Реле

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Поиск источников:  «Relay»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( ноябрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Схема электромеханического реле, показывающая катушку управления, четыре пары нормально разомкнутых и одну пару нормально замкнутых контактов

Миниатюрное реле автомобильного типа, крышка от пыли снята

Реле является электрически управляется реле . Он состоит из набора входных клемм для одного или нескольких управляющих сигналов и набора рабочих контактных клемм. Переключатель может иметь любое количество контактов в нескольких формах контактов , таких как замыкающие контакты, размыкающие контакты или их комбинации.

Реле используются там, где необходимо управлять цепью с помощью независимого маломощного сигнала или когда несколько цепей должны управляться одним сигналом. Реле впервые были использованы в междугородных телеграфных цепях в качестве сигнальных повторителей: они обновить сигнал , поступающий в от одной цепи путем передачи его на другую цепи. Реле широко использовались в телефонных станциях и первых компьютерах для выполнения логических операций.

Традиционная форма реле использует электромагнит для замыкания или размыкания контактов, но были изобретены другие принципы работы, например, в твердотельных реле, которые используют свойства полупроводника для управления, не полагаясь на движущиеся части . Реле с откалиброванными рабочими характеристиками и иногда с несколькими рабочими катушками используются для защиты электрических цепей от перегрузки или неисправностей; в современных электроэнергетических системах эти функции выполняются цифровыми приборами, еще называемыми реле защиты .

Реле с фиксацией требуется только один импульс управляющей мощности для постоянного срабатывания переключателя. Другой импульс, приложенный ко второму набору управляющих клемм, или импульс с противоположной полярностью сбрасывает переключатель, в то время как повторяющиеся импульсы того же типа не действуют. Реле с магнитной фиксацией используются в тех случаях, когда прерывание питания не должно влиять на цепи, которыми управляет реле.

История [ править ]

В 1809 году Самуэль Томас фон Земмерринг разработал электролитическое реле как часть своего электрохимического телеграфа. ^[1]

Американский ученый Джозеф Генри часто заявляет, что изобрел реле в 1835 году, чтобы улучшить свою версию электрического телеграфа , разработанную ранее в 1831 году. ^{[2] [3] [4] [5]}

Утверждается, что английский изобретатель Эдвард Дэви «определенно изобрел электрическое реле» ^[6] в своем электрическом телеграфе около 1835 года.

Простое устройство, которое теперь называется реле, было включено в оригинальный телеграфный патент 1840 года Сэмюэля Морса . ^[7] Описанный механизм действовал как цифровой усилитель, повторяя телеграфный сигнал и, таким образом, позволяя сигналам распространяться на любое расстояние. ^[7]

Слово реле появляется в контексте электромагнитных операций с 1860 года. ^[8]

Базовая конструкция и работа [ править ]

Простое электромагнитное реле состоит из катушки с проволокой, обернутой вокруг сердечника из мягкого железа (соленоида), железного ярма, которое обеспечивает путь с низким сопротивлением для магнитного потока, подвижного железного якоря и одного или нескольких наборов контактов (есть два контакты в реле на фото). Якорь шарнирно прикреплен к ярму и механически связан с одним или несколькими наборами подвижных контактов. Якорь удерживается пружиной.так что когда реле обесточено, в магнитной цепи остается воздушный зазор. В этом состоянии один из двух наборов контактов в изображенном реле замкнут, а другой - разомкнут. Другие реле могут иметь больше или меньше наборов контактов в зависимости от их функции. Реле на картинке также имеет провод, соединяющий якорь с ярмом. Это обеспечивает непрерывность цепи между подвижными контактами якоря и дорожкой на печатной плате (PCB) через ярмо , припаянное к PCB.

Когда электрический ток проходит через катушку, она создает магнитное поле.который приводит в действие якорь, и последующее движение подвижного контакта (ов) либо замыкает, либо разрывает (в зависимости от конструкции) соединение с неподвижным контактом. Если набор контактов был замкнут, когда реле было обесточено, то движение размыкает контакты и разрывает соединение, и наоборот, если контакты были разомкнуты. Когда ток в катушке отключается, якорь возвращается силой, примерно вдвое меньшей, чем сила магнитного поля, в расслабленное положение. Обычно это усилие обеспечивается пружиной, но сила тяжести также обычно используется в промышленных пускателях двигателей. Большинство реле производятся для быстрой работы. В низковольтном приложении это снижает шум; в приложениях с высоким напряжением или током уменьшает искрение .

Когда на катушку подается постоянный ток , поперек катушки часто размещается диод или резистор для рассеивания энергии коллапсирующего магнитного поля при деактивации, что в противном случае могло бы вызвать скачок напряжения, опасный для компонентов полупроводниковой схемы. Такие диоды не использовались широко до применения транзисторов в качестве драйверов реле, но вскоре стали повсеместными, поскольку ранние германиевые транзисторы легко разрушались этим скачком. Некоторые автомобильные реле содержат диод внутри корпуса реле. Резисторы более долговечны, чем диоды, но менее эффективны в устранении скачков напряжения, генерируемых реле ^[9] и поэтому не так часто используются.

