Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

Суть реле заключается в том, чтобы при определенных условиях замыкать/размыкать электрическую цепь, контролируя подачу напряжения приборам-потребителям, в том числе и осветительным приборам/элементам электрической цепи.

Современные виды реле в большинстве своем являются электронными, то есть управляются микропроцессорами. Однако существует и немало реле с аналоговыми элементами управления, которые представляют собой комплекс резисторов, транзисторов, диодов и других элементов микросхем.

Современные реле замыкают или размыкают цепь при определенных условиях (контролируемой величине), как  например, повышение силы тока или напряжения. Кроме того, есть реле, чувствительные к тем или иным воздействиям окружающей среды и даже времени. Таким образом, в зависимости от контролируемой величины, вот какие реле бывают:

  • реле контроля напряжения;
  • реле тока (реле ограничения мощности);
  • фотореле;
  • реле дифференциальной защиты;
  • реле контроля температуры;
  • реле времени.

При этом немалом разнообразии, как правило, все реле содержат в себе три составляющих элемента: воспринимающий, промежуточный, исполнительный. За контроль величины, на основании которой происходит замыкание/размыкание цепи, отвечает воспринимающий элемент.

Далее он передает показатели данной величины на промежуточный элемент, который сверяет эти показатели с нормативными и если они превышают их, то он дает сигнал исполнительному элементу.

Исполнительный элемент при наличии сигнала немедленно срабатывает, замыкая или размыкая цепь.

Далее мы подробнее рассмотрим предназначение и принцип действия реле, а также рассмотрим схему реле каждого вида, присутствующего в вышеизложенном перечне.

Назначение и принцип работы реле контроля напряжения

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работВо многих странах СНГ имеется проблема с качеством электроэнергии, то есть электричество идет скачками, иногда бывают обрывы. Конечно, это все может негативно сказываться на бытовых приборах-потребителях.

Бывает, случается отгорание нулевых проводников или слипание двух фаз в связи с низким качеством обслуживания (или отсутствием обслуживания вообще) старых электросетей, что может привести к весьма высоким скачкам напряжения с 220В до 380В. А такие скачки уже, скорее всего, приведут к моментальной порче всех бытовых электроприборов, которые не рассчитаны на такие скачки и не имеют специальной защиты.

Принцип работы реле контроля напряжения состоит в том, чтобы молниеносно среагировать на повышения напряжения выше заданного на входе внутренней сети и отключить его, предотвратив порчу приборов-потребителей. Размыкание фазы происходит путем возникновения электромагнитной индукции в электромагните при прохождении через него тока.

Рядом возле электромагнита находится якорь, к которому прикреплен контакт подающей напряжения линии  фазы, а второй контакт, который с ним соприкасается и является неподвижным, передает напряжение во внутреннюю проводку.

При возникновении высокого электромагнитного поля, электромагнит притягивает к себе якорь, таким образом, размыкая контакты и прекращая подачу напряжения во внутреннюю проводку. Кроме того, реле содержит электронику, которая настраивается вручную на грань напряжения, при котором осуществляется размыкание контактов.

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

Как видно выше, принципиальная схема реле контроля напряжения вмещает в себе несколько составляющих, как исполнительное реле, пускатель и блок управления, который имеет два регулятора: регулятор минимального и максимального порога напряжения, при котором происходит размыкание цепи.

Назначение и принцип работы реле тока

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работСовременное жилье вмещает в себе множество бытовых электроприборов: холодильники, телевизоры, компьютеры, электрочайники, микроволновые и электрические печи.

Конечно, многие из этих приборов являются весьма емкими в плане потребления электропитания (электрического тока) и бывает, по стечению обстоятельств их включают одновременно, что приводит к перегрузке сети. То есть, входная линия электропитания рассчитана на меньшую пропускную мощность, чем того требуют все эти приборы вместе взятые.

Из-за этого сейчас стали разделять приборы на приоритетные (которые крайне нежелательно выключать при перегрузке) и второстепенные. Этот новый принцип приоритетности электроприборов реализуется с применением реле тока, именуемым также как реле ограничения мощности.

Принцип работы реле тока (реле мощности принцип действия) состоит в том, что второстепенные приборы, которые «вешают» на отдельную линию внутренней проводки, оно отключает от питания, разгружая тем самым сеть для эксплуатации самых необходимых приоритетных приборов.

Конструкция этого прибора также вмещает в себе электромагнитный механизм, вмещающий в себе якорь с контактом входной линии напряжения, соприкасающимся подающим напряжение в цепь. Размыкание цепи вследствие работы электромагнита (оттягивающим якорь с контактом от второго контакта) осуществляется на основании данных из встроенного потенциометра.

