Реле: устройство и принцип работы

Реле — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин. Различают электрические, механические и тепловые реле.

Также существует класс электронных полупроводниковых приборов, именуемых оптореле (твердотельное реле), но он в данной статье не рассматривается.

В электронной схемотехнике иногда электронные блоки с функцией переключения цепи по изменению какого-либо физического параметра также называют реле. Например, фотореле, реле контроля фаз или реле-прерыватель указателей поворота автомобиля.

В этой статье мы расскажем об устройстве, классификации и принципе работы реле.

Устройство

Основные части электромагнитного реле - это электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами.

Классификация реле

По начальному состоянию контактов выделяются реле с:

• нормально замкнутыми контактами;
• нормально разомкнутыми контактами;
• переключающимися контактами.

По типу управляющего сигнала выделяются реле:

• Постоянного тока:

- нейтральные реле: полярность управляющего сигнала не имеет значения, регистрируется только факт его присутствия/отсутствия (пример: реле типа НМШ);

- поляризованные реле: чувствительны к полярности управляющего сигнала, переключаются при её смене (пример: реле типа КШ);

- комбинированные реле: реагируют как на наличие/отсутствие управляющего сигнала, так и на его полярность (пример: реле типа КМШ);

• Переменного тока:

- по допустимой нагрузке на контакты;

- по времени срабатывания.

По типу исполнения:

• Электромеханические реле:

- электромагнитные реле (обмотка электромагнита неподвижна относительно сердечника);

- герконовые реле; 

- магнитоэлектрические реле (обмотка электромагнита с контактами подвижна относительно сердечника); 

- термореле (биметаллическое);

- электродинамические реле;

- ферродинамические реле;

- индукционные реле. 

• Статические реле:

- ферромагнитные реле; 

- ионные реле;

- полупроводниковые реле.

По контролируемой величине:

• реле напряжения;
• реле тока;
• реле мощности;
• реле пневматического давления;
• реле контроля изоляции.

Специальные виды электромагнитных устройств:

• шаговый искатель;
• устройство защитного отключения;
• автоматический выключатель;
• реле времени;
• электромеханический счётчик.

Особенности работы

Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты.

В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче управляющего сигнала электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения управляющего напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.

Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей (такая ситуация часто обозначается в электротехнике как сухой контакт). Более того, в управляемой цепи величина тока может быть намного больше, чем в управляющей. Источником управляющего сигнала могут быть: слаботочные электрические схемы (например, дистанционного управления), различные датчики (света, давления, температуры и т. п.), и другие приборы, которые на выходе имеют минимальные значения тока и напряжения. Таким образом, реле выполняют роль дискретного усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Это свойство реле, кстати, имело широкое применение в самых первых дискретных (цифровых) вычислительных машинах. Впоследствии реле в цифровой вычислительной технике были заменены сначала лампами, потом транзисторами и микросхемами — работающими в ключевом (переключательном) режиме. В настоящее время имеются попытки возродить релейные вычислительные машины с использованием нанотехнологий.

В настоящее время в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяются транзисторы или тиристоры.

При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методом электролиза) для исключения возможности пробоя контакты управляемой цепи исполняются с большой контактной площадью и погружаются в масло (так называемая «масляная ячейка»).

Реле до сих пор очень широко применяются в бытовой электротехнике, в особенности для автоматического включения и выключения электродвигателей (пускозащитные реле), а также в электрических схемах автомобилей. Например, пускозащитное реле обязательно имеется в бытовом холодильнике, а также в стиральных машинах. В этих устройствах реле намного надёжнее электроники, так как оно устойчиво к броску тока при запуске электродвигателя и, особенно, к сильному броску напряжения при его отключении. Покупать релейное электрооборудование рекомендуется в специализированных электротехнических магазинах, где можно будет получить грамотную консультацию и в случае неправильного выбора вернуть товар обратно. На рынках покупать такие устройства нежелательно, так как на них чаще всего отсутствуют сертификаты соответствия или нарушены условия хранения.

Приобрести качественное реле можно в ТВК «ЭлектроЦентр» и на сайте интернет-магазина stv39.ru.