Esempi di applicazioni di dispositivi e relè, come scegliere e collegare correttamente un relè

La commutazione sta accendendo o spegnendo l'appliance nella rete. Per fare ciò, utilizzare sezionatori, interruttori, interruttori automatici, relè, contattori, avviatori. Gli ultimi tre (relè, contattore e avviatore magnetico) hanno una struttura simile, ma sono progettati per diverse capacità di carico. Questi sono dispositivi di commutazione elettromeccanici. I principianti hanno spesso domande come:

• "Perché il relè ha così tanti contatti?";

• "Come sostituire il relè se non esiste una disposizione dei piedini simile?";

• "Come scegliere un relè?".

Proverò a rispondere a tutte queste domande nell'articolo.

A cosa serve un relè?

Per accendere il carico, è necessario applicare la tensione alle sue conclusioni, può essere costante e variabile, con un numero diverso di fasi e poli.

La tensione può essere applicata in diversi modi:

• Connessione plug-in (inserire la spina in una presa o la spina nella presa);

• Disconnector (come accendi la luce nella stanza, per esempio);

• Tramite relè, contattore, dispositivo di avviamento o dispositivo di commutazione a semiconduttore.

I primi due metodi sono limitati sia dalla massima potenza di commutazione sia dalla posizione del punto di connessione. Questo è utile se accendi la luce o il dispositivo con un interruttore o un automa contemporaneamente e si trovano uno accanto all'altro.

Per un esempio, darò una situazione, per esempio serbatoio d'acqua (caldaia) - questo è un carico abbastanza potente (1-3 kW o più). Ingresso di energia elettrica nel corridoio e sul pannello elettrico si ha l'accensione automatica della caldaia, quindi è necessario estendere un cavo con una sezione di 2,5 metri quadrati. mm. 3-5 metri. E se hai bisogno di includere un tale carico su una lunga distanza?

Per il controllo remoto, è possibile utilizzare lo stesso sezionatore, ma maggiore è la distanza, maggiore sarà la resistenza del cavo, il che significa che sarà necessario utilizzare cavi con una grande sezione trasversale, e questo è costoso. Sì, e se il cavo si rompe, è impossibile accendere il dispositivo direttamente sul posto.

Per fare ciò, è possibile utilizzare un relè installato direttamente vicino al carico e attivarlo da remoto. Ciò non richiede un cavo spesso, perché il segnale di controllo è di solito da unità a decine di watt, mentre è possibile attivare un carico di diversi kilowatt.

Interruttori e sezionatori - necessari per accendere manualmente il carico, al fine di controllarlo automaticamente, è necessario utilizzare relè o dispositivi a semiconduttore.

Ambiti del relè:

• Schemi di protezione per impianti elettrici. Per l'immissione automatica di energia di protezione da basse e alte tensioni, relè di corrente - per innescare protezioni di corrente, consentire l'avvio di macchine elettriche, ecc .;

• Automazione;

• Strumentazione e automazione;

• Sistemi di sicurezza;

• Per l'inclusione remota.

Come funziona il relè?

Un relè elettromagnetico è costituito da una bobina, un'armatura e una serie di contatti. L'insieme dei contatti può essere diverso, ad esempio:

• Relè con una coppia di contatti;

• Con due coppie di contatti (normalmente chiuso - NC e normalmente aperto - NO);

• Con diversi gruppi (per controllare il carico in modo indipendente dagli altri circuiti).

La bobina può essere progettata per diversi valori di corrente continua e alternata, è possibile scegliere per il proprio circuito in modo da non utilizzare una fonte aggiuntiva per controllare la bobina. I contatti possono commutare sia corrente continua che alternata, la corrente e la tensione sono generalmente indicate sul coperchio del relè.

La potenza di carico dipende dalla capacità di commutazione del dispositivo grazie al suo design, una camera ad arco è presente su potenti dispositivi di commutazione elettromagnetici per controllare un carico resistivo e induttivo potente, ad esempio un motore elettrico.

Il relè si basa sul campo magnetico. Quando viene fornita una corrente alla bobina, le linee di forza del campo magnetico penetrano nel suo nucleo. L'ancoraggio è realizzato in materiale magnetizzato ed è attratto dal nucleo della bobina. La plastica di contatto in rame e l'eyeliner flessibile (filo) possono essere posizionati sull'ancoraggio, quindi l'ancoraggio viene eccitato e la tensione viene applicata al contatto fisso tramite bus di rame.

La tensione è collegata alla bobina, il campo magnetico attira l'armatura, chiude o apre i contatti. Quando la tensione scompare, l'armatura ritorna normale con una molla di richiamo.

Potrebbero esserci altri progetti, ad esempio, quando l'ancora spinge un contatto mobile e passa da normale ad attivo, questo è mostrato nella figura sotto.

Conclusione: il relè consente a una piccola corrente attraverso la bobina di controllare una corrente elevata attraverso i contatti. L'entità del controllo e la tensione di commutazione (tramite contatti) possono essere diverse e non dipendono l'una dall'altra. In questo modo otteniamo un controllo del carico isolato galvanicamente. Ciò offre un vantaggio significativo rispetto ai semiconduttori. Il fatto è che il transistor o il tiristore stesso non sono galvanicamente isolati, inoltre sono direttamente collegati.

Le correnti di base fanno parte della corrente commutata attraverso un circuito emettitore-collettore, in un tiristore, in linea di principio, la situazione è simile. Se la giunzione PN è danneggiata, la tensione del circuito commutato può andare al circuito di controllo, se è un pulsante, allora va bene e se è un microcircuito o microcontrollore - molto probabilmente falliranno anche, quindi un ulteriore isolamento galvanico viene realizzato attraverso un fotoaccoppiatore o un trasformatore. E più dettagli - meno affidabilità.

Vantaggi del relè:

• semplicità del design;

• manutenibilità. puoi controllare la maggior parte dei relè, ad esempio, pulire i contatti dalla fuliggine e funzionerà di nuovo, e con una certa destrezza, puoi sostituire la bobina o saldare le sue conclusioni se escono dai contatti in uscita;

• completo isolamento galvanico del circuito di potenza e del circuito di controllo;

• bassa resistenza di contatto.

Minore è la resistenza dei contatti, minore è la perdita di tensione su di essi e minore riscaldamento. I relè elettronici generano calore, un po 'più in basso ne parlerò brevemente.

Svantaggi del relè:

• a causa del fatto che il design è essenzialmente meccanico - un numero limitato di operazioni. Anche se per i relè moderni si tratta di milioni di operazioni. Quindi il momento dubbioso è un difetto.

• velocità di risposta. Un relè elettromagnetico interviene in frazioni di secondo, mentre gli interruttori a semiconduttore possono commutare milioni di volte al secondo. Pertanto, è necessario avvicinarsi saggiamente alla scelta delle apparecchiature di commutazione.

• in caso di deviazioni dalla tensione di controllo, il relè può scuotere, ad es. uno stato in cui la corrente attraverso la bobina è piccola, per il normale mantenimento dell'armatura, e "ronza" ad apertura e chiusura ad alta velocità. Questo è irto di un fallimento precoce. Segue la seguente regola: per controllare il relè, il segnale analogico deve essere fornito attraverso dispositivi di soglia, quali trigger Schmidt, comparatore, microcontrollore, ecc .;

• Clic quando attivato.

Caratteristiche del relè

Per scegliere il relè giusto, è necessario tenere conto di una serie di parametri, che ne descrivono le caratteristiche:

1. La tensione della bobina. Un relè da 12 V non funzionerà stabilmente o non si accenderà affatto se si applicano 5 V alla sua bobina.

2. La corrente attraverso la bobina.

3. Il numero di gruppi di contatti. Il relè può essere a 1 canale, ad es. contiene 1 coppia di commutazione. O forse a 3 canali, che ti permetterà di collegare 4 poli al carico (ad esempio, tre fasi 380 V)

4. Corrente massima attraverso i contatti;

5. Tensione di commutazione massima. Per lo stesso relè, è diverso per le correnti dirette e alternate, ad esempio 220 V CA e 30 V CC.Ciò è dovuto alle peculiarità dell'arco durante la commutazione di diversi circuiti elettrici.

6. Metodo di installazione - morsettiere, terminale per terminali, saldatura a una scheda o Montaggio su guida DIN.

Relè elettronici

Un normale relè elettromagnetico scatta quando viene attivato, il che può interferire con l'uso di tali dispositivi in ​​locali domestici. Relè elettronico, o come viene anche chiamato relè a stato solido, privo di questo inconveniente, ma genera calore, perché come chiave, viene utilizzato un transistor (per un relè CC) o un triac (per un relè CA). Oltre alla chiave a semiconduttore, un relè elettronico è installato nel relè elettronico per fornire la capacità di controllare la chiave con la tensione di controllo desiderata.

Tale relè per controllo utilizza una tensione costante da 3 a 32 e commuta una tensione alternata da 24 a 380 V con una corrente fino a 10 A.

vantaggi:

• basso consumo di corrente di controllo;

• mancanza di rumore durante la commutazione;

• una risorsa maggiore (un miliardo o più di operazioni, e questo è mille volte più di quella di una elettromagnetica).

svantaggi:

• si riscalda;

• può bruciare per surriscaldamento;

• vale di più;

• se brucia, non funzionerà.

Come collegare un relè?

