Elektromagnetické relé: základ pro ovládání elektrických obvodů automobilů

Moderní automobil je vyvinutý elektrický systém s desítkami elektrických zařízení pro různé účely. Ovládání těchto zařízení je založeno na jednoduchých zařízeních – elektromagnetických relé. Vše o relé, jejich typech, konstrukci a provozu a také o jejich správném výběru a výměně si přečtěte v článku.

Co je elektromagnetické relé?

Automobilové elektromagnetické relé je prvkem elektrického systému vozidla; elektromechanické ovládací zařízení, které zavírá a otevírá elektrické obvody, když je řídicí signál přiveden z ovladačů na palubní desce nebo ze snímačů.

Každé moderní vozidlo je vybaveno vyvinutým elektrickým systémem, který zahrnuje desítky nebo i stovky obvodů s různými zařízeními – svítilny, elektromotory, senzory, elektronické jednotky atd. Většina obvodů je ovládána manuálně řidičem, nicméně tyto obvody se spínají nikoli přímo z palubní desky, ale dálkově pomocí pomocných prvků – elektromagnetických relé.

Elektromagnetická relé plní několik funkcí:

• Zajistěte dálkové ovládání silových obvodů, takže není nutné tahat kabely velkého průřezu přímo k přístrojové desce vozidla;
• Oddělují silové obvody a elektrické řídicí obvody, čímž zvyšují bezpečnost a spolehlivost elektrického systému vozidla;
• Zkraťte délku vodičů napájecího obvodu;
• Usnadňují implementaci centralizovaného řídicího systému pro elektrické vybavení vozidla – relé jsou sestavena v jednom nebo několika blocích, ve kterých se sbíhá velké množství elektrických obvodů;
• Některé typy relé snižují úroveň elektrického šumu, který vzniká při spínání silových obvodů.

Konstrukce automobilového relé

Princip činnosti 4 a 5pinových relé

Relé jsou důležitou součástí elektrického systému vozidla, nesprávná funkce těchto částí nebo jejich porucha vede ke ztrátě funkčnosti jednotlivých elektrických zařízení nebo celých skupin elektrických zařízení, včetně těch kritických pro funkci vozidla. Vadná relé by proto měla být co nejdříve nahrazena novými, ale než půjdete do obchodu pro tyto díly, měli byste pochopit jejich typy, konstrukci a vlastnosti.

Typy, konstrukce a princip činnosti elektromagnetických relé

Všechna automobilová relé, bez ohledu na typ a použití, mají v zásadě identický design. Relé se skládá ze tří hlavních částí: elektromagnetu, pohyblivé kotvy a kontaktní skupiny. Elektromagnet je vinutí ze smaltovaného měděného drátu malého průřezu namontované na kovovém jádru (magnetickém jádru). Pohyblivá kotva je obecně vyrobena ve formě ploché desky nebo části ve tvaru L, kloubově namontované nad koncem elektromagnetu. Kotva spočívá na kontaktní skupině vytvořené ve formě pružných desek s nýtovaným bronzem nebo jinými kontaktními body. Celá tato konstrukce je umístěna na základně, na jejímž dně jsou standardní kontakty čepele, zakryté plastovým nebo kovovým pouzdrem.

