电磁控制继电器,继电器的工作原理
继电器是一种电气设备,旨在根据电气或非电气输入值的给定变化来切换电路(突然改变输出值)。
继电器元件(继电器)广泛用于控制和自动化电路中,因为它们可以用小功率输入信号控制大输出功率;实现 逻辑运算;创建多功能继电器设备;进行电路的切换;修复受控参数与设定水平的偏差;执行存储元件等的功能。
第一个继电器是由美国人 J.亨利在1831年根据电磁工作原理,应该注意到第一个继电器不是开关继电器,但第一个开关继电器是由美国人S发明的。1837年的Breeze Morse,后来被用在了电报装置上…… Relay这个词来自英文relay,意思是在车站更换疲惫的驿马,或者将接力棒(baton)传递给疲惫的运动员。
继电器分类
继电器根据不同的标准进行分类: 根据它们所反应的输入物理量的类型;通过他们在管理系统中执行的功能;通过设计等。根据物理量的类型,区分为电学、机械、热学、光学、磁学、声学等。中继。应该注意的是,继电器不仅可以响应某个量的值,还可以响应值的差异(差动继电器),响应量符号的变化(极化继电器),或响应输入量的变化率。
继电器装置
继电器通常由三个主要功能元件组成:感知、中间和执行。
感知(主要)元素感知受控量并将其转换为另一个物理量。
一个中间元件将这个值与设定值进行比较,当超过时,将第一个动作传输到驱动器。
执行器将效果从继电器转移到受控电路。所有这些元素都可以相互表达或组合。
根据继电器的用途和它所响应的物理量的类型,敏感元件可以有不同的设计,无论是在工作原理方面还是在设备方面。例如,在过流继电器或电压继电器中,敏感元件采用电磁铁形式,压力开关采用薄膜或套筒形式,液位开关采用浮子等形式。
按驱动器的装置,继电器分为接触式和非接触式。
触点继电器通过电触点作用于受控电路,其闭合或打开状态可以提供输出电路的完全短路或完全机械中断。
非接触式继电器通过输出电路参数(电阻、电感、电容)的突然(突然)变化或电压电平(电流)的变化来影响受控电路。
继电器特性
继电器的主要特性由输出参数和输入参数之间的依赖关系决定。
区分继电器的以下主要特性。
1、继电器动作幅度Xcr——继电器打开时的输入值参数值。当X < Xav时,输出值等于Umin,当X³Xav时,Y值突然由Umin变为Umax,继电器导通。调整继电器的接受值称为设定点。
2.继电器驱动功率Psr——必须提供给接收机构使其从静止状态转为工作状态的最小功率。
3、受控功率Rupr——继电器开关元件在开关过程中所控制的功率。关于控制功率,分为低功率电路继电器(最高 25 W)、中功率电路继电器(最高 100 W)和高功率电路继电器(超过 100 W),它们属于到功率继电器,称为接触器。
4、继电器响应时间tav——从Xav信号到继电器输入到被控电路开始动作的时间间隔。按响应时间分,有普通、高速、延时继电器和时间继电器。通常对于普通继电器tav = 50 ... 150 ms,对于高速继电器tav 1 s。
电磁继电器的工作原理和装置
由于其工作原理简单,可靠性高,电磁继电器被广泛应用于 自动化系统 和电气安装保护方案。电磁继电器分为直流继电器和交流继电器。直流继电器分为中性和极化。中性继电器对流过其线圈的两个方向的直流电响应相同,而极化继电器响应控制信号的极性。
电磁继电器的操作基于使用当电流通过线圈匝数时在金属芯中产生的电磁力。继电器部件安装在底座上并盖有盖子。带有一个或多个触点的可移动电枢(板)安装在电磁铁芯上方。在它们的对面是相应的成对固定触点。
在初始位置,锚由弹簧固定。施加电压时,电磁铁吸引电枢,克服其力并闭合或打开触点,具体取决于继电器的设计。断电后,弹簧将电枢返回到其原始位置。某些型号可能具有内置电子元件。这是一个连接到线圈绕组的电阻器,用于更清晰的继电器驱动,或/和一个与触点并联的电容器,以减少电弧和噪声。
受控电路未以任何方式与控制电路电气连接;此外,受控电路中的电流值可能比控制电路中的电流值高得多。也就是说,继电器本质上充当电路中电流、电压和功率的放大器。
交流继电器在一定频率的电流作用于它们的线圈时工作,也就是说,主要能量来源是交流网络。交流继电器的结构与直流继电器相似,只是铁芯和衔铁采用电工钢板制成,以减少磁滞损耗和 涡流.
