Реле тока. виды и устройство. работа и как выбрать. применение

[править] Устройство

Электронное реле напряжения конструктивно состоит из трех частей:

1. блок отслеживания напряжения, чаще всего он из себя представляет измерительный мост, который позволяет получить входное напряжение, которое сравнивается с образцовым напряжением, полученным от блока питания реле напряжения. Так же в эту часть входит элемент сравнения и принятие решения (микроконтроллер или операционный усилитель) с элементами световой или звуковой сигнализации о срабатывании реле напряжения;

2. блок питания реле напряжения, который способен обеспечить постоянное напряжение для сравнения и обеспечить питание или переключение реле, схемы управления;

3. исполнительное реле, которое коммутирует цепь в зависимости от сигналов с блока отслеживания напряжения.

Принцип работы

Принцип действия импульсного реле заключается в перемещении контактной группы под воздействием электромагнитного поля катушки, втягивающей сердечник. При этом управление устройством осуществляется через кнопочные каналы. Одно нажатие кнопки подает кратковременный импульс на управляющий вывод, и контакты переходят в устойчивое состояние – подача или отключение напряжения, поэтому его еще называют бистабильным (два устойчивых состояния). В отличии от того же контактора, такое реле управляется одним импульсом, подаваемым за счет кнопки или выключателя с самовозвратом в исходное состояние, отсюда и происходит название импульсное реле.

Для примера рассмотрим работу конкретной модели устройства – РИО-1 (см. рисунок 2):

Рис. 2. Принцип работы реле РИО-1

В данном устройстве присутствуют две группы контактов – силовые и управленческие. Силовые контакты представлены клеммами 11, 14 и N, управленческие зажимами Y, Y1, Y2, следует отметить, что в других модификациях импульсных реле маркировка и число контактов будут отличаться. Рассмотрим назначение каждого из вводов по порядку:

11 – предназначен для подачи на него питания от электрической сети;
14 – используется для выдачи фазы с импульсного реле на подключаемую нагрузку;
N – клемма подключения нулевого провода от общей шины;
Y – универсальный вход, при подаче управляющего импульса на который, реле переходит в противоположное состояние – из включенного в выключенное и обратно;
Y1 – предназначен исключительно для перевода импульсного устройства во включенное состояние, то есть, если контакты уже замкнуты, реле останется в таком же положении, обладает приоритетом перед вводом Y;
Y2 – переводит импульсный прибор в отключенное состояние, имеет приоритет перед двумя другими выводами.

Отличительной особенностью РИО-1 является разрыв силовой цепи только при переходе синусоиды переменного напряжения через ноль, что существенно повышает срок службы контактной группы. Но при этом время срабатывания отличается на 0,3 с, что необходимо учитывать для проектирования точных электронных схем. Функционирование импульсного реле через подачу сигналов на каждый ввод хорошо отображается на временной диаграмме устройства (смотрите рисунок 3):

Рис. 3. Временная диаграмма РИО-1

Как видите на рисунке выше, способы включение и отключения импульсного устройства представлены четырьмя периодами взаимодействия:

При нажатии кнопки и подаче импульсного сигнала на вход Y с силового выхода будет сниматься рабочее напряжение вплоть до момента подачи второго сигнала на ввод Y. Это простейший вариант управления, к примеру, системой освещения.
В отключенном состоянии на ввод Y1 подается импульсное управление, в результате чего на выходе 14 возникает рабочий номинал 220В. При необходимости отключения того же освещения на месте достаточно подать сигнал на Y и питание прекратится.
Подачей импульсного сигнала на ввод Y1 происходит замыкание силовой цепи – с выхода 14 снимается потенциал. При подачи потенциала Y2 бистабильное реле отключится и силовая цепь разомкнется.
На этом периоде включение производится за счет подачи сигнала на ввод Y. А подачей импульсного сигнала на Y2 контакты коммутатора размыкаются.

Такая логика работы позволяет реализовывать ряд интересных решений, как в бытовых, так и производственных процессах. Что обеспечит приоритетность коммутации определенных объектов и электрооборудования, расположенного в них.

Достоинства и недостатки

Реле электромагнитное имеет следующие преимущества над полупроводниковыми конкурентами:

коммутация больших нагрузок при малых габаритах;
гальваническая развязка между цепью управления и группой коммутации;
низкое тепловыделение на контактах и катушке;
небольшая цена.

Устройству присущи также недостатки:

медленное срабатывание;
относительно небольшой ресурс;
радиопомехи при переключении контактов;
сложность коммутации на постоянном токе высоковольтных и индуктивных нагрузок.

Рабочие напряжение и ток катушки не должны выходить за заданные пределы. При их низких значениях становится ненадежным контактирование, а при высоких — перегревается обмотка, увеличивается механическая нагрузка на детали и может произойти пробой изоляции.

Долговечность реле зависит от вида нагрузки и тока, частоты и количества коммутаций. Больше всего контакты изнашиваются при размыкании, образующем дугу.

Бесконтактные аппараты имеют преимущество, поскольку у них не появляется дуга. Но есть также масса других недостатков, что не дает возможности заменить реле.

Принцип работы РМТ

На примере работы реле РЭО-401 наглядно можно понять принцип работы.

Основные элементы конструкции токового реле РЭО-401

Величина порога срабатывания в данном варианте регулируется глубиной погружения трубки с сердечником в цилиндрическое отверстие катушки. Трубка ввинчивается или выкручивается из катушки, таким образом, регулируется порог срабатывания. В некоторых конструкциях трубка свободно передвигается внутри катушки и фиксируется зажимным винтом.

На этом примере рассмотрен классический вариант, где хорошо просматривается принцип действия реле, существуют много моделей с другими конструкциями и дополнительными функциями. Основной принцип во всех вариантах один, при превышении установленного максимального порога тока, реле отключает цепь от источника питания.

Выбор и подключение

При выборе определённой модели реле специалист руководствуется рядом факторов

Важно обращать внимание даже на малейшие детали. Необходимо учитывать токовую нагрузку. Современные устройства могут крепиться к плоским поверхностям или же устанавливаться на рейках в распределительном шкафу

Современные устройства могут крепиться к плоским поверхностям или же устанавливаться на рейках в распределительном шкафу.

https://youtube.com/watch?v=pjW4Rij7ZDU

Некоторые модели имеют довольно маленькие габариты. Желательно отдавать предпочтение аппаратам, где можно легко регулировать диапазон пороговых значений. Удобно, когда при срабатывании возникает звуковая и световая индикация. Для этого может быть светодиодный или жидкокристаллический дисплей. На выбор влияет также степень защищённости реле и климатические условия, где будет размещаться аппарат.

Инструкция по установке и подключению у каждого прибора своя. Монтаж реле вида ЕРР происходит следующим образом:

Питание полностью отключается.
Реле устанавливается на шине распределительного щита.
Подсоединение к питанию проводится по правилам, которые указаны в техдокументации.
Через сквозной канал для подключения реле проводится кабель измеряемой линии.
Провод питания сигнализации подсоединяется по очереди к контактам устройства для контроля тока.

При установке устройства неопытный мастер может допустить ошибку. Не следует забывать, что электромагнитные конструкции в высокогорье могут работать с перебоями. Это объясняется изменениями в атмосферном давлении. Поэтому перед установкой прибора необходимо внимательно изучить его описание. Обычно в инструкции указывается, что его можно применять при максимальной высоте в 2 тыс. м над уровнем море. Специалисты должны учитывать этот факт в работе с авиационной техникой.

Максимальная мощность нагрузки

Этот показатель означает суммарную мощность приборов, на которую рассчитано реле. Зависит от количества и мощности используемой техники.

В однокомнатную квартиру с холодильником, электрическим чайником, мультиваркой и микроволновой печью выбирают реле на 7-8 кВт. А вот для частного дома или многокомнатной квартиры подойдет устройство на 13-17 кВт.

Следует различать активную и полную мощность нагрузки. Активная измеряется в киловаттах (кВт), а полная – в киловольт-амперах (кВА). Второй параметр вычисляется сложением активной и реактивной мощности. В большинстве случаев необходимо учитывать активную мощность, а полная мощность понадобится только при использовании приборов с мощными электрическими моторами.

Первое упоминание о реле

Нельзя отнести изобретение только к одному ученому. Так как этот вопрос до сих пор является спорным. Одни считают, что первооткрывателем был русский ученый Шиллинг П. Л., который сконструировал реле в 1830-ых годах. Оно являлось основным элементом в телеграфе, им же созданным.

Другие утверждают, что первым создателем реле был физик Джозеф Генри. В 1835 году он начал усовершенствовать телеграфный аппарат, которого он создал в 1831 году. И для этого он изобрел контактное реле, которое работало на основе принципа электромагнитной индукции. На тот момент устройство было некоммутационное. В 1837 году реле начало выпускаться в больших количествах.

Как отдельное устройство, реле было упомянуто в патенте на телеграфный аппарат, который был выдан Самуэлю Морзе в 1837г.

Первоначально реле было устройством для телеграфа. В современном мире, почти каждое оборудование, техника, бытовые приборы, автомобили и т.д. имеет релейное устройство.

Характеристика видов

Реле тока можно разделить на первичные и вторичные. Первый тип чаще встречается в конструкциях выключателей. Применяется в электрической сети, напряжение которой составляет не более 1 тыс. В.

Вторичные реле срабатывают при помощи трансформатора тока, который подключается к кабелю питания. Трансформатор снижает ток до того значения, которое подходит для нормального функционирования прибора. Вторичный тип реле можно разделить на следующие подвиды:

индукционный;
электромагнитный;
дифференциальный;
устройство на интегральных микросхемах.

Электромагнитные реле могут быть нейтральными. Они одинаково реагируют на постоянный ток, который проходит по обмотке. По направлению движения якоря такие реле делятся на угловые устройства с перемещением якоря и с якорем, что втягивается. Электромагнитный аппарат состоит из следующих элементов:

Чтобы удерживать якорь на большом расстоянии от сердечника, используются специальные пружины. Как только на обмотку поступает сигнал — формируется магнитная сила, и якорь прижимается к сердечнику. Это приводит к тому, что одни контакты замыкаются, а другие размыкаются.

Второй тип электромагнитных устройств — поляризованные приборы. Их главное отличие — присутствие двух обмоток и сердечников, а также постоянная контактная тяга.

Прибор электромагнитного типа имеют следующие преимущества:

доступная цена;
отсутствие необходимости охлаждения;
небольшое выделение теплоты;
невосприимчивость к помехам, которые могут возникать вследствие удара молнии.

Такие модели имеют свои недостатки. К их числу можно отнести небольшую скорость функционирования и формирование радиопомех во время работы силовых контактов.

Дифференциальные модели сравнивают занижение до потребителя и после него. В качестве потребителя может быть силовой трансформатор. Если он функционирует в нормальном режиме, то ток в нём всегда практически одинаковый. Однако при коротком замыкании баланс нарушается. Тогда прибор полностью замыкает контакты.

Устройства дифференциального типа чаще всего используются в бытовой технике. Они позволяют предотвратить утечку тока из проводов или прибора. Чаще всего таким образом защищается следующая бытовая техника:

Виды реле по назначению

Реле обладают определенными техническими характеристиками и эксплуатационными качествами. Данные параметры устройств определяются их целевым назначением. Существует три типа реле:

Управления.
Защиты.
Сигнализации.

Реле управления представляют собой первичные устройства, которые устанавливаются непосредственно в электрическую цепь. Данный тип КУ необходим, чтобы включать и выключать определенные компоненты схемы. Такие реле применяются в качестве самостоятельного элемента схемы или представляют собой комплектующие низковольтных комплектных устройств:

ящики;
панели;
шкафы.

Коммутационное устройство защиты включается и отключатся элементами сети с термическими контактами. К такому оборудованию относятся электродвигатели и вентиляторы. Если температура повышается, термические контакты размыкаются. Со временем, когда температурный режим достигнет рабочих значений, работа оборудования восстанавливается.

Реле сигнализации являются важным элементом охранных систем, устанавливаемых на автомобильный транспорт, на предприятиях и придомовых территориях. Коммутационное устройство формирует сигнал в случае, когда достигается установленная величина параметра, находящегося под контролем. К таким характеристикам могут относиться:

ток;
напряжение;
частота;
давление;
температура;
акустические параметры.

Плюсы и минусы

Устройство имеет ряд преимуществ:

наличие выносливости к высоким импульсным напряжениям и помехам, которые образовываются в результате молний или при коммутации в высоковольтном электрооборудовании;
небольшой спад напряжения на замкнутых контактных соединениях, при этом не происходит их нагревание;
устойчивость к повышенным коммутационным нагрузкам;
отличная изоляция между катушкой и контактной группой;
небольшая стоимость прибора.

Одновременно с этим можно перечислить недостатки реле:

небольшая производительность;
лимитированный ресурс электромеханических характеристик;
при производстве запирания и разъединение контактов образуются помехи;
в сети постоянного тока возможны сбои при коммутировании потребителей, имеющих высокое напряжение.

Реле мощности

30 июля 2020г. — 9:03 7010 просмотров

Реле мощности в большинстве случаев определяют, где именно случилась аварийная ситуация или какая-то нестыковка. Но если производить более точную оценку того, правильно ли работает реле направления мощности, намного удобнее использовать такую формулу вращающегося момента, которая выражается через напряжение, которое подводится к прибору.

Для того чтобы устройство правильно работало, необходимо, чтобы напряжение, которое к нему подводится, было больше чем Ucvmin.

Оно будет включенным, когда будут несимметричные короткие замыкания. На маленькой среде базируется мертвая зона, но она появляется только в металлических трехфазных замыканиях.

Вторичные потоки измеряют, когда проводят проверку направленных защит, также токи небаланса в нулевых проводах и в рабочих обмотках дифференциальных защит.

Потом смотрят на правильность подсоединения цепей напряжения к прибору с помощью изъятия векторных диаграмм. В тоже время, когда снимаются векторные диаграммы, обязательно проверяют также и зоны, в которых действуют реле направления мощности, а также поддают проверке именно сам выбор направления реле мощности направленных защит.

И, наконец, реле направления мощности (РМ) также могут использоваться, например, в самых разных устройствах защиты для того, чтобы определить мощность.

Структура:

У этого устройства есть две обмотки. Первая имеет подключение к ТТ, а также она обволакивается вторичным током Iр, тогда как вторая имеет подключение к ТН и обволакивается таким током, который прямо пропорциональный тому напряжению, которое находится на зажимах (Uр).

Эти два тока имеют свои разные потоки. Они пропорциональный разным токам (первый – Ip, второй — Uр), при таком раскладе направление мощности, то есть знак вращающегося момента, напрямую определяет направленность данной мощности.

Реле ограничения мощности

С помощью данного прибора можно:

Во-первых, обезопасить покупателя от некоторых некачественных деталей в электрической сети;
Во-вторых, его используют также для отключения загрузки, когда мощность, которую используют, зашкаливает за нормы, на некоторый период времени;
В-третьих, его используют при неполном выключении загрузки, когда напряжение зашкаливает за норму на какой-то определенный период времени;
Его также используют при напряжении нулевом, обратном, а также в напряженной последовательности;
Когда используется загрузка очень высокой мощности;
Также используется при предупреждении об возможных аварийных ситуациях;
Также их используют, корда загрузка подключается дистанционно к интерфейсу;
Данное устройство может поддерживать работу с той нагрузкой, которая превышает 2,5 кВт и они также поддерживают работу с нагрузкой до 30 кВт.
Также при не очень качественном напряжении, характерными для этой ситуации есть очень большие скачки напряжения, перекос, нарушение очередности;
Если вы пресекаете допустимый предел тока, то есть превышаете максимум, и слишком увеличиваете загрузку.

Реле ограничения мощности ОМ-110 Реле ограничения мощности ОМ-110 используется для проведения контроля активной или полной мощности однофазной нагрузки.Диапазон,

который поддается измерению: от 0 до 20 кВт возможно также от 0 до 20 кВА.

Возможности ОМ-110: отключает некоторые загрузки, при чрезмерном увеличении уровня загрузки, после этого автоматически производит включение.

Можно увидеть, что спереди на устройстве находятся специальные потенциометры, а также дип-переключатели, с помощью которых человек может быстро уяснить:

Во-первых, это максимальный уровень мощности;
Во-вторых, это время срабатывания;
В-третьих, это также время задержки автоматического повторного включения (АПВ).

Измерение мощности, которую он потребляет, происходит без роз соединения электрической цепи, при этом используется специальный токовый датчик, который встроенный в сам прибор.

Модель ОМ-110 может применяться, например, как цифровой ваттметр, то есть как прибор, который измеряет мощность как активной, так и погной.

Также она может применяться как устройство ограничения мощности, которая потребляется.

Питание ОМ-110 осуществляется от цепей измерения напряжения.

Устройство реле тока

Для начала давайте разберем принцип реле тока и его устройство. На данный момент существуют электромагнитные, индукционные и электронные реле.

Мы будем разбирать устройство наиболее распространенных электромагнитных реле. Тем более, что они дают возможность наиболее наглядно понять их принцип работы.

Устройство электромагнитного реле тока

Начнем с основных элементов любого реле тока. Оно в обязательном порядке имеет магнитопровод. Причем, этот магнитопровод имеет участок с воздушным зазором. Таких зазоров может быть 1, 2 или более — в зависимости от конструкции магнитопровода. На нашем фото таких зазора два.
На неподвижной части магнитопровода имеется катушка. А подвижная часть магнитопровода закреплена пружиной, которая противодействует соединению двух частей магнитопровода.

Принцип действия электромагнитного токового реле

При появлении на катушке напряжения, в магнитопроводе наводится ЭДС. Благодаря этому, подвижная и неподвижная части магнитопровода становятся как два магнита, которые хотят соединиться. Не дает им это сделать пружина.
По мере увеличения тока в катушке, ЭДС будет нарастать. Соответственно, будет нарастать притяжение подвижного и неподвижного участка магнитопровода. При достижении определенного значения силы тока, ЭДС будет настолько велико, что преодолеет противодействие пружины.
Воздушный зазор между двумя участками магнитопровода начнет сокращаться. Но как говорит инструкция и логика, чем меньше воздушный зазор, тем больше становится сила притяжения, и тем с большей скоростью магнитопроводы соединяются. В результате, процесс коммутации занимает сотые доли секунды.

Существуют токовые реле разных типов исполнения

К подвижной части магнитопровода жестко прикреплены подвижные контакты. Они замыкаются с неподвижными контактами и сигнализируют, что сила тока на катушке реле достигла установленного значения.

Регулировка тока возврата токового реле

Для возврата в исходное положение, сила тока в реле должна уменьшиться как на видео. Насколько оно должно уменьшится, зависит от так называемого коэффициента возврата реле.

Оно зависит от конструкции, а также может настраиваться индивидуального для каждого реле за счет натяжения или ослабления пружины. Это вполне можно сделать своими руками.

Применение

Применяют в случаях, когда одновременная работа всех потребителей приводит к перегрузке питающей сети (ввод электропитания рассчитан на меньшую мощность. чем мощность потребителей, введение лимитов потребления электроэнергии и т. п.). Потребители разбиваются на две группы: приоритетные, отключение которых от сети питания крайне нежелательно (компьютеры, теле- и видеоаппаратура, системы обработки данных и т. п.) и не приоритетные (электронагреватели, различного рода вспомогательное оборудование, электроплиты, электрочайник и т. п.). Ток срабатывания реле устанавливают таким образом, чтобы не допустить перегрузки питающей сети (отключения вводного автомата).

В устройствах релейной защиты наиболее широко распространены токовые реле, реагирующие на недопустимое увеличение тока в защищаемой цепи, и реле минимального напряжения, реагирующие на снижение ниже определенного значения или полное исчезновение напряжения. Токовые реле включаются последовательно, а реле напряжения — параллельно защищаемой цепи. Катушки токовых реле выполняются с малым количеством витков из провода большого сечения и поэтому имеют небольшое сопротивление, а катушки реле напряжения — с большим количеством витков из провода меньшего сечения, чем катушки токовых реле, и поэтому обладают большим сопротивлением.

Реле максимального тока срабатывает, когда проходящий через его катушку ток достигает заранее установленного значения, называемого током срабатывания. При уменьшении тока до определенной величины, называемой током возврата, подвижная система реле возвращается в исходное положение. Отношение тока возврата к току срабатывания называется коэффициентом возврата, который у большинства современных реле находится в пределах 0,8-0,9.

В реле максимального тока мгновенного действия по обмоткам катушек 6, расположенных на полюсах магнитопровода 7, протекает ток от трансформатора тока, включенного в рабочую цепь электроустановки или рабочий ток установки (если его величина не превышает допустимых для реле значений). Когда ток достигнет или превысит величину установленного тока срабатывания, стальной якорь 5 под влиянием магнитного потока, преодолевая противодействие пружины 2, повернется вместе с осью по часовой стрелке, и контактный мостик 3, укрепленный на оси, замкнет верхнюю пару 4 и разомкнет нижнюю пару неподвижных контактов. Возврат подвижной системы контактов реле в исходное положение при уменьшении тока в катушках происходит под действием пружины 2. Для плавной регулировки тока срабатывания служит рычаг 1, кроме того, величину этого тока можно изменять, переключая обмотки катушек. При последовательном соединении катушек каждая обтекается вдвое большим током, чем при параллельном, в результате этого ток срабатывания реле будет в два раза меньше.- Реле не имеет регулировки времени срабатывания

Основные технические характеристики

Номинальный (рабочий ток) в катушке;
Ток в катушке допустимый для длительной эксплуатации;
Коэффициент возврата контактов в исходное состояние после срабатывания (отношение тока срабатывания к току отпускания контактов), обычно 0,6 – 0.8;
Порог тока срабатывания;
Максимально допустимый ток на контактах замыкания;
Ток допустимый при длительной эксплуатации на контактах коммутации;
Потребляемая мощность обмоткой катушки в обычном режиме;
Увеличение мощности в % после срабатывания;
Вид тока переменный или постоянный;
Рабочее напряжение;
Масса, габариты, вес и другие параметры в зависимости модели и ее назначения.

Рассмотрим технические характеристики на примере изделий серий РТ- 80…90.

Модификация модели РТ	рабочие токи, А
фиксированные токи срабатывания индукционного элемента, А	время срабатывания, с*
81\1	10,1	4,1АА* 5,1АА* 6А* 7А* 8А* 9А*10А	1* 2* 3* 4
91\1
81\2	5,1	2А* 2.5А* 3А* 3.5А* 4А* 4.5А* 5А
91\2
82\1	9.9	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	4* 8* 12* 16
82\2	5,1	2А* 2.5А* 3А* 3.5А* 4А* 4.5А* 5А
83\1	9.9	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	1* 2* 3* 4
83\2	5,1	2А* 2.5А* 3А* 3.5А* 4А* 4.5А* 5А
84\1	9.9	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	4* 8* 12* 16
84\2	5,1	2А* 2.5А* 3А* 3.5А* 4А* 4.5А* 5А
85\1	9,9	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	1* 2* 3* 4
95\1
85\2	5	2А* 2.5А* 3А* 3.5А* 4А* 4.5А* 5А
95\2
86\1	10	4А* 5А* 6А* 7А* 8А* 9А* 10А	4* 8* 12* 16

ток в катушках дпустимый к длительной эксплуатации в % к номинальному.	Для всех модификаций РТ (80…90)	110
110
Минимальный коэффициент возврата	0.8
Для РТ (81…84 и 91) ток замыкания с напряжением питания 24-250В независимо постоянный или переменный ток в цепи Размыкание производится контактами иного переключателя	5А
Увеличение мощности потребляемой катушкой после срабатывания в %	15
Ток размыкания	~ ток	2
— ток	0.5
Для РТ модификаций (81…84 и86) токи при размыкании или замыкании контактов в сигнальных цепях 24 — 250В, А	~ ток	1
— ток	0.2
Мощность потребляемая в режиме тока, равному току уставки	для РТ80	10А
для РТ90	30А

Габариты токовых реле серии РТ80…90.