Magnetsteuerrelais, wie das Relais funktioniert
Ein Relais ist ein elektrisches Gerät, das dazu dient, bei gegebenen Änderungen elektrischer oder nichtelektrischer Eingangswerte Stromkreise zu schalten (Ausgangswerte abrupt zu ändern).
Relaiselemente (Relais) werden häufig in Steuer- und Automatisierungsschaltungen eingesetzt, da sie zur Steuerung großer Ausgangsleistungen bei Eingangssignalen geringer Leistung eingesetzt werden können; erfüllen logische Operationen; Schaffung multifunktionaler Relaisgeräte; zum Schalten von Stromkreisen; um Abweichungen des gesteuerten Parameters vom eingestellten Niveau zu beheben; führt die Funktionen eines Speicherelements usw. aus.
Das erste Relais wurde vom Amerikaner J. erfunden. Henry im Jahr 1831 und basierend auf dem elektromagnetischen Funktionsprinzip ist anzumerken, dass das erste Relais kein Schaltrelais war, sondern das erste Schaltrelais vom Amerikaner S. erfunden wurde.Breeze Morse im Jahr 1837, der später in einem Telegraphenapparat verwendet wurde ... Das Wort Relay kommt vom englischen Relay, was bedeutet, müde Postpferde an Stationen zu wechseln oder den Staffelstab (Stab) an einen müden Athleten weiterzugeben.
Staffelklassifizierung
Relais werden nach verschiedenen Kriterien klassifiziert: nach der Art der physikalischen Eingangsgrößen, auf die sie reagieren; durch die Funktionen, die sie in Managementsystemen erfüllen; konstruktionsbedingt usw. Je nach Art der physikalischen Größen werden elektrische, mechanische, thermische, optische, magnetische, akustische usw. unterschieden. Relais. Es ist zu beachten, dass das Relais nicht nur auf den Wert einer bestimmten Größe reagieren kann, sondern auch auf die Differenz der Werte (Differenzrelais), auf einen Vorzeichenwechsel einer Größe (polarisierte Relais) oder auf die Änderungsrate einer Eingangsgröße.
Relaisgerät
Ein Relais besteht normalerweise aus drei Hauptfunktionselementen: Sense, Intermediate und Executive.
Ein wahrnehmendes (primäres) Element nimmt die kontrollierte Größe wahr und wandelt sie in eine andere physikalische Größe um.
Ein Zwischenglied vergleicht den Wert dieses Wertes mit dem Sollwert und übermittelt bei dessen Überschreiten die erste Aktion an den Antrieb.
Ein Aktor überträgt die Wirkung vom Relais auf die gesteuerten Stromkreise. Alle diese Elemente können ausgedrückt oder miteinander kombiniert werden.
Das empfindliche Element kann je nach Verwendungszweck des Relais und der Art der physikalischen Größe, auf die es reagiert, sowohl hinsichtlich des Funktionsprinzips als auch hinsichtlich des Geräts unterschiedlich aufgebaut sein.Beispielsweise ist bei einem Überstromrelais oder einem Spannungsrelais das empfindliche Element in Form eines Elektromagneten, bei einem Druckschalter – in Form einer Membran oder Hülse, bei einem Niveauschalter – in Form eines Schwimmers usw. ausgeführt.
Je nach Antriebsvorrichtung werden die Relais in kontaktbehaftete und berührungslose Relais unterteilt.
Kontaktrelais wirken über elektrische Kontakte auf den gesteuerten Stromkreis, deren geschlossener oder geöffneter Zustand entweder einen vollständigen Kurzschluss oder eine vollständige mechanische Unterbrechung des Ausgangsstromkreises ermöglicht.
Kontaktlose Relais beeinflussen den gesteuerten Stromkreis durch eine plötzliche (abrupte) Änderung der Parameter der Ausgangsstromkreise (Widerstand, Induktivität, Kapazität) oder eine Änderung des Spannungsniveaus (Strom).
Relaiseigenschaften
Die wesentlichen Eigenschaften des Relais werden durch die Abhängigkeiten zwischen den Parametern der Ausgangs- und Eingangsgrößen bestimmt.
Die folgenden Hauptmerkmale des Relais werden unterschieden.
1. Die Größe der Relaisbetätigung Xcr – der Wert des Eingangsparameters, bei dem das Relais eingeschaltet wird. Wenn X < Xav, ist der Ausgangswert gleich Umin. Wenn X ³ Xav, ändert sich der Wert von Y abrupt von Umin zu Umax und das Relais schaltet ein. Der Akzeptanzwert, um den das Relais verstellt wird, wird als Sollwert bezeichnet.
2. Relaisbetätigungsleistung Psr – die Mindestleistung, die dem empfangenden Organ zur Verfügung gestellt werden muss, um es vom Ruhezustand in den Betriebszustand zu überführen.
3. Kontrollierte Leistung Rupr – die Leistung, die von den Schaltelementen des Relais im Schaltvorgang gesteuert wird.Bezüglich der Steuerleistung unterscheidet man zwischen Relais für Stromkreise geringer Leistung (bis 25 W), Relais für Stromkreise mittlerer Leistung (bis 100 W) und Relais für Stromkreise hoher Leistung (über 100 W). zu den Leistungsrelais und werden Schütze genannt.
4. Reaktionszeit des Relais tav – das Zeitintervall vom Xav-Signal am Relaiseingang bis zum Beginn der Aktion im gesteuerten Stromkreis. Je nach Reaktionszeit gibt es normale, schnelle, verzögerte Relais und Zeitrelais. Normalerweise beträgt tav = 50 ... 150 ms für normale Relais, für Hochgeschwindigkeitsrelais 1 s.
Das Funktionsprinzip und das Gerät elektromagnetischer Relais
Aufgrund ihres einfachen Funktionsprinzips und ihrer hohen Zuverlässigkeit werden elektromagnetische Relais häufig verwendet Automatisierungssysteme und bei Schutzsystemen für Elektroinstallationen. Elektromagnetische Relais werden in DC- und AC-Relais unterteilt. Gleichstromrelais werden in neutrale und polarisierte Relais unterteilt. Neutrale Relais reagieren gleichermaßen auf Gleichstrom, der in beide Richtungen durch ihre Spule fließt, und polarisierte Relais reagieren auf die Polarität des Steuersignals.
Der Betrieb elektromagnetischer Relais basiert auf der Nutzung elektromagnetischer Kräfte, die in einem Metallkern entstehen, wenn Strom durch die Windungen seiner Spule fließt. Die Relaisteile sind auf dem Sockel montiert und mit einer Abdeckung abgedeckt. Über dem Kern des Elektromagneten ist ein beweglicher Anker (Platte) mit einem oder mehreren Kontakten montiert. Ihnen gegenüber liegen die entsprechenden paarweisen Festkontakte.
In der Ausgangsposition wird der Anker durch eine Feder gehalten. Beim Anlegen einer Spannung zieht der Elektromagnet den Anker an, überwindet dessen Kraft und schließt oder öffnet die Kontakte, je nach Ausführung des Relais.Nach dem Abschalten bringt die Feder den Anker wieder in seine Ausgangsposition zurück. Einige Modelle verfügen möglicherweise über integrierte elektronische Komponenten. Dies ist ein mit der Spulenwicklung verbundener Widerstand für eine klarere Relaisbetätigung oder/und ein Kondensator parallel zu den Kontakten, um Lichtbogenbildung und Geräusche zu reduzieren.
Der gesteuerte Stromkreis ist in keiner Weise elektrisch mit dem Steuerstromkreis verbunden; Darüber hinaus kann der Stromwert im gesteuerten Stromkreis viel höher sein als im Steuerstromkreis. Das heißt, Relais fungieren im Wesentlichen als Verstärker für Strom, Spannung und Leistung in einem Stromkreis.
Wechselstromrelais arbeiten, wenn an ihre Spulen ein Strom einer bestimmten Frequenz angelegt wird, d. h. die Hauptenergiequelle ist das Wechselstromnetz. Der Aufbau des AC-Relais ähnelt dem des DC-Relais, lediglich Kern und Anker bestehen aus Elektroblech, um Hystereseverluste zu reduzieren Wirbelströme.
Vor- und Nachteile elektromagnetischer Relais
Das elektromagnetische Relais bietet eine Reihe von Vorteilen, die Halbleiter-Konkurrenten nicht haben:
- Fähigkeit, Lasten bis zu 4 kW mit einem Relaisvolumen von weniger als 10 cm3 zu schalten;
- Beständigkeit gegen Stoßstöße und zerstörende Störungen infolge von Blitzentladungen und infolge von Schaltvorgängen in der Hochspannungselektrotechnik;
- außergewöhnliche elektrische Isolierung zwischen dem Steuerkreis (Spule) und der Kontaktgruppe – der neueste 5-kV-Standard ist für die meisten Halbleiterschalter ein unerreichbarer Traum;
- geringer Spannungsabfall an geschlossenen Kontakten und dadurch geringe Wärmeentwicklung: Beim Schalten eines Stroms von 10 A verliert ein kleines Relais insgesamt weniger als 0,5 W über Spule und Kontakte, während ein Triac-Relais mehr als 15 W abgibt zur Atmosphäre, die erstens eine intensive Kühlung erfordert und zweitens den Treibhauseffekt auf dem Planeten verschlimmert;
- extrem niedrige Kosten für elektromagnetische Relais im Vergleich zu Halbleiterschaltern
Angesichts der Vorteile der Elektromechanik stellen wir auch die Nachteile des Relais fest: niedrige Betriebsgeschwindigkeit, begrenzte (wenn auch sehr große) elektrische und mechanische Ressourcen, Entstehung von Funkstörungen beim Schließen und Öffnen von Kontakten und schließlich die letzte und unangenehme Eigenschaft – Probleme beim Schalten induktiver Lasten und Hochspannungs-Gleichstromlasten.
