§ 33. Электромагнитное реле. Электрический звонок

        В электротехнике довольно часто используются очень сложные схемы для подключения элементов, в которых невозможно использовать обычные выключатели и переключатели. В таких цепях используют специальное устройство — реле.

      Рассмотрим применение электромагнитов на примере электромагнитного реле и электрического звонка.

       Для управления различными электрическими устройствами часто используют электромагнитное реле.  Электромагнитное реле (рис. 1) — это прибор, с помощью которого управляют какими-либо другими электроприборами на расстоянии.

Рис. 1. Электромагнитное реле: а — устройство: 1,2 — контактные пластины, 3 — верхнее плечо якоря, 4 — обмотка, 5 — нижнее плечо якоря; б — условные обозначения

        Под действием магнитного поля, создаваемого обмоткой катушки 4, верхнее плечо якоря 3 притягивается к сердечнику. Нижнее плечо якоря 5 отклоняет контактную пластину 2, пока она не соприкоснется с контактной пластиной 1. Соприкоснувшиеся контакты замыкают электрическую цепь, в которую включён какой-либо потребитель. При отключении тока якорь с контактной пластиной 2 отходит от сердечника, и электрические контакты 1, 2 расходятся, размыкая цепь.

       В электромагнитных реле могут быть установлены контакты: замыкающие, размыкающие и переключающие. Условные обозначения обмотки и контактов реле на принципиальных электрических схемах показаны на рисунке 1, б.

      Электромагнитное реле (рис.2) содержит электромагнит (катушку 1 с намагничивающимся сердечником 2) и якорь 3, который имеет возвратную пружину и замыкает или размыкает электрические контакты 4.

Рис.2. Электромагнитное реле

Электромагнитное реле содержит первичную (включающую электромагнит) и вторичную (содержащую контакты) цепи, которые могут использовать разные источники питания (рис. 3). При протекании входного тока через катушку её сердечник намагничивается и притягивает якорь. При этом контакты реле замыкаются, и во вторичной (выходной) цепи протекает ток I_вых.

Рис.3. Электромагнитное реле: 1 – реле; 2 – исполнительный орган

Основной характеристикой электромагнитного реле является ток срабатывания I_ср — минимальная сила тока, при которой якорь притягивается к сердечнику и замыкает контакты. При дальнейшем увеличении входного тока I_вх ток на выходе реле I_вых определяется только параметрами вторичной цепи и не меняется.

Если уменьшать входной ток I_вх, то при некотором значении, называемом силой тока отпускания I_отп, контакты размыкаются. При этом ток I_вых выходной цепи падает до нуля. При изменении направления входного тока I_вх сердечник опять намагничивается и притягивает якорь, когда |I_вх| > |I_ср|. Контакты размыкаются, когда |I_вх| < |I_отп|.

Зависимость силы тока на выходе реле I_вых от силы тока на входе I_вх приведена на рисунке 4.

Рис.4. Зависимость силы тока в реле

На принципиальных схемах электромагнитное реле обозначается так, как показано на рисунке 5.

Рис.5. Электромагнитное реле: а - электромагнит, б - контакты реле

Наряду с электромагнитными также широко используются герконовые реле — электромагнитные реле с герметизированными контактами (рис. 6).

Рис.6. Герконовое реле

Контакты герконового реле заключены в стеклянный баллон с откачанным воздухом или заполненный инертным газом, они находятся в магнитном поле катушки электромагнита. Эти контакты притягиваются под действием магнитного поля, так как изготовлены из намагничивающегося материала — стали. В одном герконовом реле может содержаться несколько обмоток и несколько баллонов с контактами. Важное отличие герконового реле от обычного электромагнитного реле состоит в том, что в герконовых реле практически отсутствуют движущиеся детали. Эти реле обладают большой надёжностью работы. Вследствие отсутствия воздуха такие контакты не окисляются. Герконовые реле также характеризуются тем, что обладают высокой скоростью срабатывания.

Принципиальная электрическая схема включения потребителя электрической энергии (лампа накаливания или электродвигатель) при использовании электромагнитного реле с реостатом подачи тока на вход реле и измерительными приборами приведена на рисунке 7. Красным цветом обведена управляющая цепь, зелёным — рабочая.

Рис. 7. Принципиальная схема электрической цепи с реле

Электрический звонок

       Электрический звонок (рис. 2) применяют для звуковой сигнализации, в устройствах автоматического контроля, защиты в быту и на производстве.

Рис. 2. Электрический звонок: 1,2 — контакты, 3 — обмотка электромагнита, 4 — якорь с молоточком, 5 — чашечка звонка

      Основной частью электрического звонка является электромагнит. При нажатии на кнопку (в устройствах защиты и контроля это контакты реле или выключателей) электрическая цепь замыкается. Ток, проходя по обмотке электромагнита 3, намагничивает сердечник, который притягивает к себе якорь с молоточком 4 и контактом 2, при этом молоточек ударяет по чашечке звонка 5, контакты 2 и 1 размыкаются, и электрическая цепь разрывается. В результате сердечник размагничивается и отпускает якорь, контакт 2 вследствие упругости снова соединяется с контактом 1, и всё повторяется сначала.

       В зависимости от конструкции электрические звонки могут работать как от батарейки, так и от электрической сети.

Правила безопасной работы с электроприборами

1. Электрический ток, протекающий через тело человека, опасен для жизни. Нельзя собирать электрические схемы, устранять возникшие неисправности и прикасаться к оголённым проводам и токопроводящим деталям при включённом источнике тока!
2. При сборке электрической цепи следите за тем, чтобы изоляция проводов была исправна, а соединения надёжно изолированы.
3. Собранную схему можно подключать к источнику тока с напряжением не более 4 В.
4. Собранную цепь подключайте к источнику питания только после проверки и с разрешения учителя.
5. По окончании работы отключите источник электропитания и разберите цепь

Новые слова и понятия

Электрический звонок, электромагнитное реле, герконовое реле, электромагнит, якорь, контакты реле, возвратная пружина, цепь управления, рабочая цепь.

Проверяем свои знания

1.Как устроено электромагнитное реле?

2. Назовите основные части электромагнитного реле, электрозвонка.

3. Как работает электромагнитное реле?

4. Как зависит выходной ток электромагнитного реле от входного тока?

5. Для каких целей используется реле? Приведите примеры устройств, состав которых входит электромагнитное реле.

6. Где применяются электрозвонки?