Způsob připojení a princip činnosti ochrany jsou založeny na jednoduchých principech. Relé je rozděleno na dva okruhy – ovládací a silový. Ovládací obvod obsahuje vinutí elektromagnetu, je připojen ke zdroji energie (baterie, generátor) a k ovládání umístěnému na přístrojové desce (tlačítko, spínač), nebo k čidlu se skupinou kontaktů. Výkonový obvod obsahuje jeden nebo více reléových kontaktů, které jsou připojeny ke zdroji napájení a ovládanému zařízení/obvodu. Relé funguje následovně. Při vypnutém ovládání je obvod vinutí elektromagnetu otevřený a neprotéká v něm žádný proud, kotva elektromagnetu je pružinou odtlačována od jádra a kontakty relé jsou rozepnuté. Když stisknete tlačítko nebo spínač, vinutím elektromagnetu protéká proud a vytváří kolem něj magnetické pole, které způsobí přitahování kotvy k jádru. Kotva se opírá o kontakty a pohybuje jimi, čímž zajišťuje uzavření obvodů (nebo naopak otevření v případě normálně uzavřených kontaktů) – zařízení nebo obvod je připojen ke zdroji energie a začíná plnit své funkce. Když je vinutí elektromagnetu bez napětí, kotva se působením pružiny vrátí do své původní polohy a vypne zařízení/obvod.

Elektromagnetická relé se dělí do několika typů podle počtu kontaktů, typu spínání kontaktů, způsobu instalace a elektrických vlastností.

Na základě počtu kontaktů jsou všechna relé rozdělena do dvou typů:

• Čtyřkolíkový;
• Pětipinový.

První typ relé má pouze 4 lopatkové kontakty, druhý typ relé má 5 kontaktů. Ve všech relé jsou kontakty umístěny v určitém pořadí, což zabraňuje nesprávné instalaci tohoto zařízení do protilehlého bloku. Rozdíl mezi 4 a 5pinovými relé spočívá ve způsobu spínání obvodů.

Čtyřkolíkové automobilové relé

4-pinová relé jsou nejjednodušší zařízení, zajišťující spínání pouze jednoho obvodu. Kontakty mají následující účely:

• Dva kontakty řídicího obvodu – s jejich pomocí je připojeno vinutí elektromagnetu;
• Dva kontakty spínaného silového obvodu – slouží k připojení obvodu nebo zařízení k napájení. Tyto kontakty mohou být pouze ve dvou stavech – „Zapnuto“ (obvodem protéká proud) a „Vypnuto“ (obvodem neprotéká žádný proud).

5pinová relé jsou složitější zařízení, které dokáže spínat dva okruhy najednou. Existují dva druhy tohoto typu relé:

• Se spínáním pouze jednoho ze dvou okruhů;
• S paralelním spínáním dvou okruhů.

V zařízeních prvního typu mají kontakty následující účely:

• Dva kontakty řídicího obvodu – stejně jako v předchozím případě jsou připojeny k vinutí elektromagnetu;
• Tři kontakty spínaného obvodu. Zde je jeden kontakt společný a další dva jsou připojeny k řízeným obvodům. V takovém relé jsou kontakty ve dvou stavech – jeden je normálně sepnutý (NC), druhý je normálně otevřený (NO). Když relé pracuje, přepíná mezi dvěma obvody.

U zařízení druhého typu jsou všechny kontakty ve stavu NO, takže při aktivaci relé jsou oba spínané obvody okamžitě zapnuty nebo vypnuty.

Relé mohou mít přídavný prvek – odrušovací (zhášecí) odpor nebo polovodičovou diodu instalovanou paralelně k vinutí elektromagnetu. Tento rezistor/dioda omezuje samoindukční proud vinutí elektromagnetu, když je napětí přiváděno a odváděno z něj, což snižuje úroveň elektromagnetického rušení, které vytváří. Taková relé nacházejí omezené využití pro spínání některých obvodů automobilového elektrického systému, ale ve většině případů je lze bez negativních důsledků nahradit běžnými relé.

Relé všech typů lze namontovat dvěma způsoby:

• Pouze instalací do protikusu – zařízení je drženo třecími silami kontaktů v zásuvkách bloku;
• Montáž do protibloku s fixací držákem – na těle relé je plastový nebo kovový držák pro šroub.

Reléová a pojistková skříňka

Zařízení prvního typu jsou instalována v reléových a pojistkových skříních, jsou chráněna před vypadnutím krytem nebo speciálními svorkami. Zařízení druhého typu jsou určena pro instalaci v motorovém prostoru nebo na jiném místě vozu mimo jednotku, spolehlivost instalace je zajištěna držákem.

