Реле: что это, где применяются и какими бывают?

Любое реле — это устройство коммутации. Оно предназначено для замыкания/размыкания цепи в электрических или электронных схемах при внезапных изменениях значений тока или иных параметров. Благодаря использованию реле техника и оборудование остаются исправными после коротких замыканий, перегрузок, перегрева и других сбоев. Кроме этого устройства помогают решать и другие задачи. Это подача сигналов, управление светом, регулирование уровня жидкостей и т.д.

Особенности работы и технические параметры реле

Когда повышается/понижается определенный параметр (например, напряжение), происходит замыкание/размыкание цепи. Конкретное действие определяется типом устройства и его целевым назначением. Так работают все без исключения реле.

В этом материале в качестве примеров коммутирующих устройств (КУ) преимущественно говорится об устройствах, срабатывающих при превышении рабочих параметров. Также существуют изделия, размыкающие/замыкающие цепь при понижении стандартных (рабочих) значений.

Технические характеристики реле

Независимо от назначения и бренда реле имеют схожее устройство и принцип действия. Поэтому выбирать их следует с учетом следующих характеристик:

• Нагрузки отпускания. Значение, при достижении которого происходит отключение реле.
• Нагрузка активации. Величина, при которой срабатывает устройство коммутации.
• Чувствительность. Время с момента достижения установленного значения до срабатывания реле.
• Уставка. Конкретное значение определенного параметра, при котором происходит активация. Его можно настраивать в зависимости от задач.
• Активное сопротивление цепи обмотки.

Классификация реле

Существует множество коммутирующих устройств. У них могут отличаться конструкция, тип поступающего параметра, принцип воздействия и т.д.

Метод воздействия

По этому параметру изделия делятся на две категории:

1. Бесконтактные.
2. Контактные.

Среди контактных устройств следует выделить промежуточные. Это отдельная группа реле, дополняющих основную защиту. Их ставят, когда нужно нарастить количество контактов основного переключателя. Например, для одновременного управления несколькими цепями.

Подобные изделия встречаются в управляющих цепях и автоматических схемах, где нужно менять или усиливать сигналы. Это могут быть распределяющие и запоминающие устройства, соединяющие компоненты систем и другие. Чаще всего промежуточными КУ являются устройства электромагнитного типа. У них могут быть разные контакты:

• перекидные;
• нормально замкнутые (для размыкания);
• нормально разомкнутые (для замыкания).

Также встречаются релейные модули, имеющие переключатели и используемые для повышения мощности выходных сигналов. Применяются в промышленной автоматизации, транспортных и энергетических системах и т.д.

Принцип работы

Здесь КУ делятся на две большие группы:

1. Электронные. Основным компонентом является активатор (твердый элемент). Изделия используются для соединения/разъединения контактов. Если в системе используется переменный ток, то активатором является тиристор или симистор. При использовании постоянного тока — транзистор.
2. Электромеханические. Они делятся на три подгруппы:

• индукционные — обычно встречаются в системах релейной защиты, подходят для цепей переменного тока;
• электромагнитные — формируют магнитное поле, притягивающее контактную группу;
• электротепловые — защищают оборудование от перегрева, в основе находятся биметаллические пластины, которые изготовлены из металлов с разными показателями расширения.

Конструкция

С учетом конструктивных особенностей различают четыре основных вида КУ:

1. Твердотельные. У них нет трения между компонентами, что положительно сказывается на ресурсе. Они тихие, потребляют мало энергии и быстро срабатывают. Используются в автоматических системах промышленного типа и в изделиях, предназначенных для регулирования температуры
2. Электромеханические. Основная деталь — якорный элемент, способный менять свое положение под воздействием тока. Когда последний выше предельных значений, якорь смещается, и цепь размыкается. Если ток понижается, происходит замыкание.
3. Фотоэлектронные. В них задействуются фоторезисторы с изменяемым сопротивлением в зависимости от освещенности. Востребованы в уличном освещении, срабатывают автоматически при уменьшении/повышении естественного света.
4. Герконовые. Представляют собой емкости с инертным газом, внутри используются проволочные соединения с контактами. Поскольку в них нет подвижных частей, то достигается высокая надежность. Кроме этого коммутаторы небольшие и недорогие. Используются в системах без перепадов тока и перегрузок.

Применение

Встречаются разные устройства в зависимости от их назначения:

• Автоматики. Задействуются там, где нужно автоматическое срабатывание.
• Времени. Позволяют сделать отсрочку действия при поступлении сигнала.
• Контроля и управления. Способны обесточивать определенные элементы схемы.
• Сигнализации. Подают сигнал в случае превышения заданных параметров.
• Защиты. Размыкают контакты при внезапном нагреве. Когда температура приходит в норму, оборудование вновь начинает работать.

Поступающие параметры

Отличаются в зависимости от того, какое именно воздействие оказывается на компоненты реле:

1. Механические. В них ключевыми являются механические величины. Например, упругость, давление, вязкость и т.д. Датчики считывают изменение того параметра, который используется в конкретном коммутаторе. Чаще всего встречаются реле расхода, усилия, давления и другие.

2. Электрические. Одна из самых разнообразных групп, поскольку к этому типу относится огромное количество КУ.

• Реле тока — используются на отдельных компонентах и управляют целыми цепями. Срабатывают при изменении силы тока.
• Реле частоты. Исключают работу систем при высоком/низком переменном токе. Можно настраивать параметры, по которым будет происходить срабатывание.
• Реле напряжения. Основным элементом является контроллер быстрого реагирования, мгновенно считывающие изменение напряжения.
• Реле мощности. Ограничивают мощность, чтобы оборудование не вышло из строя при перегрузках. После срабатывания позволяют системам запускаться при снижении показателей до приемлемого уровня.

3. Акустические. Фиксируют акустические параметры объектов, частоту звука и давление звуковой волны. Зачастую работают совместно с реле освещения, то есть при возникновении звука включается свет. Подобные коммутаторы бывают электрического и механического типа.

4. Оптические. Реагируют на изменение освещенности, в том числе, изменении колебаний света. У таких коммутирующих устройств используются датчики, контролирующие изменение оптических величин. Встречаются такие реле в различной светотехнике, могут иметь выносной и встроенный чувствительный элемент, датчик присутствия и т.д.

5. Газовые. Выполняются в виде металлических конструкций, внутри которых находится жидкое масло. Если концентрация газа увеличивается, он вытесняет масло. В итоге поплавок меняет положение и, контакты замыкаются. Как только это происходит, подается звуковой сигнал. Он извещает об опасности по причине повышения уровня газа.

Полярность

Существуют три группу коммутаторов, в которых одним из ключевых параметров является полярность:

• Нейтральные. Их также называют неполяризованными. Подходят для цепей с переменным и постоянным током.
• Поляризованные. Срабатывают в зависимости от полярности подключения электрического магнита. Подходят для цепей постоянного тока.
• Комбинированные. Кроме полярности реагируют на поступающие сигналы.

Также существуют электромагнитные полярные реле. Их устанавливают в цепях, работа которых зависит от правильной полярности. В конструкции используются две обмотки, находящиеся в противофазе относительно друг друга.