Применение маломощных реле в электрической цепи 220 В

December 21, 2010 by admin Комментировать »

Электронные устройства и узлы, в оконечных каскадах которых применяются электромагнитные реле, до сего дня не потеряли своей актуальности среди радиолюбителей. Несмотря на конкуренцию со стороны тиристоров и оптоэлектронных приборов, в схемах управления устройствами нагрузки остаются ниши, где электромагнитные реле незаменимы.

Часто приходится решать задачи коммутации электронных узлов средней и большой мощности в высоковольтных электрических цепях (220 В), в то время как размеры корпуса всего прибора ограничены, или в наличии имеются только маломощные реле. Популярность электромагнитных реле среди радиолюбителей определяется несколькими параметрами, такими как невысокая стоимость, надежность, компактность корпуса прибора. К популярным маломощным электромагнитным реле относятся:

С одной группой переключающих контактов: РЭС10 (паспорта РС4.524.302, РС4.524.314, РС4.524.319), РЭС15 (паспорта РС4.591.003, РС4.591.004, РС4.591.005, РС4.591.006, ХП4.591.010, ХП4.591.011, ХП4.591.012, ХП4.591.013, ХП4.591.013, ХП4.591.014), РЭС34 (паспорта РС4.524.372, РС4.524.376), РЭС49 (паспорта РС4.569.000, РС4.569.423, РС4.569.424) и другие.

С двумя группами переключающих контактов: РЭС6 (РФ0.452.103, РФ0.452.104), РЭС9 (РС4.524.200, РС4.524.201, РС4.524.209, РС4.524.213), РЭС37 (РФ4.510.064, РФ4.510.072), РЭС47 (РФ4.500.408, РФ4.500.417), РЭС48 (РС4.590.201, РС4.590.207, РС4.590.213, РС4.590.218), РЭС54 (ХП4.500.010, ХП4.500.011), РЭС60 (РС4.569.436, РС4.569. 437) и другие.

С четырьмя группами переключающих контактов: РЭС22 (РФ4.500.131, РФ4.500.163, РФ4.500.225, РФ4.500.231), РЭС32 (РФ4.500.342, РФ4.500.343, РФ4.500.354, РФ4.500.355), РЭС6 и другие.

Все эти электромагнитные реле рассчитаны на напряжение срабатывания 10…20 В. Их же можно включать в электрические цепи с несколько большим напряжением (до 30 В) — тогда последовательно с обмоткой реле необходимо включать ограничивающий резистор типа МЯТ мощностью не менее 1 Вт. Применение таких реле в электрических цепях с напряжением более 30 В неэффективно — возрастает общий потребляемый ток, на ограничительном резисторе выделяется большая тепловая энергия, в начальный момент времени подачи напряжения на обмотку скачок напряжения может вывести реле из строя.

Для всех электромагнитных реле, используемых в электрических цепях, определяющими параметрами являются сопротивление обмотки и ток срабатывания, а также число контактных групп. Эти параметры указываются в паспорте к каждому прибору. Математическое произведение электрического сопротивления на потребляемый ток определяет напряжение срабатывания реле. При конструировании электронных устройств и заменах электромагнитных реле следует учитывать, что значение напряжения срабатывания реле должно быть на 20…30% меньше подводимого к нему напряжению. Это необходимо для надежной коммутации исполнительных контактов реле, стабильного притягивания и удержания якоря реле в условиях возможной вибрации устройства. Электрический ток, протекающий через обмотку реле, не должен превышать предельного коллекторного тока коммутирующего транзистора.

После подключения коммутирующих контактов маломощных реле к электрическим цепям напряжением 220 В могут возникнуть осложнения при эксплуатации конкретного узла с последующим неминуемым выходом из строя самого реле (из-за перегрузок). Для безопасного подключения коммутирующих контактов в силовых цепях 220 В необходимо предусмотреть развязывающую приставку. Электрические схемы двух таких узлов показаны на рисунках п4.1 и п4.2.

что примерно будет

составлять: 220 В/1000000 Ом = 0,00022 А.

Применять конденсаторы большей емкости нежелательно, т.к. в момент замыкания контактов реле замыкаются обкладки конденсатора и часть накопленного за время зарядки напряжения оказывается воздействующим на контакты реле. Высокоомный резистор, подключенный параллельно конденсатору, не позволяет аккумулировать на обкладках емкости критическое для контактов реле напряжение.

