Relè elettromagnetico: dispositivo, marcatura, tipi + sottigliezze di connessione e regolazione

La conversione dei segnali elettrici nella corrispondente quantità fisica - movimento, forza, suono, ecc., Viene effettuata mediante azionamenti. L'unità deve essere classificata come convertitore, poiché questo dispositivo cambia un tipo di quantità fisica in un altro.

L'azionamento viene normalmente attivato o controllato da un segnale di comando a bassa tensione. È inoltre classificato come dispositivo binario o continuo in base al numero di stati stabili. Quindi, il relè elettromagnetico è un azionamento binario, date le due condizioni stabili esistenti: on - off.

Nell'articolo presentato, i principi del funzionamento del relè elettromagnetico e l'ambito di utilizzo dei dispositivi sono discussi in dettaglio.

Nozioni di base sull'azionamento

Il termine "relè" è caratteristico dei dispositivi che forniscono una connessione elettrica tra due o più punti attraverso un segnale di controllo.

Il tipo di relè elettromagnetico (EMR) più comune e ampiamente utilizzato è il design elettromeccanico.

Sembra un design di una vasta gamma di prodotti, denominati relè elettromagnetici. Qui è mostrata una versione chiusa del meccanismo che utilizza una copertura in plexiglass trasparente.

Lo schema di controllo fondamentale per qualsiasi apparecchiatura offre sempre la possibilità di abilitare e disabilitare. Il modo più semplice per completare questi passaggi è utilizzare l'interruttore di blocco dell'alimentazione.

Gli interruttori manuali possono essere usati per il controllo, ma presentano degli svantaggi. Il loro ovvio svantaggio è l'impostazione degli stati "on" o "disabilitato" fisicamente, cioè manualmente.

I dispositivi di commutazione manuale, di norma, sono dispositivi di grandi dimensioni ad azione ritardata in grado di commutare piccole correnti.

Il meccanismo di commutazione manuale è un "parente distante" di relè elettromagnetici. Fornisce la stessa funzionalità - commutazione delle linee di lavoro, ma è controllata esclusivamente a mano

Nel frattempo, i relè elettromagnetici sono rappresentati principalmente da interruttori controllati elettricamente. I dispositivi hanno forme, dimensioni e dimensioni diverse e sono divisi per il livello di potenza nominale. Le possibilità della loro applicazione sono ampie.

Tali dispositivi, dotati di una o più coppie di contatti, possono essere inclusi in un unico design di attuatori di potenza più grandi: i contattori, che vengono utilizzati per commutare la tensione di rete o i dispositivi ad alta tensione.

Principi fondamentali del lavoro di EMR

Tradizionalmente, i relè di tipo elettromagnetico sono utilizzati come parte dei circuiti di controllo elettrici (elettronici) di commutazione. Allo stesso tempo, vengono installati direttamente sui circuiti stampati o in posizione libera.

Struttura generale del dispositivo

Le correnti di carico dei prodotti utilizzati sono solitamente misurate da frazioni di un ampere a 20 A o più. I circuiti di relè sono molto diffusi nella pratica elettronica.

Dispositivi di varie configurazioni, progettati per l'installazione su schede elettroniche o direttamente come dispositivo installato separatamente

Il design del relè elettromagnetico converte il flusso magnetico generato dalla tensione CA / CC applicata in forza meccanica. Grazie alla forza meccanica ottenuta, il gruppo di contatto è controllato.

Il design più comune è la forma del prodotto, che include i seguenti componenti:

• bobina eccitante;
• anima in acciaio;
• telaio di base;
• gruppo di contatto.

L'anima in acciaio ha una parte fissa chiamata bilanciere e una parte mobile caricata a molla chiamata ancora.

Infatti, l'ancoraggio integra il circuito del campo magnetico, chiudendo il traferro tra la bobina elettrica fissa e l'armatura mobile.

Disposizione dettagliata del disegno: 1 - molla per strizzare; 2 - nucleo metallico; 3 - ancora; 4 - contatto normalmente chiuso; 5 - contatto normalmente aperto; 6 - contatto generale; 7 - una bobina di filo di rame; 8 - rocker

L'armatura si muove su cardini o ruota liberamente sotto l'azione del campo magnetico generato. Ciò chiude i contatti elettrici collegati alla valvola.