  • Потенциометр меряет разницу силы токов на входе и выходе цепи, и по указанным ему вручную порогам, дает сигнал отключения механизму, размыкающему не приоритетную линию питания.
  • Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ
  • Выше приведена принципиальная схема реле тока (схема реле ограничения мощности), представленная как модификация, не имеющая подключения для трансформатора тока, это отдельная статья, да и редко применяется в бытовых электросетях.

Там же на реле тока схема подключения имеется, представлены две линии: приоритетная и второстепенная. Отключается второстепенная линия при превышении порога заданного тока, а ее включение вновь происходит при уменьшении тока приоритетной линии.

Назначение и принцип работы фотореле

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работФотореле – это другими словами говоря, реле управления освещением. В бытовых электросетях оно применяется, как правило, для автоматического включения освещения при начале сумраков.

Оно применяется, например, для включения освещения участка перед частным домом или же вообще всего приусадебного участка; включать освещение декоративных элементов, как фонтаны, аквариумы и так далее.

Это реле может управлять не только группами света, но и других приборов, которые эксплуатируются в зависимости от освещенности времени суток, когда человек самостоятельно не может их включить, так как находится на работе, например. Не будем рассматривать все возможные варианты подключаемых приборов, рассмотрим лишь, какой у фотореле принцип работы, ну и схему реле соответственно.

Принцип работы фотореле (реле освещения) элементарной разновидности сводится к тому, чтобы замыкать/размыкать контролируемый участок цепи, основываясь на показателях освещенности. Таким образом, исполнительный механизм в фотореле содействует со встроенным или отдельно подключающимся к нему датчиком света через блок управления или напрямую.

Этот датчик света представляет из себя так называемый «фотоблок» с чувствительным к свету фотопроводником, который при попадании на него света увеличивает/уменьшает сопротивление, тем самым, пропуская через себя больше или меньше тока. Ток от фотоблока служит показателем блоку управления, на основе которого и происходит управление исполнительным элементом.

При этом сам блок управления может регулироваться на определенный уровень освещенности и задержки времени. Что касается самого устройства замыкания/размыкания цепи, то оно может быть представлено как электромагнитное реле или же так называемый «терристорный ключ» — электронный аналог, не вмещающий в себе механических элементов.

  1. Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ
  2. Элементарная схема подключения сумеречного выключателя (схема подключения фотореле) вмещает в себе тиристорный ключ или электромагнитное реле, которое пропускает напряжение при подаче сигнала от фоторезистора.
  3. При этом есть две схемы, как видно, отличающиеся лишь тем, что в левой подключение фазы для подачи напряжения во внутреннюю сеть осуществляется отдельно, а во второй же используется фаза, которая питает сам прибор сумеречного освещении.
  4. Фотореле, которое используется на правой схеме, более подходит для маломощного освещения.

Назначение и принцип работы реле дифференциальной защиты

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работИногда может случиться удар током в результате самых разнообразных причин, начиная от ситуации, когда маленький ребенок из любопытности засунет спицу в розетку и заканчивая неисправностью эксплуатируемого электроприбора, попаданием воды и так далее.

Как минимум – это легкий испуг и удар током, но может и не так просто все обойтись. Даже самая современная электросеть с лучшей защитой от поражения током не исключает вероятность такового, если в ней нет дифференциального реле (сокращенно — дифреле).

Посему, для того, чтобы обезопасить себя и сожителей (особенно если есть дети) от возможности поражения током, был разработан соответствующий тип реле, который среагирует и разомкнет цепь, а также его модификация – УЗО (устройство защитного отключения).

Принцип работы дифференциального автомата заключается в отслеживании утечки тока, которое возникает при некачественной изоляции провода или в результате удара человека электрическим током.

Дело в том, что ток движется по контуру цепи от фазного провода (от большего потенциала) в нулевой провод (к меньшему потенциалу), таким образом, на всех участках цепи имеется равное значение тока. Однако при ударе током или утечке часть тока от фазы уходит в заземление, из-за чего в нулевой проводник не доходит все количество тока, которое отдает проводник фазы.

  • В этот момент в трансформаторе дифавтомата (через замкнутый сердечник которого проходят оба проводника) нарушается баланс электромагнитных полей, что делает разницу потенциалов на его выходе достаточной для срабатывания реле, которое мигом размыкает электрическую цепь.
  • Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ
  • Схема подключения дифференциального автомата такова, что вмещает в себе автоматический выключатель, который управляет фазой на участке перед дифреле.
  • При этом, как видим, нулевой проводник сразу после выхода из дифреле/дифференциального выключателя разветвляется шиной, при этом он не контролируется автоматическим выключателем на входе, как фазный проводник.
Читайте также:  Утепление крошкой минеральной ваты: плюсы и минусы

Назначение и принцип работы реле контроля температуры

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работРеле контроля температуры является еще одной составляющей автоматических приборов управления. Оно находит свое применение, когда в быту имеются приборы, которые работают или выключаются в связи с показателями температуры окружающей среды.

