Для чего нужно реле — рассказываем все нюансы

Этот вопрос рано или поздно возникает практически у всех автовладельцев. Эти маленькие черные коробочки, в изобилии расставленные по автомобилю, что-то делают внутри себя, щелкают, тикают и иногда ломаются. Что же такое – реле?

Вообще, реле бывают разные. Существует огромное количество реле, делящихся по типу срабатывания, напряжению, сфере применения и так далее. Но в рамках этой статьи мы разберемся с обычными электромеханическими реле, которые используются в любых автомобилях, которые вы видите вокруг.

Что такое реле и для чего оно нужно

Реле — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин.

Типы реле могут различаться по управляющему сигналу и по исполнению, не будем останавливаться на этом, тем более все это есть на той же википедии. Отметим лишь, что наибольшее распространение получили электрические (электромагнитные) реле.

Понять для чего нужно реле из определения трудно, поэтому разжуем на простых словах:

Реле предназначено для коммутации больших токов нагрузки. Другими словами является переключателем, а еще проще — принцип работы реле — малым током (например сигналом кнопки) включать цепи с большим током. А используют реле, когда исполнительное устройство (стартер, генератор, вентилятор, обогрев зеркал, клаксон и т.д.) потребляет больший ток (до 30-40 ампер).

НАПРИМЕР: Для того чтобы с маленькой кнопочки завести двигатель, необходимо, чтобы включился стартер, который потребляет от 80 до 300 ампер. Если не использовать реле, тогда кнопка не выдержит большого тока и расплавится, также как и не предназначенная для больших токов проводка. Поэтому, делают подключение через реле (между кнопочкой и стартером устанавливают реле), которое по импульсу малого тока кнопки внутри себя замыкает мощные контакты, тем самым включая стартер. Как это происходит ?

Для чего нужно реле: области применения

Такое устройство применяется в быту, автомобилестроении, на производстве. Без него невозможно автоматическое включение холодильника и его выключения, установка циклов стиральной машины, мигание поворотника автомашины при повороте. Говоря простым языком, это электрический или электромагнитный прерыватель, срабатывающий при определенном импульсе, в основе которого лежит механическая, электрическая или электронная составляющая. Приведем примеры:

1. Фотореле – элемент срабатывает на свет, замыкая или размыкая контакты.
2. Звуковое – цепь замыкается при громком звуке.
3. Реле времени – соединение и разъединение происходит через установленный временной промежуток.
4. Температурное – получая данные с термодатчика контакт срабатывает по заданным параметрам.

В основе описанных разновидностей лежат 4 основных вида устройств, о которых поговорим позднее.

Такие устройства могут иметь различный вид

Что такое реле: краткий экскурс в историю

Термин пришел из английского языка, от слова «reley», обозначавшим в старину смену почтовых лошадей, а позднее передачу эстафеты в спортивных состязаниях. Существует две версии создания такого устройства. Согласно первой реле изобрел русский ученый П.Л. Шиллинг в начале 30-х годов прошлого столетия. Это была основная составляющая часть в разработанном им телеграфе. Однако большая часть историков склоняется к тому, что прародителем реле стал американец Джорж Генри. Некоммутационное устройство, основывавшееся на электромагнитном принципе действия, получило распространение в 1937 году. Именно тогда поступил в производство первый телеграф.

Какая из этих версий правильная, сейчас уже сказать нельзя. Возможно, как часто это бывает, ученые разрабатывали устройство параллельно, не зная об изобретениях друг друга. Об этом говорит и то, что историками называется один и тот же промежуток времени появления реле – 1931-1935 годы.

Это устройство отключает напряжение при перегрузке сети по мощности, сберегая электропроводку

Устройство реле

Электромагнитное реле состоит из: 

1. электромагнита (представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала).
2. якоря (пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами).
3. переключателя (могут быть замыкающими, размыкающими, переключающими). 

При пропускании электрического тока через обмотку электромагнита возникающее магнитное поле притягивает к сердечнику якорь, который через толкатель смещает и тем самым переключает контакты.

Как устроено реле?

