ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Как работает регулятор напряжения генератора автомобиля

Здравствуйте любители авторемонта. Сегодня поговорим о том, как устроен и работает электронный регулятор напряжения генератора автомобиля, что это такое и зачем он нужен в автомобиле.

Назначение регулятора напряжения в генераторе автомобиля

Как известно эта диковенная вещица находится в генераторе автомобиля или где то рядом с генератором в зависимости от конструкции автомобили (или генератора).

В статье «Как устроен автомобильный генератор и принцип его работы» вы узнаете, что из себя представляет генератор автомобиля и где в нем находится регулятор напряжения.

Регулятор напряжения в автомобиле выполняет одну единственную задачу – регулирует выходное напряжение генератора. Иными словами он пытается держать это напряжение равным 14,2 – 14,4 Вольт.

Когда двигатель автомобиля работает на холостом ходу, ротор генератора вращается с минимальной скоростью и фактически находится на грани срыва (возбуждение пропадает из за нехватки оборотов, зарядка АКБ прекращается, генератор перестает работать), а напряжение должно быть равным 14,4 вольт.

Подобная ситуация происходит и при больших оборотах двигателя, только с точностью  да наоборот, ротор генератора вращается быстро, а напряжение на его выходе возрастает до больших величин.

Вот именно в обуздании этих двух прямо противоположных явлениях и заключается принцип работы регулятора напряжения генератора автомобиля.

Только благодаря этому регулятору в электрооборудовании автомобиля поддерживается постоянное напряжение 14,4 Вольта.

Как работает регулятор напряжения генератора автомобиля

Когда ротор генератора начал вращаться на щеточный механизм подается напряжение (напряжение бортовой сети 12,6 вольт), чего достаточно для возбуждения обмотки статора генератора.

Обмотка статора за счет электромагнитных сил начинает выдавать повышенное переменное напряжение на диоды генератора, которые переменное напряжение  преобразуют в постоянное.

И вот это повышенное напряжение идет в электрооборудование автомобиля, и одновременно на регулятор напряжения генератора автомобиля, который его тут же сбрасывает на нужную величину по средствам внутренней электронной схемы.

Переключения регулятора напряжения происходят с большой частотой, поэтому обычным прибором его не зафиксировать.

Рекомендую так же посмотреть не менее интересную статью «Как самому повысить напряжение на генераторе своего автомобиля».

Вот и разобрались в принципе работы электронного реле регулятора генератора автомобиля. Если у кого-то остались вопросы, задавайте.

C уважением автор блога: Doctor Shmi

проверка, признаки неисправности, принцип работы

Электрическая сеть любого автомобиля питается за счет генератора, который приводится во вращение двигателем при помощи ременной передачи. Его обороты постоянно меняются, начиная от 900 и заканчивая несколькими тысячами, вызывая соответствующее вращение ротора. Для нормальной работы всех электроприборов и зарядки аккумулятора, в бортовой сети напряжение должно быть стабильным, что обеспечивает реле-регулятор. Являясь самым слабым звеном в системе электроснабжения, устройство в первую очередь нуждается в проверке при обнаружении неполадок зарядки АКБ и других поломках электросети автомобиля.

Принцип работы

Регулятор напряжения автогенератора предназначен для поддержания напряжения бортовой сети в необходимых пределах при любом режиме работы и различной частоте вращения генератора, изменении нагрузки и перепадах внешней температуры. Также он способен выполнять дополнительные функции – защищать генератор от перегрузок и аварийного режима работы, автоматически подключать к бортовой цепи обмотки возбуждения или систему сигнализации аварии генератора.

Работа любого регулятора напряжения основана на одном и том же принципе, и определяется следующими факторами:

  1. Частотой оборотов ротора.
  2. Силой тока, которую генератор отдает в нагрузку.
  3. Показателем магнитного потока, которую создает ток обмотки возбуждения.

Более высокие обороты ротора определяют повышение напряжения генератора. Рост силы тока на обмотке возбуждения делает сильнее магнитный поток, и одновременно напряжение. Любой регулятор напряжения стабилизирует его за счет изменения тока возбуждения. При росте или снижении напряжения, регулятор понижает или повышает ток возбуждения, регулируя напряжение в необходимых пределах.

Сам реле-регулятор представляет собой электронную схему с выходами к графитным щеткам. Его устанавливают как в самом корпусе генератора рядом со щетками, так и вне его, и тогда щетки крепятся к щеткодержателю.

Неисправности

Чаще всего реле-регулятор выходит из строя по следующим причинам:

  1. При исправном АКБ отсутствует ток зарядки, из-за чего он не заряжается. Это происходит при плохом присоединении проводов к зажимам реле или при обрыве цепи от генератора к батарее. Устраняется закреплением провода в цепи, проверкой и регулировкой регулятора напряжения и реле-регулятора.
  2. Недостаточный ток зарядки при разряженной АКБ или большой при полностью заряженном аккумуляторе вызваны нарушением регулировки регулятора напряжения. Устраняется регулировкой устройства или его заменой.
  3. Горение и перегорание ламп с чрезмерным накалом происходит при нарушении регулировки реле-регулятора или замыкании контактов. Устраняется разъединением и зачисткой замкнувших контактов, регулировкой или заменой регулятора напряжения.
  4. Большой ток разряда после остановки мотора. Происходит при замыкании контактов реле-регулятора (спекании контактов, поломке пружины якоря) или коротком замыкании электропровода. Ремонтируется нахождением и устранением короткого замыкания при отключенном аккумуляторе, проверкой и регулировкой ограничителя тока, размыканием и зачисткой контактов, заменой пружины с регулировкой ее зазора и натяжения.

Как проверить реле регулятор

Поломка реле-регулятора проявляется в систематическом недозаряде или перезаряде аккумулятора. Простейшая проверка устройства проводится тестером в режиме вольтметра на постоянном токе в пределах от 0 до 20В. Щупы прибора при неработающем двигателе подсоединяются к клеммам АКБ и фиксируют показания вольтметра, которые от состояния батареи варьируются в пределах 12-12,8 В.

После двигатель запускают и смотрят на показания прибора: напряжение должно повыситься до 13-13,8 В, в зависимости от оборотов коленвала. Дальнейшее повышение оборотов должно соответственно увеличивать напряжение. Так, на средней частоте вращения оно составляет 13,5-14 В, а при максимальных достигает 14-14,5 В. Отсутствие повышения напряжения после запуска мотора свидетельствует о неисправности реле-регулятора.

Существует вероятность, зарядка аккумулятора отсутствует по другой причине, к примеру, из-за неисправности в самом генераторе. С целью установки диагноза, реле-регулятор снимается для более точной проверки при помощи тестера и 12-вольтовой лампы. Дополнительно понадобятся провода с клеммами, блок питания или зарядное устройство, в котором можно регулировать ток.

После подключения реле к схеме и включении блока питания лампа загорится. Регулятором напряжения постепенно увеличивают ток и следят за показаниями вольтметра или шкалой подключенного тестера. При показаниях до 14,5 В лампа должна гореть, а после превышения гаснуть. Если после уменьшения ниже 14,5 она загорается снова, значит реле-регулятор исправен. При отклонениях работы в ту или иную сторону реле будет давать перезаряд или не выдавать необходимый ток для заряда, что является поводом для его замены.

Подобным образом проверяются интегральные реле, которые в народе называют «шоколадки», применяемые на более старых моделях отечественных машин. Схема также подключается к блоку питания или зарядному устройству через лампочку, которая должна гаснуть при достижении необходимого предела напряжения. При этом нужно обратить внимание на состояние клемм, которые при загрязнении или окислении могут создать дополнительное сопротивление и при исправном реле вызывать потерю напряжения.

Замена реле регулятора генератора

Замена реле необходима в следующих случаях:

  1. Износ щеток, при котором контакт с реле-регулятором пропадает и генератор не работает.
  2. Пробой в схеме устройства, который вызывает в системе увеличение напряжения.
  3. Поломка креплений или корпуса, которое может привести к замыканию.

Процесс замены устройства рассмотрен на примере генератора Лада-Калина. Замена реле-регулятора связан с демонтажем генератора, и осуществляется в следующем порядке:

  1. Снятие с генератора клеммы «минус».
  2. Демонтаж генератора.

3. Отщелкивание на крышке генератора пластиковых фиксаторов и ее снятие.

4. Отключение разъема диодного моста.

5. Откручивание гайки и демонтаж втулки контактной группы.

6. Выкручивание пары винтов, удерживающих реле-регулятор.

7. Демонтаж самого реле.

8. Сборку проводят в обратном порядке.

Как проверить регулятор напряжения генератора мультиметром

Даже опытный водитель иногда не может завести автомобиль. Чаще всего причиной этому является поломка генератора или разрядка аккумулятора. Иногда выход из строя одного устройства влечет неисправность другого, так как они взаимосвязаны между собой. Поэтому необходимо, знать как их проверить и какие инструменты или приборы для этого нужны.

Почему генератор выходит из строя?

В коробке генератора находится статор, являющийся неподвижной его частью, и ротор, который вращается. Также здесь находится реле-регулятора, обмотка, щетки и подшипники. Все эти составляющие могут являться причиной поломки генератора:

  1. Самой распространенной причиной является тот случай, когда заклинивают подшипники. Это происходит от того, что со временем в корпус генератора попадает пыль и грязь. Но не всегда подшипник «ловит клин», иногда он может только подклинивать. Определить это несложно, если шток совсем прекращает вращаться, то это указывает на первый случай. А если он все-таки прокручивается, а затем может остановиться — это означает, что подшипник подклинивает.
  2. Может погореть электрообмотка ротора или статора, если туда проникнет влага. Медные провода может замкнуть или разъесть, что прекратит выработку электротока.
  3. Изнашивание щеток, ходящих по магнитным дорожкам статора. Она представлены в виде графитовых стержней, которые нужно просто поменять.
  4. Регулятор тоже может стать причиной поломки данного устройства. При этом генератор не способен перезаряжаться, либо зарядка совсем не доходит к батарее.
    Вот собственно основные причины поломки генератора, поэтому при его покупке всегда нужно обращать внимание на эти детали.

 

Правила безопасности при проверке генератора

При разборке генератора необходимо соблюдать некоторые правила, которые обезопасят процесс. В первую очередь необходимо использовать инструменты, соответствующие технике безопасности в работе с электроприборами. Также необходимо надевать спецодежду, которая предотвратит попадание различных химикатов на кожу, в глаза и другие части тела. Проверяющий обязательно должен надеть защитные очки, прорезиненные перчатки, а также использовать изолирующий коврик.

Промывка деталей осуществляется в специальных резервуарах, непосредственно керосином, после чего они должны сохнуть в течение 40 минут. При перемотке катушек для проверки их состояния необходимо использовать соответствующее оснащение. При сварочных работах нужно позаботиться о питании генератора, которое должно быть отключено.

Проверяем ротор/статор генератора

Как проверить генератор мультиметром? Для осуществления проверки понадобится присоединить концы прибора к контактным кольцам ротора. Оптимальное сопротивление обмотки составляет 2,3-5,1 Ом, поэтому его отсутствие означает, что обмотка где-то оборвана. Низкие показатели указывают на то, что между витками возникло замыкание. Если же прибор показывает превышение нормы, то нужно осмотреть контакты.

Кроме этого, необходимо измерить ток, используемый обмоткой. Для этого нужно подключить контактные кольца под 12 В, используя в цепи амперметр. Допустимый ампераж не должен превышать 3-4,5 А. Если это значение превышено, значит, в роторной обмотке возникло межвитковое замыкание, что указывает на необходимость перемотки или смены катушки. Это касается и реле-регулятора, у которого предельная сила тока — 5 А.

Сопротивление изолирующего слоя проверяется посредством подключения обыкновенной лампочки (220 В, 40 Вт), подавая напряжение в 220 В. Здесь нужно присоединить один конец к роторному корпусу, а другой на контактное кольцо. Если лампа не накалилась, то замыкание отсутствует, в противном случае ламповая спираль начинает накаляться. Это говорит о том, что обмотка нуждается в смене или перемотке.

Для проверки статора понадобится откинуть выпрямитель, при этом сопротивление между концами обмотки должно колебаться в амплитуде 0,2 Ом. А между концами и нулем — 0,3 Ом. Если при включении генератор слишком громко шумит, то в статорной обмотке, либо выпрямителе возникло замыкание. Аналогичным образом осуществляется ламповая проверка. Накаливание нитей предупреждает о неисправности.

Тестирование реле-регулятора

 

Данный элемент является стабилизатором напряжения, так как при езде скорость оборотов вала генератора непостоянна. Напряжение периодически изменяется в амплитуде 12-20 В.

