Каждый месяц в этом году мы исследуем новый электронный компонент, углубляясь в то, что это такое, как он работает и как вы используете его в проектах. В прошлом месяце мы рассмотрели транзисторы, а до этого - конденсаторы, светодиоды и диоды. В этом месяце мы исследуем реле! Как всегда, мы начнем со знакомства с компонентом через отредактированный отрывок из основной энциклопедии электронных компонентов Чарльза Платта: том 1.
Правильно известно как электромагнитное реле якоря, чтобы отличить его от твердотельного реле. Однако полный термин используется очень редко. Его также можно назвать электромеханическим реле, но под термином «реле» обычно понимают устройство, которое не является полупроводниковым.
Реле позволяет сигналу или электрическому импульсу включить (или выключить) отдельный поток электричества. Часто реле использует низкое напряжение или малый ток для управления более высоким напряжением и/или более высоким током. Сигнал низкого напряжения/малого тока может быть инициирован относительно небольшим и экономичным переключателем и может быть передан на реле по относительно дешевому проводу небольшого сечения, после чего реле контролирует больший ток вблизи нагрузки. Например, в автомобиле поворот ключа зажигания посылает сигнал на реле, расположенное рядом со стартером.
Общие символы на схемах для однонаправленных (вверху) и двунаправленных (внизу) реле показаны справа. Внешний вид и ориентация катушки и контактов в символах могут существенно отличаться, но функциональность остается прежней.
Как это работает
Реле содержит катушку, якорь и хотя бы одну пару контактов. Ток течет через катушку, которая действует как электромагнит и создает магнитное поле. При этом тянется якорь, который часто имеет форму поворотного кронштейна, замыкающего (или размыкающего) контакты. В целях идентификации якорь окрашен в зеленый цвет, катушка - в красный, а контакты - в оранжевый. Два синих блока изготовлены из изоляционного материала: левый поддерживает контактные полосы, а правый сжимает контакты вместе, когда якорь поворачивается в ответ на магнитное поле катушки. Электрические соединения с контактами и катушкой для простоты опущены.
Различные небольшие реле, способные выдерживать различные напряжения и токи, изображены справа. Вверху слева находится автомобильное реле на 12 В постоянного тока, которое подключается к подходящей розетке, показанной сразу под ним. Вверху справа показано реле SPDT на 24 В постоянного тока с открытой катушкой и контактами, что делает его пригодным для использования только в очень чистой и сухой среде. Продолжая ниже, четыре герметичных реле в цветных пластиковых корпусах предназначены для переключения токов 5 А при 250 В переменного тока, 10 А при 120 В переменного тока, 0,6 А при 125 В переменного тока и 2 А при 30 В постоянного тока соответственно. Два синих реле имеют катушки с напряжением 12 В постоянного тока, а красное и желтое реле имеют катушки с напряжением 5 В. Все они не фиксируются, за исключением желтого реле, которое имеет фиксацию и имеет две катушки. Внизу слева находится реле 12 В постоянного тока в прозрачном корпусе, рассчитанное на ток до 5 А при 240 В переменного тока или 30 В постоянного тока.
Конфигурация реле указывается с использованием тех же сокращений, которые применяются к переключателю. SP, DP, 3P и 4P обозначают 1, 2, 3 или 4 полюса (реле с более чем 4 полюсами встречаются редко). ST и DT обозначают одно- или двухходовое переключение. Эти сокращения обычно объединяются, например, 3PST или SPDT. Кроме того, можно использовать терминологию «Форма A» (что означает «нормально открытый»), «Форма B» (нормально закрытый) и «Форма C» (двухходовой), которым предшествует число, обозначающее количество полюсов. Таким образом, «2 Форма C» означает реле DPDT.
Запирание
Существует два основных типа реле: с фиксацией и без фиксации. Реле без фиксации, также известное как одностороннее стабильное реле, является наиболее распространенным и напоминает переключатель или кнопку мгновенного действия тем, что его контакты возвращаются в исходное состояние при прерывании подачи питания на реле. Это может быть важно в приложениях, где реле должно вернуться в известное состояние в случае потери питания. Напротив, реле с фиксацией не имеет состояния по умолчанию. Реле с фиксацией почти всегда имеют двойные контакты, которые остаются в любом положении, не потребляя мощность. Реле требуется только короткий импульс для изменения своего состояния. С точки зрения полупроводников его поведение похоже на поведение триггера.
В однообмоточном реле с фиксацией полярность напряжения, приложенного к катушке, определяет, какая пара контактов закроется. В реле с двойной катушкой вторая катушка перемещает якорь между каждым из двух состояний.
Схематические символы реле с двойной обмоткой показаны справа. В некоторых стилях символов не указано, какое положение переключателя вызывает каждая катушка. Возможно, потребуется прочитать техническое описание производителя или протестировать реле, подав его номинальное напряжение на случайно выбранные пары клемм, одновременно проверяя целостность цепи между другими парами клемм.
Полярность
Существует три типа реле постоянного тока. В нейтральном реле полярность постоянного тока через катушку не имеет значения. Реле в любом случае работает одинаково хорошо. Поляризованное реле содержит диод, включенный последовательно с катушкой, чтобы блокировать ток в одном направлении. Смещенное реле содержит постоянный магнит рядом с якорем, который повышает производительность, когда ток течет через катушку в одном направлении, но блокирует реакцию, когда ток течет через катушку в противоположном направлении. В спецификациях производителей может не использоваться эта терминология, но будет указано, чувствительна ли катушка реле к полярности напряжения постоянного тока.
Все реле могут коммутировать переменный ток, но только реле переменного тока рассчитано на использование переменного тока в качестве тока катушки.