Przykłady zastosowania urządzeń i przekaźników, jak wybrać i poprawnie podłączyć przekaźnik

Przełączanie polega na włączaniu i wyłączaniu urządzenia w sieci. Aby to zrobić, użyj odłączników, przełączników, wyłączników, przekaźników, styczników, rozruszników. Ostatnie trzy (przekaźniki, stycznik i rozrusznik magnetyczny) mają podobną budowę, ale są zaprojektowane dla różnych obciążeń. Są to elektromechaniczne urządzenia przełączające. Początkujący często mają pytania takie jak:

• „Dlaczego przekaźnik ma tak wiele kontaktów?”;

• „Jak wymienić przekaźnik, jeśli nie ma podobnego układu pinów?”;

• „Jak wybrać przekaźnik?”.

Spróbuję odpowiedzieć na wszystkie te pytania w artykule.

Do czego służy przekaźnik?

Aby włączyć obciążenie, należy przyłożyć napięcie do jego wniosków, może być ono stałe i zmienne, z inną liczbą faz i biegunów.

Napięcie można przyłożyć na kilka sposobów:

• Połączenie wtykowe (włóż wtyczkę do gniazdka lub wtyczkę do gniazdka);

• Odłącznik (jak na przykład włączasz światło w pokoju);

• Przez przekaźnik, stycznik, rozrusznik lub półprzewodnikowe urządzenie przełączające.

Pierwsze dwie metody są ograniczone zarówno maksymalną mocą przełączania, jak i lokalizacją punktu przyłączenia. Jest to wygodne, jeśli jednocześnie włączasz światło lub urządzenie za pomocą przełącznika lub automatu i są one umieszczone obok siebie.

Na przykład podam sytuację, na przykład zbiornik na wodę (kocioł) - jest to dość duże obciążenie (1-3 kW lub więcej). Pobór mocy elektrycznej w korytarzu, a na panelu elektrycznym automatycznie włączasz kocioł, a następnie musisz przedłużyć kabel o przekroju 2,5 metra kwadratowego. mm 3-5 metrów. A jeśli musisz uwzględnić taki ładunek na dużą odległość?

Do zdalnego sterowania możesz użyć tego samego odłącznika, ale im większa odległość, tym większy będzie opór kabla, co oznacza, że ​​będziesz musiał użyć kabli o dużym przekroju, a to jest drogie. Tak, a jeśli kabel się zepsuje, niemożliwe jest włączenie urządzenia bezpośrednio na miejscu.

Aby to zrobić, możesz użyć przekaźnika zainstalowanego bezpośrednio w pobliżu obciążenia i włączyć go zdalnie. Nie potrzebujesz do tego grubego kabla, ponieważ sygnał sterujący jest zwykle od jednostek do dziesiątek watów, podczas gdy można włączyć obciążenie kilku kilowatów.

Przełączniki i odłączniki - potrzebne do ręcznego włączenia obciążenia, aby automatycznie sterować nim, musisz użyć przekaźników lub urządzeń półprzewodnikowych.

Zakresy przekaźnika:

• Schematy ochrony instalacji elektrycznych. Do automatycznego wprowadzania energii ochrony przed niskim i wysokim napięciem, Przekaźniki prądowe - do wyzwalania zabezpieczeń prądowych, umożliwiających uruchomienie maszyn elektrycznych itp .;

• Automatyzacja

• Oprzyrządowanie i automatyzacja;

• Systemy bezpieczeństwa;

• Do zdalnego włączenia.

Jak działa przekaźnik?

Przekaźnik elektromagnetyczny składa się z cewki, zwory i zestawu styków. Zestaw kontaktów może być inny, na przykład:

• Przekaźniki z jedną parą styków;

• Z dwiema parami styków (normalnie zamknięty - NC i normalnie otwarty - NO);

• Z kilkoma grupami (do kontrolowania obciążenia niezależnie od siebie obwodów).

Cewkę można zaprojektować dla różnych wartości prądu stałego i przemiennego, możesz wybrać dla swojego obwodu, aby nie używać dodatkowego źródła do sterowania cewką. Styki mogą przełączać zarówno prąd stały, jak i przemienny, prąd i napięcie są zwykle wskazane na pokrywie przekaźnika.

Moc obciążenia zależy od zdolności przełączania urządzenia ze względu na jego konstrukcję, komora łukowa jest obecna w silnych elektromagnetycznych urządzeniach przełączających do sterowania silnym obciążeniem rezystancyjnym i indukcyjnym, na przykład silnikiem elektrycznym.

Przekaźnik oparty jest na polu magnetycznym. Kiedy prąd jest dostarczany do cewki, linie siły pola magnetycznego przenikają jej rdzeń. Kotwica jest wykonana z materiału namagnesowanego i przyciąganego do rdzenia cewki. Styk miedziany z tworzywa sztucznego i elastyczny eyeliner (drut) można umieścić na kotwicy, następnie kotwa jest zasilana energią, a napięcie jest przykładane do stałego kontaktu za pośrednictwem szyn miedzianych.

Napięcie jest podłączone do cewki, pole magnetyczne przyciąga zworę, zamyka lub otwiera styki. Kiedy napięcie zanika, zwora wraca do normy ze sprężyną powrotną.

Mogą istnieć inne konstrukcje, na przykład, gdy kotwica popycha ruchomy styk i przełącza się z normalnej na aktywną, co pokazano na poniższym rysunku.

Konkluzja: Przekaźnik pozwala niewielkiemu prądowi przez cewkę sterować dużym prądem przez styki. Wielkość napięcia sterującego i przełączanego (poprzez styki) może być różna i nie zależy od siebie. W ten sposób uzyskujemy galwanicznie izolowaną kontrolę obciążenia. Daje to znaczną przewagę nad półprzewodnikami. Faktem jest, że sam tranzystor lub tyrystor nie jest izolowany galwanicznie, a ponadto jest bezpośrednio podłączony.

Prądy podstawowe są częścią prądu przełączanego przez obwód emiter-kolektor w tyrystorze, w zasadzie sytuacja jest podobna. Jeśli złącze PN jest uszkodzone, napięcie obwodu przełączanego może przejść do obwodu sterującego, jeśli jest to przycisk, to jest w porządku, a jeśli jest to układ scalony lub mikrokontroler - najprawdopodobniej również ulegną awarii, dlatego dodatkowa izolacja galwaniczna realizowana jest za pomocą transoptora lub transformatora. Im więcej szczegółów, tym mniejsza niezawodność.

Korzyści z przekaźnika:

• prostota projektu;

• łatwość utrzymania możesz skontrolować większość przekaźników, na przykład oczyścić styki z sadzy, a to będzie działać ponownie, a przy pewnej zręczności możesz wymienić cewkę lub lutować jej wnioski, jeśli wypadną z kontaktów wychodzących;

• pełna izolacja galwaniczna obwodu zasilania i obwodu sterowania;

• niska rezystancja styku.

Im niższa rezystancja styków, tym mniejsze jest na nich napięcie i mniejsze nagrzewanie. Przekaźniki elektroniczne wytwarzają ciepło, nieco niżej opowiem o nich krótko.

Wady przekaźnika:

• ze względu na fakt, że konstrukcja jest zasadniczo mechaniczna - ograniczona liczba operacji. Chociaż w przypadku nowoczesnych przekaźników dochodzi do milionów operacji. Zatem wątpliwy moment jest wadą.

• szybkość reakcji. Przekaźnik elektromagnetyczny wyzwala się w ułamku sekundy, podczas gdy przełączniki półprzewodnikowe mogą przełączać miliony razy na sekundę. Dlatego konieczne jest rozsądne podejście do wyboru sprzętu przełączającego.

