Устройство, схема и подключение промежуточного реле

Устройство, схема и подключение промежуточного реле

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Промежуточные электромагнитные реле применяются во многих электронных и электрических схемах и предназначены для коммутации электрических цепей. Они используются для усиления и преобразования электрических сигналов; запоминания информации и программирования; распределения электрической энергии и управления работой отдельных элементов, устройств и блоков аппаратуры; сопряжения элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры, работающих на различных уровнях напряжений и принципах действия; в схемах сигнализации, автоматики, защиты и т.п.

Промежуточное электромагнитное реле представляет собой электромеханическое устройство, которое может коммутировать электрические цепи, а также управлять другим электрическим устройством. Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока.

Работа электромагнитного реле основана на взаимодействии магнитного потока обмотки и подвижного стального якоря, который намагничивается этим потоком. На рисунке показан внешний вид промежуточного реле типа РП-21.

Автомобильные реле: как устроены, как их выбирать и проверять

Машины год от года становятся все умнее – они уже самостоятельно вращают рулем, меняют жесткость подвески, делают водителю массаж пятой точки и многое другое… Однако конечный исполнительный механизм большинства электрических цепей автомобиля, скромная «рабочая лошадка» – это реле, практически не изменившее свою конструкцию аж с 1831 года, когда впервые было изобретено… Что обычному автовладельцу полезно знать о реле?

Как устроено и применяется реле

К ак известно, габариты и мощность выключателя, коммутирующего мощную нагрузку, должны этой нагрузке соответствовать. Нельзя включить такие серьезные потребители тока в автомобиле, как, скажем, вентилятор радиатора или обогрев стекла крошечной кнопочкой – её контакты просто сгорят от одного-двух нажатий. Соответственно, кнопка должна быть крупной, мощной, тугой, с четкой фиксацией положений on/off. К ней должны подходить длинные толстые провода, рассчитанные на полный ток нагрузки.

Но в современном автомобиле с его изящным дизайном интерьера места таким кнопкам нет, да и толстые провода с дорогостоящей медью стараются применять экономно. Поэтому в качестве дистанционного силового коммутатора чаще всего применяется реле – оно устанавливается рядом с нагрузкой или в релейном боксе, а управляем мы им с помощью крошечной маломощной кнопочки с подведенными к ней тоненькими проводками, дизайн которой легко вписать в салон современной машины.

Внутри простейшего типичного реле располагается электромагнит, на который подается слабый управляющий сигнал, а уже подвижное коромысло, которое притягивает к себе сработавший электромагнит, в свою очередь замыкает два силовых контакта, которые и включают мощную электрическую цепь.

В автомобилях чаще всего используются два типа реле: с парой замыкающих контактов и с тройкой переключающих. В последнем при срабатывании реле один контакт замыкается на общий, а второй в это время отключается от него. Существуют, конечно же, и более сложные реле, с несколькими группами контактов в одном корпусе – замыкающими, размыкающими, переключающими. Но встречаются они существенно реже.

Обратите внимание, что на нижеприведенной картинке у реле с переключающей контактной тройкой рабочие контакты пронумерованы. Пара контактов 1 и 2 называется «нормально замкнутые». Пара 2 и 3 – «нормально разомкнутые». Состоянием «нормально» считается состояние, когда на обмотку реле НЕ подано напряжение.

Наиболее распространенные универсальные автомобильные реле и их контактные выводы со стандартным расположением ножек для установки в блок предохранителей или в выносную колодку выглядят так:

Герметичное реле из комплекта нештатного ксенона выглядит иначе. Залитый компаундом корпус позволяет ему надежно работать при установке вблизи фар, где водяной и грязевой туман проникают под капот через решетку радиатора. Цоколевка выводов – нестандартная, поэтому реле комплектуется собственным разъемом.

Для коммутации больших токов, в десятки и сотни ампер, используют реле иной конструкции, нежели описанные выше. Технически суть неизменна – обмотка примагничивает к себе подвижный сердечник, который замыкает контакты, но контакты имеют значительную площадь, крепление проводов – под болт от М6 и толще, обмотка – повышенной мощности. Конструктивно эти реле сходны со втягивающим реле стартера. Применяются они на грузовых машинах в качестве выключателей массы и пусковых реле того же стартера, на разной спецтехнике для включения особо мощных потребителей. Нештатно их используют для аварийной коммутации джиперских лебедок, создания систем пневмоподвески, в качестве главного реле системы самодельных электромобилей и т.п.

