Co je to relé: zařízení, typy, vlastnosti, výrobci

Toto zařízení pro řízení napájení je jedním z nejběžnějších zařízení pro automatizaci procesů v elektrotechnice. Ve skutečnosti se jedná o automatický spínač zařízení, který zapíná nebo odpojuje elektrické obvody při dosažení prahových hodnot určitých podmínek a/nebo vnějších vlivů. Moderní relé se vyznačují značnými konstrukčními rozdíly, charakteristikami odezvy a širokou škálou různých provozních charakteristik. V dnešním přehledu se podrobněji podíváme na to, co je relé, jaké jsou typy, kde se používají a jaké mají vlastnosti.

K čemu je relé: rozsah použití

Relé našlo široké uplatnění v průmyslu. Používá se k automatizaci výrobních procesů a také k ochraně elektrických instalací. V současné době se široce používají jak elektronická zařízení řízená mikroprocesory, tak i analogová, jejichž pracovní obvod se skládá z rezistorů, tranzistorů, diod atd. Rozsah použití závisí na principu činnosti relé a typu řízené veličiny:

• Elektrické (elektromagnetické) – slouží k zapínání/vypínání elektrických spotřebičů, blokování napájení, násobení kontaktů atd. Mohou být řízeny mnoha vnějšími faktory, jako je napětí v elektrické síti, výkon, hodnota zatížení, počet požadavků (spínání). Taková zařízení se nejčastěji používají při připojování velkých elektráren, kde pracují v manuálním režimu. Taková zařízení se zřídka používají pro automatizační procesy a řízení logistických operací.
• Elektrotermální – sestávají ze systému bimetalických desek, které fungují jako kontakty. Princip fungování je založen na schopnosti kovů k lineární roztažnosti během zahřívání. Používají se kovové slitiny s různými koeficienty roztažnosti. Používají se jako teplotní detektory, ochranná zařízení (kontakty se při přehřátí rozpojí), časové senzory.
• Dočasný – jsou široce používány v řídicích a výrobních zařízeních. Díky použití různých zpomalovacích schémat u elektromagnetických, elektromotorických, jazýčkových a dalších typů mají široký rozsah časových intervalů, které lze nastavit.

Stručné historické pozadí vzniku relé

Většina historických dokumentů naznačuje, že první funkční příklady elektrických zařízení podobných moderním relé, která využívala princip elektromagnetického působení, získal americký fyzik Joseph Henry v roce 1835. Byly výsledkem práce na vylepšení telegrafního aparátu, který vynalezl J. Henry v roce 1831. Již v roce 1837 se zařízení dostalo do masové výroby a bylo široce používáno v telegrafii. Je však třeba poznamenat, že první získaná zařízení byla nespínací, tj. neplnila hlavní funkce, které jsou nyní přiřazeny mechanismům řízení relé.

Podle jiných zdrojů byly první reléové přístroje vytvořeny mezi lety 1830 a 1932 ruským vědcem a vynálezcem Schillingem P.L. Byly použity ve volacím zařízení elektromagnetického telegrafního přístroje, vyvinutého společně s mechanikem I.A. Švejkinem, které bylo předvedeno 21. října 1832. Velké množství elektrických kabelů potřebných pro provoz tohoto zařízení však znemožnilo jeho další použití a reléové prvky v jeho obvodu se nestaly široce známými.

Zajímavé! Název „štafeta“ pochází z anglického slova RELAY, které znamenalo postup střídání koní na tehdejších poštovních stanicích.

Jako samostatné zařízení, známé pod vlastním názvem, jsou relé zmíněna v patentových přihláškách na telegrafní přístroj Samuela Morseho z roku 1837.

Schéma a princip činnosti elektromagnetického relé

Nejjednodušší relé se skládá z kotvy, elektromagnetu (jádro a vinutí), vratné pružiny a spojovacích konstrukčních prvků: základny, rámu, jha. Při dodávání proudu se elektromagnet spustí a spojí kotvu s kontaktem, v důsledku čehož se elektrický obvod uzavře. Pokud se dodávka proudu zastaví nebo jeho parametry klesnou pod určitou hodnotu, pružina vrátí kotvu do původní polohy a rozpojí obvod. Kromě požadovaných prvků obsahují moderní elektromagnetická relé rezistory, které zajišťují přesnější provoz, a kondenzátory pro ochranu před přepětím.

Elektrické obvody řízené relé se nazývají řízené a vedení, kterým signál prochází, se nazývá řídicí vedení. Ve většině případů reléová zapojení fungují jako zesilovač, protože uzavírají výkonné napájecí obvody přivedením malého napětí. Způsob fungování relé závisí také na jeho typu: stejnosměrný nebo střídavý proud. Pro zařízení se střídavým proudem je typický provoz v závislosti na frekvenci vstupního signálu. Zařízení se stejnosměrným proudem přecházejí do pracovní polohy ve dvou případech:

• Polarizované – projevují citlivost na polaritu proudu, v závislosti na tom, zda je na ovládací kontakt přivedeno + nebo –, se kotva vychýlí různými směry;
• Neutrální – když proud teče oběma směry, kotva se vychýlí na jednu stranu.

Více o tom, jak relé funguje, schématu zařízení, účelu všech prvků a rozsahu použití, se dozvíte z videa:

Různá automatická zařízení obklopující člověka jsou postavena na dvou principech fungování nebo jejich kombinaci. Bavíme se o mechanice a elektrotechnice. Ty v podstatě využívají elektrický proud, jehož pohyb v elektrickém vedení je řízen ovládacími zařízeními. Patří mezi ně automatické a ruční spínače, reostaty a kondenzátory. Mezi první z nich patří relé různých typů: čas, osvětlení, proud.

Různé typy relé:

Princip činnosti zmíněných jističů spočívá v jednoduchém připojení a odpojení vedení toku energie ke spotřebiči. Funkčnost jako samostatné zařízení je dána skutečností, že počáteční impuls změny stavu může mít velmi nízký výkon – pouze několik milivoltů a mikroampérů, nebo gigantické, mimo stabilitu připojených spotřebičů. Stroj však bez problémů změní stav linky. První nuance týkající se relé je také důležitá v případě, kdy se k řízení toku proudu používají senzory, hodinové stroje nebo jakákoli jiná zařízení s nízkou spotřebou, která nejsou schopna provádět jiné činnosti než měření.

Proudová relé se používají jako součást ochranných zařízení, která chrání koncové spotřebitele před náhlými změnami v napájecí síti. Mluvíme o ampérových skokech nahoru a jejich okamžitém poklesu pod provozní úroveň. V takových chvílích automatická proudová relé vypínají napájení linky a chrání klientská zařízení před okolnostmi vyšší moci.

Většina lidí se přímo setkává s vybavením tohoto plánu. Stačí vyvolat automatické spínače umístěné na vstupu elektrického vedení do libovolného prostoru. Jsou jednou z možností proudových relé, určených pro standardní parametry sítě 220 V V případě, že dojde k prudkému nárůstu zatížení napájecího kanálu umístěného za strojem, dojde k vypnutí toku elektřiny v. směr nadměrné spotřeby. Obvykle se to stane, když dojde ke zkratu, který může způsobit požár. Zablokování toku proudu v takové situaci ušetří nejen zařízení na lince, ale také majetek majitele.

Princip činnosti a zařízení

Použití proudového relé:

Proudová relé mají minimální a maximální provozní hodnoty. První vypínají linku, když hodnota spotřeby klesne pod určitou úroveň, druhé, když odporová charakteristika překročí danou hodnotu. Fyzicky jsou na trhu prezentovány ve třech typech provedení: elektromagnetické, elektronické a digitální. Moderní modely kombinují všechny typy proudových relé v jednom zařízení.

Elektromagnetické

Nejjednodušší typ na výrobu, vyznačující se spolehlivostí, cenou a snadností použití. Základem jeho funkčnosti je boj mezi dvěma silami – mechanickou (snaží se pohnout kontaktním tlačníkem v jednom směru) a elektromagnetickou (pohybuje jej opačným směrem). První je určena konvenční pružinou se schopností regulovat trakci. Druhým je vinutí umístěné kolem pohyblivého prvku.

Zařízení pro relé elektromagnetického proudu:

U podproudového relé se stykač nejprve rozepne působením pružiny. Když je připojeno napájení, elektromagnet překoná mechanickou sílu a spojí vedení. Jakmile proud klesne pod určitou úroveň, výkon cívky již nebude stačit k překonání působení pružiny a kontakt se opět rozepne.

U relé pracujících na maximální proud je situace opačná. Zpočátku je vedení připojeno působením mechanické síly. Cívka se ji snaží otevřít, ale zatímco proud, který jí prochází, je slabý, pohyblivý prvek nedokáže překonat mechanický odpor.

• cena;
• jednoduchost;
• spolehlivost;
• skromnost.

• závislost na provozuschopnosti mechanické části;
• nepřesnost měření;
• nízká řezná rychlost;
• degradace citlivosti v průběhu času v důsledku opotřebení pružiny;

Mechanická zařízení této třídy nejsou univerzální, dělí se na relé maximálního a minimálního proudu.

Elektronické

Na rozdíl od předchozího typu nevyžadují pohyblivé části. Celá vnitřní struktura se skládá z:

• řídicí obvod jednoho nebo dvou tranzistorů nebo tyristorů omezujících odpor;
• sekvence prvků, které převádějí proudy k napájení obvodu;
• modul pro provádění vypnutí.

Ten může mít jak mechanickou, tak elektronickou strukturu. Níže je například uveden jednoduchý návrh stroje:

Horní mez pro činnost relé maximálního proudu je nastavena odporem R2. Dolní R3. Ten pro výše uvedený okruh je 0.2–0.3 A.

Zátěž na vedení X1 snižuje napětí na R3, část jeho zbytku jde na R2, kde je zhášena odporem rezistoru. Pokud počet ampérů překročí zadanou mez a proud pokračuje, báze tranzistoru V3 se otevře. To způsobí sepnutí vypínacího relé K1. Což otevřením kontaktů K1.1 a K1.2 přeruší obvod napájení zátěže. Chcete-li zařízení vrátit do neutrálního stavu toku proudu, použijte tlačítko S1 „Reset“.

Pokud jde o zbývající součásti obvodu, jako stabilizovaný zdroj energie pro zbývající prvky struktury slouží kombinace zenerovy diody V1, diody V2, rezistoru R1 a kondenzátoru C1. V4 chrání tranzistorový emitor před zpětným tokem energie v případě změny polarity v obvodech. K této události obvykle dochází, když je aktivováno elektromagnetické vypínací relé K1.

Jeden z průmyslových modelů elektronických proudových relé:

• univerzálnost zařízení – relé maximálního a minimálního proudu jsou zapojeny do společného, ​​relativně jednoduchého provedení;
• Jistič má dobrou citlivost.

• menší spolehlivost ve srovnání s elektromagnetickými;
• rozšíření funkcí pouze kvůli komplikovanosti obvodu.

Digitální

Další vývoj elektronických proudových relé vedl ke vzniku digitálních modelů. Zařízení ukládá informace o spotřebě v digitální podobě. Získá to převodem hodnot analogového senzoru na binární kód. Pokud je rozdíl příliš velký, mimo uživatelsky nastavené limity, zátěžové vedení se odpojí. Pokud se spotřeba vrátí do normálu, stroj jej znovu aktivuje. Není neobvyklé vybavit digitální proudová relé schopností komunikace s dalším zařízením, což usnadňuje jejich integraci do systémů chytré domácnosti.

Schéma uspořádání digitálního proudového relé a fotografie konečného zařízení:

• funkčnost;
• možnost vzdáleného ovládání sítě;
• nastavení parametrů zařízení;
• přesnost měření.

Nebyly zjištěny žádné nedostatky.