• w przypadku odchyleń od napięcia sterującego przekaźnik może grzechotać, tj. stan, w którym prąd przepływający przez cewkę jest mały, do normalnego trzymania zwory i „brzęczy”, otwierając i zamykając z dużą prędkością. Jest to obarczone wczesną porażką. Następująca zasada: aby sterować przekaźnikiem, sygnał analogowy musi być dostarczany przez urządzenia progowe, takie jak wyzwalacz Schmidta, komparator, mikrokontroler itp.;

• Klika po uruchomieniu.

Charakterystyka przekaźnika

Aby wybrać odpowiedni przekaźnik, należy wziąć pod uwagę szereg parametrów, które opisują jego funkcje:

1. Napięcie cewki. Przekaźnik 12 V nie będzie działał stabilnie lub w ogóle się nie włączy, jeśli do cewki zostanie przyłożone 5 V.

2. Prąd przepływający przez cewkę.

3. Liczba grup kontaktów. Przekaźnik może być 1-kanałowy, tj. zawierają 1 parę przełączającą. A może 3-kanałowy, który pozwoli Ci podłączyć 4 bieguny do obciążenia (na przykład trzy fazy 380 V)

4. Maksymalny prąd przez kontakty;

5. Maksymalne napięcie przełączania. Dla tego samego przekaźnika jest inny dla prądów stałych i przemiennych, na przykład 220 V AC i 30 V DC.Wynika to z osobliwości łuku elektrycznego podczas przełączania różnych obwodów elektrycznych.

6. Metoda instalacji - bloki zacisków, zacisk do zacisków, lutowanie do płytki lub Montaż na szynie DIN.

Przekaźniki elektroniczne

Normalny przekaźnik elektromagnetyczny klika po uruchomieniu, co może zakłócać korzystanie z takich urządzeń w domach. Przekaźnik elektroniczny, lub jak się go nazywa przekaźnik półprzewodnikowy, pozbawiony tej wady, ale wytwarza ciepło, ponieważ jako klucz stosuje się tranzystor (dla przekaźnika prądu stałego) lub triak (dla przekaźnika prądu przemiennego). Oprócz klucza półprzewodnikowego w przekaźniku elektronicznym jest zainstalowany przekaźnik elektroniczny, aby zapewnić możliwość sterowania kluczem za pomocą pożądanego napięcia sterującego.

Taki przekaźnik wykorzystuje do kontroli stałe napięcie od 3 do 32 i zamienia napięcie przemienne od 24 do 380 V prądem o wartości do 10 A.

Zalety:

• niskie zużycie prądu sterującego;

• brak hałasu podczas przełączania;

• większy zasób (miliard lub więcej operacji, a to tysiąc razy więcej niż zasoby elektromagnetyczne).

Wady:

• nagrzewa się;

• może się poparzyć w wyniku przegrzania;

• warte więcej;

• jeśli się pali, nie będzie działać.

Jak podłączyć przekaźnik?

Poniższy rysunek pokazuje schemat podłączenia przekaźnika do sieci i obciążenia. Faza jest podłączona do jednego ze styków mocy, do drugiego obciążenia, a zero do drugiego zacisku obciążenia.

Więc jednostka napędowa idzie. Obwód sterujący składa się w następujący sposób: źródło zasilania, takie jak akumulator lub zasilacz, jeśli przekaźnik jest sterowany prądem stałym, jest podłączony do cewki za pomocą przycisku. W celu sterowania przekaźnikiem prądu przemiennego obwód jest podobny, do cewki doprowadzane jest napięcie przemienne o pożądanej wartości.

Tutaj oczywiste jest, że napięcie sterujące nie zależy od napięcia w obciążeniu, również z prądami. Poniżej widać obwód sterujący aktywatorów centralnego zamka samochodu z kontrolą dwubiegunową.

Następnym zadaniem, aby aktywator mógł przejść do przodu, musisz podłączyć plus i minus do jego elektromagnesu, aby przesunąć go z powrotem - polaryzacja musi zostać zmieniona. Odbywa się to za pomocą dwóch przekaźników z 5 stykami (normalnie zamknięty i normalnie otwarty).

