Princip činnosti a schéma zapojení relé.

Relé jsou široce používána nejen v průmyslu, ale také v každodenním životě. Tato zařízení jsou určena pro spínání elektrických sítí a ovládání různých elektrických spotřebičů. Pokud rozumíte jejich konstrukčním prvkům, principům fungování a reléovému obvodu, budete schopni samostatně řešit různé praktické problémy.

Princip

Relé jsou klasifikována podle různých kritérií. V souladu s principem činnosti mohou být zařízení elektromagnetická, elektronická, tepelná atd. Vzhledem k tomu, že první dva typy zařízení se nejčastěji používají v každodenním životě, stojí za to je podrobněji zvážit.

Magnetické zařízení

Relé tohoto typu mají poměrně jednoduchý design a atraktivní cenu. Když je do cívky přiveden proud, v jejím vinutí se vytvoří emf. To vede ke vzniku magnetického pole v jádru, které přitahuje kotvu. Tento konstrukční prvek je spojen s pohyblivými kontakty, které uzavírají ty pevné. Pokud proud klesne na určitou hodnotu, pružina vrátí kotvu do původní polohy a obvod se otevře.

Pro zajištění vyšší přesnosti provozu se do konstrukce elektromagnetického zařízení často zavádějí rezistory. Tato zařízení jsou také vybavena ochranou proti přepětí a jiskření.

Tyto problémy lze vyřešit pomocí kondenzátorů. Mezi výhody elektromagnetických relé patří nízká cena, odolnost proti rušení a schopnost spínat elektrické obvody s velkou zátěží při kompaktních rozměrech.

Zařízení má však také některé nevýhody:

• Relativně nízká rychlost odezvy. To výrazně omezuje rozsah použití ochrany jako ochranného zařízení.
• Kontaktní plochy podléhají oxidaci a deformaci vlivem jisker. V důsledku toho se snižuje životnost zařízení.
• Během provozu dochází k hluku. Pro ochranu elektronických součástek musí být relé stíněná.

Elektronické zařízení

Použití polovodičů při výrobě relé umožňuje zbavit se mnoha nevýhod, charakteristické pro elektromagnetické modely. Tranzistor je prvek, který se dokonale vyrovná s rolí spínače. Když se na přechod báze-emitor přivede napětí s určitými charakteristikami, začne obvodem kolektor-emitor protékat elektrický proud.

Jeho jmenovitá hodnota bude výrazně vyšší ve srovnání se základním obvodem. Právě tato vlastnost tranzistorů se využívá k zesílení signálů. Pokud porovnáme elektromagnetická a elektronická relé, pak mají tyto výhody následující výhody:

• Polovodičové přechody časem neztrácejí svoji funkčnost.
• Mají malé rozměry a hmotnost.
• Vysoká rychlost odezvy.
• Ani při stovkách tisíc sepnutí za sekundu elektronická zařízení neselžou.

Bohužel jsou zde i některé nevýhody. Mezi nimi je hlavní nestabilita vůči elektromagnetickému rušení. Některá zařízení mohou být poškozena statickým nábojem.

Při provozu zařízení se navíc uvolňuje velké množství tepelné energie, kterou je nutné odvádět.

Funkce připojení

Existuje mnoho typů relé. Schéma zapojení relé si můžete prostudovat na příkladu mezilehlého zařízení. Našel široké uplatnění v různých automatizačních a řídicích systémech. Zařízení lze připojit k elektrickému obvodu paralelně nebo sériově. Nejčastěji jsou zařízení vybavena několika páry kontaktů. Je třeba si uvědomit, že mohou být dvou typů:

• Normálně otevřené. Označují se písmeny NO.
• Normálně zavřeno. Značeno písmeny NC.

Za normální stav zařízení se považuje nepřítomnost signálu na vinutí. Protože cívky nemají specifickou polaritu, mohou být kontakty zapojeny v libovolném pořadí. Zařízení se instaluje mezi akční člen nebo zařízení a zdroj úlohy. Lze jej však použít i jako stykač.

Toto zařízení je vybaveno čtyřmi skupinami kontaktů. Tři z nich slouží k ovládání zátěže a jeden je nutný k udržení elektrického proudu na vinutí. K pohybovému čidlu můžete také připojit relé pro automatické ovládání systému osvětlení místnosti. Schéma zapojení je poměrně jednoduché:

• Cívka zařízení je připojena ke snímači.
• Napájecí kontakt je připojen k systému světelného zdroje.