К слову, само слово «реле» переводится с французского как «перепряжка лошадей», и появился сей термин в эпоху развития первых телеграфных линий связи. Малая мощность гальванических батарей того времени не позволяла передавать точки и тире на дальние расстояния – все электричество «гасло» на длинных проводах, и доходившие до корреспондента остатки тока были неспособны шевельнуть головку печатающего аппарата. В результате линии связи стали делать «с пересадочными станциями» – на промежуточном пункте ослабевшим током активировали не печатающий аппарат, а слабенькое реле, которое уже, в свою очередь, открывало путь току из свежей батареи – и далее, и далее…

Что нужно знать о работе реле?

Напряжение, которое обозначено на корпусе реле, – это усредненное оптимальное напряжение. На автомобильных реле пропечатано «12V», но срабатывают они и при напряжении 10 вольт, сработают и при 7-8 вольтах. Аналогично и 14,5-14,8 вольт, до которых поднимается напряжение в бортсети при запущенном двигателе, им не вредит. Так что 12 вольт – это условный номинал. Хотя реле от 24-вольтовой грузовой машины в 12-вольтовой сети не заработает – тут уж разница слишком велика…

Второй главный параметр реле после рабочего напряжения обмотки – максимальный ток, который может пропустить через себя контактная группа без перегрева и пригорания. Указывается он обычно на корпусе – в амперах. В принципе, контакты всех автомобильных реле достаточно мощные, «слабаков» тут не водится. Даже самое миниатюрное коммутирует 15-20 ампер, реле стандартных размеров – 20-40 ампер. Если ток указывается двойной (например, 30/40 А), то это означает кратковременный и долговременный режимы. Собственно, запас по току никогда не мешает – но это касается в основном какого-то нештатного электрооборудования автомобиля, подключаемого самостоятельно.

Выводы автомобильных реле маркируются в соответствии с международным электротехническим стандартом для автопрома. Два вывода обмотки пронумерованы цифрами «85» и «86». Выводы контактной «двойки» или «тройки» (замыкающие или переключающие) обозначаются как «30», «87» и «87а».

Впрочем, гарантии маркировка, увы, не дает. Российские производители порой маркируют нормально замкнутый контакт как «88», а иностранные – как «87а». Неожиданные вариации стандартной нумерации встречаются и у безымянных «брендов», и у компаний уровня Bosch. А иногда контакты и вовсе маркируются цифрами от 1 до 5. Так что если тип контактов не подписан на корпусе, что нередко случается, лучше всего проверить распиновку неизвестного реле при помощи тестера и источника питания 12 вольт – подробнее об этом ниже.

Контактные выводы реле, к которым подключается электропроводка, могут быть «ножевого» типа (для установки реле в разъем колодки), а также под винтовую клемму (обычно у особо мощных реле или реле устаревших типов). Контакты бывают «белыми» или «желтыми». Желтые и красные – латунь и медь, матовые белые – луженая медь или латунь, блестящие белые – сталь, покрытая никелем. Луженые латунь и медь не окисляются, но голая латунь и медь – лучше, хотя и склонны темнеть, ухудшая контакт. Никелированная сталь также не окисляется, но сопротивление её высоковато. Неплохо, когда силовые выводы – медные, а выводы обмотки – никелированные стальные.

Чтобы реле сработало, на его обмотку подается питающее напряжение. Полярность его – безразлична для реле. Плюс на «85» и минус на «86», или наоборот – без разницы. Один контакт обмотки реле, как правило, постоянно подсоединен к плюсу или минусу, а на второй приходит управляющее напряжение с кнопки или какого-либо электронного модуля.

В прежние годы чаще использовалось постоянное подключение реле к минусу и плюсовой управляющий сигнал, сейчас более распространен обратный вариант. Хотя это не догма – бывает по-всякому, в том числе и в рамках одного автомобиля. Единственный вариант исключения из правил – реле, в котором параллельно обмотке подключен диод – тут уже полярность важна.

Если напряжение на обмотку реле подает не кнопка, а электронный модуль (штатный или нештатный – например, охранное оборудование), то при отключении обмотка дает индуктивный всплеск напряжения, который способен повредить управляющую электронику. Чтобы погасить всплеск, параллельно обмотке реле включается защитный диод.

