Как работает электромагнитное реле

В данной статье мы рассмотрим основные принципы работы и применение электромагнитных реле, а также их конструкцию, преимущества и недостатки.

Электромагнитные реле: определение, принцип работы и применение – лекция по электротехнике обновлено: 11 ноября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

В электротехнике существует множество устройств и компонентов, которые играют важную роль в передаче и управлении электрической энергией. Одним из таких устройств являются электромагнитные реле. Эти устройства широко применяются в различных областях, включая промышленность, автомобильную отрасль и бытовую технику. В данной статье мы рассмотрим определение, принцип работы, конструкцию, применение, а также преимущества и недостатки электромагнитных реле.

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ

Итак, вы уже знакомы с электромагнитом, знаете, как работает зуммер и электрический звонок (см. «М-К» № 8 за этот год). Но есть большая группа электромеханических приборов, основной элемент которых — тоже электромагнит. Это электромагнитные реле. Вот как они устроены.

На стержень из «мягкого» железа — сердечник — насажена катушка, содержащая большое число витков изолированного провода. На Г-образном корпусе реле удерживается якорь — полоска мягкого железа, согнутая под тупым углом. На корпусе укреплены контактные пластины, замыкающие и размыкающие цепь питания исполнительного устройства, например, лампы накаливания.

Пока ток через обмотку реле не идет, якорь под действием контактных пружин находится на некотором расстоянии от сердечника реле. Но как только в обмотке появляется ток, его магнитное поле намагничивает сердечник, который притягивает якорь. В этот момент противоположный конец якоря надавливает на контактные пластины, замыкая исполнительную цепь. Прекращается ток в обмотке — исчезает магнитное поле, размагничивается сердечник и контактные пластины, выпрямляясь и разрывая цепь исполнения, возвращают якорь реле в исходное положение,

В зависимости от конструктивных особенностей различают реле с замыкающими, размыкающими и переключающими контактными пластинами. У первых при отсутствии тока в обмотке контактные пластины разомкнуты, а при токе в обмотке они замыкаются (Б). Реле с размыкающими контактами работают наоборот: при отсутствии тока в обмотке контактные пластины замкнуты, а когда по обмотке протекает ток, они размыкаются (В).

Электромагнитное реле — как это работает ?

Реле третьей группы имеют три контактные пластины (Г). Средняя, связанная с якорем и при отсутствии тока замкнутая с одной из крайних контактных пластин, при срабатывании реле перекидывается на другую крайнюю пластину и замыкается с нею.

Условное обозначение реле

Условное обозначение реле:

А — обмотка, Б — замыкающий, В — размыкающий, Г — переключающий контакты.

Большинство реле имеет несколько контактных групп, позволяющих с помощью тока управлять на расстоянии несколькими цепями исполнения одновременно.

Электромагнитное реле — сложный и точный прибор. Его контактные пластины изготавливают из сплавов различных металлов (иногда даже с добавлением серебра и золота), возвратная пластина точно отрегулирована, якорь поворачивается в специальных подшипниках, изоляция обмоток испытывается поД высоким напряжением.

Если у вас нет готовых реле, сделайте их сами. В простых конструкциях самодельные электромагнитные приборы с успехом заменят заводские. Реле, о которых мы рассказываем, предложили ребята из радиотехнического кружка Дома пионеров города Жданова.

На основании из изоляционного материала установлены электромагнит и две контактные стойки, между которыми движется пластина-якорь. Когда по обмотке протекает ток, она притягивается к сердечнику. При этом якорь перебрасывается от одной стойки к другой: происходит переключение контактов.

Схема звонка

Схема звонка:

А — принципиальная; Б — монтажная.

Схема «памяти»:

Схема «памяти»:

А — принципиальная, Б — монтажная.

А теперь приступайте к изготовлению реле. Из фанеры толщиной 4—6 мм вырежьте основание, обработайте наждачной бумагой и просверлите в нем 10 отверстий под монтажные скобки (их делают из медного провода Ø 1,5—2 мм).

