Obvody různých elektrických a elektromechanických zařízení předpokládají přítomnost prvku, který musí v určitém okamžiku zapínat a vypínat přívod elektrického proudu. Z technického hlediska je reléový prvek zařízení s několika rovnovážnými stavy, z nichž každý může být za určitých vnějších vlivů nebo směrového řízení přeměněn na jiný.
Střídavé relé – zařízení pro spínání v automatickém režimu pro elektrické obvody řídicím signálem. Kromě toho mohou tato zařízení dodatečně fungovat jako zesilovače, ovládací prvky pro elektromotory a akční členy.
Základní výkon
Střídavé relé je tedy prostředním prvkem, který pohání řízený elektrický obvod.
Toto zařízení má následující parametry:
- Vypínací výkon (P sr – měřeno ve wattech) – minimální proud, který musí být dodán relé pro jeho normální aktivaci. Nominálně se tento parametr volí podle obecného provedení a elektrických parametrů relé.
- Řídicí výkon (P řízení – měřeno ve wattech) – maximální proudový výkon, který je relé schopno přenášet v komutované síti. Tato hodnota je určena parametry pracovních kontaktů relé.
Rada! Není těžké uhodnout, že při výběru relé pro síť se řídí jmenovanými parametry, které jsou pro určitá provedení konstantní.
- Doba odezvy (T cf – měřeno v sekundách) – časový rozdíl od okamžiku příchodu signálu na ovládací kontakt do sepnutí nebo rozepnutí kontaktů.
- Přípustný vypínací výkon (R p – měřeno ve wattech) – tento parametr lze nalézt u silnoproudých relé. Označuje výkon při určitém proudu, který, pokud je přerušen, neumožní vytvoření stabilního elektrického oblouku.
Jak funguje relé
Určitá setrvačnost je charakteristická pro řídicí obvod a samotné relé, díky čemuž se vstupní proud do relé nezvyšuje a nesnižuje okamžitě, ale mění se v určitých mezích v průběhu času, což je jasně vidět na výše uvedeném schématu, ze kterého je také jasné, že pracovní cyklus se skládá ze tří fází:
Pro pochopení základních principů si jako příklad uveďme stejnosměrné elektromagnetické relé.
- Uvnitř takového relé je induktor, díky kterému dochází k postupné změně aktuálních parametrů. Vlastní činnost relé pro každý stupeň sestává z určitých časových intervalů.
- Provoz – má dva takové intervaly: čas zahájení (ttr) a čas pohybu kotvy (tdv). To znamená, T cf uXNUMXd ttr + tdv – vše je jednoduché.
- Práce tvoří také dva úseky, které jsou na časové ose vyznačeny segmenty AB a BC. V první fázi proud ještě nějakou dobu roste, dokud není dosaženo nastavené hodnoty, což umožňuje spolehlivou přitažlivost mezi kotvou a jádrem, která zabraňuje vibracím kotvy. Ve druhém úseku nedochází k žádným změnám velikosti proudu.
- Návrat – obdobně 2 sekce. Na prvním se relé uvolní a na druhém se vrátí do původního stavu. Během celého období se síla proudu snižuje.
Další vlastnosti
Kromě výše uvedeného mají relé různých typů následující parametry:
- Návratnost (kb) – poměr spouštěcího proudu ke spouštěcímu proudu. Obvykle se tato hodnota pohybuje od 0,4 do 0,8. Vypočítá se podle vzorce: Iot / Iav < 1.
- Bezpečnostní faktor (K zap) – to je poměr ustáleného proudu (nastavuji), tedy maximálního k provoznímu proudu. Tato hodnota udává, jak spolehlivý je vybraný nástroj.
- Poslední parametr se nazývá regulační koeficient (K control) a je reprezentován poměrem ovládacího výkonu k ovládacímu výkonu. To znamená, že pokud je relé použito jako zesilovač, pak vidíme koeficient tohoto zesílení.
Druhy elektrických relé
Všechna relé lze rozdělit podle několika kritérií a jsou rozdělena:
- Podle účelu – zde naleznete možnosti určené pro ochranu, ovládání nebo signalizaci.
- Podle principu jednání. Zde bude seznam mnohem širší: elektromagnetické neutrální; elektromechanické; polarizované elektromagnetické; magnetoelektrický; indukční, elektrotepelné; elektrodynamické; bezkontaktní magnetické; fotoelektronické a elektronické, jakož i další.
- Tato zařízení se také dělí podle naměřených hodnot. Elektrický proud lze měřit – jeho výkon, frekvenci, odpor, napětí, sílu, účiník. Sledování může také nastat pro mechanické parametry: objem, sílu, tlak, rychlost, úroveň a tak dále. Fyzikální veličiny jsou teplota. Čas.
- Přirozeně jsou různá zařízení navržena pro různý řídicí výkon. Jsou zde uvedeny tři typy: nízký výkon – zařízení do 1 W; střední – od 1 do 10 W; vysoký výkon – cokoliv nad 10 wattů.
