Anwendungsbeispiele für Geräte und Relais, wie Sie ein Relais auswählen und richtig anschließen

Durch das Einschalten wird die Appliance im Netzwerk ein- oder ausgeschaltet. Verwenden Sie dazu Trennschalter, Schalter, Leistungsschalter, Relais, Schütze und Anlasser. Die letzten drei (Relais, Schütz und Magnetstarter) sind ähnlich aufgebaut, jedoch für unterschiedliche Tragfähigkeiten ausgelegt. Dies sind elektromechanische Schaltgeräte. Anfänger haben oft Fragen wie:

• "Warum hat das Relais so viele Kontakte?";

• "Wie kann man das Relais austauschen, wenn es keine ähnliche Stiftanordnung gibt?";

• "Wie wählt man ein Relais?"

Ich werde versuchen, all diese Fragen im Artikel zu beantworten.

Wofür ist ein Relais?

Um die Last einzuschalten, müssen Sie eine Spannung an ihre Schlussfolgerungen anlegen. Sie kann konstant und variabel sein und eine unterschiedliche Anzahl von Phasen und Polen aufweisen.

Die Spannung kann auf verschiedene Arten angelegt werden:

• Steckverbindung (Stecker in eine Steckdose stecken oder Stecker in die Steckdose stecken);

• Trennschalter (wie schalten Sie zum Beispiel das Licht im Raum ein);

• Über Relais, Schütz, Anlasser oder Halbleiterschaltgerät.

Die ersten beiden Methoden sind sowohl durch die maximale Schaltleistung als auch durch den Ort des Verbindungspunktes begrenzt. Dies ist praktisch, wenn Sie das Licht oder das Gerät gleichzeitig mit einem Schalter oder einem Automaten einschalten und diese sich nebeneinander befinden.

Zum Beispiel werde ich zum Beispiel eine Situation geben Wassertank (Kessel) - Dies ist eine ziemlich starke Last (1-3 kW oder mehr). Stromzufuhr im Korridor, und es gibt einen automatischen Kesselschalter an der Schalttafel, dann müssen Sie ein Kabel mit einem Querschnitt von 2,5 Quadratmetern verlängern. mm 3-5 Meter. Und wenn Sie eine solche Last über große Entfernungen aufnehmen müssen?

Für die Fernbedienung können Sie denselben Trennschalter verwenden. Je größer der Abstand, desto größer der Widerstand des Kabels. Dies bedeutet, dass Sie Kabel mit großem Querschnitt verwenden müssen. Dies ist teuer. Ja, und wenn das Kabel reißt, kann das Gerät nicht direkt vor Ort eingeschaltet werden.

Dazu können Sie ein Relais verwenden, das direkt in der Nähe der Last installiert ist, und es remote einschalten. Hierfür benötigen Sie kein dickes Kabel, da das Steuersignal normalerweise von Einheiten bis zu zehn Watt reicht, während eine Last von mehreren Kilowatt eingeschaltet werden kann.

Schalter und Trennschalter - Zum manuellen Einschalten der Last. Um sie automatisch zu steuern, müssen Relais oder Halbleiterbauelemente verwendet werden.

Umfang der Staffel:

• Schutzmaßnahmen für elektrische Anlagen. Zur automatischen Eingabe von Schutzenergie gegen niedrige und hohe Spannungen, Stromrelais - zum Auslösen von Stromschutz, zum Starten elektrischer Maschinen usw.;

• Automatisierung

• Instrumentierung und Automatisierung;

• Sicherheitssysteme;

• Zur Ferneinbeziehung.

Wie funktioniert das Relais?

Ein elektromagnetisches Relais besteht aus einer Spule, einem Anker und einer Reihe von Kontakten. Der Kontaktsatz kann unterschiedlich sein, zum Beispiel:

• Relais mit einem Kontaktpaar;

• Mit zwei Kontaktpaaren (normalerweise geschlossen - NC und normalerweise offen - NO);

• Mit mehreren Gruppen (zur Steuerung der Last in voneinander unabhängigen Stromkreisen).

Die Spule kann für verschiedene Gleich- und Wechselstromwerte ausgelegt werden. Sie können für Ihre Schaltung wählen, um keine zusätzliche Quelle zur Steuerung der Spule zu verwenden. Die Kontakte können sowohl Gleich- als auch Wechselstrom schalten. Strom und Spannung sind normalerweise auf der Relaisabdeckung angegeben.

Die Lastleistung hängt aufgrund ihrer Konstruktion von der Schaltfähigkeit des Geräts ab. Bei leistungsstarken elektromagnetischen Schaltgeräten ist eine Lichtbogenkammer vorhanden, um eine leistungsstarke ohmsche und induktive Last, beispielsweise einen Elektromotor, zu steuern.

Das Relais basiert auf dem Magnetfeld. Wenn der Spule Strom zugeführt wird, durchdringen die Kraftlinien des Magnetfelds ihren Kern. Der Anker besteht aus magnetisiertem Material, das vom Kern der Spule angezogen wird. Kontaktkupferkunststoff und flexibler Eyeliner (Draht) können am Anker platziert werden, dann wird der Anker erregt und über Kupferbusse wird Spannung an den festen Kontakt angelegt.

Die Spannung wird an die Spule angeschlossen, das Magnetfeld zieht den Anker an, es schließt oder öffnet die Kontakte. Wenn die Spannung verschwindet, kehrt der Anker mit einer Rückstellfeder zum Normalzustand zurück.

Es kann andere Konstruktionen geben, zum Beispiel, wenn der Anker einen beweglichen Kontakt drückt und von normal zu aktiv wechselt. Dies ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Fazit: Das Relais ermöglicht es einem kleinen Strom durch die Spule, einen großen Strom durch die Kontakte zu steuern. Die Größe der Steuer- und Schaltspannung (über Kontakte) kann unterschiedlich sein und hängt nicht voneinander ab. Auf diese Weise erhalten wir eine galvanisch getrennte Laststeuerung. Dies bietet einen signifikanten Vorteil gegenüber Halbleitern. Tatsache ist, dass der Transistor oder Thyristor selbst nicht galvanisch isoliert ist, sondern direkt verbunden ist.

Basisströme sind Teil des Stroms, der durch eine Emitter-Kollektor-Schaltung geschaltet wird. In einem Thyristor ist die Situation im Prinzip ähnlich. Wenn der PN-Übergang beschädigt ist, kann die Spannung des Schaltkreises an den Steuerkreis gehen. Wenn es sich um eine Taste handelt, ist dies in Ordnung, und wenn es sich um einen Chip oder handelt Mikrocontroller - Sie werden höchstwahrscheinlich auch ausfallen, daher wird eine zusätzliche galvanische Trennung durch einen Optokoppler oder einen Transformator realisiert. Und je mehr Details - desto weniger Zuverlässigkeit.

Relaisvorteile:

• Einfachheit des Designs;

• Wartbarkeit. Sie können die meisten Relais prüfen, z. B. die Kontakte von Ruß reinigen und es funktioniert wieder. Mit einer gewissen Geschicklichkeit können Sie die Spule ersetzen oder ihre Schlussfolgerungen löten, wenn sie sich von den ausgehenden Kontakten lösen.

• vollständige galvanische Trennung des Stromkreises und des Steuerkreises;

• geringer Kontaktwiderstand.

Je niedriger der Widerstand der Kontakte ist, desto weniger Spannung geht an ihnen verloren und desto weniger wird erwärmt. Elektronische Relais erzeugen Wärme, etwas niedriger werde ich kurz darauf eingehen.

Nachteile des Relais:

• aufgrund der Tatsache, dass das Design im Wesentlichen mechanisch ist - eine begrenzte Anzahl von Operationen. Obwohl es sich bei modernen Relais um Millionen von Operationen handelt. Der zweifelhafte Moment ist also ein Fehler.

• Reaktionsgeschwindigkeit. Ein elektromagnetisches Relais löst in Bruchteilen von Sekunden aus, während Halbleiterschalter millionenfach pro Sekunde schalten können. Daher ist es notwendig, die Wahl der Schaltausrüstung mit Bedacht anzugehen.

• im Falle von Abweichungen von der Steuerspannung kann das Relais klappern, d.h. Der Zustand, in dem der Strom durch die Spule für das normale Halten des Ankers klein ist und das Öffnen und Schließen mit hoher Geschwindigkeit „summt“. Dies ist mit einem frühen Scheitern behaftet. Die folgende Regel folgt: Um das Relais zu steuern, muss ein analoges Signal über Schwellwertgeräte wie Schmidt-Trigger, Komparator, Mikrocontroller usw. Geliefert werden.

• Klickt beim Auslösen.

Relaiseigenschaften

Um das richtige Relais auszuwählen, müssen Sie eine Reihe von Parametern berücksichtigen, die seine Merkmale beschreiben:

1. Die Spulenspannung. Ein 12-V-Relais funktioniert nicht stabil oder schaltet sich überhaupt nicht ein, wenn Sie 5 V an seine Spule anlegen.

2. Der Strom durch die Spule.

3. Die Anzahl der Kontaktgruppen. Das Relais kann 1-Kanal sein, d.h. 1 Schaltpaar enthalten. Oder vielleicht 3-Kanal, mit dem Sie 4 Pole an die Last anschließen können (z. B. drei Phasen 380 V).

4. Maximaler Strom durch die Kontakte;

5. Maximale Schaltspannung. Für dasselbe Relais ist es für Gleich- und Wechselströme unterschiedlich, z. B. 220 V AC und 30 V DC.Dies ist auf die Besonderheiten des Lichtbogens beim Schalten verschiedener Stromkreise zurückzuführen.

6. Installationsmethode - Klemmenblöcke, Klemmen für Klemmen, Löten auf eine Platine oder DIN-Schienenmontage.

Elektronische Relais

Ein normales elektromagnetisches Relais klickt beim Auslösen, was Ihre Verwendung solcher Geräte in Wohngebäuden beeinträchtigen kann. Elektronisches Relais, oder wie es auch genannt wird Halbleiterrelais, ohne diesen Nachteil, aber es erzeugt Wärme, weil Als Schlüssel wird ein Transistor (für ein Gleichstromrelais) oder ein Triac (für ein Wechselstromrelais) verwendet. Zusätzlich zum Halbleiterschlüssel ist ein elektronisches Relais in dem elektronischen Relais installiert, um die Möglichkeit zu bieten, den Schlüssel mit der gewünschten Steuerspannung zu steuern.

Ein solches Steuerrelais verwendet eine konstante Spannung von 3 bis 32 und wandelt eine Wechselspannung von 24 bis 380 V mit einem Strom von bis zu 10 A um.

Vorteile:

• geringer Verbrauch an Steuerstrom;

• Rauschmangel beim Schalten;

• eine größere Ressource (eine Milliarde oder mehr Operationen, und dies ist tausendmal mehr als die einer elektromagnetischen).

Nachteile:

• erwärmt sich;

• kann durch Überhitzung brennen;

• mehr wert;

• Wenn es brennt, wird es nicht funktionieren.

Wie schließe ich ein Relais an?

Das Bild unten zeigt ein Diagramm der Verbindung des Relais mit dem Netzwerk und der Last. Eine Phase ist mit einem der Leistungskontakte, einer zweiten Last und Null mit einem zweiten Lastanschluss verbunden.

Also geht das Aggregat. Der Steuerkreis ist wie folgt aufgebaut: Eine Stromquelle wie eine Batterie oder ein Netzteil wird, wenn das Relais durch Gleichstrom gesteuert wird, über eine Taste mit der Spule verbunden. Zur Steuerung eines Wechselstromrelais ist die Schaltung ähnlich, der Spule wird eine Wechselspannung mit dem gewünschten Wert zugeführt.

Hier ist es offensichtlich, dass die Steuerspannung auch bei Strömen nicht von der Spannung in der Last abhängt. Unten sehen Sie den Steuerkreis der Aktivatoren der Zentralverriegelung des Fahrzeugs mit bipolarer Steuerung.

Die nächste Aufgabe, damit sich der Aktivator vorwärts bewegt, müssen Sie das Plus und Minus mit seinem Magneten verbinden, um ihn zurückzuschieben - die Polarität muss geändert werden. Dies erfolgt über zwei Relais mit 5 Kontakten (normalerweise geschlossen und normalerweise offen).

Wenn das linke Relais mit Spannung versorgt wird und das untere Kabel (entsprechend der Schaltung) des Aktivators über die normalerweise geschlossenen Kontakte des rechten Relais mit Plus versorgt wird, wird das obere Kabel des Aktivators mit dem Minuspol (mit Masse) verbunden.

Wenn die Spannung an die Spule des rechten Relais angelegt und das linke Relais abgeschaltet wird, wird die Polarität umgekehrt: Außerdem wird sie über den normalerweise offenen Kontakt des rechten Relais dem oberen Kabel zugeführt. Und durch den normalerweise geschlossenen Kontakt des rechten Relais ist das untere Kabel des Aktivators mit Masse verbunden.

Ich habe diesen speziellen Fall als Beispiel für die Tatsache angeführt, dass Sie mit einem Relais nicht nur die Spannung an der Last einschalten, sondern auch eine Vielzahl von Verbindungs- und Polaritätsumkehrschemata implementieren können.

So schließen Sie ein Relais an einen Mikrocontroller an

Es ist zweckmäßig, ein Relais zu verwenden, um die Wechselstromlast über den Mikrocontroller zu steuern. Es tritt jedoch ein kleines Problem auf: Die Stromaufnahme des Relais überschreitet häufig den Maximalstrom durch den Pin des Mikrocontrollers. Um es zu lösen, müssen Sie den Strom erhöhen.

Das Diagramm zeigt den Anschluss eines Relais an eine 12V-Spule. Hier spielt der Umkehrleitfähigkeitstransistor VT4 die Rolle eines Stromverstärkers, der Widerstand R wird benötigt, um den Strom durch die Basis zu begrenzen (so eingestellt, dass der Strom nicht mehr als der maximale Strom durch den Pin des Mikrocontrollers ist).

Der Widerstand in der Kollektorschaltung wird benötigt, um den Spulenstrom einzustellen, er wird entsprechend dem Wert des Antwortstroms des Relais ausgewählt, grundsätzlich kann er ausgeschlossen werden. Parallel zur Spule ist eine Sperrdiode VD2 installiert - diese wird benötigt, damit Selbstinduktionsbursts den Transistor und den Ausgang des Mikrocontrollers nicht zerstören. Mit der Diode gehen die Bursts in Richtung der Stromquelle und die Energie des Magnetfelds hört auf zu arbeiten.

Arduino und Relais

Für Liebhaber Arduino Es gibt vorgefertigte Relaisabschirmungen und separate Module.Um die Ausgänge des Mikrocontrollers abhängig vom spezifischen Modul zu sichern, kann ein Optokoppler des Steuersignals implementiert werden, was die Zuverlässigkeit der Schaltung erheblich erhöht.

Das Schema eines solchen Moduls lautet:

Wir haben über die Eigenschaften des Relais gesprochen und sie sind daher häufig in den Markierungen auf der vorderen Abdeckung angegeben. Beachten Sie das Foto des Relaismoduls:

• 10A 250VAC - bedeutet, dass es in der Lage ist, die Last von Wechselspannung bis zu 250V und mit Strom bis zu 10 A zu steuern;

• 10A 30VDC - Für Gleichstrom sollte die Spannung in der Last 30V nicht überschreiten.

• SRD-05VDC-SL-C - Kennzeichnung, abhängig von jedem Hersteller. Darin sehen wir 05VDC - dies bedeutet, dass das Relais mit einer Spannung von 5V an der Spule betrieben wird.

Gleichzeitig hat das Relais normalerweise offene Kontakte, nur 1 beweglichen Kontakt. Das Arduino-Verbindungsdiagramm ist unten dargestellt.

Fazit

Relais ist ein klassisches Schaltgerät, das überall eingesetzt wird: Bedienfelder in Schalttafel-Industriewerkstätten, in der Automatisierung, zum Schutz von Geräten und Personen, zum selektiven Anschließen eines bestimmten Stromkreises in Aufzugsgeräten.

Für einen unerfahrenen Elektriker, Elektronikingenieur oder Funkamateur ist es sehr wichtig zu lernen, wie man Relais verwendet und Schaltkreise mit ihnen herstellt, damit Sie sie in Arbeit und Haushalt verwenden und Relaisalgorithmen ohne Verwendung von Mikrocontrollern implementieren können. Dies erhöht zwar die Größe, verbessert jedoch die Zuverlässigkeit der Schaltung erheblich. Zuverlässigkeit ist nicht nur Haltbarkeit, sondern auch Zuverlässigkeit und Wartbarkeit!