Устройство, схема и подключение промежуточного реле

Добрый день, дорогие читатели сайта sesaga.ru. Промежуточные электромагнитные реле используются во многих электронных и электрических схемах и предназначаются для коммутации электро цепей.

Они применяются для усиления и изменения электрических сигналов; запоминания информации и программирования; распределения электроэнергии и управления работой индивидуальных элементов, устройств и блоков аппаратуры; сопряжения элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры, работающих на самых разных уровнях стрессов и принципах действия; в схемах сигнализации, автоматики, защиты и т.п.

Схемы включения реле

Переходное электромагнитное реле собой представляет электромеханическое устройство, способное коммутировать электрические цепи, а еще управлять иным электрическим устройством. Электромагнитные реле разделяют на реле постоянного и электрического тока.

Работа электромагнитного реле основывается на взаимном действии магнитного потока обмотки и подвижного стального якоря, который намагничивается этим потоком. На рисунке показан внешний вид промежуточного реле типа РП-21.

Схемы включения реле

1. Устройство реле.

Реле собой представляет катушку, обмотка которой содержит огромное количество витков медного изолированного провода. В середине катушки находится пирон (сердечник), закрепленный на Г-образной пластине, называемой ярмом.

Катушка и сердечник образовывают электромагнит, а сердечник, ярмо и якорь образовывают магнитопровод реле.

Схемы включения реле

Над сердечником и катушкой размещен якорь, сделаный в форме металлические пластины и удерживаемый с помощью возвратной пружины. На якоре жестко закреплены двигающиеся контакты, напротив которых размещены необходимые пары недвигающихся контактов.

Контакты реле предназначаются для замыкания и отключения питания электрической цепи.

Схемы включения реле
Схемы включения реле

2. Как работает реле.

В исходном состоянии, пока на обмотку реле не подано напряжение, якорь под воздействием возвратной пружины находится на определенном расстоянии от сердечника.

Схемы включения реле

При подаче напряжения в обмотке реле сразу начинает течь ток и его магнитное поле намагничивает сердечник, который преодолевая усилие возвратной пружины, притягивает якорь. В данный момент контакты, закрепленные на якоре, двигаясь, замыкаются или размыкаются с неподвижными контактами.

Схемы включения реле

После выключения напряжения ток в обмотке пропадает, сердечник размагничивается, и пружина возвращает якорь и контакты реле в начальное положение.

как подключить автомобильное реле / свет ,стартер , печка ,зажигание ,противотуманные фары

3. Контакты реле.

В зависимости от конструктивных свойств контакты промежуточных реле бывают хорошо разомкнутые (замыкающие), хорошо замкнутые (размыкающие) или перекидные.

Схемы включения реле

3.1. Хорошо разомкнутые контакты.

Пока напряжение питания не подано на катушку реле, его хорошо разомкнутые контакты всегда разомкнуты. При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты замыкаются, замыкая электрическую цепь.

На рисунках ниже показана работа хорошо разомкнутого контакта.

Схемы включения реле
Схемы включения реле

3.2. Хорошо замкнутые контакты.

Хорошо замкнутые контакты работают наоборот: пока реле обесточено, они всегда замкнуты. При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты размыкаются, размыкая электрическую цепь.

На рисунках показана работа хорошо разомкнутого контакта.

Схемы включения реле
Схемы включения реле

3.3. Перекидные контакты.

У перекидных контактов при обесточенной катушке усредненный контакт, закрепленный на якоре, считается общим и замкнут с одним из недвигающихся контактами. При срабатывании реле усредненный контакт одновременно с якорем передвигается в сторону иного неподвижного контакта и замыкается с ним, одновременно разрывая связь с первым неподвижным контактом.

На рисунках ниже показана работа перекидного контакта.

Схемы включения реле
Схемы включения реле

Многие реле имеют не одну, а несколько контактных групп, что дает возможность выполнять управление несколькими работающими от электричества цепями одновременно.

Схемы включения реле

К контактам промежуточных реле предъявляют специальные требования. Они должны содержать небольшое переходное сопротивление, большую устойчивость к изнашиванию, малую предрасположенность к привариванию, высокую проводимость электричества и высокий служебный срок.

Во время работы контакты собственными токоведущими поверхностями прижимаются друг к другу с конкретным усилием, создаваемым возвратной пружиной. Токоведущая поверхность контакта, контактирующая с токоведущей поверхностью иного контакта именуется контактной поверхностью, а место перехода тока из одной контактной поверхности в иную именуется электрическим контактом.

Схемы включения реле

Соприкосновение 2-ух поверхностей происходит не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками, так как даже при очень старательной отделке контактной поверхности на ней все равно могут оставаться микроскопические бугорки и шероховатости. Благодаря этому площадь касания зависит от материала, качества обработки контактных поверхностей и усилия сжатия.

На рисунке показаны контактные поверхности нижнего и верхнего контактов в сильно увеличенном виде.

Схемы включения реле

В месте перехода тока с одного контакта в другой появляется электрическое сопротивление, оно называется переходным сопротивлением контакта. На величину переходного сопротивления важное воздействие оказывает величина контактного нажатия, а еще сопротивление окисных и сульфидных пленок, покрывающих контакты, так как они считаются плохими проводниками.

В процессе непрерывной эксплуатации поверхности контактов снашиваются и могут покрываться налетами копоти, окисными пленками, пылью, непроводящими частичками. Также износ контактов может быть вызван механическими, химическими и работающими от электричества факторами.

Простые Самоделки на Реле. Одна деталь — четыре опыта.

Схемы включения реле

Механический износ происходит при скольжении и ударах контактных поверхностей. Впрочем основной причиной разрушения контактов являются электрические токи в газах, появляющиеся при размыкании и замыкании цепей а именно цепей постоянного тока с индуктивной нагрузкой. В момент отключения питания и замыкания на контактных поверхностях происходят явления плавления, испарения и размягчения контактного материала, а еще перенос металла с одного контакта на другой.

Для материалов для контактов реле используют серебро, сплавы твёрдых и тугоплавких металлов (вольфрам, рений, молибден) и металлокерамические композиции. Самое большее использование получило серебро, обладающее малым контактным сопротивлением, высокой электропроводностью, хорошими технологичными качествами и практически низкой ценой.

Необходимо не забывать, что полностью надежных контактов нет, благодаря этому для увеличения их надежности используют параллельное и методичное включение контактов: при последовательном включении контакты могут порвать большой ток, а параллельное включение увеличивает надежность замыкания электрической цепи.

4. Электросхема реле.

На принципиальных схемах катушка электромагнитного реле изображается прямоугольником и буквой «К» с цифрой порядкового номера реле в схеме. Контакты реле обозначаются той же буквой, но с 2-мя числами, разделенными точкой: первая цифра указывает на порядковый номер реле, а вторая на порядковый номер контактной группы этого реле.

Если же на схеме контакты реле размещены рядом с катушкой, то их объединяют штриховой линией.

Схемы включения реле

Помните. На схемах контакты реле изображают в состоянии, когда на него напряжение еще не подано.

Электрическую схему и нумерацию выводов реле изготовитель указывает на крышке, закрывающей рабочую часть реле.

Схемы включения реле
Схемы включения реле

На рисунке видно, что выводы катушки обозначены числами 10 и 11, и что реле имеет 3 группы контактов:
7 — 1 — 4
8 — 2 — 5
9 — 3 — 6
Тут же под электрической схемой указаны электрические параметры контактов, показывающие, какой самый большой ток они могут пропустить (коммутировать) через себя.

Схемы включения реле

Контакты данного реле коммутируют электрический ток не больше 5 А при напряжении 230 В, и постоянный ток не больше 5 А при напряжении 24 В. Если же через контакты пропускать ток больше установленного, то они достаточно быстро поломаются.
На некоторых типах реле изготовитель дополнительно нумерует выводы со стороны присоединений, что весьма комфортно.

Схемы включения реле

Для удобства эксплуатации, замены и монтажа реле используют специализированные колодки, которые ставятся на типовую DIN-рейку. В колодках учтены отверстия для контактов реле и винтообразные контакты для подсоединения внешних проводников.

Винтообразные контакты имеют нумерацию контактов, которая отвечает нумерации контактов реле.

Схемы включения реле
Схемы включения реле

Также на катушках реле указывают род тока и напряжение эксплуатации обмотки реле.

Схемы включения реле
Схемы включения реле

На этом пока закончим, а во второй части рассмотрим ключевые показатели и подключение электро-магнитных реле, где на примерах обычных схем разберем работу реле.
До встречи на страничках сайта.
Удачи!
1. И. Г. Игловский, Г. В. Владимиров – «Справочник по электромагнитным реле», Л., Энергия, 1975 г.
2. М. Т. Левченко, П. Д. Черняев – «Промежуточные и указательные реле в устройствах релейной защиты и автоматики», Энергия, Москва, 1968, (Б-ка электромонтера, вып. 255).
3. В. Г. Борисов, – «молодой радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.

Устройство и варианты использования реле, как подобрать и правильно подключить реле

Коммутация – это включение или выключение электрического прибора в сеть. Чтобы это сделать применяют разъединители, выключатели, автовыключатели, реле, пускатели, контакторы. Последние три (реле, пускатель и магнитный контактор) подобны по собственному строению, но предназначаются для самых разнообразных мощностей нагрузки.

Это индукционные коммутационные устройства. У новичков часто появляются вопросы типа:
«Для чего у реле столько контактов?»;
«Как заменить реле, если нет аналогичного по расположению выводов?»;

Я постараюсь дать ответ на все данные вопросы в статье.

Схемы включения реле

Зачем необходимо реле?
Чтобы включить нагрузку необходимо подать на её выводы напряжение, оно может быть постоянным и переменны, с самым разнообразным количеством фаз и полюсов.

Напряжение можно подать несколькими вариантами:
Разъёмное соединение (вставить вилку в розетку или штекер в гнездо);

Разъединителем (как вы включаете свет в комнате, к примеру);
Через реле, пускатель, контактор или полупроводниковый коммутационный прибор.
Первые два способа лимитированны как по самой большой коммутационной мощности, так и по расположению места подключения.

Это комфортно, если свет или прибор вы включаете выключателем или автоматом при этом и они размещены рядом между собой.
Например, приведу ситуацию, к примеру водонагревательный бак (электрический водонагреватель) – это очень мощная нагрузка (1 – 3 и более кВт). Ввод электрической энергии в пространстве коридора, и там же на электрощите у вас размещен автомат включения водонагревателя косвенного нагрева, тогда вам необходимо протянуть провод сечением 2.5 кв. мм.

На 3-5 метров. А если вам необходимо включить подобную нагрузку на большом расстоянии?
Для удалённого управления можно применять аналогичный разъединитель, но чем больше расстояние – тем большим выйдет сопротивление кабеля, значит, необходимо будет применять кабеля с большим сечением, а это не дешево.

Да и если провод оборвется – конкретно на месте включить прибор точно не выйдет.
Для этого применяют реле, которое установлено конкретно возле нагрузки, а включать его на расстоянии. Для этого не требуется толстый провод, ведь управляющий сигнал в большинстве случаев от единиц до десятков ватт, при этом может включаться нагрузка в несколько киловатт.

Выключатели и разъединители – необходимы для ручного включения нагрузки, для того, чтобы управлять ею автоматично, необходимо применять реле или полупроводниковые приборы.
Схемы защиты электрических установок.

Для автоматизированного ввода энергии защиты от низких и больших напряжений, Реле максимального тока – для срабатывания токовых защит, разрешения пуска электрических машин и др.;

Схемы включения реле

Как работает реле?
Электромагнитное реле состоит из катушки, якоря и набора контактов.

Набор контактов бывает разным, к примеру:
Реле с одной парой контактов;
С 2-мя парами контактов (нормально-замкнутые – NC, и нормально-разомкнутые – NO);

С несколькими группами (для управления нагрузкой в независимых один от одного цепях).
Катушка может быть рассчитана на самую разнообразную величину переменного и постоянного тока, вы можете выбрать под собственную схему, чтобы не применять еще один хороший источник для управления катушки. Контакты могут коммутировать как постоянный, так и электрический ток, величина электрического тока и напряжения в большинстве случаев указана на крышке реле.

Мощность нагрузки зависит от коммутационной способности аппарата обусловленного его конструкцией, на мощных электро-магнитных коммутационных устройствах есть дугогасительная камера, для управления мощной резистивной и индуктивной нагрузкой, к примеру электрическим двигателем.

Схемы включения реле

Работа реле основывается на работе магнитного поля. Когда на катушку подаётся ток, то силовые линии магнитного поля пронизывают её сердечник. Якорь сделан из материала, который магнитится и он притягивается к сердечнику катушки.

На якоре может быть размещена контактная медная пластика и гибкая подводка (кабель), тогда якорь расположена под напряжением и по медным шинам подаётся напряжение на неподвижный контакт.
Напряжение подсоединяется к катушке, магнитное поле притягивает якорь, он замыкает или размыкает контакты.

Когда напряжение исчезает – якорь возвращается в обычное состояние возвратной пружиной.

Схемы включения реле

Могут быть и остальные конструкции, к примеру, когда якорь толкает подвижный контакт, и он переключается от нормального состояния к активному, это нарисовано на картинке ниже.

Схемы включения реле

Итог: Реле позволяет малым током через катушку управлять высоким током через контакты. Величина управляющего и коммутируемого (через контакты) напряжения бывает разнообразная и не зависит один от одного.

Аналогичным образом мы приобретаем гальванически развязанное управление нагрузкой. Это даёт большое преимущество перед полупроводниками.

А дело все в том, что сам по себе транзистор или тиристор он не развязан гальванически, даже больше того конкретно связан.
Токи базы это часть тока коммутируемой через эмиттер-коллектор цепи, в тиристоре, как правило, ситуация подобна. Если PN-переход повреждается – напряжение включаемой цепи может попасть на цепь управления, если это кнопка – не бойтесь, а если это микросхема или микроконтроллер – они, вероятнее всего, тоже поломаются, благодаря этому реализовывается добавочная гальваническая развязка через оптопару или преобразователь электрической энергии.

А чем больше деталей – тем меньше надежность.
возможность ремонта. вы можете сделать ревизию большинства реле, к примеру, подчистить контакты от нагара и оно по-новому заработает, а при конкретной сноровке можно заменить катушку или подпаять её выводы если они оторвались от выходящих контактов;
полная гальваническая развязка силовой цепи и цепи управления;

Супер-Схема! Всего 3 детали!

Блок плавного включения светодиодов.

невысокое переходное сопротивление контактов.

Чем ниже сопротивление контактов, тем меньше теряется напряжения на них и меньше нагрев. Электронные реле выделяют тепло, немного ниже я бегло расскажу про них.

в виду того, что конструкция по существу механическая – ограниченное число срабатываний. Хотя для современных реле оно доходит до миллионов срабатываний.

Так что неблаговидный момент минус.
скорость срабатывания.

Электромагнитное реле срабатывает за доли секунды, тогда как полупроводниковые ключи могут переключаться миллион раз в секунду. Благодаря этому необходимо подходить с умом к выбору коммутационной аппаратуры.
при отклонениях от управляющего напряжения может быть дребезжание реле, т.е. состояние, когда ток через катушку мал, для нормального удержания якоря, и оно «жужжит» открываясь и закрываясь с высокой скоростью.

Это опасно скорым выходом его из строя. Отсюда вытекает следующее правило – для управления реле аналоговый сигнал должен подаваться через пороговые устройства, типа триггера Шмидта, компаратора, микроконтроллера и т.д.;

Схемы включения реле

Характеристики реле
Чтобы правильно выбрать реле необходимо принимать во внимание ряд показателей, который описывает его специфики:
1. Напряжение срабатывания катушки.

12 В реле не будет устойчиво работать или не включится совсем если вы на его катушку подадите 5 В.
3. Кол-во контактных групп. Реле может быть 1-канальным, т.е. содержать 1 коммутационную пару.

А может и 3-канальным, что даст возможность подсоединять 4 полюса к нагрузке (к примеру, три фазы 380В)
4. Самый большой ток через контакты;
5. Максимальное коммутируемое напряжение.

У одного и того же реле оно различное для постоянного и переменного токов, к примеру 220 В переменного и 30 В постоянного. Это связано со спецификами дугообразования при коммутации различных электроцепей.

6. Вариант монтажа – клеммные колодки, вывод для клемм, пайка в плату или установка на DIN-рейку.

Схемы включения реле

Электронные реле
Простое электромагнитное реле при срабатывании щелкает, что может мешать вам во время использования этих устройств в бытовых помещениях. Электронное реле, либо его другое название твердотельное реле, лишено такого недостатка, но оно выделяет тепло, т.к. в качестве ключа применяется транзистор (для реле постоянного тока) или симистор (для реле электрического тока).

Не считая полупроводникового ключа в электронном реле поставлена обвязка для оснащения возможности управления ключом необходимым руководящим напряжением.

Схемы включения реле
Схемы включения реле

Такое реле для управления применяет стабильное напряжение от 3 до 32, а коммутирует переменое от 24 до 380 В с током до 10 А.
небольшое употребление управляющего тока;
отсутствия шума при переключении;
широкий ресурс (миллиард и больше срабатываний, а это в тысячу раз более чем у электромагнитного).
может сгореть от перегревания;
если сгорит – отремонтировать не выйдет.

Как подключить реле?
На картинке ниже хорошо показана схема подсоединения реле к сети и нагрузке.

На один из силовых контактов подсоединяют фазу, на второй нагрузку, а ноль на второй вывод нагрузки.

Схемы включения реле

Так собирается силовая часть. Цепь управления собирается так: источник питания, к примеру аккумулятор или блок питания, если реле управляемое постоянным током, через кнопку подсоединяется к катушке. Для управления реле электрического тока схема аналогична, на катушку подается переменое напряжение необходимой величины.

Тут понятно, что напряжение управления совсем не зависит от напряжения в нагрузке, тоже и с токами. Ниже вы видите схему управления активаторами центрального замка автомобиля с двухполярым управлением.

Задача следующая, чтобы активатор сделал движение вперед необходимо подключить плюс и минус к его соленоиду, чтобы сдвинуть его назад – полярность необходимо заменить. Это сделано при помощи 2-ух реле с 5-ю контактами (нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый).

Схемы включения реле

Когда напряжение подаётся на левое реле, плюс подается на нижний кабель (по схеме) активатора, через нормально-замкнутые контакты правого реле верхний кабель активатора подключен к негативному выводу (к массе).
Когда напряжение подано на катушку правого реле, а левое обесточено, полярность выходит обратной: плюс через нормально-разомкнутый контакт правого реле подаётся на верхний кабель. А через нормально-замкнутые контактны правого реле – нижний кабель активатора соединен с массой.

Этот частный случай я привел например того, что при помощи реле не только можно включать напряжение на нагрузку, но и выполнять многообразные схемы подсоединения и переполюсовки.
Как подключить реле к микроконтроллеру
Чтобы управлять нагрузкой электрического тока через микроконтроллер хорошо применять реле.

Но появляется маленькая проблема: ток употребления реле очень часто превосходит самый большой ток через пин микроконтроллера. Чтобы её решить – необходимо улучшить ток.

Схемы включения реле

На схеме нарисовано подключение реле с катушкой на 12В. Тут транзистор VT4 обратной проводимости, он играет роль усилителя тока, резистор R нужен что бы ограничить тока через базу (ставится таким образом, чтобы ток был не больше чем самый большой ток через пин микроконтроллера).
Резистор в цепи коллектора необходим, чтобы задать ток катушки, выбирается по величине электрического тока срабатывания реле, как правило, его можно убрать.

Параллельно катушке поставлен обратный диод VD2 – он необходим, чтобы всплески самоиндукции не убили транзистор и выход микроконтроллера. С диодом всплески отправятся в сторону источника питания, и энергия магнитного поля остановит собственную работу.
Ардуино и реле
Для поклонников Arduino есть готовые релейные шилды и отдельные модули.

Чтобы уберечь выходы микроконтроллера в зависимости от определенного модуля может быть воплощена опторазвязка управляющего сигнала, что существенно повысит прочность схемы.

Схемы включения реле

Схема аналогичного модуля вот:

Схемы включения реле

Мы утверждали о характеристиках реле, так вот они часто указаны в маркировке на передней крышке. Внимание свое обратите на фото релейного модуля:

10A 250VAC – значит что может управлять нагрузкой переменного напряжения до 250В и с током до 10 А;
10A 30VDC – для постоянного тока напряжение в нагрузке не должно быть больше 30В.
SRD-05VDC-SL-C – маркировка, зависит от каждого произовдителя.

В ней мы видим 05VDC – это означает, что реле сработает от напряжения в 5В на катушке.
При этом у реле есть хорошо открытый контакты, всего 1 подвижный контакт.

Схема подсоединения к ардуине показана ниже.

Схемы включения реле

Реле это традиционный коммутационный прибор который применяется везде: пультах управления в щитовых цехов промышленного характера, в автоматике, для защиты оборудования и человека, для избирательного подсоединения определенной цепи, в лифтовом оборудовании.
Начинающему электрику, электронщику или радиолюбителю чрезвычайно важно обучиться применять реле и составлять схемы с ними, так вы можете использовать их в работе и хозяйстве, выполняя релейные алгоритмы без использования микроконтроллеров.

Это хотя и повысит размеры, но существенно сделает лучше надежность схемы. Ведь надежность это не только долговечность, но и безотказность и возможность ремонта!

Как подключить через реле. Схемы

Начинающим автоэлектрикам и людям, дорабатывающим собственный автомобиль, очень часто трудно понять фразу «подключить через реле». Что означает подключение через реле и как сделать это? Попытаемся разобраться в этом.

Перед тем как изучать схему включения какого-нибудь устройства автомобиля через реле, необходимо иметь в виду, что такое реле вообще и как оно работает. Об этом детально написано тут.

После того, как вы поймете рабочий принцип этого несложного устройства, разобраться с его подключением будет намного легче.
Общий смысл подсоединения через реле – нагрузка на выключатель, который управляет устанавливаемым оборудованием. Все мощные потребители электричества в автомобиле (к примеру, лампы фар, стартер, бензонасос, подогрев заднего стекла, электроусилитель руля) подключены через реле.

Из-за этого, такими устройствами можно управлять небольшими привлекательными кнопочками взамен грубых и больших рубильников. Плюс ко всему, в некоторых случаях, реле дает возможность экономить на проводах.

Схемы включения реле

Реле подсоединяют в «разрыв» электрической цепи. Рассмотрим установку реле на примере бензонасоса.

Питание на него подается блоком управления двигателем (дальше – компьютером) и, чтобы дорожки платы компьютера выдержали ток, потребляемый насосом, их понадобилось бы делать слишком сильными. Прохождение сильного тока рядом с чувствительными электронными элементами компьютера, может оказывать влияние на их работу.

Во избежание аналогичных проблем, между компьютером и бензонасосом ставится реле и компьютер подсоединяется не к насосу, а к этому небольшому «помощнику».

Импульсное реле. Управление освещением в доме и квартире.

Реле света бистабильное. Схема

Реле как бы делит кабель, идущий от блока предохранителей к насосу на 2 половины, которые могут замыкаться в середине реле при подаче напряжения на управляющие контакты магнита.

Как мы уже говорили в статье об устройстве реле, управляющий ток чрезвычайно мал и совсем не сможет повредить компьютеру. Компьютер подает напряжение на управляющие контакты реле, а уже оно «соединяет» в середине себя силовую цепь и подключает бензонасос.
По аналогичному принципу реле ставится и на любые иные потребители электричества в автомобиле.

Рассмотрим подключение противотуманок.

Схемы включения реле

Провода на противотуманки идут от блока предохранителей, однако по пути они проходят через реле. Управляет процессом включения/выключения фар кнопка на торпеде.

При ее нажатии напряжение подается на один из управляющих контактов реле, и оно замыкает силовую цепь – лампы в фарах зажигаются. Второй управляющий контакт реле – «глобальный», другими словами по нему напряжение уходит на автомобильный кузов, создавая электрическую цепь.
Применяя данную схему можно подключить фактически любое мощное устройство и управлять им маленькой прекрасной клавишей.

В большинстве случаев реле может стать спасением от фабричных недоработок. Так, к примеру, в ВАЗ-2106 ток, идущий на втягивающее реле стартера через замок зажигания, очень быстро приводит к поломки контактной группы замка. Избавляются от этой не приятные моменты установкой промежуточного реле и изменением питания втягивающего реле.

После доработки, через контактную группу замка начинает проходить слабый управляющий ток, а уже реле подключает мощное питание стартера.