Princípy činnosti a obvod elektromagnetického relé

Ľudia vo svojom každodennom živote vo zvýšenej miere využívajú zariadenia vysokého napätia, napríklad generátory ako zdroj energie, transformátory atď. Preto je často potrebné monitorovať úroveň toku prúdu v okruhu. Práve v tejto kontrole je účel relé.

Relé je elektrický spínač určený na pripojenie a odpájanie obvodu, keď sú vytvorené určité podmienky. Toto zariadenie patrí do kategórie zariadení, ktoré regulujú činnosť kontrolovaných objektov pri prijatí signálu. Relé reguluje elektrický obvod, ktorý je ovládateľný. Obvod, cez ktorý signál prechádza, je ovládanie.

Klasifikácia a účel relé

Existuje základná klasifikácia relé odrôd, podľa ktorých sú rozdelené do nasledujúcich kategórií a typov.

Nasledujúce typy relé sa vyznačujú svojou konštrukciou:

• Relé správy. Používajú sa v nízkonapäťových zariadeniach ako súčasti a tiež ako nezávislé ovládacie prvky;
• Ochranné relé. Sú určené na ochranu zariadení s tepelnými kontaktmi, napríklad elektrických motorov, ventilátorov;
• Alarm. Používa sa v automobiloch, domácnostiach, organizáciách na ochranu územia súkromného sektora, výroby atď.

Princípom konania sú rozdelené na:

• Elektromagnetické. Sú to zložitejšie zariadenia a používajú sa v automatizačných a riadiacich systémoch;
• Magneto. Používajte iba vtedy, ak je jednosmerný prúd;
• Indukčné reléové zariadenia pracujú na princípe interakcie magnetických tokov s indukovanými prúdmi;
• Thermal sa používajú ako poistky v elektrických motoroch, ktoré chránia pred prehriatím;
• Polovodičové alebo polovodičové relé sa účinne používajú v systémoch riadenia teploty.

Riadená hodnota môže byť:

• Súčasný, tj princíp fungovania takýchto zariadení je založený na príchode prúdu na určitý prvok konštrukcie, najčastejšie ako taký je kotva alebo cievka;
• Výkonové relé. Zariadenie pracuje pod vplyvom určitej sily, ktorá je vytvorená v kontrolovanom prostredí;
• Zariadenia pracujúce pod vplyvom nejakej frekvencie na vinutie;
• Funguje v podmienkach určitého napätia.

Podľa metódy vplyvu na ovládací prvok sa rozlišujú:

• kontakt, ako naznačuje názov, tieto relé používajú kontakty, ktoré vytvárajú silové pole, navzájom sa dotýkajú;
• bezkontaktné relé, v nich sa uskutočňuje uzatvorenie a otvorenie obvodu zmenou jedného z parametrov obvodu.

Podľa návrhu sú rozdelené na:

• Elektrický - používa sa na zapínanie a vypínanie obvodu v zariadeniach vyžadujúcich veľké zaťaženie;
• jadro - v ich konštrukcii majú jazýčkový spínač s cievkou, to je malý vákuový plech, ktorý je naplnený plynom;
• elektrotermálne, princíp fungovania takýchto relé je založený na lineárnej expanzii kovov.

Existuje mnoho ďalších druhov, ktoré sa používajú vo vysoko špecializovaných oblastiach. Ako príklad môžete uviesť časové relé, napätie, stredné a iné.

Návrh reléových zariadení

Relé jednoduchého obvodu pozostávajú z magnetov, armatúry a kontaktov. Obvod je uzavretý v takomto zariadení tým, že sa na magnet privádza prúd, ktorý potom zatvorí kotvu ku kontaktu. To znamená, že uzatvorenie reťazca je výsledkom uzatvorenia armatúry. Obvod je otvorený v opačnom poradí. Keď sa prívod prúdu do magnetu zníži, armatúra sa vráti do svojho pôvodného stavu, to znamená, že sa otvorí a potom otvorí okruh.

Okrem uvedených komponentov môžu byť súčasťou reléových prepínačov aj rezistory. Poskytujú presnejšiu a stabilnejšiu prevádzku zariadení a tiež pôsobia ako kondenzátory na zabránenie vzniku iskier v drôte a náhlych nárastov napätia.

Pokiaľ ide o elektromagnetické relé typu, ide o zložitejšie zariadenia, a to ako v princípe, tak v dizajne. Pozostávajú z týchto prvkov:

• kontakty;
• ukotvenie;
• plochá pružina;
• vinutia;
• jadro;
• jarmo;
• rám;
• base.

Zariadenie sa zapne, keď sa navíjací prúd nanáša elektrický prúd. Keď sa dosiahne množstvo prúdu potrebného na vytvorenie elektromagnetickej vlny, pružina sa začne pohybovať na povrch jarmo, zatiaľ čo pružina sa mierne ohne pod vplyvom magnetickej vlny. Činnosť armatúry poháňa kontakt, ktorý ovplyvňuje vonkajší kontakt. A príde do kontaktu s vodičom a okruh sa uzavrie.

Stabilná prevádzka relé je priamo závislá od množstva elektrického prúdu pretekajúceho na vinutie. Ak to nestačí, magnetická vlna sa nemôže vytvoriť a bez nej kotva nemôže fungovať. Preto aj pri miernom znížení aktuálneho napájania prístroj prestane pracovať a vypne sa.

Niektoré z týchto zariadení sú vybavené niekoľkými pármi kontaktov, ktoré umožňujú zatvárať a otvárať viacero elektrických obvodov súčasne.

Aplikácia v práci a doma

Elektromagnetické spínacie zariadenia sú najbežnejšie. Často sa používajú pri výrobe elektrickej energie. Poskytujú ochranu vysokonapäťových vedení a udržujú bezporuchovú prevádzku všetkých pripojených zariadení.

Ovládacie prvky reléovej konštrukcie umožňujú prácu s vysokým napätím až do niekoľkých stoviek tisíc voltov.

Obľúbenosť elektromagnetických relé je vysvetlená nasledovne:

• prvky, ktoré sú súčasťou konštrukcie, majú dlhú životnosť;
• mať okamžitú odpoveď na odchýlku parametrov pripojených zariadení od normy;
• môže fungovať za podmienok vysokého napätia magnetických polí a vylučovať tvorbu vonkajších elektrických potenciálov.

Elektromagnetické komutátory sa používajú na rezervovanie elektrických vedení a na odstránenie poškodeného miesta zo siete. Reléové zariadenia, a to ochrana, ktorú poskytujú dnes, sa považujú za najúčinnejšie.

Používajú sa aj v systémoch riadenia výroby dopravníkov. Pretože takéto systémy často vytvárajú parazitné potenciály s vysokým výkonom, ktoré môžu ľahko vypnúť polovodičové relé a iné zariadenia, ktoré sú k nim pripojené. Polovodičové systémy zlyhajú kvôli vysokej statickej elektrine, čo môže viesť k zlyhaniu. Preto boli nahradené elektromagnetickými relé a sú neutrálne voči statickej elektrine.

Spínacie zariadenia elektromagnetického typu sa účinne používajú v zariadeniach s diaľkovým ovládaním a dokonca aj ako počítače ako prvky, ktoré vykonávajú základné logické operácie. Práve pomocou takýchto prepínačov počítače prekonali spoľahlivosť počítačov, ktoré sa objavili neskôr.

Príklady použitia relé môžu byť tiež citované zo života. Všetci ľudia používajú v ich činnosti domáce spotrebiče, chladničky, práčky, televízory a iné zariadenia. Ich princíp fungovania je založený na prevádzke elektromagnetických relé.

Výhody a nevýhody prepínačov

Široké využitie elektromagnetických relé v širokom rozsahu činností je spôsobené prítomnosťou viacerých výhod oproti polovodičovým a iným typom. Medzi výhody patrí:

• schopnosť zatvárania a otvárania okruhov s celkovým výkonom nepresahujúcim 4 kilowatty s objemom najviac 10 kubických centimetrov;
• odolnosť voči podmienkam náhlej zmeny úrovne napätia v sieťach, ku ktorej môže dôjsť v dôsledku úderu blesku alebo pri práci s vysokonapäťovým zariadením;
• Návrhový prvok, ktorý poskytuje elektrickú izoláciu,
• schopnosť uvoľňovať malé množstvo tepla pri nízkych napätiach;
• sú oveľa lacnejšie ako polovodičové relé.

Medzi nedostatky patria:

• nízka rýchlosť práce;
• dostupnosť obmedzení týkajúcich sa zdroja, mechanického aj elektrického;
• generovanie rušenia v rádiových vlnách počas spínacích procesov;
• prítomnosť vážnych problémov pri zatváraní a otváraní vysokonapäťových a indukčných DC obvodov.

Elektromagnetické relé sa používajú pri riadení výrobných liniek, dopravníkov v oblastiach so zvýšeným parazitickým potenciálom, kde sa nedajú použiť polovodičové prvky.