Exemple de aplicații pentru dispozitive și relee, cum să alegeți și să conectați corect un releu

Comutarea este pornirea sau oprirea aparatului în rețea. Pentru a face acest lucru, utilizați întrerupătoare, întrerupătoare, întrerupătoare, relee, contactoare, startere. Ultimele trei (relee, contactor și demaror magnetic) sunt similare în structură, dar sunt proiectate pentru diferite capacități de încărcare. Acestea sunt dispozitive de comutare electromecanice. Începătorii au adesea întrebări precum:

• „De ce releul are atât de multe contacte?”;

• „Cum se înlocuiește releul dacă nu există un aranjament similar cu pini?”;

• „Cum să alegi un releu?”.

Voi încerca să răspund la toate aceste întrebări din articol.

Pentru ce este un releu?

Pentru a porni sarcina, trebuie să aplicați tensiune la concluziile sale, ea poate fi constantă și variabilă, cu un număr diferit de faze și poli.

Tensiunea poate fi aplicată în mai multe moduri:

• Conexiune plug-in (introduceți fișa într-o priză sau mufa în priză);

• Deconector (cum aprindeți lumina în cameră, de exemplu);

• Prin releu, contactor, demaror sau dispozitiv de comutare semiconductor.

Primele două metode sunt limitate atât de puterea maximă de comutare, cât și de locația punctului de conectare. Acest lucru este convenabil dacă porniți lumina sau dispozitivul cu un întrerupător sau un automat în același timp și acestea sunt amplasate unul lângă altul.

De exemplu, voi da o situație, de exemplu rezervor de apă (cazan) - aceasta este o sarcină destul de puternică (1-3 kW sau mai mult). Intrare de energie electrică pe coridor și există un comutator automat al cazanului pe tablou, apoi trebuie să extindeți un cablu cu o secțiune transversală de 2,5 metri pătrați. mm. 3-5 metri. Și dacă trebuie să includeți o astfel de sarcină pe distanță lungă?

Pentru telecomandă, puteți utiliza același deconector, dar cu cât este mai mare distanța, cu atât va fi mai mare rezistența cablului, ceea ce înseamnă că va trebui să utilizați cabluri cu o secțiune transversală mare, iar acest lucru este scump. Da, și în cazul în care cablul se rupe, este imposibil să porniți dispozitivul direct la fața locului.

Pentru a face acest lucru, puteți utiliza un releu care este instalat direct lângă sarcină și îl puteți porni de la distanță. Nu aveți nevoie de un cablu gros pentru acest lucru, deoarece semnalul de control este de obicei de la unități la zeci de wați, în timp ce o sarcină de mai multe kilowati poate fi pornită.

Întrerupătoare și deconectoare - necesare pentru a porni manual sarcina, pentru a o controla automat, trebuie să utilizați relee sau dispozitive semiconductoare.

Scopurile releului:

• Scheme de protecție pentru instalații electrice. Pentru introducerea automată a energiei de protecție împotriva tensiunilor mici și înalte, releele de curent - pentru declanșarea protecțiilor de curent, care permit pornirea mașinilor electrice, etc;

• automatizare;

• Instrumentare și automatizare;

• Sisteme de securitate;

• Pentru includerea la distanță.

Cum funcționează releul?

Un releu electromagnetic este format dintr-o bobină, o armătură și un set de contacte. Setul de contacte poate fi diferit, de exemplu:

• Relee cu o pereche de contacte;

• Cu două perechi de contacte (normal închise - NC, și normal deschise - NU);

• Cu mai multe grupuri (pentru a controla sarcina în mod independent unul de celălalt circuit).

Bobina poate fi proiectată pentru diferite valori ale curentului direct și alternativ, puteți alege pentru circuitul dvs. pentru a nu utiliza o sursă suplimentară pentru a controla bobina. Contactele pot comuta atât curent continuu cât și alternativ, curentul și tensiunea sunt de obicei indicate pe capacul releului.

Puterea de încărcare depinde de capacitatea de comutare a dispozitivului datorită designului său, o cameră arcuitoare este prezentă pe dispozitive de comutare electromagnetice puternice pentru a controla o sarcină rezistivă și inductivă puternică, de exemplu un motor electric.

Releul se bazează pe câmpul magnetic. Când un curent este furnizat bobinei, liniile de forță ale câmpului magnetic pătrund în miezul său. Ancora este fabricată dintr-un material care este magnetizat și este atras de miezul bobinei. Plasticul de cupru și eyelinerul flexibil (sârmă) pot fi amplasate la ancoră, apoi ancora este alimentată și tensiunea este aplicată la contactul fix prin autobuze de cupru.

Tensiunea este conectată la bobină, câmpul magnetic atrage armatura, se închide sau deschide contactele. Când tensiunea dispare, armatura revine la normal cu un arc de întoarcere.

Poate exista și alte modele, de exemplu, când ancora împinge un contact mobil și trece de la normal la activ, acest lucru este prezentat în imaginea de mai jos.

Linia de jos: Releul permite unui mic curent prin bobină să controleze un curent mare prin contacte. Mărimea tensiunii de comandă și de comutare (prin contacte) poate fi diferită și nu depinde unul de celălalt. În acest fel obținem un control de încărcare izolat galvanic. Acest lucru oferă un avantaj semnificativ asupra semiconductorilor. Cert este că tranzistorul sau tiristorul în sine nu este izolat galvanic, în plus, este direct conectat.

Curenții de bază fac parte din curentul comutat printr-un circuit emițător-colector, într-un tiristor, în principiu, situația este similară. Dacă joncțiunea PN este deteriorată, tensiunea circuitului comutat poate merge la circuitul de comandă, dacă este buton, atunci este în regulă și dacă este un cip sau microcontroler - ele, cel mai probabil, vor eșua și, prin urmare, o izolare galvanică suplimentară este realizată printr-un optocuple sau un transformator. Și mai multe detalii - cu atât mai puțin fiabilitate.

Beneficii de releu:

• simplitatea designului;

• mentenabilitatea. puteți audia cele mai multe relee, de exemplu, curățați contactele de funingine și acestea vor funcționa din nou, și cu o anumită dexteritate, puteți înlocui bobina sau să lipiți concluziile sale dacă ies din contactele de ieșire;

• izolarea galvanică completă a circuitului de alimentare și a circuitului de control;

• rezistență scăzută la contact.

Cu cât este mai mică rezistența contactelor, cu atât se pierde mai puțină tensiune asupra lor și mai puțin încălzire. Releele electronice generează căldură, un pic mai jos voi vorbi pe scurt despre ele.

Dezavantaje ale releului:

• datorită faptului că proiectarea este în esență mecanică - un număr limitat de operații. Deși pentru releele moderne este vorba de milioane de operații. Așadar, momentul dubioasă este un defect.

• viteza de răspuns. Un releu electromagnetic se deplasează în fracțiuni de secundă, în timp ce comutatoarele cu semiconductor pot comuta milioane de ori pe secundă. Prin urmare, este necesar să abordăm cu înțelepciune alegerea echipamentelor de comutare.

• în caz de abateri de la tensiunea de comandă, releul poate zgâria, adică. starea în care curentul prin bobină este mic, pentru menținerea normală a armăturii și „zgârie” deschiderea și închiderea la viteză mare. Aceasta este plină de un eșec precoce al acesteia. Următoarea regulă: pentru a controla releul, trebuie furnizat un semnal analogic prin dispozitive prag, cum ar fi declanșatorul Schmidt, comparator, microcontroler, etc;

• Clicuri când sunt declanșate.

Caracteristicile releului

Pentru a alege releul potrivit, trebuie să țineți cont de o serie de parametri, care descriu caracteristicile acestuia:

1. Tensiunea bobinei. Un releu de 12 V nu va funcționa stabil sau nu se va aprinde deloc dacă aplicați 5 V bobinei sale.

2. Curentul prin bobină.

3. Numărul de grupuri de contact. Releul poate fi cu 1 canal, adică. conțin 1 pereche de comutare. Sau poate 3 canale, ceea ce vă va permite să conectați 4 poli la sarcină (de exemplu, trei faze 380V)

4. Curent maxim prin contacte;

5. Tensiunea maximă de comutare. Pentru același releu, este diferit pentru curenții direcți și alternanți, de exemplu 220 V AC și 30 V CC.Acest lucru se datorează particularităților arcuției la comutarea diferitelor circuite electrice.

6. Metoda de instalare - blocuri terminale, borne pentru terminale, lipire pe o placă sau Montare pe șină DIN.

Relee electronice

Un releu electromagnetic normal face clic atunci când este declanșat, ceea ce poate interfera cu utilizarea dvs. de astfel de dispozitive în spațiile casnice. Releu electronic, sau cum se mai numește releu de stare solidă, lipsit de acest dezavantaj, dar generează căldură, deoarece ca cheie, se folosește un tranzistor (pentru un releu de curent continuu) sau un triac (pentru un releu de curent alternativ). Pe lângă cheia cu semiconductor, un releu electronic este instalat în releul electronic pentru a permite controlul cheii cu tensiunea de control necesară.

Un astfel de releu pentru control utilizează o tensiune constantă de la 3 la 32 și comută o tensiune alternativă de la 24 la 380 V cu un curent de până la 10 A.

avantaje:

• consum redus de curent de control;

• lipsa zgomotului la comutare;

• o resursă mai mare (un miliard sau mai multe operații, iar aceasta este de o mie de ori mai mare decât cea a unei electromagnetice).

dezavantaje:

• se încălzește;

• poate arde de la supraîncălzire;

• merită mai mult;

• dacă arde, nu va funcționa.

Cum să conectați un releu?

Imaginea de mai jos prezintă o diagramă a conexiunii releului la rețea și sarcină. O fază este conectată la unul dintre contactele de alimentare, la o a doua sarcină și zero la un al doilea terminal de încărcare.

Deci unitatea de alimentare merge. Circuitul de control este asamblat după cum urmează: o sursă de alimentare, cum ar fi o baterie sau o sursă de alimentare, dacă releul este controlat prin curent continuu, este conectat la bobină printr-un buton. Pentru a controla un releu de curent alternativ, circuitul este similar, o tensiune alternativă a valorii dorite este furnizată bobinei.

Aici este evident că tensiunea de control nu depinde de tensiunea din sarcină, de asemenea de curenți. Mai jos vedeți circuitul de control al activatorilor de blocare centrală a mașinii cu control bipolar.

Următoarea sarcină, pentru ca activatorul să avanseze, trebuie să conectați plusul și minusul la solenoidul său pentru a-l schimba - polaritatea trebuie schimbată. Aceasta se face folosind două relee cu 5 contacte (normal închise și normal deschise).

Atunci când tensiunea este furnizată releului stâng, plus este furnizat la firul inferior (conform circuitului) al activatorului, prin contactele normal închise ale releului drept, firul superior al activatorului este conectat la borna negativă (la masă).

Când tensiunea este aplicată pe bobina releului drept, iar stânga este dezactivată, polaritatea este inversată: în plus, prin contactul normal deschis al releului drept, acesta este furnizat firului superior. Și prin contactul normal închis al releului drept - firul inferior al activatorului este conectat la masă.

Am dat acest caz particular ca exemplu al faptului că folosind un releu nu numai că puteți porni tensiunea la sarcină, ci și să implementați o varietate de scheme de inversare a conexiunii și polarității.

Cum să conectați un releu la un microcontroler

Este convenabil să utilizați un releu pentru a controla încărcarea de curent alternativ prin microcontroler. Dar apare o mică problemă: consumul curent al releului depășește adesea curentul maxim prin pinul microcontrolerului. Pentru a o rezolva, trebuie să crești curentul.

Diagrama arată conexiunea unui releu cu o bobină de 12V. Aici, tranzistorul VT4 cu conductivitate inversă, joacă rolul unui amplificator de curent, rezistența R este necesară pentru a limita curentul prin bază (setat astfel încât curentul să nu fie mai mult decât curentul maxim prin pinul microcontrolerului).

Rezistența din circuitul colectorului este necesară pentru a seta curentul bobinei, este selectată în funcție de valoarea curentului de răspuns al releului, în principiu, poate fi exclusă. În paralel cu bobina, este instalată o diodă inversă VD2 - este nevoie pentru ca exploziile de autoinducție să nu ucidă tranzistorul și ieșirea microcontrolerului. Cu ajutorul diodei, exploziile vor merge spre sursa de energie, iar energia câmpului magnetic va înceta.

Arduino și relee

Pentru iubitori Arduino Există scuturi relee gata făcute și module separate.Pentru a asigura ieșirile microcontrolerului, în funcție de modulul specific, se poate implementa optocuplarea semnalului de control, ceea ce va crește semnificativ fiabilitatea circuitului.

Schema unui astfel de modul este:

Am vorbit despre caracteristicile releului și astfel sunt adesea indicate în marcajele de pe capacul frontal. Atenție la fotografia modulului releu:

• 10A 250VAC - înseamnă că este capabil să controleze sarcina de tensiune alternativă până la 250V și cu curent de până la 10 A;

• 10A 30VDC - pentru curent continuu, tensiunea în sarcină nu trebuie să depășească 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - marcajul, depinde de fiecare producător. În el vedem 05VDC - asta înseamnă că releul va funcționa pe o tensiune de 5V pe bobină.

În același timp, releul are în mod normal contacte deschise, doar 1 contact mobil. Diagrama de conexiune Arduino este prezentată mai jos.

concluzie

Releul este un dispozitiv de comutare clasic, care este utilizat peste tot: panouri de control în atelierele industriale ale panoului de bord, în automatizare, pentru a proteja echipamentele și oamenii, pentru a conecta selectiv un circuit specific, în echipamente de ascensor.

Este foarte important ca un electrician începător, un inginer electronic sau un radioamator să învețe cum să folosească relee și să facă circuite cu ele, astfel încât să le poți folosi la muncă și la fermă, implementând algoritmi de releu fără a folosi microcontrolere. Deși acest lucru va crește dimensiunea, va îmbunătăți semnificativ fiabilitatea circuitului. La urma urmei, fiabilitatea nu este numai durabilitate, ci și fiabilitate și întreținere!