Так, например, человек установил реле температуры, задал ему температуру срабатывания и ушел по делам. А в то время пока он занят, реле включает, например, группу, ведущую к обогревателю для зимнего сада на балконе при понижении температуры воздуха помещения до 18 градусов, и выключает его по достижении 25 градусов, чтобы не переусердствовать с обогревом.

В общем, назначение у этого реле может быть самое разнообразное, но рассмотрим самое главное – его принцип работы.

Принцип работы реле контроля температуры практически ничем не отличен от фотореле или звукового реле, но управляется оно в отличие от них температурой. Температура воспринимается соответственным чувствительным датчиком температуры, который представляет собой своего рода резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры его нагрева/охлаждения.

Таким образом, соответствующей величины ток поступает в электронный блок управления, где на основе этого определяется температура, сопоставляется с минимальным/максимальным заданным значением. Затем подается напряжение на исполнительный блок, который представляет из себя все тоже электромагнитное реле или же терристорный ключ и замыкает/размыкает электрическую цепь.

  1. Схема подключения реле контроля температуры хоть и аналогична схеме подключения фотореле, однако может иметь различия в том, что датчик температуры может быть трех контактным.
  2. Само же реле может управлять отдельной линией фазы, как показано на схеме, так и выдавать на выход ту же самую фазу, которая взята для питания его.

Назначение и принцип работы реле времени

Реле времени имеет элементарное назначение – включение или выключение линии фазового проводника с течением заданного промежутка времени. То есть человек настраивает реле на время работы, через которое оно должно разомкнуть электрическую цепь и уходит.

По истечению времени реле размыкает цепь, вследствие чего отключается прибор, который подключен к линии, управляемой данным реле. Это может быть произведено с целью экономии электроэнергии и вместе с тем за ненадобностью работы прибора после определенного периода его работы.

В общем, назначение данного прибора управления электропитанием ясно, осталось лишь разобраться с его принципом работы и рассмотреть схему, приведенную ниже.

Принцип работы реле времени состоит в том, что блок управления реле представляет собой электронный таймер, настраиваемый вручную и который с истечением заданного времени дает сигнал исполнительному механизму, который и размыкает цепь. При этом стоит заметить, что таймер может быть электронным (что чаще всего встречается в современных реле времени) или механическим (в большей степени старого образца реле).

Электронный таймер в реле времени представлен как микросхема, которая программируется разными импульсами, которые возникают в результате нажатия клавиш на панели управления реле контроля времени.

Работа реле времени с таймером механического образца ничем не отличается, а сам механизм таймера такого реле имеет контакты, которые находятся в определенном положении (сомкнуты или разомкнуты). При повороте регулятора механизма таймера времени они меняют свое положение, то бишь размыкаются или мыкаются, тем самым, соответственно, замыкая или размыкая электрическую цепь.

  • Со временем они становятся в первоначальную позицию, время зависит от того, на сколько градусов выполнен поворот регулятора (чем больше повернуть регулятор, тем больше нужно будет времени для возвращения в первоначальную позицию).
  • Схема подключения реле времени может иметь выход для подключения к компьютеру, в таком случае это реле называется интеллектуальным и может иметь до 40 групп для подключения приборов.
  • Это может давать расширенные возможности по программированию режимов времени, чего нельзя было добиться вручную, орудуя лишь парой кнопок и имея в наличии всего пару выходов групп на панели управления данным устройством автоматического управления цепью.

В этой статье мы рассмотрели основные виды реле, которые применяются в бытовых электросетях. Были вкратце раскрыты основные положения относительно принципа работы реле, а также схемы их подключения. Однако, не были рассмотрены многие технические подробности, так как статья и без того объемная.

Реле для бытовых электросетей, их виды, назначение и принцип работ

В статье рассматривается устройство современных реле, применение в быту и подключение реле контроля напряжения, дифференциального реле, реле времени, реле приоритетного контроля мощности, реле контроля освещенности, реле контроля температуры, силовые реле или контакторы.

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

Что такое реле

Реле — это устройство, способное при возникновении контролируемого им условия коммутировать (разрывать или соединять) различные элементы электросети. В домашней электросети различные типы реле используются для организации автоматического выполнения операций, требующих включения-отключения электроприборов, а также ряда защитных функций.

