Термореле на транзисторах
Термореле (рис. 1) выполнено на основе триггера Шмитта. В качестве датчика температуры используется терморезистор (резистор, сопротивление которого зависит от температуры).
Потенциометр R1 устанавливает начальное смещение на терморезисторе R2 и потенциометре R3. Его регулировкой добиваются срабатывания исполнительного устройства (реле К1) при изменении сопротивления терморезистора.
Рис. 1. Схема простого термореле на транзисторах.
В качестве нагрузки в этой и других схемах этой главы может быть использовано не только реле, но и слаботочная лампа накаливания.
Можно включить светодиод с последовательным токоограничивающим резистором величиной 330…620 Ом, генератор звуковых колебаний, электронную сирену и т.д.
При использовании реле контакты последнего могут включать любую электрически изолированную от цепи датчика нагрузку: нагревательный элемент либо, напротив, вентилятор.
Для защиты выходного транзистора от импульсов напряжения, возникающих при коммутации обмотки реле (индуктивной нагрузки), необходимо включать параллельно обмотке реле полупроводниковый диод.
Так, на рис. 1 анод диода должен быть соединен с нижним по схеме выводом обмотки реле, катод — с шиной питания. Вместо диода с тем же результатом может быть подключен стабилитрон или конденсатор.
Как устроено электромагнитное реле?
Электромагнитное реле — это электромеханическая система, состоящая, в самом простом случае, из катушки с проводом (обмотки), помещенной на металлический сердечник и подвижной части (якоря), соединенного с пружинящими контактными пластинами. Работа его основана на принципе электромагнитной индукции.
При подаче напряжения на обмотку по ней протекает ток, возникает электромагнитная индукция, намагничивающая сердечник из магнитомягкого материала.
Магнитомягкий материал представляет собой специальный сплав на основе железа, который быстро намагничивается и быстро теряет намагниченность при исчезновении электромагнитного поля.
При определённой величине тока в обмотке сила притяжения сердечника превышает силу упругости пружины якоря — и якорь притягивается к сердечнику.
С якорем соединены механические элементы с гибкими контактами, которые при притяжения якоря к сердечнику замыкаются или размыкаются, в зависимости от конкретной конструкции.
Одно реле может иметь несколько групп контактов.
Для уменьшения переходного сопротивления рабочие части контактов покрывают благородными металлами (золото, палладий) или сплавами на основе серебра, кадмия и других металлов. Вид покрытия контактов влияет на стоимость реле в целом.
Для защиты обмотки и контактов от внешних воздействий вся конструкция очень часто помещается в закрытый корпус. На корпус наносится маркировка.
Графические обозначения в электрических схемах
В части графических обозначений в электрических схемах ГОСТ 2.702-2011 ссылается на три других ГОСТ:
- ГОСТ 2.709-89 «ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах».
- ГОСТ 2.721-74 «ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения»
- ГОСТ 2.755-87 «ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения».
Условные графические обозначения (УГО) автоматов, рубильников, контакторов, тепловых реле и прочего коммутационного оборудования, которое используется в однолинейных схемах электрических щитов, определены в ГОСТ 2.755-87.
Однако, обозначение УЗО и дифавтоматов в ГОСТ отсутствует. Думаю, в скором времени он будет перевыпущен и обозначение УЗО будет добавлено. А пока, каждый проектировщик изображает УЗО по собственному вкусу, тем более, что ГОСТ 2.702-2011 это предусматривает. Достаточно привести обозначение УГО и его расшифровку в пояснениях к схеме.
Дополнительно к ГОСТ 2.755-87 для полноты схемы понадобится использование изображений из ГОСТ 2.721-74 (в основном для вторичных цепей).