电磁继电器的优缺点
电磁继电器具有半导体竞争对手所不具备的多项优势:
- 能够以小于 10 cm3 的继电器体积切换高达 4 kW 的负载;
- 抵抗由闪电放电和高压电气工程中的开关过程引起的冲击浪涌和破坏性干扰;
- 控制电路(线圈)和触点组之间出色的电气隔离——最新的 5 kV 标准对于大多数半导体开关来说是一个遥不可及的梦想;
- 闭合触点之间的电压降低,因此产生的热量少:当切换 10 A 的电流时,小型继电器在线圈和触点上的总功耗小于 0.5 W,而三端双向可控硅继电器的功耗超过 15 W大气层,首先,需要大量冷却,其次,加剧了地球上的温室效应;
- 与固态开关相比,电磁继电器的成本极低
注意到机电的优点,我们也注意到继电器的缺点:运行速度低,电气和机械资源有限(尽管非常大),在关闭和打开触点时产生无线电干扰,最后,最后一个令人不快的特性 -开关电感负载和高压直流负载的问题。
大功率电磁继电器的典型应用实践是在 220 V AC 或 5 至 24 V DC 下切换负载,切换电流高达 10-16 A(伺服)、白炽灯、电磁铁和其他有源、感性和容性消费者电能范围从 1 W 到 2-3 kW。
极化电磁继电器
一种类型的电磁继电器是极化电磁继电器。它们与中性继电器的主要区别在于能够响应控制信号的极性。
最常见的电磁控制继电器系列
中间继电器RPL系列.这些继电器旨在用作固定装置中的组件,主要用于电压高达 440 V DC 和高达 660 V AC、频率为 50 和 60 Hz 的电力驱动器的控制电路。这些继电器适合在使用微处理器技术的控制系统中运行,其中闭合线圈被限制器限制器或晶闸管控制包围。如有必要,可以在中间继电器上安装下列之一。 插件 PKL 和 PVL… 触点的标称电流 — 16A
中间继电器系列RPU-2M。中间继电器 RPU-2M 设计用于在电压高达 415V、频率 50Hz 的交流电和电压高达 220V 的直流电的控制和工业自动化电路中运行。
继电器系列RPU-0、RPU-2、RPU-4。继电器使用电压为 12、24、48、60、110、220 V 和电流为 0.4 - 10 A 的直流拾波线圈和电压为 12、24、36、110、127、220、230、240、127、220、230、240、 380 和电流 1 — 10 A。带直流电源线圈的继电器 RPU-3 — 适用于 24、48、60、110 和 220 V 电压。
中间继电器系列 RP-21 适用于电压高达 380V 的交流电驱动器的控制电路和电压高达 220V 的直流电路。 RP-21 继电器配有用于焊接的插座,适用于 din。导轨或螺钉。
RP-21继电器的主要特性。电源电压范围,V: DC — 6、12、24、27、48、60、110 AC,频率为 50 Hz — 12、24、36、40、110、127、220、230、240 AC,频率为 50 Hz 60 Hz — 12、24、36、48、110、220、230、240 额定触点电路电压,V:直流继电器 — 12 … 220,交流继电器 — 12 … 380 额定电流 — 6.0 A 触点闭合数量。 / 休息/ 开关 — 0 ... 4/0 ... 2/0 ... 4 机械耐用性 — 至少 2000 万次循环。
电磁直流继电器 RES-6 系列作为中间继电器,电压 80 — 300 V,开关电流 0.1 — 3 A
它还用作电磁继电器 RP-250、RP-321、RP-341、RP-42 和许多其他可用作电压继电器的中间系列。
如何选择电磁继电器
继电器线圈中的工作电压和电流必须在允许值范围内。线圈中工作电流的减小导致触点可靠性的降低和线圈过热的增加,继电器在最大允许正温度下的可靠性下降。即使是短期供电增加继电器线圈的工作电压是不可取的,因为这会导致磁路和触点组的部分机械过电压,并且电路打开时线圈的电气过电压会导致绝缘击穿。
选择继电器触点的工作方式时,需要考虑开关电流的大小和类型、负载的性质、开关的总数和频率。
在切换有源和感性负载时,触点最困难的是断开电路的过程,因为在这种情况下,由于电弧放电的形成,触点的主要磨损发生。