Реле — это переключатели с электрическим приводом.
Основными видами реле являются:
- механические реле
- герконовые реле
- твердотельные реле
В типичном механическом реле ток, проходящий через магнит катушки, притягивает гибкую подпружиненную токопроводящую пластину от одного контакта переключателя к другому.
Герконовые реле состоят из пары язычков (тонких гибких металлических полосок), которые сжимаются всякий раз, когда ток проходит через изолированную катушку.
Твердотельное реле — это устройство, которое может переключаться между своими состояниями путем подачи внешних напряжений на полупроводниковые переходы n-типа и p-типа.
Как правило, механические реле рассчитаны на большие токи (обычно от 2 до 15 А) и относительно медленное переключение (обычно от 10 до 100 мс).
Герконовые реле рассчитаны на умеренные токи (обычно от 500 мА до 1 А) и умеренно быстрое переключение (от 0,2 до 2 мс).
Твердотельные реле имеют широкий диапазон номинальных токов (от нескольких микроампер для маломощных корпусов до 100 А для мощных корпусов) и имеют чрезвычайно высокую скорость переключения (обычно от 1 до 100 нс).
— Из минусов можно отнести тот факт, что некоторые герконовые и твердотельные реле имеют склонность к повреждению при скачках напряжения.
Секция переключения механического реле (выводы, к которым подключается нагрузка) представляет из себя такую же схему, как и у ручного переключения (Статья о ручных переключателях и их маркировке). Например, SPST, SPDT, DPDT и т.д.
Герконовые реле и твердотельные реле, в отличие от механических реле, обычно ограничены переключением SPST. Некоторые из распространенных обозначений, используемых на электрических схемах, показаны на рисунке 2.
Напряжение, используемое для активации реле, может быть как постоянным, так и переменным.
Например, когда переменный ток подается через механическое реле с катушкой переменного тока, гибкая металлическая проводящая пластина притягивается к одному переключающему контакту и удерживается на месте, пока подается ток, независимо от переменного тока.
А вот если на катушку постоянного тока подать переменный ток, ее металлическая пластина будет переворачиваться то вперед (включаться), то назад (выключаться) при изменении полярности подаваемого тока.
Заметка
Некоторые механические реле также имеют функцию фиксации, которая дает им своего рода «память». Когда на реле с фиксацией подается один управляющий импульс, его переключатель замыкается. Даже при снятии управляющего импульса переключатель остается в замкнутом состоянии. Для размыкания переключателя необходимо подать отдельный управляющий импульс.
Виды реле
Сверхминиатюрное реле
Это типичные механические реле предназначены для коммутации относительно больших токов. Они поставляются с катушками постоянного или переменного тока. Реле с катушкой постоянного тока обычно рассчитано под напряжение 6, 12 и 24 В. А сопротивление катушек около 40, 160 и 650 Ом соответственно.
Реле с переменным напряжением обычно поставляются с номинальным напряжением возбуждения 110 и 240 В переменного тока. Сопротивлением катушек около 3.4кОм и 13.6кОм соответственно.
Скорость переключения колеблется примерно от 10 до 100 мс, а номинальный ток — от 2 до 15 А.
Миниатюрное реле
Миниатюрные реле аналогичны сверхминиатюрным реле, но они рассчитаны на меньшие токи и более чувствительны. Включаются , в основном, постоянным напряжением, но могут быть сконструированы для переключения переменного тока.
Поставляются с напряжением возбуждения 5, 6, 12 и 24 В постоянного тока, с сопротивлением катушки от 50 до 3000 Ом.
Герконовые реле
Две тонкие металлические полоски (язычки) действуют как подвижные контакты. Язычки помещены в стеклянный контейнер, окруженный магнитной катушкой. Когда ток проходит через внешнюю катушку, язычки сжимаются и замыкают переключатель.
Небольшая масса язычков обеспечивает быстрое переключение, обычно от 0,2 до 2 мс.
Эти реле поставляются с сухими контактами или контактами, смоченными ртутью. Они приводятся в действие постоянным током и предназначены для коммутации токов более низкого уровня.
Напряжение возбуждения 5, 6, 12 и 24 В постоянного тока с сопротивлением катушки от 250 до 2000 Ом.
Твердотельные реле
Эти реле изготовлены из полупроводниковых материалов. Твердотельные реле также включают транзисторы (FET, BJT) и тиристоры.
Они не имеют проблем с износом контактов и обладают феноменальной скоростью переключения.
Однако эти устройства имеют высокие сопротивления “включения”, требуют немного более точной настройки и гораздо менее устойчивы к перегрузкам по сравнению с электромеханическими реле.
Несколько заметок по поводу реле
- Чтобы реле изменило состояние, напряжение на выводах магнитной катушки должно быть в пределах ±25 процентов от заданного номинального управляющего напряжения.
- Слишком большое напряжение может повредить магнитную катушку.
- Слишком малого напряжения может быть недостаточно для “включения” реле или может привести к неустойчивому срабатыванию реле (переключению взад и вперед).
Замечание!
Катушка реле действует как катушка индуктивности. Так вот, катушки индуктивности не любят резких изменений тока. Если поток тока через катушку внезапно прерывается (например, размыкается выключатель), катушка отреагирует, создав внезапное, очень большое напряжение на своих выводах, вызывая большой скачок тока через нее. Такие скачки тока могут создавать угрожающие скачки напряжения (до 1000 В), что может вызвать некоторые неприятные последствия для соседних устройств в цепи. Эти всплески повреждают не только соседние устройства, но и контакты переключателя реле (контакты получают «сильный удар» от гибкой металлической проводящей пластины, когда в катушке возникает всплеск).
Хитрость в избавлении от пиков заключается в использовании так называемых подавителей переходных процессов. В этой статье приведены несколько простых подавителей переходных процессов, которые можно использовать с катушками реле или катушками любого другого типа .
