Ví dụ ứng dụng thiết bị và rơle, cách chọn và kết nối chính xác rơle

Chuyển đổi là bật hoặc tắt thiết bị trong mạng. Để làm điều này, sử dụng ngắt kết nối, công tắc, ngắt mạch, rơle, công tắc tơ, bộ khởi động. Ba cuối cùng (rơle, contactor và khởi động từ) có cấu trúc tương tự nhau, nhưng được thiết kế cho các công suất tải khác nhau. Đây là những thiết bị chuyển mạch điện. Người mới bắt đầu thường có những câu hỏi như:

• Tại sao rơle có nhiều tiếp điểm như vậy?

• Làm thế nào để thay thế rơle nếu không có sự sắp xếp pin tương tự?

• "Làm thế nào để chọn một rơle?".

Tôi sẽ cố gắng trả lời tất cả những câu hỏi này trong bài viết.

Rơle dùng để làm gì?

Để bật tải, bạn cần áp dụng điện áp cho kết luận của nó, nó có thể là hằng số và thay đổi, với một số pha và cực khác nhau.

Điện áp có thể được áp dụng theo nhiều cách:

• Kết nối trình cắm (cắm phích cắm vào ổ cắm hoặc cắm vào ổ cắm);

• Ngắt kết nối (làm thế nào để bạn bật đèn trong phòng chẳng hạn);

• Thông qua rơle, công tắc tơ, bộ khởi động hoặc thiết bị chuyển mạch bán dẫn.

Hai phương pháp đầu tiên bị giới hạn bởi cả công suất chuyển đổi tối đa và bởi vị trí của điểm kết nối. Điều này thuận tiện nếu bạn bật đèn hoặc thiết bị có công tắc hoặc máy tự động cùng một lúc và chúng được đặt cạnh nhau.

Ví dụ, tôi sẽ đưa ra một tình huống, ví dụ bể nước (nồi hơi) - đây là một tải khá mạnh (1-3 kW trở lên). Đầu vào điện trong hành lang, và có một công tắc nồi hơi tự động trên tổng đài, sau đó bạn cần mở rộng một dây cáp với tiết diện 2,5 mét vuông. mm 3-5 mét. Và nếu bạn cần bao gồm một tải như vậy trên một khoảng cách dài?

Đối với điều khiển từ xa, bạn có thể sử dụng cùng một bộ ngắt, nhưng khoảng cách càng lớn, điện trở của cáp sẽ càng lớn, điều đó có nghĩa là bạn sẽ cần sử dụng cáp có tiết diện lớn và điều này rất tốn kém. Có, và nếu cáp bị đứt, nó không thể bật thiết bị trực tiếp ngay tại chỗ.

Để làm điều này, bạn có thể sử dụng một rơle được cài đặt trực tiếp gần tải và bật nó từ xa. Bạn không cần cáp dày cho việc này, vì tín hiệu điều khiển thường từ đơn vị đến hàng chục watt, trong khi tải có thể bật vài kilowatt.

Công tắc và ngắt kết nối - cần thiết để bật tải thủ công, để điều khiển tự động, bạn cần sử dụng rơle hoặc thiết bị bán dẫn.

Phạm vi của rơle:

• Đề án bảo vệ cho các cài đặt điện. Đối với đầu vào tự động của năng lượng bảo vệ chống lại điện áp thấp và cao, Rơle hiện tại - để kích hoạt bảo vệ dòng điện, cho phép khởi động máy điện, v.v.;

• Tự động hóa

• Thiết bị và tự động hóa;

• Hệ thống an ninh;

• Để bao gồm từ xa.

Làm thế nào để chuyển tiếp làm việc?

Rơle điện từ bao gồm một cuộn dây, phần ứng và một bộ tiếp điểm. Tập hợp các liên hệ có thể khác nhau, ví dụ:

• Rơle với một cặp tiếp điểm;

• Với hai cặp tiếp điểm (thường đóng - NC và thường mở - KHÔNG);

• Với một số nhóm (để kiểm soát tải độc lập với các mạch khác).

Cuộn dây có thể được thiết kế cho các giá trị khác nhau của dòng điện trực tiếp và xoay chiều, bạn có thể chọn cho mạch của mình để không sử dụng nguồn bổ sung để điều khiển cuộn dây. Các tiếp điểm có thể chuyển đổi cả dòng điện một chiều và xoay chiều, dòng điện và điện áp thường được chỉ định trên nắp rơle.

