Elektromagnetiskt relä: enhet, märkning, typer + detaljer om anslutning och justering

Konvertera elektriska signaler till motsvarande fysiska kvantitet - rörelse, kraft, ljud etc.etc., utförs med hjälp av enheter. En frekvensomriktare bör klassificeras som en omvandlare eftersom det är en enhet som ändrar en typ av fysisk storhet till en annan.

Frekvensomriktaren aktiveras eller styrs vanligtvis av en lågspänningskommandosignal. Den klassificeras vidare som en binär eller kontinuerlig enhet baserat på antalet stabila tillstånd. Således är ett elektromagnetiskt relä en binär drivenhet, med hänsyn till två tillgängliga stabila tillstånd: på - av.

Den presenterade artikeln undersöker i detalj principerna för driften av ett elektromagnetiskt relä och omfattningen av användningen av enheterna.

Grunderna i Drive design

Termen "relä" är karakteristisk för enheter som tillhandahåller en elektrisk anslutning mellan två eller flera punkter genom en styrsignal.

Den vanligaste och mest använda typen av elektromagnetiskt relä (EMR) är den elektromekaniska designen.

Så här ser en design ut från en mängd produkter som kallas elektromagnetiska reläer. Här visas en sluten version av mekanismen med ett transparent plexiglaslock

Det grundläggande kontrollschemat för all utrustning ger alltid möjligheten att slå på och av den. Det enklaste sättet att utföra dessa steg är att använda strömbrytare.

Manuellt manövrerade strömbrytare kan användas för styrning, men har nackdelar. Deras uppenbara nackdel är att ställa in "på" eller "av" tillstånden fysiskt, det vill säga manuellt.

Manuella omkopplingsanordningar är vanligtvis stora, långsamt verkande, som kan koppla små strömmar.

Den manuella omkopplingsmekanismen är en "avlägsen släkting" till elektromagnetiska reläer. Ger samma funktionalitet - byte av arbetslinjer, men styrs uteslutande manuellt

Samtidigt representeras elektromagnetiska reläer huvudsakligen av elektriskt styrda omkopplare. Enheterna har olika former, dimensioner och är uppdelade efter deras märkeffekt. Möjligheterna för deras tillämpning är omfattande.

Sådana enheter, utrustade med ett eller flera par av kontakter, kan vara en del av en enda design av större kraftställdon - kontaktorer, som används för att byta nätspänning eller högspänningsanordningar.

Grundläggande principer för EMR-drift

Traditionellt används reläer av elektromagnetisk typ som en del av elektriska (elektroniska) omkopplingsstyrkretsar. I detta fall installeras de antingen direkt på kretskort eller i ett fritt läge.

Generell struktur för enheten

Belastningsströmmarna för de använda produkterna mäts vanligtvis från bråkdelar av en ampere till 20 A eller mer. Reläkretsar är utbredda i elektronisk praxis.

Enheter av olika konfigurationer, designade för installation på elektroniska kretskort eller direkt som en separat installerad enhet

Konstruktionen av ett elektromagnetiskt relä omvandlar det magnetiska flödet som genereras av den applicerade AC/DC-spänningen till mekanisk kraft. Tack vare den resulterande mekaniska kraften styrs kontaktgruppen.

Den vanligaste designen är en produktform som innehåller följande komponenter:

• spännande spole;
• stålkärna;
• stödchassi;
• kontaktgrupp.

Stålkärnan har en fast del som kallas rocker och en rörlig fjäderbelastad del som kallas ankaret.

I huvudsak kompletterar ankaret magnetfältskretsen genom att stänga luftgapet mellan den stationära elektriska spolen och det rörliga ankaret.

Detaljerad layout av strukturen: 1 – frigöringsfjäder; 2 - metallkärna; 3 - ankare; 4 – kontakt normalt stängd; 5 – kontakt normalt öppen; 6 – allmän kontakt; 7 - spole av koppartråd; 8 - rocker

Armaturen rör sig på gångjärn eller roterar fritt under påverkan av det genererade magnetfältet. Detta stänger de elektriska kontakterna som är fästa på beslagen.

