Что такое реле, зачем оно нужно и как его выбрать

Устройство реле

В стандартном исполнении реле представляет собой катушку с сердечником из железа, якорем, подвижным и неподвижным контактами. Перемещение подвижного контакта происходит благодаря якорю — магнитной пластине, прикрепленной к катушке. Катушка получает сигнал, а контакты включены в электрическую цепь, по которой производится подача электричества абонентам.

Защитное реле может находиться в двух состояниях. Первое состояние наблюдается, когда якорь и сердечник существуют изолированно, а контакты приведены в изначальное положение. При другом состоянии на катушку подаётся напряжение, вызывающее возникновение магнитного поля. Происходит притяжение якоря к сердечнику, перемещение подвижного контакта посредством толкателя и переключение реле. Если напряжение перестаёт передаваться, якорь принимает исходное положение.

В более дорогостоящих моделях составные части могут быть несколько другими. Однако можно обобщить особенности всех видов реле и объединить в одну схему. Элементы коммутационного устройства могут быть:

• Воспринимающими. Часть реле, отвечающая за восприятие наблюдаемой величины и ее преобразование.
• Промежуточными. Благодаря наличию данного элемента производится сравнение контролируемой величины с эталонными значениями. Если наблюдается значительное превышение или понижение контролируемых параметров, сигнал подается на следующую часть реле — исполнительную.
• Исполнительными. Этот элемент отвечает за передачу воздействия в электрические цепи. В итоге цепь может разомкнуться или соединиться, а также могут переключиться значения тока.

Характеристики конкретного реле связаны с тем, какой именно параметр контролирует коммутационное устройство (это может быть напряжение, сила тока или другие величины).

Реле «мониторит» показатель напряжения в сети, перманентно замеряя текущий уровень напряжения и эталонные параметры (минимум и максимум разрешенных значений). В упрощенных моделях реле пороговые значения заданы производителем, а в более дорогостоящих возможно самостоятельное изменение настроек.

Если напряжение выходит из предустановленного диапазона, повышаясь или понижаясь, происходит активация механизма и отключение необходимого участка электрической цепи. Контроль значений тока происходит и после отключения цепи, а когда показатель становится нормальным, подача тока возобновляется. До тех пор, пока показатели не нормализуются, подключения не произойдет. Реле чувствительно к различным изменениям: если обрывается нулевой провод, происходит короткое замыкание, перекос фазы и прочие нежелательные события.

Различные бытовые приборы, как правило, продолжают нормально функционировать при незначительных отклонениях напряжения от нормы, однако при возникновении ощутимых скачков почти всегда происходит поломка электроприборов и более серьезные последствия. Реле служит обеспечителем защиты от аварий и «сгорания» техники.

Почему могут наблюдаться скачки напряжения

Напряжение может выходить из стандартных диапазонов по разным причинам. Иногда перепады носят кратковременный характер, а порой могут продолжаться достаточно долго. Проблема зачастую вызвана:

• обрывом нуля;
• КЗ нуля с фазой;
• неравномерностью нагрузки.

Защита электрических приборов возможна благодаря:

• установке стабилизатора напряжения (достаточно дорогостоящее приобретение);
• применению реле напряжения (более выгодный вариант, позволяющий сэкономить).

Но важно учитывать тот факт, что особенности и задачи у реле и стабилизатора напряжения отличаются. Реле не способствует поддержанию напряжения в рамках определенного диапазона — оно останавливает подачу напряжения, если показатель отклонился от нормы. Стабилизатор напряжения ввиду инерционности далеко не во всех случаях предотвращает возникновение перепадов напряжения, особенно резких.

К чему приводит повышение или понижение напряжения

Пониженное напряжение нередко становится причиной:

• недостаточно яркого освещения в помещении;
• излишне долгого приготовления пищи в микроволновой печи, медленного нагревания воды в водонагревателе и так далее;
• проблем с запуском компрессора.

Пониженное напряжение может привести к выходу из строя холодильников, стиральных машин и прочих электроприборов. Повышенное напряжение, помимо перегревания, износа и выхода из строя техники, может приводить к пожарам.

Какими преимуществами обладает реле?

• Простая конструкция.
• Возможность проведения ремонта. Реле почти всегда можно вернуть к первозданному состоянию, очистив от нагара контакты, произведя замену катушки и т. п.
• Незначительная величина переходного контактного сопротивления.
• Большое число допустимых срабатываний.

Если контактное сопротивление достигает небольших значений, потери напряжения оказываются минимальными, предупреждается чрезмерный нагрев.

Еще одним неоспоримым достоинством реле считается его доступная стоимость в сравнении с другими способами недопуска перепадов напряжения.