Чтобы проверить работоспособность реле, необходимо измерять напряжение при работающем авто. Измерения производятся подсоединением к выходам генераторного устройства или клеммам АКБ при амплитуде 20-50 В. При исправном модуле напряжение должно колебаться от 14 до 14,2 В. После нескольких нажатий на акселератор, необходимо сверить показание прибора.

Как проверить регулятор напряжения генератора мультиметром

Как проверить реле-регулятор мультиметром? Для начала надо завести двигатель автомобиля, после чего подсоединить прибор, выставив соответствующее положение. Далее следует измерить напряжение в электроцепи накинув концы к зажимам аккумуляторной батареи или выходы самого генератора. Датчик должен показывать 14-14,2В. Затем предыдущие действия нужно повторить, но только после нажатия на акселератор.

Как проверить зарядку аккумулятора

Проверку аккумулятора можно осуществить несколькими способами, но проще всего использовать мультиметр. Для этого понадобиться совершить следующие действия:

  1. Подсоединить прибор к зажимам АКБ.
  2. Поставить его в положение замера напряжения на 20 В.
  3. Красным наконечником касаются плюса, черным — минуса.
  4. Затем смотрят показания прибора.

Стоит отметить, при проверке аккумулятора необходимо включить зажигание.

Проверка силы тока отдачи генератора

Перед тем как начать проверку, необходимо проверить натяжку приводного ремня. Зажигание должно быть выключено. Затем нужно откинуть минусовой провод от АКБ и штатный от вывода B.

После этого необходимо подсоединить измерительные приборы:

  • амперметр (0-100А) к откинутому проводу генератора минусовой жилой;
  • минусовой провод вольтметра (0-20В) к корпусу автомобиля;
  • тахометр к минусовой клемме аккумулятора.

Далее необходимо посмотреть показания вольтметра. Если он стоит на нуле, значит, где-то возник порыв цепи, сгорела предохранительная вставка или плохой контакт. Чтобы убедиться в этом, необходимо завести машину и включить дальний свет. Вентилятор должен работать на максимуме. Затем надо повысить скорость вращения вала до 2500 мин. Амперметр покажет, какой силы ток отходит от генератора.

Износ щеток генератора

Генераторные щетки со временем изнашиваются и приходят в непригодность. Однако мало кто уделяет им внимание, поэтому износ замечают тогда, когда появляются неполадки в работе генератора. По мнению специалистов, данные элементы необходимо осматривать после пробега в 50000 км или раз в четыре года. Своевременно заменив щетки, можно избавиться от дальнейших проблем.

Как проверить диодный мост генератора, не снимая его с автомобиля

Перед тем как исследовать диодный мост генерирующего агрегата, не вынимая его, потребуется откинуть всю проводку, подходящую к нему, и реле, а также снять массу с батареи. Сначала нужно проверить, не замыкает ли он. Для этого используют мультиметр, чтобы измерить сопротивление: плюс прибора к фазе выпрямителя, а минус накидывают на корпус генератора. Если он работает, то данные мультиметра будут показывать максимальное значение, а если на датчике всего несколько Ом, то мост пришел в непригодность.

Замена или перемотка ротора/статора генератора

При поломке ротора или статора существует три способа устранения этой проблемы:

  • обратиться к специалисту;
  • самому заменить старый элемент на новый;
  • собственноручно обновить обмотку.

Перематывать обмотку своими руками нелегко. К тому же весь процесс требует особой внимательности и точности, поэтому лучше купить новую, а старую оставить, возможно, она еще пригодится. После сборки необходимо обязательно измерить все показатели и проверить работу устройства.

Каждый водитель должен помнить о взаимосвязи АКБ и генератора и уметь определить причину их неработоспособности. Желательно всегда иметь под рукой мультиметр, который может пригодиться, особенно в дальних поездках. Каждый из этих устройств может некоторое время работать независимо, но если своевременно не принять меры, то можно попасть в неприятную ситуацию. Поэтому не стоит игнорировать мелочи, которые впоследствии могут стать проблемой.

Лучший контроллер регулятора напряжения генератора - Отличные предложения на контроллер регулятора напряжения генератора от глобальных продавцов регуляторов напряжения генератора

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для контроллера регулятора напряжения генератора. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях.Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший контроллер регулятора напряжения генератора вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели контроллер регулятора напряжения генератора на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в контроллере регулятора напряжения генератора и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress - отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. , а также ожидаемую экономию.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз.Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово - просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны - и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress.Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы согласитесь, что вы получите контроллер напряжения генератора по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Основная система защиты и безопасности судового генератора

Помимо прямого измерения температуры обмоток статора и внутреннего воздуха, защита генератора в значительной степени основана на измерении тока и напряжения от трансформаторов тока и напряжения.
Количество и тип функций защитного реле увеличивается с мощностью генератора
кВ А и уровнем напряжения.
Защитные реле - электромагнитные (традиционные) или электронные, (все более распространенные), которые устанавливаются на передней панели генератора главного распределительного щита.

Некоторые защитные функции могут быть сгруппированы в одном корпусе реле.

Настройки уровня и выдержки времени необходимо периодически проверять путем подачи токов и / или напряжений непосредственно в реле (обычно через специальную многополюсную розетку рядом с реле и внутреннюю проводку к нему).

OCIT (Over Current Inverse Time) защита судового генератора

Реле максимального тока и обратнозависимой выдержки времени контролирует общую сбалансированную перегрузку и имеет настройки тока / времени, определяемые общей схемой защитной селективности
Типичные диапазоны уставок для тока (I) и времени (t):

I>: 0.7-2.In, (In: нормальный или номинальный ток генератора)

и т: 1-10с

OC (INST.) - «Мгновенная» защита судового генератора

Отключение « Мгновенное » для защиты от чрезвычайно высокой перегрузки по току , вызванной коротким замыканием .
Типичные диапазоны настройки:

I >>: 2 - 10 дюймов, t: 0,1 - 1 с

NPS (реле отрицательной последовательности фаз) защита судового генератора

Реле отрицательной последовательности фаз определяет величину дисбаланса токов статора, который является косвенным показателем температуры статора и ротора генератора.

Относительно небольшая степень дисбаланса приводит к значительному увеличению температуры, поэтому уставка тока NPS является низкой и составляет около 0,2 дюйма.

DIFF (дифференциальное измерение) защита судового генератора

Это дифференциальное измерение тока на каждом конце фазной обмотки статора.

Это сравнение тока предназначено для обнаружения внутренней неисправности в обмотках статора, которая может быть вызвана частичным коротким замыканием витков катушки и / или замыканием на землю.

Текущие настройки для этой очень серьезной неисправности очень низкие, например: около 0,1 В.

EL (Earth Leakage) защита судового генератора

Реле утечки на землю (иногда называемое Zero Phase Sequence ) обнаруживает ток замыкания на землю, возвращающийся обратно через соединение с заземленной нейтралью.

В судовой генераторной системе высокого напряжения ток замыкания на землю ограничивается высоким импедансом NER (резистор заземления нейтрали) или заземляющим трансформатором, поэтому уставка тока срабатывания очень низкая, т.е.г. 1-5 А с выдержкой времени 0,1-0,5 с.

Защита от УФ / ОВ (пониженного и повышенного напряжения)
Функции пониженного и повышенного напряжения

контролируются этими реле с настройками
примерно на 0,8 Un и 1,2 Un соответственно (Un: номинальное напряжение) с задержкой по времени около 2 с.
Функция перенапряжения может не требоваться во многих схемах защиты.

UF / OF (пониженная и повышенная частота) защита судового генератора

Настройки пониженной и повышенной частоты обычно составляют 58 Гц и 62 Гц для системы 60 Гц.

Защита LO (Lock Out) судового генератора

Это главное реле блокировки или реле отключения / ручного сброса, отвечающее за отключение автоматического выключателя генератора.
Его действие происходит мгновенно при срабатывании реле защиты.
Его также можно использовать для отключения первичного двигателя генератора и инициирования подавления поля генератора вместе с сигнализацией тревоги.

ARP (защита от обратной мощности) судового генератора

Генераторы, предназначенные для параллельной работы, должны иметь защиту от обратной мощности (RP).
Реле обратной мощности контролирует направление потока мощности между генератором и нагрузкой.
В случае отказа первичного двигателя генератор работал бы как двигатель.

Реле обратной мощности обнаруживает эту неисправность и срабатывает для отключения выключателя генератора.

Уровень мощности подборщика и настройка задержки времени регулируются и предварительно настраиваются в соответствии с первичным двигателем.
Если первичным двигателем является турбина, при движении двигателя потребляется очень мало мощности, и обычно устанавливается настройка обратного хода на 2-3%.
Если первичным двигателем является дизельное топливо, обычно принимается диапазон настройки 5-15%. Обычно время задержки составляет около 0,5 - 3 с.

Работа реле RP (обратная мощность) легко проверяется во время переключения генератора.

Выходной генератор постепенно снижается, так что он приводит в движение , заставляя реле обратной мощности отключать автоматический выключатель генератора.

Профессиональный инструмент для Электротехнического специалиста (ETO)

STANLEY Отвертки с изолированной магнитной изоляцией, 1000 В

% PDF-1.4 % 4682 0 объект > endobj xref 4682 117 0000000016 00000 н. 0000009875 00000 н. 0000010055 00000 п. 0000010101 00000 п. 0000010130 00000 п. 0000010180 00000 п. 0000010241 00000 п. 0000010746 00000 п. 0000011275 00000 п. 0000011797 00000 п. 0000011849 00000 п. 0000011901 00000 п. 0000011953 00000 п. 0000012005 00000 п. 0000012084 00000 п. 0000012264 00000 п. 0000015579 00000 п. 0000015885 00000 п. 0000016260 00000 п. 0000017776 00000 п. 0000019241 00000 п. 0000019299 00000 п. 0000019377 00000 п. 0000020828 00000 п. 0000021813 00000 п. 0000023268 00000 н. 0000024629 00000 п. 0000026011 00000 п. 0000027312 00000 п. 0000028133 00000 п. 0000028954 00000 п. 0000029775 00000 п. 0000030357 00000 п. 0000031178 00000 п. 0000031255 00000 п. 0000031418 00000 п. 0000033467 00000 п. 0000033743 00000 п. 0000034123 00000 п. 0000047256 00000 п. 0000047297 00000 п. 0000087044 00000 п. 0000087085 00000 п. 0000308892 00000 н. 0000369990 00000 н. 0000689292 00000 н. 0000744533 00000 н. 0000744594 00000 н. 0000744714 00000 н. 0000744796 00000 н. 0000744847 00000 н. 0000744949 00000 н. 0000745114 00000 п. 0000745223 00000 п. 0000745394 00000 н. 0000745565 00000 н. 0000745666 00000 п. 0000745777 00000 н. 0000745953 00000 н. 0000746080 00000 н. 0000746236 00000 п. 0000746341 00000 п. 0000746468 00000 н. 0000746642 00000 н. 0000746737 00000 н. 0000746908 00000 н. 0000747020 00000 н. 0000747183 00000 н. 0000747288 00000 н. 0000747411 00000 н. 0000747562 00000 н. 0000747666 00000 н. 0000747848 00000 н. 0000748005 00000 н. 0000748109 00000 н. 0000748213 00000 н. 0000748366 00000 н. 0000748482 00000 н. 0000748604 00000 н. 0000748750 00000 н. 0000748872 00000 н. 0000748996 00000 н. 0000749149 00000 п. 0000749253 00000 н. 0000749351 00000 п. 0000749514 00000 н. 0000749632 00000 н. 0000749800 00000 н. 0000749920 00000 н. 0000750066 00000 н. 0000750172 00000 н. 0000750292 00000 н. 0000750486 00000 н. 0000750602 00000 н. 0000750770 00000 н. 0000750924 00000 н. 0000751060 00000 н. 0000751166 00000 н. 0000751325 00000 н. 0000751460 00000 н. 0000751591 00000 н. 0000751710 00000 н. 0000751821 00000 н. 0000751970 00000 н. 0000752099 00000 н. 0000752342 00000 н. 0000752453 00000 н. 0000752572 00000 н. 0000752693 00000 н. 0000752808 00000 н. 0000752957 00000 н. 0000753068 00000 н. 0000753197 00000 н. 0000753308 00000 н. 0000753419 00000 п. 0000753578 00000 н. 0000002636 00000 н. трейлер ] / Назад 4703719 >> startxref 0 %% EOF 4798 0 объект > поток h [kTǶA $ jT> @@ Q3PD @ "AA3" DE 婠 A% & E (\ D # (j9Vu @ $ 묻 2% Muu ծ

Реле, выбор и использование (Часть 1)

Реле
Продукты Elliott Sound Реле и способы их использования - Часть 1

© 2014, Род Эллиотт (ESP)

верхний
Указатель статей
Основной указатель

Содержание
Введение Реле

(и особенно электромеханические типы) могут показаться so-o-o прошлого века, но есть бесчисленное множество мест, где просто не имеет смысла даже рассматривать что-либо еще.Хотя можно простить мысль о том, что должен быть лучший способ включения и выключения, во многих случаях реле - самый простой, дешевый и надежный способ сделать это. Реле - это электромеханические устройства, в которых электромагнит используется для притяжения подвижного стального элемента (якоря), который активирует один или несколько наборов контактов. Реле в том виде, в каком мы его знаем, было изобретено Джозефом Генри в 1835 году. С тех пор оно постоянно используется, и, вероятно, они будут с нами еще многие десятилетия.

В этой статье в основном рассматриваются «обычные» (т. Е. Электромеханические) реле, но есть также несколько различных типов твердотельных реле. Мы рассмотрим некоторые из них позже, но очень немногие из них подходят для использования в аудиосхемах. Некоторые из них даже не следует использовать для включения трансформаторов, даже если их характеристики могут заставить вас подумать, что они были бы идеальными.

Реле

не очень хорошо понимают многие люди, занимающиеся самоделкой, и существует множество неправильных представлений. Цель этой статьи - дать букварь - то, что американцы называют «реле 101».Невозможно (или необходимо) описывать все разные типы реле, потому что все они работают одинаково и имеют больше точек сходства, чем различий. Реле используются практически во всех системах автоматизации, как в промышленных контроллерах, так и в системах домашней автоматизации. Одно из их больших преимуществ заключается в том, что в выключенном состоянии ни само реле, ни нагрузка не потребляют мощность. Ток утечки через контакты практически отсутствует, а изоляционные материалы обычно имеют сопротивление в несколько гигаом (ГОм).

Многие веб-сайты обсуждают реле, но цель здесь не только в том, чтобы предоставить учебник, но и рассмотреть идеи, которые будут новы для многих, а также возможные подводные камни. Есть места, где используются реле, где можно ожидать, что они прослужат вечно, но это не так. Поскольку реле обычно очень надежны, нам нужно изучить, что может пойти не так, и научиться определять реле для того, что нам нужно делать.

На рынке представлены тысячи различных реле. Они варьируются от миниатюрных типов монтажа на печатной плате, предназначенных для коммутации сигналов или других сигналов низкого напряжения, до очень крупных промышленных типов, которые используются для запуска больших электродвигателей и других промышленных нагрузок.Их обычно называют «контакторами», но это не более чем другое название для действительно большого реле .

Являясь электромеханическими устройствами, это означает, что в реле есть как электрические, так и механические компоненты. Электрическая часть (не считая контактов) - это управляющая катушка, представляющая собой электромагнит. Когда ток проходит через обмотку катушки, создается магнитное поле, которое притягивает якорь (т. Е. Соленоид). При наличии достаточного тока (известного как ток втягивания или «ток должен срабатывать») якорь будет выведен из своего положения покоя, так что он войдет в контакт с остальной частью магнитной цепи.При этом контакты реле меняют свое «нормальное» положение, «состояние покоя» или «сброс» на активированное или «установленное» положение.

Один электромагнит может активировать несколько наборов контактов, но в большинстве реле их обычно не более четырех. Больше может вызвать проблемы, потому что якорь должен будет иметь возможность перемещать слишком много частей, поэтому возвратная пружина должна быть более мощной, как и электромагнит. Выравнивание контактов также становится критическим, чтобы гарантировать, что каждый набор контактов открывается и закрывается и имеет достаточный зазор для предполагаемого напряжения.Некоторые из вещей, которые делают реле настолько популярными, это ...

  • Изоляция между катушкой и контактами позволяет цепям низкого напряжения безопасно управлять питанием от сети
  • Реле легко управляются микроконтроллерами и в лучшем случае нуждаются в транзисторе, резисторе и диоде в качестве «вспомогательных» компонентов.
  • Небольшой ток катушки может управлять гораздо большим током через контакты
  • Доступно множество различных типов, некоторым из которых даже не требуется питание, чтобы «запомнить» настройку
  • Реле созданы практически для любых задач в области электротехники или электроники.
  • Реле (обычно) невероятно надежны, и многие из них рассчитаны на 1000000 циклов (но часто служат даже дольше)

Следует отметить, что автомобильные реле являются особым случаем, специально предназначены для использования с низким напряжением (12 или 24 В), и один конец катушки часто подсоединяется к внутренним частям реле.Автомобильные реле никогда не должны использоваться с сетевым напряжением или при наличии значительной разницы напряжений между катушкой и контактами. Изоляция не рассчитана на высокое напряжение, даже если катушка ни к чему не подключена внутри. Большинство также потребляет значительно больший ток катушки (обычно 200 мА или более), чем типы «общего назначения» (40–50 мА). Однако автомобильные реле также рассчитаны на ток до 150 А или более при 12 В постоянного тока.

Для микроконтроллера довольно легко активировать маленькое реле, которое активирует реле большего размера, которое, в свою очередь, активирует контактор для питания большого двигателя в промышленном процессе.Это можно рассматривать как грубую форму усиления, когда очень небольшой ток может в конечном итоге привести к запуску или остановке огромной машины. Есть даже что-то, называемое «релейной логикой», где реле буквально используются для реализации логических функций (см. «Логика реле» для получения дополнительной информации об этом, казалось бы, странном использовании).

В справочных материалах содержится дополнительная информация, а для некоторых очень подробных объяснений стоит прочитать ссылку [1] .


1 - Основы реле

Основные части упрощенного реле показаны ниже.В большинстве реле катушка намотана на каркас (или бобину) и полностью изолирована от всего остального. Катушка (соленоид) вместе с остальной магнитной цепью является электромагнитом. В большинстве спецификаций реле указано, какое напряжение может быть между двумя секциями, и нередко реле рассчитаны на изоляцию 2 кВ или более. Не ожидайте, что миниатюрные реле выдержат высокое напряжение, если только вы не приобретете реле , специально разработанное для высокого напряжения изоляции.Позже мы рассмотрим это подробнее.

Реле показано как обесточенное (A) и включенное (B). Катушка обычно не чувствительна к полярности и может быть подключена любым способом. Имейте в виду, что есть некоторые реле, в которых важна полярность, либо потому, что в них есть встроенный диод, они используют постоянный магнит для увеличения чувствительности (редко), либо потому, что они защелкиваются. Реле с защелкой - это особый случай, который будет рассмотрен отдельно. Контактный узел изготовлен из фосфористой бронзы или подобного материала, который является одновременно хорошим проводником электричества и достаточно гибким, чтобы без сбоев выдерживать миллион или более изгибающих (изгибающих) движений.Контакты приварены или приклепаны к контактным опорам / рычагам и могут быть изготовлены из самых разных материалов в зависимости от предполагаемого использования.

Контактные «плечи» обычно крепятся к корпусу релейного механизма, иногда заклепками, иногда винтами. Каждый контакт отделен слоем изоляции, и контакты обычно также изолированы от магнитной цепи (ярма и / или якоря). Отдельные части контактного узла изолированы друг от друга.Не все реле имеют физическую пружину для возврата якоря в исходное положение. В некоторых случаях контактные рычаги также могут действовать как пружины. Вы также увидите реле, подвижные контакты которых прикреплены непосредственно к якорю - восьмеричное базовое реле, показанное на рисунке 1.2, использует этот метод.


Рисунок 1.1 - Детали реле

Показанное реле имеет контакты, которые обычно называют «SPDT», что означает однополюсный, двухпозиционный. Термин «двойной бросок» означает, что один контакт нормально разомкнут («NO») относительно общего, а другой нормально замкнут («NC»).«Нормальное» состояние - катушка обесточена. Когда на катушку подается номинальное напряжение, протекает достаточно тока, так что якорь втягивается и замыкает магнитную цепь, клемма «NO» теперь соединена с общим, а клемма «NC» - разомкнутая цепь.

Это позволяет отключить один сигнал или нагрузку какого-либо типа и подключить другой. В качестве альтернативы, цепь может работать только в том случае, если реле обесточено, и отключается при подаче питания на катушку.Другая очень распространенная конфигурация называется DPDT - двухполюсная, двухходовая. Это обеспечивает два полностью отдельных набора контактов с нормально разомкнутыми и нормально замкнутыми контактами. 4PDT теперь легко декодируется - это означает 4-полюсное двойное направление. Вы также найдете реле SPST - один набор (обычно) нормально разомкнутых контактов.


Рисунок 1.2 - Выбор реле

На фотографии показан очень, очень маленький образец реле, подобранный так, чтобы показать разнообразие и внутреннее устройство некоторых типичных компонентов.Есть много других, в том числе много разных стилей герконовых реле, а также несколько промежуточных размеров обычных реле. Вы можете видеть, что у одного реле есть восьмеричное основание - точно такое же, как у многих термоэмиссионных клапанов («трубок», если необходимо). Хотя показанному мной реле много лет, этот стиль все еще доступен, потому что он позволяет легко заменить реле в промышленных системах управления.

На самом деле, очень мало реле было снято с производства. Могут быть изменены материалы контактов (подробнее см. Ниже) и корпуса могут измениться с металла / бакелита на пластик, но основные стили и конфигурации контактов остались.Существует так много контроллеров, которые полагаются на реле, используемые в промышленных процессорах, что запасные реле, как правило, доступны на вечность по сравнению с «потребительскими» товарами. Реле не являются аудиопродуктом - они относятся к другому классу оборудования, выход из строя которого может означать потерю тысяч долларов в час. Однако им также есть место в аудио, как видно из нескольких статей по проектам ESP.

Следует помнить, что реле сначала использовались в телеграфии, а затем в телефонных системах, поэтому они являются продуктом первого в истории отрасли «аудио» и катализатором для большинства электронного оборудования - телефона.Подобно многим вещам, которые мы считаем само собой разумеющимся в наши дни, телефонная система была источником огромного количества продуктов и технологий, которые теперь являются частью почти всего, что мы используем. Если вы хотите увидеть ранний пример, он рассматривается в «Азбуке Морзе - Начало электронного обмена сообщениями». Термин буквально «» произошел от использования «ретрансляционных станций», которые требовались для передачи сообщений на расстояния, большие, чем можно было бы покрыть с помощью одной телеграфной линии. Первоначально это делалось вручную (получить и расшифровать сообщение, а затем повторно передать его на следующую станцию ​​- желательно без ошибок!), Пока не было разработано электромеханическое реле (EMR).Это вырезало «посредника». Время только увеличило количество реле в том виде, в каком мы их знаем, и нет никаких признаков того, что они исчезнут в ближайшее время.


2 - Контакты

Для любого данного реле существуют спецификации, которые описывают максимальное номинальное напряжение и ток прикосновения. Реле высокого напряжения нуждаются в контактах, которые в разомкнутом состоянии находятся дальше друг от друга, или могут работать в вакууме. Для устройств с высоким током необходимы контактный узел и контактные поверхности, которые имеют низкое сопротивление и могут выдерживать ток без перегрева или сварки контактов.Ни в коем случае нельзя превышать максимальные характеристики контактов, иначе это может серьезно повлиять на срок службы реле. В частности, убедитесь, что используемое реле может выдерживать пиковый пусковой ток нагрузки.

На пусковой ток влияет множество факторов, но имейте в виду, что он может в 50 раз превышать нормальный ток полной нагрузки. Для индуктивных нагрузок (например, трансформаторов и двигателей) пусковой ток наихудшего случая ограничивается только сопротивлением обмотки плюс полное сопротивление внешней сетевой проводки.Обратите внимание, что переключение при нулевом напряжении (в частности, с твердотельными реле) не должно использоваться с этими нагрузками , а - и ! Емкостные нагрузки и электронные источники питания создают проблемы и также обычно не подходят для твердотельных реле, но по другим (и сложным) причинам.

Некоторые реле (контакторы) для тяжелых условий эксплуатации имеют только одну пару контактов, обычно нормально разомкнутых. Существуют также трехфазные контакторы с тремя наборами контактов - по одному на каждую фазу, и они очень распространены в промышленных системах управления.Они используются для переключения сильного тока и / или напряжения, превышающего нормальное, и имеют больший контактный зазор и функции гашения дуги, так что дуга не может поддерживаться на контактах, когда они разомкнуты. Для особенно больших токов (или для постоянного тока, который является потенциальным убийцей контактов реле), может быть магнит или даже система принудительного подачи воздуха, чтобы направить дугу от области контакта. Это не характерно для обычных реле.

