Příklady aplikací zařízení a relé, jak vybrat a správně připojit relé

Přepínání zapíná nebo vypíná zařízení v síti. K tomu použijte odpojovače, vypínače, jističe, relé, stykače, spouštěče. Poslední tři (relé, stykač a magnetický spouštěč) mají podobnou strukturu, ale jsou navrženy pro různé nosnosti. Jedná se o elektromechanická spínací zařízení. Začátečníci mají často otázky jako:

• "Proč má relé tolik kontaktů?";

• "Jak vyměnit relé, pokud neexistuje podobné uspořádání pinů?";

• "Jak vybrat relé?"

Pokusím se odpovědět na všechny tyto otázky v článku.

Na co je relé?

Chcete-li zapnout zátěž, musíte k jejím závěrům připojit napětí, může být konstantní a variabilní, s různým počtem fází a pólů.

Napětí lze aplikovat několika způsoby:

• Plug-in připojení (zasuňte zástrčku do zásuvky nebo zástrčku do zásuvky);

• Odpojovač (jak například zapnete světlo v místnosti);

• Přes relé, stykač, spouštěč nebo polovodičové spínací zařízení.

První dvě metody jsou omezeny jak maximálním spínacím výkonem, tak umístěním místa připojení. To je výhodné, pokud zapnete světlo nebo zařízení současně spínačem nebo automatem a jsou umístěny vedle sebe.

Například dám situaci vodní nádrž (kotel) - jedná se o poměrně silné zatížení (1-3 kW nebo více). Elektrický příkon v chodbě a na elektrickém panelu máte automatický zapnutí kotle, pak musíte prodloužit kabel o průřezu 2,5 m2. mm 3-5 metrů. A pokud potřebujete zahrnout takové zatížení na velkou vzdálenost?

Pro dálkové ovládání můžete použít stejný odpojovač, ale čím větší je vzdálenost, tím větší bude odpor kabelu, což znamená, že budete muset použít kabely s velkým průřezem, a to je drahé. Ano, a pokud se kabel přeruší, není možné zapnout zařízení přímo na místě.

Chcete-li to provést, můžete použít relé, které je nainstalované přímo v blízkosti zátěže, a zapnout jej na dálku. To nevyžaduje silný kabel, protože řídicí signál je obvykle z jednotek na desítky wattů, zatímco lze zapnout zatížení několika kilowattů.

Spínače a odpojovače - je třeba ručně zapnout zátěž, abyste ji mohli automaticky ovládat, musíte použít relé nebo polovodičová zařízení.

Rozsah relé:

• Schémata ochrany elektrických zařízení. Pro automatický vstup ochranné energie proti nízkému a vysokému napětí, proudová relé - pro spouštění proudových ochran, umožnění spouštění elektrických strojů atd .;

• Automatizace

• Instrumentace a automatizace;

• Bezpečnostní systémy;

• Pro vzdálené začlenění.

Jak relé funguje?

Elektromagnetické relé se skládá z cívky, armatury a sady kontaktů. Sada kontaktů se může lišit, například:

• Relé s jedním párem kontaktů;

• Se dvěma páry kontaktů (normálně uzavřené - NC a normálně otevřené - NE);

• S několika skupinami (pro řízení zátěže nezávisle na sobě ostatních obvodů).

Cívka může být navržena pro různé hodnoty stejnosměrného a střídavého proudu, můžete si vybrat pro svůj obvod tak, aby k ovládání cívky nebyl použit další zdroj. Kontakty mohou přepínat stejnosměrný i střídavý proud, proud a napětí jsou obvykle uvedeny na krytu relé.

Zátěžový výkon závisí na spínací schopnosti zařízení v důsledku jeho konstrukce, na výkonných elektromagnetických spínacích zařízeních je přítomna oblouková komora pro řízení silné odporové a indukční zátěže, například elektrického motoru.

Relé je založeno na magnetickém poli. Když je do cívky přiváděn proud, pronikají do jejího jádra síly magnetického pole. Kotva je vyrobena z materiálu, který je magnetizován a je přitahován k jádru cívky. Na kotvu lze umístit kontaktní měděný plast a ohebné oční linky (dráty), potom se kotva přivede na napětí a na měděné sběrnice se přivede napětí.

Napětí je připojeno k cívce, magnetické pole přitahuje kotvu, uzavírá nebo otevírá kontakty. Když napětí klesne, kotva se vrátí do normálu s vratnou pružinou.

Mohou existovat i jiné konstrukce, například když kotva tlačí pohyblivý kontakt a přepne se z normálního na aktivní, což je znázorněno na obrázku níže.

Sečteno a podtrženo: Relé umožňuje, aby malý proud cívkou ovládal velký proud prostřednictvím kontaktů. Velikost ovládacího a spínaného (přes kontakty) napětí se může lišit a nezávisí na sobě. Tímto způsobem získáme galvanicky izolovanou kontrolu zatížení. To dává oproti polovodičům významnou výhodu. Faktem je, že samotný tranzistor nebo tyristor není galvanicky izolován, navíc je přímo připojen.

Základní proudy jsou součástí proudu přepínaného obvodem emitor-kolektor, v tyristoru je v zásadě situace podobná. Pokud je PN spojení poškozeno, může napětí přepínaného obvodu přejít do řídicího obvodu, pokud je to tlačítko, je to v pořádku, a pokud jde o mikroobvod nebo mikrokontrolér - s největší pravděpodobností také selžou, proto je pomocí optočlenu nebo transformátoru realizováno další galvanické oddělení. A čím více detailů - tím menší spolehlivost.

Výhody relé:

• jednoduchost designu;

• udržovatelnost. většinu relé můžete auditovat, například očistit kontakty od sazí a bude to fungovat znovu a při určité obratnosti můžete vyměnit cívku nebo pájet její závěry, pokud vyjdou z odchozích kontaktů;

• plné galvanické oddělení výkonového a řídicího obvodu;

• nízký kontaktní odpor.

Čím nižší je odpor kontaktů, tím menší je na nich ztráta napětí a méně zahřívání. Elektronická relé generují teplo, o něco níže budu o nich krátce hovořit.

Nevýhody relé:

• vzhledem k tomu, že konstrukce je v podstatě mechanická - omezený počet operací. Ačkoli u moderních relé jde o miliony operací. Takže pochybný okamžik je chyba.

• rychlost odezvy. Elektromagnetické relé se rozběhne ve zlomcích sekundy, zatímco polovodičové spínače mohou přepínat milionkrát za sekundu. Proto je nutné přistupovat moudře k výběru spínacího zařízení.

• v případě odchylek od řídicího napětí může relé chrastit, tzn. stav, kdy je proud skrz cívku malý, pro normální držení armatury a „bzučí“ otevírání a zavírání vysokou rychlostí. To je plné jeho brzkého selhání. Toto pravidlo platí: pro ovládání relé musí být analogový signál dodáván prostřednictvím prahových zařízení, jako je Schmidtův spouštěč, komparátor, mikrokontrolér atd .;

• Kliknutí při spuštění.

Charakteristiky relé

Pro výběr správného relé je třeba vzít v úvahu řadu parametrů, které popisují jeho vlastnosti:

1. Napětí cívky. Relé 12 V nebude fungovat stabilně nebo se nezapne vůbec, pokud na jeho cívku aplikujete 5 V.

2. Proud skrz cívku.

3. Počet kontaktních skupin. Relé může být 1-kanálové, tj. obsahují 1 spínací pár. Nebo možná 3-kanálový, který vám umožní připojit 4 póly k zátěži (například tři fáze 380 V)

4. Maximální proud přes kontakty;

5. Maximální spínací napětí. U stejného relé se liší pro stejnosměrné a střídavé proudy, například 220 V AC a 30 V DC.Je to kvůli zvláštnostem elektrického oblouku při přepínání různých elektrických obvodů.

6. Způsob instalace - svorkovnice, svorky pro svorky, pájení na desku nebo Montáž na DIN lištu.

Elektronická relé

Normální elektromagnetické relé klepne, když je spuštěno, což může rušit používání těchto zařízení v domácích prostorách. Elektronické relé, nebo jak se také nazývá polovodičové relé, postrádající tuto nevýhodu, ale vytváří teplo, protože jako klíč se používá tranzistor (pro stejnosměrné relé) nebo triak (pro střídavé relé). Kromě polovodičového klíče je v elektronickém relé instalováno elektronické relé, které poskytuje schopnost ovládat klíč s požadovaným řídícím napětím.

Takové relé pro řízení používá konstantní napětí od 3 do 32 a přepíná střídavé napětí od 24 do 380 V s proudem do 10 A.

Výhody:

• nízká spotřeba řídicího proudu;

• nedostatek šumu při přepínání;

• větší zdroj (miliarda nebo více operací, a to je tisíckrát více než u elektromagnetického).

Nevýhody:

• zahřívá se;

• může hořet při přehřátí;

• stojí za více;

• pokud hoří, nebude to fungovat.

Jak připojit relé?

Na následujícím obrázku je schéma připojení relé k síti a zatížení. Fáze je spojena s jedním z výkonových kontaktů, s druhou zátěží a nulou s druhou zátěžovou svorkou.

Takže pohonná jednotka jede. Řídicí obvod je sestaven takto: zdroj energie, jako je baterie nebo zdroj energie, pokud je relé řízeno stejnosměrným proudem, je připojen k cívce pomocí tlačítka. Pro ovládání střídavého relé je obvod podobný, cívce je přiváděno střídavé napětí požadované hodnoty.

Zde je zřejmé, že řídicí napětí nezávisí na napětí v zátěži, také u proudů. Níže vidíte řídicí obvod aktivátorů centrálního zamykání vozu s bipolárním ovládáním.

Další úkol, aby se aktivátor posunul vpřed, musíte připojit kladné a záporné číslo k jeho solenoidu, aby se posunul zpět - polarita musí být změněna. To se provádí pomocí dvou relé s 5 kontakty (normálně sepnuto a normálně sepnuto).

Když je napětí přiváděno do levého relé a plus je přiváděno na spodní vodič (podle obvodu) aktivátoru, přes normálně uzavřené kontakty pravého relé, je horní vodič aktivátoru připojen k záporné svorce (ke kostře).

Když je napětí přivedeno na cívku pravého relé a levá strana je bez napětí, polarita je obrácena: plus přes normálně otevřený kontakt pravého relé je přiváděn k hornímu vodiči. A normálně sepnutým kontaktem pravého relé - spodní vodič aktivátoru je připojen k zemi.

Uvedl jsem tento konkrétní případ jako příklad skutečnosti, že pomocí relé můžete nejen zapnout napětí k zátěži, ale také implementovat různé schémata zapojení a přepólování.

Jak připojit relé k mikrokontroléru

Je vhodné použít relé k řízení střídavého zatížení mikrokontrolérem. Objeví se však malý problém: spotřeba proudu relé často překračuje maximální proud přes pin mikrokontroléru. Chcete-li to vyřešit, musíte zvýšit aktuální.

Schéma ukazuje připojení relé s 12V cívkou. Zde, tranzistor VT4 s reverzní vodivostí, hraje roli proudového zesilovače, rezistor R je potřebný k omezení proudu skrz základnu (nastavený tak, že proud není větší než maximální proud přes pin mikrokontroléru).

Pro nastavení cívkového proudu je nutný rezistor v kolektorovém obvodu, je vybrán podle hodnoty proudu odezvy relé, v zásadě může být vyloučen. Paralelně s cívkou je instalována reverzní dioda VD2 - je třeba, aby výboje vlastní indukce nezabíjely tranzistor a výstup mikrokontroléru. S diodou dojde k výbuchu směrem ke zdroji energie a energie magnetického pole přestane fungovat.

Arduino a relé

Pro milovníky Arduino K dispozici jsou hotové reléové štítky a samostatné moduly.Pro zajištění výstupů mikrokontroléru lze v závislosti na konkrétním modulu implementovat optočlen řídícího signálu, což výrazně zvýší spolehlivost obvodu.

Schéma takového modulu je:

Mluvili jsme o vlastnostech relé, a proto jsou často vyznačeny na označení na předním krytu. Věnujte pozornost fotografii reléového modulu:

• 10A 250VAC - znamená, že je schopen řídit zátěž střídavého napětí až do 250V as proudem do 10 A;

• 10A 30VDC - pro stejnosměrný proud by napětí v zátěži nemělo překročit 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - označení, záleží na každém výrobci. V něm vidíme 05VDC - to znamená, že relé bude pracovat na napětí 5V na cívce.

Současně má relé normálně rozpojené kontakty, pouze 1 pohyblivý kontakt. Schéma připojení Arduino je uvedeno níže.

Závěr

Relé je klasické spínací zařízení, které se používá všude: ovládací panely v průmyslových dílnách rozváděče, v automatizaci, na ochranu zařízení a lidí, na selektivní připojení specifického obvodu ve výtahovém zařízení.

Pro začínajícího elektrikáře, inženýra elektroniky nebo radioamatéra je velmi důležité naučit se používat relé a vytvářet s nimi obvody, abyste je mohli používat v práci i v domácnosti, implementaci algoritmů přenosu bez použití mikrokontrolérů. Přestože se tím zvětší velikost, významně to zlepší spolehlivost obvodu. Konec konců, spolehlivost není jen trvanlivost, ale také spolehlivost a udržovatelnost!