Промежуточное реле и его назначение

Схемотехнические решения устройств релейной защиты и автоматики сдержат различные типы релейной аппаратуры, каждый из которых выполняет свои функции. Основными «органами чувств» автоматики служат специальные релейные устройства, реагирующие на изменение значений контролируемых параметров – тока, напряжения, частоты, сопротивления, температуры и других величин. Обычно это достаточно тонкие механизмы, обладающие возможностью точной настройки.

Количество контактов в таких устройствах невелико и они рассчитаны на малые токи. При срабатывании устройства РЗА происходит одновременный запуск нескольких типов процессов по разным электрическим цепям. Рассмотрим работу простейшей защиты по максимальному току высоковольтного электродвигателя.

Реагирующим органом такой защиты обычно служит максимальное реле тока типа РТ – 40. Якорь этого прибора в целях уменьшения инерционности очень лёгкий и удерживается мягкой спиральной пружинкой. Имеется только один контакт замыкающегося типа, рассчитанный на небольшую мощность. В то же время, срабатывание этой защиты должно вызывать следующие последствия:

• отключение высоковольтного выключателя путём подачи напряжения на мощный соленоид отключения;
• подача электрического напряжения на специальные указательные релейные устройства (блинкеры), выпадение флажков которых сигнализирует о факте срабатывания защиты;
• включение световых сигнальных табло и звуковой сигнализации различного типа;
• передача сигнала в систему диспетчерского управления (при наличии);
• включение световых сигнальных табло и звуковой сигнализации различного типа;

Для выполнения перечисленных действий используются вспомогательные реле, называемые промежуточными. Промежуточное реле имеет несколько контактных групп замыкающегося и размыкающегося типа. Катушка этого прибора подключена в цепь контактов токового релейного органа (в случае токовой защиты). При срабатывании реле тока, срабатывает и промежуточное, каждая контактная группа которого выполняет одну из перечисленных выше функций.

Схема подключения промежуточного реле

Таким образом, главным назначением релейного органа промежуточного типа является увеличение числа и коммутирующей способности контактов для обеспечения работы всех цепей релейной защиты. Несмотря на развитие систем РЗА микропроцессорного типа, электромагнитные приборы (в том числе промежуточные) продолжают широко использоваться. Появились серии модульного типа промежуточных реле для установки на дин рейку.

Конструкция реле времени

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:

Это интересно: Выбивают пробки в квартире — что делать и куда обращаться?

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.

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.

Монтаж и точки размещения

Реле-указатели устанавливаются как индикатор сработки в схемах релейной защиты и автоматики.

Реле подключаются как по параллельной схеме, так и последовательно.

При вставке обмотки последовательно устройства подключаются к цепи обмоток иных реле и приборов (к примеру, катушечных выключателей) и при сработке от проходящего в цепи тока, фиксируют момент замыкания.

При втором способе обмотки реле подключаются параллельно обмоткам иных приборов и реле. После подачи на обмотки напряжения устройство фиксирует момент его появления в цепи.

Монтаж блинкера может осуществляться:

• с лицевой стороны на релейную панель;
• внутри комплекта защитного оборудования.

Указатель силы тока WT-3 рассчитан на одновременную работу сразу с несколькими каналами

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.

Особенности работы и устройство реле

В настоящее время на рынке представлен достаточно широкий ассортимент промежуточных реле. Есть возможность подобрать промежуточное реле как по ценовой категории, так и по свойству решаемых задач. Самые распространённые производства фирм:

• Finder;
• Phoenix;
• АВВ;
• Schneider electric.

Из отечественных укажем реле типа РПЛ, РПУ-2М, РП, РЭП, к примеру. В упрощенном виде промежуточное реле представляет собой электромагнитную катушку с сердечником, подключаемую либо на постоянный либо на переменный ток (это основные виды промежуточных реле), при появлении напряжения на которой, возникает электромагнитная сила притягивающая якорь, который, в свою очередь, замыкает подвижные контакты (обычно закреплённые на нём) с неподвижными, закреплёнными на корпусе. Тем самым замыкая или размыкая группы контактов. А уже эти контакты играют свою роль в цепях управления, то есть включают цепи сигнализации или защиты, размыкают (замыкают) цепь питания катушки магнитного пускателя электродвигателя. Одно промежуточное реле может иметь несколько групп замыкающих контактов и несколько групп размыкающих контактов.

Необходимость в определенных технических характеристиках данного реле возникает из задач, стоящих перед проектировщиком. Основная функция промежуточных реле – размножение контактов в цепях управления. Например, в цепи управления электродвигателем водяного насоса это реле имеет следующие функции – после нажатия кнопки «Пуск», одна пара замыкающих контактов замкнёт цепь сигнализации, показывающей оператору работу насоса, другая пара замкнёт цепь питания катушки магнитного пускателя, контактор пускателя сработает и запустит двигатель насоса. При этом пара размыкающих контактов разомкнёт цепь реверсивной работы электродвигателя, что предостережёт силовую схему от замыкания.