Если реле управляет большой или, особенно, реактивной нагрузкой, может возникнуть аналогичная проблема с импульсными токами вокруг выходных контактов реле. В этом случае демпфирующая цепь (конденсатор и резистор, включенные последовательно) на контактах может поглощать скачок напряжения. Конденсаторы подходящего номинала и соответствующий резистор продаются как единый компонент для этого обычного использования.

Если катушка рассчитана на питание от переменного тока (AC), используется некоторый метод для разделения потока на два противофазных компонента, которые складываются вместе, увеличивая минимальное усилие на якорь во время цикла переменного тока. Обычно это делается с помощью небольшого медного «затеняющего кольца», обжатого вокруг части сердечника, которое создает задерживающую, не синфазную составляющую ^[10], которая удерживает контакты во время переходов через ноль управляющего напряжения. ^[11]

Материалы контактов для реле зависят от области применения. Материалы с низким контактным сопротивлением могут окисляться воздухом или иметь тенденцию «прилипать» вместо того, чтобы полностью разделяться при открытии. Материал контактов может быть оптимизирован для обеспечения низкого электрического сопротивления, высокой прочности, чтобы выдерживать повторяющиеся операции, или высокой способности выдерживать нагрев дуги. Если требуется очень низкое сопротивление или низкое термически индуцированное напряжение, можно использовать позолоченные контакты вместе с палладием и другими неокисляющими полудрагоценными металлами. Посеребренные или посеребренные контакты используются для переключения сигналов. Ртутные реле замыкают и размыкают цепи с помощью тонкой самообновляющейся пленки жидкой ртути. Для более мощных реле, переключающих много ампер, таких как контакторы цепи двигателя, контакты выполнены из смеси серебра и оксида кадмия.обеспечивая низкое контактное сопротивление и высокую устойчивость к нагреву дуги. Контакты, используемые в схемах с током или сотнями ампер, могут включать в себя дополнительные конструкции для отвода тепла и управления дугой, возникающей при прерывании цепи.^[12] Некоторые реле имеют контакты, заменяемые на месте, например, реле некоторых станков; они могут быть заменены, когда они изношены, или переключены между нормально разомкнутым и нормально замкнутым состоянием, чтобы учесть изменения в управляемой цепи. ^[13]

Типы [ править ]

Коаксиальное реле [ править ]

Если радиопередатчики и приемники используют одну антенну, часто коаксиальное реле используется в качестве реле TR (передача-прием), которое переключает антенну с приемника на передатчик. Это защищает приемник от высокой мощности передатчика. Такие реле часто используются в трансиверах, которые объединяют передатчик и приемник в одном устройстве. Контакты реле спроектированы так, чтобы не отражать радиочастотную энергию обратно к источнику, и обеспечивать очень высокую изоляцию между клеммами приемника и передатчика. Характеристический импеданс реле согласован с линией передачи импеданса системы, например, 50 Ом. ^[14]

Контактор [ править ]

Контактор является сверхпрочный реле с более высоким номинальным током, ^[15] используется для переключения электрических двигателей и осветительной нагрузки. Номинальные значения постоянного тока для обычных контакторов варьируются от 10 до нескольких сотен ампер. Сильноточные контакты выполнены из сплавов, содержащих серебро . Неизбежное искрение вызывает окисление контактов; однако оксид серебра по-прежнему является хорошим проводником. ^[16] Контакторы с устройствами защиты от перегрузки часто используются для запуска двигателей. ^[17]

Реле с принудительными контактами [ править ]

Реле с принудительно управляемыми контактами имеет релейные контакты, которые механически связаны друг с другом, так что, когда катушка реле находится под напряжением или обесточивается, все связанные контакты перемещаются вместе. Если один набор контактов в реле заблокируется, ни один другой контакт того же реле не сможет двигаться. Функция принудительно управляемых контактов заключается в том, чтобы цепь безопасности могла проверить состояние реле. Контакты с принудительным управлением также известны как «контакты с принудительным управлением», «невыпадающие контакты», «заблокированные контакты», «механически связанные контакты» или «реле безопасности».

Эти реле безопасности должны соответствовать правилам проектирования и производства, которые определены в одном основном стандарте на оборудование EN 50205: Реле с принудительно управляемыми (механически связанными) контактами. Эти правила для проектирования безопасности являются теми, которые определены в стандартах типа B, таких как EN 13849-2, как Основные принципы безопасности и Проверенные принципы безопасности для машинного оборудования, применимые ко всем машинам.