- Důležitým parametrem charakterizujícím různé modely je doba odezvy zařízení. Zde jsou 4 kategorie: nejrychlejší modely bez setrvačnosti, jejichž doba odezvy je kratší než 0,001 sekundy; následují vysokorychlostní – od 0,001 do 0,05 sekundy; pomalé – od 0,15 do 1 sekundy; časová relé, která vyžadují více než 1 sekundu.
Nejrozšířenější jsou elektromechanická relé, u kterých se při přivedení řídicího proudu pohybuje pohyblivá část, zvaná kotva, a tím dochází k uzavření řízeného obvodu.
Elektromagnetická relé
Tento typ relé se dělí na dva typy – stejnosměrný a střídavý proud. Řekněme si nejprve něco málo o prvním typu, který je neutrální nebo polarizovaný.
- Podstatou první možnosti je, že zařízení reaguje stejným způsobem na proud protékající jeho vinutím v různých směrech, což znamená, že síla kotvy nezávisí na směru proudu.
- Tato zařízení se dělí na další dva typy v závislosti na pohybu, který kotva dělá. Existují mechanismy s úhlovým pohybem a zatahovací.
- Princip fungování zařízení je velmi jednoduchý. Při absenci řídicího proudu je kotva oddělena od jádra v maximální vzdálenosti a v této poloze je držena vratnou pružinou. Během této doby budou normálně otevřené kontakty na relé sepnuté a normálně otevřené kontakty budou otevřené.
- V okamžiku, kdy je do vinutí přiveden proud, prochází jádrem, kotvou, třmenem a vzduchovou mezerou, přičemž vzniká magnetická síla, která přitahuje kotvu k jádru a překonává odpor pružiny.
- Kotva interaguje s blokem, díky čemuž se normálně otevřené kontakty zavřou a rozpínací kontakty jsou odpojeny.
Konstrukce relé a typ použitých kontaktů se bude lišit v závislosti na proudech, pro které je navrženo. U nízkopříkonových zařízení (komunikace, signalizace, dálkové ovládání) se používají nízkopříkonové kontakty vyrobené z niklstříbra s kontaktními ploškami (nýtovanými) z wolframu nebo stříbrného nebo fosforitového bronzu.
Kontaktní nýty mohou být také vyrobeny ze zlata, platiny, palladia a dalších slitin a jsou ploché nebo ploché válcové.
V případě průměrných proudů od 0,5 do 5 ampérů jsou kontakty vyrobeny ze žáruvzdorných kovů a jejich slitin, například platina-iridium, wolfram, zlato-palladium a další.
Pokud má pracovat s vysokými proudy, jsou kontakty vyrobeny z mědi nebo mechanických směsí vyrobených práškovým slinováním (cermet).
Mechanické a trakční vlastnosti zařízení
Během činnosti relé se mění délka u vzduchové mezery, což znamená, že se mění i elektromagnetické působení na kotvu. Tato závislost se nazývá trakční charakteristika a je vyjádřena vzorcem: Fe = f(d).
Pokud nebereme v úvahu odpor prvků magnetického obvodu z oceli, pak by trakční charakteristika měla být teoreticky ve tvaru hyperboly, magnetický odpor ve vzduchové mezeře Rmd však také klesá s jeho pokles a porovnává se s odporem magnetického obvodu Rmst. Na základě toho nemůže být magnetická síla větší než určitá maximální hodnota Fe max. Není v rozporu s logikou, že při největší hodnotě vzduchové mezery bude Fe minimální.
Po vypnutí napájení vinutí relé zůstává na magnetickém obvodu magnetizace, díky které se kotva může přilepit. Abychom se tohoto efektu zbavili, používá se čep z nemagnetického materiálu.
- Ve skutečnosti je práce relé připojovat a odpojovat kontakty, které mohou být 2 nebo mnohem více. Při pohybu kotvy dochází ke zvýšení pružné síly vratné a kontaktní pružiny. Tyto síly budou mít různou hodnotu v závislosti na poloze kotvy a velikosti vzduchové mezery. Tato závislost se nazývá mechanická charakteristika relé.
- Při spouštění relé kotva jako první překoná odpor vratné pružiny – v grafu výše je tato síla vyznačena řezem ab.
- V další části bc je vyznačena zdvihová síla na první kontaktní pružinu. Sekce cd – překonání společného odporu dvou pružin.
- Je logické předpokládat, že trakční charakteristika normálně pracujícího relé by měla být vyšší než mechanická.
Zajímavé vědět! U výkonných zařízení je proces odpojení mnohem složitější než primární spínání, protože výsledná elektromotorická síla má tendenci udržovat hodnotu proudu v řízeném obvodu. V důsledku toho může v okamžiku rozpojení vzniknout jiskření nebo dokonce obloukový výboj, který je velmi škodlivý pro kontakty relé.
Pro neutralizaci popsaného efektu se používá buď zvýšení aktivního odporu, nebo speciální konstrukce zařízení.
Polarizovaný typ relé
Činnost takových zařízení se liší od dosud popsaných v tom, že směr působení elektromagnetické síly se mění v závislosti na polaritě proudu přiváděného do vinutí. Tento princip je realizován pomocí permanentního magnetu. Takových relé je na trhu velké množství, ale všechna se dělí na můstková a diferenciální relé.
Lze je také rozdělit do tří typů nastavením kontaktů:
- Dvoupolohové modely;
- Dvoupolohové s převahou vpravo nebo vlevo;
- Třípolohový, s mrtvou zónou.
Podle prezentovaného diagramu můžete pochopit, jak taková relé fungují:
- Dvě cívky jsou navinuty na různých stranách jádra, označené jako 1.
- Po spojení vytvářejí stabilní magnetické pole (Fe) v jho (2).
- Permanentní magnet (3) má rovněž magnetické pole Ф0(n).
- V okamžiku, kdy je kotva ve středové (neutrální) poloze, není do cívek přiváděn proud a magnetický tok z permanentního magnetu je rozdělen na 2 stejné části (F01 a F02), což znamená, že nebude tažná síla.
- Jakmile je do vinutí přivedeno napájení, výsledné magnetické pole na jho začne produkovat výsledné pole, přičtením nebo odečtením od F01 a F02, v závislosti na polaritě napájecího zdroje.
- Jakmile jedno pole začne převládat nad druhým, tažná síla se zvýší, což znamená, že se kotva začne pohybovat doleva nebo doprava.
Mezi nesporné výhody takových relé patří vysoká citlivost, rychlá odezva, vysoký regulační koeficient. Mezi nevýhody patří snad velké rozměry, složitý design a cena.
Relé elektromagnetického střídavého proudu
Elektromagnetická relé na střídavý proud, jak byste mohli hádat, se liší od trvalých modelů v tom, že mohou pracovat z elektrických sítí s proudovou frekvencí 50 až 400 Hz. Označení střídavého proudu na relé je nakresleno jako vlnovka. Stejný symbol lze nalézt také v obvodech – je umístěn v kruhu (viz obrázek níže).
Takové relé funguje podle následujícího schématu:
- Do vinutí je přiváděn střídavý proud, načež je k jádru přitahována i kotva.
- Proč se kontakt nerozepne, když se změní směr toku proudu?
- Protože tažná síla bude úměrná druhé mocnině magnetizační síly, a tedy druhé mocnině proudu protékajícího vinutím.
- Dostaneme, že směr tažné síly nezávisí na směru proudu.
- Pokud si představíme dvě relé (stejnosměrný a střídavý proud) stejné velikosti a se stejnými hodnotami nejvyšší indukce, pak tažná síla druhé bude poloviční, protože je nucena neustále pulzovat při dvojnásobné frekvenci, klesá na nulu pokaždé, když proud změní svůj směr, to znamená 2krát za hodiny.
- Z tohoto důvodu musí kotva relé neustále vibrovat, což způsobuje rychlé opotřebení součásti. Aby se tento efekt zbavil, jsou instalována diferenciální jádra a části s fázovým posunem, které zabraňují průchodu magnetického toku nulou.
- Jádro lze rozdělit pomocí vinutí nakrátko, to znamená, že konec prvku má řez, který jej rozděluje na dvě části. Na jedné z těchto částí je instalováno zkratované vinutí jednoho nebo páru závitů.
- Během činnosti relé je střídavé magnetické pole rozděleno na dvě části (F1 a F2), z nichž jedna (F2) vytváří zkrat. otočení EMF, po kterém se vytvoří další magnetické pole (Fcs), působící na vytváření EMF pole (F2), v důsledku čehož začne zaostávat za prvním tokem (F1). Tento posun bude v rozmezí 60-80 stupňů, což znamená, že výsledné pole (Fe), které vytváří tažnou sílu, nikdy neklesne na nulu, natož nezmění svůj směr.
Aby AC relé pracovalo spolehlivě, bez vibrací, jsou jeho parametry vypočteny tak, aby síla Fe min byla co největší.
Ze získaných informací lze usoudit, že taková relé mají mnohem horší parametry ve srovnání s konstantními z hlediska tažné síly a citlivosti. Přidejte sem komplikovaný design a ve výsledku vyšší cenu.
Výhoda těchto relé, i když jedna, ale nepopiratelná – možnost použití ve veřejných sítích.
Takže si to shrňme. Rozebrali jsme účel relé, principy jejich činnosti, hlavní typy a zjistili, jak se relé ovládané střídavým proudem liší od stejnosměrného. Informací bylo mnoho, ale pouze na první pohled, proto doporučujeme ponořit se do tématu sledováním navrhovaného videa.
