Elektromagnetisch relais: apparaat, markering, typen + details van aansluiting en afstelling

Het omzetten van elektrische signalen in de overeenkomstige fysieke grootheid: beweging, kracht, geluid, enz.enz., wordt uitgevoerd met behulp van schijven. Een schijf moet worden geclassificeerd als een converter, omdat het een apparaat is dat het ene type fysieke grootheid in het andere verandert.

De aandrijving wordt doorgaans geactiveerd of bestuurd door een laagspanningscommandosignaal. Het wordt verder geclassificeerd als een binair of continu apparaat op basis van het aantal stabiele toestanden. Een elektromagnetisch relais is dus een binaire aandrijving, rekening houdend met twee beschikbare stabiele toestanden: aan - uit.

Het gepresenteerde artikel onderzoekt in detail de werkingsprincipes van een elektromagnetisch relais en de reikwijdte van het gebruik van de apparaten.

Basisprincipes van aandrijfontwerp

De term "relais" is kenmerkend voor apparaten die via een stuursignaal een elektrische verbinding tussen twee of meer punten tot stand brengen.

Het meest voorkomende en meest gebruikte type elektromagnetisch relais (EMR) is het elektromechanische ontwerp.

Zo ziet één ontwerp eruit van een groot aantal producten die elektromagnetische relais worden genoemd. Hier wordt een gesloten versie van het mechanisme getoond met behulp van een transparant plexiglas deksel

Het fundamentele besturingsschema voor alle apparatuur biedt altijd de mogelijkheid om deze aan en uit te zetten. De eenvoudigste manier om deze stappen uit te voeren is door gebruik te maken van aan/uit-vergrendelingsschakelaars.

Handmatig bediende schakelaars kunnen voor de bediening worden gebruikt, maar hebben nadelen. Hun voor de hand liggende nadeel is het fysiek instellen van de “aan” of “uit” status, dat wil zeggen handmatig.

Handmatige schakelapparaten zijn meestal groot, langzaam werkend en in staat kleine stromen te schakelen.

Het handmatige schakelmechanisme is een “ver familielid” van elektromagnetische relais. Biedt dezelfde functionaliteit: schakelen tussen werklijnen, maar wordt uitsluitend handmatig bediend

Ondertussen worden elektromagnetische relais voornamelijk vertegenwoordigd door elektrisch bediende schakelaars. De apparaten hebben verschillende vormen, afmetingen en zijn onderverdeeld op basis van hun nominale vermogensniveaus. De mogelijkheden voor de toepassing ervan zijn uitgebreid.

Dergelijke apparaten, uitgerust met een of meer contactparen, kunnen deel uitmaken van een enkel ontwerp van grotere vermogensactuators - contactors, die worden gebruikt voor het schakelen van netspannings- of hoogspanningsapparaten.

Fundamentele principes van EMR-werking

Traditioneel worden relais van het elektromagnetische type gebruikt als onderdeel van elektrische (elektronische) schakelbesturingscircuits. In dit geval worden ze rechtstreeks op printplaten of in een vrije positie geïnstalleerd.

Algemene structuur van het apparaat

De belastingsstromen van de gebruikte producten worden doorgaans gemeten vanaf fracties van een ampère tot 20 A of meer. Relaiscircuits zijn wijdverbreid in de elektronische praktijk.

Apparaten met verschillende configuraties, ontworpen voor installatie op elektronische printplaten of rechtstreeks als afzonderlijk geïnstalleerd apparaat

Het ontwerp van een elektromagnetisch relais zet de magnetische flux die wordt gegenereerd door de aangelegde AC/DC-spanning om in mechanische kracht. Dankzij de resulterende mechanische kracht wordt de contactgroep gecontroleerd.

Het meest voorkomende ontwerp is een productvorm die de volgende componenten bevat:

• opwindende spoel;
• stalen kern;
• steunchassis;
• contact groep.

De stalen kern heeft een vast deel, de rocker genaamd, en een beweegbaar, veerbelast deel, het anker.

In wezen vormt het anker een aanvulling op het magnetische veldcircuit door de luchtspleet tussen de stationaire elektrische spoel en het bewegende anker te sluiten.

Gedetailleerde lay-out van de structuur: 1 – laat de veer los; 2 – metalen kern; 3 – anker; 4 – contact normaal gesloten; 5 – contact normaal open; 6 – algemeen contact; 7 – spoel van koperdraad; 8 - schommel

Het anker beweegt op scharnieren of draait vrij onder invloed van het opgewekte magnetische veld. Hierdoor worden de elektrische contacten die aan de fittingen zijn bevestigd gesloten.

Normaal gesproken brengt een terugstelveer (en) die zich tussen de tuimelaar en het anker bevindt, de contacten terug naar hun oorspronkelijke positie wanneer de relaisspoel wordt uitgeschakeld.

Werking van het elektromagnetische relaissysteem

Een eenvoudig klassiek EMR-ontwerp heeft twee sets elektrisch geleidende contacten.

Op basis hiervan worden twee toestanden van de contactgroep gerealiseerd:

1. Normaal open contact.
2. Normaal gesloten contact.

Dienovereenkomstig wordt een paar contacten geclassificeerd als normaal open (NO) of, in een andere toestand, normaal gesloten (NC).

Voor een relais met een normaal open contactpositie wordt de "gesloten" toestand alleen bereikt wanneer de veldstroom door de inductieve spoel gaat.

Een van de twee mogelijke opties voor het instellen van de standaardcontactgroep. Hier, in de spanningsloze toestand van de spoel, is de “standaard”-positie ingesteld op de normaal gesloten (gesloten) positie

Bij een andere optie blijft de normaal gesloten positie van de contacten constant als er geen bekrachtigingsstroom in het spoelcircuit is. Dat wil zeggen dat de schakelcontacten terugkeren naar hun normale gesloten positie.

Daarom moeten de termen "normaal open" en "normaal gesloten" verwijzen naar de toestand van de elektrische contacten wanneer de relaisspoel spanningsloos is, dat wil zeggen dat de voedingsspanning van het relais is uitgeschakeld.

Elektrische relaiscontactgroepen

Relaiscontacten zijn meestal elektrisch geleidende metalen elementen die elkaar raken en een circuit completeren, en werken op dezelfde manier als een eenvoudige schakelaar.

Wanneer de contacten open zijn, wordt de weerstand tussen de normaal open contacten gemeten als een hoge waarde in megaohm. Dit creëert een open circuitconditie wanneer de stroomdoorgang in het spoelcircuit wordt geëlimineerd.

De contactgroep van elke elektromechanische schakelaar in open modus heeft een weerstand van enkele honderden megaohms. De waarde van deze weerstand kan tussen verschillende modellen enigszins variëren.

Als de contacten gesloten zijn, zou de contactweerstand theoretisch nul moeten zijn - het resultaat van kortsluiting.

Deze voorwaarde wordt echter niet altijd nageleefd.De contactgroep van elk afzonderlijk relais heeft in de “gesloten” toestand een bepaalde contactweerstand. Deze weerstand wordt stabiel genoemd.

Kenmerken van de doorgang van belastingstromen

Voor de praktijk van het installeren van een nieuw elektromagnetisch relais wordt opgemerkt dat de schakelcontactweerstand klein is, meestal minder dan 0,2 Ohm.

Dit wordt eenvoudig uitgelegd: nieuwe tips blijven voorlopig schoon, maar na verloop van tijd zal de weerstand van de tip onvermijdelijk toenemen.

Voor contacten die een stroom van 10 A voeren, zal de spanningsval bijvoorbeeld 0,2x10 = 2 volt zijn (de wet van Ohm). Hieruit blijkt dat als de voedingsspanning die aan de contactgroep wordt geleverd 12 volt is, de spanning voor de belasting 10 volt zal zijn (12-2).

Wanneer metalen contactpunten verslijten zonder goed beschermd te zijn tegen hoge inductieve of capacitieve belastingen, is boogschade onvermijdelijk.

Een elektrische boog op een van de contacten van een elektromechanisch schakelapparaat. Dit is een van de redenen voor schade aan de contactgroep bij gebrek aan goede maatregelen

Een elektrische boog – vonken op de contacten – leidt tot een toename van de contactweerstand van de punten en, als gevolg daarvan, tot fysieke schade.

Als u het relais in deze toestand blijft gebruiken, kunnen de contactpunten hun fysieke contacteigenschappen volledig verliezen.

Maar er is een ernstiger factor wanneer boogschade ertoe leidt dat de contacten aan elkaar worden gelast, waardoor kortsluiting ontstaat.

In dergelijke situaties bestaat het risico op schade aan het circuit dat door de EMR wordt bestuurd.