Praktické použití

Nuance použití nadproudových relé mezi jinými ochrannými zařízeními je možnost ručně nastavit parametry pro maximální a minimální proudové limity ve výstupním vedení, překročení vede k jeho zablokování. Tato zařízení se stávají zvláště důležitá v případech, kdy se zátěž sama periodicky zvyšuje na velké provozní hodnoty, například v případě elektromotorů. Jejich spuštění je rychlé, ale plynulé zvýšení spotřeby s následným poklesem na energetické normy. Jistič musí detekovat jmenovaný faktor bez vypnutí a zároveň reagovat na zkraty. Ty jsou podobné zařízením, která jsou spouštěna zvýšením odporu vedení, do kterého začne proudit elektřina ve velkém množství. Rozdíl spočívá pouze v okamžiku zvýšení zátěže. Není hladká, jako v případě elektromotoru, ale pilová. To znamená, že se prudce zvyšuje na maximum a v průběhu času neklesá.

Regulátory špičkového výkonu a nastavení pauzy pro zapnutí a vypnutí jsou jasně viditelné:

Další výhodou použití proudového relé je přítomnost pauzy při zapnutí mezi nastaveními. Faktem je, že v okamžiku připojení jakékoli zátěže k lince dochází ke skokovému nárůstu spotřeby. Stroj by neměl okamžitě vypínat napájení, ale měl by počkat určitou dobu, aby se zkontrolovala následná normalizace charakteristik spotřeby. A pokud odpor zátěže zůstává vysoký, vypněte napájení.

Mezi přerušením toku proudu a jeho obnovením musí být pauza, jinak může klientské zařízení selhat. To platí zejména pro transformátorová zařízení a elektromotory. Tedy všechna zařízení, kde je budicí vinutí.

Schémata zapojení proudových relé

Jako u všech případů použití klasické elektroinstalace je zde třífázové napájení a je určeno pro jednu linku. Podle toho se proudová ochranná relé dělí podle zapojení.

Jednoduché připojení třífázového proudového relé:

V jedné fázi bude obraz mírně odlišný. V níže uvedeném schématu byste měli věnovat pozornost připojení měřeného vedení přímo a přes proudový transformátor ke stroji. V druhém případě se šířka pracovního rozsahu zvětšuje. Použití zátěže v obou verzích měřicího obvodu je povinné, protože je určen počet ampérů vedení, pro které je nutné zajistit tok proudu v něm.

Rozvoj technologií vedl k rozdělení odběrných zařízení na prioritní a sekundární. První zahrnuje počítače, televize, set-top boxy a veškeré vybavení, které není žádoucí vypínat. Druhá zahrnuje zbytek vybavení, odpojení silového kontaktu od vedení je přijatelné. Mnoho proudových relé umožňuje ovládat dva typy zařízení samostatně – prioritní a sekundární.

Schéma zapojení pro prioritní a sekundární zátěž:

Poslední schéma je zajímavé i tím, že indukční metoda se používá jako proudový průtokoměr, u kterého stačí umístit napájecí vedení ke spotřebitelům mezi odpovídající snímače. To znamená, že není potřeba samostatné zatížení – svou roli hrají prioritní zařízení a samostatný proudový transformátor je nahrazen vestavěným. Jeho druhé vinutí je navíc samotný napájecí kanál pro klientské zařízení.

A schéma, které se týká konkrétně obvodů ochrany motoru. Jeho hlavní oblastí použití je výroba, protože výkonné třífázové motory se v každodenním životě používají jen zřídka.

Obvod ochrany motoru pomocí nadproudového relé:

Každý konkrétní model proudového relé má v závislosti na jeho funkčnosti a vnitřní struktuře nuance připojení. Je vhodné se s nimi seznámit v návodu k obsluze, aby se předešlo následným havarijním situacím.

Proudové relé je stroj, který chrání zařízení před přepětím. Jeho provoz je způsoben přepětím v ampérech, ke kterému dochází v důsledku zkratů, příliš vysokého zatížení nebo jiných okolností vyšší moci. V tomto případě nejsou relé podobného typu citlivá na dočasné zvýšení síly proudu.

Související videa

• Hlavní
• Оборудование
• Startéry, relé, motory