Voorbeelden van apparaat- en relaistoepassingen, hoe u een relais kunt kiezen en correct kunt aansluiten

Schakelen is het apparaat in- of uitschakelen in het netwerk. Gebruik hiervoor scheiders, schakelaars, stroomonderbrekers, relais, magneetschakelaars, starters. De laatste drie (relais, magneetschakelaar en magnetische starter) hebben een vergelijkbare structuur, maar zijn ontworpen voor verschillende belastingscapaciteiten. Dit zijn elektromechanische schakelapparaten. Beginners hebben vaak vragen als:

• "Waarom heeft het relais zoveel contacten?";

• "Hoe het relais te vervangen als er geen vergelijkbare pin-opstelling is?";

• Msgstr "Hoe een relais te kiezen?".

Ik zal proberen al deze vragen in het artikel te beantwoorden.

Waar is een relais voor?

Om de belasting in te schakelen, moet u spanning op de conclusies toepassen, deze kan constant en variabel zijn, met een ander aantal fasen en polen.

Spanning kan op verschillende manieren worden toegepast:

• Plug-in-aansluiting (steek de stekker in een stopcontact of steek de stekker in het stopcontact);

• Disconnector (hoe zet je bijvoorbeeld het licht in de kamer aan);

• Via relais, magneetschakelaar, starter of halfgeleiderschakelapparaat.

De eerste twee methoden worden beperkt door zowel het maximale schakelvermogen als de locatie van het verbindingspunt. Dit is handig als u het licht of het apparaat tegelijkertijd met een schakelaar of een automaat aanzet en deze zich naast elkaar bevinden.

Ik zal bijvoorbeeld een situatie geven watertank (boiler) - dit is een vrij krachtige belasting (1-3 kW of meer). Stroominvoer in de gang, en er is een automatische ketelschakelaar op het schakelbord, dan moet je een kabel verlengen met een doorsnede van 2,5 vierkante meter. mm. 3-5 meter. En als u zo'n lading over een lange afstand moet opnemen?

Voor afstandsbediening kunt u dezelfde scheidingsschakelaar gebruiken, maar hoe groter de afstand, hoe groter de weerstand van de kabel, wat betekent dat u kabels met een grote dwarsdoorsnede moet gebruiken, en dit is duur. Ja, en als de kabel breekt, is het onmogelijk om het apparaat direct ter plaatse in te schakelen.

Om dit te doen, kunt u een relais gebruiken dat direct bij de belasting is geïnstalleerd en dit op afstand inschakelen. Hiervoor heb je geen dikke kabel nodig, omdat het stuursignaal meestal van eenheden tot tientallen watt is, terwijl een belasting van meerdere kilowatt kan worden ingeschakeld.

Schakelaars en scheiders - nodig om de belasting handmatig in te schakelen, om deze automatisch te regelen, moet u relais of halfgeleiderapparaten gebruiken.

Scopes van het relais:

• Beschermingsschema's voor elektrische installaties. Voor automatische invoer van beveiligingsenergie tegen lage en hoge spanningen, stroomrelais - voor het activeren van stroombeveiligingen, waardoor elektrische machines kunnen worden gestart, enz .;

• Automation;

• Instrumentatie en automatisering;

• Beveiligingssystemen;

• Voor opname op afstand.

Hoe werkt het relais?

Een elektromagnetisch relais bestaat uit een spoel, een armatuur en een set contacten. De set contacten kan verschillen, bijvoorbeeld:

• Relais met één paar contacten;

• Met twee paar contacten (normaal gesloten - NC, en normaal open - NO);

• Met verschillende groepen (om de belasting onafhankelijk van elkaar te regelen).

De spoel kan worden ontworpen voor verschillende waarden van gelijkstroom en wisselstroom, u kunt kiezen voor uw circuit om geen extra bron te gebruiken om de spoel te regelen. De contacten kunnen zowel gelijk- als wisselstroom schakelen, de stroom en spanning worden meestal aangegeven op het relaisdeksel.

Het belastingsvermogen is afhankelijk van het schakelvermogen van het apparaat vanwege zijn ontwerp, een boogkamer is aanwezig op krachtige elektromagnetische schakelapparaten om een ​​krachtige resistieve en inductieve belasting te regelen, bijvoorbeeld een elektromotor.

Het relais is gebaseerd op het magnetische veld. Wanneer een stroom aan de spoel wordt geleverd, dringen de krachtlijnen van het magnetische veld de kern ervan binnen. Het anker is gemaakt van materiaal dat is gemagnetiseerd en wordt aangetrokken door de kern van de spoel. Contact koperplastic en flexibele eyeliner (draad) kunnen bij het anker worden geplaatst, vervolgens wordt het anker bekrachtigd en wordt via koperen bussen spanning op het vaste contact aangebracht.

De spanning is verbonden met de spoel, het magnetische veld trekt het anker aan, het sluit of opent de contacten. Wanneer de spanning verdwijnt, keert het anker terug naar normaal met een retourveer.