Dus als de contactweerstand onder invloed van de elektrische boog met 1 Ohm toeneemt, neemt de spanningsval over de contacten bij dezelfde belastingsstroom toe tot 1 × 10 = 10 volt DC.

Hier kan de grootte van de spanningsval over de contacten onaanvaardbaar zijn voor het belastingscircuit, vooral bij het werken met voedingsspanningen van 12-24 V.

Materiaaltype relaiscontact

Om de invloed van de elektrische boog en hoge weerstanden te verminderen, zijn de contactpunten van moderne elektromechanische relais gemaakt of gecoat met verschillende legeringen op zilverbasis.

Op deze manier is het mogelijk om de levensduur van de contactgroep aanzienlijk te verlengen.

Tips van contactplaten van elektromechanische schakelapparaten. Hier zijn de opties voor verzilverde tips. Dit type coating vermindert de schadefactor

In de praktijk worden de volgende materialen gebruikt om de uiteinden van contactgroepen van elektromagnetische (elektromechanische) relais te verwerken:

• Ag - zilver;
• AgCu - zilverkoper;
• AgCdO - zilvercadmiumoxide;
• AgW - zilverwolfraam;
• AgNi - zilver-nikkel;
• AgPd - zilverpalladium.

Het verlengen van de levensduur van de uiteinden van de relaiscontactgroepen door het aantal elektrische bogen te verminderen, wordt bereikt door het aansluiten van resistieve condensatorfilters, ook wel RC-dempers genoemd.

Deze elektronische circuits zijn parallel verbonden met contactgroepen van elektromechanische relais. De spanningspiek, die wordt opgemerkt op het moment dat de contacten worden geopend, lijkt met deze oplossing veilig kort te zijn.

Het gebruik van RC-dempers maakt het mogelijk om de elektrische boog die zich aan de contactpunten vormt te onderdrukken.

Typisch ontwerp van EMR-contacten

Naast de klassieke normaal open (NO) en normaal gesloten (NC) contacten omvat het mechanisme van relaisschakeling ook classificatie op basis van actie.

Kenmerken van het ontwerp van verbindingselementen

Relaisontwerpen van het elektromagnetische type maken in deze uitvoeringsvorm één of meer afzonderlijke schakelcontacten mogelijk.

Zo ziet een apparaat eruit, technologisch geconfigureerd voor SPST-ontwerp: enkelpolig en unidirectioneel. Er zijn ook andere versies beschikbaar

Het ontwerp van de contacten wordt gekenmerkt door de volgende reeks afkortingen:

• SPST (Single Pole Single Throw) - enkelpolig unidirectioneel;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - enkelpolig bidirectioneel;
• DPST (Double Pole Single Throw) – bipolair, unidirectioneel;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – bipolair bidirectioneel.

Elk dergelijk verbindingselement wordt aangeduid als een “paal”. Elk van hen kan worden aangesloten of gereset, waarbij tegelijkertijd de relaisspoel wordt geactiveerd.

Subtiliteiten van het gebruik van apparaten

Ondanks de eenvoud van het ontwerp van elektromagnetische schakelaars, zijn er enkele subtiliteiten in de praktijk van het gebruik van deze apparaten.

Deskundigen raden dus categorisch niet aan om alle relaiscontacten parallel aan te sluiten om op deze manier een hoogstroombelastingscircuit te schakelen.

Sluit bijvoorbeeld een belasting van 10 A aan door twee contacten parallel aan te sluiten, die elk geschikt zijn voor een stroomsterkte van 5 A.

Deze subtiliteiten bij de installatie zijn te wijten aan het feit dat de contacten van mechanische relais nooit tegelijkertijd sluiten of openen.

Hierdoor raakt sowieso één van de contacten overbelast.En zelfs als we rekening houden met een kortstondige overbelasting, is voortijdig falen van het apparaat in een dergelijke verbinding onvermijdelijk.

Onjuiste bediening, evenals het aansluiten van het relais buiten de vastgestelde installatieregels, eindigt meestal met dit resultaat. Bijna alle inhoud binnenin was uitgebrand

Elektromagnetische producten kunnen worden gebruikt als onderdeel van elektrische of elektronische circuits met een laag stroomverbruik als schakelaars met relatief hoge stromen en spanningen.

Het wordt echter ten strengste afgeraden om verschillende belastingsspanningen door aangrenzende contacten van hetzelfde apparaat te laten gaan.

Schakel bijvoorbeeld tussen 220 V AC en 24 V DC. Om de veiligheid te garanderen, moeten voor elke optie altijd aparte producten worden gebruikt.

Technieken voor bescherming tegen omgekeerde spanning

Een belangrijk onderdeel van elk elektromechanisch relais is de spoel. Dit onderdeel is geclassificeerd als een belasting met hoge inductie omdat het draadgewonden is.

Elke draadgewonden spoel heeft een zekere impedantie, bestaande uit inductantie L en weerstand R, waardoor een serieschakeling LR wordt gevormd.

Terwijl er stroom door de spoel vloeit, ontstaat er een extern magnetisch veld. Wanneer de stroom in de spoel wordt gestopt in de "uit"-modus, neemt de magnetische flux toe (transformatietheorie) en wordt een hoge omgekeerde EMF-spanning (elektromotorische kracht) gegenereerd.

Deze geïnduceerde sperspanningswaarde kan meerdere malen groter zijn dan de schakelspanning.

Dienovereenkomstig bestaat er een risico op schade aan halfgeleidercomponenten die zich in de buurt van het relais bevinden. Bijvoorbeeld een bipolaire of veldeffecttransistor die wordt gebruikt om spanning op een relaisspoel aan te leggen.

Circuitopties die bescherming bieden voor halfgeleiderbesturingselementen - bipolaire en veldeffecttransistors, microcircuits, microcontrollers

Eén manier om schade aan een transistor of een schakelend halfgeleiderapparaat, inclusief microcontrollers, te voorkomen, is door een omgekeerde diode aan te sluiten op het relaisspoelcircuit.

Wanneer de stroom die onmiddellijk na het uitschakelen door de spoel vloeit een geïnduceerde tegen-EMK genereert, opent deze sperspanning de omgekeerde diode.

Via de halfgeleider wordt de geaccumuleerde energie afgevoerd, wat schade aan de besturingshalfgeleider - transistor, thyristor, microcontroller - voorkomt.

De halfgeleider die vaak in het spoelcircuit zit, wordt ook wel genoemd:

• vliegwieldiode;
• bypass-diode;
• omgekeerde diode.

Er is echter niet veel verschil tussen de elementen. Ze vervullen allemaal één functie. Naast het gebruik van sperdiodes worden er ook andere apparaten gebruikt om halfgeleidercomponenten te beschermen.

Dezelfde ketens van RC-dempers, metaaloxidevaristoren (MOV's), zenerdiodes.

Markering van elektromagnetische relaisapparaten

Technische aanduidingen die gedeeltelijke informatie over de apparaten bevatten, worden meestal rechtstreeks op het chassis van het elektromagnetische schakelapparaat aangegeven.

Deze aanduiding ziet eruit als een afkorting en een cijferreeks.

Elk elektromechanisch schakelapparaat is traditioneel gelabeld. Ongeveer de volgende reeks symbolen en cijfers is op de carrosserie of het chassis aangebracht en geeft bepaalde parameters aan

Voorbeeld van kastmarkering van elektromechanische relais:

RES32 RF4.500.335-01

Deze vermelding wordt als volgt ontcijferd: elektromagnetisch relais met lage stroomsterkte, 32-serie, overeenkomend met het ontwerp volgens het RF-paspoort 4.500.335-01.

Dergelijke benamingen zijn echter zeldzaam. Vaker zijn er verkorte versies zonder expliciete aanduiding van GOST:

RES32 335-01

Ook zijn de productiedatum en het batchnummer aangegeven op het chassis (op de behuizing) van het apparaat. Gedetailleerde informatie vindt u in het technische gegevensblad van het product. Elk apparaat of batch wordt geleverd met een paspoort.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De video legt in de volksmond uit hoe elektromechanische schakelelektronica werkt. De subtiliteiten van ontwerpen, verbindingskenmerken en andere details worden duidelijk vermeld:

Elektromechanische relais worden al geruime tijd gebruikt als elektronische componenten. Dit soort schakelapparaten kunnen echter als verouderd worden beschouwd. Mechanische apparaten worden steeds vaker vervangen door modernere apparaten - puur elektronisch. Een voorbeeld hiervan is solid-state relais.

Heeft u vragen, heeft u bugs gevonden of heeft u interessante feiten over het onderwerp die u kunt delen met bezoekers van onze site? Laat uw opmerkingen achter, stel vragen en deel uw ervaringen in het contactblok onder het artikel.