Указательное реле — устройство, принцип действия, назначение

Реле – это электротехническое устройство с прозрачным и понятным принципом работы. Его основное предназначение связано с разъединением и соединением цепи в зависимости от тех или иных условий.

Устройство и принцип работы реле

Реле представляет собой катушку, состоящую из немагнитного основания, на которое намотан провод из меди с тканевой или синтетической изоляцией, но чаще всего с диэлектрическим лаковым покрытием. Внутри катушки установленной на нетокопроводящее основание, размещается металлический сердечник. Также в устройстве имеются пружины, якорь, соединительные элементы и пары контактов.

При подаче тока на обмотку электромагнита (соленоида) сердечник притягивает якорь, который соединяется с контактом и электрическая или электронная цепь замыкается. При снижении силы тока до определенного значения, якорь, под действием пружины, возвращается на исходную позицию, вследствие чего происходит размыкание цепи.

Более плавная и точная работа достигается благодаря использованию резисторов, а защиту от скачков напряжения и искрения обеспечивает установка конденсаторов.

У большинства электромагнитных реле имеется не одна, а несколько пар контактов, что позволяет управлять несколькими цепями одновременно.

Простейшая схема устройства электромагнитного соленоида

Если в двух словах, то этот вид коммутационного устройства работает по принципу электромагнитной индукции. Благодаря довольно простому принципу действия реле имеют высокую надежность в эксплуатации.

В видеоролике ниже разъясняется принцип действия электромагнитного КУ:

Реле времени

Реле времени (ЭВ) применяют для создания независимых от тока требуемых выдержек времени, обеспечивая, таким образом, селективную работу отдельных защит. Реле времени конструктивно имеют много разновидностей. Разберем работу реле времени на примере электромагнитных реле с часовым механизмом серий ЭВ – 100 и ЭВ – 200.

Реле серии ЭВ – 100 применяют в цепях оперативного постоянного тока на напряжения в 24, 48, 110 и 220 В, а ЭВ – 200 для работы в оперативных цепях переменного тока на напряжения 127, 220 и 380 В.

На рисунке ниже показано устройство реле времени ЭВ – 100:

Работа реле осуществляется следующим образом. Когда обмотка электромагнита 1 обесточена, рычаг часового механизма 17 отведен вверх до упора и удерживается на месте якорем 23 действием пружины якоря 22, при этом ведущая пружина 8 растянута (заведена). При замыкании контакта основного (пускового) реле по обмотке электромагнита ЭВ, включенной в оперативную цепь последовательно, потечет ток. Под действием электромагнитных сил якорь 23 втянется, и рычаг часового механизма опустится вместе с якорем, при этом зубчатый сегмент 13 под действием пружины 8 начнет вращаться по часовой стрелке, а ведущая шестерня 12 вместе с подвижным контактом 11 – против часовой стрелки. С помощью фрикционного сцепления на одном валу посажен часовой механизм (детали 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 15, 16), который обеспечивает постоянную частоту вращения подвижного контакта 11. Когда подвижной контакт доходит до неподвижных контактов 10 и замыкает их, оперативная цепь тоже замкнется и реле даст импульс на отключение выключателя.

Изменение уставок реле (выдержки времени) осуществляют путем изменения расстояния между подвижными и неподвижными контактами (увеличением или уменьшением расстояния). Время срабатывания реле устанавливается на шкале 9, отградуированной в секундах. Контакты 18, 20, 21и поводок 19 используются тогда, когда требуется мгновенное срабатывание реле (без выдержки времени).

При исчезновении тока в катушке (линия отключена) якорь под действием пружины 22 поднимается вверх, а с ним и рычаг часового механизма и реле будут готовы для работы.

Промежуточные реле

Промежуточные реле (РП) благодаря наличию в них большого количества нормально замкнутых и разомкнутых контактов применяются в релейной защите, когда необходимо одновременно замыкать и размыкать несколько независимых цепей (цепи управления сигнализации, выключателей и другие), подключаемые к разным контактам реле. Кроме того, наличие у них мощных контактов дает возможность использовать их для разгрузки маломощных контактов основных реле от больших токов (для замыкания цепей электромагнитных приводов выключателей).

Промышленностью выпускается большое количество промежуточных реле, работающих на электромагнитном принципе. Основным элементом промежуточных реле является электромагнит с подвижным якорем и подвижная система комбинированных контактов (нормально закрытых и открытых), связанных с якорем. Промежуточные реле изготавливаются для работы в оперативных цепях переменного и постоянного тока. Реле РП – 23 и РП – 24 работают в оперативных цепях постоянного напряжением 12, 24, 48, 110 и 220 В, а реле РП – 25, РП – 26 – в цепях переменного тока напряжением 100 и 220 В.

На рисунке ниже показаны устройство и принцип действия реле РП – 23:

Реле состоит из катушки 12, размещенной на сердечнике 11, якоря 9 неподвижных контактов 4, подвижной контактной системы 5, разделенной изоляционными втулками 6, возвратной пружины 3, скобы 2, на которой закреплен сердечник упора 7, ограничителя хода якоря 10 и основания реле 1.