Кроме этого, промежуточные реле могут применяться в электрических схемах для усиления управляющих сигналов. Так, например, в схеме электрической нагревательной установки вход промежуточного реле подается сигнал с прибора теплового контроля, а уже своими контактами реле коммутирует катушку магнитного пускателя, который управляет подачей напряжения на нагревательные элементы печи. Слабый сигнал с прибора теплового контроля не смог бы включить катушку пускателя. Что бы схема работала сигнал усиливают через промежуточное реле, т.е. реле срабатывает от сравнительно слабого тока, но включает электрические цепи по которым проходит значительно больший ток.

Классификация и назначение реле

Существует основная классификация разновидностей реле, согласно которой, их принято подразделять на следующие категории и виды.

По предназначению различают такие виды реле:

• Реле управления. Применяются в низковольтных устройствах в качестве комплектующих элементов, а также как самостоятельные элементы управления;
• Реле защиты. Предназначены для защиты устройств с термоконтактами, например, электродвигателями, вентиляторами;
• Сигнализационные. Используются в автомобилях, домах, организациях, для охраны территории частного сектора, производстве и т. д.

По принципу действия подразделяются на:

• Электромагнитные. Являются более сложными устройствами и применяются в автоматике и системах контроля;
• Магнитоэлектрические. Функционируют только если присутствует постоянный ток;
• Индукционные релейные устройства работают по принципу взаимодействия магнитных потоков с индуцированными токами;
• Тепловые используются в качестве предохранителей в электрических двигателях, защищающих от перегрева;
• Полупроводниковые или твердотельные реле эффективно применяются в системах регулирования точного уровня температуры.

По контролируемой величине могут быть:

• Токовые, то есть принцип действия таких устройств основан на поступлении тока на определенный элемент конструкции, чаще всего в качестве такового выступает якорь или катушка;
• Реле мощности. Устройство работает под влиянием определенной силы, которая создается в управляемой среде;
• Устройства, работающие под действием какой-нибудь частоты на обмотку;
• Функционирующие в условиях определенного напряжения.

По способу воздействия на управляющий элемент различают:

• контактные, как видно из названия, в таких реле используются контакты, которые создают силовое поле, соприкасаясь друг с другом;
• бесконтактные реле, в них замыкание и размыкание цепи происходит посредством изменения одного из параметров цепи.

По конструкции они подразделяются на:

• электрические — применяются для включения и выключения цепи в устройствах, требующих большой нагрузки;
• герконовые — в своей конструкции имеют геркон с катушкой, то есть небольшой вакуумный баллончик, который наполняется газом;
• электротепловые, принцип работы таких реле основан на линейном расширении металлов.

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.

Это интересно: Селективность защиты электрической сети: что это такое?

Преимущества и недостатки коммутаторов

Широкое применение электромагнитных реле в самых разных сферах деятельности обусловлено наличием ряда преимуществ по сравнению с полупроводниковыми и другими видами. Среди преимуществ можно отметить:

• способность замыкания и размыкания цепей с общей мощностью, не превышающей 4 киловатт, с объемом не более 10 кубических сантиметров;
• устойчивость к условиям резкой смены уровня напряжения в сетях, которое может возникнуть из-за разряда молнии или при работе с высоковольтным оборудованием;
• особенность конструкции, которая обеспечивает электрическую изоляцию,
• способность выделять небольшое количество тепла при низком напряжении;
• стоят гораздо дешевле относительно полупроводниковых реле.

Из недостатков выделяют:

• низкую скорость работы;
• наличие ограничений касательно ресурса как механического, так и электрического;
• образование помех в радиоволнах во время коммутационных процессов;
• наличие серьезных проблем во время замыкания и размыкания высоковольтных и индуктивных цепей постоянного тока.

Электромагнитные реле применяется в управлении производственными линиями, конвейерами, на участках с повышенными паразитными потенциалами, там, где нельзя использовать полупроводниковые элементы.

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.

Ведущие производители реле

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.

Область применения

Промежуточные реле применяются в схемах управления для коммутации силовых цепей от источника с малым током. Также они нужны для сборки схемы удержания контактов, повторения сигнала и вывода на индикаторы, дублирование на выносные пульты управления, и т. д.

Очень часто данные аппараты используют в противоаварийных системах, промышленном оборудовании, устройстве релейной защиты и на электроэнергетических объектах.