Elektromagnetická relé jsou k dispozici pro napájecí napětí 12 a 24 V, jejich hlavní charakteristiky jsou:

• Spouštěcí napětí (obvykle o několik voltů nižší než napájecí napětí);
• Uvolňovací napětí (obvykle o 3 nebo více voltů menší než spouštěcí napětí);
• Maximální proud ve spínaném obvodu (může se pohybovat od jednotek do desítek ampér);
• Proud v řídicím obvodu;
• Aktivní odpor vinutí elektromagnetu (obvykle ne více než 100 Ohmů).

Některé charakteristiky (napájecí napětí, někdy proudy) jsou vytištěny na těle relé nebo jsou součástí jeho označení. Na skříni je také schéma relé a účel jeho svorek (v mnoha případech jsou uvedena i čísla svorek odpovídající číslům na schématu elektrického systému konkrétních vozidel). To výrazně zjednodušuje výběr a výměnu elektromagnetických relé v automobilu.

Jak správně vybrat a vyměnit elektromagnetické relé

Automobilová relé jsou vystavena značnému elektrickému a mechanickému zatížení, takže pravidelně selhávají. Porucha relé se projevuje poruchou jakýchkoli zařízení nebo obvodů elektrického systému automobilu. Pro odstranění poruchy je nutné relé demontovat a zkontrolovat (alespoň pomocí ohmmetru nebo sondy), a pokud je zjištěna porucha, vyměnit je za nové.

Nové relé musí být stejného typu a modelu jako dříve. Zařízení musí vyhovovat z hlediska elektrických charakteristik (napájení, spouštěcí a spouštěcí napětí, proud ve spínaném obvodu) a počtu kontaktů. Pokud staré relé mělo rezistor nebo diodu, je žádoucí, aby byly přítomny v novém. Výměna relé se provádí jednoduchým odstraněním starého dílu a instalací nového na jeho místo; Pokud je k dispozici držák, musíte odšroubovat a utáhnout jeden šroub/šroub. Pokud správně vyberete a vyměníte relé, elektrické zařízení vozidla začne okamžitě fungovat.

Další články

#Promývací kapaliny
29.09.2023 | Články o náhradních dílech

Zima a léto, dva póly, mezi kterými se mění celý náš svět. A v tomto světě existují kapaliny do ostřikovačů – asistenti, kteří zajišťují naši bezpečnost na silnici. V tomto článku se vrhneme do světa kapalin do ostřikovačů a zjistíme, co to je, na čem závisí jejich bod tuhnutí a jak je správně vybrat.

#Vysoušedlo ventilů
21.06.2023 | Články o náhradních dílech

Výměna ventilů spalovacího motoru je ztížena nutností odstranit crackery – pro tuto operaci se používají speciální ventilové crackery. Vše o tomto nástroji, jeho stávajících typech, konstrukci a principu fungování, jakož i jeho výběru a použití, si přečtěte v tomto článku.

# Světelný spínač s nastavením stupnice
14.06.2023 | Články o náhradních dílech

V mnoha raných domácích automobilech byly široce používány centrální spínače světel s reostatem, které umožňovaly nastavení jasu osvětlení přístrojů. Vše o těchto zařízeních, jejich stávajících typech, konstrukci, provozu, ale i jejich správném výběru a výměně si přečtěte v článku.

# Rozdělovací deska zapalování
07.06.2023 | Články o náhradních dílech

Jednou z hlavních částí rozdělovače zapalování je základní deska, která je zodpovědná za činnost zhášedla. Vše o deskách jističe, jejich stávajících typech a konstrukčních prvcích, jakož i o výběru, výměně a seřízení těchto součástí je podrobně popsáno v tomto článku.

Relé je spínací zařízení, které otevírá nebo uzavírá obvod, když se změní vstupní hodnoty určitého parametru (nejčastěji proudu). Relé umožňuje automatizovat různé elektrické procesy. Jednoduše řečeno, relé je jistič, který usnadňuje připojení nebo odpojení elektrického obvodu, pokud určitý parametr dosáhne předem stanovené hodnoty nebo v důsledku vnějších faktorů. Zařízení jsou široce používána nejen v průmyslové sféře, jsou také velmi běžné v každodenním životě. Relé se nachází ve většině elektrických spotřebičů, které používáme každý den – chrání síť před kritickými hodnotami proudu (vysoké nebo nízké). V tomto článku se seznámíme s konstrukcí relé, typy a nuancemi výběru přepínače.

Relé je ve standardním provedení cívka s železným jádrem, kotvou, pohyblivými a pevnými kontakty. K pohybu pohyblivého kontaktu dochází díky kotvě – magnetické desce připevněné k cívce. Cívka přijímá signál a kontakty jsou součástí elektrického obvodu, kterým je elektřina dodávána účastníkům.

Ochranné relé může být ve dvou stavech. První stav je pozorován, když kotva a jádro existují v izolaci a kontakty jsou uvedeny do své původní polohy. V jiném stavu je na cívku přivedeno napětí, které způsobí, že se objeví magnetické pole. Kotva se přitáhne k jádru, pohyblivý kontakt se posune pomocí tlačníku a sepne relé. Pokud se napětí přestane přenášet, kotva se vrátí do původní polohy.

U dražších modelů se komponenty mohou mírně lišit. Je však možné zobecnit vlastnosti všech typů relé a spojit je do jednoho obvodu. Prvky spínacího zařízení mohou být:

• Vnímače. Část relé zodpovědná za vnímání pozorované veličiny a její transformaci.
• Střední. Díky přítomnosti tohoto prvku je kontrolovaná hodnota porovnávána s referenčními hodnotami. Pokud dojde k výraznému zvýšení nebo snížení řízených parametrů, je signál odeslán do další části relé – výkonné části.
• Výkonný. Tento prvek je zodpovědný za přenos vlivu na elektrické obvody. V důsledku toho se obvod může otevřít nebo připojit a aktuální hodnoty se mohou změnit.

Charakteristika konkrétního relé souvisí s tím, který parametr spínací zařízení ovládá (může to být napětí, proud nebo jiné veličiny).

Relé „hlídá“ indikátor napětí v síti, trvale měří aktuální úroveň napětí a referenční parametry (minimální a maximální povolené hodnoty). U zjednodušených modelů relé jsou prahové hodnoty nastaveny výrobcem, zatímco u dražších je možné nastavení změnit sami.

Pokud napětí opustí přednastavený rozsah, zvýší se nebo sníží, mechanismus se aktivuje a požadovaný úsek elektrického obvodu se vypne. Aktuální hodnoty jsou monitorovány i po vypnutí obvodu, a když se indikátor dostane do normálu, obnoví se dodávka proudu. Dokud se indikátory nevrátí k normálu, spojení nenastane. Relé je citlivé na různé změny: pokud dojde k přerušení nulového vodiče, dojde ke zkratu, nevyváženosti fází a dalším nežádoucím událostem.

Různé domácí spotřebiče zpravidla nadále normálně fungují i ​​s malými odchylkami napětí od normy, ale když dojde k významným přepětím, elektrické spotřebiče se téměř vždy porouchají a mají vážnější následky. Relé poskytuje ochranu proti nehodám a vyhoření zařízení.

Proč může docházet k napěťovým rázům

Napětí může být z různých důvodů mimo standardní rozsahy. Někdy jsou rozdíly krátkodobé a někdy mohou trvat poměrně dlouho. Problém je často způsoben:

• nulová přestávka;
• Nulová zkrat s fází;
• nerovnoměrné zatížení.

Ochrana elektrických zařízení je možná díky:

• instalace stabilizátoru napětí (docela drahý nákup);
• použití napěťového relé (výnosnější možnost, která vám umožní ušetřit peníze).

Je však důležité vzít v úvahu skutečnost, že vlastnosti a úkoly relé a stabilizátoru napětí se liší. Relé nepomáhá udržovat napětí v určitém rozsahu – zastaví dodávku napětí, pokud se indikátor odchyluje od normy. Stabilizátor napětí díky své setrvačnosti nezabrání ve všech případech vzniku poklesů napětí, zejména náhlých.

K čemu zvýšení nebo snížení napětí vede?

Nízké napětí často způsobuje:

• nedostatečně jasné osvětlení v místnosti;
• příliš dlouhé vaření v mikrovlnné troubě, pomalý ohřev vody v ohřívači vody a tak dále;
• problémy se startováním kompresoru.

Nízké napětí může vést k poruše ledniček, praček a dalších elektrických spotřebičů. Zvýšené napětí může kromě přehřátí, opotřebení zařízení vést k požárům.

Jaké jsou výhody relé?

• Jednoduchá konstrukce.
• Možnost oprav. Relé lze téměř vždy vrátit do původního stavu vyčištěním kontaktů od karbonových usazenin, výměnou cívky atp.
• Nevýznamná hodnota přechodového přechodového odporu.
• Velký počet přípustných operací.

Pokud přechodový odpor dosáhne nízkých hodnot, ztráty napětí jsou minimální a zabrání se nadměrnému zahřívání.

Další nespornou výhodou relé je jeho přijatelná cena ve srovnání s jinými metodami prevence napěťových rázů.

Jak vybrat relé

Bez ohledu na typ zvoleného relé lze identifikovat klíčové charakteristiky. Chcete-li tedy vybrat relé, musíte věnovat pozornost následujícímu:

• Fáze – pokud je relé zakoupeno pro byt nebo dům, jsou vhodné jednofázové varianty.
• Napětí – pro domácí elektrickou síť je aktuální hodnota 220 V.
• Výkonové charakteristiky – povolený výkon instalace nebo elektrického obvodu ovládaného relé.
• Rychlost odezvy je časový interval mezi počátečním přenosem signálu, že hodnoty jsou mimo normální rozsah, a zapnutím/vypnutím elektrického obvodu.
• Maximální povolená hodnota proudu. Tato charakteristika bude souviset s místem, kde je spínací zařízení instalováno. Pokud vybíráte relé pro dům nebo byt, možná se budete chtít poohlédnout po modelech 30-40 A, protože elektrické vedení není dimenzováno na vyšší hodnoty. Pokud je relé instalováno u vchodu do domu, můžete si zakoupit doplněk s povolenou hodnotou proudu 40 A a vyšší.
• Rozsah napětí. Měli byste věnovat pozornost rozsahu hodnot provozního napětí – to jsou hodnoty, při kterých bude relé pracovat. Například 180-255 V. U zjednodušených verzí spínacích zařízení je tento rozsah nastaven zpočátku a u dražších/složitějších modelů je k dispozici úprava těchto hodnot.
• Přítomnost digitálního indikátoru. Tento prvek pomáhá vizuálně posoudit aktuální hodnotu sledovaného ukazatele. Tato část relé není povinná, ale její přítomnost je vždy plus. Většina modelů na dnešním trhu má podobný ukazatel. Nenachází se kromě nejlevnějších typů relé.
• Schopnost přizpůsobit dobu vypnutí. Tento parametr pomáhá nastavit dobu, po které spínací zařízení opět zapne zátěž (za předpokladu, že se úroveň napětí vrátí do normálních mezí). Díky této vlastnosti odpadá příliš časté spouštění. To platí zejména pro modely s kompresory, u kterých by doporučená doba ochranného vypnutí neměla být kratší než 5 minut.
• Ochrana proti přehřátí. Tepelná ochrana umožňuje maximalizovat bezpečnost provozu spínacího zařízení.