Таким образом:

1.          В моменты включения лампы, наиболее опасные для нее, вольфрамовая нить уже защищена тем, что она находилась под воздействием небольшого напряжения и не была «абсолютно холодной».

2.          Во время замыкания контактов реле бросок напряжения, воздействующий на лампу, сглаживается конденсатором емкостью 0,1 мкФ, подключенным параллельно спирали лампы.

Наиболее популярный вариант защиты электроламп, достаточно известный среди радиолюбителей и электриков, — включение последовательно с лампой полупроводникового диода (типа Д226) уступает по эффективности такой схеме. Кроме того, не всегда имеется возможность применять диод, как элемент, срезающий полупериод напряжения. В этом случае лампа теряет часть полезной мощности.

В отечественных разработках и зарубежных публикациях широко используются мощные терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом. Свойство такого терморезистора при нагревании от протекающего через него тока значительно уменьшать (в сотни раз) свое сопротивление позволяет выполнить защиту электронных элементов схемы от перегрузок (в том числе в высоковольтных цепях с напряжением до 400 В) в момент включения. Такое схемное решение способствует уменьшению пусковых токов в активной нагрузке — лампах накаливания, кинескопах, электромоторах, трансформаторах, импульсных источниках питания, снижая импульсную перегрузку и позволяя увеличить срок службы электронных устройств в 5…10 раз (лампы накаливания). Такая идея не является новой, достаточно внимательно проанализировать применяемые в отечественном промышленном производстве схемы защиты дорогостоящих устройств и компонентов.

Терморезисторы также применяются в качестве датчиков температуры и в цепях постоянного и переменного тока (частотой до 5 МГц) для температурной компенсации элементов, например, в современных усилителях мощности.

В рабочем состоянии терморезисторы могут нагреваться до температуры 200°С. При использовании терморезистора для ограничения пусковых токов его включают последовательно с нагрузкой, и нагревание термистора происходит за счет проходящего в цепи тока (см. рис. п4.3). Такой вариант применения надежно защищает контакты маломощного реле типа РЭС10, РЭС9. При подаче питания ток, проходящий в схеме, станет плавно увеличиваться и лампа будет гореть все ярче и ярче. В конкретной защитной схеме допустимо применять терморезистор ТР-15 сопротивлением 220…470 Ом. В отечественной промышленности для ограничения пусковых токов среднемощной нагрузки он наиболее популярен. Диапазон номинальных сопротивлений ТР-15 пропорционален мощности рассеивания терморезистора. Так, например, ТР-15 сопротивлением 1…220 Ом имеет мощность рассеивания 4 Вт, а ТР-15 сопротивлением 10…2200 Ом — только 0,5 Вт. Требуемые параметры необходимо учитывать при применении терморезисторов ТР-15 в каждой конкретной схеме. Соответственно, начальное значение (минимальное сопротивление) ТР-15 указано в справочных данных, приводимых здесь, при максимальном нагреве элемента, а максимальное сопротивление терморезистор ТР-15 имеет при температуре корпуса -60°С. Рабочий диапазон температур ТР-15 от -60 до +155°С. При монтаже рекомендуется использовать припой марки ПОС-61, а время пайки не более 4 с. Нагрев выводов желательно производить не ближе 10 мм от корпуса элемента. ТР-15 для применения в защитных схемах на примере рис. п4.2 можно заменить на импортные аналоги В57153 (S153), В57235 (S235), В57364 (S364), В57464 (S464) и другие.

Маломощные реле весьма популярны в качестве коммутирующих нагрузку элементов в радиолюбительских конструкциях.

С помощью представленных ниже данных можно подобрать реле, заменить реле на другой тип или марку с сохранением напряжения питания схемы. В справочных изданиях реле классифицируются по току срабатывания, причем не всегда радиолюбитель может установить: подойдет ли конкретное реле к его конструкции, будет ли стабильно работать при известном питающем напряжении конкретной схемы. Как правило, радиолюбительские конструкции рассчитаны и эксплуатируются с постоянным напряжением источника питания 5… 15 В. Ниже показаны некоторые варианты взаимозамен и параметры реле.

Таблица п4.1. Напряжения срабатывания некоторых реле

Тип

Паспорт(исполнение)

^сраб. мин.

РЭС15

РС4.591.003, РС4.591.004

9…12 В

РЭС15

014558*, 002015*

4,5 В

РЭС49

РС4.569.000

18В

РЭС35

РС4.569600-03

5..,7В

РЭС43

РС4.569.201

4..,7В

РЭС55А

РС4.569.602

8 В

РЭС55А

РС4.569.600-06

3,5 В

РЭС9

РС4.524.200

16 В.

РЭС9

РС4.524.204

14 В

РЭС10

РС4.524.302, РС4.524.314, РС4.524.319, 031-1801*

10 В

РЭС22

РФ4.500.129, РФ4.523.023-01, РФ4.523.023-07

12 В

РЭС6

РФ0.452.100

20…24 В

РЭС53

004-03*

24 В

РЭС54

ХП4.500.010, ХП4.500.011, ХП4.500.012

24 В

РЭС48А

РС4.590.216, РС4.590.202, РС4.590.204

7..,9В

РП-5

РВ4.522.000

4 В

Тип

Паспорт(исполнение)

^сраб. мин.

 

РМУ

ХП4.523.332

12 В

 

РСМ-3

РФ4.500.024

15 В

 

РПС20

РС4.521.754

20 В

 

РПС32

РС4.520.223

9 ..12В

 

РПС42

РС4.520 420-01

12В

 

РВМ

2С-110

24 В

 

Автомобильное реле

4402.3747

12 В

 

Автомобильное реле

90.3747

12 В

 

" – военное или специальное исполнение.

 

 

В приведенных данных следует иметь в виду, что под напряжением срабатывания понимается напряжение, при котором якорь реле надежно притягивается, замыкая группу (группы) контактов. Напряжение отпускания якоря может значительно отличаться от напряжения срабатывания реле

Электромагнитные реле, хоть и кажутся в наше время несколько архаичными, все же не редкость как в новых радиолюбительских разработках, так и в промышленной продукции. Они достойно соревнуются с современными оптоэлектронными тири- сторными и интегральными МОП-реле. Вкратце можно упомянуть о некоторых преимуществах мощных электромагнитных реле перед их полупроводниковыми конкурентами

•        большой запас по перегрузке (по току и по напряжению)’

•        отсутствие теплового и электрического пробоя:

•        малое переходное сопротивление замкнутых контактов (обычно менее 0,05 Ом);

•        очень высокое сопротивление разомкнутых контактов (до со тен гигаОм)

•        коммутация постоянного и переменного тока

При использовании реле с механическими контактами нередко возникает ситуация, когда не хватает свободных контактов, а устанавливать еще одно реле или значительно усложнять конструкцию желания нет. Когда нужна надежная коммутация низковольтных слаботочных цепей, на помощь радиолюбителю придет большое семейство малогабаритных герконов, которые и выручат в такой ситуации.

Если подходящий геркон разместить в непосредственной близости от катушки реле, то его контакт будет переключаться наведенным электромагнитным полем, возникающим при подаче на обмотку реле напряжения питания. Даже если внутри катушки разместить несколько герконов, эффективность самодельного реле не уменьшится, т.к. сила электромагнитного поля будет достаточна для воздействия на контакты геркона, находящиеся в вакууме.

Для экспериментов автор использовал герконы КЭМ-ЗА и электромагнитные реле РПУ-0-УХЛ4, РПУ-2УЗБ, РП21-УХЛ4, РС13. Во всех случаях удалось добиться того, чтобы герконы переключались при токе через обмотку, еще недостаточном для надежного переключения контактов самого реле. Хорошие результаты получаются и с малогабаритными герконами от старых компьютерных клавиатур производства СССР. Следует отметить, что герметичные контакты как нельзя лучше подходят для коммутации малых токов. К сожалению, магнитное поле, создаваемое катушкой таких распространенных реле, как РЭС22 РЭС6, слабовато для управления герконами.

При установке геркона на обмотке реле нужно помнить о хорошей изоляции его выводов. Так как обмотки мощных реле ощутимо нагреваются, их не следует обматывать изолентой или какими-либо суррогатными заменителями

Используя предложенную методику, можно легко расши рить возможности тяговых электромагнитов, возлагая на них новые функции.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты