Relè di controllo del solenoide, come funziona il relè
Un relè è un dispositivo elettrico progettato per commutare i circuiti elettrici (cambiare bruscamente i valori di uscita) per determinate variazioni dei valori di ingresso elettrici o non elettrici.
Gli elementi a relè (relè) sono ampiamente utilizzati nei circuiti di controllo e automazione perché possono essere utilizzati per controllare grandi potenze di uscita con segnali di ingresso a bassa potenza; adempiere operazioni logiche; creazione di dispositivi relè multifunzionali; effettuare la commutazione di circuiti elettrici; correggere le deviazioni del parametro controllato dal livello impostato; svolge le funzioni di un elemento di memoria, ecc.
La prima staffetta è stata inventata dall'americano J. Henry nel 1831 e basato sul principio di funzionamento elettromagnetico, va notato che il primo relè non era un relè di commutazione, ma il primo relè di commutazione fu inventato dall'americano S.Breeze Morse nel 1837, che in seguito utilizzò in un apparato telegrafico ... La parola staffetta deriva dall'inglese staffetta, che significa cambiare i cavalli di posta stanchi nelle stazioni o passare il testimone (testimone) a un atleta stanco.
Classificazione dei relè
I relè sono classificati secondo diversi criteri: in base al tipo di grandezze fisiche in ingresso a cui reagiscono; dalle funzioni che svolgono nei sistemi di gestione; per progettazione, ecc. In base al tipo di grandezze fisiche, si distinguono elettriche, meccaniche, termiche, ottiche, magnetiche, acustiche, ecc. relè. Da notare che il relè può rispondere non solo al valore di una certa grandezza, ma anche alla differenza di valori (relè differenziali), al cambiamento di segno di una grandezza (relè polarizzati), o al tasso di variazione di una quantità di input.
Dispositivo a relè
Un relè è solitamente costituito da tre elementi funzionali principali: sensoriale, intermedio ed esecutivo.
Un elemento percipiente (primario) percepisce la grandezza controllata e la trasforma in un'altra grandezza fisica.
Un elemento intermedio confronta il valore di questo valore con il setpoint e quando viene superato trasmette la prima azione all'azionamento.
Un attuatore trasferisce l'effetto dal relè ai circuiti controllati. Tutti questi elementi possono essere espressi o combinati tra loro.
L'elemento sensibile, a seconda della destinazione d'uso del relè e del tipo di grandezza fisica a cui risponde, può avere un diverso disegno, sia in termini di principio di funzionamento che in termini di dispositivo.Ad esempio, in un relè di massima corrente o in un relè di tensione, l'elemento sensibile è realizzato sotto forma di un elettromagnete, in un pressostato - sotto forma di membrana o manicotto, in un interruttore di livello - in un galleggiante, ecc.
Dal dispositivo dell'azionamento, i relè sono divisi in contatto e senza contatto.
I relè di contatto agiscono sul circuito comandato mediante contatti elettrici, il cui stato chiuso o aperto consente di fornire o un corto circuito completo o una completa interruzione meccanica del circuito di uscita.
I relè senza contatto influenzano il circuito controllato attraverso un cambiamento improvviso (brusco) dei parametri dei circuiti elettrici di uscita (resistenza, induttanza, capacità) o un cambiamento nel livello di tensione (corrente).
Caratteristiche del relè
Le caratteristiche principali del relè sono determinate dalle dipendenze tra i parametri delle grandezze di uscita e di ingresso.
Si distinguono le seguenti caratteristiche principali del relè.
1. La grandezza di attivazione del relè Xcr — il valore del parametro del valore di ingresso al quale il relè è acceso. Quando X < Xav, il valore dell'uscita è uguale a Umin, quando X ³ Xav, il valore di Y cambia bruscamente da Umin a Umax e il relè si accende. Il valore di accettazione con cui viene regolato il relè è chiamato setpoint.
2. Potenza di attuazione del relè Psr — la potenza minima che deve essere fornita all'organo ricevente per trasferirlo da uno stato di riposo a uno stato di funzionamento.
3. Potenza controllata Rupr — la potenza controllata dagli elementi di commutazione del relè nel processo di commutazione.Per quanto riguarda la potenza di comando, si distingue tra relè per circuiti di bassa potenza (fino a 25 W), relè per circuiti di media potenza (fino a 100 W) e relè per circuiti di alta potenza (oltre 100 W), che appartengono ai relè di potenza e sono chiamati contattori.
