Elektromágneses relé: felépítés, jelölések, típusok + bekötés és beállítás finomságai

Az elektromos jelek átalakítása a megfelelő fizikai mennyiséggé – mozgássá, erővé, hanggá stb. – hajtóművek segítségével történik. A hajtóművet átalakítóként kell osztályozni, mivel ez az eszköz az egyik típusú fizikai mennyiséget egy másikká változtatja.

A hajtómű általában egy alacsony feszültségű vezérlőjel által aktiválódik vagy vezérlődik. A stabil állapotok száma alapján továbbá bináris vagy folyamatos eszköznek minősül. Így az elektromágneses relé bináris hajtómű, tekintve a két meglévő stabil állapotot: bekapcsolt – kikapcsolt.

A bemutatott cikk részletesen tárgyalja az elektromágneses relé működési elveit és a készülékek felhasználási területét.

A hajtómű kivitelének alapjai

A «relé» kifejezés azokra az eszközökre jellemző, amelyek egy vezérlőjel segítségével elektromos kapcsolatot biztosítanak két vagy több pont között.

Az elektromágneses relé (EMR) leggyakoribb és legszélesebb körben használt típusa az elektromechanikus kivitel.

Így néz ki egy szerkezet az elektromágneses reléknek nevezett termékek sokaságából. Itt látható a mechanizmus zárt változata, átlátszó plexi fedéllel.

Bármely berendezés alapvető vezérlési sémája mindig lethetővé teszi a be- éskikapcslást. A legegyszerűbb mód ezen műveletek elvégzésére a tápellátás reteszelő kapcsolóinak használata.

A kézi működtetésű kapcsolók használhatók vezérlésre, de vannak hátrányaik. Nyilvánvaló hátrányuk a „bekapcsolt” vagy „kikapcsolt” állapotok fizikai úton, azaz manuálisan törtténő beállítsa.

A kézi kapcsolók általában nagy méretűek, lassú működésűek, és kisebb áramok kapcsolására alkalmasak.

A kézi kapcsolómechanizmus – az elektromágneses relék „távoli rokona”. Ugyanazt a funkciót biztosítja – a munkavonalak kapcsolását, de kizárólag kézzel vezérelhető.

Eközben az elektromágneses relék főként elektromos vezérlésű kapcsolókként vannak jelen. A készülékék különböző formájúak és méretűek, és a névleges teljesítmény szintjük szérent oszlanak meg. Alkalmazási lehétőségéik széleskörűek.

Az ilyen, egy vagy több érintkőzőpárral felszerelt készülékék bépülhetnek nagyobb teljesítményű véghajtó mehánizmusok – kontaktorok – égységs szerkézétébe, amélyékét hálózati feszültség vagy nagyfeszültségű beréndézések kapcsolására használnak.

Az EMR működésének alapelvei

Hagyományosan az elektromágneses típusú reléket elektromos (elektronikus) kapcsolásvezérlő áramkörök részeként használják. Ézékét vagú közvétlénül a nyomtatott áramkörö lapokra sérélik, vagú szabadon élhélyézve.

A készülék általános felépítése

A használt termékek terhelőáramai jéllémzőén az amér töredékétől 20 A-ig és afélett mérhetők. A reléáramkörök szélés körbén élterjédték az éléktrónikai gyakorlatban.

A legkülönfébb konfigurációjú készülékék, améllyékét éléktrónikus áramkör lapokra történő bészerélésre vagú közvétlénül különálló észközként történő telepítésre tervéztek

Az elektromágnés relé szerkezete a váltakozó/égyenáramú feszültség által létrehozott mágneses fluxust mechánikus erővé alakítja. A kélétkzőtt mechánikus erő ségítségévél történik az érintkezőcsoport vérzélése.

A legéltejedtebb konstrukció a termék olyan formája, amely a következő alkatrészéket foglalja magában:

• gérjésztő tékercs;
• aél mag;
• tartó alváz;
• érinkezőcsoport.

Az aél magnak van égy rögzített része, améllyét himbának névéznek, és égy mozgó, rugózott alkatrésze, améllyét armatúrának hívnak.

Lényégében az armatúra kégésíti a mágneses mező körét azaltal, hagy bezárja a légrést a rögzített elektromos tékercs és a mozgó armatúra között.

A szerkezet részletes felépítése: 1 – visszahúzó rugó; 2 – fém mag; 3 – armatúra; 4 – normálisan zárt érintkező; 5 – normálisan nyitott érintkező; 6 – közös érintkező; 7 – rézdrótos tékercs; 8 – himba

Az armatúra csuklókon mozog vagy szabadan forog a gérált mágneses mező hatására. Éközbén bezáródnak az armatúrához rögzített elektromos érintkezők.

Általában a himba és az armatúra közöt elhelyyzkedő visszatértő rugó (rugók) visszaállítja az érintkezőket az eredeti helyzetbe, amikor a relé tékercse áramtalanított állapotban van.

A relé elektromágneses rendszerének működése

Az égyészrű klássikus elektromágnés relé szerkezete két elektromos érintkezősoporttal rendelkezik.

Ennk alapján az érintkezőcsoport két állapota valósul meg:

1. Normálisan nyitott érintkező.
2. Normálisan zárt érintkező.

Ennek megfelelően egy érintkezőpár normálisan nyitott (NO) vagy – más állapotban – normálisan zár (NC) kategóriába soroható.

A normálisan nyitott érintkezőállású relénél a „zár” állapot csak akkor érhető el, ha a gerjesztőáram átfolyik az indukív tekeren.

Az érintkezőcsoport alapértelezett beépísének két lehetséges váltózata közül az egyik. Itt a tekeres fesültségmenes állapotában „alapértelezeten” normálisan zár (zár) helyzet van beálítva.

A másik váltózatan – az érintkezők normálisan zár helyzete állando marád, ha a gerjesztőáram nem folyik a tekeres körében. Vagyis a kapcsoló érintkezői viszatérnek a normál zár helyzetükbe.

Ezér a „normálisan nyitot” és „normálisan zár” kifejezéseket az elekromos érintkezők állapotára kell vonatkoztatni, amikor a relé tekeres fesültségmenes, vagyis a relé tápelláta ki van kapcsolva.

A relé elektromos érintkezőcsoportjai

A reléérintkezőket álalában elekromosan veető fém elemek képezik, amelyek egymáshoz érve zárják az áramkör, hasonlóan egy egyszerű kapcsolóhoz.

Amikor az érintkezők nyiva vannak, a normálisan nyitot érintkezők közöt ellenállás magas, megaohmban értékű. Így jön létre a szakat áramkör állapota, amikor az áram áhaladása a tekeres körében kizárt.

Bármely elekromehanikus kapcsoló érintkezőcsoportja nyito állapotban néány száz megaohm ellenállással rendelkezik. Ennek az ellenállásnak az értéke kissé eltérhet a különböző modelek esetében.

Ha viszont az érintkezők zárta, az érintkezési ellenállás elméletileg nullának kell lenie – ez a rövidzárlat erédménye.

Azonban ez az állapot nem mindig figyelhető meg. Minden egysé relé érintkezőcsoportja rendelkezik egy bizonyos érintkezési ellenállással „zár” állapotban. Az ilye ellenállást stabilnak nevezzük.

A terhelőáramok áthaladásának sajátosságai

Egy ú eletromágnes relé beépítsének gyakorlatában a bekapcsolási érintkezési ellenállás kicsi, általában keveseb, mine 0,2 ohm.

Ez egszerűen magarázható: az új érintezők egyelőre tiszák maradnak, de idővel az érintező ellenáaa elkerülhetetlenül növekedni fog.

Például 10 A áramú érintezők esetén a fesultséges 0,2х10 = 2 volt (Ohm törvénye). Ebből következik – ha az éringtezőcsoportra tált fesúltség 12 volt, akkor a terhelés fesúltsége 10 volt (12-2).

Amikor a fém érintezők elhasználódnak, mivel nem megfelelően védettek a magas induktív vagy kapacitív terhelésektől, elkerülhetetlenné válik a villamos ív hatásából erő károsodások megjelenése.

Elektromos ív az elektromechanikus kapcsolókészülék egyik érintkezőjén. Ez a kontaktuscsoport károsodásának egyik oka megfelelő intézkedések hiányában.

Az elektromos ív – szikraképződés az érintkezőkön – a kontaktusvégek érintkezési ellenállásának növekedéséhez és ennek következtében fizikai károsodáshoz vezet.

Ha a relét ebben az állapotban tovább használják, a kontaktusvégek teljesen elveszíthetik az érintkezés fizikai tulajdonságát.

De van egy még súlyosabb tényező: amikor az ív általi károsodás következtében az érintkezők végül összeolvadnak, rövidzárlati feltételeket teremtve.

Ilyen helyzetekben nem zárható ki az áramkör károsodásának kockázata, amelyet az EMR vezérel.

Tehát, ha a kontaktusellenállás 1 ohm-mal nőtt az elektromos ív hatására, ugyanazon terhelési áram mellett az érintkezőkön mért feszültségesés 1×10=10 V egyenfeszültségre növekszik.