Современное реле, использующееся в быту, обычно состоит из трех элементов, собранных в одном корпусе:

  1. Датчик, осуществляющий контроль сигнала и передающий его на модуль обработки.
  2. Модуль обработки, обычно на базе микроконтроллера, осуществляющий анализ получаемого сигнала, заключающийся в сравнении его с заданной настройками величиной. В случае достижения контролируемым сигналом значения срабатывания, модуль обработки выдает сигнал на коммутирующую часть.
  3. Коммутирующая часть — это электронный ключ или электромагнитное реле, осуществляющее разрыв или коммутацию электросети.

В зависимости от используемого типа датчика и модуля обработки наиболее распространенными являются следующие типы реле:

  1. Реле контроля напряжения.
  2. Дифференциальное реле или УЗО.
  3. Реле времени и программируемые реле-таймеры.
  4. Реле контроля мощности.
  5. Реле контроля освещенности.
  6. Реле контроля температуры.
  7. Силовые реле или контакторы.

Рассмотрим все указанные выше виды реле более подробно.

Описание и принцип действия реле контроля напряжения

Поскольку качество электроснабжения в большинстве городов России остается довольно низким, то приходится самостоятельно решать вопрос защиты бытовой техники от резких скачков в питающей электросети.

Большинство реле контроля напряжения выполняется на базе микроконтроллера с высоким быстродействием, в функции которого входит постоянное отслеживание величины питающего напряжения.

При превышении напряжением заданного минимального или максимального порога производит защитное отключение подключенного через реле оборудования от электросети.

Стандартным порогом срабатывания реле контроля напряжения является минимальное напряжение питающей сети менее 170 В и максимальное — 250 В. После отключения прибор продолжает контроль питающей сети, после стабилизации напряжения на безопасном уровне включается выдержка времени, после чего реле автоматически подключает защищаемую электросеть к питающей энергосистеме.

  • Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Структурная схема реле контроля напряжения
  • Данные приборы рекомендуют устанавливать непосредственно после вводного автомата и счетчика, благодаря чему одним реле защищается вся внутренняя электросеть.
  • Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Подключение реле контроля напряжения (барьер с креплением на дин рейку)

Выбор мощности данного реле производится с учетом возникновения бросков тока при одновременном отключении большого количества электроприборов, особенно работающих двигателей. Наиболее оптимальным является 4-х или 5-ти кратное превышение коммутационного тока реле контроля напряжения на вводном автоматическом выключателе.

В том случае, если необходимо защитить только отдельный бытовой прибор или маленькую группу, можно использовать реле контроля напряжения, выполненное в корпусе под стандартную розетку или размещенное в корпусе удлинителя.

При покупке данного типа реле имеет смысл отдавать предпочтение более дорогим моделям с индикацией величины сетевого напряжения и возможностью самостоятельного изменения верхней и нижней границы срабатывания защиты.

При выборе реле контроля напряжения можно остановиться на различных проверенных временем производителях из СНГ. Объясняется это просто — проблемы с элетроснабжением у нас общие.

Производитель Тип реле Крепление Ток, А Цена, руб.
DigiTOP V-protector VP-63A DIN-рейка 63 1125
ZUBR D32t DIN-рейка 32 720
ZUBR R116y розетка 16 620

Описание и принцип действия дифференциального реле (УЗО)

Данное реле используется в связи с необходимостью защитить человека от поражающего воздействия электрического тока. При соприкосновении человека с оголенной проводкой или корпусом электроприбора, находящемся под напряжением, через его тело начинает протекать ток «утечки».

Как известно в сетях 220 В, 50 Гц при протекании через человеческое тело тока в 8–10 мА ощущаются очень сильная боль и спазмы, а 100 мА через 2–3 секунды вызывает остановку сердца у взрослого человека. Именно для защиты от протекания токов утечки в электросетях предназначено реле дифференциальной защиты.

По внутреннему устройству они могут быть как электронными с возможностью регулирования тока срабатывания защиты, так и электромеханическими. Для домашних целей целесообразно отдавать предпочтение электронным, поскольку они могут гарантировать отключение электроэнергии при токе утечки в 2–3 мА, чем спасут жизнь, как взрослому, так и шаловливому ребенку.

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Принципиальное устройство дифференциального реле

Принцип действия электронного однофазного дифференциального реле довольно прост. Электроникой контролируется ток, протекающий по нулевому проводу (N) и по «фазе» (L), в случае возникновения разницы между ними, превышающей заданную величину, подается команда на отключение электропитания.

В дифференциальное реле может встраиваться тепловая и максимальная токовая защита, что позволяет использовать его вместо вводного разъединителя или автоматического выключателя. Во время коммутации важно правильно подключить к реле «фазу» и «ноль», в случае ошибки дифференциальное реле или УЗО работать не будет.