Контактные поверхности изготавливаются из различных металлов или сплавов, предназначенных для использования по назначению.Некоторые распространенные материалы и их применение показаны ниже [2] . Это не исчерпывающий список, и вы можете увидеть другие металлы или сплавы, упомянутые в технических характеристиках реле.

Материал (и) Символ (ы) Комментарии
Твердое серебро Ag, Cu, Ni Стандартный контактный материал, используемый во многих реле общего назначения, медь и никель добавляют твердости.Один контакт минимум 20 В / 50 мА. Длительный срок службы контактов, но склонен к окислению при более высоких температурах.
Серебро Никель Ag, Ni Более стойкое к сварке при высоких нагрузках, чем твердое серебро, с высоким сопротивлением выгоранию. Хороший стандартный контактный материал. Минимальная контактная нагрузка, 20 В / 50 мА
Серебро Оксид кадмия Ag, CdO Используется для сильноточных нагрузок переменного тока, поскольку он более устойчив к сварке при высоких пиках коммутируемого тока.Материал равномерно размывается по всей поверхности. Не рекомендуется для разрыва сильных дуг постоянного тока из-за вызываемого износа (одностороннее уменьшение). Минимальная контактная нагрузка 20 В / 50 мА. Обратите внимание, что кадмий изначально был включен в список материалов, запрещенных Европейской директивой RoHS, но теперь освобожден для этой цели (хотя это может снова измениться в любое время).
Серебро Оксид олова Ag, SnO 2 Оксид олова делает материал более устойчивым к сварке при высоких пиках включающего тока.Обладает очень высоким сопротивлением выгоранию при переключении большой мощности. нагрузки. Низкая миграция материала под нагрузкой постоянного тока. Минимальная контактная нагрузка 20 В / 50 мА. Полезно там, где возникают очень высокие пусковые токи, например, при ламповых нагрузках или трансформаторах. Оксид серебра и олова часто выбирается в качестве материала контактов реле для оксида кадмия серебра.
Серебро Олово Индий Ag, SnO, InO Аналогичен оксиду серебра и олова, но более устойчив к броскам. Минимальная контактная нагрузка 12В / 100мА.
Вольфрам Вт Более стойкое к сварке при высоких нагрузках, чем твердое серебро, с высоким сопротивлением выгоранию. Хороший стандартный контактный материал. Минимальная контактная нагрузка 20 В / 50 мА единый контакт. Используется для некоторых сверхмощных реле.
Золотое покрытие - 10 мкм Au Используется для переключения малых нагрузок> 1 мА / 100 мВ. Это покрытие будет удалено трением и эрозией примерно после 1 миллиона циклов переключения даже в «сухом» состоянии. схемы (т.е. те, у которых нет постоянного тока и / или незначительный переменный ток). Используется в формах с одним и двумя контактами (двойной контакт полезен в пыльной среде).
Золотое покрытие / вспышка - 3 мкм Au Имеет те же качества, что и 10 мкм Au, но менее долговечен. Обычно он используется для предотвращения коррозии / окисления контактов реле во время хранения.
Рутений Ru Редкий элемент, обладающий высокой устойчивостью к потускнению и используемый в основном в герконовых переключателях / реле и других износостойких электрических контактах.
Родий Rh Редкий, серебристо-белый, твердый и химически инертный переходный металл. Как и рутений, он принадлежит к платиновой группе элементов. Используется в герконах
Таблица 2.1 - Общие материалы контактов

Из вышесказанного вы увидите, что для некоторых материалов контактов требуется минимум напряжения и / или тока . При более низких напряжениях и токах (например, в цепях переключения «сухих» сигналов) не хватает тока, чтобы гарантировать надежное замыкание контактов, что может привести к шуму, искажениям или периодической потере сигнала.

Там, где требуется хороший контакт при очень низких напряжениях и токах, хорошим выбором будет золото или позолота. Обратите внимание, что золото , а не , особенно хороший проводник, но его преимущество состоит в том, что оно не тускнеет легко, поэтому редко возникает проблема с оксидами, которые могут быть изолятором при нормальных напряжениях сигнала. Если используется серебро (или многие из его сплавов), реле могут быть герметично закрыты для предотвращения окисления. Черный налет (сульфид серебра) - изолятор. Это не хороший изолятор , но он с легкостью выдерживает несколько сотен милливольт (типичный уровень сигнала).Некоторые герконовые реле имеют контакты в вакууме, что характерно для высоковольтных реле. Дугу сложно создать в вакууме, потому что нет газа.

Обычный термин, который вы слышите, - это «отскок контакта». Когда контакты замыкаются, чаще всего возникают периоды подключения и отключения на время до нескольких миллисекунд или около того. Время зависит от массы контактов, упругости контактных рычагов и давления замыкания контактов. Ниже показан хороший пример герконового реле, показанного на рисунке 1.2. Это значительно лучше, чем у большинства других, но ясно показывает, что даже «лучшие» реле имеют дребезг контактов. Определенное количество «помех» может также возникнуть при размыкании контактов, но это другой эффект.


Рисунок 2.1 - Отскок контакта герконового реле

Горизонтальная шкала составляет 50 мкс на деление, поэтому вы можете видеть, что контакты замыкаются и размыкаются несколько раз за первые 150 мкс. После этого закрытие «прочное», без дальнейших нежелательных отключений.Иногда вы можете свести к минимуму эффект дребезга, используя два или более набора контактов параллельно, но это не гарантированно надежный метод. Когда-то можно было купить реле, смоченное ртутью - «контакты» были основаны на небольшом количестве ртути, которые образовывали мгновенный контакт без дребезга. На одном этапе было (было) много разных типов.

Ртутные реле

, смачиваемые ртутью, обычно использовались в лабораториях для получения тестовых сигналов с пикосекундным временем нарастания, но, конечно, законодательство Европейского Союза RoHS привело к их полному запрету.Меркурий? О нет, вы не можете использовать , что ! Как ни странно, в ЕС по-прежнему разрешены люминесцентные лампы (как компактные, так и полноразмерные), некоторые из которых, вероятно, содержат столько же ртути, сколько небольшое лабораторное реле с ртутным контактом. Один будет выброшен через несколько тысяч (или сотен) часов, а другой останется навсегда. Я дам вам угадать, что есть что.

Подавляющее большинство реле имеют контакты с размыканием перед замыканием. Это означает, что одна цепь отключается до подключения другой.Также существуют реле включения перед размыканием, но они встречаются редко и в основном используются в телефонных системах, где отключение может привести к обрыву телефонного звонка. Если вам действительно нужна доработка, я ожидаю, что найти то, что доступно и по разумной цене, будет непросто.

Одна из областей, в которой электромеханические реле имеют реальные проблемы, - это переключение постоянного тока. Обычно можно ожидать, что реле, которое может обрабатывать 250 В переменного тока при 10 А, будет обрабатывать максимум 30 В или около того с постоянным током, потому что напряжение и ток являются непрерывными.При переменном токе и напряжение, и ток падают до нуля 100 или 120 раз в секунду (для приложений с частотой сети), поэтому дуга (сравнительно) легко гасится при размыкании контактов. При постоянном токе прерывание отсутствует, и дуга может поддерживаться на контактах - даже когда они полностью разомкнуты.

Это очень серьезная проблема, о которой многие люди не замечают. Даже если напряжение и ток контактов реле таковы, что дуга гаснет каждый раз, сам факт того, что - это дуга, означает, что контакты находятся под постоянной атакой.При дуге материал обычно перемещается от одного контакта к другому. При переменном токе полярность обычно случайная, поэтому контактный материал перемещается вперед и назад, но при постоянном токе он однонаправлен. Это занимает много времени с очень прочными контактными материалами, такими как вольфрам, но это все равно происходит, и в конечном итоге реле выйдет из строя из-за эрозии контактов. Номинальные параметры производителя: максимальное напряжение и ток переменного или постоянного тока, которые обеспечат заявленное количество операций. Если номинальное напряжение или ток превышены, у реле, вероятно, будет короткий срок службы.Постоянный ток является наихудшим, а условия неисправности постоянного тока часто катастрофичны для реле, которое предназначено для выполнения любой защитной функции.

В некоторых случаях для гашения дуги, возникающей при размыкании контактов, можно использовать магнит. Поскольку дуга проводит электрический ток, она как генерирует, так и может отклоняться под действием магнитного поля. Магнитное гашение дуги (или «гашение дуги») редко используется в реле, но его можно добавить позже, если вы знаете, что делаете, и можете расположить магнит (ы) точно в нужном месте.Вы можете встретить эту технику, используемую в сильноточных автоматических выключателях и даже в некоторых реле (хотя они, скорее всего, будут классифицированы как контакторы).

В сети существует бесчисленное количество схем «защиты динамика», которые могут не работать, когда они больше всего нужны. Чтобы увидеть, как должен быть выполнен , взгляните на то, как контакты реле подключены для Project 33. Когда реле размыкается, оно замыкает динамик, так что даже если есть дуга, оно переходит на землю до тех пор, пока перегорел предохранитель.Любая схема «защиты» динамика, которая не закорачивает динамик, может оставить вас вне кармана, потому что не только усилитель, вероятно, перегорел, но и реле и динамик, которые он предназначался для защиты. Реле, которое может фактически разорвать 100 В постоянного тока при токе 25 А или более, является редким и дорогим зверьком, но это то, что может понадобиться для усилителя большой мощности.

Вопрос о материалах контактов реле, напряжениях и токах дуги, миграции металла при включении и выключении (т.и др.) поистине обширен. Это тема научных статей, заметок по применению и больших частей книг, и охватить здесь все просто невозможно. Достаточно сказать, что рекомендации и рейтинги производителя обычно являются хорошей отправной точкой, и максимальные значения никогда не должны превышаться. Количество электрических операций может быть значительно увеличено за счет снижения номинальных характеристик контактов (например, с использованием реле на 10 А для цепей 5 А), и переменный ток почти всегда намного менее проблематичен, чем постоянный ток.

Это обсуждение охватывает демпфирующие цепи и другие меры, которые могут потребоваться для защиты контактов от нагрузки в Части 2.Это очень сложная тема, которая во многом зависит от точного характера нагрузки. Во многих случаях ничего не нужно делать, если напряжение и ток находятся в пределах номинальных значений производителя. В других случаях могут потребоваться крайние меры для предотвращения разрушения контактов. Наихудший вариант - постоянный ток, а высокое напряжение и / или большой ток потребуют очень специализированных релейных контактов и методов отключения дуги. Если возможно, подумайте о твердотельных реле для постоянного тока, потому что они не используют контакты, поэтому не могут создать дугу.

Это действительно наука сама по себе, и благодаря InterWeb вы можете найти много действительно хороших данных. К сожалению, может быть очень сложно найти информацию, которая одновременно актуальна и основана на фактах, поэтому не ожидайте найти то, что вам нужно на первой странице результатов поиска, и вообще игнорируйте сообщения форума или Usenet. Существует много дезинформации, и независимо от того, случайно ли она, намеренно или просто люди, утверждающие, что знают гораздо больше, чем они на самом деле, открыты для обсуждения.Достаточно сказать, что большая часть такой «информации» просто неверна.

В очень многих случаях единственный способ получить работающее решение - это метод проб и ошибок. Это особенно верно, если у вас тяжелая нагрузка - будь то питание постоянного тока, высокая индуктивность нагрузки или наличие высоких токов и напряжений. Для крупномасштабного производства получение индивидуального дизайна целесообразно, но затраты будут высокими и не могут быть оправданы для небольших серий или разовых проектов. Я рассмотрел очень небольшую часть возможных видов отказов и эрозии контактов - есть гораздо больше, чтобы узнать, если у вас есть склонность.


3 - Реле «Формы»

Распространенным способом обозначения расположения контактов реле является использование терминологии «форма». Например, вы увидите реле, обозначенные как «1 форма C» в таблицах данных, каталогах и даже на веб-страницах на сайте ESP. Эта терминология примерно эквивалентна, например, SPST или DPDT.

Форма A Только нормально разомкнутые (NO) контакты
Форма B Только нормально замкнутые (NC) контакты
Форма C Переключающие контакты (нормально открытый, нормально закрытый и общий)

Итак, реле 1-Form-C имеет один набор переключающих контактов, 2-Form-A имеет два набора нормально открытых контактов и т. Д.