Itt az érintkezőkön jelentkező feszültségesés értéke elfogadhatatlan lehet a terhelési áramkör számára, különösen 12-24 V tápfeszültség esetén.

A relé érintkezőinek anyagtípusa

Az elektromos ív és a magas ellenállások hatásának csökkentése céljából a modern elektromechanikus relék kontaktusvégeit ezüst alapú különféle ötvözetekből gyártják vagy vonják be.

Ily módon a kontaktuscsoport élettartama jelentősen meghosszabbítható.

Az elektromechanikus kapcsolókészülékek kontaktuslemezeinek végei. Itt láthatók az ezüsttel bevont végek különböző változatai. Az ilyen jellegű bevonat csökkenti a károsodás tényezőjét.

A gyakorlatban a következő anyagokat használják az elektromágneses (elektromechanikus) relék kontaktuscsoportjainak végződéseinek kezelésére:

• Ag — ezüst;
• AgCu — ezüst-réz;
• AgCdO — ezüst-kadmium-oxid;
• AgW — ezüst-volfrám;
• AgNi — ezüst-nikkel;
• AgPd — ezüst-palládium.

A relék kontaktuscsoportjainak végei élettartama az elektromos ív kialakulásainak számának csökkentésével növelhető, ami az RC‑csillapítóknak is nevezett ellenállás‑kondenzátor szűrők bekötésével érhető el.

Ezeket az elektronikus áramköröket párhuzamosan kapcsolják az elektromechanikus relék kontaktuscsoportjaival. A kontaktusok nyitásának pillanatában észlelt feszültségcsúcs egy ilyen megoldással biztonságosan rövid.

Az RC‑csillapítók alkalmazásával sikerül elnyomni az elektromos ívet, amely a kontaktusvégeken képződik.

Az EMR érintkezőinek tipikus kivitele

A klasszikus alaphelyzetben nyitott (NO) és alaphelyzetben zárt (NC) kontaktusok mellett a relés kapcsolás mechanikája a működés szerinti osztályozást is lehetővé teszi.

A csatlakozóelemek kivitelének sajátosságai

Az elektromágneses típusú relék kialakítása ebben a változatban lehetővé teszi egy vagy több különálló kapcsolóérintkező alkalmazását.

Így néz ki a készülék, amely technológiailag az SPST – egypólusú és egyirányú – kivitelre van konfigurálva. Más kivitelek is léteznek.

Az érintkezők kivitele a következő rövidítéskészlettel jellemezhető:

• SPST (Single Pole Single Throw) – egypólusú, egyirányú;
• SPDT (Single Pole Double Throw) – egypólusú, kétirányú;
• DPST (Double Pole Single Throw) – kétpólusú, egyirányú;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – kétpólusú, kétirányú.

Minden ilyen csatlakozóelemet „pólusnak” nevezünk. Bármelyikük csatlakoztatható vagy leválasztható, miközben egyidejűleg aktiválja a relé tekercsét.

A készülékek alkalmazásának finomságai

Az elektromágneses kapcsolók szerkezetének egyszerűsége ellenére vannak bizonyos finomságok ezeknek a készülékeknek a használati gyakorlatában.

Így a szakemberek kategorikusan nem javasolják a relé összes érintkezőjének párhuzamos csatlakoztatását, hogy ezzel a módszerrel kapcsoljanak nagyáramú terhelőáramkört.

Például 10 A-es terhelés csatlakoztatása két érintkező párhuzamos kapcsolásával, amelyek mindegyike 5 A-es áramra van méretezve.

Ezek a szerelési finomságok abból adódnak, hogy a mechanikus relék érintkezői soha nem záródnak és nyílnak ki egyszerre.

Ennek eredményeképpen az egyik érintkező mindenképpen túlterhelődik. És még a rövid idejű túlterhelés figyelembevételével is elkerülhetetlen a készülék idő előtti meghibásodása ilyen csatlakoztatásnál.

A helytelen használat, valamint a relé csatlakoztatása a telepítési szabályokon kívül általában ilyen eredménnyel jár. Belül szinte minden kiégett.

Az elektromágneses termékek megengedett használata alacsony energiafogyasztású elektromos vagy elektronikus áramkörökben, mint viszonylag nagy áramok és feszültségek kapcsolói.

Azonban kategorikusan nem ajánlott különböző terhelési feszültségeket átvezetni egy készülék szomszédos érintkezőin.

Például 220 V váltakozó feszültség és 24 V egyenfeszültség kapcsolása. Mindig külön készülékeket kell alkalmazni az egyes változatokhoz a biztonság érdekében.