Di norma, la (e) molla (e) di ritorno situata tra la trave e l'armatura riporta i contatti nella loro posizione originale quando la bobina del relè è diseccitata.

L'azione del sistema elettromagnetico a relè

Il semplice design classico di EMF ha due serie di contatti elettricamente conduttivi.

Sulla base di ciò, vengono realizzati due stati del gruppo di contatto:

1. Contatto normalmente aperto.
2. Contatto normalmente chiuso.

Di conseguenza, una coppia di contatti è classificata come normalmente aperta (NO) o, essendo in uno stato diverso, normalmente chiusa (NC).

Per i relè con posizione normalmente aperta dei contatti, lo stato "chiuso" viene raggiunto solo quando la corrente di eccitazione passa attraverso la bobina induttiva.

Una delle due opzioni possibili per impostare un gruppo di contatti predefinito. Qui, nello stato diseccitato della bobina “default”, viene impostata una posizione normalmente chiusa (chiusa)

In un'altra forma di realizzazione, la posizione normalmente chiusa dei contatti rimane costante quando la corrente di eccitazione è assente nel circuito della bobina. Cioè, i contatti dell'interruttore ritornano nella loro normale posizione chiusa.

Pertanto, i termini "normalmente aperto" e "normalmente chiuso" dovrebbero riferirsi allo stato dei contatti elettrici quando la bobina del relè è diseccitata, ovvero la tensione del relè è scollegata.

Gruppi di contatti del relè elettrico

I contatti dei relè sono generalmente rappresentati da elementi metallici elettricamente conduttivi che sono in contatto tra loro, chiudono il circuito, agendo in modo simile a un semplice interruttore.

Quando i contatti sono aperti, la resistenza tra contatti normalmente aperti viene misurata da un valore elevato in megaohm. Ciò crea una condizione di circuito aperto quando viene escluso il passaggio di corrente nel circuito della bobina.

Il gruppo di contatti di qualsiasi interruttore elettromeccanico in modalità aperta ha una resistenza di diverse centinaia di megaohm. Il valore di questa resistenza può variare leggermente tra i modelli.

Se i contatti sono chiusi, la resistenza dei contatti dovrebbe teoricamente essere zero - il risultato di un corto circuito.

Tuttavia, questa condizione non è sempre nota. Il gruppo di contatti di ogni singolo relè ha una certa resistenza di contatto nello stato "chiuso". Tale resistenza si chiama sostenibile.

Caratteristiche del passaggio delle correnti di carico

Per la pratica di installare un nuovo relè elettromagnetico, la resistenza di contatto dell'inclusione è considerata piccola, generalmente inferiore a 0,2 ohm.

Il motivo è semplice: i nuovi puntali rimangono puliti finora, ma col tempo la resistenza del puntale aumenterà inevitabilmente.

Ad esempio, per contatti con una corrente di 10 A, la caduta di tensione sarà 0,2x10 = 2 volt (legge di Ohm). Si scopre che se la tensione di alimentazione fornita al gruppo di contatti è 12 volt, la tensione per il carico sarà di 10 volt (12-2).

Quando le punte metalliche di contatto si consumano, non essendo adeguatamente protette da elevati carichi induttivi o capacitivi, i danni causati dall'effetto di un arco elettrico diventano inevitabili.

Un arco elettrico su uno dei contatti di un dispositivo di commutazione elettromeccanica. Questa è una delle cause di danno al gruppo di contatto in assenza di misure appropriate.

Un arco elettrico - che scintilla sui contatti - porta ad un aumento della resistenza di contatto delle punte e, di conseguenza, a danni fisici.

Se si continua a utilizzare il relè in questo stato, i suggerimenti di contatto possono perdere completamente la proprietà fisica del contatto.

Ma c'è un fattore più grave quando, a seguito di un danno causato da un arco, i contatti alla fine si saldano, creando una condizione di corto circuito.

In tali situazioni, il rischio di danni al circuito controllato dall'IME non è escluso.

Quindi, se la resistenza di contatto aumenta di 1 ohm dall'influenza dell'arco elettrico, la caduta di tensione attraverso i contatti per la stessa corrente di carico aumenta a 1 × 10 = 10 volt DC.

In questo caso, l'entità della caduta di tensione attraverso i contatti potrebbe non essere accettabile per il circuito di carico, specialmente quando si lavora con tensioni di alimentazione 12-24 V.

Tipo di materiale di contatto del relè

Al fine di ridurre l'influenza dell'arco elettrico e delle alte resistenze, le punte di contatto dei moderni relè elettromeccanici sono realizzate o rivestite con varie leghe a base d'argento.

In questo modo, è possibile prolungare in modo significativo la durata del gruppo di contatto.

Punte di piastre di contatto di dispositivi di commutazione elettromeccanici. Ecco le opzioni per le punte argentate. Questo tipo di rivestimento riduce il fattore di danno.

In pratica, si nota l'uso dei seguenti materiali, con cui vengono elaborate le punte dei gruppi di contatto dei relè elettromagnetici (elettromeccanici):

• Ag è argento;
• AgCu - argento-rame;
• AgCdO - ossido d'argento-cadmio;
• AgW - argento-tungsteno;
• AgNi - argento-nichel;
• AgPd - argento-palladio.

L'aumento della durata delle punte dei gruppi di contatto del relè riducendo il numero di formazioni di arco elettrico si ottiene collegando i filtri del condensatore resistivo, chiamati anche ammortizzatori RC.

Questi circuiti elettronici sono collegati in parallelo con i gruppi di contatti dei relè elettromeccanici. Il picco di tensione, che si osserva al momento dell'apertura dei contatti, con questa soluzione sembra essere sicuro in breve.

Utilizzando gli ammortizzatori RC, è possibile sopprimere l'arco elettrico che si forma sulle punte di contatto.

Design tipico dei contatti EMR

Oltre ai classici contatti normalmente aperti (NO) e normalmente chiusi (NC), la meccanica della commutazione dei relè richiede anche una classificazione basata sull'azione.

Caratteristiche dell'esecuzione degli elementi di collegamento

I design dei relè elettromagnetici in questa forma di realizzazione consentono uno o più contatti di commutazione separati.

Ecco come appare un dispositivo tecnologicamente configurato per SPST: unipolare e unidirezionale. Sono disponibili anche altre opzioni.

L'esecuzione dei contatti è caratterizzata dalla seguente serie di abbreviazioni:

• SPST (Single Pole Single Throw) - unipolare unidirezionale;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - unipolare bidirezionale;
• DPST (Double Pole Single Throw) - bipolare unidirezionale;
• DPDT (Double Pole Double Throw) - bipolare bidirezionale.

Ciascuno di questi elementi di collegamento è indicato come un "polo". Ognuno di essi può essere collegato o resettato, attivando contemporaneamente la bobina del relè.

Sottigliezze dell'uso dei dispositivi

Nonostante la semplicità del design degli interruttori elettromagnetici, ci sono alcune sottigliezze della pratica dell'uso di questi dispositivi.

Pertanto, gli esperti non raccomandano categoricamente di collegare tutti i contatti dei relè in parallelo per commutare il circuito di carico con corrente elevata in questo modo.

Ad esempio, collegare un carico di 10 A tramite la connessione parallela di due contatti, ciascuno dei quali è progettato per una corrente di 5 A.

Queste sottigliezze dell'installazione sono dovute al fatto che i contatti dei relè meccanici non si chiudono o si aprono mai in un unico momento.

Di conseguenza, uno dei contatti verrà comunque sovraccaricato. E anche tenendo conto del sovraccarico a breve termine, è inevitabile un guasto prematuro del dispositivo in tale connessione.

Il funzionamento improprio, oltre a collegare il relè al di fuori delle regole di installazione stabilite, di solito termina con questo risultato. Quasi tutto il contenuto è esaurito all'interno

I prodotti elettromagnetici possono essere utilizzati come parte di circuiti elettrici o elettronici a basso consumo energetico come interruttori per correnti e tensioni relativamente elevate.

Tuttavia, è categoricamente sconsigliato passare diverse tensioni di carico attraverso i contatti adiacenti dello stesso dispositivo.