Для примера возьмем схему управления асинхронным двигателем, с контролем наличия фазы. Данная схема собрана на промежуточных реле типа 1РН, 2РН, 3РН, 1РП, 2РП, а также с повторением на световые индикаторы о состоянии фаз

Кстати, сразу же обратите внимание на условное обозначение данного элемента на схеме

Вот и все, что хотелось рассказать вам об устройстве, принципе действия и назначении промежуточного реле. Как вы видите, в схемах управления данный аппарат выполняет важную функцию, поэтому часто применяется на производстве.

Будет полезно прочитать:

• Принцип действия и назначение магнитного пускателя
• Что такое релейная защита
• Как работает счетчик электроэнергии

Часто в сетях электрического снабжения требуется сразу замкнуть или разомкнуть цепи либо управлять какими-то мощными устройства. С такими целями используется промежуточное реле П-21, ПРГ, РЭК и т. д., принцип действия которого позволяет коммутировать высокие нагрузки в сети питания.

Промежуточное или вспомогательное реле – это устройство, которое используется для контроля работы различных станков, комплексов и т. д., и позволяет обеспечить контроль сразу нескольких электрических цепей. К примеру, при помощи одного контакта осуществляется запуск станка, а другим производится выключение иного электрического устройства.

Фото – модульный ELF

Назначение реле промежуточного типа:

1. Для замыкания или размыкания отдельных и независимых друг от друга цепей;
2. Для замедления защитной реакции при необходимых высоких нагрузках;
3. С целью контроля основного устройства в условиях высокого напряжения.

Фото – схема

Конструкция устройства может варьироваться в зависимости от его назначения и производителя (Omron, VDC, CAD, РЭП15). Рассмотрим самый простой вариант. Стандартное двухпозиционное вспомогательное реле состоит из электромагнитной катушки, оснащенной сердечником. К ней подключается постоянный или переменный ток нагрузки в зависимости от рабочей сети. Когда в катушке появляется напряжение, происходит замыкание рабочих подвижных контактов с неподвижными. Они установлены на корпусе над колодкой. Катушка управляет ими – они могут изменять свое положение и от этого может изменяться принцип питания.

Фото – конструкция OMRON

Главное назначение промежуточного реле – расцеплять и размножать отдельные контакты цепей. К примеру, если к нему подключить стандартный трехфазный электродвигатель, то произойдет следующее замыкание контактов:

1. Пуск. Включится сигнализация;
2. Сработает пускатель;
3. Замкнется последняя пара контактов и заведется двигатель.

В большинстве случаев, также промежуточное реле времени и контроля разрывает реверс двигателя, чем препятствует резкое выключение мотора

Важно понимать, что промежуточное электромагнитное реле может быть оснащенным несколькими группами контактов управления. Их количество зависит от назначения конкретного устройства

Чтобы было легче распознавать различные типы устройства, используется специальное буквенно-циферное обозначение, рассмотрим его на примере популярного ПЭ:

ПЭ46-1

• П – промежуточное;
• Э – Электромагнитного типа;
• 46 – номер серии;
• 1 – импульсный;

Если после этого продолжается маркировка, то она означает: количество рабочих замыкающих контактов и климатическое исполнение отдельно взятого устройства. Очень часто производитель опускает в описании эти моменты, но они обязательно должны значиться в сертификате качества и паспорте.

Фото – рп-21

Видео: реле серии TR20

Заключение

По сути само реле представляет собой миниатюрный электромагнитный пускатель, но полноценно не может заменить его в виду небольших коммутируемых токов. Проще говоря длительно допустимый ток контактных групп обычно не превышает 10А. Чего с избытком хватает для цепей управления. Четкость срабатывания реле обеспечивает отключающая пружина.

Выбор промежуточного реле происходит на основании его технических характеристик. Таких как питающее напряжения (В), потребляемая мощность (Вт), коммутируемый ток (А), длительно допустимый ток контактов (А), число и вид контактов контактов и габаритные размеры. Не стоит забывать и об условиях эксплуатации: диапазон рабочих температур, вибрация, концентрация пыли, взрывоопасность среды, влажность воздуха и т. . п. Под каждое условие эксплуатации можно и нужно подобрать необходимый тип реле.

Необходимо помнить, что каждый элемент цепей защиты вносит в эту цепь свою погрешность. Так промежуточное реле имеет определённое время срабатывания (то есть вносит в схему защиты замедление), которое нужно учитывать. Обычно время срабатывания реле доходит до 0,1 сек. Но существуют так же и быстродействующие, максимальное время срабатывания которых достигает 0,02 сек.

www.electrik.info

www.stroy-technics.ru

www.eltechbook.ru

Предыдущая
РелеРеле времени: что это такое и где применяется
Следующая
РелеЧто такое твердотельное реле?