Возьмите отрезок провода длиной 250 мм, тщательно выровняйте, очистите мелкой «шкуркой» от окислов и залудите — покройте с помощью паяльника тонким слоем припоя, используя в качестве флюса канифоль.

Отрежьте пять стерженьков длиной 32 мм и с помощью плоскогубцев и молотка согните их в виде буквы П. Затем вставьте монтажные скобки в отверстия в подставке и слегка расклепайте перемычки молотком. При разной высоте стоек подровняйте их бокорезами.

Следующая деталь — сердечник. Для его изготовления понадобится пруток мягкой стали Ø 5 мм. Отрежьте две заготовки по 35 мм. На токарном станке (он есть в школе) проточите на каждом стержне выемку Ø 3 мм или сделайте ее с помощью напильника. Конец стержня с выемкой вставьте в отверстие в уголке и расклепайте. Стержни можно закрепить и на резьбе, главное, чтобы они были параллельны взаимно и основанию реле.

Для уголка возьмите пластину мягкой стали толщиной 1—3 мм (такой металл называется «сталь 3»). Она легко намагничивается и размагничивается, а для реле это очень важно. Уголок крепится к основанию двумя винтами М3, Под них в уголке нарежьте резьбу.

Из плотной бумаги или прессшпана сделайте каркас (см. рис.) для намотки катушки. Гильзу склейте из тонкой бумаги на оправке — стержне Ø 5 мм. Причем первый виток оставьте сухим: тогда готовую гильзу легко будет снять с оправки.

Склеенную гильзу обмотайте нитками и оставьте сохнуть. А пока займитесь изготовлением щечек. Вырезав по контуру круглые заготовки, сделайте в центре острым ножом радиальные прорези, а затем отогните образовавшиеся лепестки. Теперь приклейте щечки к гильзе.

При намотке провод давит на щечки каркаса, и они могут прогнуться. Поэтому клей должен хорошо высохнуть, тогда каркас будет прочным. Не забудьте сделать сбоку два отверстия для выводов обмотки.

На каркас намотайте 2 тыс. витков провода в эмалевой изоляции (ПЭ, ПЭВ, ПЭЛ) Ø 0,23—0,27 мм, воспользовавшись ручной дрелью. Провод старайтесь укладывать виток к витку с постоянным натяжением. Если намотка получается неровной, между слоями проложите полоску тонкой бумаги. На выводы обмотки наденьте изоляционные трубочки и закрепите их нитками. Готовую катушку оберните лакотканью или плотной бумагой, а сверху приклейте табличку с указанием количества витков и марки провода.

Якорь вырежьте из жести. Один конец его согните, а на другой наденьте скобочку из луженой медной проволоки Ø 0,5—1 мм. Обожмите ее плоскогубцами и аккуратно припаяйте, чтобы не было наплывов припоя. Эта скобочка будет создавать электрический контакт якоря с контактными стойками. Для них заготовьте две пластины из жести размером 10X10 мм и две стойки из медной проволоки Ø 1,5—2 мм. В центре пластин нужно сделать отверстия Ø 1,5—2 мм, а провод согнуть под прямым углом.

Самодельное электромагнитное реле

Самодельное электромагнитное реле:

1 — уголок (сталь 3), 2 — катушка электромагнита, 3 — основание (фанера S 4— 6 мм), 4 — основание контактной стойки (жесть S 0,5 мм), 5 — контактная стойка (провод медный Ø 1,8 мм), 6 — скобка монтажная (провод медный Ø 1,7—1,8 мм), 7 — якорь (жесть S 0,5 мм), 8 — стержни сердечника (сталь 3).

Электрическая схема реле.

Электрическая схема реле.

Каркас для намотки катушки.

Каркас для намотки катушки.

Теперь приступайте к сборке реле. Поскольку при изготовлении деталей в размерах возможны отклонения, установочные отверстия сверлите «по месту», то есть соединяемые детали прикладывают друг к другу так, как они будут работать в конструкции, и по отверстиям в одной детали размечайте отверстия в другой.

Сначала установите уголок с сердечником, сдвинув его к периметру основания. Затем наденьте на сердечник катушку так, чтобы выводы находились ближе к уголку. Там, где находится лыска на втором стержне, припаяйте якорь. С обеих сторон подвижного конца якоря прибейте две контактные стойки так, чтобы между ним и сердечником был зазор 2—2,5 мм и одновременно надежный контакт между одной из неподвижных стоек. Расстояние между ними должно составлять 2,5—3 мм.

Наконец остается смонтировать электрическую часть реле: припаять выводы катушки и контактные пластины соответственно к своей монтажной стойке. Причем порядок соединения должен быть одинаковым у всех реле.

Сборка реле завершена. Подключите к катушке батарею 3666Л. Якорь притянется — реле сработало. Отключите питание — якорь должен вернуться в исходное состояние.

Проверьте теперь, надежно ли замыкаются контакты. Подключите лампу с батарейкой к замыкающему контакту, и всякий раз как реле сработает, лампа будет загораться. Точно так же проверяют и размыкающий контакт.

Если контактная система работает нечетко, подогните неподвижные стойки или слегка их сдвиньте. Якорь при регулировке реле подгибать не следует.

А теперь соберите несколько самоделок с применением электромагнитного реле. Для изготовления первого устройства — уже знакомого вам зуммера (см. «М-К», 1979, № 8), кроме реле, нужны батарея 3666Л, звонковая кнопка и полметра изолированного провода. Соединения сделайте в соответствии с монтажной схемой. Нажмите на кнопку — контактные пластины реле должны издавать жужжание.

Следующее устройство обладает «памятью». Когда нажимают на кнопку S1, загорается лампа H1 и реле, срабатывая, своим контактом К1.1 блокирует контактные пластины кнопки S1. Но если ее отпустить, реле «запомнит» поступившую команду: лампа будет гореть до тех пор, пока с помощью другой кнопки S2 мы не отключим питание.

Схема пульс-пары

Схема пульс-пары:

А — принципиальная, Б — монтажная.

Чтобы собрать пульс-пару, вам понадобится дополнительное реле. Когда нажимают на кнопку S1, срабатывает реле К1 и своим контактом К1.1 включает реле К2. Оно размыкает цепь питания первого реле, которое, в свою очередь, отключает второе реле. Схема возвращается в исходное состояние, и процесс повторяется снова, сопровождаемый характерным звучанием.

А. ВАЛЕНТИНОВ, Г. КОТЕЛЬНИКОВ

Принцип работы электромагнитных реле

Работа электромагнитных реле основана на использовании принципа электромагнитной индукции. При подаче управляющего тока на катушку происходит втягивание ее сердечника, который в свою очередь приводит в действие исполнительный механизм, замыкающий или размыкающий контакты главной цепи. Управляющий ток намного меньше тока главной цепи.

Реле с нормально-открытыми контактами используются для включения/отключения питания потребителя тока. Нормально-закрытые контакты в основном присущи защитным реле, которые при выходе контролируемого параметра за допустимые пределы отключают оборудование. Реле с переключающимися контактами совмещают в себе оба предыдущих типа аппаратов.

Некоторые примеры использования реле

Каждый раз, включая холодильник или стиральную машину, мы пользуемся пускозащитными реле, которые обеспечивают долголетие этой бытовой техники. Автомобили буквально напичканы самыми разными видами реле. Кроме того, реле являются неотъемлемой частью более сложных аппаратов – контакторов, пускателей. На них базируется автоматика управления и защиты бытовой техники и промышленного оборудования.

В свое время электромагнитные реле использовались при создании первых компьютеров. Несмотря на развитие полупроводниковых технологий, они по-прежнему остаются самым надежным и неприхотливым средством коммутации электрических цепей и защиты электрооборудования. Современные реле далеко ушли от эпохи телеграфа и сегодня для их понимания необходимо обладать глубокими познаниями в электротехнике.

Видео описание

В этом видео объясняется принцип действия электромагнитного реле:

Области применения

Самое широкое распространение электромагнитные реле получили на подстанциях по производству электрической энергии. С помощью них обеспечивается безаварийная работа всего оборудования. При этом релейная защита рассчитана на коммутацию при очень большом напряжении – до нескольких сотен тысяч вольт.