Как правило, внутри электронных узлов эти диоды уже есть, но иногда (в особенности в случае различного допоборудования) требуется реле со встроенным внутри диодом (в этом случае его символ маркирован на корпусе), а изредка применяется выносная колодка с диодом, припаянным со стороны проводов. И если вы устанавливаете какое-то нештатное электрооборудование, нуждающееся, согласно инструкции, в таком реле, требуется строго соблюдать полярность при подключении обмотки.

Обмотка реле потребляет мощность около 2-2,5 ватт, из-за чего его корпус во время работы может достаточно сильно греться – это не криминально. Но нагрев допускается у обмотки, а не у контактов. Перегрев же контактов для реле губителен: они обугливаются, разрушаются и деформируются. Такое случается чаще всего в неудачных экземплярах реле российского и китайского производства, у которых плоскости контактов порой не параллельны друг другу, контактная поверхность из-за перекоса недостаточна, и при работе идет точечный токовый разогрев.

Реле не выходит из строя мгновенно, но рано или поздно перестает включать нагрузку, или наоборот – контакты привариваются друг к другу, и реле перестает размыкаться. К сожалению, выявить и предупредить такую проблему не совсем реально.

Проверка реле

При ремонте неисправное реле обычно временно подменяют исправным, а затем заменяют на аналогичное, и дело с концом. Однако мало ли какие задачи могут возникнуть, к примеру, при установке дополнительного оборудования. А значит, полезно будет знать элементарный алгоритм проверки реле с целью диагностики или уточнения цоколевки – вдруг попалось нестандартное? Для этого нам понадобятся источник питания с напряжением 12 вольт (блок питания или два провода от аккумулятора) и тестер, включенный в режиме измерения сопротивления.

Предположим, что у нас реле с 4 выводами – то есть, с парой нормально разомкнутых контактов, работающих на замыкание (реле с переключающей контактной «тройкой», проверяется аналогичным образом). Сперва касаемся щупами тестера поочередно всех пар контактов. В нашем случае это 6 комбинаций (изображение условное, чисто для понимания).

На одной из комбинаций выводов омметр должен показать сопротивление около 80 ом – это обмотка, запомним или пометим её контакты (у автомобильных 12-вольтовых реле наиболее распространенных типоразмеров это сопротивление бывает в диапазоне от 70 до 120 ом). Подадим на обмотку напряжение 12 вольт от блока питания или АКБ – реле должно отчетливо щелкнуть.

Соответственно, два других вывода должны показывать бесконечное сопротивление – это наши нормально разомкнутые рабочие контакты. Подключаем к ним тестер в режиме прозвонки, а на обмотку одновременно подаем 12 вольт. Реле щелкнуло, тестер запищал – все в порядке, реле работает.

Если же вдруг на рабочих выводах прибор показывает замыкание даже без подачи напряжения на обмотку, значит, нам попалось редкое реле с НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТЫМИ контактами (размыкающимися при подаче напряжения на обмотку), либо, что более вероятно, контакты от перегрузки оплавились и сварились, замкнувшись накоротко. В последнем случае реле отправляется в утиль.

Принцип работы

Принцип работы реле 4 контактного или 12-вольтной модели схож. Без подачи напряжения на устройство якорь при помощи возвратной пружины отдален от сердечника.

В момент, когда подается напряжение, по обмотке начинает двигаться ток, магнитное поле которого воздействует на сердечник. Намагниченный элемент посредством преодоления усилий возвратной пружины, притягивает якорь. Его активные контакты перемещаются, размыкаясь или замыкаясь с неподвижными.

После прекращения подачи напряжения ток обмотки пропадает, происходит размагничивание сердечника. Возвратная пружина приводит якорь и контакты в исходное состояние.

Характеристики реле и их преимущества

В каждом конкретном случае технические характеристики таких устройств будут различаться, в зависимости от их типа и назначения. К основным параметрам относят следующее:

• Количество поддерживаемых выключателей.
• Длительность импульса управления.
• Номинальный ток в силовой цепи.
• Ток срабатывания катушки.
• Номинальное управляющее напряжение.
• Количество и состояние контактов.

Выбор переключателей выполняют исходя из их характеристик, а также общей схемы исполнения устройства и прибора. Можно подобрать как простейшие модели, рассчитанные на управляющий ток в 12 Вольт, так и мощные установки, которые работают с высоким напряжением, оснащенные микроконтроллерами и обеспечивающими максимальную точность работы.

К преимуществам реле относят:

• Простота конструкции.
• Универсальность использования.
• Доступная стоимость.
• Надежность.
• Легкость подключения.

К недостаткам можно отнести разве что их подверженность наводке от силовых цепей и радиоволн. Поэтому такие переключатели следует использовать в приборах и цепях, которые защищены от внешнего воздействия. Если же требуется применять реле в условиях радиоволн и постоянных наводок, то рекомендуется применять механический тип устройства, который отличается повышенной устойчивостью и стабильностью работы.

Всё, что останется сделать, это лишь правильно подобрать модель переключателей, которая будет полностью соответствовать схеме прибора. Только в этом случае можно гарантировать беспроблемность эксплуатации оборудования и систем управления, а техника будет функционировать правильно, без перегрузки и коротких замыканий.

Схемы с управлением от транзистора

Здесь транзистор может быть выходом любого полупроводникового прибора – датчика приближения, контроллера, и т.п.

Управление транзистором PNP, НО реле

Скажу, что со схемами управления, которые я взял из фирменных инструкций, полная путаница. Можете сами разобраться, а я расскажу своё мнение.

Управление транзистором PNP, НО реле

Под “нормально открытым контактом” (читали, что это, ссылку я давал выше?) подразумевается, что без управляющего напряжения (на базе транзистора) твердотельное реле не пропускает ток. Напряжение между входными контактами 3 и 4 близко к нулю, реле выключено. При подаче входного управляющего напряжения на базу транзистора (например, +5В), транзистор открывается и плюс подается на вход 3. Реле открывается, нагрузка получает питание.

Управление транзистором NPN, НЗ реле

Управление транзистором NPN, НЗ реле

Когда транзистор закрыт (не активен), на управляющий вход твердотельного реле подается напряжение, нагрузка под напряжением.

Управление транзистором NPN, НО реле

Когда транзистор закрыт (не активен), на управляющий вход твердотельного реле подается напряжение, близкое к нулю, и нагрузка без напряжения.

Классификация производится по различным признакам. По типу переключений разделяют минимальные и максимальные реле, одни действуют на понижение какого-либо параметра, а другие на возрастание соответственно. По методике работы известны косвенные реле, работающие с помощью других устройств и прямые, которые сразу выполняют переключение.

Согласно назначению данные устройства делятся на комбинированные, логические и измерительные реле. Комбинированные представляют собой группу некоторого количества реле, которые соединены общей взаимосвязью. Логические реле действуют индивидуально и часто используются в дискретных цепях. Измерительные реле имеют регулировку работы в некотором диапазоне значений.

Место соединения

Приборы по месту соединения делятся на первичные и вторичные реле. При подключении напрямую в электрическую цепь используют первичные реле, а при подключении через индуктивную (или же емкостную) связь применяют вторичные реле.

Защитные реле

Также есть так называемые защитные реле, которые практически идентичны по своему назначению и подразделяются на полупроводниковые, магнитоэлектрические, поляризационные, индукционные и электромагнитные реле. Это обуславливает различие вспомогательных реле по принципу их работы.

Ранее в большинстве случаев использовали реле с электромагнитным принципом работы. Сейчас наиболее популярными стали полупроводниковые на основе полупроводниковых элементов.

Когда встает вопрос как выбрать промежуточное реле, в первую очередь стоит обратить внимание на его характеристики. Ведь по внешнему виду данный прибор практически не отличается. Это обусловлено тем, что структура данного электронного устройства приблизительно одинаковая, которая включает панель, катушку, магнитопровод, полюсный наконечник, якорь, регулировочные шпильки, пружинный механизм и контактный блок. Реле рассчитывают, как для постоянного, так и для переменного напряжения.

Выбор реле

Приведем основные характеристики промежуточного реле, на которые стоит обращать внимание: вид тока, степень вибраций, габариты, количество пыли, тип и число контактов, взрывоопасность среды, допустимые значение токов на контактах, влажность окружающей среды, ток коммутации, интервал температур при эксплуатации, мощности потребления и напряжение питания.

Вспомогательные реле, выполняющие необходимые функции в промышленности (например, в самолетах и машиностроении), зачастую снабжены специальными колодками для крепления на дин-рейку. Для крепления на этих рейках производятся колодки с большим диапазоном размеров разъемов, что позволяет более комфортно эксплуатировать прибор в рамках одного устройства для разных значений напряжения.