4. Tempo di risposta del relè tav — l'intervallo di tempo dal segnale Xav all'ingresso del relè fino all'inizio dell'azione sul circuito controllato. In base al tempo di risposta, ci sono relè normali, ad alta velocità, ritardati e relè temporizzati. Solitamente per relè normali tav = 50 ... 150 ms, per relè ad alta velocità tav 1 s.
Il principio di funzionamento e il dispositivo dei relè elettromagnetici
Grazie al semplice principio di funzionamento e all'elevata affidabilità, i relè elettromagnetici sono ampiamente utilizzati in sistemi di automazione e negli schemi di protezione degli impianti elettrici. I relè elettromagnetici sono divisi in relè CC e CA. I relè CC sono divisi in neutri e polarizzati. I relè neutri rispondono allo stesso modo alla corrente continua in entrambe le direzioni che scorre attraverso la sua bobina, mentre i relè polarizzati rispondono alla polarità del segnale di controllo.
Il funzionamento dei relè elettromagnetici si basa sull'uso delle forze elettromagnetiche che sorgono in un nucleo metallico quando la corrente passa attraverso le spire della sua bobina. Le parti del relè sono montate sulla base e coperte da un coperchio. Un'armatura mobile (piastra) con uno o più contatti è montata sopra il nucleo dell'elettromagnete. Di fronte a loro ci sono i corrispondenti contatti fissi accoppiati.
Nella posizione iniziale, l'ancora è trattenuta da una molla. Quando viene applicata la tensione, l'elettromagnete attrae l'armatura, vincendo la sua forza e chiude o apre i contatti, a seconda del design del relè.Dopo la diseccitazione, la molla riporta l'armatura nella sua posizione originale. Alcuni modelli possono avere componenti elettronici incorporati. Si tratta di un resistore collegato all'avvolgimento della bobina per un'attivazione più chiara del relè o/e di un condensatore parallelo ai contatti per ridurre la formazione di archi e il rumore.
Il circuito controllato non è elettricamente connesso in alcun modo al circuito di controllo; inoltre nel circuito controllato il valore della corrente può essere molto più alto che nel circuito di controllo. Cioè, i relè agiscono essenzialmente come un amplificatore per corrente, tensione e potenza in un circuito elettrico.
I relè CA funzionano quando viene applicata una corrente di una certa frequenza alle loro bobine, ovvero la principale fonte di energia è la rete CA. La costruzione del relè CA è simile a quella del relè CC, solo il nucleo e l'armatura sono realizzati con lamiere di acciaio elettrico per ridurre le perdite di isteresi e correnti parassite.
Vantaggi e svantaggi dei relè elettromagnetici
Il relè elettromagnetico presenta una serie di vantaggi che i concorrenti dei semiconduttori non hanno:
- capacità di commutare carichi fino a 4 kW con volume relè inferiore a 10 cm3;
- resistenza alle sovratensioni impulsive e ai disturbi distruttivi derivanti da scariche di fulmini e come risultato di processi di commutazione nell'ingegneria elettrica ad alta tensione;
- isolamento elettrico eccezionale tra il circuito di controllo (bobina) e il gruppo di contatti: l'ultimo standard da 5 kV è un sogno irraggiungibile per la maggior parte degli interruttori a semiconduttore;
- bassa caduta di tensione attraverso i contatti chiusi e, di conseguenza, bassa generazione di calore: quando si commuta una corrente di 10 A, un piccolo relè dissipa un totale di meno di 0,5 W attraverso la bobina e i contatti, mentre un relè triac emette più di 15 W all'atmosfera, che, in primo luogo, richiede un raffreddamento intensivo e, in secondo luogo, peggiora l'effetto serra sul pianeta;
- costo estremamente basso dei relè elettromagnetici rispetto agli interruttori allo stato solido
Notando i vantaggi dell'elettromeccanica, notiamo anche gli svantaggi del relè: bassa velocità di funzionamento, risorse elettriche e meccaniche limitate (sebbene molto grandi), creazione di interferenze radio durante la chiusura e l'apertura dei contatti e, infine, l'ultima e spiacevole proprietà — problemi con la commutazione di carichi induttivi e carichi CC ad alta tensione.
Una pratica applicativa tipica dei relè elettromagnetici ad alta potenza è la commutazione di carichi a 220 V CA o da 5 a 24 V CC con correnti di commutazione fino a 10-16 A. servo), lampade a incandescenza, elettromagneti e altre utenze attive, induttive e capacitive di energia elettrica nel range da 1 W a 2-3 kW.
Relè elettromagnetici polarizzati
Un tipo di relè elettromagnetico è un relè elettromagnetico polarizzato. La loro principale differenza rispetto ai relè neutri è la capacità di rispondere alla polarità del segnale di controllo.
La serie più comune di relè di controllo elettromagnetici
Relè intermedio serie RPL. I relè sono destinati all'uso come componenti in installazioni fisse, principalmente nei circuiti di controllo per azionamenti elettrici con tensioni fino a 440 V CC e fino a 660 V CA con una frequenza di 50 e 60 Hz.I relè sono adatti per il funzionamento in sistemi di controllo che utilizzano la tecnologia a microprocessore in cui la bobina di chiusura è circondata da un limitatore limitatore o con controllo a tiristori. Se necessario, è possibile installare uno dei seguenti dispositivi sul relè intermedio. plugin PKL e PVL… Corrente nominale dei contatti — 16A
Relè intermedio serie RPU-2M. I relè intermedi RPU-2M sono progettati per il funzionamento in circuiti elettrici per il controllo e l'automazione industriale di corrente alternata con tensione fino a 415 V, frequenza 50 Hz e corrente continua con tensione fino a 220 V.
Relè serie RPU-0, RPU-2, RPU-4. I relè sono prodotti con bobine di eccitazione CC per tensioni 12, 24, 48, 60, 110, 220 V e correnti di 0,4 — 10 A e bobine di eccitazione CA per tensioni 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 e correnti 1 - 10 A. Relè RPU-3 con bobine di alimentazione CC - per tensioni 24, 48, 60, 110 e 220 V.
I relè intermedi della serie RP-21 sono destinati all'uso nei circuiti di controllo di azionamenti elettrici a corrente alternata con una tensione fino a 380 V e nei circuiti CC con una tensione fino a 220 V. I relè RP-21 sono dotati di zoccoli a saldare, per din. binario o vite.
Le principali caratteristiche del relè RP-21. Intervallo di tensione di alimentazione, V: CC — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 CA con una frequenza di 50 Hz — 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 CA con una frequenza di 60 Hz — 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Tensione nominale del circuito di contatto, V: relè CC — 12 … 220, relè CA — 12 … 380 Corrente nominale — 6,0 A Quantità contatti chiusi . / riposo / interruttore — 0 … 4/0 … 2/0 … 4 Durata meccanica — almeno 20 milioni di cicli.
Relè elettromagnetico CC serie RES-6 come relè intermedio con tensione 80 — 300 V, corrente di commutazione 0,1 — 3 A
Viene anche utilizzato come serie intermedia di relè elettromagneticiRP-250, RP-321, RP-341, RP-42 e numerosi altri che possono essere utilizzati come relè di tensione.
Come scegliere un relè elettromagnetico
Le tensioni e le correnti di esercizio nella bobina del relè devono rientrare nei valori consentiti. Una diminuzione della corrente operativa nella bobina comporta una diminuzione dell'affidabilità del contatto e un aumento del surriscaldamento della bobina, una diminuzione dell'affidabilità del relè alla massima temperatura positiva consentita Anche una fornitura a breve termine con una tensione operativa aumentata alla bobina del relè è indesiderabile, poiché ciò provoca sovratensioni meccaniche in parti del circuito magnetico e gruppi di contatti e la sovratensione elettrica della bobina quando il circuito è aperto può causare la rottura dell'isolamento.
Quando si sceglie la modalità di funzionamento dei contatti del relè, è necessario tenere conto del valore e del tipo di corrente commutata, della natura del carico, del numero totale e della frequenza di commutazione.
Quando si commutano carichi attivi e induttivi, il più difficile per i contatti è il processo di apertura del circuito, poiché in questo caso, a causa della formazione di una scarica ad arco, si verifica l'usura principale dei contatti.
Bobine di dispositivi elettrici
Dispositivi di commutazione manuale. Interruttori a coltello