Je třeba si uvědomit, že neexistuje žádné univerzální doporučení pro připojení zařízení. Schémata zapojení se volí v souladu s řešenými úkoly. Jsou si v mnoha ohledech podobné, a pokud rozumíte jednomu z nich, neměly by být problémy s používáním ostatních.

Spínací procesy jsou základem všech automatizovaných řídicích systémů. Nejběžnějšími spínacími prvky jsou v tomto případě mezilehlá elektromagnetická relé.

Navzdory velkému počtu různých polovodičových zařízení se elektromagnetická relé stále používají ve všech druzích průmyslových zařízení a domácích spotřebičů. Popularita relé je způsobena jejich spolehlivostí a vysokými výkonnostními charakteristikami, které přímo závisí na vlastnostech kovových kontaktů.

Co jsou relé a kde se používají?

Elektromagnetické relé je vysoce přesné a spolehlivé spínací zařízení, jehož princip činnosti je založen na vlivu elektromagnetického pole. Má jednoduchý design, reprezentovaný následujícími prvky:

• cívka;
• Ukotvit
• pevné kontakty.

Elektromagnetická cívka je nehybně upevněna na základně, uvnitř je feromagnetické jádro, na třmenu je připevněna pružinová kotva pro návrat do normální polohy, když je relé bez napětí.

Jednoduše řečeno, relé otevírá a zavírá elektrický obvod v souladu s příchozími příkazy.

Elektromagnetická relé jsou spolehlivá v provozu, proto se používají v různých průmyslových a domácích elektrických spotřebičích a zařízeních.

Hlavní typy a technické vlastnosti elektromagnetických relé

Rozlišují se následující typy:

1. Proudové relé se svým principem činnosti prakticky neliší od napěťového relé. Zásadní rozdíl spočívá pouze v konstrukci elektromagnetické cívky. U proudového relé je cívka navinutá drátem velkého průřezu a obsahuje malý počet závitů, proto má minimální odpor. Proudové relé lze připojit přes transformátor nebo přímo do kontaktní sítě. V každém případě správně řídí sílu proudu v řízené síti, na jejímž základě jsou prováděny všechny spínací procesy.
2. Časové relé (časovače) – poskytuje časové zpoždění v řídicích sítích, které je v některých případech nutné pro zapnutí zařízení podle určitého algoritmu. Taková relé mají rozšířený rozsah nastavení nezbytný pro zajištění vysoké přesnosti jejich činnosti. Každý časovač má samostatné požadavky. Například nízká spotřeba elektrické energie, malé rozměry, vysoká přesnost provozu, přítomnost výkonných kontaktů atd. Stojí za zmínku, že pro časová relé, která jsou součástí konstrukce elektrického pohonu, nejsou kladeny žádné další zvýšené požadavky. Hlavní věc je, že mají robustní konstrukci a zvýšenou spolehlivost, protože musí neustále fungovat v podmínkách zvýšeného zatížení.

Každý typ elektromagnetického relé má své specifické parametry. Při výběru potřebných prvků stojí za to věnovat pozornost složení a vlastnostem kontaktních párů a určení napájení. Dále byste si měli prostudovat jejich hlavní vlastnosti:

• Provozní napětí nebo proud je minimální hodnota proudu nebo napětí, při které se spínají dvojice kontaktů elektromagnetického relé.
• Uvolňovací napětí nebo proud je maximální hodnota, která řídí zdvih kotvy.
• Citlivost je minimální množství energie potřebné k provozu relé.
• Odpor vinutí.
• Provozní napětí a proud jsou hodnoty těchto parametrů nezbytné pro optimální činnost elektromagnetického relé.
• Aktivační čas je časový úsek od zahájení napájení kontaktů relé do jeho uvedení do provozu.
• Doba uvolnění je doba, během které se kotva elektromagnetického relé vrátí do své původní polohy.
• Spínací frekvence je počet sepnutí elektromagnetického relé během přiděleného časového intervalu.

Kontaktní i nekontaktní

V souladu s konstrukčními prvky ovládacích prvků jsou všechna elektromagnetická relé rozdělena do dvou typů:

1. Kontakt – mají skupinu elektrických kontaktů, které zajišťují provoz prvku v elektrické síti. Přepínání se provádí jejich zavřením nebo otevřením. Jsou to univerzální relé a používají se téměř ve všech typech automatizovaných elektrických sítí.
2. Bezkontaktní – jejich hlavní vlastností je absence ovládacích kontaktních prvků. Proces spínání se provádí úpravou parametrů napětí, odporu, kapacity a indukčnosti.

Podle rozsahu

Klasifikace elektromagnetických relé podle oblasti použití:

• řídicí obvody;
• signalizace;
• automatické nouzové ochranné systémy (ESD, ESD).