Читайте также:  Обиваем стены тканью

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Смонтированное в распределительную коробку УЗО

В отношении дифференциальных реле или УЗО есть важное правило — ток срабатывания должен быть меньше смертельного для человека. Надежны как многие производители из СНГ, так и такие известные бренды, как АВВ или Siemens.

Производитель Тип реле Ток срабатывания, мА Ток прерывания, А Цена, руб.
Legrand TX3 30 25 1260
Eaton -Moeller PF4-25/2 30 25 650

Описание и принцип действия реле времени, программируемые реле-таймеры

В каждом доме есть электроприборы, использование которых можно было бы оптимизировать с помощью автоматического включения или отключения с определенной выдержкой времени.

Наиболее простым примером использования реле времени может стать организация включения-выключения нагнетающего компрессора для аквариумов. Реле времени можно применять для автоматического отключения света в общем коридоре после его включения, незаменимо реле времени при организации автоматического полива, а также в других системах автоматики.

Имеющиеся в продаже реле времени могут быть как цифровыми, так и электромеханическими. Благодаря наличию информативного экрана и микроконтроллерной системы управления ряд моделей может поддерживать одновременный отсчет нескольких заданий, а также работать в цикличном режиме с привязкой к времени суток, что может использоваться в различных системах автоматизации.

  1. Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Функциональная схема простейшего электронное реле времени
  2. Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Электронное и электромеханическое реле времени
  3. Цена данных реле очень сильно зависит от их возможностей, выбирать нужно под конкретный случай с учетом точности регулировки, максимальной выдержки, необходимого количества каналов.
Производитель Тип Ток коммутации, А Цена, руб.
АВВ E 234 CT-TGD.12 Выдает импульс 3000
ELKOep циклическое CRM-2H/230V 16 1300
Eltimo Электронный, розеточный 020S 10 2560

Описание и принцип действия реле приоритетного контроля мощности (тока)

Повышение интеллектуальности бытовых сетей стало возможным с использованием реле контроля мощности. Данное оборудование используется для ограничения максимальной нагрузки в слабых по мощности электросетях.

Функционально данное реле состоит из нескольких контролируемых линий. Каждая линия на центральный процессор передает данные по току в нагрузке, при превышении суммарной мощностью защитного порога происходит автоматическое отключение одной из выходных линий.

При этом одна из линий имеет приоритет над всеми остальными, ее отключение производится только в случае возникновения аварийного тока. После снижения потребления электроэнергии по главной линии производится автоматическое включение второстепенных потребителей.

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Функциональная схема реле приоритетного контроля мощности потребления

Максимальная мощность срабатывания защиты может регулироваться с помощью вынесенного на лицевую панель реле регулятора.

Производитель Тип Мощность, кВт Цена, руб.
Новатек-Электро ОМ-110 0-20 1200
F&F PR-615 1-7 2100

Описание и принцип действия реле контроля температуры

Во многие бытовые нагревательные приборы уже встроено реле контроля температуры, но поскольку оно находится на минимальном удалении от нагревательного прибора, точность поддержания им требуемой температуры довольно невысокая.

Использование отдельного реле контроля температуры позволяет добиться оптимальной температуры в помещении, его можно использовать для автоматического включения-отключения обогревателей, вентиляторов, кондиционеров, холодильных установок.

Многие из данных приборов имеют встроенные экраны и табло, показывающие текущую температуру в контролируемом помещении и величину задания. Данные реле могут комбинироваться с реле времени, благодаря чему можно настраивать автоматический переход на пониженную или повышенную температуру задания в зависимости от времени суток или дня недели.

  • Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Подключение простейшего реле контроля температуры
  • Датчик температуры может поставляться как отдельно, так и встроенный в реле, при этом может использоваться различный тип датчиков, подключаемых с помощью 2-х или 3-х проводов.
  • Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ Реле контроля температуры в корпусе для подключения к стандартной розетке
Производитель Тип Температура, °С Ток, А Цена, руб.
F&F CRT-04 -20…+40 16 3600
Укрреле РТ-10/П01 0…+99 10 400

Описание и принцип действия реле контроля освещенности (сумеречное реле)

Автоматическое управление освещением позволяет в значительной степени экономить электроэнергию, благодаря возможности своевременного включения-отключения источников света. Для этих целей можно использовать готовые реле, к которым подключаются датчики освещенности, расположенные в контролируемом помещении.

Подключение простейшего реле контроля освещенности

В ряде моделей может быть предусмотрена регулировка чувствительности используемого фотоэлемента для более раннего или позднего включения освещения.