Kiedy napięcie jest dostarczane do lewego przekaźnika, plus jest doprowadzany do dolnego drutu (zgodnie z obwodem) aktywatora, poprzez normalnie zamknięte styki prawego przekaźnika, górny drut aktywatora jest podłączony do ujemnego zacisku (do masy).

Gdy napięcie zostanie przyłożone do cewki prawego przekaźnika, a lewy jest pozbawiony napięcia, polaryzacja zostaje odwrócona: a ponadto, poprzez normalnie otwarty styk prawego przekaźnika, jest doprowadzany do górnego drutu. A poprzez normalnie zamknięty styk prawego przekaźnika - dolny drut aktywatora jest podłączony do masy.

Podałem ten konkretny przypadek jako przykład faktu, że za pomocą przekaźnika można nie tylko włączyć napięcie do obciążenia, ale także wdrożyć różne schematy połączeń i odwrócenia polaryzacji.

Jak podłączyć przekaźnik do mikrokontrolera

Wygodne jest użycie przekaźnika do kontroli obciążenia prądu przemiennego przez mikrokontroler. Ale pojawia się mały problem: pobór prądu przez przekaźnik często przekracza maksymalny prąd przechodzący przez styk mikrokontrolera. Aby go rozwiązać, musisz zwiększyć prąd.

Schemat pokazuje połączenie przekaźnika z cewką 12 V. W tym przypadku tranzystor odwrotnej przewodności VT4 pełni rolę wzmacniacza prądowego, rezystor R jest potrzebny do ograniczenia prądu w podstawie (ustawiony tak, aby prąd nie przekraczał prądu maksymalnego przez styk mikrokontrolera).

Rezystor w obwodzie kolektora jest potrzebny do ustawienia prądu cewki, jest wybierany zgodnie z wartością prądu odpowiedzi przekaźnika, w zasadzie można go wykluczyć. Równolegle z cewką instalowana jest dioda odwrotna VD2 - jest potrzebna, aby wybuchy indukcji własnej nie zabiły tranzystora i mocy wyjściowej mikrokontrolera. W przypadku diody wybuchy będą kierowane w stronę źródła zasilania, a energia pola magnetycznego przestanie działać.

Arduino i przekaźniki

Dla miłośników Arduino Istnieją gotowe osłony przekaźników i oddzielne moduły.Aby zabezpieczyć wyjścia mikrokontrolera, w zależności od konkretnego modułu, można zastosować transoptor sygnału sterującego, co znacznie zwiększy niezawodność obwodu.

Schemat takiego modułu to:

Rozmawialiśmy o charakterystyce przekaźnika, więc często są one wskazane w oznaczeniach na przedniej okładce. Zwróć uwagę na zdjęcie modułu przekaźnikowego:

• 10A 250VAC - oznacza, że ​​jest w stanie kontrolować obciążenie napięciem przemiennym do 250V i prądem do 10A;

• 10A 30VDC - w przypadku prądu stałego napięcie w obciążeniu nie powinno przekraczać 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - oznaczenie, zależy od każdego producenta. Widzimy w nim 05VDC - oznacza to, że przekaźnik będzie pracował na napięciu 5V na cewce.

Jednocześnie przekaźnik ma styki normalnie otwarte, tylko 1 styk ruchomy. Schemat połączeń Arduino pokazano poniżej.

Wniosek

Przekaźnik jest klasycznym urządzeniem przełączającym, które jest używane wszędzie: panele sterowania w warsztatach przemysłowych z rozdzielnicami, w automatyce, do ochrony sprzętu i ludzi, do selektywnego łączenia określonego obwodu, w urządzeniach dźwigowych.

Dla początkującego elektryka, inżyniera elektroniki lub amatora radiowego bardzo ważne jest, aby nauczyć się obsługiwać przekaźniki i tworzyć z nimi obwody, dzięki czemu można ich używać w pracy i domu, wdrażając algorytmy przekaźnikowe bez użycia mikrokontrolerów. Chociaż zwiększy to rozmiar, znacznie poprawi niezawodność obwodu. W końcu niezawodność to nie tylko trwałość, ale także niezawodność i łatwość konserwacji!