Одной из важнейших характеристик считается время переключения контактов из одного положения в другое. Судя по этим данным возможно сделать вывод об уровне защиты оборудования от негативных факторов среды. Если время переключения реле составляет меньше 0,06 с, то возможно уменьшение инерции за счет использования шихтованного сердечника, который состоит из тонких склеенных пластин из металла.

Работоспособность реле, как правило, колеблется в некотором диапазоне значений температур, при которых оборудование может выполнять сове функциональное назначение. К факторам, которые влияют на работоспособность реле можно причислить устойчивость сплавов к условиям окружающей среды (погоде) и уровень защиты корпуса.

Для реле с электромагнитным принципом работы габариты довольно важны. Механические устройства довольно часто применяются в цепях с повышенными напряжениями. Такие цепи постоянно имеют нужду в применении достаточно мощных контактов. Полупроводниковые ключи не выдерживают образующихся при такой работе температур.

При применении реле технике из промышленности очень важен критерий механических нагрузок. В связи с этим определенные типы промежуточных реле конструируются и проектируются для разных условий эксплуатации.

Схема подключения дополнительных фар через реле

В первую очередь нужно изучить схему подключения фар через реле, изображенную ниже. Именно в таком порядке должны подводиться провода, нельзя ничего путать, так как свет работать не будет.

В видео очень просто объясняется подключение дополнительных фар.

Подготовка

Так как дополнительные фары чаще всего включаются вместе с габаритами, нужно продумать, где лучше подключиться к бортовой сети. Подойдет подсветка панели или любая другая удобная точка. Это позволит исключить включение фар без габаритов, что важно по Правилам дорожного движения.

Также стоит подобрать место для расположения реле. Тут надо исходить из удобства, а также обеспечения надежного крепления. На реле не должна попадать влага. Чаще всего его ставят под панелью приборов в салоне или в защищенной части моторного отсека.

Необходимо заранее продумать, где и как будут прокладываться провода. Они не должны торчать или висеть на виду. Лучше крепить их к штатной проводке и протягивать так, чтобы исключить повреждение в процессе эксплуатации машины.

Работа

Чтобы подсоединить свет через реле, проще всего разбить процесс на отдельные шаги и выполнять их по порядку:

1. Подключается питающий провод в выбранном месте. Важно обеспечить надежный контакт и защитить место соединения, для этого использовать готовую клемму.
2. Питание протягивается на кнопку включения света. Тут потребуется схема или же можно найти подходящие контакты экспериментальным путем, так как конструкция может отличаться в разных моделях.
3. От кнопки тянется провод к 85 контакту реле. Оптимально подключать через колодку, которую можно купить в комплекте. Тогда соединение получится надежным и прочным.

Видео по теме: Что даёт дополнительное реле.

Схема подключения ДХО от датчика давления масла

В этой части мы расскажем, как подключить ДХО, чтобы включались при запуске двигателя. Для подключения по такой схеме, вам потребуется 4ех контактное реле. Принцип работы схемы примерно такой. В нормальном состоянии контакты реле 30 и 87 разомкнуты, т.е. между ними не проходит ток, ДХО выключены.

Как только вы заводите двигатель, на приборной панели гаснет контрольная лампа давления масла, на контакт реле 86 приходит сигнал от датчика давления масла, этот сигнал возбуждает катушку в реле, которая управляет замыканием контактов 30 и 87. После замыкания контактов 30 и 87 ваши ДХО включаются. Данная схема тоже не является правильной т.к. ваши ДХО будут работать всегда, пока заведен двигатель вашего автомобиля.

Схема подключения ДХО с использованием блока управления

Некоторые дневные огни, из наиболее дорогих и современных моделей, имеют блок управления, позволяющий автоматически контролировать их работу (яркость, включение и так далее). В этом случае электрическая схема будет иметь следующий вид:

Некоторые производители автоэлектроники выпускают блоки управления ходовыми огнями с возможностями отключения ДХО в момент действия одной из функций: стояночного тормоза, заднего хода, работы стартёра при запуске двигателя. Так что лучше немного переплатить и купить именно такой комплект фар.

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ

1. Михаил 27.06.2019

Здравствуйте. Скажите а что будет если на 86 подать напряжение от зажигания, а на 85 с + от ближнего света?