Производитель Тип Мощность, кВт Цена, руб.
F&F AZH-106 3,5 750
TENSE FT-04 1,1 1000

Мощные реле — контакторы

Так как большинство рассмотренных выше реле предназначены для коммутации нагрузки мощностью от сотен ватт до десяти киловатт, для увеличения мощности коммутации используются дополнительные коммутационные реле большой мощности — контакторы. С их помощью можно коммутировать нагрузку в несколько сотен киловатт, благодаря чему расширяются возможности рассмотренных ранее реле.

Использование различных типов реле позволяет оптимизировать работу многих электроприборов, защитить от их случайного выхода из строя, спасти собственную жизнь.

На их базе можно создать большое количество систем малой автоматизации, таких как устройства поддержания оптимального микроклимата, системы полива, автоматического открывания дверей, включения-отключения света и многие другие.

Компактные размеры и стандартные габариты корпуса позволяют подключать их непосредственно к стандартным розеткам или использовать для их установки готовые электромонтажные коробки, что значительно снижает стоимость автоматики в целом.

Электроника для чайников: что такое реле и зачем оно нужно. Устройство, типы, описание

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

Реле – это переключатель. Причем не совсем обычный. Когда в подъезде лампочка загорается от звука шагов, это не волшебство, это работает реле. В этой статье расскажем о назначении реле и принципе его работы.

Существует очень много типов и классификаций реле. Но мы поговорим не только о них, но и о том, что такое реле и как оно работает. Поехали!

Что такое реле

Определение реле таково:

Реле – это электромагнитное коммутационное устройство, предназначенное для установки и разрыва соединений в электрических цепях. Реле срабатывает при скачкообразном изменении входной величины.

Говоря проще, когда входная величина меняется (ток, напряжение), реле замыкает или размыкает цепь. При этом в зависимости от типа реле входная величина не обязательно имеет электрическую природу.

Слово «реле» происходит от французского relay. Это понятие обозначало смену почтовых лошадей или передачу эстафеты.

Как работает реле?

Во-первых, вспомним Джозефа Генри, с именем которого связано понятие индуктивности. Провод, по которому течет ток, является магнитом. Если мы намотаем провод витками на сердечник, то получится катушка индуктивности.

Как катушка индуктивности ведет себя в цепи переменного тока? Если катушку включить в цепь, то фаза тока в цепи будет отставать от напряжения. Другими словами, при максимальном значении напряжения ток будет минимален и наоборот.

Это связано с тем, что когда катушка включена в цепь, в ней возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует росту основного тока через катушку.

Теперь вернемся к реле. Простейшее электромагнитное реле состоит из электромагнита (катушки), якоря и соединяющих элементов. При подаче электрического тока на катушку она притягивает якорь с контактом, который замыкает цепь.

Чтобы представить все это, посмотрим на рисунок:

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

Здесь 1 – катушка, 2 – якорь, 3 – коммутационные контакты.

Реле имеет две цепи: управляющую и управляемую. Управляющая цепь – это цепь, через которую ток подается на катушку. Управляемая – цепь, которую и замыкает якорь при срабатывании реле.

Таким образом, реле позволяет контролировать большие токи в управляемой цепи при помощи слаботочной управляющей цепи.

На каждом реле есть обозначения контактов управляемой и управляющей цепи. Также на корпусе изделия указаны значения тока и напряжения, на которые рассчитано реле.

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

Электромагнитное реле, рассмотренное выше, не работает мгновенно. После подачи тока на катушку должно пройти какое-то время, и лишь потом реле сработает. Это связано с таким явлением, как гистерезис. Гистерезис переводится с латинского как отставание или запаздывание.

Мы уже говорили про ЭДС самоиндукции, возникающую в катушке. Когда реле включается в цепь, в катушке начинает течь ток, но сила тока нарастает постепенно. Нарастание тока в катушке можно представить в виде петли гистерезиса. Когда нужное значение силы тока достигнуто, реле срабатывает.

По этой причине реле не используются в самой быстродействующей аппаратуре, где время срабатывания должно быть сведено практически к нулю.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Типы реле

В зависимости от входной величины, на которую реагирует реле, бывают:

  • реле тока;
  • реле напряжения;
  • реле частоты;
  • реле мощности.

Также в зависимости от принципа действия различают:

  • электромагнитные реле;
  • магнитоэлектрические реле;
  • тепловые реле;
  • индукционные реле;
  • полупроводниковые реле.

Применение реле

В основном реле применяются для защиты силовой аппаратуры от перенапряжений, в электронике автомобилей. Реле также присутствуют во многих бытовых приборах. В чайнике используется тепловое реле. В каждом холодильнике есть пусковое реле.

Джозеф Генри изобрел реле в 1835 году. Первые реле нашли свое предназначение в телеграфии.

Например, логично предположить, что реле тока служит для контроля силы тока в цепи.

Так, при перегрузках на электродвигателе включается реле тока, которое своими контактами включает реле времени. По прошествии допустимого времени работы двигателя в режиме перегрузки реле времени разрывает цепь.

Читайте также:  В какой срок нужно сеять рассаду овощей

Реле для бытовых электросетей: виды, назначение и принцип работ

Конечно, сначала все это может показаться сложным и запутанным. Однако если начать разбираться и приложить немного усилий, вы в скором времени сами сможете не только рассказать про устройство и принцип действия реле, но и успешно заняться его подключением. А в будущем, возможно, стать специалистом по релейной защите.

  • Когда есть студенческий сервис, специалисты которого готовы оказать помощь в любое время, больше не нужно бояться трудных предметов и строгих преподавателей.
  • Напоследок видео, в котором подробно, наглядно и просто рассказывается о том, как работает реле:
  • 

Виды реле и применение. Работа и назначение. Особенности

Реле – это выключатели, применяемые для разъединения, переключения и соединения электрических цепей с целью создания определенных условий эксплуатации приборов. Эти коммутационные устройства питания предложены в продаже в широком ассортименте разновидностей, отличающиеся по конструктивным особенностям и типу поступающего сигнала.

Сфера применения

Различные виды реле используются в разнообразных направлениях:

  • Управление электрических систем.
  • Защиты систем от скачков напряжения.
  • Обеспечения бесперебойной работы приоритетного оборудования.
  • Автоматизации оборудования.

От функционирования данных устройств зависит фактическая целостность систем целиком или отдельного дорогостоящего оборудования.

В связи с этим к релe предъявляются строгие требования, такие как надежность, чувствительность и быстродействие. Отдельные устройства способны реагировать на изменение параметров в выбранном порядке.

К примеру, при возникновении аварийных ситуаций они отключают только поврежденные участки систем, в то время как все остальные элементы продолжат функционировать бесперебойно.

Виды реле

  • Электронные.
  • Герконовые.
  • Электротепловые.
  • Для извлечения временной выдержки.
  • Реле света.
  • Электромагнитные.
  • Приоритета.

Электронные

Такие устройства обычно применяются для подключения больших силовых нагрузок. Они подают и отключают напряжение на электрическую цепь. Электронные релe оснащаются полупроводниковым элементами (Резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды, микросхемы и т.п.).

Они реагируют на изменение параметров напряжения. Такие устройства можно встретить и в электросистеме транспортных средств. К примеру, блок электронных релe контролирует расход энергии и величину напряжения на клеммах аккумулятора.

Также он выполняет функцию управления системой освещения.

Герконовые

Такие виды реле представляют собой герконовую катушку. Внешне они выполнены в виде баллона, внутри которого создан вакуум или закачен специальный инертный газ.

В таких условиях располагаются соединительные элементы из пермаллоя в виде проволоки с контактами и покрываются тонким золотым или серебряным напылением. Геркон располагается в центре электрического магнита или находится под воздействием его поля.

В то время, когда ток подается на обмотку, образуется магнитный поток, который намагничивает пружины и запирает контакты. Обычно реле герконового типа применяется для переключения электрических цепей.

Герконовые релe бывают замыкающими, переключающими или размыкающими. Неоспоримым преимуществом подобных устройств являются их небольшие габариты, доступная стоимость, а также отсутствие трущихся частей, что обеспечивает их большим ресурсом. Их контактная группа полностью защищена от влаги, и располагается в благоприятных условиях вакуума или специального газа, что повышает надежность.

При использовании герконовых реле потребуется избегать применения таких устройств вблизи от источника ультразвука, который отрицательно влияет на электрические параметры датчика. Такой же эффект создает и стороннее магнитное поле.

Также нужно учитывать, что герконовые реле не переносят механических повреждений. Зачастую применяемая у них колба изготавливается из стекла, поэтому если его разбить, то устройство не сработает.

Также нужно учитывать, что при подаче больших токов контакты герконов самопроизвольно размыкаются, поэтому такое оборудование должно эксплуатироваться только в тех системах, параметры напряжения в которых соответствуют техническим возможностям реле, прописанным в его инструкции. Такая же проблема с самовольным размыканием и замыканием контактов наблюдается и при работе с низкочастотным напряжением.

Электротепловые

В устройстве таких релe применяются биметаллические пластины (слои из разных металлов). В принципе работы оборудования лежит разный коэффициент расширения при разогреве пластин. При достижении определенного показателя нагрева осуществляется отключение или переключение параметров электрического тока.

Обычно тепловые релe применяют при подключении электрических двигателей. Если оборудование начинает работать на износ в результате увеличения нагрузки, то увеличивается расход количества энергии. Как следствие через релe проходит значительно больше электричества, что и приводит к его разогреву.