Контакты с принудительной регулировкой сами по себе не могут гарантировать, что все контакты находятся в одном и том же состоянии, однако они гарантируют, при отсутствии серьезных механических неисправностей, что ни один из контактов не находится в противоположных состояниях. В противном случае реле с несколькими нормально разомкнутыми (NO) контактами может залипнуть при подаче напряжения, при этом некоторые контакты будут замкнуты, а другие все еще немного разомкнуты из-за механических допусков. Точно так же реле с несколькими нормально замкнутыми (NC) контактами может оставаться в обесточенном положении, так что при подаче питания цепь через один набор контактов разрывается с минимальным зазором, в то время как другой остается замкнутым. Вводя как нормально разомкнутые, так и нормально замкнутые контакты, или, чаще, переключающие контакты, на одном и том же реле, становится возможным гарантировать, что если какой-либо нормально замкнутый контакт замкнут, все нормально разомкнутые контакты разомкнуты, и, наоборот, если любой нормально разомкнутый контакт замкнутвсе нормально замкнутые контакты разомкнуты. Невозможно надежно гарантировать, что какой-либо конкретный контакт замкнут, за исключением потенциально интрузивного и снижающего безопасность определения состояния его цепи, однако в системах безопасности обычно наиболее важным является состояние NO, и, как объяснялось выше, это надежно проверяется путем обнаружения замыкания контакта противоположного смысла.

Реле с принудительно управляемыми контактами изготавливаются с различными наборами главных контактов, нормально разомкнутыми, нормально замкнутыми или переключающими, и с одним или несколькими наборами вспомогательных контактов, часто с пониженным номинальным током или напряжением, используемых для системы контроля. Контакты могут быть полностью нормально разомкнутыми, все нормально разомкнутыми, переключающими или их комбинацией для контрольных контактов, чтобы разработчик системы безопасности мог выбрать правильную конфигурацию для конкретного применения. Реле безопасности используются как часть инженерной системы безопасности.

Блокирующее реле [ править ]

Фиксирующее реле, также называемый импульс , с двумя устойчивыми состояниями , Keep или пребывание реле, или просто защелки , поддерживает либо контактную позицию неопределенно долго без питания , приложенное к катушке. Преимущество состоит в том, что одна катушка потребляет энергию только на мгновение, пока реле переключается, а контакты реле сохраняют эту настройку при отключении электроэнергии. Реле с фиксацией позволяет дистанционно управлять освещением здания без шума, который может создаваться катушкой с постоянным (переменным током) током.

В одном механизме две противоположные катушки с пружиной над центром или постоянным магнитом удерживают контакты на месте после обесточивания катушки. Импульс на одну катушку включает реле, а импульс на противоположную катушку выключает реле. Этот тип широко используется там, где управление осуществляется с помощью простых переключателей или несимметричных выходов системы управления, и такие реле используются в авионике и многочисленных промышленных приложениях.

Другой тип фиксации имеет остаточный сердечник, который удерживает контакты в рабочем положении за счет остаточного магнетизма в сердечнике. Для размыкания контактов этого типа требуется импульс тока противоположной полярности. В одном из вариантов используется постоянный магнит, который создает часть силы, необходимой для замыкания контакта; катушка обеспечивает достаточную силу, чтобы открыть или закрыть контакт, помогая или противодействуя полю постоянного магнита. ^[18] Реле с контролируемой полярностью нуждается в переключающих переключателях или схеме управления мостом H для управления им. Реле может быть менее дорогим, чем другие типы, но это частично компенсируется увеличением затрат на внешнюю цепь.

В другом типе храповое реле имеет храповой механизм, который удерживает контакты замкнутыми после того, как на катушку на мгновение подается напряжение. Второй импульс в той же или отдельной катушке размыкает контакты. ^[18] Этот тип может использоваться в некоторых автомобилях для включения ближнего света фар и других функций, когда требуется попеременное срабатывание при каждом срабатывании переключателя.

Реле степпинг является специализированным видом многоходовой блокировочного реле , предназначенное для ранних автоматических телефонных станций .

Выключатель утечки на землю включает в себя специализированный реле блокировки.

Очень ранние компьютеры часто хранятся биты в магнитном фиксирующем реле, например, язычковые или позже remreed в коммутаторе 1ESS .

Некоторые ранние компьютеры использовали обычные реле как своего рода защелку - они хранят биты в обычных проволочных пружинных реле или герконовых реле, подавая выходной провод обратно в качестве входа, что приводит к петле обратной связи или последовательной цепи . Такое реле с электрической фиксацией требует непрерывного питания для поддержания состояния, в отличие от реле с магнитной фиксацией или реле с механическим храповым механизмом.

В компьютерной памяти фиксирующие реле и другие реле были заменены памятью с линиями задержки , которая, в свою очередь, была заменена рядом все более быстрых и все более компактных технологий памяти.

Реле станка [ править ]

Реле станков - это тип, стандартизированный для промышленного управления станками , передаточными машинами и другим последовательным управлением. Они характеризуются большим количеством контактов (иногда расширяемых в полевых условиях), которые легко переводятся из нормально открытого в нормально закрытое состояние, легко заменяемыми катушками и форм-фактором , позволяющим компактно установить множество реле в панели управления. Хотя такие реле когда-то были основой автоматизации в таких отраслях, как сборка автомобилей, программируемый логический контроллер (ПЛК) в основном вытеснил реле станков из приложений последовательного управления.

Реле позволяет переключать цепи с помощью электрического оборудования: например, схема таймера с реле может переключать питание в заданное время. В течение многих лет реле были стандартным методом управления промышленными электронными системами. Несколько реле могут использоваться вместе для выполнения сложных функций ( релейная логика ). Принцип релейной логики основан на реле, которые включают и отключают связанные контакты. Релейная логика является предшественницей релейной логики , которая обычно используется в программируемых логических контроллерах .

Ртутное реле [ править ]

Реле ртути представляет собой реле , которое использует ртуть в качестве коммутационного элемента. Они используются там, где эрозия контактов может стать проблемой для обычных контактов реле. Из-за экологических соображений, связанных с использованием значительного количества ртути и современных альтернатив, они сейчас сравнительно редки.

Ртутное реле [ править ]

Ртутное герконовое реле - это форма герконового реле, в котором используется ртутный переключатель , в котором контакты смачиваются ртутью . Ртуть снижает контактное сопротивление и снижает связанное с этим падение напряжения. Загрязнение поверхности может привести к плохой проводимости слаботочных сигналов. Для высокоскоростных применений ртуть устраняет дребезг контактов и обеспечивает практически мгновенное замыкание цепи. Ртутные реле чувствительны к положению и должны быть установлены в соответствии со спецификациями производителя. Из-за токсичности и дороговизны жидкой ртути эти реле все чаще выходят из употребления.

Заметным преимуществом является высокая скорость переключения реле, смоченного ртутью. Глобулы ртути на каждом контакте сливаются , и время нарастания тока через контакты обычно составляет несколько пикосекунд. Однако в практической схеме это может быть ограничено индуктивностью контактов и проводки. До введения ограничений на использование ртути было довольно распространено использование в лаборатории реле, смоченного ртутью, в качестве удобного средства генерации импульсов с быстрым нарастанием, однако, хотя время нарастания может составлять пикосекунды, точное время наступления события является , как и все другие типы реле, подвержены значительному дрожанию, возможно миллисекундам, из-за механических дефектов.

Тот же самый процесс коалесценции вызывает другой эффект, который в некоторых приложениях мешает. Контактное сопротивление не является стабильным сразу после замыкания контакта и дрейфует, в основном вниз, в течение нескольких секунд после замыкания, изменение, возможно, составляет 0,5 Ом.

Реле высокого напряжения [ править ]

Реле с несколькими напряжениями - это устройства, предназначенные для работы в широком диапазоне напряжений, например, от 24 до 240 В переменного и постоянного тока, и в широком диапазоне частот, например от 0 до 300 Гц. Они предназначены для использования в установках с нестабильным питающим напряжением.

Реле защиты от перегрузки [ править ]

Электродвигатели нуждаются в защите от перегрузки по току, чтобы предотвратить повреждение из-за перегрузки двигателя, или для защиты от короткого замыкания в соединительных кабелях или внутренних повреждений обмоток двигателя. ^[19] Чувствительные к перегрузке устройства представляют собой тепловое реле, в котором катушка нагревает биметаллическую ленту или где плавится припой, для срабатывания вспомогательных контактов. Эти вспомогательные контакты включены последовательно с катушкой контактора двигателя, поэтому они отключают двигатель при его перегреве. ^[20]

Эта тепловая защита работает относительно медленно, позволяя двигателю потреблять более высокие пусковые токи до срабатывания реле защиты. Там, где реле перегрузки подвергается воздействию той же температуры окружающей среды, что и двигатель, обеспечивается полезная, хотя и грубая компенсация температуры окружающей среды двигателя. ^[21]

Другая распространенная система защиты от перегрузки использует катушку электромагнита, включенную последовательно с цепью двигателя, которая напрямую управляет контактами. Это похоже на реле управления, но для срабатывания контактов требуется довольно высокий ток короткого замыкания. Чтобы предотвратить возникновение коротких скачков тока, мешающих срабатыванию, движение якоря гасится с помощью демпфера . Обнаружение тепловой и магнитной перегрузки обычно используется вместе в реле защиты двигателя. ^{[ необходима цитата ]}

Электронные реле защиты от перегрузки измеряют ток двигателя и могут оценивать температуру обмотки двигателя, используя «тепловую модель» системы якоря двигателя, которую можно настроить для обеспечения более точной защиты двигателя. Некоторые реле защиты двигателя включают входы датчиков температуры для прямого измерения с помощью термопары или датчика термометра сопротивления, встроенного в обмотку. ^{[ необходима цитата ]}

Поляризованное реле [ править ]

Поляризованное реле помещает якорь между полюсами постоянного магнита для увеличения чувствительности. Поляризованные реле использовались в телефонных станциях середины 20 века для обнаружения слабых импульсов и исправления телеграфных искажений .

Геркон [ править ]

Тростника реле является геркон , заключенный в соленоиде. Переключатель имеет набор контактов внутри вакуумируют , или инертный газ с наполнением стеклянной трубки , которая защищает контакты от атмосферной коррозии ; контакты выполнены из магнитного материала, который заставляет их двигаться под действием поля включающего соленоида или внешнего магнита.

Герконовые реле могут переключаться быстрее, чем более крупные реле, и потребляют очень мало энергии от цепи управления. Однако они имеют относительно низкие значения коммутируемого тока и напряжения. Хотя это случается редко, язычки со временем могут намагничиваться, что заставляет их «прилипать» даже при отсутствии тока; изменение ориентации язычков или размагничивание переключателя по отношению к магнитному полю соленоида может решить эту проблему.

Герметичные контакты с контактами, смоченными ртутью, имеют более длительный срок службы и меньше дребезжат, чем реле любого другого типа. ^[22]

Реле безопасности [ править ]

Реле безопасности - это устройства, которые обычно реализуют функции защиты. В случае опасности задача такой функции безопасности состоит в том, чтобы использовать соответствующие меры для снижения существующего риска до приемлемого уровня. ^[23]

Твердотельный контактор [ править ]

Твердотельный контактор - это сверхмощное твердотельное реле с необходимым теплоотводом, используемое там, где требуются частые циклы включения-выключения, например, с электронагревателями, небольшими электродвигателями и осветительными нагрузками. Нет движущихся частей, которые могут изнашиваться, и нет дребезга контактов из-за вибрации. Они активируются управляющими сигналами переменного тока или управляющими сигналами постоянного тока от программируемых логических контроллеров (ПЛК), ПК, источников транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) или других микропроцессорных и микроконтроллерных элементов управления.

Твердотельное реле [ править ]

Твердотельное реле (SSR) представляет собой твердотельный электронный компонент , который обеспечивает функцию , подобную к электромеханическим реле , но не имеет каких - либо движущихся компонентов, повышение долгосрочной надежности. В твердотельном реле для переключения управляемой нагрузки вместо соленоида используется тиристор , TRIAC или другое твердотельное переключающее устройство, активируемое управляющим сигналом. Оптопара (а светоизлучающий диод (LED) , в сочетании с фототранзистором ) может быть использована для выделения и управления контролируемых цепей. ^[24]

Статическое реле [ править ]

Статическое реле состоит из электронной схемы для эмуляции всех тех характеристик , которые достигаются путем перемещения деталей в электромагнитном реле.

Реле задержки времени [ править ]

Реле времени предназначены для преднамеренной задержки срабатывания своих контактов. При очень короткой (доли секунды) задержке между якорем и движущейся лопастью будет использован медный диск. Ток, протекающий по диску, сохраняет магнитное поле в течение короткого времени, увеличивая время восстановления. Для немного большей (до минуты) задержки используется дашпот. Дашпот - это поршень, наполненный жидкостью, которой позволяют медленно выходить; Используются как заполненные воздухом, так и маслонаполненные датчики. Период времени можно варьировать, увеличивая или уменьшая скорость потока. На более длительные периоды времени устанавливается механический часовой таймер. Реле могут быть настроены на фиксированный период времени, могут настраиваться на месте или дистанционно настраиваться с панели управления. Современные реле времени на базе микропроцессоров обеспечивают точность синхронизации в большом диапазоне.

Некоторые реле сконструированы с своеобразным механизмом «амортизатора», прикрепленным к якорю, который предотвращает немедленное полное движение, когда катушка либо под напряжением, либо обесточена. Это добавление дает реле свойство срабатывания с задержкой по времени. Реле с выдержкой времени могут быть сконструированы так, чтобы задерживать движение якоря при включении катушки, отключении питания или обоих случаях.

Контакты реле с выдержкой времени должны быть указаны не только как нормально разомкнутые или нормально замкнутые, но и в зависимости от того, действует ли задержка в направлении закрытия или в направлении открытия. Ниже приводится описание четырех основных типов контактов реле с выдержкой времени.

Сначала у нас есть нормально открытый, закрытый по времени (NOTC) контакт. Этот тип контакта обычно разомкнут, когда катушка отключена (обесточена). Контакт замыкается подачей питания на катушку реле, но только после того, как катушка непрерывно запитана в течение заданного времени. Другими словами, направление движения контакта (замыкание или размыкание) идентично обычному замыкающему контакту, но есть задержка в направлении замыкания. Поскольку задержка происходит в направлении подачи питания на катушку, этот тип контакта также известен как нормально разомкнутый с задержкой включения.

Вакуумные реле [ править ]

Вакуумное реле - это чувствительное реле, контакты которого установлены в вакуумированном стеклянном корпусе, что позволяет обрабатывать высокочастотные напряжения до 20000 вольт без пробоя между контактами, даже если расстояние между контактами составляет всего несколько сотых дюйма в разомкнутом состоянии.

Шест и бросок [ править ]

Поскольку реле являются переключателями , терминология, применяемая к переключателям, также применяется к реле; реле переключает один или несколько полюсов , каждый из контактов которых может быть переброшен при подаче напряжения на катушку. Нормально открытые (NO) контакты подключают цепь при срабатывании реле; цепь отключается, когда реле неактивно. Нормально замкнутые (NC) контакты размыкают цепь при срабатывании реле; цепь подключена, когда реле неактивно. Все формы контактов включают комбинации NO и NC соединений.

Национальная ассоциация производителей реле и ее преемница, Ассоциация производителей реле и переключателей, определяют 23 различных формы электрических контактов, используемых в реле и переключателях. ^[25] Из них обычно встречаются следующие:

• Реле SPST-NO (однополюсные, одноходовые, нормально-разомкнутые) имеют один или замыкающий контакт формы А. У них есть две клеммы, которые можно подключать или отключать. У такого реле, включая две катушки, всего четыре клеммы.
• Реле SPST-NC (однополюсные одноходовые, нормально замкнутые) имеют одиночный контакт формы B или размыкающий контакт. Как и реле SPST-NO, у такого реле всего четыре клеммы.
• SPDT (однополюсный перекидной) реле имеют единый набор формы С , перерыв до замыкающих или передачи контактов. То есть общий терминал подключается к любому из двух других, но никогда не подключается к обоим одновременно. У такого реле, включая две катушки, всего пять клемм.
• DPST - двухполюсные одноходовые реле эквивалентны паре переключателей SPST или реле, приводимых в действие одной катушкой. С учетом двух катушек такое реле имеет всего шесть клемм. Полюса могут быть формы A или формы B (или по одному каждой из них; обозначения NO и NC должны использоваться для разрешения неоднозначности).
• DPDT - двухполюсные двухходовые реле имеют два набора контактов формы C. Они эквивалентны двум переключателям или реле SPDT, приводимым в действие одной катушкой. Такое реле имеет восемь выводов, включая катушку
• Форма D - сделать до перерыва ^[26]
• Форма E - комбинация D и B ^[26]

S ( одного ) или D ( дважды ) условное обозначение полюсов графа может быть заменен числом, указывает несколько контактов , подключенных к одному приводу . Например, 4PDT обозначает четырехполюсное двухпозиционное реле с 12 переключающими клеммами.

EN 50005 входит в число применимых стандартов для нумерации клемм реле; Клеммы типичного реле SPDT, соответствующего стандарту EN 50005, будут иметь номера 11, 12, 14, A1 и A2 для соединений C, NC, NO и катушки соответственно. ^[27]

DIN 72552 определяет номера контактов в автомобильных реле;

• 85 = катушка реле -
• 86 = катушка реле +
• 87 = общий контакт
• 87a = нормально закрытый контакт
• 87b = нормально открытый контакт

Приложения [ править ]

Реле используются везде, где необходимо управлять цепью высокой мощности или высокого напряжения с цепью низкой мощности, особенно когда желательна гальваническая развязка . Первое применение реле было в длинных телеграфных линиях, где слабый сигнал, полученный на промежуточной станции, мог управлять контактом, восстанавливая сигнал для дальнейшей передачи. Высоковольтными или сильноточными устройствами можно управлять с помощью небольшой низковольтной проводки и контрольных переключателей. Операторы могут быть изолированы от цепи высокого напряжения. Устройства с низким энергопотреблением, такие как микропроцессорыможет управлять реле для управления электрическими нагрузками, превышающими их возможности прямого привода. В автомобиле реле стартера позволяет контролировать высокий ток коленчатого двигателя с помощью небольшой проводки и контактов в ключе зажигания.

В электромеханических коммутационных системах, включая телефонные коммутаторы Strowger и Crossbar, во вспомогательных цепях управления широко использовались реле. Компания Relay Automatic Telephone Company также производила телефонные станции, основанные исключительно на методах релейной коммутации, разработанных Готтильфом Ансгариусом Бетуландером . Первая в Великобритании телефонная станция общего пользования с ретрансляцией была установлена ​​во Флитвуде 15 июля 1922 года и оставалась в эксплуатации до 1959 года ^{[28] [29].}

Использование реле для логического управления сложными коммутационными системами, такими как телефонные коммутаторы, было изучено Клодом Шенноном , который формализовал применение булевой алгебры для проектирования схем реле в «Символьном анализе реле и коммутационных схем» . Реле могут выполнять основные операции булевой комбинаторной логики. Например, логическая функция И реализуется путем последовательного соединения нормально разомкнутых контактов реле, функция ИЛИ путем параллельного соединения нормально разомкнутых контактов. Инверсия логического входа может быть произведена с помощью нормально замкнутого контакта. Реле использовались для управления автоматизированными системами станков и производственных линий. Язык программирования Ladder часто используется для проектированиярелейные логические сети.