А в основном областей применения у реле три:

  • сигнализация;
  • защита;
  • управление.

Причем принцип работы реле в любой из областей остается неизменным. А ценятся они за быструю реакцию на изменение входных параметров у подключаемых линий. Также за долговечность при работе в условиях высокой напряженности и стойкость к электрическим помехам.

За эти качества они участвуют в резервировании линий электропередач. Релейная защита мгновенно отключает поврежденные участки при обрыве проводов или замыкании их на землю. Следует сказать, что надежнее узла на сегодняшнее время просто не существует.

Ни одна конвейерная линия на любом производстве не обходится без электромагнитного реле. Потому что высокие паразитные потенциалы делают, практически, невозможным использование полупроводников. Поскольку последние страдают от статического напряжения.

Ленточный конвейер в аэропорту

Электромагнитные реле участвуют в дистанционном управлении нагрузкой. Ими в обязательном порядке комплектуются такие устройства, как пускатели и контакторы. Релейные блоки нашли широкое применение в конденсаторных установках. Последние нужны электродвигателям с очень высокой мощностью, для их плавного пуска.

Электромагнитные реле, кроме участия в создании первого телеграфа, успели еще раз исторически отличиться. Они применялись в первых электронно-вычислительных машинах. Помогали выполнять простейшие логические операции. Конечно же, они отличались очень большой медлительностью. Но, как ни странно, по надежности сильно превосходили следующее поколение комплексов для вычисления на лампах.

Реле, использующее электромагнитные принципы, можно увидеть на каждом шагу и в быту. Оно есть в холодильниках, стиральных машинах и других видах бытовой техники.

Электромагнитные реле: типы и области применения.

В соответствии с поступающей командой за счет электромагнитного реле происходит замыкание и размыкание цепи. Принцип работы этого коммутационного устройства основан на воздействии, оказываемом электромагнитным полем. Реле используют для управления устройствами и приборами, отвечающими за исполнение заданных команд.

Одно из первых устройств, в основе которого был принцип работы электромагнитного поля, был установлен на телеграф. Производство реле стало заметно расширяться благодаря популярности этих аппаратов для передачи сигнала.

Конструкция электромагнитного реле

Устройство обладает простой конструкцией, которая состоит из якоря, катушки со стержнем и неподвижных контактов. Катушка представляет собой изолированный провод, собранный витками. В ее центр помещают железный стержень, таким образом получая электромагнит. Якорь крепиться к конструкции за счет ярма. Он находится в подпружинненном состоянии.

  • При подключении цепи к источнику тока он притягивается силой электромагнитного поля и замыкается с неподвижным контактом.
  • При обесточивании возвращается в исходное положение.

Принцип управления контактами зависит от особенностей конструкции устройства.

Основные типы устройств

Существует несколько видов классификации реле. Классические модели имеют контакты, но устройства для современных приборов воздействуют на электрическую цепь без них. В зависимости от особенностей конструкции реле делятся:

  • на открытые — есть доступ к составляющим устройства;
  • герметичные — почти все детали, кроме элементов питания, находятся в запаянном корпусе;
  • зачехленные — элементы устройства защищены снимающимся чехлом.

Чувствительность реле зависит от показателя мощности его срабатывания:

  • высокой — мощность устройства больше 10 Вт,
  • средней — не меньше 1 и не больше 10 Вт,
  • малой — меньше 1 Вт.

Их также разделяют на подтипы в зависимости от особенностей применения. Реле бывают:

  • защитными,
  • сигнализационными,
  • созданными для цепей управления.

Электромагнитные реле используют при создании различных двигателей, электромагнитов, промышленной автоматики, нагревательных приборов, систем удаленного регулирования.

В нашем каталоге представлены электромагнитные реле и колодки для их монтажа. Информация об условиях сотрудничества предоставляется по указанному телефону.

Параметры электромагнитных реле.

Как правило, размеры самих реле позволяют наносить на корпус их основные параметры. В качестве примера, рассмотрим импортное реле Bestar BS-115C. На его корпусе нанесены следующие надписи.