Při výběru relé je třeba věnovat pozornost výše uvedeným nuancím. To ochrání zařízení a síť před nežádoucími incidenty. Model je vybrán v souladu s typem místnosti, kde bude použit, a také s ohledem na vlastnosti zařízení připojených k síti. Pochopení nejdůležitějších parametrů vám umožní správně vybrat relé a používat zařízení efektivně a dlouhodobě.

• Podle konstrukčního prvku: kontaktní (působí na obvod prostřednictvím elektrických kontaktů) a bezkontaktní (působí na obvod změnou charakteristik výstupních elektrických obvodů).
• Způsobem připojení: primární (připojení se provádí přímo do obvodu chráněného prvku, navíc nejsou potřeba žádná další zařízení); sekundární (připojení probíhá pomocí transformátorů, výhodou je možnost umístění relé na libovolné místo pohodlné pro uživatele).
• Podle účelu (ochranné, ovládací, signalizační). Ovládací relé jsou připojena k elektrickému obvodu a jsou určena k zapínání a vypínání určitých prvků. Mohou být použity samostatně nebo jako komponenty pro složitější zařízení. Bezpečnostní relé zapínají, vypínají a chrání zařízení s tepelnými kontakty, jako jsou elektromotory nebo ventilátory. Pokud teplota překročí nastavené hodnoty, kontakty se otevřou. K obnovení funkce zařízení dochází po ochlazení tepelných kontaktů na požadovanou teplotu. Poplachová relé se používají v různých bezpečnostních systémech. Taková zařízení generují signál, pokud řízený parametr dosáhl určité hodnoty. Může to být proud, teplota, tlak atd.
• Podle principu činnosti a typu sledované veličiny. Elektrická relé se používají k zapínání nebo vypínání zařízení a blokování dodávky elektrické energie. Tato spínací zařízení se často používají při instalaci velkých elektráren – kde relé pracuje v ručním režimu. Méně často lze elektrická relé použít k automatizaci různých logistických procesů. Verze elektrotepelných relé mají speciální bimetalové desky, které fungují jako kontakty. Při zahřívání se kovové prvky roztahují. Lze je použít jako tepelné detektory, časové senzory atd. Časová relé se používají k ovládání různých kategorií zařízení ve výrobě. Taková relé mají velké rozsahy nastavitelných časových intervalů.

Typy napěťových relé

Zástrčka-zásuvka. Malé spínací zařízení, které je instalováno v samotné zásuvce. Moderní verze relé mají speciální displej, který zobrazuje aktuální hodnotu napětí. Relé zásuvkového typu mají spolehlivou konstrukci a jednoduchý princip činnosti. Tento typ zařízení používají konkrétní uživatelé, kteří zásuvku používají.

Relé na DIN lištu. Typ napěťového relé instalovaného v zařízení elektrického rozvaděče. Má působivější velikost a je také dražší ve srovnání s jinými odrůdami. Může pracovat v několika provozních režimech najednou, čímž řeší problémy jiných typů relé. Taková spínací zařízení nejsou určena pro použití konkrétním uživatelem, ale celým domem.

Prodlužovací kabel. Tento typ relé je podobný první možnosti – zástrčka-zásuvka. Rozdíl je ale v tom, že zařízení má více než jednu zásuvku. Díky použití prodlužovacího relé je tedy možné připojit více elektrických zařízení najednou. Tato možnost se ukazuje jako nejvhodnější, pokud potřebujete připojit několik uživatelů umístěných na stejném místě.

Další klasifikace napěťových relé souvisí s počtem fází: existují jednofázové a třífázové možnosti. Toto oddělení je relevantní pro velkou většinu proudových chráničů. Výběr zařízení se v tomto případě provádí na základě parametrů konkrétní elektrické sítě.