L'immagine seguente mostra uno schema della connessione del relè alla rete e al carico. Una fase è collegata a uno dei contatti di potenza, a un secondo carico e zero a un secondo terminale di carico.

Quindi l'unità di potenza sta andando. Il circuito di controllo è assemblato come segue: una fonte di alimentazione, come una batteria o un alimentatore, se il relè è controllato da corrente continua, è collegata alla bobina tramite un pulsante. Per controllare un relè CA, il circuito è simile, alla bobina viene fornita una tensione alternata del valore desiderato.

Qui è ovvio che la tensione di controllo non dipende dalla tensione nel carico, anche con le correnti. Sotto puoi vedere il circuito di controllo degli attivatori della chiusura centralizzata dell'auto con controllo bipolare.

Il compito successivo, affinché l'attivatore si muova in avanti, è necessario collegare il più e il meno al suo solenoide per spostarlo indietro: la polarità deve essere cambiata. Questo viene fatto usando due relè con 5 contatti (normalmente chiuso e normalmente aperto).

Quando viene fornita tensione al relè sinistro, più viene fornito al filo inferiore (secondo il circuito) dell'attivatore, attraverso i contatti normalmente chiusi del relè destro, il filo superiore dell'attivatore è collegato al terminale negativo (a terra).

Quando la tensione viene applicata alla bobina del relè destro e la sinistra viene diseccitata, la polarità viene invertita: inoltre, attraverso il contatto normalmente aperto del relè destro, viene fornita al filo superiore. E attraverso il contatto normalmente chiuso del relè destro - il filo inferiore dell'attivatore è collegato a terra.

Ho fornito questo caso particolare come esempio del fatto che utilizzando un relè non solo è possibile attivare la tensione sul carico, ma anche implementare una varietà di schemi di collegamento e inversione di polarità.

Come collegare un relè a un microcontrollore

È conveniente utilizzare un relè per controllare il carico CA attraverso il microcontrollore. Ma sorge un piccolo problema: il consumo di corrente del relè spesso supera la corrente massima attraverso il pin del microcontrollore. Per risolverlo, è necessario aumentare la corrente.

Lo schema mostra il collegamento di un relè con una bobina da 12V. Qui, il transistor di conducibilità inversa VT4, svolge il ruolo di un amplificatore di corrente, la resistenza R è necessaria per limitare la corrente attraverso la base (impostata in modo che la corrente non sia superiore alla corrente massima attraverso il pin del microcontrollore).

La resistenza nel circuito del collettore è necessaria per impostare la corrente della bobina, è selezionata in base al valore della corrente di risposta del relè, in linea di principio può essere esclusa. Parallelamente alla bobina, è installato un diodo inverso VD2: è necessario affinché scoppi di autoinduzione non uccidano il transistor e l'uscita del microcontrollore. Con il diodo, le esplosioni andranno verso la fonte di energia e l'energia del campo magnetico smetterà di funzionare.

Arduino e relè

Per gli amanti Arduino Ci sono schermi relè già pronti e moduli separati.Per proteggere le uscite del microcontrollore, a seconda del modulo specifico, è possibile implementare un fotoaccoppiatore del segnale di controllo, che aumenterà in modo significativo l'affidabilità del circuito.

Lo schema di tale modulo è:

Abbiamo parlato delle caratteristiche del relè, e quindi sono spesso indicate nella marcatura sul coperchio anteriore. Prestare attenzione alla foto del modulo relè:

• 10 A 250 V CA - significa che è in grado di controllare il carico di tensione alternata fino a 250 V e con corrente fino a 10 A;

• 10 A 30 V CC - per la corrente continua, la tensione nel carico non deve superare i 30 V.

• SRD-05VDC-SL-C - marcatura, dipende da ciascun produttore. In esso vediamo 05VDC - questo significa che il relè funzionerà con una tensione di 5V sulla bobina.

Allo stesso tempo, il relè ha contatti normalmente aperti, solo 1 contatto mobile. Lo schema di collegamento per arduino è mostrato di seguito.

conclusione

Il relè è un classico dispositivo di commutazione che viene utilizzato ovunque: pannelli di controllo nelle officine industriali del centralino, nell'automazione, per proteggere le apparecchiature e le persone, per collegare selettivamente un circuito specifico, nelle apparecchiature per ascensori.

È molto importante per un elettricista alle prime armi, un ingegnere elettronico o un radioamatore imparare a utilizzare i relè e creare circuiti con loro, in modo da poterli utilizzare in ambito domestico e di lavoro, implementando algoritmi di relè senza l'uso di microcontrollori. Sebbene ciò aumenti le dimensioni, migliorerà significativamente l'affidabilità del circuito. Dopo tutto, l'affidabilità non è solo durata, ma anche affidabilità e manutenibilità!