COIL 12VDC – это номинальное напряжение срабатывания реле (12V). Поскольку это реле постоянного тока, то указано сокращённое обозначение постоянного напряжения (сокращение DC обозначает постоянный ток/напряжение). Английское слово COIL переводится как «катушка», «соленоид». Оно указывает на то, что сокращение 12VDC имеет отношение к катушке реле.

Маркировка реле

Далее на реле указаны электрические параметры его контактов. Понятно, что мощность контактов реле может быть разная. Это зависит как от габаритных размеров контактов, так и от используемых материалов. При подключении нагрузки к контактам реле нужно знать мощность, на которую они рассчитаны. Если нагрузка потребляет мощность больше той, на которую рассчитаны контакты реле, то они будут нагреваться, искрить, «залипать». Естественно, это приведёт к скорому выходу из строя контактов реле.

Для реле, как правило, указываются параметры переменного и постоянного тока, которые способны выдержать контакты.

Так, например, контакты реле Bestar BS-115C способны коммутировать переменный ток в 12А и напряжение 120V. Эти параметры зашифрованы в надписи 12А 120VAC (сокращение AC обозначает переменный ток).

Также реле способно коммутировать постоянный ток силой 10А и напряжением 28V. Об этом свидетельствует надпись 10A 28VDC. Это были силовые характеристики реле, точнее его контактов.

Потребляемая мощность реле.

Теперь обратимся к мощности, которую потребляет реле. Как известно, мощность постоянного тока равна произведению напряжения (U) на ток (I): P=U*I. Возьмём значения номинального напряжения срабатывания (12V) и потребляемого тока (30 mA) реле Bestar BS-115C и получим его потребляемую мощность (англ. — Power consumption).

Таким образом, мощность реле Bestar BS-115C составляет 360 милливатт (mW).

Есть ещё один параметр – это чувствительность реле. По своей сути, это и есть мощность потребления реле во включённом состоянии. Понятно, что реле, которому требуется меньше мощности для срабатывания, является более чувствительным по сравнению с теми, которые потребляют большую мощность. Такой параметр, как чувствительность реле, особенно важен для устройств с автономным питанием, так как включенное реле расходует заряд батарей. К примеру, есть два реле с потребляемой мощностью 200 mW и 360 mW. Таким образом, реле мощностью 200 mW обладает большей чувствительностью, чем реле мощностью 360 mW.

Типы реле

В зависимости от входной величины, на которую реагирует реле, бывают:

  • реле тока;
  • реле напряжения;
  • реле частоты;
  • реле мощности.

Также в зависимости от принципа действия различают:

  • электромагнитные реле;
  • магнитоэлектрические реле;
  • тепловые реле;
  • индукционные реле;
  • полупроводниковые реле.

Применение реле

В основном реле применяются для защиты силовой аппаратуры от перенапряжений, в электронике автомобилей. Реле также присутствуют во многих бытовых приборах. В чайнике используется тепловое реле. В каждом холодильнике есть пусковое реле.

Джозеф Генри изобрел реле в 1835 году. Первые реле нашли свое предназначение в телеграфии.

Например, логично предположить, что реле тока служит для контроля силы тока в цепи.

Так, при перегрузках на электродвигателе включается реле тока, которое своими контактами включает реле времени. По прошествии допустимого времени работы двигателя в режиме перегрузки реле времени разрывает цепь.

Конечно, сначала все это может показаться сложным и запутанным. Однако если начать разбираться и приложить немного усилий, вы в скором времени сами сможете не только рассказать про устройство и принцип действия реле, но и успешно заняться его подключением. А в будущем, возможно, стать специалистом по релейной защите.

Когда есть студенческий сервис, специалисты которого готовы оказать помощь в любое время, больше не нужно бояться трудных предметов и строгих преподавателей.

Напоследок видео, в котором подробно, наглядно и просто рассказывается о том, как работает реле:

Мы поможем сдать на отлично и без пересдач

  • Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
  • Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
  • Курсовая работа от 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
  • Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий