Питание реле переменным напряжением

Реле постоянного и переменного тока — особенности и отличия

В широком смысле слова, под реле понимают электронное или электромеханическое устройство, назначение которого — замыкать или размыкать электрическую цепь в ответ на определенное входное воздействие. Классическое реле — электромагнитное.

При прохождении тока через обмотку такого реле, возникает магнитное поле, которое, воздействуя на ферромагнитный якорь реле, вызывает перемещение данного якоря, тогда как он, будучи механически связан с контактами, замыкает или размыкает их в результате своего перемещения. Таким образом при помощи реле можно осуществлять замыкание или размыкание, то есть механическую коммутацию внешних электрических цепей.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле состоит минимум из трех (главных) частей: неподвижного электромагнита, подвижного якоря и переключателя. Электромагнит, по сути, — катушка, намотанная медным проводом на ферромагнитный сердечник. В роли якоря обычно выступает пластина, изготовленная из магнитного металла, которая и призвана воздействовать на коммутирующие контакты или на группу таких контактов, собственно и формирующих переключатель реле.

По сей день электромагнитные реле находят самое широкое применение в устройствах автоматики, телемеханики, электроники, вычислительной техники, и во многих других областях, где необходимо автоматически осуществлять коммутацию. Практически реле используется как управляемый механический выключатель или переключатель. Для коммутации же больших токов используются специальные реле, называемые контакторами.

При всем при этом электромагнитные реле подразделяются на реле постоянного тока и на реле переменного тока, в зависимости от того, какого рода ток необходимо подать на обмотку реле, чтобы его переключатель сработал. Далее рассмотрим различия между реле постоянного тока и реле переменного тока.

Электромагнитные реле на лабораторном стенде

Электромагнитное реле постоянного тока

Говоря о реле постоянного тока, как правило имеют ввиду нейтральное (не поляризованное) реле, которое одинаково реагирует на ток любого направления в его обмотке — якорь притягивается к сердечнику, размыкая (или замыкая) контакты. По исполнению якоря реле бывают с втяжным якорем или с поворачивающимся якорем, но в любом случае функционально данные изделия полностью схожи.

Пока в обмотке реле ток не течет, его якорь находится максимально далеко от сердечника благодаря действию возвратной пружины. В этом состоянии контакты реле разомкнуты (для нормально-разомкнутого реле или для нормально-разомкнутой контактной группы данного реле) либо замкнуты (для нормально-замкнутого реле или для нормально-замкнутой контактной группы).

Реле постоянного тока

При прохождении постоянного тока через обмотку реле, в сердечнике и в воздушном зазоре между сердечником и якорем реле создается магнитный поток, инициирующий магнитное усилие, механически притягивающее якорь к сердечнику.

Якорь перемещаясь, переводит контакты в состояние противоположное исходному — замыкает контакты, если в исходном состоянии они были разомкнуты, либо размыкает их, если исходное состояние контактов было замкнутым.

Если в реле присутствует две группы контактов противоположного исходного состояния, то те что были замкнуты — размыкаются, а те что были разомкнуты — замыкаются. Так работает реле постоянного тока.

Электромагнитное реле переменного тока

В некоторых случаях бывает так, что источником энергии для питания обмотки реле может выступать только переменный ток. Тогда ничего не остается, как использовать для коммутации реле переменного тока, то есть такое реле, обмотка которого способна воздействовать на якорь при пропускании через нее переменного, а не постоянного тока.

В отличие от реле постоянного тока, реле переменного тока тех же размеров и при аналогичном среднем значении магнитной индукции в его сердечнике, обеспечивает вдвое меньшее магнитное усилие на якорь, чем в реле постоянного тока.

Суть в том, что электромагнитное усилие, в случае переменного тока, если подать его на обмотку обычного реле, носило бы ярко выраженный пульсирующий характер, и обращалось бы в ноль два раза за период колебаний питающего переменного напряжения.

Значит якорь испытывал бы вибрацию. Но так получилось бы в том случае, если не применять дополнительные меры. И дополнительные меры применяются, как раз и формируя различия в конструкциях реле переменного и постоянного тока.

Реле переменного тока

Реле переменного тока устроено и работает следующим образом. Переменный магнитный поток основной обмотки, проходя через часть сердечника с прорезью, разделяется на две части. Одна часть магнитного потока проходит через экранированную часть разделенного полюса (через ту, на которой установлен короткозамкнутый проводящий виток), тогда как другая часть магнитного потока направляется через неэкранированную часть разделенного полюса.

Поскольку в короткозамкнутом витке наводится ЭДС и соответственно ток, то магнитный поток данного витка (наведенного в нем тока) противодействует вызывающему его магнитному потоку, что приводит к тому, что магнитный поток в части сердечника с витком отстает по фазе от потока в части сердечника без витка на 60-80 градусов.

В результате суммарное тяговое усилие на якорь никогда не обращается в ноль, поскольку оба потока проходят через ноль в разные моменты времени, и в якоре не возникает сколь-нибудь значимой вибрации. Формируемое таким образом результирующее усилие на якорь оказывается в состоянии произвести коммутирующее действие.

Источник

Магнитная система реле.

Основное отличие катушек реле на постоянный и переменный ток состоит в разном количестве витков. У катушек постоянного тока количество витков больше, что особенно проявляется у реле с напряжением катушки более 100 В. Вместе с тем катушки постоянного тока проще по технологии, чем катушки переменного тока, причем многие типы миниатюрных мощных реле вообще не выпускаются с катушками на переменный ток. Это обстоятельнство побуждает инженеров к разработке схем для адаптации реле постоянного тока для работы на переменном токе.

Одним из широко распространенных способов является питание катушки реле постоянного тока импульсным напряжением (что было очень популярно в автоэлектронике 80-х и 90-х годов). Такой режим позволяет снизить тепловыделение на катушке без заметного снижения всех остальных параметров реле. На рис. 69 показаны осциллограммы напряжения и катушки при питании тока прямоугольными импульсами напряжения. Для такого режима работы требуется экспериментальная проверка и подбор оптимальной частоты импульсов. Импульсное питание дает возможность сократить тепловыделение на катушке примерно на 30%, но всегда следует помнить о требованиях электромагнитной совместимости: при питании катушки прямоугольными импульсами уровень излучаемых помех очень высок.

rl69.jpg
Рисунок 69
Импульсное питание катушки реле экономит энергию и снижает температуру реле

На рис. 70 и 71 показаны две схемы питания реле постоянного тока от источника переменного напряжения. Эти схемы часто применяются в интерфейсной схемотехнике для построения релейных устройств с расширенными функциями, например, со смещенными относительно паспортного значения порогами включения и выключения реле. Питание DC реле от АС источников очень часто применяется при работе со сверхминиатюрными DC реле, не имеющими АС катушек, или при адаптации реле к нестандартным значениям входного напряжения. Диодный мостик преобразует переменный ток в импульсный, а последовательно включенный с катушкой резистор позволяет (в определенных пределах, конечно) регулировать напряжение включения и выключения реле. Конденсатор параллельно катушке реле сглаживает пульсации и светодиод индицирует подачу напряжения на вход схемы.

rl70.jpg
Рисунок 70
Катушку постоянного тока можно включать на переменном токе по специальной схеме

rl71.jpg
Рисунок 71
Основная схема включения катушки постоянного тока в цепь переменного тока

Такие конструкции, несмотря на всю их схемную простоту, сложны в расчете, и успехов при проектировании можно достичь только путем экспериментальной проверки и подбора номиналов всех компонентов. Полученный результат дает возможность создать уникальные и недорогие релейные устройства, выполнить которые на основе серийно выпускаемых реле технически невозможно или экономически невыгодно.

При проектировании релейных схем с дополнительными элементами в цепи катушки требуется статистическая проверка стабильности уровней включения и выключения. Встречаются хорошие по качеству реле, не позволяющие добиться стабильных результатов в схеме рис. 71 и требующие для каждого реле подбора номиналов резистора и конденсатора. После эксперимента с одним реле и подбора для схемы оптимальных значений компонентов желательна проверка как минимум 50 реле из разных партий выпуска на предмет повторяемости параметров в данной конкретной схеме.

Сервис

  • Техподдержка
  • Новости
  • Точное время

Реле Релпол (Relpol)

  • Реле автомобильные
  • Реле сигнальные
  • Реле миниатюрные с DC катушкой
  • Реле миниатюрные с AC/DC катушкой
  • Реле малогабаритные
  • Панельки, колодки, цоколи и крепежные клипсы для реле
  • Реле интерфейсные

Справочник по реле
(рекомендации по использованию)

  • Реле
  • Общая информация по реле
  • Контактная система электромагнитного реле
  • Магнитная система электромагнитного реле
  • Хранение реле
  • Упаковка реле
  • Установка реле
  • Защита контактов реле

Линии поставок
Производители :

  • Relpol
  • Hakel
  • Tele
  • Lovato
  • Simet
  • ETI
  • Zettler

Компоненты :

  • Реле (индустриальные, времени, защиты, контроля, интерфейсные, сигнальные и т.д.)
  • Датчики (бесконтактные — тока, мощности и напряжения)
  • Контакторы
  • Кнопки, светоарматура, кулачковые и концевые выключатели, прочие компоненты промавтоматики Lovato
  • Клеммы
  • Ограничители перенапряжений
  • Автоматы и компоненты защиты
  • Прочие комплектующие

Проекты

  • Поставка компонентов промышленной автоматики, электротехники, электроники и защиты
  • Поставка оборудования связи
  • Поставка радиоэлектронных компонентов
  • Разработка программного обеспечения
  • Проектирование телекоммуникационных сетей

Источник

Питание электромагнитного реле пониженным напряжением

Напряжение питания радиолюбительских устройств с годами становится всё меньше и меньше. Кроме того, широкое распространение получили различные устройства на микроконтроллерах и цифровых микросхемах, напряжение питания которых тоже неуклонно снижается, и напряжение 5 В уже кажется большим. Но построение устройств с таким напряжением питания иногда приводит к затруднениям. В частности, если необходимо коммутировать сетевое напряжение, в некоторых случаях целесообразно применить электромагнитное реле. Но реле с номинальным напряжением 3. 5 В встречаются гораздо реже, чем с напряжением 12 В. В то же время известно, что ток (и соответственно напряжение), при котором реле отпускает, в несколько раз меньше тока (напряжения) срабатывания. Кроме того, реле в большинстве случаев уверенно срабатывают при напряжении на 20. 40% меньше номинального. Если поставить вопрос немного по-другому, то надо заставить реле сработать при пониженном напряжении, при котором оно будет надёжно удерживать контакты в замкнутом (или разомкнутом) состоянии. Кроме того, питание реле пониженным напряжением существенно повышает экономичность всего устройства.

Схем устройств, обеспечивающих срабатывание реле при пониженном напряжении, много в различных печатных источниках [1, 2], в том числе и запатентованых [3], а также и на просторах Интернета [4, 5]. Аналогичные устройства применяют и для уменьшения времени срабатывания реле при питании их номинальным напряжением [6]. Принцип работы большинства таких устройств основан на том, что в них применён накопительный конденсатор, который в момент коммутации подключается последовательно с источником питания, в результате чего суммарное напряжение удваивается и реле надёжно срабатывает. После разрядки конденсатора реле питается примерно вдвое меньшим напряжением, соответственно потребляя меньший ток.

Схема ещё одного варианта такого устройства показана на рис. 1. С его помощью можно запитать реле напряжением, примерно вдвое меньшим номинального, или при номинальном напряжении питания включить последовательно не одно, а два реле. Для коммутации здесь применены полевые транзисторы, поэтому в качестве источника управляющего сигнала можно применить маломощный узел (микроконтроллер, логическую микросхему и т. д.), не обеспечивающий требуемого для коммутации реле тока. После подачи питающего напряжения через обмотку реле и диоды конденсатор С1 заряжается практически до напряжения питания. Происходит это быстро, поскольку сопротивление обмотки реле, как правило, невелико. Само реле, как правило, не срабатывает. После подачи сигнала управления оба транзистора открываются. При этом плюсовой вывод конденсатора С1 оказывается соединён с общим проводом, а минусо-вый — с обмоткой реле. К обмотке будет приложено напряжение около 10 В, и реле сработает. После разрядки конденсатора реле будет питаться напряжением чуть меньше 5 В.

Рис. 1. Схем устройства, обеспечивающего срабатывание реле при пониженном напряжении

В качестве примера было испытано реле MZP A 001 46. По паспорту у него минимальное напряжение питания — 8,99, максимальное — 22,5 В, его один переключающий контакт рассчитан на коммутацию нагрузки с сетевым питанием, сопротивление обмотки — 450 Ом. Реальные измерения показали, что это реле срабатывает при напряжении около 6,5 В, а отпускает при 1,5 В.

Ёмкость конденсатора должна быть достаточной для срабатывания реле. Согласно паспорту, время срабатывания указанного реле при номинальном напряжении питания — не более 10 мс, а постоянная времени обмотки реле совместно с конденсатором — около 200 мс. Это обеспечит его уверенное срабатывание. Диод, который обычно устанавливают параллельно катушке реле, защищающий коммутирующий элемент (в данном случае полевой транзистор) от ЭДС самоиндукции при прекращении тока через обмотку, в данном случае не нужен. Когда транзисторы закрываются, возникающий при этом в обмотке ток через диоды будет заряжать конденсатор. Применены диоды Шотки, поскольку падение на них меньше, чем на обычных кремниевых. Все элементы можно разместить на плате основного устройства или на отдельной односторонней плате, чертёж которой показан на рис. 2, а внешний вид — на рис. 3. В этом устройстве реле уверенно срабатывало при снижении напряжения до 4,2 В.

Рис. 2. Чертёж платы устройства

Рис. 3. Внешний вид платы устройства

Если напряжение питания основного устройства 3. 3,3 В, совместно с ним можно применить реле с номинальным напряжением 5 В. Была проверена работоспособность малогабаритного реле EA2-5NJ, у которого две группы контактов на переключение, сопротивление обмотки — 180 Ом, а максимальное коммутируемое переменное напряжение — 250 В. Реле срабатывало при напряжении 3,6 В, а отпускало при 0,7 В.

Если применить элементы для поверхностного монтажа (рис. 4), размеры устройства будут отличаться от габаритных размеров реле незначительно. Для указанных на схеме элементов (конденсатор — танталовый для поверхностного монтажа типоразмера D). Возможный чертёж печатной платы показан на рис. 5. В этом устройстве реле надёжно срабатывало при напряжении питания 2,5 В. В устройстве желательно применить транзисторы с напряжением открывания не более 1,5. 2 В. Но следует учесть, что особенность этого реле — J определённая полярность на пряжения питания, подаваемого на обмотку. Если её не соблюдать, реле работать не будет.

Рис. 4. Схема устройства

Рис. 5. Чертёж платы устройства

Не следует также забывать о защите полевых транзисторов от пробоя статическим электричеством. Для этого на период транспортировки или хранения вход соединяют с общим проводом отрезком неизолированного провода. И, конечно же, надо предварительно проверить, при каких напряжениях реле срабатывает и отпускает. Кроме того, при пониженном напряжении (вблизи напряжения отпускания) усилие, прикладываемое к контактам реле, уменьшается, что может привести к увеличению переходного сопротивления контактной группы.

1. Прокопцев Ю. Включение реле при пониженном напряжении. — Радио, 1971, № 1, с. 43.

2. Graiam R. Схема включения реле пониженным напряжением. — Elektor Electronics, July 1999, p.88.

3. Устройство для включения реле при пониженном напряжении питания. Авторское свидетельство СССР № 1501188, кл. H 01 H 47/32, 1982.

4. How to use 24V-relay with 12V-Vcc. — URL: http://www.intio.or.jp/jf 10zl/24vr. htm (23.08.16).

5. How to drive 24 volts relay with 8 volts battery. — URL: http://www.intio.or.jp/jf10zl/ 8vrelay.htm (23.08.16).

6. За рубежом. Уменьшение времени срабатывания реле. — Радио, 2007, № 1, с. 72.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника
Adblock
detector