Ad esempio, commutare la tensione CA di 220 V e DC 24 V. Utilizzare sempre prodotti separati per ciascuna opzione al fine di garantire la sicurezza.

Tecniche di protezione dalla tensione inversa

Una parte importante di qualsiasi relè elettromeccanico è una bobina. Questa parte si riferisce a una categoria di carico ad alta induttanza perché presenta un avvolgimento del filo.

Qualsiasi bobina avvolta da filo presenta una certa impedenza costituita dall'induttanza L e dalla resistenza R, formando così un circuito serie LR.

Mentre la corrente scorre attraverso la bobina, viene creato un campo magnetico esterno. Quando il flusso di corrente nella bobina si interrompe in modalità "off", il flusso magnetico (teoria della trasformazione) aumenta e si verifica un EMF ad alta tensione inversa (forza elettromotrice).

Questo valore indotto della tensione inversa può essere più volte maggiore della tensione di commutazione.

Di conseguenza, esiste il rischio di danni a qualsiasi componente a semiconduttore situato accanto al relè. Ad esempio, un transistor bipolare o ad effetto di campo utilizzato per fornire tensione a una bobina di relè.

Opzioni di circuito, grazie alle quali viene fornita la protezione degli elementi di controllo a semiconduttore: transistor bipolari e ad effetto di campo, microcircuiti, microcontrollori

Un modo per prevenire danni a un transistor o a qualsiasi dispositivo a semiconduttore di commutazione, inclusi i microcontrollori, è collegare un diodo polarizzato inverso al circuito della bobina del relè.

Quando una corrente che fluisce attraverso la bobina immediatamente dopo uno scatto genera un emf posteriore indotto, questa tensione inversa apre il diodo polarizzato inverso.

L'energia accumulata viene dissipata attraverso il semiconduttore, il che impedisce danni al semiconduttore di controllo: transistor, tiristore, microcontrollore.

Un semiconduttore spesso incluso in un circuito a bobina è anche chiamato:

• diodo volano;
• diodo shunt;
• diodo inverso.

Tuttavia, non c'è molta differenza tra gli elementi. Tutti svolgono una funzione. Oltre all'utilizzo di diodi con polarizzazione inversa, vengono utilizzati anche altri dispositivi per proteggere i componenti a semiconduttore.

Le stesse catene di ammortizzatori RC, varistori di ossido di metallo (MOV), diodi zener.

Marcatura di dispositivi a relè elettromagnetici

Le designazioni tecniche contenenti informazioni parziali sui dispositivi sono generalmente indicate direttamente sul telaio del dispositivo di commutazione elettromagnetica.

Questa designazione si presenta come un'abbreviazione abbreviata e un insieme numerico.

Ogni dispositivo di commutazione elettromeccanica è etichettato tradizionalmente. Sul telaio o sul telaio, viene applicato approssimativamente lo stesso set di caratteri e numeri, indicando determinati parametri

Un esempio di marcatura del corpo dei relè elettromeccanici:

RES32 RF4.500.335-01

Questo record viene decifrato come segue: relè elettromagnetico a bassa corrente, serie 32, corrispondente all'esecuzione secondo il passaporto della Federazione Russa 4.500.335-01.

Tuttavia, tali designazioni sono rare. Opzioni abbreviate più comuni senza un'indicazione esplicita di GOST:

RES 32 335-01

Inoltre, non lo chassis (sul case) del dispositivo è la data di produzione e il numero di lotto. Per ulteriori informazioni, consultare la scheda tecnica del prodotto. Ogni dispositivo o lotto è completato con un passaporto.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video parla popolarmente di come funziona l'elettronica di commutazione elettromeccanica. Le sottigliezze delle strutture, le caratteristiche delle connessioni e altri dettagli sono chiaramente indicate:

I relè elettromeccanici sono stati usati come componenti elettronici per un po 'di tempo. Tuttavia, questo tipo di dispositivi di commutazione può essere considerato obsoleto. I dispositivi meccanici vengono sempre più sostituiti da dispositivi più moderni - puramente elettronici. Un esempio è relè a stato solido.

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