Импульсные реле (Бистабильные). Виды и работа. Применение

Обеспечить комфортные условия проживания в современном доме удается с помощью специальных систем управления освещением. Наряду с другими известными приборами для этих целей применяются электромеханические и электронные импульсные реле, позволяющие управлять осветительными приборами практически из любой точки. В отличие от простейших коммутаторов, называемых «проходными выключателями«, эти устройства относятся к бистабильным системам, имеющим два фиксированных рабочих состояния.

Назначение и принцип действия

Импульсные реле предназначаются для включения или выключения нагрузки сразу же после подачи сигнала на входную цепь электрической схемы. Изделия этого класса называются бистабильными, что связано с наличием у них двух устойчивых состояний. Каждое из них соответствует двум положениям обычного выключателя («выключено-включено»).

В основу работы такого прибора заложен эффект действия электромагнитного поля, притягивающего якорь встроенных в реле катушек и коммутирующего выходную контактную группу. При этом ЭДС в рабочей цепи наводится благодаря току, протекающему по каждой из обмоток.

После прихода очередного сигнала бистабильные импульсные реле остаются в фиксированном положении до последующего воздействия на их вход. Только поступление нового импульса способно изменить текущее состояние прибора на противоположное. В случае пропадания питающего напряжения в сети реле остается в том положении, которое было у него на момент отключения электричества.

Сферы применения

Такие устройства широко применяются в быту, что объясняется следующими достоинствами и возможностями:

Простота монтажа.
Минимальное потребление электроэнергии.
Безопасность эксплуатации.
Удобство коммутации различных потребителей, включая осветительные сети и системы.
Возможность управления состоянием нагрузок сразу из нескольких точек (минимум – из двух).
При желании реле могут использоваться в качестве защитных и сигнальных устройств.

Этот прибор особо востребован в ситуациях, когда свет был включен в одном из помещений (например, в спальне), а выключить его необходимо на выходе из квартиры. Он также подойдет для зданий с длинными коридорами, в которых управлять освещением удобно сразу из нескольких точек.

В качестве абсолютно безопасного дистанционного устройства эти модули применяются на промышленных предприятиях, где с их помощью коммутируются сравнительно «мощные» нагрузки.

Устройство импульсного реле

При рассмотрении конструкции импульсного реле внимание обращается на то, что оно представляет собой электромеханическое или электронное устройство с двумя стабильными состояниями. В его состав входят следующие обязательные элементы:

Комплект индуктивных катушек с ферромагнитным сердечником.
Подвижный якорь (железо).
Система переключающих контактов.
Элемент, ограничивающий ток через обмотки (постоянный резистор).

Катушки реле намотаны медным проводом на немагнитном каркасе и пропитаны специальным изолирующим лаком. Подвижный якорь выполнен в виде плоской пластины, при своем втягивании в катушку приводящей в действие контактную группу. Последняя при этом переключает нагрузочную цепь в нужное положение.

Разновидности

Импульсные реле по особенностям конструкции исполнительного механизма подразделяются на два типа: электромеханические и электронные.

Электромеханические реле

Impulsnye rele elektromekhanicheskie

Особенность таких устройств состоит в том, что они потребляют ток только в момент срабатывания исполнительного механизма. Наличие в них специальной блокировки повышает надежность работы реле и позволяет сэкономить на расходе электроэнергии. К преимуществам этих изделий относят и независимость от нестабильности напряжения сети, способной привести к ложным срабатываниям.

В состав конструкции электромеханических реле входят следующие элементы:

Электромагнитные катушки с якорем.
Контактная группа.
Специальный механизм с кнопками для дублирования работы реле (для ручного управления включением-выключением).

Благодаря такой конструкции, импульсные устройства отличаются высокой надежностью и помехозащищенностью. Кроме того, к этим изделиям не предъявляется каких-то особенных требований по выбору места их установки.

Электронные импульсные реле

Impulsnye rele elektronnoe

Конструкция реле этого типа включает в свой состав контроллер и электронные элементы коммутации (последние заменяют механическую контактную группу). К отличительным особенностям и преимуществам электронных устройств относят:

Введение в схему реле электронного элемента управления (микроконтроллера).
Значительное расширение функционала прибора, включая возможность интегрирования таймера.
Простота построения на их основе сложных многоуровневых систем освещения.

