Промежуточное реле: принципы работы, маркировка, разновидности, особенности регулировки и подключения

Большинство электрических схем создаются и используются в низковольтных системах. Главная цель данных схем заключается в преобразовании поступающих сигналов в соответствии с установленным алгоритмом.

Для выполнения гальванической развязки между цепями с низким и высоким напряжением применяется промежуточное реле. Благодаря небольшим размерам и высокой степени надежности такие устройства нашли широкое применение во множестве областей.

Функции и назначение устройства

Промежуточное реле служит вспомогательным элементом в электрической цепи. Многофункциональность таких реле позволяет их использование в автоматических, защитных и регулирующих системах.

Устройство применяется, когда требуется синхронное замыкание или размыкание нескольких независимых цепей, то есть для дублирования токопроводящих каналов.

Пример подключения аварийной кнопки в автомобиле: с помощью одной линии контактов электромагнитного реле можно отключить переключатель, а через вторую — активировать звуковое оповещение в сигнализации.

Контактор может также использоваться в роли регулятора для мощного реле, что позволяет управлять цепями с высоким напряжением.

К примеру, есть необходимость подать ток на катушку индуктивности выключателя, где максимальная мгновенная сила тока при включении достигает 63 А. Однако такая задача не может быть выполнена с использованием одного электромагнитного устройства.

Поэтому в первую очередь подается питание на катушку сердечника делящего устройства, которое использует собственные связи, и включается более мощный контактор, который и будет осуществлять коммутацию на более высокой мощности.

Также этот элемент может быть использован для создания искусственной задержки в работе реле защиты или для формирования выдержки времени.

Конструкция прибора

Электромагнитные реле подключаются к электрической цепи, которая производит контроль или регуляцию подключенных к силовому блоку устройств, обеспечивая преобразование сигналов. Запуск может происходить в зависимости от ряда факторов: электрической энергии, света, гидростатического давления или давления газа.

Структура электромагнитного реле включает: 1 – пружина; 2 – подвижный якорь; 3 – ферромагнитный стержень (ядро); 4 – катушка; 5 – основание; 6 – один или несколько неподвижных контактов; 7 – исполнительный орган.

Согласно стандартам, простейший контактный механизм включает три основные составляющие: воспринимающую, промежуточную и исполнительную части. Каждая из них представляет собой отдельный механизм, отвечающий за соответствующие действия в коммутационной системе.

Первый элемент, именуемый чувствительным, реагирует на входящий параметр и преобразует его в физическую величину, необходимую для функционирования контактора.

Этот восстанавливающий механизм реализуется в электромагнитной катушке с сердечником — обозначенной на схеме номером 4. В зависимости от типа сети он может подключаться к как переменному, так и постоянному напряжению.

Промежуточный элемент начинает сравнение преобразованной величины с заданным эталоном. Как только достигается установленное значение, узел передает сигнал исполнительному механизму. Этот участок включает пружины противодействия (1) и успокаивающие элементы.

Успокаивающие элементы в контакторе служат для устранения колебаний подвижных частей, а в реле времени — для выдержки необходимого временного интервала.

В производственной части, через коммутационные линии (6), находящиеся на корпусе над колодкой, создается воздействие на подчинённую линию, что приводит к замыканию контактов.

Принцип работы контактора

В основе алгоритма функционирования данного реле лежат электродинамические силы, которые возникают в ферромагнитных материалах при прохождении тока по спирали изолированного провода катушки.

В зависимости от технических параметров коммутатора и количества контактов, якорь либо замыкает, либо размыкает их.

Первоначальное положение якорной пластины фиксируется пружиной. При подаче к магниту тока, якорь, имеющий на себе коммутирующий контакт, преодолевает сопротивление пружины и движется к намагниченному полю.

Во время движения хвостовик, расположенный на поверхности контакта, задевает нижнюю контактную схему, перемещая её вниз. При прекращении подачи напряжения к катушке, пружина возвращает якорь на место, и механизм занимает исходное положение.

Рассмотрим пример работы электромагнитного реле в автомобиле.

Если оно подключено к трехфазному асинхронному двигателю, будут осуществлены следующие операции:

1. Запуск — активация сигнализации.
2. Активация пускателя.
3. Замыкание завершающей пары контактов, что приводит к запуску двигателя.

Кроме того, реле обеспечивает отключение двигателя при разрыве реверса, что предотвращает резкую остановку мотора.

Для идентификации типа электромагнитного контактора в производственном процессе используются маркировочные обозначения, состоящие из набора букв и цифр, нанесённых на устройство.

Также следует учесть, что электромагнитное реле может иметь несколько групп регулировочных контактов, количество которых зависит от назначения конкретной модели.

Разновидности промежуточных коммутаторов

Контакторы промежуточного типа снимают нагрузку с основных исполнительных механизмов. В противном случае условия гашения дуги становятся более строгими, что ведет к нерентабельности производства, например, мощных источников, как ТЭС.

Методы подключения

Классификация электромагнитных коммутаторов осуществляется по основным признакам и характеристикам, таким как:

• метод включения;
• особенности конструкции — число и тип обмоток, а также количество, состояние и мощность контактных линий;
• принцип действия;
• время срабатывания и возврата в исходное положение.

В зависимости от назначения, контакторы могут быть произведены с обмотками для напряжения или тока, либо с обеими одновременно. Существует два основных метода их подключения.

Электромагнитный прибор должен включаться не только в стандартных условиях работы источника питания, но и при аварийных ситуациях, функционируя в режиме понижения тока до 40%.

Первый метод подключения — последовательный. Устройство подключено последовательно в цепи обмоток других агрегатов и работает от тока, протекающего в этой цепи.

Второй — параллельный. Подключается к номинальным значениям напряжения источника оперативного тока.

Конструктивные особенности устройства

Конструктивные особенности включают образцы с одной обмоткой напряжения или тока (РП-23, РП-252), двумя (РП-11) и, реже, с тремя.

Реле постоянного тока (РП-23) производятся для следующих номинальных значений напряжения: 12, 24, 48, 110 и 220 В, переменного тока (РП-24) — 127, 220 и 380 В.

Устройство РП-23 состоит из электромагнита с обмоткой, якоря с хвостовиком, неподвижных и подвижных контактов, пружины и регулирующей пластины. Контактор установлен на основании и закрыт кожухом.

Коммутаторы типов РП-23 и РП-24 предназначены для работы с гальваническим током и имеют 5 контактных линий, применяемых в различных сочетаниях. Отличие между ними заключается в конструкции.

Второй тип оборудован встроенным механическим указателем расцепления. Их потребляемая мощность при базовом напряжении составляет 6 Вт. Серии РП-25 и РП-26 работают исключительно на переменном токе и имеют схожую конструкцию с предыдущими устройствами.

Дополнительный элемент — короткозамкнутый виток на сердечнике с катушкой, который служит для устранения вибраций подвижной части механизма. Их потребляемая энергия составляет 10 Вт.

Совсем недавно ЗАО ЧЭАЗ (завод электроаппаратов в Чебоксарах) вместо ранее упомянутых модификаций начало выпускать модернизированные модели. Это коммутаторы РП16-1 (гальванический ток) и РП16-7 (переменный ток), оснащенные двумя размыкающими и четырьмя замыкающими контактными группами.

Новое поколение распределителя РП16-7 предназначено для включения в селективные силовые схемы защиты и автоматики для коммутирования электронагрузки.

Двух- и трехобмоточные устройства обычно используют в различных случаях.

Рассмотрим, какие задачи они могут выполнять и какой тип устройства для этого необходим:

1. Для активации режима работы от тока и поддержания от напряжения, например, серия РП-232 с одновитковой рабочей обмоткой.
2. Если требуется действие устройства от напряжения и удержание от электричества — РП-233 с двумя удерживающими токовыми витками.

Вместо перечисленных выше контакторов ЧЭАЗ внедряет новые образцы РП-16-2 — РП-16-4 и РП-17-1 — РП-17-5.

Принципы работы коммутаторов

Контактные устройства находят применение в области связи и автоматики. В зависимости от принципа работы, их классифицируют на нейтральные и поляризованные (импульсные).

Основное отличие заключается в том, что в нейтральных устройствах смещение якоря не зависит от полярности управляющего сигнала, тогда как поляризованные устройства имеют прямую зависимость от направления движения зарядов в обмотке.

Нейтральные коммутаторы имеют наиболее простую конструкцию, состоящую из двух систем: контактной и магнитной. В контактной группе находятся два неподвижных и один подвижный контакт. Магнитный элемент включает якорь, электромагнит и ярмо.

Схема преобразования электроэнергии в электромагнитном реле нейтрального типа: в) с якорем, втягивающимся внутрь катушки. Когда управляющий сигнал удалён на максимальное расстояние – якорь находится далеко от сердечника – одна группа контактов замыкается, а другая – размыкается.

К тому же электромагнитные реле классифицируются по принципу движения якоря: на угловые (поплавковые) и втяжные. Для уменьшения сопротивления в магнитном воздушном промежутке, образующем зазор между подвижной пластиной и сердечником, последний дополнительно оснащается полюсным наконечником.

Эти релейные схемы находят применение в системах управления станками и различными машинами на производстве. РЭС-6 представляет собой один из образцов слаботочных контакторов нейтрального типа. Такое устройство может быть исполнено как в двухпозиционном, так и в одностабильном варианте. Рабочее напряжение составляет от 80 до 300 В, а ток в момент коммутации – от 0,1 до 3 А-В.

Импульсный класс реле также включает подобные системы. Однако магнитная часть импульсных реле дополнительно оборудована двумя стержнями с обмоткой, контактной тягой и постоянным магнитом, образующим поляризованный поток.

При таком способе подачи направленность электромагнитной силы, влияющей на якорь, варьируется в зависимости от направления силового потока в катушке.

Структура поляризованного реле ИМШ1-0,3 включает: катушку, постоянный магнит с полюсными наслоениями и пластиной, стойку, пружину и соединительные линии. Увеличение скорости реакции устройства достигается благодаря материалу сердечника – тонкой стальной листовой стали.

Контакторы ИМШ1-0,3 применяются в качестве релейного механизма для системы импульсной защиты (РЗ) в цепях постоянного тока. Модель ИМВШ-110 используется в цепях переменного тока и состоит из диодного моста, преобразующего переменный ток в постоянный.

Время срабатывания и возвращения

Время активации промежуточного механизма (t притяжения) – это период с момента подачи команды на срабатывание до начала изменения выходных характеристик. Этот промежуток полностью зависит от конструкционных особенностей реле, схемы её подключения и входного сигнала.

Время отключения (t отпускания) – это интервал от момента подачи сигнала на отключение до достижения минимального выходного параметра.

Схема блока задержки для реле РП18. Процесс замедления осуществляется через полупроводниковые схемы, к выходам которых подключаются обмотки реле.

К рассматриваемому типу реле предъявляется повышенное требование к скорости работы.

В зависимости от временных параметров срабатывания, устройства делятся на следующие категории:

• быстродействующие – время реакции на притяжение и отключение составляет до 0,03 с (например, РЭП37-13, РП 17-4М);
• нормальные – от 0,15 до 0,20 с (серия RE);
• медленные – от 1,0 до 1,5 с (НММ4–250, НММ4–500);
• временные – свыше 1,5 с (РП18-2-РП18-5).

На рынке представлены различные модификации от разных производителей, поэтому в зависимости от марки, конструкция реле может немного различаться. Однако с помощью маркировки на устройстве можно точно определить его характеристики.

Что расскажет маркировка?

В маркировке контакторов содержится полная информация о назначении и особенностях конструкции, включая детали о климатических условиях эксплуатации.

К примеру, расшифровка модели ТКЕ520ДГ показывает, что устройство имеет напряжение обмотки до 30 В и до 5 А для контактов, располагает двумя замыкающими контактами, предусмотрен длительный режим работы, и оно выполнено в герметичном исполнении.

Далее разобьем условное обозначение на примере ПЭ41(Н) (*)(*)(*)(*)(*)/(*)(*)(*)(*)5:

1. РЭП — промежуточное электромагнитное реле.
2. 37 (Н) – номер разработки.
3. (*) — обозначение типа тока в цепи обмоток: 1 – постоянный ток; 2 – переменный ток.
4. (*) — вид замедления: 1 – замедленные при включении; 2 – замедленные при отключении.
5. (*) — параметр, определяющий количество обмоток;
6. (*)(*) — числовое значение замыкающих и размыкающих контактов;
7. (*)(*) — напряжение или ток силовой обмотки: постоянный (D) и переменный (А);
8. (*)(*) — обозначение электросилы удерживающих обмоток;
9. (*) — тип и способ подключения выводов: 1 – с ламелями под пайку; 2 – монтаж с винтовыми креплениями; 3 – с креплением клеммами на разъемной колодке.
10. (*)5 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ: УХ — умеренно-холодный; В — универсальный.

При выборе нужной модели коммутационного устройства учитываются не только его электротехнические характеристики, но и условия эксплуатации.

Подбор контактора осуществляется с учетом необходимых параметров: напряжение питания (В), потребляемая мощность (Вт), коммутируемый ток (А), характеристики группы контактов, время срабатывания (с) и габаритные размеры.

Несмотря на предусмотренное высокое качество коммутационного устройства, основной минус заключается в системе контактов. Предполагается, что идеальное состояние контактов может быть достигнуто только в герметичной среде. Если же они подвергаются воздействию воздуха, на них образуется оксидная пленка.

Особенности подключения и настройки

После установки промежуточного механизма следует подключить его к электрической схеме. Это потребует использования контактов катушки и дополнительных соединительных элементов. Обычно в устройстве предусмотрено несколько пар контактов: нормально-открытые (NO) и нормально-закрытые (NC).

Распределение групп в схеме электросоединения: 10-11 – нормально-замкнутые контакты; 11-12 – нормально-разомкнутые; связи 1 (фаза) и 3 (ноль) – напряжение питания реле.

В первой позиции; предположено полное прекращение сигнала на катушку. Поскольку полярность отсутствует, внутреннее соединение контактной группы можно осуществлять в любом порядке.

Для подключения механизма предусмотрены схемы подключения. Напряжение в катушке может быть: 12, 24 или 220 В.

Электрическая схема устройства без подключения к электросети. Установка осуществляется в системах управления и автоматики. Место установки – между основным исполнительным механизмом и источником питания.

Настройка электронного пускателя будет рассмотрена на примере популярной модели РП-23.

Процесс включает в себя следующие этапы:

1. Проверка напряжения запуск и возвращения при подаче источника постоянного тока на катушку; осуществляется плавная регулировка.
2. На момент притяжения якоря у подвижного узла должно быть 0,1-1,5 мм совместного хода. Для регулировки используем подгибание хвостовика к Г-образной пластине.
3. Зазор между активным и неактивным контактами составляет 1,5-2,5 мм. Настройка прогиба осуществляется путем поджатия угольника неподвижных контактов и верхнего упора подвижной части.
4. При окончательном положении якоря (замыкание) провал неактивных контактов будет 0,3-0,4 мм.
5. В центральной плоскости подвижные и неподвижные контакты должны совпадать. Корректировка производится перемещением пластины и направляющей скобы.

Аналогичным методом производится настройка параметров реле РП-25, однако в этом случае зазор между катушкой с сердечником и якорем в втянутом состоянии отсутствует.

Заключение и полезное видео по теме

В данном изложении рассмотрен принцип работы электромагнитных реле, их область применения и ключевые показатели надежности устройств. Более подробно в специальном видеоматериале:

После выбора необходимой модели устройства приступаем к его подключению и настройке. Основные детали объяснены в представленном материале:

Технологические разработки конструкций промежуточных реле нацелены на уменьшение веса и габаритов, а также на повышение надежности и удобства монтажа. Таким образом, миниатюрные контакторы размещаются в герметичном корпусе, заполненном сжатым воздухом или с добавлением гелия.

Это позволяет внутренним элементам иметь увеличенный срок службы, обеспечивая стабильное выполнение всех заданных функций.

Поделитесь своим опытом выбора промежуточного отключающего устройства для домашней электрической сети. Какие критерии были основными? Ждем ваших комментариев внизу, делитесь фотографиями, задавайте вопросы.