Столь серьезные нагрузки обычно сопровождаются аварийными ситуациями, поэтому и применяется тепловое релe, которое прекратит подачу питания на оборудование. После того как биметаллические пластины в термореле остынут, электродвигатель снова удастся запустить.

На термических релe может иметься колесико регулировки температуры, а иногда предусматривается кнопка принудительного запуска.

Тепловые виды реле также бывают разных типов. Они могут применяться для трехфазных или обычных электросетей. Есть устройства, в которых температура контролируется с помощью чувствительного щупа, прикладываемого непосредственно к оборудованию.

Также бывают устройства, в которых вместо металлических пластин применяются специальные сплавы. При достижении определенных температур они расплавляются, тем самым полностью разрывая цепь. Эти устройства отличаются высокой скоростью срабатывания.

Их принцип работы практически идентичен предохранителям. Для последующего запуска оборудования необходимо полностью сменить релe или расплавленный проводник, если это конструктивно предусматривается.

Подобные устройства обычно устанавливаются непосредственно на оборудование как последняя стадия защиты от перегорания.

Релe временной выдержки

Такие виды релe являются очень распространенными во многих сферах промышленности и бытовой жизни. Они позволяют подавать и отключать напряжения с короткими промежутками времени между действиями. В них применяются специальные замедляющие схемы, позволяющие создавать паузу в передаче электричества по цепи на несколько секунд.

Продолжительность разрыва зависит от сферы применения релe. Именно эти устройства работают в автомобилях при включении поворотных сигналов. Релe подает питание на лампочку и отключает его, многократно повторяя такое действие. Подобные устройства используются и на световых гирляндах, применяемых для украшения елки.

Увидеть в работе релe временной выдержки можно и на мигающих светофорах, которые стоят на железнодорожных переездах и т.д.

Таймер света

Такие виды реле весьма схожи с устройствами для извлечения временной выдержки. Они применяются для контроля за осветительным оборудованием, а точнее его запрограммированным включением и отключением в определенные часы. Релe выпускаются для промышленных и бытовых нужд. Промышленные таймеры света используются в крупных теплицах, животноводческих предприятиях и т.д.

В бытовой жизни подобные устройства можно встретить в домашних аквариумах, где они включают и отключают свет в строго заданном режиме.

Таким образом, таймер света выполняет роль посредника, который подает напряжение на протяжении определенного времени, после чего его отключает.

Фактически к устройству можно подключить и нагреватель, вентилятор или прочее электрооборудование, которое должно работать в определенные часы.

Подобные устройства могут быть электронными или электромеханическими. Электронные работают бесшумно, в то время как электромеханические создают незначительный гул. Электромеханические не имеют собственного источника питания, поэтому в случае пропажи напряжения в сети, установленные настройки времени сбиваются.

Электромагнитные

Их принцип работы основан на воздействии магнитного поля, которое создается током в статической обмотке, на имеющийся в конструкции якорь. Такое оборудование реагирует на значение тока подаваемого на обмотку. Электромагнитные релe бывают двух разновидностей: переменного и постоянного тока

Релe переменного тока срабатывает при подаче на его обмотку переменного тока определенной установленной частоты. Подобные виды релe производится со средним током нагрузки до 320А и напряжением до 1,6 кВ.

Устройства данного типа широко применяются на промышленном оборудовании, а также на некоторых разновидностях бытовой техники. Их можно встретить в конструкции медицинского оборудования, холодильников, телевизоров, и практически любой бытовой техники.

Самые мощные устройства применяются на промышленных станках.

Релe постоянно тока предназначено для работы в сетях с постоянным напряжением. Такие устройства могут быть нейтральными или поляризованными. Якорь поляризованных релe меняет направление своего движения в зависимости от полюсов питания. Нейтральные устройства не зависят от полярности напряжения.

Коммутаторы приоритета

Такие виды реле управляют подключением потребителей тока и реагируют на чрезмерное увеличение нагрузки. В результате устройство отключает менее необходимые потребители. Таким образом, применение таких систем позволяет не обесточивать всю цепь.

Подобные устройства выпускаются как для промышленных, так и бытовых нужд. Бытовые релe приоритета монтируется на DIN-рейку в электрощитке дома или квартиры. К нему подключается сразу две или более электролинии для питания розеток или оборудования.

Одна из них является приоритетной. При чрезмерном потреблении энергии, объем которого является опасным для электропроводки, устройство отключит неприоритетные цепи потребления, тем самым уменьшив нагрузку.

В том же случае когда релe приоритета не применяется, то срабатывает автоматический выключатель, который обеспечивает всю систему.

Похожие темы:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector