Elektromagnetisk relæ: enhed, mærkning, typer + detaljer om tilslutning og justering

Konvertering af elektriske signaler til den tilsvarende fysiske størrelse - bevægelse, kraft, lyd osv.osv., udføres ved hjælp af drev. Et drev bør klassificeres som en omformer, fordi det er en enhed, der ændrer en type fysisk størrelse til en anden.

Drevet er normalt aktiveret eller styret af et lavspændingskommandosignal. Det er yderligere klassificeret som en binær eller kontinuerlig enhed baseret på antallet af stabile tilstande. Således er et elektromagnetisk relæ et binært drev under hensyntagen til to tilgængelige stabile tilstande: on - off.

Den præsenterede artikel undersøger i detaljer principperne for drift af et elektromagnetisk relæ og anvendelsesområdet for enhederne.

Drive design grundlæggende

Udtrykket "relæ" er karakteristisk for enheder, der giver en elektrisk forbindelse mellem to eller flere punkter gennem et styresignal.

Den mest almindelige og udbredte type elektromagnetisk relæ (EMR) er det elektromekaniske design.

Sådan ser et design ud fra en lang række produkter kaldet elektromagnetiske relæer. Her er vist en lukket version af mekanismen ved hjælp af et gennemsigtigt plexiglasdæksel

Den grundlæggende kontrolordning for ethvert udstyr giver altid mulighed for at tænde og slukke for det. Den nemmeste måde at udføre disse trin på er at bruge strømlåsekontakter.

Manuelt betjente kontakter kan bruges til styring, men har ulemper. Deres åbenlyse ulempe er at indstille "tændt" eller "slukket" fysisk, det vil sige manuelt.

Manuelle omskiftningsenheder er normalt store, langsomt virkende, i stand til at skifte små strømme.

Den manuelle koblingsmekanisme er en "fjern slægtning" til elektromagnetiske relæer. Giver samme funktionalitet - skiftende arbejdslinjer, men styres udelukkende manuelt

I mellemtiden er elektromagnetiske relæer hovedsageligt repræsenteret af elektrisk styrede kontakter. Enhederne har forskellige former, dimensioner og er opdelt efter deres nominelle effektniveau. Mulighederne for deres anvendelse er omfattende.

Sådanne enheder, der er udstyret med et eller flere par kontakter, kan være en del af et enkelt design af større strømaktuatorer - kontaktorer, som bruges til at skifte netspænding eller højspændingsenheder.

Grundlæggende principper for EMR-drift

Traditionelt bruges relæer af elektromagnetisk type som en del af elektriske (elektroniske) koblingskontrolkredsløb. I dette tilfælde installeres de enten direkte på printplader eller i en fri position.

Generel struktur af enheden

Belastningsstrømmene for de anvendte produkter måles normalt fra brøkdele af en ampere til 20 A eller mere. Relækredsløb er udbredt i elektronisk praksis.

Enheder med forskellige konfigurationer, designet til installation på elektroniske printkort eller direkte som en separat installeret enhed

Designet af et elektromagnetisk relæ konverterer den magnetiske flux genereret af den påførte AC/DC spænding til mekanisk kraft. Takket være den resulterende mekaniske kraft styres kontaktgruppen.

Det mest almindelige design er en produktform, der indeholder følgende komponenter:

• spændende spole;
• stål kerne;
• støtte chassis;
• kontaktgruppe.

Stålkernen har en fast del kaldet rocker og en bevægelig fjederbelastet del kaldet armaturet.

I det væsentlige komplementerer ankeret det magnetiske feltkredsløb ved at lukke luftgabet mellem den stationære elektriske spole og det bevægelige anker.

Detaljeret layout af strukturen: 1 - frigørelsesfjeder; 2 - metalkerne; 3 - anker; 4 – kontakt normalt lukket; 5 – kontakt normalt åben; 6 – generel kontakt; 7 - spole af kobbertråd; 8 - rocker

Armaturet bevæger sig på hængsler eller roterer frit under påvirkning af det genererede magnetfelt. Dette lukker de elektriske kontakter, der er fastgjort til fittings.

Typisk returnerer en returfjeder(e) placeret mellem vippearmen og ankeret kontakterne til deres oprindelige position, når relæspolen er deaktiveret.

Drift af det elektromagnetiske relæsystem

Et simpelt klassisk EMR-design har to sæt elektrisk ledende kontakter.

Baseret på dette realiseres to tilstande i kontaktgruppen:

1. Normalt åben kontakt.
2. Normalt lukket kontakt.

Følgelig klassificeres et par kontakter som normalt åbne (NO) eller, i en anden tilstand, normalt lukkede (NC).

For et relæ med en normalt åben kontaktposition opnås den "lukkede" tilstand kun, når feltstrømmen passerer gennem den induktive spole.

En af to mulige muligheder for at indstille standardkontaktgruppen. Her, i spolens deaktiverede tilstand, er "default" positionen sat til normalt lukket (lukket) position

I en anden mulighed forbliver den normalt lukkede position af kontakterne konstant, når der ikke er nogen magnetiseringsstrøm i spolekredsløbet. Det vil sige, at kontaktkontakterne vender tilbage til deres normale lukkede position.

Derfor bør udtrykkene "normalt åben" og "normalt lukket" referere til tilstanden af ​​de elektriske kontakter, når relæspolen er afbrudt, dvs. relæforsyningsspændingen er slukket.

Elektriske relækontaktgrupper

Relækontakter er normalt elektrisk ledende metalelementer, der rører hinanden og fuldender et kredsløb, der fungerer på samme måde som en simpel kontakt.

Når kontakterne er åbne, måles modstanden mellem de normalt åbne kontakter som en høj værdi i megaohm. Dette skaber en åben kredsløbstilstand, når passagen af ​​strøm i spolekredsløbet er elimineret.

Kontaktgruppen for enhver elektromekanisk kontakt i åben tilstand har en modstand på flere hundrede megaohm. Værdien af ​​denne modstand kan variere lidt mellem forskellige modeller.

Hvis kontakterne er lukkede, bør kontaktmodstanden teoretisk være nul - resultatet af en kortslutning.

Denne betingelse er dog ikke altid observeret.Kontaktgruppen for hvert enkelt relæ har en vis kontaktmodstand i "lukket" tilstand. Denne modstand kaldes stabil.

Funktioner ved passage af belastningsstrømme

Til praksis med at installere et nyt elektromagnetisk relæ bemærkes, at kontaktmodstanden er lille, normalt mindre end 0,2 Ohm.

Dette forklares enkelt: nye spidser forbliver rene indtil videre, men med tiden vil spidsens modstand uundgåeligt stige.

For kontakter, der for eksempel fører en strøm på 10 A, vil spændingsfaldet være 0,2x10 = 2 volt (Ohms lov). Heraf viser det sig, at hvis forsyningsspændingen, der leveres til kontaktgruppen, er 12 volt, så vil spændingen for belastningen være 10 volt (12-2).

Når metalkontaktspidser slides uden at være ordentligt beskyttet mod høje induktive eller kapacitive belastninger, er lysbueskader uundgåelig.

En elektrisk lysbue på en af ​​kontakterne på en elektromekanisk koblingsenhed. Dette er en af ​​årsagerne til skade på kontaktgruppen i mangel af ordentlige foranstaltninger

En elektrisk lysbue - gnister ved kontakterne - fører til en stigning i spidsernes kontaktmodstand og som følge heraf til fysisk skade.

Hvis du fortsætter med at bruge relæet i denne tilstand, kan kontaktspidserne helt miste deres fysiske kontaktegenskaber.

Men der er en mere alvorlig faktor, når lysbueskader ender med at svejse kontakterne sammen, hvilket skaber kortslutningsforhold.

I sådanne situationer er der risiko for beskadigelse af det kredsløb, der kontrolleres af EMR.

Så hvis kontaktmodstanden stiger på grund af påvirkningen af ​​den elektriske lysbue med 1 Ohm, stiger spændingsfaldet over kontakterne for den samme belastningsstrøm til 1 × 10 = 10 volt DC.

Her kan størrelsen af ​​spændingsfaldet over kontakterne være uacceptabel for belastningskredsløbet, især når der arbejdes med forsyningsspændinger på 12-24 V.

Relækontaktmaterialetype

For at reducere påvirkningen af ​​den elektriske lysbue og høje modstande er kontaktspidserne af moderne elektromekaniske relæer lavet eller belagt med forskellige sølvbaserede legeringer.

På denne måde er det muligt at forlænge kontaktgruppens levetid betydeligt.

Spidser af kontaktplader af elektromekaniske koblingsenheder. Her er mulighederne for sølvbelagte spidser. Denne type belægning reducerer skadesfaktoren

I praksis bruges følgende materialer til at behandle spidserne af kontaktgrupper af elektromagnetiske (elektromekaniske) relæer:

• Ag - sølv;
• AgCu - sølv-kobber;
• AgCdO - sølv-cadmiumoxid;
• AgW - sølv-wolfram;
• AgNi - sølv-nikkel;
• AgPd - sølv-palladium.

Forøgelse af levetiden for relækontaktgruppernes spidser ved at reducere antallet af lysbuer opnås ved at tilslutte resistive kondensatorfiltre, også kaldet RC-dæmpere.

Disse elektroniske kredsløb er forbundet parallelt med kontaktgrupper af elektromekaniske relæer. Spændingstoppen, som noteres i det øjeblik, kontakterne åbnes, med denne løsning ser ud til at være sikkert kort.

Brugen af ​​RC-dæmpere gør det muligt at undertrykke den elektriske lysbue, der dannes ved kontaktspidserne.

Typisk design af EMR-kontakter

Ud over de klassiske normalt åbne (NO) og normalt lukkede (NC) kontakter, involverer mekanikken ved relækobling også klassificering baseret på handling.

Funktioner ved designet af forbindelseselementer

Relædesign af elektromagnetisk type i denne udførelsesform muliggør en eller flere separate omskifterkontakter.

Sådan ser en enhed ud, teknologisk konfigureret til SPST-design - enkeltpolet og ensrettet. Der findes også andre versioner

Designet af kontakterne er kendetegnet ved følgende sæt forkortelser:

• SPST (Single Pole Single Throw) - enkeltpolet ensrettet;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - enkeltpolet tovejs;
• DPST (Double Pole Single Throw) – bipolær ensrettet;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – bipolær tovejs.

Hvert sådant forbindelseselement er betegnet som en "pol". Enhver af dem kan tilsluttes eller nulstilles, samtidig med at relæspolen aktiveres.

Finesser ved at bruge enheder

På trods af enkelheden i designet af elektromagnetiske kontakter, er der nogle finesser i praksis med at bruge disse enheder.

Eksperter anbefaler derfor kategorisk ikke at forbinde alle relækontakter parallelt for at skifte et højstrømsbelastningskredsløb på denne måde.

Tilslut for eksempel en 10 A-belastning ved at forbinde to kontakter parallelt, som hver er normeret til en strøm på 5 A.

Disse installationsfinesser skyldes det faktum, at kontakterne på mekaniske relæer aldrig lukker eller åbner på samme tid.

Som følge heraf vil en af ​​kontakterne under alle omstændigheder blive overbelastet.Og selv under hensyntagen til en kortvarig overbelastning, er for tidlig fejl på enheden i en sådan forbindelse uundgåelig.

Forkert drift, samt tilslutning af relæet uden for de etablerede installationsregler, ender normalt med dette resultat. Næsten alt indholdet indeni var brændt ud

Elektromagnetiske produkter kan bruges som en del af elektriske eller elektroniske kredsløb med lavt strømforbrug som afbrydere med relativt høje strømme og spændinger.

Det anbefales dog strengt ikke at føre forskellige belastningsspændinger gennem tilstødende kontakter på den samme enhed.

Skift for eksempel mellem 220 V AC og 24 V DC. Separate produkter bør altid bruges til hver mulighed for at sikre sikkerheden.

Omvendt spændingsbeskyttelsesteknikker

En væsentlig del af ethvert elektromekanisk relæ er spolen. Denne del er klassificeret som en høj induktansbelastning, fordi den er trådviklet.

Enhver trådviklet spole har en vis impedans, bestående af induktans L og modstand R, og danner således et seriekredsløb LR.

Når strømmen løber gennem spolen, dannes et eksternt magnetfelt. Når strømmen i spolen stoppes i "off"-tilstand, øges den magnetiske flux (transformationsteori), og der genereres en høj omvendt EMF-spænding (elektromotorisk kraft).

Denne inducerede omvendte spændingsværdi kan være flere gange større end koblingsspændingen.

Derfor er der risiko for beskadigelse af halvlederkomponenter i nærheden af ​​relæet. For eksempel en bipolær eller felteffekttransistor, der bruges til at påføre spænding til en relæspole.

Kredsløbsmuligheder, der giver beskyttelse til halvlederkontrolelementer - bipolære og felteffekttransistorer, mikrokredsløb, mikrocontrollere

En måde at forhindre skade på en transistor eller en hvilken som helst switchende halvlederenhed, inklusive mikrocontrollere, er at forbinde en omvendt forspændt diode til relæspolekredsløbet.

Når strømmen, der strømmer gennem spolen umiddelbart efter slukning, genererer en induceret tilbage-EMK, åbner denne omvendte spænding den omvendte forspændte diode.

Gennem halvlederen spredes den akkumulerede energi, hvilket forhindrer skade på kontrolhalvlederen - transistor, tyristor, mikrocontroller.

Halvlederen, der ofte indgår i spolekredsløbet, kaldes også:

• svinghjul diode;
• bypass diode;
• omvendt diode.

Der er dog ikke den store forskel mellem elementerne. De udfører alle én funktion. Ud over brugen af ​​reverse bias-dioder bruges andre enheder til at beskytte halvlederkomponenter.

De samme kæder af RC-dæmpere, metaloxid-varistorer (MOV'er), zenerdioder.

Mærkning af elektromagnetiske relæenheder

Tekniske betegnelser, der bærer delvise oplysninger om enhederne, er normalt angivet direkte på chassiset af den elektromagnetiske koblingsenhed.

Denne betegnelse ligner en forkortelse og et talsæt.

Hver elektromekanisk koblingsenhed er traditionelt mærket. Omtrent følgende sæt symboler og tal anvendes på karrosseriet eller chassiset, hvilket angiver visse parametre

Eksempel på kassemærkning af elektromekaniske relæer:

RES32 RF4.500.335-01

Denne post er dechifreret som følger: lavstrøms elektromagnetisk relæ, 32-serien, svarende til designet i henhold til RF-passet 4.500.335-01.

Sådanne betegnelser er dog sjældne. Oftere er der forkortede versioner uden eksplicit angivelse af GOST:

RES32 335-01

Også fremstillingsdatoen og batchnummeret er markeret på enhedens chassis (på kroppen). Detaljerede oplysninger er indeholdt i det tekniske datablad for produktet. Hver enhed eller batch leveres med et pas.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Videoen forklarer populært, hvordan elektromekanisk koblingselektronik fungerer. Finesser af design, forbindelsesfunktioner og andre detaljer er tydeligt bemærket:

Elektromekaniske relæer har været brugt som elektroniske komponenter i et stykke tid. Denne type koblingsenheder kan dog betragtes som forældede. Mekaniske enheder bliver i stigende grad erstattet af mere moderne enheder - rent elektroniske. Et sådant eksempel er solid state relæer.

Har du spørgsmål, fundet fejl, eller har du interessante fakta om emnet, som du kan dele med besøgende på vores side? Skriv venligst dine kommentarer, stil spørgsmål og del din oplevelse i kontaktblokken under artiklen.