Реле мигающего света в сетях переменного тока

Что такое импульсное реле — схема подключения для управления освещением

Для комфортного проживания сегодня во многих домах и квартирах используются автоматизированные системы с электроникой. Возможно, вы уже слышали о проходных и маршевых выключателях: они помогают собрать схему управления освещением в нескольких местах. Несмотря на практичность принципы работы такой системы с разводкой проводов, а также ее подключение – дело не слишком простое. Тем не менее, существует более простой вариант – применение интересного бистабильного устройства, которое по-другому называется импульсное реле.

Подключение датчика освещенности

Приведу три варианта схемы подключения, все они идентичны, разница только в способе отображения.

1. Схема по аналогии с датчиком движения

Схема подключения датчика освещенности полностью совпадает со схемой подключения датчика движения. Отличается только “начинка” датчиков.

Схема подключения датчика движения и датчика освещения

Схема взята из статьи про датчик движения, ссылка выше.

2. Схема подключения датчика света из инструкции

Вот как схема подключения датчика света приведена в инструкции:

Датчик освещения LXP. Схема подключения из инструкции

3. Подключение на основе фото датчика

Для тех, кто любит, чтобы всё было “на пальцах”, привожу такую картинку:

Схема подключения датчика света на основе фотографии

Небольшое пояснение по схемам подключения:

• На коричневый провод приходит фаза.
• На синий провод подключается ноль.
• На красный провод подключается нагрузка (первый вывод светильника).
• Второй вывод светильника подключается к нулю (туда же, куда и синий провод датчика)

Стоит добавить, что датчики света могут быть подключены так же, как и обычные выключатели – последовательно и параллельно, если есть необходимость. Пример можно увидеть в статье про параллельное включение двух датчиков движения.

Итак, с подключением разобрались, теперь

Преимущества и недостатки использования ЭМР

Основными аргументами в пользу использования в схеме управления электрическими цепями электромагнитного реле становится:

• стойкость к воздействию на сети импульсных перенапряжений;
• способность электроизоляции выдерживать до 5 кВ между контактами и управляющей катушкой;
• незначительное падение напряжения на контактах в замкнутом состоянии;
• возможность коммутации нагрузок до 4 кВт при размере менее 10 см³;
• низкие показатели тепловыделения;
• наличие гальванической развязки между контактной группой и цепями управления;
• сравнительно доступная стоимость.

Среди «минусов» такого технического решения стоит выделить ограниченный механический ресурс оборудования, высокое потребление тока, создание помех в момент срабатывания.

Схема световой и звуковой сигнализации на реле РТД12

Схема звуковой сигнализации на реле РТД12 показана на рисунке 4.

Если предыдущие схемы идеально подходят реализации для одноканальной сигнализации, то при подключении нескольких приборов не всегда может быть удобно определять каким именно прибором вызвано включение сигнализации. Схема, приведенная ниже работает таким образом, что при срабатывании сигнализации от неограниченного числа приборов включается общая звуковая сигнализация – сирена и загорается одна или несколько лампочек, указывающая на канал (прибор, устройство) от которого сработала сигнализация.

Рисунок 4. Схема световой и звуковой сигнализации на реле РТД12

K1 – реле опробования сигнализации . Напряжение катушки =

220 вольт.
K2 – реле включения / отключения звуковой сигнализации. Напряжение катушки =

220 вольт.
B1 – звонок / сирена

220 вольт.
S1. Si – контакты реле уставок приборов (может быть неограниченное количество)
E1. E2 – лампочки накаливания

220 вольт, 10 Вт
VD1. VDi — диоды типа Д226Г или более современные, на напряжение не менее 400 вольт.
SB1, SB2 – кнопки «опробование сигнализации» и «съем звука».
R1 – резистор 2.2 кОм, мощностью не менее 10 Вт.

Особенность схемы заключается в том, что при замыкании одного из контактов реле выходных устройств приборов, фаза

220 Вольт подается через соответствующую лампочку канала на вход реле РТД12, вызывая его включение. При этом лампочка горит и включается звуковая сигнализация.

Если лампочка неисправна, то не происходит включение реле, и соответственно не сработает ни звуковая, ни световая сигнализация. Чтобы избежать этого, требуется периодически проверять работу сигнализации, исправность лампочек. Для этих целей предназначена кнопка SB1 — «опробование сигнализации». При ее нажатии срабатывает реле K1, загораются все исправные лампы сигнализации, а также включается сирена / звонок звуковой сигнализации.

Отключение звука производится кнопкой SB2 — «съем звука».

Реле тока. Виды и устройство. Работа и как выбрать. Применение

Реле тока — в электрических промышленных сетях часто возникают чрезмерные нагрузки и короткие замыкания. Все компоненты цепи, начиная от обычного проводника, и заканчивая потребителями нагрузки со сложной конструкцией, рассчитаны на допустимый максимальный нагрузочный ток. Превышение этой величины приводит к пробою изоляции, либо нарушению целостности проводов из-за расплавления жил, а также межвитковому замыканию обмотки двигателя, перегрузке трансформатора. Все эти факторы являются аварийными режимами эксплуатации, ведущими к неисправностям и выходу из строя сети питания.

Для обеспечения надежной защиты агрегатов, трансформаторов, приводов электромоторов применяется релейная защита, включающая в себя один из основных элементов в виде реле тока, которое предотвращает эксплуатацию электрооборудования в аварийном режиме.

Реле тока классифицируются по двум основным признакам:

• Первичные чаще всего встроены в конструкцию выключателя, и являются его частью. Они применяются в основном в электрических сетях напряжением до 1000 В.
• Вторичные включаются в цепь посредством трансформатора тока, который подключается к питающей шине или кабелю. Трансформатор снижает ток до значения, которое подходит для функционирования реле. В качестве примера можно рассмотреть трансформатор тока, имеющий кратность 100 : 5. Он способен контролировать значение тока до 100 ампер, применяя для этого реле с допускаемой величиной наибольшего тока всего в 5 ампер.

Вторичные реле тока в свою очередь разделяются на виды:

• Индукционные реле.
• Электромагнитного действия.
• Дифференциальные модели.
• Реле на интегральных микросхемах.

Устройство и работа

Конструктивные особенности основных видов реле и их принцип действия.

Индукционные

Такой вид реле работает на основе взаимодействия между током, индуцированным в некотором проводнике, и переменным магнитным потоком. Вследствие этого они используются на переменном токе в качестве защитного реле косвенного действия.

Имеющиеся виды индукционных реле делятся на 3 группы:

• С рамкой.
• С диском.
• Со стаканом.

В варианте с рамкой (рисунок «а») поток Ф2 создает ток в замкнутой обмотке, выполненной в виде рамки в магнитном поле второго потока Ф1, который сдвинут по фазе. Такие реле обладают повышенной чувствительностью и максимальной реакцией в отличие от других реле. В качестве недостатка можно отметить слабый момент вращения.

Образцы с диском имеют широкую популярность. Схема такого реле изображена на рисунке «б». Такие реле обладают большим моментом вращения диска, имеют простое устройство.

Реле со стаканом (рисунок «в») оснащены подвижным стаканом, который может вращаться в магнитном поле потоков магнитной системы, состоящей из четырех полюсов. Потоки расположены под прямым углом между собой в пространстве.

В стакане 5 находится стальной цилиндр 1, который предназначен для снижения магнитного сопротивления. Эта конструкция более сложная, в отличие от реле с диском. Это дает возможность получения короткого времени реакции на срабатывание (0,02 с), что является значительным преимуществом, и обеспечивает широкую популярность в использовании реле тока со стаканом.

4-полюсная магнитная система дает возможность получать без значительных доработок разные по назначению реле, и унифицировать их изготовление.

Электромагнитные

Нейтральные реле реагируют одинаково на постоянный ток, проходящий в обмотке, в любом направлении. По типу движения якоря реле делятся на два вида: с угловым перемещением якоря, и с втягивающим якорем.

1. Сердечник.
2. Ярмо.
3. Якорь.
4. Штифт.
5. Контакты.

Если нет сигнала управления, то якорь удерживается на наибольшем расстоянии от сердечника с помощью воздействия пружины. При поступлении сигнала на обмотку образуется магнитная сила, прижимающая якорь к сердечнику. Тем самым одни контакты замыкаются, а другие размыкаются.

Поляризованные реле включают в себя аналогичные элементы, однако отличаются наличием двух обмоток, двух сердечников, постоянным магнитом и контактной тягой. Поляризованные реле срабатывают в зависимости от того, какой полярности пришел сигнал управления.

Сердечник изготавливается из листовой электротехнической стали. Это позволяет повысить скорость срабатывания устройства. При отсутствии тока на катушках, реле находится в исходном состоянии. При этом в реле уже есть магнитный поток, который образован постоянным магнитом. Силовые линии замыкаются на два контура.

Первый контур включает в себя магнит, левый сердечник, ярмо, якорь и другой магнит. А второй контур проходит по магниту и ярму к правому сердечнику и якорю. Далее он снова приходит в первоначальное положение.

Между левым сердечником и якорем нет воздушной прослойки. В этом случае правый сердечник и якорь разделены большим воздушным зазором. Воздух имеет большое сопротивление, поэтому величина магнитного потока в правом контуре будет намного меньше левого. Якорь притянется к левому сердечнику под действием более мощного магнитного потока.

Так функционирует поляризованное реле. Его работа происходит на основе магнитных свойств. Это дает возможность менять направление тока на обмотке, при разных полярностях.

Реле переменного тока имеет отличие от модели постоянного тока в том, что работает от переменного тока непосредственно от сети. При равных размерах конструкции, величина силы у реле переменного тока в два раза ниже, чем у реле, работающего на постоянном токе.

Достоинства

• Низкая стоимость электромагнитных реле в отличие от полупроводниковых образцов.
• Незначительное падение напряжения на контактах, низкое выделение теплоты, не требует охлаждения.
• Качественная электрическая изоляция цепи управления катушки и группы контактов.
• Невосприимчивость к импульсным нагрузкам и помехам, возникающим при ударах молнии, и при переключениях высоковольтных цепей.
• Возможность подключения нагрузки до 4 киловатт при объемном размере реле ниже 10 куб. см.

Недостатки

• Возникающие проблемы при подключении индуктивных потребителей и нагрузок постоянного тока высокого напряжения.
• Возникновение радиопомех при работе силовых контактов.
• Ограниченный механический и электрический ресурс.
• Низкая скорость функционирования.

Дифференциальные

Такие реле действуют по принципу сравнивания значения тока до потребителя и после него. Таким потребителем обычно бывает силовой трансформатор. В обычном режиме эксплуатации ток до трансформатора и после него практически одинаков. Однако при появлении короткого замыкания на трансформаторе такой баланс нарушается. В этом случае реле замыкает контакты и подает команду на обесточивание неисправного участка цепи.

Дифференциальные реле широко используются в бытовых условиях, а также на производстве. Такие реле в виде защитных устройств предотвращают утечки тока в приборах и проводах.

Защищаемыми приборами обычно бывают:

• Оргтехника.
• Бойлеры.
• Светильники.
• Бытовые устройства.

Тем самым осуществляется защита человека от удара электрическим током при касании корпуса устройства.

Реле на микросхемах (интегральные электронные)

Такие типы изготавливают на основе полупроводниковых элементов. Основным их преимуществом является постоянная стабильная работа при повышенной вибрации.

Применение и подключение

В нормальном эксплуатационном режиме любое реле тока должно обладать достаточной чувствительностью к превышению номинального значения тока в цепи входа. При повышении тока больше допустимых значений, осуществляется переключение контактов выхода, которые обесточивают силовые устройства от сети питания.

Если ток дальше продолжает снижаться и подходит к номинальной величине, то при этом цепь снова замыкается под действием сигнала на выходе, и подается ток.

Реле для защиты применяют в жилых домах, а также на производственных объектах. Многие современные квартиры оснащены мощными бытовыми электрическими устройствами. Если включить сразу все такие устройства, то это вызовет значительные нагрузки в электрической сети питания.

Для предотвращения аналогичных случаев все устройства разделяют:

• Приоритетные.
• Второстепенные.

Приоритетными устройствами считаются те, отключение которых от сети создаст аварийную критическую обстановку. Такие внезапные отключения приводят к неисправностям и выходу из строя.

Второстепенными устройствами считаются те, которые можно отключить без всякого ущерба, не создавая аварийной ситуации или каких-либо неисправностей. Поэтому реле подключаются так, чтобы не допустить всевозможные перегрузки в сети питания.

Для примера реле максимального тока РМТ-101 .

Это устройство дает возможность настроить определенное время отключения нагрузки при перегрузке сети, а потом снова подает питание.

Такой образец реле способен контролировать и измерять нагрузку по току. Также при необходимости реле может применяться вместо цифрового амперметра. При измерении тока нет необходимости разрывать цепь. В приборе установлен специальный датчик, расположенный в корпусе.

Защитное реле РМТ-101 можно присоединять к трансформаторам тока выносного типа. На передней панели реле находятся цифровые и светодиодные индикаторы, которые показывают величину тока в цепи. Реле оснащено двумя переключателями, которыми можно настраивать необходимый интервал измерений, режим индикации, точность показаний, наибольший и текущий ток.

Другой важной функцией реле является его использование вместо реле ограничения потребления тока. Также можно выбрать необходимую нагрузку. Реле может функционировать в двух режимах: наименьшего и наибольшего тока. Чтобы переключиться между режимами, необходимо воспользоваться специальным переключателем.

Реле тока РМТ-101 приобрело широкую популярность на производстве. Оно создает защиту мощных электродвигателей переменного и постоянного тока, а также другого оборудования от возникающих перегрузок.

Также широко используемым устройством в различных областях является реле РЭО-401.

Устройство этого реле тока защиты состоит из двух главных узлов:

• Электромагнитная система.
• Блок контакт.

Электромагнитная система включает в себя скобу сердечника с трубкой. На трубке размещена катушка, имеющая в качестве защиты изоляционный каркас. В трубке находится якорь, который может легко перемещаться вдоль трубки. Значение тока срабатывания зависит от расположения якоря.

Значение тока срабатывания регулируется с помощью изменения расположения скобы, которая после регулировки может фиксироваться специальным винтом. Когда реле сработает, то блок-контакты останутся разомкнутыми, пока не снизится ток до нормальной величины. Далее якорь переместится в нижнюю позицию, а контакты от воздействия пружины замкнутся. Проводники подключаются к реле на передней части корпуса.

Советы по выбору реле

Чтобы сделать правильный выбор реле наибольшего тока необходимо руководствоваться:

• Поставленной задачей.
• Значением тока.
• Напряжением питания.
• Условиями эксплуатации.
• Наличием механизма задержки срабатывания.
• Наибольшим допустимым током.
• Характеристиками и параметрами регулировки.

После приобретения реле, его необходимо настроить. Это делается легко, при помощи встроенных уставок, плавно изменяя их. Все аналогичные реле имеют компактные размеры. Это дает возможность без особых проблем установить их в шкафы релейной защиты или распределительные щиты.

Такие реле имеют надежную и простую конструкцию, унифицированы между собой, что позволяет производить их легкую замену. Для контроля параметров применяются встроенные светодиодные дисплеи.

Реле тока с цифровой индикацией

Российские производители выпускают много различных реле контроля тока, начиная со старенького РТ-40 заканчивая модульными со встроенным трансформатором РТ-15М, РТ-40У и другие.

На рынке электротехники и релейной продукции появились модульные модели с индикацией по току и напряжению. Тоесть в одном корпусе удалось расположить амперметр, встроенный трансформатор и переключающее реле (на 16А), срабатывающее в зависимости от показаний электросети.

В статье сделаем краткий обзор моделей РТ-03М, РТ-04М (Реле и Автоматика), РМТ-101 (Новатек), АР-50А (DigiTOP) все эти приборы отображают значение тока и состояние нагрузки с помощью индикаторов и светодиодных табло, расположенных на лицевой панели.

РТ-03М предназначено для контроля соответствия величины переменного тока заданному диапазону.

Принцип работы реле тока РТ-03М основан на постоянном измерении тока и сравнение его величины с установ- ленными верхним и нижним допустимыми порогами. При подаче питания на реле загорается зелёный светодиод, измеряется ток и запускается таймер включения исполнительного реле; если величина тока находится в пределах от Imin+10% (I-L – на индикаторе) и Imax- 10%(I-H). Это состояние индицируется миганием оранжевого светодиода и отображением оставшегося времени до включения реле на нижнем цифровом индикаторе. На верхнем индикаторе отображается измеренный ток. По истечении времени включения (t-1), срабатывает исполнительное реле, загорается оранжевый светодиод. На нижнем индикаторе будет отображаться напряжение питания реле. Если измеренный ток находится вне диа- пазона Imin+10%. Imax-10%, светодиод загорается красным цветом, исполнительное реле не включится, и на нижнем индикаторе будет отображаться напряжение питания реле. Если измеряемый ток в процессе работы выйдет за установленный диапазон Imin…Imax, запустится таймер отключения исполнительного реле (t-0). Оставшееся до выключения время будет отображаться на нижнем цифровом индикаторе и, при включенном оранжевом светодиоде, будет мигать красный. По истечении этого времени, исполнительное реле выключится, погаснет оранжевый светодиод, загорится красный. Нижний инди- катор будет отображать напряжение питания реле. При изменении тока и вхождении его величины в границы диапазона Imin+10%. Imax-10%, запустится тай- мер включения исполнительного реле (t-1), остаток времени будет отображаться на нижнем индикаторе. При включенном красном светодиоде будет мигать оранжевый. По истечении времени включения, сработает ис- полнительное реле, погаснет красный и загорится оранжевый светодиод. Нижний индикатор будет отображать напряжение питания реле.

Принцип настройки и работы с реле описан в паспорте устройства РТ-03М.

РТ-04М предназначено для контроля максимальной величины переменного тока. С помощью этого реле можно отключать второстепенные нагрузки при превышении установленного максимального тока и включать их при снижении тока до установленного пользователем значения.

Принцип работы реле тока РТ-04М основан на постоянном измерении тока и сравнение его величины с установ- ленными верхним и нижним допустимыми порогами. При подаче питающего напряжения на реле загорается зелёный светодиод, измеряется ток и запускается тай- мер включения исполнительного реле, если величина тока меньше Imax-1А(I-H). Это состояние индицируется миганием оранжевого светодиода и отображением оставшегося времени до включения реле на нижнем циф- ровом индикаторе. На верхнем индикаторе отображается величина измеренного тока. По истечении времени включения (t-1), срабатывает исполнительное реле и загорается оранжевый светодиод. На нижнем индикаторе будет отображаться напряжение питания реле. В дальнейшем, устройство будет сравнивать измеряемый ток с Imax. Если при включении реле измеренный ток больше Imax-1А, красный светодиод будет мигать, исполни- тельное реле не включится, и на нижнем индикаторе будет отображаться напряжение питания реле. Если измеряемый ток в процессе работы превысит значение Imax, запустится таймер отключения исполнитель- ного реле (t-0). Оставшееся до выключения время будет отображаться на нижнем цифровом индикаторе и, при включенном оранжевом светодиоде будет мигать красный. По истечении этого времени, исполнительное реле выключится, погаснет оранжевый светодиод и загорится красный. Нижний индикатор будет отображать напря- жение питания реле. При уменьшении тока до установленного значения Imin, запустится таймер включения исполнительного реле (t-1), остаток времени будет отображаться на нижнем индикаторе. При включенном красном светодиоде, будет мигать оранжевый. По истечении времени включения, сработает исполнительное реле, загорится оранжевый и погаснет красный светодиод. Нижний индикатор будет отображать напряжение питания реле.

Принцип настройки и работы с реле описан в паспорте устройства РТ-04М.

РМТ-101 предназначено для измерения и постоянного контроля действующего значения тока однофазной нагрузки.

Измеряемый и контролируемый диапазон токов от 0 до 10 А или от 0 до 100 А. Прибор выполняет отключение нагрузки в случае превышения заданного пользователем уровня максимального тока. Уставки максимального тока, времени задержки отключения и времени автоматического повторного включения (АПВ) задает пользователь с помощью регуляторов и переключателей, вынесенных на лицевую панель прибора.

Прибор может быть использован как:

• цифровой амперметр;
• реле ограничения потребляемого тока;
• реле выбора приоритетной нагрузки.

Прибор подключается без разрыва электрической цепи. Для измерения тока используется встроенный трансформатор тока.

При подаче питания на РМТ-101, через время готовности не более 0,8с, происходит включение нагрузки: контакты 1-2 размыкаются, контакты 3-4 замыкаются, загорается светодиод «Hагрузка», на светодиодном табло отображается ток нагрузки. При достижении током значения, превышающего уставку максимального тока, загорается красный светодиод «Перегрузка», начинает отсчитываться задержка отключения нагрузки, при этом на табло поочередно отображается ток нагрузки в амперах и время, оставшееся до отключения, в секундах. По истечении времени задержки отключения нагрузка отключается: контакты 3-4 размыкаются, 1-2 замыкаются, зеленый светодиод «Нагрузка» – гаснет. При снижении тока нагрузки ниже тока уставки светодиод «Перегрузка» гаснет. Начинается отсчет времени автоматического повторного включения, если повторное включение разрешено. При этом на табло отображается время, оставшееся до включения нагрузки в секундах. Если при отключении нагрузки ток нагрузки не снижается ниже уставки, то отсчет времени автоматического повторного включения не происходит, а на индикаторе попеременно отображается сообщение Err (ОШИБКА) и текущий ток. После истечения времени автоматического повторного включения нагрузка включается: контакты 1-2 размыкаются, 3-4 замыкаются, загорается светодиод «Нагрузка», на индикаторе отображается ток нагрузки. Если регулятор уставки времени АПВ «tвкл(с)» установлен в позицию inF (знак «∞» на шкале) АПВ не осуществляется, а на табло попеременно отображается сообщение inF (блокировка АПВ) и измеряемый ток. Для включения нагрузки необходимо кратковременно снять питание c РМТ-101 или регулятор «tвкл(с)» вывести на значение, отличное от позиции inF. При перемещении регулятора уставки АПВ в позицию блокировки АПВ (знак «∞» на шкале) на табло высвечивается inF в течение 4 секунд. При положении «макс» переключателя «Инд. I макс / тек» на табло отображается максимальное значение тока, зафиксированное прибором с момента включения или с момента переключения в этот режим.

Более подробно можно ознакомиться с прибором РМТ-101 в паспорте.

Реле Украинского производителя Digitop, АР-50 применяется для защиты электросети от перегрузок. Данное цифровое реле тока A-protector автоматически отключает нагрузку, если в контролируемой сети ток превышает установленный предел.

Микроконтроллером реле АР-50, анализируется ток в цепи нагрузки, затем полученные значения отображаются на встроенном цифровом индикаторе. Если установленное значение тока превышается более чем на 25%, то прибор незамедлительно отключает исполнительное реле тока АР-50А. Если же значение тока, которое было установлено пользователем не превышает 25%, то нагрузка будет отключена через 10 секунд – эта задержка установлена для исключения отключения нагрузки при кратковременных перепадах тока, которые возникают при пусковых процессах. Если за период 10 минут произошло три отключения – прибор блокируется и включить нагрузку можно будет только вручную.

Прямое измерение тока осуществляется в диапазоне от 1 до 50 Ампер, при этом погрешность составляет менее 1%. Реле АР-50А выпускается со степенью защиты IP20.

Подключение промежуточного реле

Подключение реле — задача несложная. Обычно достаточно учесть 4 параметра:

1. Напряжение катушки управления. Величина и род тока. В отдельных случаях этот параметр можно слегка нарушить. Например, реле с напряжением срабатывания 24 В включится и от 16 В. А может и от 12. Но желательно не экспериментировать и подавать именно требуемый производителем вольтаж.
2. Токовые характеристики управляемых контактов. Здесь необходимо сделать некоторый запас. Если вам требуется включать потребителя с током 5 А, то реле понадобится минимум на 6-10 А.
3. От какого тока работает катушка. Реле во время работы потребляет электроэнергию. Заранее следует продумать, хватит ли у источника напряжения мощности, чтобы управлять им.
4. Положение в пространстве. На это редко обращают внимание. Производители указывают, как необходимо устанавливать их устройство (стоя, лежа, на стене).

Промежуточные реле активно использовались в советское время. Данная технология постепенно уступает место приборам с цифровым управлением. Однако в мощных силовых цепях и сейчас не обойтись без промежуточных реле. В некоторых устройствах отказ от них технически нецелесообразен.

Перед тем как подключить реле, следует обратить внимание на корпус. От этого зависит, как устройство крепится в щит. Важно учесть и электрические параметры прибора: напряжение и токи управляющей катушки, контактов.