Er kunnen andere ontwerpen zijn, bijvoorbeeld wanneer het anker een beweegbaar contact duwt, en het schakelt van normaal naar actief, dit wordt getoond in de onderstaande afbeelding.

Bottom line: het relais staat een kleine stroom door de spoel toe om een ​​grote stroom door de contacten te regelen. De grootte van de besturings- en schakelspanning (via contacten) kan verschillen en is niet van elkaar afhankelijk. Op deze manier krijgen we galvanisch gescheiden belastingcontrole. Dit geeft een aanzienlijk voordeel ten opzichte van halfgeleiders. Het feit is dat de transistor of thyristor zelf niet galvanisch geïsoleerd is en bovendien rechtstreeks is verbonden.

Basisstromen maken deel uit van de stroom die via een emitter-collectorcircuit wordt geschakeld, in een thyristor is de situatie in principe vergelijkbaar. Als de PN-junctie beschadigd is, kan de spanning van het geschakelde circuit naar het stuurcircuit gaan, als het een knop is, is het in orde en als het een microschakeling is of microcontroller - ze zullen hoogstwaarschijnlijk ook falen, daarom wordt extra galvanische isolatie gerealiseerd door een optocoupler of een transformator. En hoe meer details - hoe minder betrouwbaarheid.

Relais voordelen:

• eenvoud van ontwerp;

• onderhoudbaarheid. u kunt de meeste relais controleren, bijvoorbeeld de contacten van roet verwijderen en het zal weer werken, en met een bepaalde handigheid kunt u de spoel vervangen of de conclusies solderen als deze van de uitgaande contacten komen;

• volledige galvanische isolatie van het stroomcircuit en het regelcircuit;

• lage contactweerstand.

Hoe lager de weerstand van de contacten, hoe minder spanning er verloren gaat en minder verwarming. Elektronische relais genereren warmte, iets lager zal ik er kort over praten.

Nadelen van het relais:

• vanwege het feit dat het ontwerp hoofdzakelijk mechanisch is - een beperkt aantal bewerkingen. Hoewel het voor moderne relais tot miljoenen operaties komt. Dus het dubieuze moment is een fout.

• reactiesnelheid. Een elektromagnetisch relais schakelt in fracties van een seconde uit, terwijl halfgeleiderschakelaars miljoenen keren per seconde kunnen schakelen. Daarom is het noodzakelijk om de keuze van schakelapparatuur verstandig te benaderen.

• in geval van afwijkingen van de stuurspanning kan het relais rammelen, d.w.z. een toestand waarin de stroom door de spoel klein is, voor het normale vasthouden van het anker, en het “zoemt” bij hoge snelheid openen en sluiten. Dit is beladen met een vroege mislukking ervan. De volgende regel volgt: om het relais te regelen, moet het analoge signaal worden geleverd via drempelapparaten, zoals Schmidt-trigger, comparator, microcontroller, enz .;

• Klikken wanneer geactiveerd.

Relais kenmerken

Om het juiste relais te kiezen, moet u rekening houden met een aantal parameters, die de functies ervan beschrijven:

1. De spoelspanning. Een 12 V-relais zal niet stabiel werken of helemaal niet inschakelen als u 5 V op zijn spoel toepast.

2. De stroom door de spoel.

3. Het aantal contactgroepen. Het relais kan 1-kanaals zijn, d.w.z. bevatten 1 schakelpaar. Of misschien 3-kanaals, waarmee u 4 polen op de belasting kunt aansluiten (bijvoorbeeld drie fasen 380V)

4. Maximale stroom door de contacten;

5. Maximale schakelspanning. Voor hetzelfde relais is het anders voor directe en wisselstromen, bijvoorbeeld 220 V AC en 30 V DC.Dit komt door de eigenaardigheden van boogvorming bij het schakelen van verschillende elektrische circuits.

6. Installatiemethode - klemmenblokken, terminal voor terminals, solderen op een bord of Montage op DIN-rail.

Elektronische relais

Een normaal elektromagnetisch relais klikt bij activering, wat uw gebruik van dergelijke apparaten in huishoudelijke gebouwen kan verstoren. Elektronisch relais, of zoals het ook wordt genoemd halfgeleiderrelais, verstoken van dit nadeel, maar het genereert warmte, omdat als sleutel wordt een transistor (voor een DC-relais) of een triac (voor een AC-relais) gebruikt. Naast de halfgeleidersleutel is een elektronisch relais in het elektronische relais geïnstalleerd om de sleutel met de nodige stuurspanning te kunnen bedienen.

Een dergelijk relais voor besturing gebruikt een constante spanning van 3 tot 32 en pendelt een wisselspanning van 24 tot 380 V met een stroom tot 10 A.

voordelen:

• laag verbruik van stuurstroom;

• gebrek aan lawaai bij het schakelen;

• een grotere hulpbron (een miljard of meer operaties, en dit is duizend keer meer dan die van een elektromagnetische).

nadelen:

• warmt op;

• kan door oververhitting verbranden;

• meer waard;

• als het brandt, zal het niet werken.

Hoe een relais aan te sluiten?

