Eksempler på enheds- og relæ-applikationer, hvordan man vælger og tilslutter et relæ korrekt

Tændingen tænder og slukker for apparatet i netværket. For at gøre dette skal du bruge afbrydere, afbrydere, afbrydere, relæer, kontaktorer, startere. De sidste tre (relæer, kontaktorer og magnetiske starter) har lignende struktur, men er designet til forskellige belastningskapaciteter. Dette er elektromekaniske omskifter. Begyndere har ofte spørgsmål som:

• "Hvorfor har relæet så mange kontakter?";

• "Hvordan udskiftes relæet, hvis der ikke er nogen lignende pin-arrangement?";

• "Hvordan vælger jeg et relæ?".

Jeg vil prøve at besvare alle disse spørgsmål i artiklen.

Hvad er et relæ til?

For at tænde for belastningen skal du anvende spænding til dens konklusioner, det kan være konstant og variabel med et andet antal faser og poler.

Spænding kan påføres på flere måder:

• Plug-in-forbindelse (indsæt stikket i en stik eller stik i stikket);

• Frakobling (hvordan tænder du for eksempel lyset i rummet);

• Via relæ, kontaktor, start- eller halvlederkontakt.

De to første metoder er begrænset både af den maksimale skiftekraft og af placeringen af ​​forbindelsespunktet. Dette er praktisk, hvis du tænder for lyset eller enheden med en switch eller en automatisk enhed, mens de er placeret ved siden af ​​hinanden.

Som et eksempel giver jeg f.eks. En situation vandtank (kedel) - dette er en forholdsvis kraftig belastning (1-3 kW eller mere). Elektrisk strømindgang i korridoren, og der er en automatisk kedelkontakt på tavlen, så skal du forlænge et kabel med et tværsnit på 2,5 kvadratmeter. mm. 3-5 meter. Og hvis du har brug for at medtage en sådan belastning over en lang afstand?

Til fjernbetjening kan du bruge den samme afbryder, men jo større afstanden er, jo større er modstanden på kablet, hvilket betyder, at du bliver nødt til at bruge kabler med et stort tværsnit, og det er dyrt. Ja, og hvis kablet går i stykker, er det umuligt at tænde for enheden direkte på stedet.

For at gøre dette kan du bruge et relæ, der er installeret direkte i nærheden af ​​belastningen og tænde det eksternt. Du har ikke brug for et tykt kabel til dette, fordi styresignalet normalt er fra enheder til titalls watt, mens en belastning på flere kilowatt kan tændes.

Kontakter og afbrydere - nødvendigt for manuelt at tænde belastningen, for at kontrollere den automatisk, skal du bruge relæer eller halvlederenheder.

Relæets omfang:

• Beskyttelsesordninger for elektriske installationer. Til automatisk indgang af beskyttelsesenergi mod lave og høje spændinger, Strømrelæer - til at udløse strømbeskyttelse, tillade opstart af elektriske maskiner osv .;

• Automatisering;

• Instrumentering og automatisering;

• Sikkerhedssystemer;

• Til fjerninddragelse.

Hvordan fungerer relæet?

Et elektromagnetisk relæ består af en spole, en anker og et sæt kontakter. Sættet af kontakter kan være anderledes, for eksempel:

• Relæer med et par kontakter;

• Med to par kontakter (normalt lukket - NC, og normalt åben - NO);

• Med flere grupper (for at kontrollere belastningen uafhængigt af hinanden kredsløb).

Spolen kan designes til forskellige værdier for jævn- og vekselstrøm, du kan vælge dit kredsløb for ikke at bruge en ekstra kilde til at styre spolen. Kontakterne kan skifte både direkte og vekselstrøm, strømmen og spændingen er normalt angivet på relædækslet.

Belastningseffekten afhænger af enhedens skifteevne på grund af dens design, et lysbue er til stede på kraftige elektromagnetiske omskiftningsindretninger til at styre en kraftig modstandsdygtig og induktiv belastning, for eksempel en elektrisk motor.

Relæet er baseret på magnetfeltet. Når en strøm tilføres spolen, trækker magnetfeltets kraftlinier ind i dens kerne. Ankeret er lavet af materiale, der er magnetiseret og tiltrukket af spolen. Kontakt kobberplastik og fleksibel eyeliner (ledning) kan placeres ved ankeret, derefter ankeret tændes, og spænding tilføres den faste kontakt via kobberbusser.

Spændingen er tilsluttet spolen, magnetfeltet tiltrækker ankeret, det lukker eller åbner kontakterne. Når spændingen forsvinder, vender ankeret tilbage til det normale med en returfjeder.

Der kan være andre design, for eksempel når ankeret skubber en bevægelig kontakt, og det skifter fra normal til aktiv, vises dette på billedet herunder.

Nederste linje: Relæet tillader en lille strøm gennem spolen at styre en stor strøm gennem kontakterne. Størrelsen på styringen og den skiftede (via kontakter) spænding kan være forskellige og afhænger ikke af hinanden. På denne måde får vi galvanisk isoleret belastningskontrol. Dette giver en betydelig fordel i forhold til halvledere. Faktum er, at transistoren eller tyristoren i sig selv ikke er galvanisk isoleret, men også er direkte forbundet.

Basestrømme er en del af strømmen, der skiftes gennem et emitter-kollektorkredsløb, i en tyristor er situationen i princippet den samme. Hvis PN-krydset er beskadiget, kan spændingen i det skiftede kredsløb gå til kontrolkredsløbet, hvis det er en knap, er det okay, og hvis det er en mikrokredsløb eller mikrocontroller - de vil sandsynligvis også mislykkes, derfor realiseres yderligere galvanisk isolering gennem en optokoppler eller en transformer. Og jo flere detaljer - jo mindre pålidelighed.

Relæfordele:

• enkelhed i design;

• vedligeholdelse. du kan kontrollere de fleste relæer, for eksempel rense kontakterne fra sod, og det fungerer igen, og med en vis fingerfærdighed kan du udskifte spolen eller lodde dens konklusioner, hvis de kommer ud af de udgående kontakter;

• fuld galvanisk isolering af kraftkredsløbet og kontrolkredsløbet;

• lav kontaktmodstand.

Jo lavere kontakternes modstand, jo mindre går spændingen på dem og mindre opvarmning. Elektroniske relæer genererer varme, lidt lavere vil jeg kort tale om dem.

Ulemper ved stafetten:

• på grund af det faktum, at designet i det væsentlige er mekanisk - et begrænset antal operationer. Selvom det for moderne relæer drejer det sig om millioner af operationer. Så det tvivlsomme øjeblik er en fejl.

• responshastighed. Et elektromagnetisk relæ kører i brøkdele af et sekund, mens halvlederafbrydere kan skifte millioner af gange i sekundet. Derfor er det nødvendigt at nærme sig klogt valget af koblingsudstyr.

• i tilfælde af afvigelser fra styrespændingen kan relæet rangle, dvs. en tilstand, når strømmen gennem spolen er lille, for den normale fastholdelse af ankeret, og den "brummer" åbning og lukning i høj hastighed. Dette er fyldt med en tidlig fiasko af det. Følgende regel følger: for at kontrollere relæet, skal det analoge signal leveres gennem tærskelindretninger, såsom Schmidt-trigger, komparator, mikrokontroller osv.;

• Klik, når den udløses.

Relæegenskaber

For at vælge det rigtige relæ skal du tage et antal parametre i betragtning, der beskriver dens funktioner:

1. Spolespændingen. Et 12 V-relæ fungerer ikke stabilt eller tænder slet ikke, hvis du påfører 5 V på dens spole.

2. Strømmen gennem spolen.

3. Antallet af kontaktgrupper. Relæet kan være 1-kanal, dvs. indeholder 1 skiftepar. Eller måske 3-kanals, som giver dig mulighed for at forbinde 4 poler til belastningen (for eksempel tre faser 380V)

4. Maksimal strøm gennem kontakterne;

5. Maksimal koblingsspænding. For det samme relæ er det forskelligt for direkte og skiftende strømme, for eksempel 220 V AC og 30 V DC.Dette skyldes det særlige ved lysbue, når der skiftes forskellige elektriske kredsløb.

6. Installationsmetode - klemme, klemme til klemmer, lodning til et bord eller DIN skinne montering.

Elektroniske relæer

Et normalt elektromagnetisk relæ klikker, når det udløses, hvilket kan forstyrre din brug af sådanne enheder i hjemlige lokaler. Elektronisk relæ, eller som det også kaldes solid state relæ, blottet for denne ulempe, men det genererer varme, fordi som nøgle bruges en transistor (til et DC-relæ) eller en triac (til et AC-relæ). Foruden halvledernøglen installeres et elektronisk relæ i det elektroniske relæ for at give mulighed for at styre nøglen med den ønskede styrespænding.

Et sådant relæ bruger en konstant spænding fra 3 til 32 til styring og pendler en vekslende spænding fra 24 til 380 V med en strøm på op til 10 A.

fordele:

• lavt forbrug af styrestrøm;

• manglende støj ved skift;

• en større ressource (en milliard eller flere operationer, og dette er tusind gange mere end for en elektromagnetisk).

ulemper:

• varmer op;

• kan brænde fra overophedning;

• mere værd;

• hvis det brænder, fungerer det ikke.

Hvordan tilsluttes et relæ?

Billedet herunder viser et diagram over forbindelsen mellem relæet til netværket og belastningen. En fase er forbundet til en af ​​strømkontakterne, til en anden belastning og nul til en anden belastningsterminal.

Så strømmen går. Styringskredsløbet er samlet som følger: en strømkilde, såsom et batteri eller strømforsyning, hvis relæet styres af jævnstrøm, er forbundet til spolen gennem en knap. For at styre et vekselstrømsrelæ er kredsløbet ens, en vekslende spænding med den ønskede værdi tilføres spolen.

Her er det åbenlyst, at styrespændingen ikke afhænger af spændingen i belastningen, heller ikke med strømme. Nedenfor ser du kontrolkredsløbet for aktivatorerne til den centrale låsning af bilen med bipolær kontrol.

Den næste opgave, for at aktivatoren skal bevæge sig fremad, skal du forbinde plus og minus til dens magnet magnet for at flytte den tilbage - polariteten skal ændres. Dette gøres ved hjælp af to relæer med 5 kontakter (normalt lukket og normalt åben).

Når der tilføres spænding til det venstre relæ, plus tilføres den nederste ledning (i henhold til kredsløbet) af aktivatoren gennem de normalt lukkede kontakter i det højre relæ, forbindes aktivatorens øverste ledning til den negative terminal (til jorden).

Når spændingen påføres spolen i det højre relæ og venstre frakobles, vendes polariteten: plus, gennem den normalt åbne kontakt med det højre relæ, leveres den til den øverste ledning. Og gennem den normalt lukkede kontakt med det højre relæ - aktiveres den nederste ledning på jorden.

Jeg gav dette særlige tilfælde som et eksempel på det faktum, at du ved hjælp af et relæ ikke kun kan tænde spændingen til belastningen, men også implementere en række tilslutnings- og polaritetsvendingsordninger.

Sådan forbindes et relæ til en mikrokontroller

Det er praktisk at bruge et relæ til at styre AC-belastningen gennem mikrokontrolleren. Men et lille problem opstår: det aktuelle forbrug af relæet overstiger ofte den maksimale strøm gennem stiften på mikrokontrolleren. For at løse det skal du øge strømmen.

Diagrammet viser forbindelsen mellem et relæ og en 12V spole. Her, den omvendte konduktivitetstransistor VT4, den spiller rollen som en strømforstærker, modstanden R er nødvendig for at begrænse strømmen gennem basen (indstillet, så strømmen ikke er mere end den maksimale strøm gennem mikrokontrollerstiften).

Modstanden i kollektorkredsløbet er nødvendig for at indstille spolestrømmen, den vælges i henhold til værdien af ​​relæets responsstrøm, i princippet kan den udelukkes. Parallelt med spolen installeres en omvendt diode VD2 - det er nødvendigt, så udbrud af selvinduktion ikke dræber transistoren og udgangen fra mikrokontrolleren. Med dioden går burstene mod strømkilden, og magnetfeltets energi stopper med at virke.

Arduino og relæer

For elskere Arduino Der er færdigfremstillede relæskærme og individuelle moduler.For at sikre udgangene fra mikrokontrolleren kan der, afhængigt af det specifikke modul, implementeres optokoppler af styresignalet, hvilket vil øge kredsløbets pålidelighed markant.

Skemaet for et sådant modul er:

Vi talte om relæets karakteristika, og derfor er de ofte angivet i markeringen på forsiden. Vær opmærksom på fotoet af relæmodulet:

• 10A 250VAC - betyder, at den er i stand til at kontrollere belastningen af ​​vekselspænding op til 250V og med strøm op til 10 A;

• 10A 30VDC - for jævnstrøm bør spændingen i belastningen ikke overstige 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - mærkning afhænger af hver producent. I det ser vi 05VDC - dette betyder, at relæet fungerer på en spænding på 5V på spolen.

På samme tid har relæet normalt åbne kontakter, kun 1 bevægelig kontakt. Forbindelsesdiagrammet for arduino er vist nedenfor.

konklusion

Relæ er en klassisk skifteindretning, der bruges overalt: kontrolpaneler i industrielle værksteder til tavler, i automatisering, for at beskytte udstyr og mennesker, til selektiv tilslutning af et specifikt kredsløb, i elevatorudstyr.

Det er meget vigtigt for en nybegynderelektriker, elektronikingeniør eller radioamatør at lære at bruge relæer og lave kredsløb med dem, så du kan bruge dem i arbejde og husholdning og implementere relæalgoritmer uden brug af mikrokontrollere. Selvom dette øger størrelsen, forbedrer det kredsløbet betydeligt. Når alt kommer til alt, er pålidelighed ikke kun holdbarhed, men også pålidelighed og vedligeholdelighed!