Основа реле – электромагнит и контактная группа. Контактная группа, в простейшем случае, представляет собой четыре контакта. Два из них – питание электромагнита, остальные – питание подключенного через реле потребителя (например, подогрева заднего стекла). Эти контакты имеют свои названия – управляющая цепь и силовая цепь (или управляющие контакты и силовые контакты). Соответственно силовая цепь – это мощные контакты, которые пропускают через себя ток для потребителя (например 110 Ватт для фар головного света). Управляющая же цепь – работает со слабым током и предназначена для питания электромагнита. При этом на один (определенный) контакт электромагнита подается «плюс», а второй контакт – «масса», то есть он, как правило, соединяется с кузовом автомобиля.

На силовые же контакты подключаются мощные провода, и получается, что реле, как бы разрывает эти провода на две части, чтобы была возможность управлять током внутри них.

Реле бывают не только с четырьмя контактами (два управляющих, два силовых), но и с большим их количеством. Однако, в большинстве случаев, в машинах применяются все-таки 4-х контактные реле.

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:

1 — обмотка реле (A1, A2 — управляющая цепь), 2 — контакт замыкающий, 3 — контакт размыкающий, 4 — контакт замыкающий с замедлителем при срабатывании, 5 — контакт замыкающий с замедлителем при возврате, 6 — контакт импульсный замыкающий, 7 — контакт замыкающий без самовозврата, 8 — контакт размыкающий без самовозврата, 9 — контакт размыкающий с замедлителем при срабатывании, 10 — контакт размыкающий с замедлителем при возврате.

11 — общий контакт, 11-12 — нормально замкнутые контакты, 11-14 — нормально разомкнутые контакты.

На некоторых схемах ещё можно встретить обозначения по ГОСТ 7624-55.

Характеристики и производители реле

Характеристики реле

• Диапазон электропитания: 8…16В. 
• Номинальное напряжение: 12В. 
• Ток управления: не более 0,2А. 
• Напряжение срабатывания: не менее 8,0В. 
• Напряжение отпускания: 1,5…5,0В. 
• Максимальный ток в силовой цепи: 30А. 
• Активное сопротивление обмотки: 80±10 Ом 

Отечественные реле

• 90.3747-10 в пластмассовом корпусе без фланца крепления; 
• 90.3747-в пластмассовом корпусе с фланцем крепления; 
• 113.3747-в металлическом корпусе с фланцем крепления; 
• 113.3747-10-в металлическом корпусе без фланца крепления; 
• 111.3747-в металлическом корпусе с фланцем крепления; 
• 111.3747-10-в металлическом корпусе без фланца крепления.

Какое реле лучше, импортное или отечественное ?

Силовое реле, независимо импортное оно или отечественное, выполняют одинаковую функцию. Отличаются они только по качеству (отечественные реле менее герметичны и менее износостойки) и коммутируемых контактах (например, реле фирмы BOSCH, имеет другое расположение контактов. Контакты 30 и 86 поменяны местами). Качественные реле выпускаются под маркой Saturn и San Hold.

Схема устройства электромагнитного реле

Схема устройства реле такова. Подвижный стальной якорь находится внутри статичной катушки индуктивности, при подаче напряжения на которую возникает электромагнитное поле, притягивающее якорь. Различной электроникой или механикой регулируется частота и продолжительность подачи напряжения на обмотку. Частота импульсов составляет до 3600 в час.

Более старое устройство мгновенного действия

Структура электромагнитного реле делится на три составных элемента:

1. Первичный. Преобразует импульс, поступающий с системы управления в электромагнитную силу. Иными словами – обмотка катушки индуктивности.
2. Промежуточный. Состоит из различных деталей. Его задача – приведение в работу самого исполнительного механизма. Проще говоря – это якорь или иной подвижный элемент, оснащенный возвратной пружиной и контактами.
3. Исполнительный. Выполняет работу по передаче воздействия на силовое оборудование. Эту роль играет контактная группа силовой части.

Такие устройства устанавливаются вместе с остальной автоматикой в распределительном щите

Контакты и принцип работы реле

Контакты реле:

• Контакты 85 и 86 — это катушка.
• Контакт 30 — общий контакт, всегда присутствует в реле. Он, без подачи напряжения на контакты обмотки, постоянно замкнут на контакт 87а.
• Контакт 87А — нормально-замкнутый контакт.
• Контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт.

Силовые контакты имеют всегда маркировку 30, 87 и 87а.

Принцип действия реле:

В состоянии покоя, т.е., когда на катушке нет питания, контакт 30 замкнут с контактом 87А. При одновременной подаче питания на контакты 85 и 86 (на один контакт «плюс» на другой — «минус», без разницы куда что, если на реле нет маркировки диода) катушка «возбуждается», то есть срабатывает. Тогда контакт 30 отмыкается от контакта 87А и соединяется с контактом 87.

Принцип работы реле

Действует устройство по такому принципу. Помещенный в катушку индуктивности подвижный якорь отжат возвратной пружиной. Не его наружной части закреплена одна группа контактов, в то время, как другая группа находится в статичном положении на расстоянии от первой. В момент подачи импульса на катушку, якорь притягивается, и контакты соприкасаются между собой. При прекращении подачи напряжения на катушку, возвратная пружина отжимает либо оттягивает якорь (в зависимости от конструкции) и контакты размыкаются, возвращаясь в исходное положение.

Понять, как работает реле, проще, если знать алгоритм работы магнитного пускателя. Эти устройства идентичны, разница только в размерах и назначении.

Схематическое изображение работы электромеханического реле

Полезная информация! Если знать принцип действия реле, его легко можно будет отремонтировать при поломке. Чаще для этого требуется замена катушки индуктивности. Однако бывает и отгорание контактов, что случается при попадании в устройство пыли или иных инородных тел. Если контакты неплотно прилегают один к другому, возникает нагрев. Тогда они либо привариваются, либо расплавляются.

Принцип работы 4-х контактного реле ничем не отличается от других. Устройство всех электромагнитных устройств одинаково. Различия только в расположении контактной группы.

Сейчас такие устройства практически не используются, электротехника переходит на электронные устройства

Технические характеристики, на которые стоит обратить внимание

Что такое токовое реле, наверняка понятно. А от чего зависят его параметры? На что обратить внимания, выбирая устройство для той или иной цели? Основными характеристиками реле являются:

1. Номинальные данные по току, напряжению, времени, а также другим параметрам, задающих алгоритм работы устройства.
2. Пределы срабатывания. Нижний и верхний порог, при котором устройство включается или отключается (временной, токовый, звуковой или световой).
3. Значения величин. Иногда такие устройства настраиваются на замыкание цепи при подаче мгновенного импульса, а размыкается цепь по истечении определенного времени.

А это автомобильное реле и схема его подключения

Если характеристики не соблюдены, то тут два варианта. Либо устройство не сработает, либо выйдет из строя, проще говоря, сгорит. Имеет смысл рассмотреть несколько основных видов реле и понять, в чем отличия одного вида от другого, а так же возможно ли применение в той или иной области.

Реле переменного тока: отличия и особенности

Первое, о чем стоит сказать, такие устройства имеют недостатки. Переменный ток имеет отличия от постоянного, что наглядно видно на графиках. Синусоида переменного тока не позволяет равномерную подачу тока, в результате чего при срабатывании, магнитный сердечник вибрирует. Это неудивительно – ток в катушке индуктивности дважды за период входного напряжения проходит через ноль. Проще говоря при частоте тока в сети 50 Гц (50 колебаний в секунду), напряжение в катушке упадет на ноль 100 раз за период (1 с). Производятся как малогабаритные реле переменного тока на 220 В, так и устройства больших размеров.

Такие миниатюрные устройства работают не хуже крупногабаритных

Интересная информация! Для уменьшения износа якоря применяют дифференциальные сердечники или фазосдвигающие элементы, уменьшающие количество периодов прохождения тока через нулевую отметку.

Отличия реле постоянного тока

По сути то же устройство с отличием только способа питания. На катушку подается постоянный ток, что увеличивает срок службы деталей, избавляя от вибрации. При работе, к примеру, промежуточного реле 220 В постоянного тока, не будет слышно гудения, присущего устройствам, работающим на переменке.

Электронные устройства из Китая работают не хуже отечественных

Электронное реле: области применения и особенности устройства

Электронные устройства нашли применение в автомобилестроении, производстве бытовой техники. Их отличает компактность и долговечность за счет отсутствия механических частей. Работу механики на себя взяли транзисторы, выполняющие роль ключей. Если рассматривать электрическую схему автомобиля, то на вопрос, где находится реле, можно ответить одним словом – везде. Это и включение-выключение, и работа поворотников, зажигания, фар.

В отличие от электронного реле, электромеханическое имеет большие габариты. Оно применяется в монтаже производственной автоматики.

Иногда несколько устройств объединяется в релейный модуль

Некоторые виды реле

1. реле с пятью контактами (5ти контактное реле). Если на обмотку подан сигнал, то 30 контакт отключается от 87а и подключается к 87.
2. реле с четырьмя контактами (4х контактное реле). Контакт 87а или 87 может отсутствовать, тогда реле будет работать только на включение или выключение (замыкание или размыкание) силовой цепи.

Все реле имеют контакты обмотки (85 и 86 контакты).

Пример схемы реле

Рассмотрим принцип работы реле на простом примере со схемой.

Цель: Блокировка двигателя.

• Один контакт питания катушки (пусть 85) соединяем с проводом, на котором появляется «минус» (например, провод сигнализации, на котором минус появляется при постановке в охрану). 
• На другой контакт катушки (пусть 86) подаём +12В при включении зажигания. 
• Контакты 30 и 87А подцепляем в разрыв блокируемой цепи (в качестве нее может быть что угодно, лишь бы машина не заводилась при разорванной цепи, например, цепь стартера, зажигания, бензонасоса и т.д.). 

Теперь, если попытаться завести автомобиль при включенной охране, контакт 30 разомкнётся с контактом 87А и не даст завести двигатель.

Если «минус» с сигнализации выходит при снятии с охраны, тогда вместо контакта 87А используем контакт 87, т.е. разрыв цепи теперь будет на контактах 87 и 30. При таком подключении реле будет всегда в рабочем состоянии (разомкнутом) при работающем двигателе.

Обозначение реле на схемах электрических цепей

Обозначения таких устройств на схемах выглядят следующим образом:

Особенности и срок службы реле

Особенности реле

Если на корпусе реле изображен значок диода, значит при его включении необходимо соблюдать полярность на контактах управления. 

Срок службы реле

Если реле долго эксплуатировалось при коммутации силовых цепей в предельных режимах, то искра проскакивающая при замыкании или размыкании контактов создает нагар между контактами и из-за этого возможно исполнительное устройство не будет работать или будет работать не корректно. Плохой контакт выделяет на себе тепло. При этом в силовых цепях может повышаться потребляемый ток (при плохом контакте ток электродвигателя или лампочки становится импульсно-пусковым), что влечет разогрев мест плохого контакта в коммутируемых цепях и как следствие оплавление пластмассовых деталей крепления контактов. При оплавлении деталей крепления, контакты смещаются и добавляется процесс искрения, что еще больше разогревает место контакта. 

Реле ВАЗ десятого семейства располагается в различных местах, например в монтажном блоке, на стартере и т.д. Штатные схемы ВАЗ 2110 можно найти тут. В комментариях можно выкладывать полезные схемы с использованием реле. 

Ассортимент реле на российских прилавках: производители и цены

Каждое из реле имеет определенную маркировку, отражающую его технические характеристики. По маркировке найти подходящую модель во много раз проще, чем подбирать под определенные параметры. Предлагаем ознакомиться с некоторыми из устройств и их стоимостью.

Автомобильные реле практически всегда имеют такой вид

Заключение

Понятно, что не каждый день приходится выбирать подобные устройства для того или иного оборудования, но иногда это необходимо. И если схемы всех блоков обычному домашнему мастеру в голове держать не обязательно, то общая информация, все же, нужна. Надеемся, что наша статья в этом помогла.

Если остались вопросы, мы будем рады на них ответить в обсуждении ниже. А напоследок, как всегда, интересное видео по сегодняшней теме:

Видео: как работает реле

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Как самому поменять обшивку стула... Как стелить рубероид... Как соединить две трубы: знакомим с вопр... Как счистить краску — изучаем вним...