4 - Катушки реле

Казалось бы, это слишком просто, чтобы даже обсуждать, но это определенно иначе. Катушка представляет собой индуктор, и, поскольку она намотана на магнитный материал (обычно мягкий чугун или низкоуглеродистую сталь), индуктивность увеличивается. Это тоже нелинейно. Когда катушка не находится под напряжением, в магнитной цепи образуется большой воздушный зазор, а это означает, что индуктивность уменьшается. Как только реле находится под напряжением, магнитная цепь замыкается, или, по крайней мере, воздушный зазор становится намного меньше, поэтому теперь индуктивность выше.

Я использовал измеритель индуктивности, чтобы получить значения, показанные ниже, но если вам нужно точное измерение, вам придется использовать другой метод. Индуктивность связана с сопротивлением катушки постоянному току, и это изменяет показания, поэтому возникает значительная ошибка. Истинную индуктивность можно измерить, используя последовательно или параллельно настроенную цепь с конденсатором, чтобы получить низкочастотный резонанс (<100 Гц, если возможно), если вам действительно нужно реальное значение. Это не часто необходимо, и вам редко нужна высокая точность, и хотя измеритель индуктивности имеет довольно большую ошибку, использованную таким образом, но для этой цели он подходит.

Измерения измерителем индуктивности, снятые с двух реле, изображенных выше, дали показания ...

Восьмеричное основание 10R разомкнутое 335 мГн 186 Ом Сопротивление катушки
закрыто 373 мГн
STC 4PDT открытый 283 мГн 248 Ом Сопротивление катушки
закрытый 303 мГн

Насколько велика ошибка? Я проверил восьмеричное реле с помощью серии 5.Конденсатор 18 мкФ и измерил пиковое напряжение на крышке (что указывает на резонанс) при 61 Гц с открытым якорем и 37 Гц с закрытым. Это дает индуктивность 1,3 Гн в разомкнутом состоянии, 3,6 Гн в замкнутом состоянии, поэтому погрешность существенная. Есть много возможностей для неправильного измерения частоты, потому что созданная `` настроенная схема '' имеет низкую добротность, а частотный диапазон довольно широк - ожидайте, что результат будет как минимум ± 25%, в зависимости от того, насколько точно вы можете получить пиковое напряжение при изменении частоты.Формула ...

L = 1 / ((2 × π × f) ² × C)
L = 1 / ((2 × π × 61) ² × 5,18µ)
L = 1,3H

Хотя ошибка велика, простой факт заключается в том, что нам все равно. Я включил индуктивность исключительно для демонстрации того, что она изменяется в зависимости от положения якоря, но индуктивность катушки не предоставляется большинством производителей реле, потому что она вам не нужна. Эти данные предоставлены исключительно ради интереса. Поскольку индуктивность является частью «бытия» реле (так сказать), вы ничего не можете с этим поделать.

Комбинация индуктивности катушки и подвижной массы якоря означает, что реле будут иметь конечное время замыкания контактов. Фактическое время будет варьироваться от одного реле к другому, но неразумно предполагать, что оно будет меньше примерно 10 мс для типичного реле SPDT 10A (такого как реле Zettler, показанное на рисунке 1.2). Я провел тест, и это реле обеспечивает замыкание контактов за 9,8 мс, не считая времени дребезга контактов. Реле меньшего размера будут работать быстрее, а реле большего размера - медленнее. Это не то, что вы найдете в большинстве спецификаций, и единственный способ узнать, насколько быстро (или иначе) ваше реле, - это проверить его.

Поскольку катушка является индуктором, она также хранит «заряд» в виде магнитного поля. Когда напряжение снимается, магнитное поле очень быстро разрушается, и это создает большое напряжение на катушке. Стандартное решение - включить диод, подключенный, как показано ниже (рисунок 4.1A). Однако добавление диода означает, что реле будет срабатывать медленнее, чем без него, потому что обратная ЭДС генерирует ток, который удерживает реле в замкнутом состоянии до тех пор, пока он не рассеется в виде тепла в обмотке и диоде.Обратное напряжение будет пытаться поддерживать тот же ток, протекающий в катушке, который существовал, когда ток подавался. Конечно, это невозможно из-за потерь в цепи.

Поскольку катушка представляет собой индуктор, рабочий ток не достигается сразу после подачи питания. Например, с катушкой 280 мГн может потребоваться до 2 мс, прежде чем ток будет достаточным для притяжения якоря. Эта задержка обычно не является проблемой, но означает, что нельзя ожидать, что электромеханическое реле обеспечит точное время или мгновенное соединение.Если вам нужно, чтобы что-то произошло в очень точное время, вам нужно будет использовать твердотельное реле (дополнительную информацию см. Ниже).

Магнитная сила катушки реле определяется амперными витками, а сила тока определяется сопротивлением катушки. Предположим, в качестве примера, что реле необходимо 50 А / Т (ампер-витки) для надежной активации. Один виток на 50 А даст 50 А / Т, как и 10 витков на 5 А, но они непрактичны, если реле не предназначено для определения состояния перегрузки по току (используется, например, для пусковых переключателей электродвигателя).Будет более полезно иметь большее количество витков при меньшем токе, чтобы мы могли намотать 1000 витков на бобину. Провод будет достаточно тонким и может иметь сопротивление около 240 Ом. Теперь нам нужно всего 50 мА, чтобы получить необходимые 50 А / Т, поэтому подача 12 В даст 50 мА через обмотку 240 Ом. Поскольку имеется 1000 витков при 50 мА, это снова работает до 50 А / Т, поэтому у нас есть необходимая сила магнита и разумные напряжение и ток.

Обратите внимание, что эта информация представляет собой пример только , а фактические значения ампер-витков, необходимых для типичного реле, чертовски трудно найти в сети.Если вам действительно нужно знать, вам придется проверить это самостоятельно, добавив обмотку с известным числом витков. Если вы добавите 50 витков, и реле потянет на 600 мА, это будет 30 А / Т. Поскольку вам всегда нужно учитывать самонагрев катушки и / или более низкое, чем обычно, напряжение питания, вам нужно будет использовать больше витков или более высокий ток. Большинство реле рассчитаны на работу от половины до трех четвертей номинального напряжения. Реле на 12 В должно активироваться при напряжении от 6 до 9 В.

Примерно стандартная схема реле показана ниже вместе с полезной модификацией.На вход подается напряжение (обычно 5 В от микроконтроллера), которое включает Q1 и активирует реле. Без D1 напряжение на Q1 вырастет до более чем 400 В (измерено, но может легко превысить 1 кВ), когда транзистор выключен, что приведет к мгновенному отказу Q1. D1 (иногда называемый «свободно вращающимся» или «ловящим» диодом) действует как короткое замыкание на обратную ЭДС от катушки, поэтому напряжение на Q1 может возрасти только примерно до 12,6 В. Однако, пока между катушкой реле и D1 протекает достаточный ток, реле не сработает.Может пройти несколько миллисекунд, прежде чем якорь начнет возвращаться в исходное положение после выключения Q1.


Рисунок 4.1 - «Стандартная» и модифицированная схема переключения реле

Я тестировал реле с катушкой на 270 Ом и индуктивностью 380 мГн, хотя последнее в большинстве случаев не является указанной характеристикой. Если вам нужно знать индуктивность, вам, вероятно, потребуется ее измерить. С одним диодом в цепи поддерживается достаточный ток катушки, чтобы реле оставалось включенным в течение некоторого времени после выключения Q1.Время высвобождения - это сочетание электрических и механических воздействий. Если резистор (R2) совпадает с сопротивлением катушки, обратное напряжение будет ограничено до удвоения напряжения питания, с которым легко справится используемый мной транзистор.

Вы также можете использовать стабилитрон и диод, обычно используя стабилитрон на 12 В. Он может быть рассчитан на удвоение приложенного напряжения, и в этом случае пиковое напряжение будет примерно в 3 раза больше напряжения питания. Стабилитрон немного лучше, чем показанная комбинация диод / резистор, и более подробно это показано ниже.На графиках ниже показано поведение схемы с резистором и диодом и без них. Измеренные 400 В и более вполне типичны для всех реле, поэтому диод всегда включен. Такие большие пики напряжения мгновенно разрушают большинство транзисторов, и хотя можно использовать транзисторы высокого напряжения, это просто увеличивает стоимость. Обратное напряжение создается точно так же, как в стандартной системе зажигания Kettering, используемой в автомобилях, но без вторичной обмотки. Это также принцип, лежащий в основе трансформатора обратного хода, используемого в горизонтальной выходной секции телевизора с ЭЛТ (помните их?) Или источников питания с обратным переключением.

Были проведены заводские испытания, чтобы увидеть, сколько напряжения создается и как быстро может работать довольно типичное реле. Для испытаний я использовал реле «Low Cost SPDT», показанное на рисунке 1.2. Результаты были чем-то вроде откровения (а я уже знал о дополнительной задержке, вызванной диодом!). Реле, которое я использовал, имеет катушку 12 В, 270 Ом и надежные контакты (рассчитанные на 10 А при 250 В переменного тока). При отсутствии защиты от противо-ЭДС реле замыкает нормально замкнутые контакты (т. Е. Реле полностью отпущено) в 1.12 мс - это намного быстрее, чем я ожидал, но обратная ЭДС была выше 400 В - она ​​несколько менялась, так как контакты переключателя искрились в нескольких тестах. Когда был добавлен диод, время отпускания увеличилось до 6 мс, что является значительным увеличением, но, конечно, не было обратной ЭДС (хорошо, было 0,65 В, но мы можем это игнорировать). При использовании метода диод / резистор, показанного выше, время отпускания составляло 4 мс, а максимальная обратная ЭДС составляла 24 В (вдвое больше напряжения питания). Это разумный компромисс, поскольку существует множество транзисторов с номинальным напряжением, которые подходят для этой цели.


Рисунок 4.2 - Напряжение обратного хода реле

Синяя кривая показывает, когда замыкается размыкающий контакт при отпускании реле, и имеет значение от нуля до 12 В. Пиковое напряжение реле ((A) - без диода), измеренное на моем осциллографе, превышало 400 В, и из-за диапазона напряжений видно мало деталей о падении напряжения. В обоих случаях реле были подключены таким же образом, как показано на рисунке 4.1, но с использованием переключателя вместо транзистора. Вторая кривая показывает время отпускания и скачок напряжения, когда диод и резистор 270 Ом используются для увеличения скорости отпускания.Диод не является важным, но без него схема реле будет потреблять в два раза больше тока, чем требуется, из-за тока через резистор. Обратите внимание, что горизонтальный масштаб составляет 1 мс / деление в (A) и 2 мс / деление в (B), а вертикальный масштаб для обратной ЭДС реле (желтые линии) также изменен с 100 В / деление (A) до 10 В / деление в (B).

Изгиб кривой напряжения реле вызван смещением якоря от полюсного наконечника реле и уменьшением индуктивности.Контакты «NC» замыкаются при срабатывании реле. Как видите, это 4 мсек после отключения реле (с установленным резистором + диодом). Без подавления обратной ЭДС реле будет отключаться быстрее, потому что ток прерывается почти мгновенно (исключая, конечно, искрение переключателя).

Эти графики являются только репрезентативными, так как разные реле будут иметь разные характеристики. Вы можете запускать свои собственные тесты, и я рекомендую вам это сделать, но во всех случаях поведение будет похоже на показанное.После замыкания нормально разомкнутых контактов я измерил дребезг контактов 2,5 мс (не показано на графиках выше). Эти тесты могут быть немного утомительными, но очень поучительными.

Когда сопротивление резистора равно внутреннему сопротивлению катушки, обратная ЭДС всегда будет в два раза больше приложенного напряжения. Если резистор в 10 раз превышает сопротивление катушки, пиковое напряжение будет в 10 раз больше приложенного напряжения (оба плюс одно падение напряжения на диоде 0,7 В). Это соотношение полностью предсказуемо и работает практически для любого номинала катушки и внешнего резистора.Он просто основан на токе реле. Если реле потребляет 44 мА, коллапсирующее магнитное поле будет пытаться поддерживать тот же ток. 44 мА на внешнем резисторе 270 Ом будут генерировать 12 В, а если сопротивление резистора 2,7 кОм, напряжение должно быть 120 В (достаточно близко).

Хотя этот трюк был распространен в ранних электрических часах (но без диода, потому что они не были изобретены в то время), похоже, что мало кто использует его. Это позор, потому что он работает хорошо, ограничивает пиковое напряжение до чего-то разумного и сокращает время срабатывания реле по сравнению с использованием только диода.

Если вы посмотрите достаточно внимательно, вы найдете это упомянуто в нескольких местах, и было указано [8] , что простое использование диода может привести к слишком медленному срабатыванию реле, чтобы прервать «прихваточную сварку», которая может произойти, если контакты должны замыкаться при высоких пусковых токах. Это может произойти из-за того, что физическое движение якоря замедляется, и он не развивает достаточной внезапной силы, чтобы сломать сварной шов. Это намного сложнее, чем просто дополнительная задержка, когда диод размещается параллельно катушке.

Рисунок 4.3 (a / b) - Обратное напряжение с диодом + стабилитроном

Схема стабилитрона, показанная выше, может быть немного дороже, чем резистор, но она позволяет реле отключаться намного быстрее. Чаще всего используется стабилитрон, рассчитанный на то же напряжение, что и катушка реле и источник питания. В примере время восстановления составило 2,6 мс, что значительно быстрее, чем при использовании резистора и диода (4 мс). Стабилитрон с более высоким напряжением снова будет работать быстрее, с стабилитроном 24 В, обеспечивающим время отпускания 1.84 мс. Если напряжение слишком высокое, вам может потребоваться более дорогой транзистор привода для получения номинального напряжения, но использование более чем удвоенного напряжения питания не сильно улучшит ситуацию. В целом, такое расположение, вероятно, лучший компромисс. Это быстрее, чем резистор, и не требует больших дополнительных затрат и не требует от вас покупки деталей, которые могут быть недоступны в вашем местном магазине электроники.

Я также протестировал показанную схему с керамическим конденсатором емкостью 100 нФ, подключенным параллельно катушке.Напряжение обратного хода составило 86 В, а реле сработало через 1,23 мс. Это хороший результат, но напряжение выше желаемого, а цоколь должен быть высоконадежным, чтобы обеспечить долгий срок службы. Это делает его более дорогим, чем другие варианты, но могут быть ситуации, когда он окажется лучшим выбором для приложения, с последовательным резистором или без него.

Могут быть использованы другие методы подавления переходных процессов, которые не сильно влияют на скорость расцепления якоря, включая использование тщательно подобранного диода TVS , низковольтного MOV или демпфирующей цепи резистора / конденсатора.Последнее, как правило, не является рентабельным и редко используется сейчас, но было довольно распространено в ранних системах и до сих пор используется с катушками реле переменного тока. Если реле должны использоваться для достижения максимальных номинальных значений контактов, имейте в виду, что они часто указываются без подавления обратной ЭДС, что обеспечивает максимально быстрое время размыкания контактов. Если вы решите использовать TVS, вам потребуется либо двунаправленный тип, либо последовательно добавить диод. MOV будут работать хорошо, но их напряжение зажима - это что-то вроде лотереи, поэтому вам необходимо предусмотреть запас прочности для максимального номинального напряжения переключающего транзистора, который соответствует диапазону напряжения MOV (или TVS - они тоже не являются точными устройствами).

А как насчет номиналов диодов? Диод должен быть рассчитан как минимум на полное напряжение питания. Эта часть проста, потому что диод 1N4004 не только широко распространен, но и дешев, как микросхемы. Не так много приложений, где вам нужны катушки реле с напряжением более 400 В. Может возникнуть соблазн использовать диоды 1N4148, и хотя их номинальное напряжение обычно в порядке, они довольно хрупкие, а их номинальный ток составляет всего 200 мА непрерывного или 1 А пикового (1 секунда, без повторения). Я не доверяю им ни в чем другом, кроме выпрямителей сигналов, но во многих коммерческих продуктах они используются через реле.

Номинальный ток диода в идеале должен быть как минимум таким же, как ток обмотки реле, не потому, что это необходимо, а для обеспечения надежности и долговечности. Для большинства реле общего назначения хорошим выбором является 1N4004 - постоянный ток 1 А, неповторяющийся импульс 30 А (8,3 мс) и напряжение пробоя 400 В. Помните, что пиковый ток через диод будет таким же, как ток обмотки реле, поэтому, если у вас есть (большое) реле, которое тянет ток обмотки 2 А, вам понадобится диод с номиналом не менее 2 А, а желательно больше.Вы можете рассчитывать на номинальный импульсный ток диода, но лучше предусмотреть значительный запас прочности. Стоимость незначительна.

Итак, вы, возможно, думали, что катушки реле были простыми, и вам нужно только добавить диод, чтобы управляющий транзистор не разрушился при выключении. Теперь вы знаете, что это на самом деле удивительно сложная область, и есть много вещей, которые необходимо учитывать, чтобы обеспечить надежность и долговечность. Только благодаря исследованиям и тестированию вы узнаете о влиянии различных техник подавления и ограничениях, которые каждая налагает.


4.1 - Катушки реле переменного тока

Чтобы еще больше запутать ситуацию, некоторые реле спроектированы таким образом, что катушки могут работать от переменного тока без какого-либо заметного «дребезжания» (вибрации, вызывающей шум - часто очень слышимой) и, возможно, постоянного дребезга контактов. Реле переменного тока обычно могут работать от постоянного тока с некоторыми оговорками, но катушка реле постоянного тока никогда не должна использоваться с переменным током. В более крупных реле переменного тока используются полюс, ярмо и якорь из многослойной стали, чтобы уменьшить потери на вихревые токи, которые могут вызвать перегрев, но обычно это не проблема для сравнительно небольших реле.Ток, протекающий в катушке реле постоянного тока, определяется ее сопротивлением, но когда используется переменный ток, возникает комбинация сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления, охватываемая термином «импеданс». Если производитель не сообщает вам ток катушки, его необходимо измерить, поскольку его нельзя определить путем измерения сопротивления катушки.

Есть небольшой секрет того, как заставить катушку работать с переменным током, и это называется «затеняющим» кольцом (или затеняющей катушкой). Если вы внимательно посмотрите на фото большего восьмеричного реле на рисунке 1.2, вы можете его увидеть (ну, хорошо, вы не можете его четко увидеть, поэтому вместо этого посмотрите на рисунок 4.4). В верхнюю часть полюса вдавлен толстый кусок покрытой меди, который действует как закороченный виток, но только на половине диаметра центрального полюса. Закороченный виток вызывает противофазный ток в его части полюса, который продолжает создавать небольшое магнитное поле, когда основное поле проходит через ноль. Каким бы маловероятным это ни казалось, оно работает настолько хорошо, что реле переменного тока, изображенное выше, почти полностью бесшумно, без дребезга.


Рисунок 4.4 - Затеняющее кольцо реле переменного тока

Это тот же принцип, что и в двигателях переменного тока с расщепленными полюсами (поищите его, если вы никогда не слышали этот термин). Небольшого магнитного поля, создаваемого затеняющим кольцом, достаточно для удержания якоря реле в замкнутом состоянии, когда основное поле проходит через ноль, устраняя дребезг и / или высокоскоростные движения контактов, которые в конечном итоге изнашивают контакты просто механическим движением. Дребезжание контактов также создаст небольшие дуги с высокими токовыми нагрузками, которые повредят контакты и, возможно, нагрузку.

Реле

переменного тока можно использовать с постоянным током, но могут возникнуть некоторые проблемы. Вам нужно будет уменьшить напряжение постоянного тока настолько, чтобы катушка могла надежно втягивать реле, но без перегрева. Вы также можете столкнуться с возможным заеданием арматуры - подробнее об этом явлении см. Ниже. В моем случае реле на 32 В переменного тока отлично работает с 24 В постоянного тока, но потребляет почти вдвое больший ток, чем при переменном токе. Катушка имеет сопротивление 184 Ом и потребляет 62 мА при 32 В переменного тока - полное сопротивление 516 Ом.Для примерно того же тока должен работать при постоянном токе не более 12 В, но при таком напряжении он не будет работать. При 24 В постоянного тока катушка потребляет 129 мА и рассеивает более 3 Вт, что приводит к перегреву. Ток втягивания при 32 В переменного тока составляет 104 мА, поскольку индуктивность мала, когда якорь открыт и потребляется больший ток. Это означает, что при открытом якоре полное сопротивление составляет всего 307 Ом.

Никогда не используйте реле постоянного тока с переменным током на катушке, так как оно будет сильно дребезжать и может нанести себе травму из-за быстрой вибрации якоря.Контакты почти наверняка будут замыкаться и размыкаться с частотой, в два раза превышающей частоту сети (100 или 120 Гц). Если вы должны управлять реле постоянного тока от источника переменного тока, используйте мостовой выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Время отпускания будет зависеть от значения крышки фильтра, сопротивления катушки и т. Д. Если на катушке реле есть конденсатор емкостью более нескольких микрофарад (конечно, в зависимости от размера реле), вам не нужен диод, потому что конденсатор будет поглощать и гасить небольшую обратную ЭДС. Вы можете включить диод, если хотите - он ничего не повредит, но и пользы не принесет.

Ярмо и якорь большинства реле изготовлены из мягкой стали, а не из «мягкого железа», о котором вы увидите во многих статьях. Низкоуглеродистая сталь магнитно «мягкая» в том смысле, что она не очень хорошо сохраняет магнетизм (удерживание магнитного поля называется остаточной намагниченностью), но у нее есть некоторая остаточная намагниченность, поэтому она может слегка намагнетиться. Это может привести к прилипанию якоря к полюсу, и это может стать реальной проблемой. Если якорь заедает, контакты не вернутся в «нормальное» состояние после снятия тока катушки.Это можно преодолеть с помощью более сильной пружины, но тогда катушке требуется больший ток, чтобы втянуть якорь против натяжения, создаваемого пружиной.

Во многих реле постоянного тока центральный полюсный наконечник может иметь либо очень тонкий слой немагнитного материала наверху (там, где якорь соприкасается), либо крошечный медный штифт, расположенный так, чтобы якорь не мог создать полностью замкнутый магнитный цепь. Этого небольшого зазора должно хватить, чтобы реле всегда могло отпускать , не прибегая к более сильной пружине.Вы почти наверняка увидите, как этот метод применяется в «чувствительных» реле - тех, которые предназначены для работы с минимально возможным током.

С катушками реле переменного тока, если вам нужно подавление обратной ЭДС, вы должны использовать двунаправленную (неполяризованную) схему. Это может быть TVS с подходящим номинальным напряжением для обработки пикового напряжения переменного тока, два встречных стабилитрона, опять же с номинальным напряжением, превышающим пиковое напряжение переменного тока, или «демпферная» сеть резистора / конденсатора.Может потребоваться более высокая обратная ЭДС, чем вы могли бы предпочесть, чтобы гарантировать, что якорь вернется в «исходное» положение без замедления схемой подавления.


4.2 - Цепи релейного привода

В этой статье не рассматриваются подробно схемы привода. Это просто потому, что существует так много возможностей, что можно было бы охватить только небольшой выбор. Общие схемы показаны в этой статье, но есть много других, которые тоже подойдут.

Я показал самый простой привод на транзисторе NPN, в котором катушка реле подключается к шине питания, а схема возбуждения подключает другой конец к земле / земле. Вместо этого можно использовать транзистор PNP, но он используется для переключения питания на катушку реле (другой конец заземлен). Реле могут приводиться в действие повторителями эмиттера, но это не очень полезно в качестве автономной схемы переключения, но может быть полезно в некоторых случаях. Некоторые реле с особенно низким током катушки могут управляться непосредственно с выхода операционного усилителя, и использование таймеров 555 в качестве драйверов реле также является обычным явлением.

Вы также можете использовать маломощные полевые МОП-транзисторы (например, 2N7000), а когда-то давным-давно даже клапаны использовались для управления катушками реле в некотором раннем тестовом оборудовании и промышленных контроллерах. Существуют специальные микросхемы, которые можно использовать, и, конечно, любое реле можно активировать с помощью переключателя (почти любого типа) или другого реле. Вы можете сделать это, если цепь с низким энергопотреблением должна управлять нагрузкой высокой мощности, а реле используются в качестве формы усиления. Например, ваша схема может иметь герконовое реле, переключающее мощность на сверхмощное реле, которое подает питание от сети на катушку контактора (если вы помните из вступления, контактор - это просто большое реле на самом деле ).

Там, где время выключения особенно критично, могут быть уместны полевые МОП-транзисторы с управляемой лавиной. Они специально разработаны, чтобы позволить любому переходному перенапряжению безвредно рассеиваться в паразитном диоде с обратным смещением, который является стандартной функцией всех MOSFET. Не толкайте полевые МОП-транзисторы, не относящиеся к категории и конкретно , рассчитанные на лавинную работу (такие устройства могут быть классифицированы как «защищенные» или рассчитанные на лавинную нагрузку), до пробоя прямого напряжения. Для большинства релейных приложений я бы даже не рассматривал этот подход, поскольку он просто не нужен для большинства «обычных» схем управления.Если вы хотите поиграть с лавинными МОП-транзисторами, IRF540N - это недорогой МОП-транзистор, который должен выжить без диода, подключенного параллельно катушке.

Управление катушками реле переменного тока обычно осуществляется с помощью переключателя или другого реле. Конечно, можно создать электронную схему, которая может управлять катушкой переменного тока, но в целом это бессмысленное занятие. Подавляющее большинство всех систем управления будут использовать катушки постоянного тока, и это редкий случай, когда катушки переменного тока являются единственным реле, которое вы можете получить, которое будет управлять мощностью управляемой системы (какой бы она ни была).Если это относится к микроконтроллеру или другому контроллеру на базе ИС, то гораздо проще использовать реле с катушкой постоянного тока для переключения питания на катушку реле переменного тока.

Вы должны знать, что включение или выключение катушки реле может вызвать переходные процессы в цепи низкого уровня. Компоновки печатных плат обычно должны быть тщательно оптимизированы, чтобы гарантировать, что питание реле, включая цепь возврата / заземления / заземления, изолировано от источника питания, используемого для схемы низкого уровня. Если этого не сделать в аудиосхемах, при срабатывании реле могут быть слышны щелчки и хлопки.Для систем управления или измерения переходные процессы обмотки реле могут интерпретироваться как действительные данные, вызывая ошибки на выходе. Если вы выберете схему, использующую, например, диод и стабилитрон, переходный процесс при выключении будет очень быстро , что повышает вероятность возникновения переходных процессов в окружающих схемах.


5 - Релейная логика

Если довести реле до крайности, у вас может быть даже релейная логика! Раньше это было довольно распространено для контроллеров процессов и других промышленных систем, где управляющие переключатели и релейные контакты скомпонованы для создания основных логических вентилей - И, И НЕ, ИЛИ, ИЛИ и НЕ (инвертор) и исключающее ИЛИ.Одна из наиболее распространенных (и сложных) форм релейной логики использовалась в коммутаторах телефонных станций («центральных офисов»). Они интерпретировали набранный номер и перенаправляли вызов в запрошенное место назначения - часто через несколько коммутаторов. В обменных переключателях использовалась комбинация обычных реле и поворотных «шаговых» реле. Униселектор работал на одной (поворотной) оси, а пошаговый двухосевой шаговый двигатель (одна поворотная и одна вертикальная) был широко известен как переключатель Строуджера в честь его изобретателя.Позже обменные переключатели использовали матричный переключатель с перекладиной, причем последний из них управлялся электроникой.

Диаграммы, используемые для описания релейной логики, обычно называют «лестничными» диаграммами, и вы также увидите, что используется термин «лестничная логика». Раньше (и, возможно, до сих пор в некоторых случаях) это обязательная область исследования для всех, кто занимается промышленной электроникой. Она настолько укоренилась, что многие системы управления на базе микропроцессоров все еще программируются с использованием релейной диаграммы, хотя большинство функций реализовано в программном обеспечении.Одно руководство, которое я видел для «логического реле», растянуто почти на 300 страниц!


Рисунок 5.1 - Логические схемы реле

На трех приведенных выше рисунках показаны основные логические блоки - вентили И, ИЛИ и XOR (исключающее ИЛИ). Диоды для ясности опущены. При использовании логического элемента И вход 1 И Вход 2 должен иметь высокий уровень, чтобы активировать два реле, и цепь замкнута. Во втором случае, если Input1 OR Input2 высокий, цепь завершена. Это остается так, если один или оба входа являются высокими.Последний - это вентиль XOR . Выход будет утвержден , только , если Input1 и Input2 разных . Если оба высокие или низкие, цепь не замкнута. Обратные версии (NAND, NOR) достигаются простым использованием нормально замкнутых контактов вместо нормально разомкнутых, как показано. Для логического элемента XOR нет обратного. Инвертированная логика может использоваться с реле так же, как и с полупроводниковой логикой.

Это очень специализированная область, и, хотя очевидно, что некоторые ранние релейные логические системы все еще используются, в большинстве случаев они будут заменены много лет назад.В отличие от микроконтроллера, перепрограммирование настоящей релейной логической системы обычно выполняется с помощью жесткой проводки. Все необходимые входы подаются к основному «логическому» блоку, а выходы управляют оборудованием.

Входы могут включать в себя кнопки, датчики давления, концевые выключатели, термодатчики, магнитные датчики и / или выходные сигналы от другого логического блока реле. Выходы обычно представляют собой двигатели, нагреватели, клапаны для воды, гидравлической жидкости, газа и т. Д. Обычно не термоэлектронные клапаны (также известные как «трубки»), хотя это тоже возможно - например, старые высокомощные усилители RF для систем высокочастотной сварки. .

Еще одно связанное применение реле - это матрица переключения. Коммутаторы коммутационной телефонной станции являются одним из примеров, но матричные переключатели используются для перенаправления всех видов сигналов в требуемое место назначения и для направления выходов другого оборудования в нужное место. Управление технологическим процессом, автоматизированное испытательное оборудование, матрицы переключения аудио, видео и RF - это лишь некоторые из возможностей. Герконовые реле особенно хорошо подходят для систем матричной коммутации для сигналов малой мощности.

Релейная логика и матричная коммутация - обширные темы, и я не собираюсь вдаваться в подробности.Информации так много, а приложения настолько разнообразны, что даже поверхностное прикосновение заняло бы несколько книг. Если вас это вообще интересует, стоит поискать «релейная логика» или «релейная матрица» - вы будете удивлены количеством веб-страниц, посвященных этим темам.


6 - напряжения втягивания и отпускания

В наиболее подробных спецификациях реле указаны напряжения срабатывания (или срабатывания) и отпускания (отпускания). Они сильно различаются в зависимости от конструкции реле, но вы можете увидеть цифры, которые показывают, что конкретное реле должно срабатывать при 75% номинального напряжения и должно срабатывать, когда напряжение падает до 25% от номинального напряжения.Исходя из этого, типичное реле на 12 В должно срабатывать при напряжении около 9 В и отпускаться, когда напряжение упадет до 3 В. Это тест, который вы можете запустить самостоятельно, но в большинстве случаев это не имеет большого значения. Напряжения втягивания и отпускания также могут называться напряжениями «должен срабатывать» и «должен отпускаться», и они различаются в зависимости от реле.

Большинство схем предназначены для быстрого переключения питания на реле, обычно с использованием схемы, подобной показанной на рисунке 4.1. Полное напряжение появляется практически мгновенно, а при выключении транзисторного ключа ток питания немедленно прерывается. Ток реле продолжает течь через диод, но это не влияет на фактическое напряжение, при котором реле срабатывает. Эти цифры говорят нам о том, что после включения реле значительно более низкое напряжение и ток будут удерживать его во включенном состоянии. Это означает, что можно уменьшить ток и держать реле под напряжением. Это приводит нас к...


6.1 - Цепи реле «КПД» или «Экономия»

Есть одно приложение, в котором необходимо знать отпускающее или отпускающее напряжение. В некоторых системах (особенно с батарейным питанием) может быть важно получить максимально возможную эффективность от реле. Это означает, что на катушку подается низкий ток удержания после срабатывания реле. Это минимальный безопасный ток, при котором реле будет оставаться под напряжением, и соответственно уменьшится разряд батареи.Ранние системы использовали резистор, но теперь доступны ИС, которые используют PWM для изменения текущего профиля после того, как реле установило [3] .

При первой активации катушка реле получает полное напряжение и ток в течение заданного периода времени, после чего схема снижает ток до известного значения, которое будет поддерживать реле под напряжением. Если вы планируете использовать этот тип устройства, вам необходимо знать индуктивность катушки, потому что это необходимо, чтобы можно было установить правильную частоту переключения ШИМ.Тем не менее, простая система, подобная показанной ниже, может быть всем, что вам нужно. У него не такая высокая эффективность, как у импульсного решения, но он прост, дешев и эффективен. Я предположил, что сопротивление катушки реле составляет 270 Ом.


Рисунок 6.1 - Цепи КПД простого и ШИМ-реле

Если посмотреть на простую цепь дистанционного управления, когда Q1 включен, C1 разряжается и может заряжаться только через катушку реле. Таким образом, катушка получает полное напряжение и ток при включении Q1, но по мере заряда C1 они уменьшаются.В конечном итоге он будет уменьшен ровно до половины нормального тока, в данном случае около 22 мА вместо 44 мА. Тот же трюк можно использовать с более высокими, чем обычно, напряжениями питания, позволяя резистору ограничивать ток до безопасного удерживающего значения, но обеспечивая «повышенный» ток при включении реле. Подача напряжения до 24 В или около того на катушку 12 В обычно не повредит ее, при условии, что длительный рабочий ток не превышает номинального значения. В большинстве случаев ток катушки можно уменьшить вдвое, и реле не сработает.Конечно, это необходимо проверить и проверить. Конденсатор следует выбирать таким образом, чтобы постоянная времени составляла не менее 100 мсек, что обычно достаточно для правильного включения реле. Постоянная времени определяется как ...

t = R × C, где R - последовательное сопротивление в омах (R2), а C - в фарадах (C1)
t = 270 × 470 мкФ = 126 мс

Можно использовать конденсатор большего размера. Цель состоит в том, чтобы реле получало не менее 90% полного номинального тока обмотки в течение не менее 5 мс для типичных небольших реле.Колпачок 470 мкФ с протестированным реле дает ток катушки 40 мА или более в течение более 13 мс - хороший результат. Реле для тяжелых условий эксплуатации может потребовать больше времени, а емкость конденсатора должна быть больше, чем определено из приведенных выше расчетов. Максимального значения нет, и все ограничения (выше рекомендованного минимума) будут работать, но если они будут слишком большими, они будут физически больше и дороже, чем это необходимо для надежной работы. Всегда тщательно проверяйте свою последнюю схему, чтобы убедиться, что она каждый раз работает.

Драйвер широтно-импульсной модуляции (ШИМ) немного сложнее понять, если вы не знакомы с схемами ШИМ, питающими индуктивные нагрузки.Драйвер PWM является только символическим и не представляет собой какое-либо конкретное устройство. «Ct» - это временная граница, используемая для установки рабочей частоты. Когда цепь срабатывает, реле получает постоянный ток в течение заданного времени (возможно, 1/2 секунды или около того - форма волны не масштабируется). Затем внутренний транзистор быстро включается и выключается, обычно с частотой 20 кГц или более. D1 теперь либо очень быстрый, либо предпочтительно диод Шоттки, и каждый раз, когда переключатель выключается, обратная ЭДС поддерживает ток через катушку.Если конечный рабочий цикл составляет 50%, то средний ток через катушку и диод будет 50% от максимального (с 44 мА до 22 мА для демонстрационного реле). Преимущество заключается в том, что внешний резистор не теряет мощность, а из-за схемы переключения ток, потребляемый от источника питания, будет только 11 мА ... в идеальном мире. В действительности будут некоторые потери, поэтому ток питания может быть немного выше, чем в идеальном случае.

ИС драйвера представляет собой импульсный стабилизатор, поэтому общий КПД намного выше, чем у версии с резистором и конденсатором.Стоимость - относительная сложность, а микросхемы дороже транзисторов, но если время автономной работы имеет первостепенное значение, у вас нет другого выбора, кроме как использовать реле с защелкой. Снижение тока может стоить затраченных усилий, если вам нужно сэкономить электроэнергию. Во многих случаях микроконтроллер может быть запрограммирован на то же самое, управляя переключающим транзистором вместо специальной ИС. В идеале, если вы планируете использовать схему КПД ШИМ, по возможности используйте реле, предназначенные для этой цели.Реле общего назначения (сплошное ярмо и якорь) могут перегреться из-за потерь на вихревые токи, если ток пульсации через катушку слишком велик.

Я провел тест схемы эффективности ШИМ на реле общего назначения на 12 В с номинальной катушкой 240 Ом и индуктивностью, измеренной при 300 мГн. Даже при частоте сигнала возбуждения 1 кГц в ярме был обнаружен лишь очень незначительный нагрев. Для «основного» теста я использовал диод 1N4148 и транзистор BC550 (ни один из них не идеален, но оба работали почти холодными) и управлял базой с прямоугольной волной 5 кГц.Входной ток составлял 48 мА в установившемся режиме на входе и упал до 11,7 мА при подаче прямоугольной волны 50/50. Хотя напряжение на катушке варьируется во всем диапазоне 12,8 В (прямое напряжение диода добавляется к напряжению питания), ток через катушку довольно стабильный и составляет 23,4 мА с пульсацией около 5 мА, поэтому потери на вихревые токи ниже вы могли ожидать. Волна с быстрым переключением будет вызывать помехи в сигналах низкого уровня, которые находятся поблизости, и это, вероятно, исключит управление ШИМ в аудио или тестовых и измерительных приложениях.

Обратите внимание, что измеренная индуктивность неверна в соответствии с тестом на низкой частоте, как описано ранее, но нам все равно. Большинство измерителей индуктивности тестируют на довольно высокой частоте, и ШИМ тоже выполняется на высокой частоте. Измеренная индуктивность является хорошим индикатором минимальной частоты ШИМ, которую можно использовать, и если окажется, что она выше измеренной, это просто означает, что при работе ШИМ меньше пульсаций тока.

Независимо от типа цепи, оптимальный ток удержания может быть больше или меньше 50%, используемых в качестве примера.Это означает, что номинал резистора может не совпадать с сопротивлением катушки, но регулируется в соответствии с реле. Точно так же может потребоваться изменить рабочий цикл схемы ШИМ в соответствии с реле. Цифра 50% работает с большинством реле, но некоторые будут довольны меньшим, другим может потребоваться больше.

Неожиданное преимущество использования схемы «эффективности» (активной или пассивной) состоит в том, что время срабатывания реле сокращается из-за гораздо более низкого магнитного поля и меньшей обратной ЭДС.Однако это то, что вам нужно будет тщательно протестировать для вашего конкретного приложения, потому что каждый тип реле будет несколько отличаться от других, даже если внешне такой же.

Имейте в виду, что катушка реле чувствительна к температуре из-за теплового коэффициента сопротивления медного провода (около 0,004 / ° C). Это может быть приблизительно 4% изменения сопротивления на каждые 10 ° C. Когда катушка реле горячая, напряжение срабатывания увеличивается пропорционально температуре.Это может быть связано с тем, что змеевик проработал некоторое время и стал теплым (или горячим), или из-за высокой температуры окружающей среды. Падение напряжения также будет увеличено, поэтому реле может срабатывать при более высоком напряжении, чем ожидалось. Для большинства схем это не проблема, но в некоторых приложениях вам может потребоваться это учитывать.

В сети есть по крайней мере одна версия очень некорректной схемы эффективности. В схеме используются нормально замкнутые контакты для короткого замыкания последовательного резистора, поэтому, когда реле срабатывает, короткое замыкание устраняется, и резистор находится в цепи.Есть только одна проблема - реле включается последовательно с катушкой до того, как якорь реле контактирует с полюсным наконечником . Это означает, что реле, вероятно, никогда не замкнется должным образом, потому что его полный ток недоступен достаточно долго. Если контактное давление слишком низкое (а оно почти наверняка будет), сопротивление может быть намного выше, чем должно быть, что приведет к выходу из строя контакта или может вообще не войти в контакт. Идея может работать с одним реле , а с другими совсем не работать.Было бы неплохо, если бы ей можно было доверять, но это слишком рискованно для приложения с высоким током. Настоятельно рекомендую избегать копирования ошибки. Я проверил его, и реле сработало ровно настолько, чтобы размыкать контакты NC, но недостаточно, чтобы закрыть контакты NO. Якорь находился в подвешенном состоянии, примерно на полпути. Эпический провал .

Техника, которая когда-то была возможной, заключалась в использовании лампы накаливания последовательно с катушкой реле. При тщательном выборе холодное сопротивление лампы позволит реле надежно включиться, но по мере того, как нить накаливания нагревается, сопротивление увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между лампой и катушкой.К сожалению, это больше не вариант, потому что ассортимент подходящих ламп накаливания сократился до такой степени, что будет сложно найти лампу с необходимыми характеристиками. Использование серийной лампы никогда не было «прецизионной» техникой, но пользователь обычно мог найти подходящую лампу. Сейчас это будет очень сложно, но вам может повезти и вы найдете именно ту лампу, которая подходит для используемого реле. Однако не рассчитывайте на это.


7 Герконовые реле Реле

с герконом часто используются при коммутации низкоуровневых («сигнальных») напряжений.Поскольку контакты герметично запечатаны в стеклянной трубке, риск загрязнения отсутствует, а единственным ограничением их срока службы является механический износ контактных поверхностей. Поскольку контакты замыкаются и размыкаются без усилий скольжения, механический износ минимален. Герконовый переключатель - это еще один продукт, появившийся в телефонной системе - он был изобретен инженером Bell Labs в 1936 году. Герконовые переключатели используются с отдельным магнитом для дверных и оконных переключателей для сигнализации вторжения и для защитных блокировок на машинах.Когда магнит (прикрепленный к подвижной части двери / окна) перемещается на несколько миллиметров от переключателя, контакты размыкаются, сигнализируя об открытии защитной крышки / двери / окна. Есть также бесчисленное множество других приложений.

Сам геркон использует два магнитных контактных плеча / лезвия, одно из которых является гибким. Здесь нет механических шарниров или шарниров, поэтому можно считать, что герконы не имеют движущихся частей как таковых. Изгиб подвижного контактного рычага разработан таким образом, чтобы он находился в пределах нормального диапазона упругости металла, поэтому усталость металла не является ограничивающим фактором.Для контактных поверхностей используется полудрагоценный металл. Когда два контактных плеча окружены соленоидом, одно намагничивается северным полюсом, а другое - южным. Поскольку противоположности притягиваются, два контакта стягиваются вместе, замыкая цепь. В некоторых случаях магнит смещения используется для обеспечения нормально замкнутого контакта, а соленоид противостоит магниту, чтобы размыкать контакты. Смещающий магнит также можно использовать для увеличения чувствительности, но за счет того, что он потенциально ненадежен в присутствии других магнитных материалов.Магнит смещения также можно использовать для создания реле с фиксацией, а полярность катушки меняется на обратную, чтобы снова размыкать контакты.

Большинство герконов имеет одну пару нормально разомкнутых контактов, но есть версии с нормально замкнутыми и переключающими контактами [4] . Герконовое реле состоит из герконового переключателя с магнитным управлением внутри соленоида. Две части могут быть полностью разделены или запечатаны в небольшой корпус, как показано на фотографии выше (вверху справа, Рисунок 1).2). Они также устанавливаются в небольшие корпуса для монтажа на печатную плату, чем-то напоминающие удлиненную ИС. Герконовые реле в основном предназначены для работы с низким напряжением и током. Контактное отверстие очень маленькое и обычно не выдерживает высокого напряжения, хотя герконы высокого напряжения и существуют! 200 В переменного тока при токе до 1 А - не редкость. Герконовые переключатели и реле могут быть рассчитаны на миллиарды операций в зависимости от нагрузки. Если напряжение или ток близки к максимальным для переключателя, он может работать менее 1 миллиона операций из-за эрозии контактов.

Герконовые реле очень быстрые. Я протестировал один, показанный на рисунке 2, до 1 кГц, и он переключался на этой скорости. На выходе было больше дребезга контактов, чем что-либо еще, но на 500 Гц была почти достаточно чистая форма волны переключения (хотя все еще с дребезгом контактов около 150 мкс). Несмотря на дребезг контактов, очень быстро для реле любого типа. Работать на такой скорости не рекомендуется из-за дребезга контактов, и даже при довольно неторопливых 100 Гц вы получите миллиард (1E9) операций чуть более чем за 115 дней.

Герконы

использовались для коммутации некоторых высоконадежных бесщеточных двигателей вентиляторов постоянного тока до того, как стали доступны полупроводниковые датчики на эффекте Холла. Даже в этой роли переключатели, скорее всего, прослужат дольше подшипников ... где-то порядка 9,5 лет на миллиард операций. Нет, к реле как таковому не при чем, но все равно интересно.

Если вам когда-нибудь понадобится знать, герконовым реле обычно требуется около 20-30 ампер витков для активации, поэтому, если вам нужно сделать свою собственную катушку для герконского переключателя, вам нужно будет использовать около 1000 витков при 30 мА для типичных примеров.Они различаются, поэтому вам, , нужно будет выполнить тесты самостоятельно. Очевидно, что гораздо проще купить такую, чем возиться с намоткой собственной катушки, но это можно сделать, если вы любите экспериментировать. Я тестировал один на 30 витков, и он потребовал 1

Как работает система зарядки

Внутри генератора переменного тока ротор с ременным приводом становится электромагнитом, когда к нему подается ток. По мере вращения ротора в обмотках статора генерируется более высокий ток.

Автомобиль потребляет довольно много электроэнергии для работы зажигание и другое электрооборудование.

Если питание было от обычного аккумулятор , он скоро закончится. Итак, в машине есть аккумуляторная аккумулятор и система зарядки, чтобы поддерживать его в рабочем состоянии.

Батарея имеет пары выводов тарелки погружают в смесь серной кислоты и дистиллированной воды.

Половина пластин соединена с каждой Терминал . Электроэнергия, подаваемая в батарею, вызывает химическую реакцию, в результате которой на один набор пластин откладывается дополнительный свинец.

Когда батарея выдает электричество, происходит прямо противоположное: лишний свинец растворяется с пластин в реакции, которая производит электрический ток. текущий .

Аккумулятор заряжается генератор на современных автомобилях или динамо-машиной на более ранних. Оба типа генератор , и приводятся в движение ремнем от двигатель .

генератор состоит из статор - стационарный комплект проволоки катушка обмотки, внутри которых вращается ротор.

Ротор электромагнит подается небольшое количество электроэнергии через углерод или медь-углерод кисти (контакты) касаются двух вращающихся металлических контактные кольца на его валу.

Вращение электромагнита внутри катушек статора генерирует гораздо больше электричества внутри этих катушек.

Электричество есть переменный ток - его направление потока меняется назад и вперед каждый раз при вращении ротора. Должно быть исправленный - превратились в односторонний поток, или постоянный ток .

Динамо-машина выдает постоянный ток, но она менее эффективна, особенно при малых двигатель скорости и весит больше, чем генератор.

Предупреждающая лампа на приборная доска светится, когда аккумулятор недостаточно заряжен, - например, при остановке двигателя.

Также может быть амперметр чтобы показать, сколько электричества вырабатывается, или индикатор состояния батареи, показывающий состояние батареи заряжать .

Как работает генератор

Как протекает ток в генераторе

При перемещении магнита мимо замкнутой проволочной петли в проволоке течет электрический ток. Представьте себе петлю из проволоки с магнитом внутри.

Северный полюс магнита проходит через верх петли как Южный полюс проходит его нижнюю часть.Оба прохода заставляют ток течь в одном направлении по контуру.

Полюса удаляются, и ток перестает течь до тех пор, пока южный полюс не достигнет вершины, а северный полюс - основания.

Это заставляет ток снова течь, но в противоположном направлении.

Автомобильный генератор переменного тока использует электромагнит для увеличения выработки электрического тока.

Как работает динамо

Обмотки возбуждения внутри корпуса - это электромагнит динамо.Ток генерируется во вращающемся якоре.

В динамо-машине электромагниты неподвижны и называются поле катушки. Ток вырабатывается в арматура - еще один набор катушек, намотанных на вал и вращающихся внутри катушек возбуждения.

Принцип такой же, как у генератора переменного тока, но ток идет на коммутатор - металлическое кольцо, разделенное на сегменты, которые касаются угольных щеток, установленных в подпружиненный гиды. Два сегмента касаются пары щеток и подают к ним ток.

При вращении якоря ток меняет направление. Но к тому времени под щетки попала еще одна пара сегментов коммутатора, и эта пара подключена наоборот, так что выходящий ток всегда течет в одном направлении.

Регулировка тока к батарее

Ток от генератора выпрямляется в постоянный ток с помощью набора диоды которые позволяют току течь через них только в одном направлении.

Для зарядки аккумулятора подаваемое на него напряжение не должно быть слишком низким или слишком высоким.

Генератор имеет управляемое транзистором устройство управления, которое регулирует напряжение, подавая больший или меньший ток - по мере необходимости - на электромагнит.

Выпрямитель и регулятор обычно находятся внутри корпуса генератора переменного тока, но на некоторых генераторах переменного тока они находятся снаружи и установлены на корпусе генератора.

Динамо-машине выпрямитель не нужен - есть регулятор напряжения в отдельной коробке, в которой реле .

Одно реле контролирует уровень напряжения путем кратковременного отключения тока в катушках возбуждения.

Второе реле предотвращает перезарядку динамо-машины и повреждение аккумулятора.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *