Exempel på enhets- och reläapplikationer, hur man väljer och korrekt ansluter ett relä

Om du slår på slår du på eller stänger av apparaten i nätverket. För att göra detta, använd frånkopplare, brytare, brytare, reläer, kontaktorer, startar. De tre sista (reläer, kontaktor och magnetisk start) har liknande struktur men är utformade för olika lastkapaciteter. Det här är elektromekaniska växlar. Nybörjare har ofta frågor som:

• "Varför har reläet så många kontakter?";

• "Hur byter jag reläet om det inte finns något liknande stiftarrangemang?";

• "Hur väljer jag ett relä?".

Jag kommer att försöka svara på alla dessa frågor i artikeln.

Vad är ett relä för?

För att sätta på lasten måste du tillämpa spänning på dess slutsatser, det kan vara konstant och variabel, med ett annat antal faser och poler.

Spänning kan appliceras på flera sätt:

• Plug-in-anslutning (sätt in kontakten i ett uttag eller anslut i kontakten);

• Disconnector (hur tänder du till exempel ljuset i rummet);

• Via relä, kontaktor, start- eller halvledaromkopplare.

De två första metoderna är begränsade både av den maximala kopplingseffekten och av anslutningspunktens placering. Detta är bekvämt om du slår på lampan eller enheten med en strömbrytare eller en automatisk enhet medan de är belägna bredvid varandra.

Till exempel kommer jag att ge en situation till exempel vattentank (panna) - detta är en ganska kraftfull belastning (1-3 kW eller mer). Elektrisk kraftuttag i korridoren, och det finns en automatisk pannbrytare på växeln, då måste du förlänga en kabel med ett tvärsnitt på 2,5 kvadratmeter. mm. 3-5 meter. Och om du behöver inkludera en sådan last över en lång sträcka?

För fjärrkontroll kan du använda samma frånkopplare, men ju större avstånd, desto större blir motståndet för kabeln, vilket innebär att du kommer att behöva använda kablar med ett stort tvärsnitt, och detta är dyrt. Ja, och om kabeln går sönder är det omöjligt att slå på enheten direkt på plats.

För att göra detta kan du använda ett relä som är installerat direkt i närheten av lasten och slå på det på distans. Du behöver inte en tjock kabel för detta, eftersom styrsignalen vanligtvis är från enheter till tiotals watt, medan en belastning på flera kilowatt kan slås på.

Omkopplare och frånkopplare - behövs för att manuellt slå på lasten, för att kontrollera den automatiskt måste du använda reläer eller halvledaranordningar.

Reläernas omfattning:

• Skyddssystem för elektriska installationer. För automatisk inmatning av skyddsenergi mot låga och höga spänningar, Strömreläer - för att utlösa strömskydd, möjliggöra start av elektriska maskiner osv.;

• automatisering;

• Instrumentation och automatisering;

• Säkerhetssystem;

• För fjärrinföring.

Hur fungerar reläet?

Ett elektromagnetiskt relä består av en spole, en armatur och en uppsättning kontakter. Uppsättningen av kontakter kan vara annorlunda, till exempel:

• Reläer med ett par kontakter;

• Med två kontaktpar (normalt stängd - NC, och normalt öppen - NO);

• Med flera grupper (för att styra belastningen oberoende av varandra kretsar).

Spolen kan utformas för olika värden på likström och växelström, du kan välja för din krets så att du inte använder en extra källa för att styra spolen. Kontakterna kan växla både likström och växelström, strömmen och spänningen visas vanligtvis på reläskyddet.

Lastkraften beror på anordningens omkopplingsförmåga på grund av dess konstruktion, en ljuskammare finns på kraftfulla elektromagnetiska omkopplingsanordningar för att styra en kraftfull resistiv och induktiv belastning, till exempel en elmotor.

Reläet är baserat på magnetfältet. När en ström tillförs spolen, tränger magnetfältets kraftlinjer i dess kärna. Ankaret är tillverkat av material som är magnetiserat och dras till spolens kärna. Kontaktkopparplast och flexibel eyeliner (tråd) kan placeras vid ankaret, sedan ankaret aktiveras och spänning appliceras på den fasta kontakten via kopparbussar.

Spänningen är ansluten till spolen, magnetfältet lockar ankaret, det stänger eller öppnar kontakterna. När spänningen försvinner återgår ankaret till det normala med en returfjäder.

Det kan finnas andra konstruktioner, till exempel när ankaret trycker på en rörlig kontakt, och det växlar från normalt till aktivt, visas detta på bilden nedan.

Nedre rad: Reläet tillåter en liten ström genom spolen att styra en stor ström genom kontakterna. Storleken på styrningen och omkopplad (via kontakter) spänning kan vara annorlunda och beror inte på varandra. På så sätt får vi galvaniskt isolerad lastkontroll. Detta ger en betydande fördel jämfört med halvledare. Faktum är att transistorn eller tyristorn själv inte är galvaniskt isolerad, dessutom är den direkt kopplad.

Basströmmar är en del av strömmen som växlas genom en emitter-kollektorkrets, i en tyristor är situationen i princip likadan. Om PN-övergången är skadad kan spänningen på den kopplade kretsen gå till styrkretsen, om det är en knapp, är det okej, och om det är en mikrokrets eller mikrokontroller - de kommer troligen också att misslyckas, därför realiseras ytterligare galvanisk isolering genom en optokopplare eller en transformator. Och ju fler detaljer - desto mindre pålitlighet.

Reläfördelar:

• enkel design;

• underhållbarhet. du kan granska de flesta reläer, till exempel, rengöra kontakterna från sot och det kommer att fungera igen, och med en viss färdighet kan du byta ut spolen eller löda sina slutsatser om de kommer från de utgående kontakterna;

• full galvanisk isolering av kraftkretsen och styrkretsen;

• låg kontaktmotstånd.

Ju lägre kontakternas motstånd, desto mindre förloras spänningen på dem och mindre värme. Elektroniska reläer genererar värme, lite lägre kommer jag kort att prata om dem.

Nackdelar med reläet:

• på grund av att konstruktionen i huvudsak är mekanisk - ett begränsat antal operationer. Även om det för moderna reläer handlar det om miljontals operationer. Så det tvivelaktiga ögonblicket är en brist.

• svarhastighet. Ett elektromagnetiskt relä går i bråkdelar av en sekund, medan halvledaromkopplare kan växla miljoner gånger per sekund. Därför är det nödvändigt att närma sig valet av kopplingsutrustning på ett klokt sätt.

• vid avvikelser från styrspänningen kan reläet skralla, d.v.s. ett tillstånd när strömmen genom spolen är liten, för den normala hållningen i ankaret, och den "surrar" öppning och stängning med hög hastighet. Detta är fylld med ett tidigt misslyckande med det. Följande regel följer: för att styra reläet måste den analoga signalen tillhandahållas via tröskelanordningar, såsom Schmidt trigger, komparator, mikrokontroller osv.;

• Klick när den utlöses.

Reläegenskaper

För att välja rätt relä måste du ta hänsyn till ett antal parametrar som beskriver dess funktioner:

1. Spolspänningen. Ett 12 V-relä fungerar inte stabilt eller slås inte alls på om du applicerar 5 V på spolen.

2. Strömmen genom spolen.

3. Antalet kontaktgrupper. Reläet kan vara 1-kanal, dvs. innehåller 1 växelpar. Eller kanske 3-kanal, vilket gör att du kan ansluta 4 poler till lasten (till exempel tre faser 380V)

4. Maximal ström genom kontakterna;

5. Maximal kopplingsspänning. För samma relä är det annorlunda för direkta och växlande strömmar, till exempel 220 V AC och 30 V DC.Detta beror på det speciella med ljusbåge vid byte av olika elektriska kretsar.

6. Installationsmetod - terminalblock, terminal för terminaler, lödning på ett kort eller DIN-skena montering.

Elektroniska reläer

Ett normalt elektromagnetiskt relä klickar när det utlöses, vilket kan störa din användning av sådana enheter i hemmiljön. Elektroniskt relä, eller som det också kallas fast tillstånd relä, saknar denna nackdel, men den genererar värme, för som nyckel används en transistor (för ett DC-relä) eller en triac (för ett AC-relä). Förutom halvledarnyckeln installeras ett elektroniskt relä i det elektroniska reläet för att ge förmågan att styra nyckeln med önskad styrspänning.

Ett sådant relä använder en konstant spänning från 3 till 32 för styrning och pendlar en växelspänning från 24 till 380 V med en ström på upp till 10 A.

fördelar:

• låg förbrukning av styrström;

• brist på brus vid växling;

• en större resurs (en miljard eller fler operationer, och det är tusen gånger mer än för en elektromagnetisk).

nackdelar:

• värms upp;

• kan brinna från överhettning;

• värt mer;

• om det bränner kommer det inte att fungera.

Hur ansluter jag ett relä?

Bilden nedan visar ett diagram över reläets anslutning till nätverket och lasten. En fas är ansluten till en av kraftkontakterna, till en andra last och noll till en andra lastterminal.

Så strömmen går. Styrkretsen monteras på följande sätt: en strömkälla, t.ex. ett batteri eller strömförsörjning, om reläet styrs av likström, är anslutet till spolen via en knapp. För att styra ett AC-relä är kretsen likadan, en växelspänning med önskat värde matas till spolen.

Här är det uppenbart att styrspänningen inte beror på spänningen i lasten, inte heller med strömmar. Nedan ser du styrkretsen för aktivatorerna för bilens centrallås med bipolär styrning.

Nästa uppgift, för att aktivatorn ska gå framåt, måste du ansluta plus och minus till dess magnetventil för att flytta den tillbaka - polariteten måste ändras. Detta görs med två reläer med 5 kontakter (normalt stängda och normalt öppna).

När spänning matas till det vänstra reläet, plus tillförs den nedre ledningen (enligt kretsen) på aktivatorn, genom de normalt stängda kontakterna på det högra reläet, är den övre tråden i aktivatorn ansluten till den negativa terminalen (till jord).

När spänningen appliceras på det högra reläets spole och vänster avaktiveras, vänds polariteten: plus genom den normalt öppna kontakten på det högra reläet tillförs den till den övre ledningen. Och genom den normalt stängda kontakten till höger relä - är aktivatorens nedre ledning ansluten till marken.

Jag gav detta speciella fall som ett exempel på det faktum att med hjälp av ett relä kan du inte bara sätta på spänningen till lasten, utan också implementera en mängd olika anslutnings- och polaritetsförskjutningssystem.

Hur man ansluter ett relä till en mikrokontroller

Det är bekvämt att använda ett relä för att styra AC-belastningen genom mikrokontrollern. Men ett litet problem uppstår: den nuvarande förbrukningen av reläet överstiger ofta den maximala strömmen genom stiftet på mikrokontrollern. För att lösa det måste du öka strömmen.

Diagrammet visar anslutningen av ett relä med en 12V spole. Här, den omvända konduktivitetstransistorn VT4, den spelar rollen som en strömförstärkare, motståndet R behövs för att begränsa strömmen genom basen (ställ in så att strömmen inte är mer än den maximala strömmen genom stiftet på mikrokontrollern).

Motståndet i kollektorkretsen behövs för att ställa in spolströmmen, den väljs i enlighet med värdet på reläets svarström, i princip kan den uteslutas. Parallellt med spolen är en omvänd diod VD2 installerad - den behövs så att skador av självinduktion inte dödar transistorn och utgången från mikrokontrollern. Med dioden går skurarna mot kraftkällan och magnetfältets energi slutar fungera.

Arduino och reläer

För älskare Arduino Det finns färdiga reläsköldar och separata moduler.För att säkerställa utgångarna från mikrokontrollern, beroende på den specifika modulen, kan optokopplare av styrsignalen implementeras, vilket avsevärt ökar kretsens tillförlitlighet.

Schemat för en sådan modul är:

Vi pratade om reläets egenskaper, och därför anges de ofta i markeringarna på framsidan. Var uppmärksam på fotoet från relämodulen:

• 10A 250VAC - betyder att den kan styra belastningen på växelspänning upp till 250V och med ström upp till 10 A;

• 10A 30VDC - för likström bör spänningen i lasten inte överstiga 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - märkning beror på varje tillverkare. I den ser vi 05VDC - detta betyder att reläet kommer att arbeta på en spänning på 5V på spolen.

Samtidigt har reläet normalt öppna kontakter, endast en rörlig kontakt. Arduino-anslutningsdiagrammet visas nedan.

slutsats

Relä är en klassisk omkopplare som används överallt: kontrollpaneler i industriella verkstadsverkstäder, inom automatisering, för att skydda utrustning och människor, för att selektivt ansluta en specifik krets, i hissutrustning.

Det är mycket viktigt för en nybörjare elektriker, elektronikingenjör eller radioamatör att lära sig använda reläer och göra kretsar med dem, så att du kan använda dem i arbete och hushåll och implementera reläalgoritmer utan att använda mikrokontroller. Även om detta kommer att öka storleken kommer det att förbättra kretsens tillförlitlighet avsevärt. När allt kommer omkring är tillförlitlighet inte bara hållbarhet utan också tillförlitlighet och underhåll!