Výkonem řídicího signálu

Všechny typy elektromagnetických relé mají určitý práh citlivosti, proto jsou rozděleny do tří skupin:

1. nízký výkon (méně než 1 W);
2. střední výkon (až 9 W);
3. vysoký výkon (přes 10 W).

Podle rychlosti ovládání

Jakékoli elektromagnetické relé se vyznačuje rychlostí řídicího signálu, a proto se dělí na:

• nastavitelný;
• pomalý;
• vysoká rychlost;
• bez setrvačnosti.

Podle typu ovládacího napětí

Relé jsou rozděleny do následujících kategorií:

Dávejte pozor! Cívka relé může být navržena pro provozní napětí 24 V, ale kontakty relé mohou snadno pracovat s napětím až 220 V. Tato informace je uvedena na těle relé.

Na fotografii níže můžete vidět, že provozní napětí na cívce je 24 V DC, tedy 24 V DC.

Podle stupně ochrany před vnějšími faktory

Všechna elektromagnetická relé mají následující konstrukční typy:

• otevřeno;
• krytý;
• zapečetěno.

Typy skupin kontaktů

Elektromagnetická relé mají různé konfigurace a konstrukční vlastnosti skupin kontaktů. Uvádíme běžné typy prvků:

1. Normálně otevřené (Normálně otevřeno – NE nebo Normálně otevřeno – NE) – jejich hlavním rysem je, že kontaktní páry jsou neustále v otevřeném stavu a jsou aktivovány pouze po přivedení napětí na elektromagnetickou cívku. V důsledku toho se elektrický obvod uzavře a vodiče začnou fungovat podle zadaných algoritmů.
2. Normálně zavřeno (Normálně zavřeno – NC nebo Normálně zavřeno – NC) – kontakty jsou v trvale sepnutém stavu a při sepnutí elektromagnetického relé (napětí na cívku) se rozepnou.
3. Přepínání je kombinací normálně zavřených a otevřených kontaktů. Existují tři kontakty, společné, obvykle označené jako COM, uzavřené na společné a otevřené na společné. Když je na cívku přivedeno napětí, NC kontakt se otevře a NO kontakt sepne.

Modely elektromagnetických relé, jejichž konstrukce má několik skupin kontaktů, zajišťují spínací procesy v několika automatizovaných sítích.

Dávejte pozor! Některé typy relé mají ruční kontaktní spínač. To může být užitečné při nastavování okruhu. Stejně jako indikace napájení cívky relé.

Schéma zapojení relé

Na kryt jakéhokoli zařízení výrobce umístí schéma připojení elektromagnetického relé k síti. Na elektrickém schématu je cívka relé znázorněna jako obdélník a označena písmenem “K” s digitálním indexem, například K3. V tomto případě jsou páry kontaktů, které nejsou zatíženy, označeny písmenem “K” se dvěma čísly oddělenými tečkou. například K3.2 – kontakt číslo 2, relé K3. Označení je dešifrováno následovně: první číslice je sériové číslo elektromagnetického relé na schématu, druhá označuje index kontaktních párů tohoto relé.

Níže je uveden příklad elektrického obvodu, ve kterém je solenoid pneumatického ventilu ovládán pomocí spínacího kontaktu relé K1. Po sepnutí S1 je relé sepnuto a spínací kontakt 13, 14 sepne a na elektromagnetu Y1 se objeví napětí.

Kontaktní páry, které se nacházejí v blízkosti elektromagnetické cívky, jsou označeny přerušovanou čarou. Ve schématu zapojení relé jsou nutně zobrazeny všechny parametry párů kontaktů a je uvedena maximální přípustná hodnota spínacího proudu kontaktů. Výrobce udává typ proudu a provozní napětí na cívce relé.

Stojí za zmínku, že schéma připojení elektromagnetického relé je vypracováno pro každý typ prvku čistě individuálně v souladu s vlastnostmi jeho provozu v automatizované síti. Současně je pro správnou činnost některých typů relé vyžadováno nastavení, během kterého se stanoví optimální parametry pro činnost relé: aktivační zpoždění, provozní proud, restart atd.

Časová relé: typy, použití, princip činnosti

Co je to impulsní relé – schéma zapojení pro ovládání osvětlení

Co je napěťové relé a proč je potřeba v bytě

Proč potřebujete magnetický startér a jak jej připojit

Přehled protokolů moderní průmyslové automatizace – Modbus, Profinet, EtherCAT atd.

Co je stykač: účel, princip činnosti, typy, schémata zapojení