Công suất tải phụ thuộc vào khả năng chuyển mạch của thiết bị do thiết kế của nó, buồng vũ trang có mặt trên các thiết bị chuyển mạch điện từ mạnh mẽ để điều khiển tải điện trở và điện cảm mạnh, ví dụ như động cơ điện.

Rơle dựa trên từ trường. Khi một dòng điện được cung cấp cho cuộn dây, các đường lực của từ trường xuyên qua lõi của nó. Neo được làm bằng vật liệu được từ hóa và được thu hút vào lõi của cuộn dây. Liên hệ với nhựa đồng và bút kẻ mắt linh hoạt (dây) có thể được đặt tại mỏ neo, sau đó neo được cấp điện và điện áp được đặt vào tiếp điểm cố định thông qua các xe buýt đồng.

Điện áp được kết nối với cuộn dây, từ trường thu hút phần ứng, nó đóng hoặc mở các tiếp điểm. Khi điện áp biến mất, phần ứng trở lại bình thường với lò xo hồi.

Có thể có các thiết kế khác, ví dụ, khi neo đẩy một tiếp điểm có thể di chuyển được và nó chuyển từ bình thường sang hoạt động, điều này được thể hiện trong hình dưới đây.

Dòng dưới cùng: Rơle cho phép một dòng điện nhỏ qua cuộn dây để điều khiển một dòng điện lớn qua các tiếp điểm. Độ lớn của điện áp điều khiển và chuyển đổi (thông qua các tiếp điểm) có thể khác nhau và không phụ thuộc vào nhau. Bằng cách này, chúng tôi có được kiểm soát tải cách ly điện. Điều này mang lại một lợi thế đáng kể so với chất bán dẫn. Thực tế là bản thân bóng bán dẫn hoặc thyristor không bị cô lập về mặt điện, hơn nữa, nó được kết nối trực tiếp.

Dòng điện cơ sở là một phần của dòng điện được chuyển qua mạch thu-phát, trong thyristor, về nguyên tắc, tình huống là tương tự. Nếu ngã ba PN bị hỏng, điện áp của mạch chuyển đổi có thể đi đến mạch điều khiển, nếu đó là một nút, thì nó sẽ ổn, và nếu nó có một con chip vi điều khiển - rất có thể chúng cũng sẽ thất bại, do đó cách ly điện kế bổ sung được thực hiện thông qua bộ ghép quang hoặc máy biến áp. Và càng nhiều chi tiết - độ tin cậy càng ít.

Lợi ích chuyển tiếp:

• đơn giản về thiết kế;

• khả năng bảo trì. bạn có thể kiểm tra hầu hết các rơle, ví dụ, làm sạch các tiếp điểm khỏi bồ hóng và nó sẽ hoạt động trở lại, và với một sự khéo léo nhất định, bạn có thể thay thế cuộn dây hoặc hàn các kết luận của nó nếu chúng ra khỏi các tiếp điểm đi;

• cách ly điện hoàn toàn của mạch điện và mạch điều khiển;

• điện trở tiếp xúc thấp.

Điện trở của các tiếp điểm càng thấp, điện áp bị mất càng ít và càng ít nóng. Rơle điện tử tạo nhiệt, thấp hơn một chút tôi sẽ nói ngắn gọn về chúng.

Nhược điểm của rơle:

• do thực tế là thiết kế về cơ bản là cơ học - một số lượng hạn chế hoạt động. Mặc dù đối với rơle hiện đại, nó có đến hàng triệu hoạt động. Vì vậy, khoảnh khắc đáng ngờ là một lỗ hổng.

• tốc độ phản hồi. Rơle điện từ ngắt theo phân số của một giây, trong khi các công tắc bán dẫn có thể chuyển đổi hàng triệu lần mỗi giây. Do đó, cần phải tiếp cận một cách khôn ngoan sự lựa chọn của thiết bị chuyển mạch.

• trong trường hợp sai lệch so với điện áp điều khiển, rơle có thể phát ra tiếng kêu, tức là một trạng thái khi dòng điện qua cuộn dây nhỏ, đối với việc giữ phần ứng bình thường, và nó có tiếng vang khi mở và đóng ở tốc độ cao. Điều này là đầy đủ với một thất bại sớm của nó. Quy tắc sau đây: để điều khiển rơle, tín hiệu tương tự phải được cung cấp thông qua các thiết bị ngưỡng, chẳng hạn như bộ kích hoạt Schmidt, bộ so sánh, vi điều khiển, v.v.;

• Nhấp chuột khi được kích hoạt.

Đặc điểm rơle

Để chọn rơle phù hợp, bạn cần tính đến một số tham số, mô tả các tính năng của nó:

1. Điện áp cuộn dây. Rơle 12 V sẽ không hoạt động ổn định hoặc hoàn toàn không bật nếu bạn áp dụng 5 V cho cuộn dây của nó.

2. Dòng điện qua cuộn dây.

3. Số lượng các nhóm liên lạc. Rơle có thể là 1 kênh, tức là chứa 1 cặp chuyển đổi. Hoặc có thể là 3 kênh, sẽ cho phép bạn kết nối 4 cực với tải (ví dụ: ba pha 380V)

4. Dòng điện tối đa qua các tiếp điểm;

5. Điện áp chuyển mạch tối đa. Đối với cùng một rơle, nó khác nhau đối với dòng điện trực tiếp và xoay chiều, ví dụ 220 V AC và 30 V DC.Điều này là do đặc thù của arcing khi chuyển đổi các mạch điện khác nhau.

6. Phương pháp cài đặt - khối thiết bị đầu cuối, thiết bị đầu cuối cho thiết bị đầu cuối, hàn vào bảng hoặc Lắp đường ray DIN.

Rơle điện tử

Một rơle điện từ bình thường nhấp khi được kích hoạt, điều này có thể cản trở việc bạn sử dụng các thiết bị đó trong các cơ sở trong nước. Rơle điện tử, hay còn gọi là rơle trạng thái rắn, không có nhược điểm này, nhưng nó tạo ra nhiệt, bởi vì làm chìa khóa, một bóng bán dẫn (cho rơle DC) hoặc triac (đối với rơle AC) được sử dụng. Ngoài phím bán dẫn, rơle điện tử được lắp đặt trong rơle điện tử để cung cấp khả năng điều khiển phím với điện áp điều khiển mong muốn.

Rơle để điều khiển sử dụng điện áp không đổi từ 3 đến 32 và chuyển đổi điện áp xoay chiều từ 24 đến 380 V với dòng điện lên đến 10 A.

Ưu điểm:

• tiêu thụ thấp của dòng điều khiển;

• thiếu tiếng ồn khi chuyển đổi;

• một nguồn tài nguyên lớn hơn (một tỷ hoặc nhiều hoạt động hơn, và điều này gấp hàng nghìn lần so với tài nguyên điện từ).

Nhược điểm:

• nóng lên;

• có thể bị bỏng do quá nóng;

• đáng giá hơn;

• Nếu nó bị cháy, nó sẽ không hoạt động.

Làm thế nào để kết nối một rơle?

Hình dưới đây cho thấy một sơ đồ kết nối của rơle với mạng và tải. Một pha được kết nối với một trong các tiếp điểm nguồn, với tải thứ hai và 0 đến đầu cực tải thứ hai.

Vì vậy, các đơn vị năng lượng đang đi. Mạch điều khiển được lắp ráp như sau: nguồn điện, chẳng hạn như pin hoặc nguồn điện, nếu rơle được điều khiển bằng dòng điện trực tiếp, được kết nối với cuộn dây thông qua một nút. Để điều khiển rơle AC, mạch tương tự, một điện áp xoay chiều của giá trị mong muốn được cung cấp cho cuộn dây.

Ở đây rõ ràng là điện áp điều khiển không phụ thuộc vào điện áp trong tải, cũng với dòng điện. Dưới đây bạn thấy mạch điều khiển của các bộ kích hoạt khóa trung tâm của xe với điều khiển lưỡng cực.

Nhiệm vụ tiếp theo, để bộ kích hoạt di chuyển về phía trước, bạn cần kết nối cộng và trừ với điện từ của nó để di chuyển nó trở lại - phải thay đổi cực tính. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng hai rơle với 5 tiếp điểm (thường đóng và thường mở).

Khi điện áp được cung cấp cho rơle bên trái, cộng được cung cấp cho dây dưới (theo mạch) của bộ kích hoạt, thông qua các tiếp điểm thường đóng của rơle phải, dây trên của bộ kích hoạt được nối với cực âm (nối đất).

Khi điện áp được đặt vào cuộn dây của rơle bên phải và bên trái bị mất điện, cực tính bị đảo ngược: cộng với, thông qua tiếp điểm mở thông thường của rơle phải, nó được cung cấp cho dây trên. Và thông qua tiếp điểm thường đóng của rơle bên phải - dây dưới của bộ kích hoạt được nối với mặt đất.

Tôi đã đưa ra trường hợp cụ thể này như một ví dụ về thực tế rằng sử dụng rơle, bạn không chỉ có thể bật điện áp lên phụ tải mà còn thực hiện nhiều phương án đảo ngược kết nối và phân cực.

Cách kết nối rơle với vi điều khiển

Thật thuận tiện khi sử dụng rơle để điều khiển tải AC thông qua vi điều khiển. Nhưng một vấn đề nhỏ nảy sinh: mức tiêu thụ hiện tại của rơle thường vượt quá dòng tối đa thông qua chân của vi điều khiển. Để giải quyết nó, bạn cần tăng hiện tại.

Sơ đồ cho thấy kết nối của rơle với cuộn dây 12V. Ở đây, bóng bán dẫn dẫn điện VT4, nó đóng vai trò của bộ khuếch đại dòng điện, điện trở R là cần thiết để giới hạn dòng điện qua đế (đặt sao cho dòng điện không lớn hơn dòng tối đa qua chân của vi điều khiển).

Các điện trở trong mạch collector là cần thiết để đặt dòng cuộn dây, nó được chọn theo giá trị của dòng đáp ứng của rơle, về nguyên tắc, nó có thể được loại trừ. Song song với cuộn dây, một diode đảo ngược VD2 được cài đặt - cần thiết để các cụm tự cảm không giết chết bóng bán dẫn và đầu ra của vi điều khiển. Với diode, các vụ nổ sẽ đi về phía nguồn năng lượng và năng lượng của từ trường sẽ ngừng hoạt động.

Arduino và rơle

Dành cho người yêu Arduino Có lá chắn chuyển tiếp làm sẵn và các mô-đun riêng biệt.Để bảo đảm các đầu ra của vi điều khiển, tùy thuộc vào mô-đun cụ thể, bộ ghép quang của tín hiệu điều khiển có thể được thực hiện, điều này sẽ làm tăng đáng kể độ tin cậy của mạch.

Sơ đồ của một mô-đun như vậy là:

Chúng tôi đã nói về các đặc điểm của rơle, và vì vậy chúng thường được chỉ định trong các đánh dấu trên bìa trước. Hãy chú ý đến hình ảnh của mô-đun tiếp sức:

• 10A 250VAC - có nghĩa là nó có thể điều khiển tải của điện áp xoay chiều lên đến 250V và với dòng điện lên đến 10 A;

• 10A 30VDC - đối với dòng điện trực tiếp, điện áp trong tải không được vượt quá 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - đánh dấu, tùy thuộc vào từng nhà sản xuất. Trong đó chúng ta thấy 05VDC - điều này có nghĩa là rơle sẽ hoạt động với điện áp 5V trên cuộn dây.

Đồng thời, rơle có các tiếp điểm mở thông thường, chỉ có 1 tiếp điểm di động. Sơ đồ kết nối Arduino được hiển thị dưới đây.

Kết luận

Rơle là một thiết bị chuyển mạch cổ điển được sử dụng ở mọi nơi: bảng điều khiển trong các xưởng công nghiệp tổng đài, trong tự động hóa, để bảo vệ thiết bị và con người, để kết nối có chọn lọc một mạch cụ thể, trong thiết bị thang máy.

Điều rất quan trọng đối với một thợ điện mới, kỹ sư điện tử hoặc nghiệp dư vô tuyến để học cách sử dụng rơle và tạo mạch với chúng, vì vậy bạn có thể sử dụng chúng trong công việc và gia đình, thực hiện các thuật toán chuyển tiếp mà không cần sử dụng vi điều khiển. Mặc dù điều này sẽ tăng kích thước, nhưng nó sẽ cải thiện đáng kể độ tin cậy của mạch. Xét cho cùng, độ tin cậy không chỉ là độ bền, mà còn là độ tin cậy và khả năng bảo trì!