При подаче напряжения на катушку реле якорь, втягиваясь, хвостовиком 8 перемещает подвижную контактную систему вниз. При этом замыкаются нормально открытые контакты и размыкаются нормально закрытые контакты. Реле имеет четыре нормально открытых контакта и один нормально закрытый. При исчезновении тока в катушке реле под действием пружины 3 контактная система возвращается в исходное положение.

Классификация

По виду физических явлений, используемых для действия:

  • электромагнитные
    • нейтральные;
    • поляризованные;
  • магнитоэлектрические;
  • ферродинамические;
  • индукционные реле;
    • с вращающимся полем;
    • с бегущим полем;
  • ферромагнитные;
  • магнитострикционные;
  • электростатические;
  • электронные;
  • ионные;
  • полупроводниковые (твердотельные);
  • сегнетоэлектрические;
  • пьезоэлектрические;
  • МЭМС-реле;
  • фотоэлектрические
    • эмиссионные;
    • резистивные;
  • резонансные;
  • тепловые:

По виду физических величин, на которые реагируют: По назначению делятся на:

  • аварийные
  • контроля и управления
    • воспринимающие;
    • исполнительные;
    • промежуточные.

Обозначение на схемах

На принципиальных электрических схемах реле обозначается следующим образом:

На некоторых схемах ещё можно встретить обозначения по ГОСТ 7624-55.

Виды указательных реле

По первоначальному положению контактов устройства разделяются на:

  • с разомкнутыми клеммами в нормальном состоянии;
  • с замкнутыми контакторами в первоначальной позиции;
  • контакторами, переключающимися при определенном действии.

Также реле производятся для цепей постоянного и переменного тока. Устройства для постоянных цепей разделяются на следующие типы:

  • поляризованные, чувствительные к знаку импульса — при его изменении происходит переключение;
  • нейтрали, определяющие присутствие либо отсутствие командного импульса;
  • комбинированные, учитывающие одновременно и присутствие командного импульса, и его знак.

Указательное реле позволяет повысить эффективность контроля и упростить упарвление работой системы

По исполнению реле разделены на две группы:

  • статические, в свою очередь разделяющиеся на ионные, МПЦ, ферромагнетики, полупроводники;
  • электромеханические, разделяющиеся на магнитоэлектрические, электродинамические, электромагнитные, индукционные, термореле.

РУ также разделяются в зависимости от контролируемой величины:

  • напряжению;
  • мощности;
  • времени;
  • тока и др.

Назначение и принцип работы

Во многих отраслях промышленности, тем более энергетической, переключение источников электроэнергии и потребителей выполняется постоянно — как автоматикой и защитой, так и непосредственно персоналом. Каждое из таких переключений требует учета, контроля и тщательного анализа для предотвращения нештатных ситуаций и повышения эффективности управления работой системы.

Указательное реле РУ-21 в климатическом исполнении У4 выпускаются со времен СССР

Органы чувств оператора не способны уловить колебания алгоритмов в электрической схеме, которые требуется определить для принятия того или иного оперативного решения. От таких решений часто зависит надежность и бесперебойность электроснабжения.

Для улавливания отклонений в сети в цепях устанавливаются указательные реле, изменяющие начальное состояние при изменении определенной величины в подлежащем контролю приборе. Такие реле получили название указательных (сигнальных), существует и специальное обозначение — блинкер.

Блинкеры способны указать на происходящую внутри контролируемого прибора операцию. Контакты таких устройств используются в цепях связи и коммуникаций с ограничением по току, сила которого не должна превышать 2А.

Указательные приборы позволяют оператору либо диспетчеру следить за функционированием систем и входящих в них защитных схем и автоматических приборов по:

  • индикаторам;
  • аудиосигналам;
  • расположению указателей.

Элемент, служащий для сбора и подачи данных — указательное реле. Посредством него осуществляется контроль появления напряжения либо тока на конкретном интервале схемы. После прихода к вставке происходит срабатывание устройства, перевод контактов в определенную позицию и подача команды для перемещения указателя.

В такой позиции деталь будет располагаться до осмотра реле оператором и фиксации выполненной операции. Затем элемент возвращается в первоначальное положение.

Реле указательное выполняет такие функции:

  • включается при переключении в подлежащую контролю схему обмотки поднятием груза либо натяжкой возвратной пружины элемента сигнализации;
  • срабатывает при выявлении в подлежащей контролю системе каких-либо нарушений;
  • возвращается к нормальному рабочему положению вручную после обращения внимания на сработку контролирующего систему оператора.

Основные характеристики КУ

К основным характеристикам, на которые следует обратить внимание при выборе данного вида коммутационного устройства, относят:

  • чувствительность – срабатывание от подаваемого на обмотку тока определенной силы, достаточной для включения устройства;
  • сопротивление обмотки электромагнита;
  • напряжение (ток) срабатывания – минимально допустимое значение, достаточное для переключения контактов;
  • напряжение (ток) отпускания – значение параметра, при котором происходит отключение КУ;
  • время притягивания и отпускания якоря;
  • частота срабатывания с рабочей нагрузкой на контактах.

Применение

Приборы применяются в электрических сетях, имеющих постоянные и переменные характеристики тока. Коммутация применяется в системах автоматизации, регулирование электроприводами. Указательное реле применяется в электроэнергетических и технологических агрегатах и системах контроля над ними.

Указательное реле применяется в большинстве отраслях промышленности. Самой популярной является энергетическая область применения. При этом коммутация происходит посредством автоматики, при помощи защиты, а также работниками.

Некоторые виды реле имеются в бытовых приборах, таких как холодильник, стиральная машина, телевизоры, котлы отопления. Эти приборы более чувствительны к перепадам напряжения и реагируют как на низкий его показатель, так и на высокий. При этом такая бытовая техника может выйти из строя.

Помимо этого приборы получили большой спрос в военном деле, самолетостроении, в космических кораблях, автотранспорте и на железных дорогах. Реле для данных сфер производства изготавливаются с учетом ударов, больших вибраций, линейного ускорения, то есть разрушающих факторов длительного и жесткого применения. Одновременно с этим указывается допустимое положение, при котором сохраняется работоспособность реле.

Разновидности указательных реле

  1. РУ-21. Применяются в схемах защиты для указания срабатывания РЗиА. Например, модификация РУ-21/0,006 рассчитана на эксплуатацию в условиях постоянного тока, величина срабатывания которого составляет 0,006 А.
  2. РУ-11. Используются для сигнализации аварийного состояния в электроцепях постоянного (до 220 В) или переменного тока (до 380 В при частоте 50 Гц и до 440 В при частоте 60 Гц). Могут применяться в устройствах автоматики, включая сейсмостойкие. Используются на высоте до 4300 м над уровнем моря. Температурный диапазон составляет от минус 50 до плюс 55 градусов. Модификация РУ-11/0,25 эксплуатируется в условиях переменного напряжения, уровень срабатывания которого составляет 0,25 А.

ПРУ-1. Используются для визуального контроля срабатывания автоматики и схем защиты. Модификация ПРУ-1/0,01 может применяться в условиях постоянного тока, величина срабатывания находится на уровне 0,01 А.

Оптимальный вариант исполнения указательного реле выбирается с учетом эксплуатационных условий и требований.

Обозначение на схеме

В любой электрической схеме реле постоянного и переменного тока обозначаются прямоугольником. С наибольшей стороны этой геометрической фигуры отводят линии выводов. Контакты изображаются точно так же, как и контакты на выключателях или переключателях. Обозначение устройства, расположенного около катушки, осуществляется с помощью штриховых линий. Если же контакты находятся в разных местах, то рядом с прямоугольником изображают букву «К» и порядковый номер, являющиеся маркировкой устройства.

Управление реле

Рассмотрим управление реле-указателем на примере модели РУ-21. В ней применена клапанная магнитная система. При срабатывании приходит в движение содержащий черные и белые сектора индикаторный диск, вместе с ним поворачивается контактный мост. Затем происходит замыкание контакторов, в окошках просвечивающейся лицевой стороны становятся видны сектора белого цвета. Такое реле возвращается в исходное положение только вручную.

Как выбрать реле?

Подбор указательных реле в большинстве случаев производится по обмоточным данным при последовательной обмотке.

Принимая известной величину сопротивления обмотки промежуточного реле, от которой последовательно предполагается включение последовательной обмотки реле указательного, рассчитывается проходящий в цепи ток. Сопротивление обмотки прибора-указателя при этом не учитывается. Также следует принять во внимание, что напряжение может снизиться до значения примерно 80% от стандартного для цепи постоянного оперативного тока.

Совет №2: По рассчитанной величине тока сработки необходимо подбирать тип и марку указательного устройства, в соответствии с которой рассчитывается сопротивление обмотки реле.

Ведущие производители реле

Возможные ошибки при подключении

  • Типичной ошибкой является использование реле определенного типа в неподходящих для него условиях цепи. Чаще всего такая ошибка приводит к выходу устройства из строя при первом же срабатывании.
  • Еще одной часто встречающейся ошибкой можно назвать эксплуатацию реле в климатических условиях, не отвечающих варианту исполнения устройства. Прибор будет работать непродолжительное время.

Где приобрести реле и их стоимость

Реле в зависимости от типа КУ, производителя, сферы применения и продавца могут стоить от 15$ до нескольких сотен. Приобрести необходимое коммутационное устройство можно непосредственно у производителя в традиционных специализированных магазинах или интернете. В настоящее время купить нужное реле любого типа и назначения не составит труда. Существуют специальные каталоги, в которых указывается маркировка, компания-производитель, параметры и стоимость изделия.

Ссылка на основную публикацию