Как выбрать реле

Вне зависимости от разновидности выбираемого реле можно обозначить ключевые характеристики. Итак, чтобы подобрать реле, необходимо обратить внимание на следующее:

• Фазность — если реле приобретается для квартиры или дома, подойдут однофазные варианты.
• Напряжение — для бытовой электрической сети актуально значение 220 В.
• Мощностные характеристики — разрешенная мощность установки или электрической цепи, управляемой реле.
• Быстрота срабатывания — временной промежуток между первичной передачей сигнала о выходе значений за пределы нормы и включением/отключением электрической цепи.
• Максимальное разрешенное значение тока. Данная характеристика будет связана с местом, где устанавливается коммутационное устройство. Если вы выбираете реле для дома или квартиры, можно обратить внимание на модели на 30—40 А, поскольку электрическая проводка не предназначена для более высоких значений. Если реле устанавливается на входе в жилище, можно приобрести вариант с разрешенным значением тока от 40 А и выше.
• Диапазон значений напряжения. Следует обратить внимание на рамки значений рабочего напряжения — это величины, при достижении которых будет происходить срабатывание реле. Например, 180—255 В. В упрощенных вариантах коммутационных устройств этот диапазон задан изначально, а в более дорогостоящих/сложноустроенных моделях доступна регулировка этих значений.
• Присутствие цифрового индикатора. Этот элемент помогает визуально оценивать текущее значение контролируемого показателя. Данная часть реле не является обязательной, но её наличие — это всегда плюс. Большая часть моделей, представленных сегодня на рынке, имеет подобный индикатор. Его нет разве что в самых дешёвых разновидностях реле.
• Возможность настраивать продолжительность отключения. Этот параметр помогает устанавливать временной промежуток, по истечении которого коммутационное устройство снова осуществит включение нагрузки (при условии возвращения уровня напряжения в нормальные пределы). Благодаря наличию такой возможности исключаются слишком частые срабатывания. Это в особенности актуально для моделей с компрессорами, в которых рекомендуемое время защитного отключения не должно быть меньше 5 минут.
• Защита от перегревания. Термозащита позволяет максимально обезопасить эксплуатацию коммутационного устройства.

Подбирая реле, необходимо обращать внимание на вышеперечисленные нюансы. Это позволит защитить технику и сеть от нежелательных происшествий. Выбирается модель в соответствии с видом помещения, где она будет применяться, а также с учетом характеристик подключенных в сеть устройств. Понимание важнейших параметров позволит выбрать реле правильно и пользоваться устройством эффективно и продолжительно.

Разновидности реле

• По компоненту исполнения: контактные (действуют на цепь через электрические контакты) и бесконтактные (действуют на цепь посредством изменения характеристик выходных электрических цепей).
• По способу подключения: первичные (включение производится напрямую в цепь защищаемого элемента, плюс не нужны дополнительные устройства); вторичные (подключение происходит с применением трансформаторов, преимущество — возможность расположения реле в любом комфортном для пользователя месте).
• По назначению (защитные, управляющие, сигнализирующие). Реле управления подключаются в электрическую цепь и призваны включать и выключать определённые элементы. Могут эксплуатироваться отдельно или в роли комплектующих для более сложных устройств. Защитные реле включают, отключают и защищают приборы, обладающие термоконтактами, например, электрические двигатели или вентиляторы. Если температура превышает установленные значения, происходит размыкание контактов. Восстановление функционирования оборудования происходит после того, как термические контакты остывают до необходимой температуры. Реле сигнализации применяются в различных системах охраны. Такие устройства формируют сигнал, если контролируемый параметр достиг определённой величины. Это может быть ток, температура, давление и проч.
• По принципу работы и виду наблюдаемой величины. Электрические реле применяются для того, чтобы включать или отключать приборы, блокировать подачу электрической энергии. Данные коммутационные устройства зачастую эксплуатируются при монтаже крупных силовых установок — там реле работает в ручном режиме. Реже электрические реле могут использоваться, чтобы автоматизировать различные логистические процессы. Электротепловые варианты реле имеют специальные пластины из биметалла, выполняющие роль контактов. В процессе нагревания металлические элементы расширяются. Могут использоваться в качестве тепловых детекторов, временных датчиков и т. д. Временные реле эксплуатируются для управления различными категориями аппаратуры на производствах. Такие реле обладают большими диапазонами настраиваемых временных промежутков.

Типы реле напряжения

Вилка-розетка. Коммутационное устройство небольшого размера, установка которого производится в саму розетку. Современные варианты реле обладают специальным табло, на котором отображается актуальное значение напряжения. Реле вида вилка-розетка имеют надёжное устройство и простой принцип действия. Данная разновидность устройства применяется конкретными пользователями, использующими розетку.

Реле для DIN-рейки. Вид реле напряжения, устанавливаемого в электрощитовом оборудовании. Имеет более внушительный размер, а также является более дорогостоящим по сравнению с другими разновидностями. Может функционировать сразу в нескольких режимах работы, решая задачи других типов реле. Такие коммутационные устройства предназначены для эксплуатации не конкретным пользователем, а целым домом.

Удлинитель. Такая разновидность реле является аналогичной первому варианту — вилка-розетка. Но отличие заключается в том, что у устройства имеется более одной розетки. Таким образом, благодаря эксплуатации реле-удлинителя возможно подключение сразу нескольких электрических приборов. Данный вариант оказывается наиболее удобным, если требуется подключение нескольких пользователей, находящихся в одном и том же месте.

Ещё одна классификация реле напряжения связана с количеством фаз: варианты бывают однофазными и трехфазными. Такое разделение актуально для подавляющего большинства устройств защитного отключения. Подбор устройства в данном случае осуществляется исходя из параметров конкретной электрической сети.