Ранние электромеханические компьютеры, такие как ARRA , Harvard Mark II , Zuse Z2 и Zuse Z3, использовали реле для логических и рабочих регистров. Однако электронные устройства оказались быстрее и проще в использовании.

Поскольку реле гораздо более устойчивы к ядерному излучению, чем полупроводники, они широко используются в критических для безопасности логических схемах, таких как панели управления оборудования для обработки радиоактивных отходов. Электромеханические реле защиты используются для обнаружения перегрузки и других неисправностей в электрических линиях путем размыкания и замыкания автоматических выключателей .

Рекомендации по применению реле [ править ]

Выбор подходящего реле для конкретного применения требует оценки множества различных факторов:

• Количество и тип контактов - нормально разомкнутые, нормально замкнутые (двухходовые)
• Последовательность контактов - «замыкается перед размыканием» или «размыкается перед замыканием». Например, в телефонных станциях старого типа требовалось прервать соединение, чтобы соединение не разорвалось при наборе номера.
• Номинальный ток контактов - маленькие реле переключают несколько ампер, большие контакторы рассчитаны на ток до 3000 ампер, переменного или постоянного тока.
• Номинальное напряжение прикосновения - стандартные реле управления на 300 или 600 В переменного тока, автомобильные типы до 50 В постоянного тока, специальные высоковольтные реле примерно до 15000 В
• Срок службы, срок полезного использования - сколько раз реле будет надежно работать. Есть как механическая жизнь, так и контактная жизнь. Срок службы контактов зависит от типа коммутируемой нагрузки. Ток отключения нагрузки вызывает нежелательное искрение между контактами, что в конечном итоге приводит к контактам, которые свариваются, или контактам, выходящим из строя из-за эрозии дугой. ^[30]
• Напряжение катушки - станочные реле обычно 24 В постоянного тока, 120 или 250 В переменного тока, реле для распределительного устройства могут иметь катушки 125 В или 250 В постоянного тока,
• Ток катушки - минимальный ток, необходимый для надежной работы и минимальный ток удержания, а также влияние рассеиваемой мощности на температуру катушки при различных рабочих циклах . «Чувствительные» реле работают от нескольких миллиампер.
• Корпус / корпус - открытый, с защитой от прикосновения, двойное напряжение для изоляции между цепями, взрывозащищенный , открытый, маслостойкий и устойчивый к брызгам, моющийся для сборки печатной платы
• Условия эксплуатации - минимальная и максимальная рабочая температура и другие факторы окружающей среды, такие как влияние влажности и соли.
• Сборка - некоторые реле имеют наклейку, которая закрывает корпус, чтобы можно было очистить печатную плату после пайки, которая удаляется после завершения сборки.
• Монтаж - розетки, панель разъемов, монтаж на рейку, монтаж на панели, монтаж через панель, корпус для монтажа на стене или оборудовании
• Время переключения - там, где требуется высокая скорость
• «Сухие» контакты - при переключении сигналов очень низкого уровня могут потребоваться специальные контактные материалы, такие как позолоченные контакты.
• Защита контактов - подавление дуги в очень индуктивных цепях
• Защита катушки - подавление скачков напряжения, возникающих при переключении тока катушки
• Изоляция между контактами катушки
• Аэрокосмические или радиационно-стойкие испытания, специальная гарантия качества
• Ожидаемые механические нагрузки из-за ускорения  - некоторые реле, используемые в аэрокосмической отрасли , рассчитаны на работу при ударных нагрузках 50 g и более.
• Размер - реле меньшего размера часто противостоят механической вибрации и ударам лучше, чем реле большего размера, из-за меньшей инерции движущихся частей и более высоких собственных частот меньших частей. ^[31] Реле большего размера часто выдерживают более высокое напряжение и ток, чем реле меньшего размера.
• Такие аксессуары, как таймеры, вспомогательные контакты, контрольные лампы и кнопки тестирования.
• Нормативные разрешения.
• Блуждающая магнитная связь между катушками соседних реле на печатной плате.

При правильном выборе реле управления для конкретного применения необходимо учитывать множество факторов, включая такие факторы, как скорость срабатывания, чувствительность и гистерезис . Хотя типичные реле управления работают в диапазоне от 5 мс до 20 мс, доступны реле со скоростью переключения до 100 мкс . Герконовые реле, которые активируются малыми токами и быстро переключаются, подходят для управления малыми токами.