De onderstaande afbeelding toont een diagram van de verbinding van het relais met het netwerk en de belasting. Een fase is verbonden met een van de stroomcontacten, met een tweede belasting, en nul met een tweede belastingsklem.

Dus de krachtbron gaat. Het stuurcircuit is als volgt samengesteld: een stroombron, zoals een batterij of voeding, als het relais wordt bestuurd door gelijkstroom, is via een knop op de spoel aangesloten. Om een ​​AC-relais te regelen, is het circuit vergelijkbaar, wordt een wisselspanning van de gewenste waarde aan de spoel geleverd.

Hier is het duidelijk dat de stuurspanning niet afhankelijk is van de spanning in de belasting, ook niet met stromen. Hieronder zie je het stuurcircuit van de activatoren van de centrale vergrendeling van de auto met bipolaire besturing.

De volgende taak, om de activator vooruit te laten gaan, moet u de plus en min verbinden met zijn solenoïde om deze terug te verplaatsen - de polariteit moet worden gewijzigd. Dit gebeurt met behulp van twee relais met 5 contacten (normaal gesloten en normaal open).

Wanneer spanning wordt geleverd aan het linkerrelais, plus wordt geleverd aan de onderste draad (volgens het circuit) van de activator, via de normaal gesloten contacten van het rechterrelais, wordt de bovenste draad van de activator verbonden met de negatieve klem (met aarde).

Wanneer de spanning op de spoel van het rechterrelais wordt aangelegd en links wordt gedeactiveerd, wordt de polariteit omgekeerd: plus, via het normaal open contact van het rechterrelais, wordt deze aan de bovenste draad geleverd. En door het normaal gesloten contact van het juiste relais - is de onderste draad van de activator verbonden met aarde.

Ik gaf dit specifieke geval als een voorbeeld van het feit dat u met behulp van een relais niet alleen de spanning op de belasting kunt inschakelen, maar ook een verscheidenheid aan aansluitings- en polariteitomkeringsschema's kunt implementeren.

Hoe een relais op een microcontroller aan te sluiten

Het is handig om een ​​relais te gebruiken om de AC-belasting via de microcontroller te regelen. Maar er is een klein probleem: het stroomverbruik van het relais overschrijdt vaak de maximale stroom door de pin van de microcontroller. Om het op te lossen, moet u de stroom verhogen.

Het diagram toont de aansluiting van een relais met een 12V-spoel. Hier, de omgekeerde geleidbaarheidstransistor VT4, speelt het de rol van een stroomversterker, de weerstand R is nodig om de stroom door de basis te beperken (ingesteld zodat de stroom niet meer is dan de maximale stroom door de pin van de microcontroller).

De weerstand in het collectorcircuit is nodig om de spoelstroom in te stellen, deze wordt geselecteerd op basis van de waarde van de responsstroom van het relais, in principe kan deze worden uitgesloten. Parallel met de spoel wordt een omgekeerde diode VD2 geïnstalleerd - deze is nodig zodat uitbarstingen van zelfinductie de transistor en de uitgang van de microcontroller niet doden. Met de diode gaan de bursts naar de stroombron en stopt de energie van het magnetische veld.

Arduino en relais

Voor liefhebbers Arduino Er zijn kant-en-klare relaisschermen en afzonderlijke modules.Om de uitgangen van de microcontroller te beveiligen, afhankelijk van de specifieke module, kan een optocoupler van het besturingssignaal worden geïmplementeerd, wat de betrouwbaarheid van het circuit aanzienlijk zal verhogen.

Het schema van een dergelijke module is:

We hebben het gehad over de kenmerken van het relais, en deze worden daarom vaak aangegeven in de markeringen op de voorkant. Let op de foto van de relaismodule:

• 10A 250VAC - betekent dat het in staat is om de belasting van wisselspanning tot 250V en met stroom tot 10 A te regelen;

• 10A 30VDC - voor gelijkstroom mag de spanning in de belasting niet hoger zijn dan 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - markering, hangt af van elke fabrikant. Daarin zien we 05VDC - dit betekent dat het relais op een spanning van 5V op de spoel werkt.

Tegelijkertijd heeft het relais normaal open contacten, slechts 1 beweegbaar contact. Het Arduino-verbindingsdiagram wordt hieronder weergegeven.

conclusie

Relais is een klassiek schakelapparaat dat overal wordt gebruikt: bedieningspanelen in industriële schakelbordworkshops, in automatisering, om apparatuur en mensen te beschermen, om selectief een specifiek circuit in liftapparatuur aan te sluiten.

Het is erg belangrijk voor een beginnende elektricien, elektronica-ingenieur of radioamateur om te leren hoe ze relais kunnen gebruiken en er circuits mee kunnen maken, zodat u ze kunt gebruiken in werk en huishouden en relaisalgoritmen kunt implementeren zonder het gebruik van microcontrollers. Hoewel dit de grootte zal vergroten, zal het de betrouwbaarheid van het circuit aanzienlijk verbeteren. Betrouwbaarheid is immers niet alleen duurzaamheid, maar ook betrouwbaarheid en onderhoudbaarheid!