Благодаря перечисленным возможностям электронные реле пользуются большой популярностью у потребителей. Тем более, что с их помощью можно управлять сложными осветительными системами, рассчитанными на различные питающие напряжения (12, 24,36, 48 и 220 В). В зависимости от варианта исполнения прибора такие реле могут монтироваться на DIN-рейку (для электрощитов) или крепиться на обычные дюбеля.

Технические характеристики устройств

Независимо от своего типа и назначения, импульсные реле характеризуются следующими техническими показателями:

Напряжение питания.
Значение токовой уставки (номинальный ток переключения, указываемый на корпусе прибора).
Величина входного сигнала.
Временные параметры срабатывания исполнительного узла.

К дополнительным характеристикам этих изделий относят возвратный коэффициент (отношение токов через катушку в режимах «включено-выключено») и предельное токовое значение в обмотках.

Особое значение имеет такой показатель, как время срабатывания, характеризующееся величиной задержки переключения из одного состояния в другое. Этот параметр принимает значение порядка 0,001 секунды для практически безинерционных устройств и достигает одной секунды для реле с замедленной реакцией на импульсное воздействие. Промежуточные значения указанного показателя – 0,05 и 0,15 секунды.

При рассмотрении эксплуатационных характеристик импульсных реле также принимаются во внимание следующие параметры:

Максимальный ток в осветительной цепи в Амперах.
Количество и тип используемых контактов (для электромеханических образцов).
Рабочий диапазон температур.

К перечисленным показателям следует приплюсовать допустимую влажность окружающего воздуха и другие климатические факторы.

Схема подключения

Импульсные реле, как правило, интегрируются в схемы управления выключателями с пружиной возврата кнопки. Причем подключаются они параллельно имеющимся в помещении коммутирующим приборам (клавишным выключателям).

При организации системы управления освещением фазный провод силовой цепи подключается к каждому из входных контактов импульсного реле (1-3 на картинке). При этом нулевая жила подсоединяется к контакту под обозначением А2. Включенные параллельно выключатели своими контактами соединяются с тем же фазным проводом и клеммой А1 импульсного прибора. Осветительная цепочка с лампочками подключается к клеммам 2 и 4 импульсного устройства.

Elektricheskaia skhema podkliucheniia

Управляющий импульс в данном случае приходит по фазной шине и вызывает срабатывание реле с переходом его в одно из положений, дублирующих клавишный переключатель.

Благодаря такому включению при желании можно легко обесточить осветительную цепочку, используя встроенный в реле ручной выключатель. Существуют типы устройств рассматриваемого класса, в которых управляющий импульс приходит по нулевому проводу.

Способы монтажа импульсного реле

В рассмотренном выше случае импульсные реле монтируются в распределительном шкафу, где размещены другие защитные и коммутационные приборы. При желании это устройство может быть интегрировано в стандартную распределительную коробку подобную тем, что применяются для разводки комнатной электропроводки. Еще один способ их монтажа открытое размещение в навесном виде.

В распределительной коробке

В распредкоробке для импульсного реле имеется четыре отверстия, через одно из которых к нему подводятся нулевой и фазный провода. К другому ответвлению подведены проводники, идущие от одного из дублируемых выключателей.

Третье направление используется как проходное и служит для продолжения линии до распределительной коробки, обслуживающей еще один выключатель (он включается в параллель с первым). На картинке видно, что осветительная линия с набором лампочек подключается к четвертому (верхнему) ответвлению.

Montazhnaia skhema podkliucheniia

Открытый навесной монтаж

Это значит они могут крепиться открыто в навесном виде. Их допускается монтировать под подвесным/натяжным потолком или в любых удобных для этого местах и нишах. В этом случае установка устройств существенно упрощается, поскольку для обустройства системы управления освещением достаточно просто заменить клавишные выключатели на импульсные реле.

Для этого потребуется произвести необходимые коммутации в распределительных коробках, «перебросив» контакты от клавишных выключателей на контакты установленного открыто импульсного прибора.