От электромагнитного до программируемого реле

Автор: Хучашев Идрис Усманович

Организация: НефтИн (филиал) ФГБОУ ВО «ЮГУ»

Населенный пункт: Ханты-Мансийский Автономный Округ - Югра, г. Нижневартовск

От электромагнитного до программируемого реле

 

Электромагнитное (электромеханическое) реле является одним из самых важных изобретений в истории электротехники. Оно было создано в 1835 году американским физиком и изобретателем Джозефом Генри и изначально использовалось для управления электрическими цепями. С тех пор реле прошло долгий путь развития, и сегодня мы имеем программируемые реле, которые могут быть использованы для автоматизации различных процессов и управления сложными системами. В данной статье мы рассмотрим эволюцию от электромагнитного до программируемого реле, а также их основные характеристики.

Электромагнитное реле — это электромеханическое устройство, которое используется для переключения электрических цепей (рис. 1).

Рисунок 1 – Электромагнитное реле торговой марки Omron

 

Основными элементами реле являются: электромагнит, подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами, неподвижные контакты. При подаче напряжения на электромагнит, он притягивает якорь, чьи контакты замыкают или размыкают электрическую цепь на неподвижных контактах. За счёт простоты конструкции и высокой надежности электромагнитные реле получили широкое применение, но несмотря на это, они имеют ряд недостатков. Во-первых, они не могут быть запрограммированы или настроены пользователем для выполнения определенных функций. Во-вторых, они имеют ограниченный ресурс срабатывания и могут перегреваться при длительной работе. В-третьих, электромагнитные реле требуют значительных мощностей и имеют большие размеры, что делает их непригодными для использования в микроэлектронных устройствах. Также электромагнитные реле генерируют некоторый шум из-за вибрации контактов при замыкании и размыкании цепи.

Герконовое реле — это разновидность электромагнитного реле, в котором вместо подвижного контакта используется герметичный контакт (геркон). Герконовое реле представляет собой стеклянный или керамический корпус, внутри которого находятся два контакта из магнитного материала (рис. 2).

Рисунок 2 – Герконовое реле

 

При воздействии магнитного поля контакты замыкаются или размыкаются, в зависимости от конструкции геркона и направления магнитного поля. Герконовые реле обладают высокой надежностью, низким энергопотреблением, быстродействием и компактными размерами, но их недостатками являются низкая прочность и чувствительность к внешним магнитным полям, что может привести к ложным срабатываниям и неправильной работе устройства. Реле данного типа широко использовались в промышленности и бытовой технике в прошлом веке, но в настоящее время вытесняются более современными и надежными твердотельными реле.

Следующим шагом в эволюции реле стало твердотельное реле. Твердотельное реле представляет собой электронное устройство, использующее полупроводниковые элементы для коммутации электрических цепей (рис. 3).

Рисунок 3 – Твердотельное реле торговой марки ONI

 

Твердотельные реле не имеют механических контактов, как в электромеханических реле, что обеспечивает более высокую надежность и продолжительность работы устройства. Кроме того, твердотельные реле имеют меньшее тепловыделение по сравнению с электромагнитными, что позволяет использовать их в более широком диапазоне температур и условий эксплуатации. Также они обладают более быстрым временем срабатывания, низким энергопотреблением, компактностью и более низким уровнем шума при работе. Однако, твердотельные реле могут быть дороже электромагнитных, особенно при больших мощностях. Также они могут быть менее гибкими в плане возможности изменения параметров, таких как напряжение или ток.

Программируемое реле является последним этапом эволюции реле (рис. 4).

Рисунок 4 – Программируемое реле торговой марки ONI

 

Это устройство сочетает в себе функции обычного реле и микроконтроллера, что позволяет ему управлять различными процессами и выполнять сложные логические операции. Программируемые реле имеют возможность программирования на различных языках, таких как Ladder Diagram, Function Block Diagram и Sequential Function Chart. Это позволяет создавать сложные системы управления, адаптированные под конкретные задачи. Также программируемые реле обладают более высоким быстродействием и надежностью. Они имеют меньший размер, потребляют меньше энергии и могут работать в более широком диапазоне температур. Наконец, программируемые реле позволяют создавать системы управления с большим количеством входов и выходов, что невозможно с использованием только электромагнитных реле.

В современном мире все больше внимания уделяется автоматизации и оптимизации процессов на предприятиях. Это позволяет не только сократить затраты на рабочую силу, но и повысить качество продукции и услуг. Одним из ключевых инструментов автоматизации и являются программируемые реле, которые используются для автоматизации процессов и управления оборудованием. Они позволяют заменить ручные операции и контролировать различные параметры системы. Вот несколько примеров:

1. Управление освещением: реле могут быть использованы для управления уличным, фасадным, внутренним освещением, а также для создания сценариев освещения, таких как «приветственный свет» или «режим присутствия». Это позволяет экономить электроэнергию, автоматически включая и выключая свет;
2. Управление отоплением: реле могут использоваться для контроля температуры в помещении, автоматически включая и выключая систему отопления в зависимости от заданных параметров и погодных условий. Например, при понижении температуры на улице, реле может увеличить температуру отопления, и наоборот;
3. Управление системами вентиляции и кондиционирования: реле могут регулировать скорость вентиляторов и кондиционеров, поддерживать заданную температуру и влажность в помещении;
4. Управление доступом: реле можно использовать для контроля доступа в здания, включая управление шлагбаумами, воротами, дверями и лифтами;
5. Управление производственным оборудованием: в промышленных системах реле используются для контроля и координации работы различных станков и механизмов, обеспечивая их синхронизацию и оптимальное использование ресурсов;
6. Управление уличным освещением и рекламой: реле позволяют автоматизировать включение и выключение уличного освещения и рекламных вывесок, экономить электроэнергию и обеспечивать безопасность на улицах.
7. Управление системами безопасности: реле могут быть интегрированы с датчиками движения, дыма и газа, разбития стекол, открытия дверей, обеспечивая автоматическую активацию систем сигнализации и оповещения.
8. Управление поливом и спринклерными системами: реле регулируют время и продолжительность полива, а также активируют спринклеры в случае пожара.
9. Управление насосами и клапанами в системах водоснабжения и водоотведения: реле обеспечивают автоматическое управление насосами, контроль уровня воды в резервуарах, предотвращая затопление и перегрев насосов.

Реле прошло долгий путь эволюции от электромагнитных до программируемых. Каждое новое поколение реле обладало новыми функциями и возможностями, что позволяло им адаптироваться к новым задачам и требованиям. Сегодня программируемые реле являются основой для создания систем автоматизации и управления, которые способны контролировать сложные процессы и обеспечивать высокую производительность.

 

Список использованных источников

1. https://electricalschool.info/spravochnik/apparaty/193-jelektromagnitnye-rele-upravlenija.html
2. https://om-ek.ru/index.php?route=octemplates/blog_article&oct_blog_article_id=159

Опубликовано: 05.12.2023