Все обозначения коммутационных аппаратов построены на четырех базовых изображениях:
с использованием девяти функциональных признаков:
| Наименование | Изображение |
| 1. Функция контактора | |
| 2. Функция выключателя | |
| 3. Функция разъединителя | |
| 4. Функция выключателя-разъединителя | |
| 5. Автоматическое срабатывание | |
| 6. Функция путевого или концевого выключателя | |
| 7. Самовозврат | |
| 8. Отсутствие самовозврата | |
| 9. Дугогашение | |
| Примечание: Обозначения, приведенные в пп. 1 — 4, 7 — 9, помещают на неподвижных контактах, а обозначения в пп. 5 и 6 — на подвижных контактах. |
Основные условные графические обозначения, используемые в однолинейных схемах электрических щитов:
| Наименование | Изображение |
| Автоматический выключатель (автомат) | |
| Выключатель нагрузки (рубильник) | |
| Контакт контактора | |
| Тепловое реле | |
| УЗО | |
| Дифференциальный автомат | |
| Предохранитель | |
| Автоматический выключатель для защиты двигателя (автомат со встроенным тепловым реле) | |
| Выключатель нагрузки с предохранителем (рубильник с предохранителем) | |
| Трансформатор тока | |
| Трансформатор напряжения | |
| Счетчик электрической энергии | |
| Частотный преобразователь | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления автоматически | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вторичного нажатия кнопки | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вытягивания кнопки | |
| Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством отдельного привода (например, нажатия кнопки-сброс) | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при возврате | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате | |
| Контакт размыкающий с замедлением, действующим при срабатывании | |
| Контакт размыкающий с замедлением, действующим при возврате | |
| Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате | |
| Катушка контактора, общее обозначение катушки реле | |
| Катушка импульсного реле | |
| Катушка фотореле | |
| Катушка реле времени | |
| Мотор-привод | |
| Лампа осветительная, световая индикация (лампочка) | |
| Нагревательный элемент | |
| Разъемное соединение (розетка):гнездоштырь | |
| Разрядник | |
| Ограничитель перенапряжения (ОПН), варистор | |
| Разборное соединение (клемма) | |
| Амперметр | |
| Вольтметр | |
| Ваттметр | |
| Частотометр |
Обозначения проводов, шин в электрических щитах определяется ГОСТ 2.721-74.
| Наименование | Изображение |
| Линия электрической связи, провода, кабели, шины, линия групповой связи | |
| Защитный проводник (PE) допускается изображать штрихпунктирной линией | |
| Графическое разветвление (слияние) линий групповой связи | |
| Пересечение линий электрической связи, линий групповой связи электрически не соединенных проводов, кабелей, шин, электрически не соединенных | |
| Линия электрической связи с одним ответвлением | |
| Линия электрической связи с двумя ответвлениями | |
| Шина (если необходимо графически отделить от изображения линии электрической связи) | |
| Ответвление шины | |
| Шины, графически пересекающиеся и электрически не соединенные | |
| Отводы (отпайки) от шины |
Изображение электрооборудования на планах
Согласно ГОСТ 21.210-2014 — документу, регламентирующему условные графические изображения электрооборудования и проводок на планах, есть четкие условные обозначения для каждого вида электрических устройств и связующих их звеньев: проводок, шин, кабелей. Распространяются они для каждого вида оборудования и недвусмысленно определяют его на схеме в виде графического или буквенно-численного условного обозначения.
В документе приведены представления для:
- Электрооборудования, электротехнических устройств и электроприемников;
- Линий проводок и токопроводов;
- Шин и шинопроводов;
- Коробок, шкафов, щитов и пультов;
- Выключателей, переключателей;
- Штепсельных розеток;
- Светильников и прожекторов.
Электрооборудование, электротехнические устройства и электроприемники
К категории электрооборудования относятся: силовые трансформаторы, масляные выключатели, разъединители и отделители, короткозамыкатели, заземлители, автоматические быстродействующие выключатели и бетонные реакторы.
Таблица УГО для электрооборудования
К электротехническим устройствам и приемникам относятся: простейшие электротехнические устройства, общие электрические аппараты с двигателями, электроустройства, работающие на электроприводе, приборы с генераторами, приборы представляющие собой двигатели и генераторы, трансформаторные устройства, конденсаторные и комплектные установки, аккумулирующая аппаратура, нагревательные элементы электрического типа. Их обозначения представлены на картинке ниже.
УГО для электротехнических устройств
Линии проводок и токопроводов
К данной категории относятся: линии проводки, цепи управления, линии напряжения, линии заземления, провода и кабеля, а также их возможные виды проводки (в лотке, под плинтусом, вертикальная, в коробе и т.д). В таблицах ниже представлены основные обозначения для этой категории.
Первая таблица обозначений для линий проводок
Линии проводок представляют собой кабеля и провода, способные передавать электроэнергию на достаточно большие расстояния. Токопроводами же чаще всего называют электротехнические устройства, способные передавать электричество на небольшое расстояние. Например, от генератора тока к трансформатору и так далее.
Вторая таблица обозначений для линий проводок
Третья таблица обозначений для линий проводок
Четвертая таблица обозначений для линий проводок
Шины и шинопровода
Шинопроводы представляют собой кабельные устройства, которые состоят из проводниковых элементов, изоляции и распределителей, которые передают и распределяют электроэнергию в производственных помещениях. Условные обозначения шин и шинопроводов представлены на картинке ниже.
Обозначение шин и шинопроводов
Коробки, шкафы, щитки и пульты
Среди коробок можно выделить ответвительные, вводные, протяжные, зажимные. Щитки бывают лабораторными, освещения обычного и аварийного освещения, автоматы. Все эти элементы нужны для распределения электроэнергии между отдельными участками цепи и приборами. Условие обозначения этих элементов представлены на картинке.
УГО щитков и пультов управления
Выключатели, переключатели и штепсельные розетки
Сюда входят и штепсельные розетки.
Первая таблица обозначений для переключателей
Все эти элементы используют для переключения, включения и отключения электрических цепей.
Вторая таблица обозначений для переключателей
Это может быть освещение или изменение напряжения. Следующие таблицы содержат основные обозначения для такого типа электроэлементов.
Третья таблица обозначений для переключателей
Светильники и прожектора
Множество цепей имеют в наличии светильники, прожекторы и другие осветительные элементы. Они нужны не только для сигнализации определенных состояний цепи, но и для освещения некоторых случаях.
УГО светильников
Аппаратов контроля и управления
К таким устройствам относятся счетчики, запрограммированные устройства, измерительные приборы, манометры, терморегуляторы и реле времени. Их основным элементом являются чувствительные к определенным факторам датчики.
Условные обозначения аппаратов управления
Обозначения они имеют следующие.
Условные обозначения аппаратов управления продолжение
В статье нельзя уместить графические и буквенно-числовые обозначения всех электрических приборов и элементов, но самые часто используемые были подробно рассмотрены. Также была описана документация ГОСТ схематического графического обозначения электрических элементов на схемах различных видов и типов, а также их расшифровка.
Нормативные документы
Учитывая большое количество электроэлементов, для их буквенно-цифровых (далее БО) и условно графических обозначений (УГО) был разработан ряд нормативных документов исключающих разночтение. Ниже представлена таблица, в которой представлены основные стандарты.
Таблица 1. Нормативы графического обозначения отдельных элементов в монтажных и принципиальных электрических схемах.
| Номер ГОСТа | Краткое описание |
| 2.710 81 | В данном документе собраны требования ГОСТа к БО различных типов электроэлементов, включая электроприборы. |
| 2.747 68 | Требования к размерам отображения элементов в графическом виде. |
| 21.614 88 | Принятые нормы для планов электрооборудования и проводки. |
| 2.755 87 | Отображение на схемах коммутационных устройств и контактных соединений |
| 2.756 76 | Нормы для воспринимающих частей электромеханического оборудования. |
| 2.709 89 | Настоящий стандарт регулирует нормы, в соответствии с которыми на схемах обозначаются контактные соединения и провода. |
| 21.404 85 | Схематические обозначения для оборудования, используемого в системах автоматизации |
Следует учитывать, что элементная база со временем меняется, соответственно вносятся изменения и в нормативные документы, правда это процесс более инертен. Приведем простой пример, УЗО и дифавтоматы широко эксплуатируются в России уже более десятка лет, но единого стандарта по нормам ГОСТ 2.755-87 для этих устройств до сих пор нет, в отличие от автоматических выключателей. Вполне возможно, в ближайшее время это вопрос будет урегулирован. Чтобы быть в курсе подобных нововведений, профессионалы отслеживают изменения в нормативных документах, любителям это делать не обязательно, достаточно знать расшифровку основных обозначений.
Виды электрических схем
В соответствии с нормами ЕСКД под схемами подразумеваются графические документы, на которых при помощи принятых обозначений отображаются основные элементы или узлы конструкции, а также объединяющие их связи. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три:
Функциональная, на ней представлены узловые элементы (изображаются как прямоугольники), а также соединяющие их линии связи. Характерная особенность такой схемы – минимальная детализация. Для описания основных функций узлов, отображающие их прямоугольники, подписываются стандартными буквенными обозначениями. Это могут быть различные части изделия, отличающиеся функциональным назначением, например, автоматический диммер с фотореле в качестве датчика или обычный телевизор. Пример такой схемы представлен ниже.
Пример функциональной схемы телевизионного приемника
Принципиальная. Данный вид графического документа подробно отображает как используемые в конструкции элементы, так и их связи и контакты. Электрические параметры некоторых элементов могут быть отображены, непосредственно в документе, или представлены отдельно в виде таблицы.
Пример принципиальной схемы фрезерного станка
Если на схеме отображается только силовая часть установки, то она называется однолинейной, если приведены все элементы, то – полной.
Если на чертеже отображается проводка квартиры, то места расположения осветительных приборов, розеток и другого оборудования указываются на плане. Иногда можно услышать, как такой документ называют схемой электроснабжения, это неверно, поскольку последняя отображает способ подключения потребителей к подстанции или другому источнику питания.
Разобравшись с электрическими схемами, можем переходить к обозначениям указанных на них элементов.
Что такое реле, и как оно работает
Как сделать из «минуса» «плюс» и наоборот? Как подцепиться к электроприводу? Как открыть багажник с брелока сигнализации? Как заблокировать запуск двигателя? На все эти вопросы есть ответ: с помощью реле.
Зная, как работает реле, Вы сможете осуществить различные схемы подключения к электропроводке автомобиля.
Обычно реле имеет 5 контактов (бывают и 4-хконтактные и 7-ми и т.д.). Если Вы посмотрите на реле внимательно, то увидите, что все контакты подписаны. Каждый контакт имеет своё обозначение. 30, 85, 86, 87 и 87А. На рисунке видно где, какой контакт.
Контакты 85 и 86 — это катушка. Контакт 30 — общий контакт, контакт 87А — нормально-замкнутый контакт, контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт.
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) катушка «возбуждается», то есть срабатывает. Тогда контакт 30 отмыкается от контакта 87А и соединяется с контактом 87. Вот и весь принцип действия. Вроде бы ничего сложного.
Реле часто приходит на выручку во время установки дополнительного оборудования. Давайте рассмотрим простейшие примеры применения реле.
Блокировка двигателя
В качестве блокируемой цепи может быть что угодно, лишь бы машина не заводилась при разорванной цепи (стартер, зажигание, бензонасос, питание форсунок и т.д.).
Один контакт питания катушки (пусть 85) соединяем с проводом сигнализации, на котором появляется «минус» при постановке в охрану. На другой контакт катушки (пусть 86) подаём +12 Вольт при включении зажигания. Контакты 30 и 87А подцепляем в разрыв блокируемой цепи. Теперь, если попытаться завести автомобиль при включенной охране, контакт 30 разомкнётся с контактом 87А и не даст завести двигатель.
Эта схема используется, если у вас «минус» с сигнализации на блокировку выходит при постановке в охрану. Если у вас «минус» с сигнализации на блокировку 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.
Допустим, нам надо получить «минус», но у нас есть только «плюсовой» сигнал (например, у автомобиля положительные концевики, а у сигнализации нет входа положительных концевиков, а есть только вход отрицательных). На помощь опять приходит реле.
Подаём на один из контактов катушки (86) наш «плюс» (с концевиков автомобиля). На другой контакт катушки (85) и на контакт 87 подаём «минус». В итоге на выходе (контакт 30) получаем нужный нам «минус».
Если нам надо, наоборот, из «минуса» получить «плюс», то маленько меняем подключение. На контакт 86 подаём исходный «минус», а на контакты 85 и 87 подаём «плюс». В итоге на выходе (контакт 30) получаем нужный нам «плюс».
Если нам надо из слаботочного отрицательного выхода сигнализации (в сигнализации такие выходы могут называться по-разному и их назначение тоже различное: выход на 3-е зажигание, выход на открытие багажника, выход на закрытие стёкол и т.д.) сделать хороший мощный «минус» или «плюс», то тоже используем эту схему.
На контакт 85 подаём выход с сигнализации. На контакт 86 подаём «плюс». На контакт 87 подаём сигнал той полярности, который нам надо получить на выходе. В итоге на контакте 30 мы имеем ту полярность, которая на контакте 87.
Открытие багажника с брелока автосигнализации
Если в автомобиле стоит электрический привод багажника, то можно подключиться к нему автосигнализацией для открытия его с брелока сигнализации. Если с сигнализации выходит слаботочный сигнал на открытие багажника (а чаще всего так и есть), то используем эту схему.
Прежде всего, находим провод на привод багажник, где появляется +12 Вольт при открытии багажника. Разрезаем этот провод. Тот конец разрезанного провода, который идёт к приводу, подцепляем к контакту 30. Другой конец провода подцепляем к контакту 87А. Выход с сигнализации подцепляем к контакту 86. Контакты 87 и 85 подцепляем на +12 Вольт.
Теперь, при подаче сигнала с сигнализации на открытие багажника, реле сработает и на провод электропривода багажника пойдёт «плюс». Привод сработает, и багажник откроется.
Это лишь немногие схемы подключения с использованием реле. Ещё немного схем с использованием реле можете найти на сайте в категории схемы хитрушек и в разделе схемы подключения к центральному замку.
Область применения
Промежуточные реле применяются в схемах управления для коммутации силовых цепей от источника с малым током. Также они нужны для сборки схемы удержания контактов, повторения сигнала и вывода на индикаторы, дублирование на выносные пульты управления, и т. д.
Очень часто данные аппараты используют в противоаварийных системах, промышленном оборудовании, устройстве релейной защиты и на электроэнергетических объектах.
Для примера возьмем схему управления асинхронным двигателем, с контролем наличия фазы. Данная схема собрана на промежуточных реле типа 1РН, 2РН, 3РН, 1РП, 2РП, а также с повторением на световые индикаторы о состоянии фаз
Кстати, сразу же обратите внимание на условное обозначение данного элемента на схеме
Вот и все, что хотелось рассказать вам об устройстве, принципе действия и назначении промежуточного реле. Как вы видите, в схемах управления данный аппарат выполняет важную функцию, поэтому часто применяется на производстве.
Будет полезно прочитать:
- Принцип действия и назначение магнитного пускателя
- Что такое релейная защита
- Как работает счетчик электроэнергии
Часто в сетях электрического снабжения требуется сразу замкнуть или разомкнуть цепи либо управлять какими-то мощными устройства. С такими целями используется промежуточное реле П-21, ПРГ, РЭК и т. д., принцип действия которого позволяет коммутировать высокие нагрузки в сети питания.
Промежуточное или вспомогательное реле – это устройство, которое используется для контроля работы различных станков, комплексов и т. д., и позволяет обеспечить контроль сразу нескольких электрических цепей. К примеру, при помощи одного контакта осуществляется запуск станка, а другим производится выключение иного электрического устройства.
Фото – модульный ELF
Назначение реле промежуточного типа:
- Для замыкания или размыкания отдельных и независимых друг от друга цепей;
- Для замедления защитной реакции при необходимых высоких нагрузках;
- С целью контроля основного устройства в условиях высокого напряжения.
Фото – схема
Конструкция устройства может варьироваться в зависимости от его назначения и производителя (Omron, VDC, CAD, РЭП15). Рассмотрим самый простой вариант. Стандартное двухпозиционное вспомогательное реле состоит из электромагнитной катушки, оснащенной сердечником. К ней подключается постоянный или переменный ток нагрузки в зависимости от рабочей сети. Когда в катушке появляется напряжение, происходит замыкание рабочих подвижных контактов с неподвижными. Они установлены на корпусе над колодкой. Катушка управляет ими – они могут изменять свое положение и от этого может изменяться принцип питания.
Фото – конструкция OMRON
Главное назначение промежуточного реле – расцеплять и размножать отдельные контакты цепей. К примеру, если к нему подключить стандартный трехфазный электродвигатель, то произойдет следующее замыкание контактов:
- Пуск. Включится сигнализация;
- Сработает пускатель;
- Замкнется последняя пара контактов и заведется двигатель.
В большинстве случаев, также промежуточное реле времени и контроля разрывает реверс двигателя, чем препятствует резкое выключение мотора
Важно понимать, что промежуточное электромагнитное реле может быть оснащенным несколькими группами контактов управления. Их количество зависит от назначения конкретного устройства. Чтобы было легче распознавать различные типы устройства, используется специальное буквенно-циферное обозначение, рассмотрим его на примере популярного ПЭ:
Чтобы было легче распознавать различные типы устройства, используется специальное буквенно-циферное обозначение, рассмотрим его на примере популярного ПЭ:
ПЭ46-1
- П – промежуточное;
- Э – Электромагнитного типа;
- 46 – номер серии;
- 1 – импульсный;
Если после этого продолжается маркировка, то она означает: количество рабочих замыкающих контактов и климатическое исполнение отдельно взятого устройства. Очень часто производитель опускает в описании эти моменты, но они обязательно должны значиться в сертификате качества и паспорте.
Фото – рп-21
Видео: реле серии TR20
Простейший электромагнит
Думаю, все уже в курсе , что поле – это не только гектары земли с пшеницей, картошкой, коноплей
В нашей жизни существуют еще и другие виды полей, невидимые для человеческого глаза. Это может быть гравитационное, электрическое или даже магнитное поле. Давайте рассмотрим, что же из себя представляет магнитное поле?
Магнитное поле образуется вокруг любого куска магнита. Не зависимо от размеров этого кусочка, этот магнит всегда будет иметь два полюса: северный (N – North) и южный (S – South). Стрелки магнитного поля начинаются с Севера и заканчиваются на Юге, но они нигде не разрываются. Даже в самом магните (доказано наукой). Как вы знаете, Земля – это тот же самый кусочек магнита очень большого размера. Она также имеет эти два полюса, покрытые льдинами. На полюсах Земли, как вы знаете, компас не работает.
Но самый смак заключается в том, что провод, по которому течет электрический ток, вокруг себя образует то же самое магнитное поле как и простой магнит. Буквой I отмечают направление тока, а В – это линии магнитного поля. Они представляют собой замкнутые круги.
Направление линий магнитного поля определяется правилом буравчика
Даже не знаю, кто первый придумал навернуть провод пружиной и пропустить через него электрический ток, но это того стоило.
В результате этого получили нечто иное, как соленоид. Если на концы такого соленоида подать электрический ток, то он будет обладать магнитными свойствами! Правильнее было бы его назвать электромагнит. Смотрите, сколько силовых линий образуется в соленоиде, при подаче на его концы электрического тока!
А если обмотать какую-нибудь железяку этими витками и подать на них напряжение, то эта железяка станет электромагнитом и будет притягивать к себе металлические предметы.