Eine typische Anwendungspraxis elektromagnetischer Hochleistungsrelais ist das Schalten von Lasten mit 220 V AC oder 5 bis 24 V DC bei Schaltströmen bis 10-16 A. (Servo), Glühlampen, Elektromagneten und anderen aktiven, induktiven und kapazitiven Verbrauchern elektrischer Energie im Bereich von 1 W bis 2-3 kW.
Polarisierte elektromagnetische Relais
Eine Art elektromagnetisches Relais ist ein polarisiertes elektromagnetisches Relais. Ihr Hauptunterschied zu Neutralrelais besteht in der Fähigkeit, auf die Polarität des Steuersignals zu reagieren.
Die gebräuchlichste Serie elektromagnetischer Steuerrelais
Zwischenrelais RPL-Serie. Die Relais sind für den Einsatz als Komponenten in ortsfesten Anlagen, hauptsächlich in Steuerstromkreisen für Elektroantriebe mit Spannungen bis 440 V DC und bis 660 V AC mit einer Frequenz von 50 und 60 Hz bestimmt.Die Relais eignen sich für den Einsatz in Steuerungssystemen mit Mikroprozessortechnik, bei denen die Einschaltspule von einem Begrenzer umgeben ist oder mit Thyristorsteuerung. Bei Bedarf kann eines der folgenden Elemente am Zwischenrelais installiert werden. Plugins PKL und PVL… Nennstrom der Kontakte – 16A
Zwischenrelais Serie RPU-2M. Die Zwischenrelais RPU-2M sind für den Betrieb in Stromkreisen zur Steuerung und industriellen Automatisierung von Wechselstrom mit Spannung bis 415 V, Frequenz 50 Hz und Gleichstrom mit Spannung bis 220 V konzipiert.
Relaisserien RPU-0, RPU-2, RPU-4. Relais werden mit DC-Anregerspulen für Spannungen von 12, 24, 48, 60, 110, 220 V und Strömen von 0,4 bis 10 A und AC-Anregespulen für Spannungen von 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240 hergestellt. 380 und Ströme 1 – 10 A. Relais RPU-3 mit Versorgungsspulen DC – für Spannungen 24, 48, 60, 110 und 220 V.
Die Zwischenrelais der Serie RP-21 sind für den Einsatz in Steuerkreisen von Wechselstrom-Elektroantrieben mit einer Spannung bis 380 V und in Gleichstromkreisen mit einer Spannung bis 220 V vorgesehen. RP-21-Relais sind mit Buchsen zum Löten für DIN ausgestattet. Schiene oder Schraube.
Die Hauptmerkmale des RP-21-Relais. Versorgungsspannungsbereich, V: DC – 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 AC mit einer Frequenz von 50 Hz – 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 AC mit einer Frequenz von 60 Hz – 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Nennspannung des Kontaktkreises, V: DC-Relais – 12 … 220, AC-Relais – 12 … 380 Nennstrom – 6,0 A Anzahl geschlossener Kontakte . / ausruhen / Schalter – 0 … 4/0 … 2/0 … 4 Mechanische Haltbarkeit – mindestens 20 Millionen Zyklen.
Elektromagnetisches Gleichstromrelais der RES-6-Serie als Zwischenrelais mit Spannung 80 – 300 V, Schaltstrom 0,1 – 3 A
Es wird auch als Zwischenserie elektromagnetischer Relais RP-250, RP-321, RP-341, RP-42 und einer Reihe anderer verwendet, die als Spannungsrelais verwendet werden können.
So wählen Sie ein elektromagnetisches Relais aus
Die Betriebsspannungen und -ströme in der Relaisspule müssen innerhalb der zulässigen Werte liegen. Eine Abnahme des Betriebsstroms in der Spule führt zu einer Abnahme der Kontaktzuverlässigkeit und einer Zunahme der Überhitzung der Spule, einer Abnahme der Zuverlässigkeit des Relais bei der maximal zulässigen positiven Temperatur. Auch eine kurzfristige Versorgung mit einer erhöhten Betriebsspannung an der Relaisspule ist unerwünscht, da dies zu mechanischen Überspannungen in Teilen des Magnetkreises und der Kontaktgruppen führt und die elektrische Überspannung der Spule beim Öffnen des Stromkreises zu einem Isolationsdurchschlag führen kann.
Bei der Auswahl der Betriebsart von Relaiskontakten müssen der Wert und die Art des geschalteten Stroms, die Art der Last sowie die Gesamtzahl und Häufigkeit der Schaltvorgänge berücksichtigt werden.
Beim Schalten aktiver und induktiver Lasten ist für die Kontakte das Öffnen des Stromkreises am schwierigsten, da in diesem Fall aufgrund der Bildung einer Lichtbogenentladung der Hauptverschleiß der Kontakte auftritt.
So wickeln Sie die Wicklungen der Spulen elektrischer Geräte auf eine andere Stromart um