Relé: princip činnosti, typy, účel, jak vypadá

Relé jsou jedním z nejběžnějších zařízení pro automatizaci elektrických systémů a mechanismů. Účelem jističe je připojit nebo odpojit elektrický obvod v určitém okamžiku, kdy jsou dosaženy nastavené hodnoty nebo když jsou aplikovány vnější faktory. Relé našlo široké uplatnění v průmyslu i každodenním životě.

Co je relé, historie stvoření

Relé je spínací zařízení, se kterým se při změnách hodnot vstupního proudu spojuje nebo rozpojuje obvod elektronického nebo elektrického obvodu.

Velká obliba relé je dána jejich vysokým výkonem a spolehlivostí. Pomocí účinného spínacího zařízení se zvyšuje účinnost a životnost zařízení a strojů.

Ve vědě existuje několik názorů na to, který z výzkumníků poprvé popsal princip fungování relé. Podle některých zdrojů je známo, že zařízení bylo navrženo v letech 1830–1832. vědec z Ruska P.L Pak to byl hlavní prvek telegrafu, který vynálezce navrhl.

Podle jiných vědců vynález patří fyzikovi J. Henrymu. Relé bylo vyvinuto v roce 1835 k modernizaci telegrafního přístroje, který byl vytvořen v roce 1831. První solenoid byl nespínací přístroj pracující na elektromagnetické indukci.

Jako nezávislé reléové zařízení jej patentoval Samuel Moroz. Vynález tedy nejprve sloužil jako důležitá součást telegrafu a poté, jak se technologie vyvíjela, se začal aktivně používat pro elektrická a elektronická zařízení.

Konstrukce a princip činnosti relé

Relé je cívka skládající se z:

• nemagnetická základna s měděným vinutím doplněná tkaninou, syntetickou izolací nebo (častěji) povlakem dielektrického laku;
• kovové jádro;
• pružiny;
• kotvy;
• konektory;
• kontaktní pár.

Když je proud přiváděn do vinutí elektromagnetu nebo solenoidu, kotva připojená ke kontaktu je přitahována k jádru, čímž se dokončuje elektrický nebo elektronický obvod. Pokud síla proudu klesne na předem stanovenou hodnotu, působí pružina na kotvu, která se zase vrátí do své původní polohy, obvod se otevře a spotřebiče se vypnou.

Rezistory zajišťují hladší a přesnější provoz. Pomocí kondenzátorů systémy chrání před napěťovými rázy a jiskřením.

Elektromagnetický solenoid (nejjednodušší obvod):

Většina modifikací elektromagnetických relé je vybavena několika páry kontaktů, což zajišťuje současné ovládání několika obvodů. Princip činnosti spínacího zařízení je elektromagnetická indukce. Snadné ovládání zajišťuje bezproblémový chod zařízení.

Klíčové vlastnosti relé:

• citlivost – to znamená reakce na sílu, kterou je proud aplikován na vinutí, takže se zařízení zapne;
• odpor vinutí elektromagnetu;
• Provozní napětí udává minimální hodnotu proudu pro spínací kontakty;
• uvolňovací napětí ve formě parametru proudu, při kterém se spínací zařízení vypne;
• čas potřebný k vtažení a uvolnění kotvy;
• pracovní frekvence s provozním zatížením kontaktů.

Jak je uvedeno na diagramu

Oprava, připojení nebo vývoj elektrického zařízení se provádí pomocí speciálních obvodů. Protože relé je důležitou součástí systému, je důležité vědět, jak je schematicky označeno. K dispozici je mezinárodní klasifikátor s abecedním a grafickým označením spínacího zařízení. Na elektrických schématech je relé znázorněno jako obdélník. Napájecí kolíky jsou zobrazeny z největších stran. Písmenné označení funkčního účelu relé:

• KA – proud;
• KV – napětí;
• KB – blokace;
• KBS – blokace proti opakovanému zapnutí;
• KH – index;
• KL – střední;
• KQ – fixace polohy spínače;
• KSV – řízení napěťového obvodu;
• KSP – regulace tlaku;
• KSH – regulace tlaku;
• KSL – kontrola hladiny kapaliny;
• KSR – rychlost;
• KSQ – látkové složení;
• KW – výkon;
• KZ – odpor.

Schematické označení spínacího zařízení:

Typy relé, kontaktní a bezkontaktní

Relé se liší provedením součásti akčního členu. Na základě této charakteristiky se rozlišují kontaktní a bezkontaktní CU. V prvním případě zařízení působí na řízený obvod prostřednictvím elektrických kontaktů:

1. Při rozepnutí kontaktů je obvod rozpojen.
2. Po připojení kontaktů je obvod uzavřen.

Kontakty mohou být vyrobeny z různých kovů:

Standardní počet kontaktů je 10. Relé se čtyřmi nebo pěti kontakty se používají hlavně k vybavení elektrických obvodů ve vozidlech pro otevírání a zavírání okruhu.

Dopadem relé na řízený obvod bezkontaktním způsobem dochází ke změně elektrických charakteristik výstupních obvodů. Patří mezi ně parametry proudu a napětí, jako jsou:

• kapacity;
• odpor;
• indukčnost;
• hodnota.

Typy relé podle účelu

Relé mají určité technické vlastnosti a výkonnostní vlastnosti. Tyto parametry zařízení jsou určeny jejich zamýšleným účelem. Existují tři typy relé:

Ovládací relé jsou primární zařízení, která se instalují přímo do elektrického obvodu. Tento typ řídicí jednotky je nezbytný pro zapínání a vypínání určitých součástí obvodu. Taková relé se používají jako nezávislý obvodový prvek nebo jsou součástí nízkonapěťových kompletních zařízení:

Spínací ochrana se zapíná a vypíná síťovými prvky s tepelnými kontakty. Mezi taková zařízení patří elektromotory a ventilátory. Pokud teplota stoupne, tepelné kontakty se otevřou. Postupem času, kdy teplota dosáhne provozních hodnot, se provoz zařízení obnoví.

Poplachová relé jsou důležitým prvkem bezpečnostních systémů instalovaných na vozidlech, v podnicích a v místních oblastech. Spínací zařízení generuje signál při dosažení nastavené hodnoty řízeného parametru. Tyto vlastnosti mohou zahrnovat:

• proud;
• Napětí;
• frekvence;
• tlak;
• teplota
• akustické parametry.

Klasifikace relé podle spínací metody

Podle způsobu instalace se relé dělí na primární a sekundární.

První kategorie zahrnuje zařízení, která jsou připojena přímo k obvodu prvku, který mají chránit. Výhodou takových relé je, že nejsou potřeba přístrojové transformátory, provozní zdroje proudu nebo ovládací kabely.

Sekundární relé jsou připojena k obvodu pomocí sekundárních transformátorů. Mají standardní charakteristiky a jsou určeny pro provoz při proudu 5 A a napětí 100 V. Přístroje této kategorie jsou velmi oblíbené a vyznačují se širokou škálou aplikací. Hlavní výhody sekundárního CG:

• přítomnost izolace, která chrání před vysokým napětím;
• univerzálnost použití pro jakékoli elektrické sítě s různými proudovými a napěťovými charakteristikami;
• možnost umístit relé na místo, které je vhodné pro servis.

Typy relé podle typu vstupního parametru

Podle tohoto kritéria je zařízení klasifikováno jako relé:

• proud;
• Napájení;
• frekvence;
• Napětí;
• tlak;
• akustické veličiny;
• množství plynu.

Relé mohou být maximální a minimální. První kategorie zahrnuje spínací zařízení, která se spouštějí při překročení stanovené hodnoty. Minimální relé reagují na pokles určitých charakteristik.

Proudové relé

Tyto KU jsou spouštěny náhlými změnami proudu. V případě potřeby vypnou jednotlivou zátěž nebo celý elektrický systém. Regulátor nastavuje maximální hodnotu proudu, při jejím dosažení dojde k vypnutí spotřebičů.

Napěťové relé

Provozní režim zařízení tohoto typu je určen hodnotou napětí. Relé připojená přes transformátory reagují na rozdíly v indikátorech, čímž řídí napěťové fáze v elektrických sítích a chrání zařízení před poruchami. Zařízení je založeno na regulátoru s rychlou odezvou, který sleduje změny napětí. Obecně uznávaným standardem pro provoz CG je rozsah méně než 170 V a více než 250 V.

Frekvenční relé

Speciální zařízení řídí frekvenci střídavého proudu. U jednofázových nebo třífázových sítí by tento indikátor měl odpovídat 50 nebo 60 Hz. Frekvenční relé se obvykle vyznačují pevným zpožděním odezvy. Prahové hodnoty otevření řízeného okruhu lze nastavit. Provozní režim takového spínacího zařízení je často doplněn o nouzovou „paměť“.

Výkonové relé

Spínací zařízení používané k omezení výkonu se vyznačuje principem činnosti podobným omezovači zátěžového proudu. Pokud je nastavená prahová hodnota překročena, jsou spotřebiče odpojeny od obvodu. Tento typ relé je často doplněn o možnost automatického restartu. Když se tedy obnoví normální parametry zátěže, zařízení začne automaticky fungovat v normálním režimu.

Tlakový spínač

Tento typ spínacího zařízení je důležitým zařízením, které je široce používáno v elektrotechnice. Nejčastěji je v čerpacích systémech instalován tlakový spínač pro řízení tlakových rázů ve vodě, oleji, oleji a vzduchu. Existují dva typy takových zařízení:

• elektromechanické;
• elektronický.

Elektromechanická zařízení jsou vybavena speciálním prvkem, který reaguje na změny tlaku v systému. Jedná se o pružnou membránu, která se ohýbá pod tlakem pracovního média. Komponenta je spojena se dvěma pružinami. Jeden z nich je nastaven na charakteristiku minimálního přípustného tlaku a druhý je nastaven na rozdíl mezi horní a dolní mezí tlaku v systému. Pokud tlak klesne a překročí minimální práh, čerpadlo se zapne pomocí relé. Když tlak překročí maximální limit, čerpadla se vypnou.

Relé se vyznačují jednoduchostí a spolehlivostí, ale během provozu poskytují určité potíže. Obsluha musí například neustále sledovat nastavení a v případě potřeby je upravovat.

Elektronická zařízení mají složitější konstrukci. Použití pokročilých technologií při konstrukci HRSG však umožňuje nastavit tlakové limity s vysokou přesností. Navíc taková relé nevyžadují pravidelné monitorování. Elektronická zařízení jsou citlivá na vodní ráz, což vysvětluje nutnost vybavit zařízení malými hydraulickými nádržemi o objemu asi 400 mililitrů. Relé je instalováno na části okruhu mezi čerpacím zařízením a počátečním bodem příjmu vody.

Akustická relé

Tato spínací zařízení jsou spouštěna změnami akustických veličin, včetně frekvence zvukové vlny a jejího tlaku, nebo akustických charakteristik materiálů, jako jsou koeficienty absorpce a odrazu. Relé se rozlišují podle principu činnosti:

• mechanické;
• elektrické.

Mechanická akustická zařízení jsou vybavena membránou, která se může ohnout pod tlakem zvukových vln. Po dosažení nastavené hodnoty tlaku se kontakty sepnou. Akustická zařízení se skládají z následujících součástí:

1. Přijímací orgán v podobě mikrofonu a filtru.
2. Zesilovač.
3. Výstupní elektrické relé.

Existuje řada zařízení, která jsou spouštěna jakýmkoli hlukem. Často jsou taková zařízení zabudována do osvětlovacích systémů. Jakýkoli zvuk vznikající v místnosti vyvolá reakci zařízení a rozsvítí se světlo. Je vhodné instalovat takové komplexy na chodbách a schodištích. Akustická relé také našla široké uplatnění při navrhování bezpečnostních systémů a „inteligentních“ hraček.

Plynová relé

Speciální spínací zařízení zajišťují ochranu proti plynu. Relé je vybaveno kovovým pouzdrem, které je zabudováno do olejového vedení. Normální stav zařízení předpokládá úplné naplnění olejem a otevřenou polohu kontaktů. V případech, kdy se koncentrace plynu v médiu zvýší, dojde k naplnění horní části zařízení a vytlačení oleje z konstrukce. V tomto případě jsou kontakty v signálním obvodu uzavřeny kvůli signálům z plováku, který při poklesu hladiny oleje klesá a otáčí se kolem své osy. Tímto způsobem je generován signál o vysoké plynové kontaminaci prostředí.

Mezilehlá relé

Spínací zařízení středního typu mají pomocné funkce. Jsou instalovány v automatických obvodech a řídicích obvodech. Hlavní úlohy, které relé řeší, jsou sepnutí nebo rozepnutí více okruhů najednou, sepnutí jednoho a současné rozepnutí dalšího okruhu a další funkce. Tato zařízení se používají při realizaci obvodů pro zesilování a konverzi elektrických signálů, záznam dat a programování, distribuci elektřiny se sledováním výkonových charakteristik určitých komponent a propojování komponent elektronických zařízení s různými principy činnosti.

Elektromagnetická relé se často používají jako mezilehlá zařízení. Na základě konstrukčních prvků a zamýšleného účelu jsou doplněny o následující typy kontaktů:

1. Normálně otevřeno (zavřeno). Kontakty jsou deaktivovány, když není napájení a sepnou, když je přivedeno napětí.
2. Normálně zavřený (otevřený). Normální provoz předpokládá, že kontakty jsou v sepnutém stavu. Přívod elektřiny je doprovázen rozepnutím kontaktů.
3. Reverzibilní. Relé jsou v tomto případě doplněna o střední kontakt, který je sepnut pevným kontaktem. Po přivedení proudu se střední kontakt odpojí od prvního pevného kontaktu a sepne druhý pevný kontakt.

Relé je užitečný vynález, s jehož pomocí moderní elektrotechnika dosáhla vysoké úrovně a dále se rozvíjí. Chcete-li správně používat spínací zařízení, musíte dobře rozumět elektrickým obvodům a provádět přesné výpočty. Někdy je pro studenty obtížné porozumět fyzikálním veličinám. Pro tento případ existuje služba Phoenix.Help, jejíž kompetentní specialisté pomohou vyřešit problémy jakékoli složitosti.

Z tohoto článku se dozvíte, co je elektromagnetické relé, jak je konstruováno, jaké kontakty může mít, a také podrobný popis ovládacího mechanismu.

Elektromagnetická relé fungují jako spolehlivé spínače, poslouchají příkazy ovladače a umožňují mechanismům, aby fungovaly hladce a bez přerušení. Podívejme se blíže na to, co je elektromagnetické relé a jak funguje.

<strong>Co je elektromagnetické relé</strong>

Elektromagnetické relé je elektromechanické zařízení, které používá elektromagnet k ovládání kontaktů elektrického obvodu. Jednoduše řečeno, relé zapíná nebo vypíná elektrický obvod pomocí elektrického signálu, ale bez přímého mechanického působení.

NNC elektromagnetická relé: se 2 přepínacími kontakty (vlevo), s 1 přepínacím kontaktem (vpravo)

<strong>Zařízení elektromagnetického relé</strong>

Elektromagnetické relé se skládá z následujících částí (schéma 1):

A) Jádro – tyč nebo destička, kolem které je navinuto vinutí. Slouží k posílení magnetického pole. Pro tento účel je vyrobena z feromagnetického materiálu – materiálu, který má silné magnetické vlastnosti (například železo).

B) Navíjení – cívka drátu navinutá na jádru. Nejčastěji se používá měď, která má vysokou elektrickou vodivost a nízký elektrický odpor.

1. Kotva – pohyblivý prvek relé, obvykle vyrobený z feromagnetického materiálu.
2. Kontakty – kovové prvky, které mohou uzavřít nebo otevřít elektrický obvod. Kontakty jsou:

• Normálně otevřený (NO);
• normálně zavřený (NC);
• Přepínací kontakt je kombinací normálně otevřeného a normálně zavřeného kontaktu, který má společnou svorku (COM).

1. Návrat na jaře– vrátí kotvu a kontakty do původní polohy;
2. Bydlení: Je vyrobena z izolačního materiálu (plast, keramika), aby nedocházelo k elektrickému kontaktu s vnějším prostředím.

Některá relé mohou mít utěsněné pouzdro pro provoz ve vysoké vlhkosti nebo špinavých podmínkách.

1. Závěry– kovové nohy nebo svorky určené k připojení skupiny vinutí a kontaktů k vnějším elektrickým obvodům.

Schéma 1: Zařízení elektromagnetického relé

Schéma 1: Zařízení elektromagnetického relé NNC

Kromě toho může mít elektromagnetické relé:

• “Testovací” vlajka – malé mechanické tlačítko umístěné na těle relé. Je určeno pro ruční nucené sepnutí relé.
• Indikace – LED nebo mechanický indikátor pro zobrazení stavu relé (zapnuto/vypnuto).

NNC elektromagnetické relé s indikací a “testovacím” příznakem

<strong>Jak funguje elektromagnetické relé?</strong>

Princip činnosti elektromagnetického relé spočívá ve vytvoření magnetického pole pomocí elektrického proudu. Aby relé fungovalo, komponenty relé na sebe vzájemně působí následovně:

<strong>1. Zapněte napájení</strong>

Když zapnete relé, do jeho cívky se přivede elektrický proud. Tento proud se nazývá řídicí proud.

<strong>2. Tvorba magnetického pole</strong>

Při průchodu proudu vinutím se kolem jádra vytvoří magnetické pole. Toto pole „magnetizuje“ jádro, tzn. stane se dočasným magnetem.

<strong>3. Přepínání kontaktů</strong>

Magnetické pole jádra se přitahuje kotva. Kotva se pohybuje a spíná kontakty (schéma 2):

• Uzavření kontaktu: kotva uzavírá normálně otevřené kontakty. Při sepnutí relé přitlačí kotva jeden kontakt proti druhému a připojeným obvodem začne protékat elektrický proud.
• Otevírání kontaktů: kotva otevírá normálně zavřené kontakty. Když je relé nastaveno na rozepnutí, kotva odtáhne jeden kontakt od druhého a proud přestane téct.
• Přepínání kontaktů: kotva otevírá normálně zavřené kontakty a zavírá normálně otevřené kontakty. To znamená, že proud přestane protékat jedním okruhem a začne protékat jiným.

Schéma 2: Kontakty elektromagnetického relé

4. Vypněte napájení

Když vypnete napájení (nebo když klesne proud v cívce), magnetické pole zmizí. Jádro je demagnetizováno. To znamená, že kotva již není přitahována, pružina ji vrátí do původní polohy a kontakty se přepnou zpět. V důsledku toho:

• Pokud byly kontakty sepnuté, rozepnou se.
• Pokud byly kontakty otevřené, sepnou.

Schéma 3: Princip činnosti elektromagnetického relé

Během provozu relé jsou vytvořeny dva samostatné elektrické obvody:

1. Řídicí (primární) obvod, kterým protéká řídicí proud do cívky relé.
2. Řízený obvod (nebo silový, sekundární): obvod, který kontakty relé zapínají a vypínají, tzn. dojíždět.

Právě tento ovládací mechanismus umožňuje vytvoření galvanického oddělení – oddělení dvou nebo více elektrických obvodů od sebe. Energie se mezi nimi přenáší prostřednictvím magnetického pole vytvořeného cívkou. To poskytuje hlavní výhody elektromagnetických relé: bezpečnost, ochranu před rušením a možnost připojit zařízení s různým „uzemněním“ nebo napětím.

Činnost elektromagnetických relé je tedy založena na vytváření magnetického pole, které ovládá kontakty pro uzavření nebo otevření elektrického obvodu. Jednoduchá konstrukce a ovládací mechanismus zajišťují snadné připojení a údržbu, odolnost proti přetížení a bezpečné ovládání elektrických obvodů.