Typiskt återför en returfjäder placerad mellan vipparmen och ankaret kontakterna till deras ursprungliga läge när reläspolen är strömlös.

Drift av det elektromagnetiska reläsystemet

En enkel klassisk EMR-design har två uppsättningar elektriskt ledande kontakter.

Baserat på detta realiseras två tillstånd i kontaktgruppen:

1. Normalt öppen kontakt.
2. Normalt sluten kontakt.

Följaktligen klassificeras ett par kontakter som normalt öppna (NO) eller, i ett annat tillstånd, normalt slutna (NC).

För ett relä med normalt öppet kontaktläge uppnås det "stängda" tillståndet endast när fältströmmen passerar genom den induktiva spolen.

Ett av två möjliga alternativ för att ställa in standardkontaktgruppen. Här, i spolens strömlöst tillstånd, är "default"-läget satt till normalt stängt (stängt) läge

I ett annat alternativ förblir kontakternas normalt stängda läge konstant när det inte finns någon magnetiseringsström i spolkretsen. Det vill säga, omkopplarkontakterna återgår till sitt normala stängda läge.

Därför bör termerna "normalt öppen" och "normalt stängd" hänvisa till tillståndet för de elektriska kontakterna när reläspolen är strömlös, det vill säga relämatningsspänningen är avstängd.

Kontaktgrupper för elektriska reläer

Reläkontakter är vanligtvis elektriskt ledande metallelement som berör varandra och slutför en krets, som fungerar på samma sätt som en enkel strömbrytare.

När kontakterna är öppna mäts resistansen mellan de normalt öppna kontakterna som ett högt värde i megaohm. Detta skapar ett öppet kretsförhållande när strömpassagen i spolkretsen elimineras.

Kontaktgruppen för alla elektromekaniska omkopplare i öppet läge har ett motstånd på flera hundra megaohm. Värdet på detta motstånd kan variera något mellan olika modeller.

Om kontakterna är slutna bör kontaktresistansen teoretiskt vara noll - resultatet av en kortslutning.

Detta tillstånd observeras dock inte alltid.Kontaktgruppen för varje enskilt relä har ett visst kontaktmotstånd i "stängt" tillstånd. Detta motstånd kallas stabilt.

Funktioner för passage av lastströmmar

För övningen att installera ett nytt elektromagnetiskt relä noteras omkopplingskontaktresistansen att vara liten, vanligtvis mindre än 0,2 Ohm.

Detta förklaras enkelt: nya spetsar förblir rena för tillfället, men med tiden kommer spetsens motstånd oundvikligen att öka.

Till exempel, för kontakter som bär en ström på 10 A, blir spänningsfallet 0,2x10 = 2 volt (Ohms lag). Av detta visar det sig att om matningsspänningen som tillförs kontaktgruppen är 12 volt, så kommer spänningen för lasten att vara 10 volt (12-2).

När metallkontaktspetsar slits utan att vara ordentligt skyddade från höga induktiva eller kapacitiva belastningar, är ljusbågsskador oundvikliga.

En elektrisk ljusbåge på en av kontakterna på en elektromekanisk omkopplingsanordning. Detta är en av orsakerna till skada på kontaktgruppen i avsaknad av lämpliga åtgärder

En elektrisk ljusbåge - gnistor vid kontakterna - leder till en ökning av kontaktmotståndet hos spetsarna och som en konsekvens till fysisk skada.

Om du fortsätter att använda reläet i detta tillstånd kan kontaktspetsarna helt förlora sina fysiska kontaktegenskaper.

Men det finns en allvarligare faktor när ljusbågsskador slutar att svetsa ihop kontakterna, vilket skapar kortslutningsförhållanden.

I sådana situationer finns det risk för skada på kretsen som kontrolleras av EMR.

Så om kontaktresistansen ökar på grund av inverkan av den elektriska bågen med 1 Ohm, ökar spänningsfallet över kontakterna för samma belastningsström till 1 × 10 = 10 volt DC.

Här kan storleken på spänningsfallet över kontakterna vara oacceptabelt för belastningskretsen, särskilt när man arbetar med matningsspänningar på 12-24 V.

Materialtyp för reläkontakt

För att minska inverkan av ljusbågen och höga motstånd är kontaktspetsarna på moderna elektromekaniska reläer gjorda eller belagda med olika silverbaserade legeringar.

På så sätt är det möjligt att avsevärt förlänga kontaktgruppens livslängd.

Spetsar på kontaktplattor för elektromekaniska kopplingsanordningar. Här är alternativen för silverpläterade tips. Denna typ av beläggning minskar skadefaktorn

I praktiken används följande material för att bearbeta spetsarna på kontaktgrupper av elektromagnetiska (elektromekaniska) reläer:

• Ag - silver;
• AgCu - silver-koppar;
• AgCdO - silver-kadmiumoxid;
• AgW - silver-volfram;
• AgNi - silver-nickel;
• AgPd - silver-palladium.

Ökning av livslängden för reläkontaktgruppernas spetsar genom att minska antalet ljusbågar uppnås genom att ansluta resistiva kondensatorfilter, även kallade RC-dämpare.

Dessa elektroniska kretsar är parallellkopplade med kontaktgrupper av elektromekaniska reläer. Spänningstoppen, som noteras i ögonblicket för att öppna kontakterna, med denna lösning verkar vara säkert kort.

Användningen av RC-dämpare gör det möjligt att dämpa den elektriska ljusbågen som bildas vid kontaktspetsarna.

Typisk utformning av EMR-kontakter

Utöver de klassiska normalt öppna (NO) och normalt slutna (NC) kontakterna, involverar mekaniken för reläkoppling också klassificering baserad på verkan.

Funktioner i designen av anslutande element

Reläkonstruktioner av elektromagnetisk typ i denna utföringsform tillåter en eller flera separata omkopplarkontakter.

Så här ser en enhet ut, tekniskt konfigurerad för SPST-design - enpolig och enkelriktad. Det finns även andra versioner tillgängliga

Utformningen av kontakterna kännetecknas av följande uppsättning förkortningar:

• SPST (Single Pole Single Throw) - enpolig enkelriktad;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - enkelpolig dubbelriktad;
• DPST (Double Pole Single Throw) – bipolär enkelriktad;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – bipolär dubbelriktad.

Varje sådant anslutningselement betecknas som en "stolpe". Vilken som helst av dem kan anslutas eller återställas, samtidigt som reläspolen aktiveras.

Finesser av att använda enheter

Trots enkelheten i utformningen av elektromagnetiska strömbrytare finns det några subtiliteter i praktiken att använda dessa enheter.

Därför rekommenderar experter kategoriskt inte att alla reläkontakter parallellkopplas för att koppla om en högströmsbelastningskrets på detta sätt.

Anslut till exempel en 10 A-last genom att parallellkoppla två kontakter, som var och en är klassad för en ström på 5 A.

Dessa installationsfinheter beror på det faktum att kontakterna på mekaniska reläer aldrig stänger eller öppnar samtidigt.

Som ett resultat kommer en av kontakterna att överbelastas i alla fall.Och även med hänsyn till en kortvarig överbelastning är ett för tidigt fel på enheten i en sådan anslutning oundvikligt.

Felaktig drift, samt anslutning av reläet utanför de etablerade installationsreglerna, slutar vanligtvis med detta resultat. Nästan allt innehåll inuti brändes ut

Elektromagnetiska produkter kan användas som en del av elektriska eller elektroniska kretsar med låg effektförbrukning som omkopplare av relativt höga strömmar och spänningar.

Det rekommenderas dock strängt inte att passera olika belastningsspänningar genom intilliggande kontakter på samma enhet.

Växla till exempel mellan 220 V AC och 24 V DC. Separata produkter bör alltid användas för varje alternativ för att garantera säkerheten.

Omvänd spänningsskyddsteknik

En betydande del av alla elektromekaniska reläer är spolen. Denna del klassificeras som en hög induktansbelastning eftersom den är trådlindad.

Varje trådlindad spole har en viss impedans, bestående av induktans L och resistans R, vilket bildar en seriekrets LR.

När ström flyter genom spolen skapas ett externt magnetfält. När strömflödet i spolen stoppas i "av"-läget ökar det magnetiska flödet (transformationsteori) och en hög omvänd EMF-spänning (elektromotorisk kraft) genereras.

Detta inducerade backspänningsvärde kan vara flera gånger större än omkopplingsspänningen.

Följaktligen finns det risk för skada på halvledarkomponenter som är placerade nära reläet. Till exempel, en bipolär eller fälteffekttransistor som används för att lägga spänning på en reläspole.

Kretsalternativ som ger skydd för halvledarkontrollelement - bipolära och fälteffekttransistorer, mikrokretsar, mikrokontroller

Ett sätt att förhindra skada på en transistor eller någon switchande halvledarenhet, inklusive mikrokontroller, är att ansluta en omvänt förspänd diod till reläspolens krets.

När strömmen som flyter genom spolen omedelbart efter avstängning genererar en inducerad tillbaka EMF, öppnar denna omvända spänning den omvända förspända dioden.

Genom halvledaren försvinner den ackumulerade energin, vilket förhindrar skador på kontrollhalvledaren - transistor, tyristor, mikrokontroller.

Halvledaren som ofta ingår i spolkretsen kallas också:

• svänghjulsdiod;
• bypass diod;
• omvänd diod.

Det är dock inte så stor skillnad mellan elementen. De utför alla en funktion. Förutom användningen av reverse bias-dioder används andra enheter för att skydda halvledarkomponenter.

Samma kedjor av RC-dämpare, metalloxidvaristorer (MOV), zenerdioder.

Märkning av elektromagnetiska reläanordningar

Tekniska beteckningar som bär partiell information om enheterna indikeras vanligtvis direkt på den elektromagnetiska omkopplingsenhetens chassi.

Denna beteckning ser ut som en förkortning och en nummeruppsättning.

Varje elektromekanisk omkopplingsanordning är traditionellt märkt. Ungefär följande uppsättning symboler och siffror appliceras på karossen eller chassit, vilket indikerar vissa parametrar

Exempel på höljemärkning av elektromekaniska reläer:

RES32 RF4.500.335-01

Denna post dechiffreras enligt följande: elektromagnetiskt lågströmsrelä, 32-serien, motsvarande designen enligt RF-passet 4.500.335-01.

Sådana beteckningar är dock sällsynta. Oftare finns det förkortade versioner utan uttrycklig indikation på GOST:

RES32 335-01

Tillverkningsdatum och batchnummer är också markerade på enhetens chassi (på kroppen). Detaljerad information finns i det tekniska databladet för produkten. Varje enhet eller batch levereras med ett pass.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon förklarar populärt hur elektromekanisk kopplingselektronik fungerar. Finesserna i design, anslutningsfunktioner och andra detaljer noteras tydligt:

Elektromekaniska reläer har använts som elektroniska komponenter under ganska lång tid. Denna typ av omkopplingsanordningar kan dock anses vara föråldrade. Mekaniska enheter ersätts i allt högre grad av modernare enheter – rent elektroniska. Ett sådant exempel är halvledarreläer.

Har du frågor, hittat buggar eller har intressanta fakta om ämnet som du kan dela med besökare på vår sida? Lämna dina kommentarer, ställ frågor och dela din upplevelse i kontaktblocket under artikeln.