Как и в случае любого переключателя, контактный ток (не связанный с током катушки) не должен превышать заданное значение, чтобы избежать повреждения. В цепях с высокой индуктивностью, таких как двигатели , необходимо решить другие проблемы. Когда индуктивность подключена к источнику питания, возникает импульсный входной ток или пусковой ток электродвигателя, превышающий установившийся ток. При разрыве цепи ток не может измениться мгновенно, что создает потенциально опасную дугу на разделяющих контактах.

Следовательно, для реле, используемых для управления индуктивной нагрузкой, мы должны указать максимальный ток, который может протекать через контакты реле при его срабатывании, номинальный ток включения ; непрерывный рейтинг; и рейтинг перерыва . Рейтинг замыкания может быть в несколько раз больше, чем постоянный рейтинг, который больше, чем рейтинг отключения.

Дуга [ править ]

Переключение «во влажном состоянии» (под нагрузкой) вызывает нежелательное искрение между контактами, что в конечном итоге приводит к контактам, которые свариваются, или контактам, которые выходят из строя из-за накопления поверхностных повреждений, вызванных деструктивной энергией дуги. ^[30]

Внутри поперечного переключателя системы электронной коммутации номер один (1ESS) и некоторых других высоконадежных конструкций герконовые переключатели всегда переключаются «всухую» (без нагрузки), чтобы избежать этой проблемы, что приводит к гораздо более длительному сроку службы контактов. ^[32]

Без надлежащей защиты контактов возникновение дуги электрического тока вызывает значительную деградацию контактов, которые претерпевают значительные и видимые повреждения. Каждый раз , когда контакты реле открываются или закрываются под нагрузкой, электрическая дуга может происходить между контактами реле, либо разрыв дуги (при открытии), или сделайте / подпрыгивать дуги (при закрытии). Во многих ситуациях дуга разрыва более сильная и, следовательно, более разрушительная, в частности, с индуктивными нагрузками, но это можно уменьшить, перемкнув контакты демпфирующим элементом.схема. Пусковой ток ламп накаливания с вольфрамовой нитью обычно в десять раз превышает нормальный рабочий ток. Таким образом, реле, предназначенные для вольфрамовых нагрузок, могут использовать специальный состав контактов, или реле может иметь более низкие номинальные характеристики контактов для вольфрамовых нагрузок, чем для чисто резистивных нагрузок.

Электрическая дуга на контактах реле может быть очень горячей - до тысяч градусов по Фаренгейту - в результате чего металл на контактных поверхностях плавится, объединяется и перемещается с током. Чрезвычайно высокая температура дуги расщепляет молекулы окружающего газа, создавая озон , окись углерода и другие соединения. Со временем энергия дуги медленно разрушает контактный металл, в результате чего часть материала улетучивается в воздух в виде мелких твердых частиц. Это действие приводит к разрушению материала контактов, что приводит к отказу устройства. Эта деградация контактов резко ограничивает общий срок службы реле в диапазоне от 10 000 до 100 000 операций, что намного ниже механического срока службы устройства, который может превышать 20 миллионов операций. ^[33]

Защитные реле [ править ]

Для защиты электрооборудования и линий электропередачи использовались электромеханические реле с точными рабочими характеристиками для обнаружения перегрузок, коротких замыканий и других неисправностей. Хотя многие такие реле продолжают использоваться, цифровые реле защиты теперь обеспечивают эквивалентные и более сложные защитные функции.

Железнодорожная сигнализация [ править ]

Реле железнодорожной сигнализации имеют большие размеры, учитывая в основном малые напряжения (менее 120 В) и токи (возможно, 100 мА), которые они переключают. Контакты расположены на большом расстоянии друг от друга, чтобы предотвратить пробои и короткое замыкание в течение срока службы, который может превышать пятьдесят лет.

Поскольку цепи железнодорожной сигнализации должны быть высоконадежными, используются специальные методы для обнаружения и предотвращения отказов в релейной системе. Для защиты от ложных срабатываний контакты реле с двойным переключением часто используются как на положительной, так и на отрицательной стороне цепи, поэтому необходимы два ложных срабатывания, чтобы вызвать ложный сигнал. Не все релейные схемы могут быть проверены, поэтому необходимо полагаться на такие конструктивные особенности, как контакты углерода с серебром, чтобы выдерживать контактную сварку, вызванную молнией, и обеспечивать устойчивость к переменному току.

Оптоизоляторы также используются в некоторых случаях с железнодорожной сигнализацией, особенно когда должен переключаться только один контакт.

См. Также [ править ]

• Аналоговый переключатель
• Реле Бухгольца
• Сухой контакт
• Обратный диод
• Наноэлектромеханическое реле
• Состояние гонки
• Шаговый переключатель , своего рода многопозиционное реле
• Проволочное пружинное реле

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме реле .