно реагирует на снижение допустимого значения. Главное отличие токового от реле напряжения заключается в том, что первое срабатывает последовательно цепи.

В бытовой сфере ток срабатывания реле необходим для защиты от перегрузки следующих бытовых приборов:

• кондиционеры;
• котлы для отопления;
• стиральные машины;
• холодильники.

Устройство РП

Конструкция промежуточного реле

Конструкция устройства зависит от производителя и может изменяться в соответствии с назначением. Стандартный прибор состоит из следующих узлов:

• электромагнитная катушка с сердечником;
• магнитопровод;
• пружинный механизм;
• группа контактов.

Обмотка катушки содержит большое количество витков изолированного медного провода. Внутри расположен металлический сердечник, который закреплен Г-образной пластиной (ярмо). Над катушкой установлена пластина или якорь. Он выполнен из металла и удерживается возвратной пружиной. Подвижные контакты закреплены на якоре. Пара неподвижных контактов расположена напротив. Сердечник и катушка вместе образуют электромагнит. Такие детали, как ярмо, сердечник, и якорь – это составные части магнитопровода.

РП могут быть рассчитаны как на постоянный, так и переменный ток, с напряжением от 12 до 220 вольт. Внешне приборы ничем не отличаются. Устройство, работающее на постоянном токе, имеет цельный магнитопровод. Если он набран из отдельных пластин, прибор предназначен для работы с переменным током не выше 10 ампер.

Для удобства монтажа устройства используют своеобразные колодки, что позволяет установить реле промежуточное на 220В на дин-рейку. В приспособлении имеются отверстия под контакты реле, а также контактные винты, чтобы подключить внешние проводники. Как входные, так и выходные контакты имеют одинаковую нумерацию.

Электромагнитные промежуточные реле

Реле серии РП изготавливаются по модификациям для переменного, постоянного тока. Конструкционные отличия весьма специфичны, понятны не каждому, не представляют великого интереса. Реле переменного тока РП-25 аналогично структурой РП-23. Якорь расположен сбоку, не сверху. Переменный ток создает поле, придающее магниту большее ускорение. Следовательно, нет нужды, чтобы срабатыванию реле помогал собственный вес якоря.

Сообразно конструктивным особенностям отличается процесс настройки изделия. Для каждого типа реле идет по своей схеме, описываемой инструкцией. Сведения отыщем в справочниках. Одно реле способно функционировать при различных напряжениях. Обеспечивается намоткой соответствующего числа витков на рабочую катушку и варьированием диаметра жилы. Напряжение выше – больше берется витков, тем они тоньше. Необходимо для снижения протекающего тока, уменьшения напряженности магнитного поля. Позволит не затрагивать модернизацией якорь.

Для мастеров в справочниках небезынтересными станут сведения о марке провода намотки. Для РП-25 одножильный ПЭВ-2 с двухслойной винифлексовой изоляцией.

В одном электромагнитном реле часть контактов замыкающая, часть размыкающая. Позволительно использовать опосредованно, для управления запуском асинхронных двигателей. Совместная работа большого объема технологического оборудования невозможна без промежуточных реле. Простые действенные средства обеспечат синхронность системы.

Основные виды и технические характеристики электромагнитных реле

Различают следующие типы:

1. Реле тока – по своему принципу действия практически не отличается от реле напряжения. Принципиальная разница заключается лишь в конструкции электромагнитной катушки. Для реле тока катушка наматывается проводом большого сечения, и содержит небольшое количество витков, ввиду чего имеет минимальное сопротивление. Реле тока может быть подключено через трансформатор либо напрямую к контактной сети. В любом случае оно корректно контролирует силу тока в управляемой сети, на основании чего осуществляются все процессы коммутации.
2. Реле времени (таймеры) – обеспечивает задержку времени в сетях управления, необходимую в некоторых случаях для включения устройств в соответствии с определенным алгоритмом. Такие реле имеют расширенный диапазон настроек, необходимый для обеспечения высокой точности их работы. К любому таймеру времени предъявляются отдельные требования. Например, низкое потребление электрической энергии, небольшие габариты, высокая точность работы, наличие мощных контактов и т. д. Стоит отметить, что для реле времени, которые включают в конструкцию электропривода, дополнительные повышенные требования не предъявляются. Главное, чтобы они имели прочную конструкцию и обладали повышенной надежностью, поскольку им приходится постоянно функционировать в условиях повышенных нагрузок.

Любой из типов электромагнитных реле имеет свои определенные параметры

Во время выбора необходимых элементов стоит уделить внимание составу и свойствам контактных пар, определиться с особенностью питания. Далее следует изучить их основные характеристики:

• Напряжение либо ток сработки – минимальная величина силы тока либо напряжения, при которой осуществляется переключение контактных пар электромагнитного реле.
• Напряжение либо ток отпускания – максимальная величина, управляющая ходом якоря.
• Чувствительность – минимальная величина мощности, необходимая для сработки реле.
• Сопротивление обмотки.
• Рабочее напряжение и сила тока – величины этих параметров, необходимые для оптимальной работы электромагнитного реле.
• Время сработки – период времени от начала подачи питания на контакты реле до его включения в работу.
• Время отпускания – период, во время которого якорь электромагнитного реле займет свое изначальное положение.
• Частота коммутации – количество раз сработки электромагнитного реле за отведенный временной интервал.

Контактные и бесконтактные

В соответствии с конструкционными особенностями исполнительных элементов, все электромагнитные реле делятся на два типа:

1. Контактные – имеют группу электрических контактов, которые обеспечивают работу элемента в электрической сети. Коммутация осуществляется за счет их замыкания либо размыкания. Являются универсальными реле, используются практически во всех типах автоматизированных электрических сетей.
2. Бесконтактные – их главная особенность в отсутствии исполнительных контактных элементов. Процесс коммутации осуществляется за счет регулировки параметров напряжения, сопротивления, ёмкости и индуктивности.

По сфере применения

Классификация электромагнитных реле согласно области их использования:

• цепи управления;
• сигнализация;
• автоматические системы противоаварийной защиты (ПАЗ, ESD).

По мощности управляющего сигнала

Все типы электромагнитных реле имеют определенный порог чувствительности, в связи с этим они делятся на три группы:

1. маломощные (менее 1 Вт);
2. среднемощные (до 9 Вт);
3. высокомощные (более 10 Вт).

По быстродействию управления

Любое электромагнитное реле отличается быстродействием управляющего сигнала, в связи с чем они делятся на:

• регулируемые;
• замедленные;
• быстродействующие;
• безынерционные.

По типу управляющего напряжения

Реле разделяют на следующие категории:

1. постоянного тока (DC);
2. переменного тока (AC).

На фото ниже видно, что на катушке указано рабочее напряжение 24 VDC, то есть 24 В постоянного тока.

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.

Параметры изделий

РП разного типа имеют свой набор параметров в отношении технических характеристик. Необходимость в тех или иных данных возникает исходя из задач, предъявляемых прибору. Основные характеристики, ответственные за нормальную работу реле:

• чувствительность;
• ток (напряжение) срабатывания, отпускания, удержания;
• коэффициент запаса;
• рабочий ток;
• сопротивление обмотки;
• коммутационная способность;
• габариты;
• электрическая изоляция.

РП – важная и неотъемлемая составляющая большинства цепей в энергетике. Разнообразие моделей свидетельствует о том, что такой коммутационный прибор способен в полном объеме выполнять множество функций в любой схеме.

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.

Устройство и принцип действия

В общем смысле слова реле – это электротехнический механизм, который замыкает или разрывает электрическую цепь, исходя из определенных электрических или иных параметров, которые на него воздействуют.

Его не коммутационная конструкция была изобретена еще в 1831 году Дж. Генри. А через два года стали применять для обеспечения функционирования телеграфа С. Морзе.

Можно выделить две основные группы: электромеханические и электронные. В первом типе устройства работу осуществляет механизм, а во втором за все отвечает печатная плата с микроконтроллером. Его работу удобно рассмотреть на примере электромеханического реле, которое является импульсным.

При выборе режима работы реле необходимо руководствоваться частотой включений, родом и величиной тока, характером испытываемых нагрузок

Конструктивно его можно представить следующим образом:

1. Катушка – это медный провод, намотанный на основание из немагнитного материала. Он может быть в тканевой изоляции или покрывается лаком, не пропускающим электричество.
2. Сердечник, содержащий железо и приходящий в действие при прохождении электрического тока через витки катушки.
3. Подвижный якорь – это пластина, которая крепится к якорю и оказывает воздействие на замыкающие контакты.
4. Контактная система – непосредственно переключатель состояния цепи.

В основе работы реле лежит явление электромагнитной силы. Она появляется в ферромагнитном сердечнике катушки, когда через нее пускается ток. Катушка в этом случае является втягивающим устройством.

Сердечник в ней связан с подвижным якорем, который и приводит в действие силовые контакты, осуществляя коммутацию. Они могут быть нормально открытого/нормально закрытого типа. Иногда блок контактов может содержать одновременно разомкнутые и замкнутые виды соединения.

При включении цепи механизм фиксирует это положение, которое меняется при повторной подаче импульса и снова фиксируется до следующего изменения

К катушке дополнительно может подключаться резистор, увеличивающий точность срабатывания, а также полупроводниковый диод, ограничивающий перенапряжение на обмотке. Кроме этого, в конструкции может присутствовать конденсатор, установленный параллельно контактам, для уменьшения искрения.

Более понятно работу устройства можно представить, разбив его на несколько блоков:

• исполняющий – это контактная группа, которая замыкает/размыкает электрическую цепь;
• промежуточный – катушка, сердечник и подвижный якорь задействуют исполняющий блок;
• управляющий – в этом реле преобразует электрический сигнал в магнитное поле.

Так как для переключения положения контактов необходим однократный электрический импульс, то можно сделать вывод о том, что эти приборы потребляют напряжение только в момент переключения. Это значительно экономит электроэнергию, в отличие от обычных проходных выключателей.

Второй разновидностью импульсного реле является электронный тип. За работу в нем отвечает микроконтроллер. Промежуточным блоком здесь служит катушка или полупроводниковый ключ. Использование в схеме таких элементов, как программируемые логические контроллеры, позволяет дополнить реле, например, таймером.

В устройстве этого вида нет механических подвижных элементов. Работу осуществляет датчик, распознающий сигнал управления и твердотельная электроника, которая коммутирует цепь

Характеристики и классификация вспомогательных реле

Согласно назначению данные устройства делятся на комбинированные, логические и измерительные реле. Комбинированные представляют собой группу некоторого количества реле, которые соединены общей взаимосвязью. Логические реле действуют индивидуально и часто используются в дискретных цепях. Измерительные реле имеют регулировку работы в некотором диапазоне значений.

Место соединения

Приборы по месту соединения делятся на первичные и вторичные реле. При подключении напрямую в электрическую цепь используют первичные реле, а при подключении через индуктивную (или же емкостную) связь применяют вторичные реле.

Защитные реле

Также есть так называемые защитные реле, которые практически идентичны по своему назначению и подразделяются на полупроводниковые, магнитоэлектрические, поляризационные, индукционные и электромагнитные реле. Это обуславливает различие вспомогательных реле по принципу их работы.

Ранее в большинстве случаев использовали реле с электромагнитным принципом работы. Сейчас наиболее популярными стали полупроводниковые на основе полупроводниковых элементов.

Когда встает вопрос как выбрать промежуточное реле, в первую очередь стоит обратить внимание на его характеристики. Ведь по внешнему виду данный прибор практически не отличается

Это обусловлено тем, что структура данного электронного устройства приблизительно одинаковая, которая включает панель, катушку, магнитопровод, полюсный наконечник, якорь, регулировочные шпильки, пружинный механизм и контактный блок. Реле рассчитывают, как для постоянного, так и для переменного напряжения.

Выбор реле

Приведем основные характеристики промежуточного реле, на которые стоит обращать внимание: вид тока, степень вибраций, габариты, количество пыли, тип и число контактов, взрывоопасность среды, допустимые значение токов на контактах, влажность окружающей среды, ток коммутации, интервал температур при эксплуатации, мощности потребления и напряжение питания. Вспомогательные реле, выполняющие необходимые функции в промышленности (например, в самолетах и машиностроении), зачастую снабжены специальными колодками для крепления на дин-рейку

Для крепления на этих рейках производятся колодки с большим диапазоном размеров разъемов, что позволяет более комфортно эксплуатировать прибор в рамках одного устройства для разных значений напряжения

Вспомогательные реле, выполняющие необходимые функции в промышленности (например, в самолетах и машиностроении), зачастую снабжены специальными колодками для крепления на дин-рейку. Для крепления на этих рейках производятся колодки с большим диапазоном размеров разъемов, что позволяет более комфортно эксплуатировать прибор в рамках одного устройства для разных значений напряжения.

Одной из важнейших характеристик считается время переключения контактов из одного положения в другое. Судя по этим данным возможно сделать вывод об уровне защиты оборудования от негативных факторов среды. Если время переключения реле составляет меньше 0,06 с, то возможно уменьшение инерции за счет использования шихтованного сердечника, который состоит из тонких склеенных пластин из металла.

Для реле с электромагнитным принципом работы габариты довольно важны. Механические устройства довольно часто применяются в цепях с повышенными напряжениями. Такие цепи постоянно имеют нужду в применении достаточно мощных контактов. Полупроводниковые ключи не выдерживают образующихся при такой работе температур.

При применении реле технике из промышленности очень важен критерий механических нагрузок. В связи с этим определенные типы промежуточных реле конструируются и проектируются для разных условий эксплуатации.

Способы по включению промежуточных реле

Существует два способа по включению промежуточного реле:

• Шунтовый — обмотку реле включают на полное напряжение сети, при этом она будет называться обмоткой напряжения;
• Сериесный – обмотку реле включают с отключающей катушкой привода выключателя последовательно, при этом она будет называться токовой обмоткой.

Промежуточные реле могут выполняться с одной обмоткой, двумя обмотками и реже — тремя, исходя из особенностей конструкции.

Срабатывать реле должны надежно при нормальном напряжении в источнике оперативного питания, и в случае аварийного понижения напряжения до 20-40%.

Устройство реле

Реле представляет собой катушку, обмотка которой содержит большое количество витков медного изолированного провода. Внутри катушки находится металлический стержень (сердечник), закрепленный на Г-образной пластине, называемой ярмом. Катушка и сердечник образуют электромагнит, а сердечник, ярмо и якорь образуют магнитопровод реле.

Над сердечником и катушкой расположен якорь, выполненный в виде пластины из металла и удерживаемый при помощи возвратной пружины. На якоре жестко закреплены подвижные контакты, напротив которых расположены соответствующие пары неподвижных контактов. Контакты реле предназначены для замыкания и размыкания электрической цепи.

Конструктивное строение прибора

Электромагнитные устройства подключаются к электроцепи, осуществляющей контроль или регулировку изделий, которые подключены к силовому узлу, для преобразования. Запуск может осуществляться влиянием различного рода факторов: электропитание, световая энергия, гидростатическое или давление газа.

Конструктивное устройство электромагнитного реле:1 – пружина; 2 – подвижный якорь; 3 – ферромагнитный стержень (сердечник); 4 – катушка; 5 – основание; 6 – один или несколько неподвижных контактов; 7 – исполнительный орган

Согласно стандартам, простейшее контактное устройство координируется тремя основными участками: воспринимающий, промежуточный и исполнительный. Каждый из них представлен индивидуальным механизмом, отвечающим за определенные действия в коммутационной системе.

Первичный, так называемый чувствительный, элемент производит реакцию на входящий параметр и трансформирует его в физическую величину, требующуюся для функционирования контактора.

Такой воспринимающий механизм воплощен в электромагнитной катушке с сердечником — на схеме обозначен номером 4. В зависимости от сети, к нему может быть подключено или переменное, или постоянное напряжение.

Промежуточное звено начинает сравнительный анализ преобразованной величины с заложенным образцом. Как только достигается заданное значение, узел передает сигнал чувствительного механизма исполнительному. Этот участок состоит из пружин противодействия (1) и успокоителей.

Успокоительные элементы в контакторе используются для устранения колебаний подвижных сегментов, а в реле времени – для обеспечения необходимого временного интервала

В производственной части посредством коммутационных линий (6), расположенных на корпусе над колодкой, воспроизводится влияние на подчиненную линию и контакты замыкаются.

Область применения

Промежуточное реле в электрощитке

РП есть почти во всех схемах питания, управления и защиты. Коммутационные аппараты используются в подстанциях, диспетчерских, котельных. На производственной линии прибор может выполнять как одновременно, так и последовательно несколько коммутаций в цепях управления или питания. РП широко используют для вычислительной техники, в телекоммуникациях, средствах управления и прочих электронных приборах.

В системах водоснабжения и подогрева при включении глубинного насоса питание поступает на катушку. При замыкании контактов начинает работать система контроля. Дисплей отображает параметры напряжения, фазные токи нагрузки, при необходимости температуру и другие данные в зависимости от сложности схемы.

В системе подогрева реле выступает как усилитель управляющего сигнала. Тепловой датчик подает сигнал, который включает РП. Контакты последнего подают напряжение на обмотку, после чего контакты замыкаются. Таким образом происходит подключение питания к тэну, кипятильнику, бойлеру и другим мощным нагревательным приборам.

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.