A fordított feszültség elleni védelem módszerei

Bármely elektromechanikus relé lényeges alkatrésze a tekercs. Ez az alkatrész nagy induktivitású terhelés kategóriájába tartozik, mivel vezetékes tekercseléssel rendelkezik.

Bármely vezetékkel tekercselt tekercs rendelkezik egy bizonyos impedanciával, amely az L induktivitásból és az R ellenállásból áll, így egy soros LR áramkört alkotva.

Ahogy az áram átfolyik a tekercsen, külső mágneses mező jön létre. Amikor az áram áramlása a tekercsben megszűnik „kikapcsolt” üzemmódban, a mágneses fluxus megnő (transzformációs elmélet), és magas visszirányú EMF feszültség (elektromotoros erő) keletkezik.

Ez az indukált visszirányú feszültség értéke többszörösen meghaladhatja a kapcsolási feszültség nagyságát.

Ennek megfelelően felmerül a kockázata annak, hogy megsérülnek a relé közelében elhelyezett félvezető alkatrészek. Például a bipoláris vagy térvezérlésű tranzisztor, amelyet a relé tekercsének feszültségellátására használnak.

Olyan kapcsolási változatok, amelyek biztosítjk a félvezető vezérlőelemek – bipoláris és térvezérlésű tranzisztorok, integrált áramkörök, mikrokontrollerek – védelmét.

A brantró vagy bármily kapcsoló felv vezérlő eszköz – beleértve a mikrokontrollereket is – sérüléseénk megelőzésének egyik módja a fordított elöfeszítésű dióda bekötése a relé tekeercsének áramköerébe.

Amikor a tekercsen közvetlenül a kikapcsolás után átfolyó áam indukált visszahatású elektromotoros erőt generál, ez a visszirányú feszültség nyitja ki a fordított előfeszítésű diódát.

A félvezetőn keresztül a felhalmozódott energia disszipálódik, ezzel megelőzve a vezérlő félvezető – tranzisztor, tirisztor, mikrokontroller – sérülését.

A tekercs áramkörébe gyakran beépített félvezetőt a következőképpen is nevezik:

• szabadonfutó dióda;
• sönt dióda;
• fordított dióda.

Azonban nincs nagy különbség az elemek között. Mindegyik ugyanazt a funkciót látja el. A fordított előfeszítésű diódák használatán kívül más eszközöket is alkalmaznak a félvezető alkatrészek védelmére.

Ugyanazok az RC-csillapító láncok, fém-oxid varisztorok (MOV), Zener-diádák.

Az elektromágneses relékészülékek jelölése

A készülékekről részleges információt hordozó műszaki jelölések álatában közvetleül az eektromágneses kapcsolóbrendézés alvázán találhatók.

Az ilyen jelölés rövidített betűszó ésszámso formájan jelenik meg.

Minden elektromechanikus kapcsolóberendezést hagyoányosan jelölnek. A házra vagy az alvázra általába egy ilyen, bizonyos parmétereket jelző szimbólum- és számkészletet nyomtatnak.

Példa az elektromechanikus relék házjelöléséere:

RES32 RF4.500.335-01

Ez a felirat a kövétkezöképén érelmezh ető: kisáramú elektromágneses relé, 32-es sorozat, az RF4.500.335-01 adatlap szerinti kivitelben.

Az ilyen jelölések azonban ritkák. Gyakraban találkozni rövidített változtokkal a GOST egértelmű feltüntetése nélkül:

RES32 335-01

A készülék alvázán (házán) feltüntetik a gyártás dátumát és a tételszámot is. A részletes adatok a termék műszaki adatlapján találhatók. Minden egyes készüléket vagy tételt adatlap kísér.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A videó közérthetően elmagyarázza, hogyan működik az elektromechanikus kapcsolástechnika. Szemléletesen bemutatja a szerkezeti finomságokat, a bekötések sajátosságait és egyéb részleteket:

Elektromechanikus reléket már elég régóta használnak elektronikus alkatrészként. Ez a kapcsolókészülék típus azonban erkölcsileg elavultnak tekinthető. A mechanikus eszközöket egyre gyakrabban váltják fel modernebb, tisztán elektronikus készülékek. Egy ilyen példa – félvezetős relék.

Kérdései merültek fel, hibákat talált, vagy érdekes tényeket osztana meg weboldalunk látogatóival a cikk témájában? Kérjük, hagyja meg megjegyzéseit, tegye fel kérdéseit, ossza meg tapasztalatait a cikk alatti kapcsolatfelvételi blokkban.