Схема включения освещения: принцип работы импульсного реле

Что такое импульсное реле?

Импульсное реле — это переключатель, который замыкает или размыкает электрическую цепь при изменении входных состояний включения / выключения. Устройство отличается от обычного релейного элемента тем, что не требует постоянной подачи электроэнергии.

Есть и более современные устройства, управляемые сигналом Wi-Fi, но импульсные реле удобнее большему количеству рядовых покупателей. Стоят они в среднем от 1000 до 1500 рублей за устройство, цена зависит от производителя и комплектации. Оборудование:

• встроенный таймер;
• централизованная функция управления;
• возможность подключения к Wi-Fi.

Такие реле управления освещением появились давно, но только сейчас получили широкое распространение. Возможности таких систем исключительны, важно их понимать.

Назначение и где применяется

Этот переключатель предназначен для включения или выключения нагрузки при подаче сигнала на контакты. Реле называется бистабильным, потому что переход в состояние включения-выключения происходит именно при подаче сигнала на управляющий вход. И реле остается в том же положении после окончания входного сигнала.

Примечательно, что даже после отключения от сети импульсное реле «запоминает» последнее положение контактов и при включении возвращается в состояние, в котором было до отключения.

В быту это устройство используется очень часто из-за его удобства, так как освещением можно управлять как минимум с двух точек. Например, перед тем, как покинуть квартиру, включили свет в спальне и выключили в коридоре. Такая система пригодится, когда помещения очень длинные и большие.

ВНИМАНИЕ! Шаговое реле обеспечивает не только комфорт, но и решение таких задач, как защита и сигнализация. Например, в промышленных компаниях, где требуется большая электрическая мощность, устройство гарантирует безопасность оператора, поскольку оно работает при низком напряжении и может управляться дистанционно.

Устройство

На рынке представлено большое количество импульсных реле, из-за технических и конструктивных различий вы можете найти разные устройства. Но в качестве примера мы рассмотрим самые простые и практичные для понимания принципа работы.

Самый простой пример импульсного реле состоит из следующих элементов:

• Катушка — состоящая из медного проводника, намотанного на немагнитную основу, например текстолитовый каркас, электрокартон и т.д. Предназначен для создания электромагнитного поля, действующего на магнитные элементы.
• Сердечник — изготовлен из ферромагнитных материалов, взаимодействующих с магнитным полем катушки. Предназначен для перемещения и выполнения магнитных эффектов.
• Релейная контактная система: состоит из подвижных и неподвижных контактов, предназначенных для передачи сигнала.
• Резистивные, емкостные и сигнальные элементы используются для настройки логики устройства и индикации состояния.
• Таймер — задает временной интервал для реле, но присутствует не во всех моделях, помогает значительно расширить функциональные возможности оборудования.

Принцип работы

Принцип действия импульсного реле заключается в перемещении контактной группы под действием втягивающего в сердечник электромагнитного поля катушки. В этом случае управление устройством осуществляется через кнопочные каналы. При нажатии кнопки на управляющий выход подается кратковременный импульс, и контакты переходят в стабильное состояние — питание или отключение напряжения, поэтому его еще называют бистабильным (два стабильных состояния). В отличие от самого контактора, это реле управляется импульсом, подаваемым кнопкой или переключателем с самовозвратом, отсюда и название импульсное реле.

Это устройство содержит две группы контактов: силовые и управляющие. Силовые контакты представлены клеммами 11, 14 и N, клеммами управления Y, Y1, Y2, следует отметить, что в других модификациях импульсных реле маркировка и количество контактов будут другими. Рассмотрим назначение каждого из входов по порядку:

• 11 — предназначен для питания его от электрической сети;
• 14 — используется для передачи фазы с импульсного реле на подключенную нагрузку;
• N — клемма для подключения нулевого провода от общей шины;
• Y — универсальный вход, при подаче управляющего импульса реле переключается в противоположное состояние — из включенного в выключенное и наоборот;
• Y1 — предназначен исключительно для переключения импульсного устройства во включенное состояние, то есть, если контакты уже замкнуты, реле останется в том же положении, имеет приоритет перед входом Y;
• Y2 — переводит импульсное устройство в отключенное состояние, имеет приоритет перед двумя другими выходами.

Отличительной особенностью РИО-1 является прерывание цепи питания только при переходе синусоиды переменного напряжения через ноль, что значительно увеличивает срок службы контактной группы. Однако время отклика отличается на 0,3 с, что необходимо учитывать при проектировании точных электронных схем. Работа импульсного реле при подаче сигналов на каждый вход хорошо отображается на временной диаграмме устройства (см. Рисунок 3):

Как видно на рисунке выше, режимы переключения импульсного устройства представлены четырьмя периодами взаимодействия:

1. Когда кнопка нажата и на вход Y подается импульсный сигнал, рабочее напряжение будет сниматься с выхода мощности до тех пор, пока второй сигнал не будет подан на вход Y. Это самый простой вариант управления, например, системой освещения.
2. В выключенном состоянии на вход Y1 подается импульсное управление, в результате чего на выходе 14 появляется рабочая мощность 220 В. Если необходимо выключить такое же освещение на месте, достаточно подать сигнал к Y и питание прекращается.
3. Подача импульсного сигнала на вход Y1 замыкает силовую цепь — потенциал снимается с выхода 14. Когда прикладывается потенциал Y2, бистабильное реле размыкается и силовая цепь размыкается.
4. В течение этого периода переключатель активируется путем подачи сигнала на вход Y. А путем подачи импульсного сигнала на Y2 контакты переключателя размыкаются.

Такая логика работы позволяет реализовать ряд интересных решений, как в бытовых, так и в производственных процессах. Это обеспечит приоритетность переключения тех или иных объектов и электрооборудования, находящегося в них.

Разновидности

Большой выбор импульсных реле предлагает довольно большой ассортимент, который различается как по цене, так и по предоставляемым функциям. По принципу работы все модели можно разделить на электромеханические и электронные
Первый вариант предполагает механическое перемещение элементов импульсного устройства за счет электромагнитного взаимодействия между катушкой и сердечником. Второй тип управляется бесконтактными полупроводниковыми элементами и ключами и механически разъединенными движущимися частями.

Кроме того, импульсные реле могут отличаться:

• Номинальная нагрузка — указывает допустимую силу тока, которая может быть подключена к силовым контактам;
• Количество полюсов — может иметь разное количество входов и выходов для реализации определенных задач;
• Способ установки — установка на DIN-рейку по п.1 ГОСТ Р МЭК 60715-2003, кронштейн или другой вариант размещения;
• Назначение: Наиболее популярные импульсные реле для управления цепями освещения, защиты и сигнализации.

Кроме того, бистабильные устройства различаются габаритными размерами, материалами корпуса, наличием или отсутствием сигнальных ламп.

Электромеханические

Этот тип устройства потребляет электроэнергию только при активации. Механизм блокировки обеспечивает высокую надежность и экономит электроэнергию. Система работает хорошо: это означает защиту от колебаний сети, которые приводят к ложным срабатываниям.

В основе конструкции: катушка, контакты, механизм с кнопками включения-выключения.

Реле электромеханического типа считаются более надежными и удобными в использовании, так как не боятся помех. К тому же нет высоких требований к месту установки.

Электронные

У электронных импульсных реле есть особенность — в них используются микроконтроллеры. Благодаря этому у них есть расширенные возможности. Например, такие устройства позволяют добавить таймер. Другие дополнительные функции помогают в строительстве сложных систем освещения.

В центре проекта: электромагнитная катушка, микроконтроллеры, полупроводниковые переключатели.

Электронные реле пользуются большей популярностью, чем другие типы, благодаря функциональности и разнообразию, которое к ним можно добавить — можно создавать светотехнические изделия любой сложности. Также есть возможность подобрать их на любое напряжение — 12 вольт, 24, 130, 220. В зависимости от установки такие реле могут быть стандарта DIN (для электрических панелей) и обычных (с другими способами монтажа).

Технические характеристики

В соответствии с п. 2.1. Параметры импульсных реле по ГОСТ 16121-86 должны соответствовать техническим условиям и нормам, на основании которых они изготовлены. Наиболее актуальными для работы тумблеров являются:

• количество кнопочных выключателей, которые могут быть соединены вместе с определенным типом ламп;
• допустимые пределы напряжения для переключения;
• максимально допустимая токовая нагрузка на переключение;
• допустимое количество или мощность лампочек определенного типа;
• габаритные размеры должны соответствовать паспортным данным по п. 2.2.1 ГОСТ 16121-86

Пример габаритных размеров импульсного реле

• время сообщения и задержка ответа;
• механическое и электрическое сопротивление элементов конструкции;
• износостойкость по количеству циклов;
• климатическое исполнение.

Некоторые из этих данных можно найти на корпусе импульсного реле (см. Пример на рисунке 8), другие — только в паспорте устройства.

Основные характеризующие параметры

В зависимости от назначения и области применения реле можно классифицировать по разным критериям:

• коэффициент возврата: соотношение между значением выходного тока якоря и током втягивания;
• выходной ток — его максимальное значение в выводах катушки на выходе якоря;
• тяговый ток — его минимальный показатель на выводах катушки при возвращении якоря в исходное положение;
• уставка — уровень значения срабатывания в заданных пределах, установленных в реле;
• значение активации: значение входного сигнала, на которое устройство автоматически реагирует;
• номинальные значения — напряжение, ток и другие величины, лежащие в основе работы реле.

Также электромагнитные устройства можно разделить по времени отклика. Самая длительная задержка для реле времени превышает 1 секунду, с возможностью настройки этого параметра.

Далее идут медленные — 0,15 сек., Нормальные — 0,05 сек., Высокоскоростные — 0,05 сек. И самый быстрый без инерции — менее 0,001 сек.

Расшифровка маркировки изделий

Код маркировки контактора часто встречается в каталогах магазинов и на самом устройстве. В нем дается полное описание возможностей проекта, цели и условий их использования.

Состав обозначения можно разобрать на реле промежуточное электромагнитное РЭП-26. Применяется в цепях переменного тока до 380В и постоянного тока до 220В.

Чтобы разобраться в маркировке, необходимо разделить надпись на блоки и применить описательные таблицы, которые можно найти в специализированных справочниках

Обозначение товара в магазине может выглядеть так: REP 26-004A526042-40UHL4.

РАПП. 26 — ХХХ ХХ ХХ ХХ Х — 40ХХХ4. Этот вид обозначения можно разобрать следующим образом:

• 26 — порядковый номер;
• XXX — тип контактов и их количество;
• X — класс коммутационной прочности;
• X — тип катушки коммутатора, тип возврата реле и род тока;
• ХХ — конструкция по способу монтажа и подключения проводов;
• XX — значение тока или напряжения катушки;
• Х — дополнительные элементы конструкции;
• 40 — уровень защиты стандарта IP или ГОСТ 14254;
• ХХХ4 — климатическая зона применения по ГОСТ 15150.

Климатическое исполнение может быть: УХЛ — для холодного и умеренного климата или О — для тропического или общеклиматического исполнения.

Согласно таблицам специальных обозначений рассматриваемое устройство представляет собой электромагнитное промежуточное реле с четырьмя переключающими контактами, класс коммутационной стойкости А, работающее на постоянном токе.

Имеет розетку с ножами для сварки внешних проводов, катушку 24 В и ручной манипулятор.

Достоинства и недостатки

Базовые типы реле имеют много преимуществ перед полупроводниковыми переключателями, например:

• относительно невысокая стоимость (за счет дешевых комплектующих);
• между катушкой и контактной группой имеется мощная изоляция;
• не подвержены вредному воздействию перенапряжений, помех молнии, коммутации мощных электрических систем;
• есть управление линиями с нагрузкой до 0,4 кВ (при небольшом объеме устройства).

Еще одним преимуществом является отсутствие проблем с охлаждением и безвредность для атмосферы. Например, при замыкании с током 10 А по катушке реле распределяется менее 0,5 Вт. По сравнению с электронными аналогами это значение больше 15Вт.

Недостатки импульсного реле:

• износ, а также проблемы с коммутацией индуктивных нагрузок и высоких напряжений (при постоянном токе);
• при включении и выключении схемы возникают радиопомехи, поэтому требуется экранирование;
• относительно долгое время отклика.

Постоянный износ при переключении (деформация пружин, окисление контактов, например) можно считать серьезным недостатком).

Однако стоит уточнить, что при использовании электронных реле есть такие преимущества, как: безопасность, хорошая скорость соединения, доступность на рынке, бесшумная работа, расширенный функционал. И среди минусов: перегрев при коммутации больших токов, неисправность при отключении электроэнергии, сопротивление в закрытом положении и т.д.

Плюсы устройства

Использование импульсного реле для организации управления электрическим освещением имеет множество преимуществ. Основными положительными свойствами таких систем являются:

• Сравнительно невысокая цена.
• Длительный срок.
• можно использовать неограниченное количество переключателей (кнопок).
• Относительно низкое энергопотребление.
• Более простая установка, чем круиз-переключатели.

При использовании электронных устройств вы можете установить время, по истечении которого произойдет сбой питания.

Минусы импульсного реле

Импульсные реле не лишены недостатков. Наиболее очевидные недостатки использования таких систем:

• Генерация электрического шума.
• Довольно громкий щелчок при включенных контактах.
• Возможен быстрый износ движущихся частей (при очень интенсивной эксплуатации).

Практически полностью устранить вышеперечисленные недостатки можно установкой электронных реле, но такие устройства будут стоить намного дороже электромеханических (в 2-3 раза).

Примеры эффективного использования

В продаже имеются различные варианты устройств, в том числе реле времени. Я могу автоматически выключать освещение через определенное время. На выбор предлагаются механические и электронные модели с широким спектром применения.

Реле с соленоидами или катушками из-за их конструкции не могут использоваться независимо. Управление осуществляется извне с помощью переключателей с кнопками или клавишами. Он отличается от стандартного тем, что имеет только одно устойчивое положение. Достаточно один раз нажать на нее, чтобы сработать реле, после чего оно вернется в исходное положение. При кратковременном нажатии цепь замыкается, и этого достаточно, чтобы катушка реле заработала.

Эта функция позволяет подключать неограниченное количество переключателей к одной катушке. Это позволяет решить любые проблемы при размещении источников света и других потребителей электроэнергии. Также нет ограничений по конкретному месту установки импульсного реле.

Импульсные реле имеют широкий спектр применения благодаря некоторым особенностям:

• Слабый ток, поэтому подойдет любая кнопка включения.
• Наличие индикатора проверки статуса сети.
• Многочисленные модели для любой ситуации.

Современные односторонние переключатели оснащены светодиодом, который служит индикатором питания. Достаточно одного взгляда, чтобы проверить состояние освещения. Благодаря этому импульсные реле встречаются даже в труднодоступных местах, откуда не видно самого помещения. Специалисты помогут выбрать конкретную модель исходя из условий эксплуатации.

Производители предлагают широкий ассортимент переключателей, различающихся конструктивными особенностями и конструктивными особенностями. Различия касаются следующих аспектов:

• Врезные и накладные методы разводки.
• Широкая палитра цветов.
• Одно-, двух- и трехкнопочное исполнение.

Импульсные реле с двумя или тремя кнопками способны управлять освещением в различных электрических сетях. С одной точки можно включить или выключить несколько групп осветительных приборов одновременно. Такие устройства устанавливаются для управления освещением, ставнями и другими электронными элементами. Благодаря разнообразию дизайнов также можно подобрать подходящий вариант для конкретного интерьера.

Различные схемы подключения импульсного реле

Простейшая схема системы освещения на бистабильном аппарате выглядит так:
Если переключатели не подсвечиваются, их количество может быть бесконечным. Фактически существует ограничение на расстояние установки: для определенной длины кабеля сопротивление проводов может ограничивать ток, необходимый для включения реле. Но для разумных расстояний это ограничение является теоретическим. Количество параллельно подключаемых ламп ограничено нагрузочной способностью выходной контактной группы.

Название реле	Вид	Нагрузочная способность контактов, А
МРП-2-1	Электромагнитный	восемь
MRP-1	Электромагнитный	16
BIS-410	Электронный	16
РИО-1М	Электромагнитный	16
BIS-410	Электронный	16

Из таблицы видно, что многие реле допускают нагрузки от 1760 до 3520 Вт. Этого достаточно, чтобы покрыть почти все разумные потребности в освещении (особенно с учетом увеличения количества светодиодных светильников) без использования промежуточных реле.

Другой вариант схемы — использование приоритетных входов для включения или отключения. Этот принцип используется, когда необходимо обеспечить централизованное управление освещением нескольких комнат или зон. При манипулировании центральными кнопками управления состояние ламп не будет зависеть от предыдущего положения — все лампы могут быть включены или выключены одновременно. Такое двухканальное переключение позволяет включать и выключать свет во всех комнатах одновременно из одной точки, а затем управлять светом с помощью локальных кнопок.

Схема подключения устройства с приоритетными управляющими входами.

Монтаж электромеханического импульсного устройства осуществляется в распределительном щите — там удобнее монтировать DIN-рейку. Топология прокладки кабельной продукции рассматривается на примере простой схемы и выглядит так:

Прокладка кабелей при размещении реле в электрическом шкафу.

Некоторые соединения выполняются с помощью проводов в распределительном щите. Также вам понадобятся:

• пятиполюсный кабель для прокладки от распределительного щита к распределительной коробке (при отсутствии PE-жилы — четырехполюсный);
• трехполюсный до прибора или группы (двухполюсный при отсутствии PE);
• кнопочные переключатели соединены кольцом с двухжильным кабелем.

Какие дополнительные аксессуары необходимо приобрести для подключения импульсного реле

Для прокладки схемы вам понадобятся:

• Стандартный набор инструментов для электриков.
• Кнопочные переключатели.

На количество влияет количество управляемых мест. Необходимо выбирать все модели, в которых не требуется фиксация положения розжига механизмом автоматического возврата. Это достигается за счет встроенной силы пружины. В качестве таковых подходят: а) уникальные нестандартные устройства с необычным дизайном от одной до трех клавиш в одном корпусе; б) переделаны из обычных выключателей; в) кнопки входных дверей, также снабженные индикатором подсветки.

• Шнур питания.

Провод должен выдерживать основную нагрузку, создаваемую светильниками. Из большого разнообразия современных материалов выберите тот, который подходит по цене и условиям работы в жилых помещениях. Важно правильно рассчитать его параметры исходя из мощности нагрузки.

• Слаботочные системные кабели.

Они необходимы для параллельного подключения всех кнопок, снабженных импульсными реле. Лучше покупать обычную медную «лапшу», используемую на телефонных линиях, или витую пару с нужным количеством проводов. Также можно взять любой медный проводник, но он должен быть тонким. При выборе следует обратить особое внимание на 2 аспекта: а) состояние электроизоляции; б) механическая прочность проводников, способных выдерживать нагрузки при монтаже и эксплуатации.

Подсоединение устройств в центральную систему

С использованием импульсных устройств собрана система, позволяющая управлять светильниками из единого центра. Благодаря внедрению таких схем запускается несколько устройств с места, выбранного для удобства. В этом случае необходимо будет дополнить рассмотренную ранее схему 2-мя обычными переключателями с ключом: «Вкл» и «Выкл». Принцип работы:

• При нажатии кнопки «Включить» фаза входит в соединение (Y1) 2 реле одновременно.
• Оба устройства замыкают силовые механизмы (11-14), затем включаются группы 1 и 2, идущие к лампам.
• При повторном нажатии кнопки «Вкл.» Устройства не выключаются, а остаются во включенном состоянии.

Следовательно, с помощью этой клавиши включаются только импульсные устройства.

То же самое происходит с кнопкой «Выкл.». При прикосновении фаза входит в соединение (Y2) 2 реле одновременно. Открывают силовые механизмы (11-14), затем выключают источники света 1-й и 2-й групп. При повторном тапе по кнопке «Выкл» устройство не включается, остается в выключенном положении. Следовательно, этой кнопкой выключается только устройство.

Удобно, если такую ​​схему устроить у входа в дом. Затем при выходе освещение во всех комнатах выключается одной кнопкой. Или наоборот, когда вы входите, везде горит свет.

Импульсное реле для установки в распределительную коробку

Помимо моделей, устанавливаемых в шкафу управления, выпускаются навесные версии реле. Такие устройства монтируются за подвесным потолком или в распределительной коробке.

При их использовании освещение в квартире легко переводится с однокнопочных переключателей на импульсные реле. Для этого в монтажных блоках нужно поменять приспособления включения света на кнопках. Затем поменяйте местами жилы кабеля в распределительном блоке.

Варианты подключения

Для установки таких устройств используется несколько вариантов, у которых есть свои плюсы и минусы. У большинства модификаций такого устройства расшифровка обозначения контактов следующая:

• N — нейтральный провод;
• Y1 — включить вход;
• Y2 — вход отключения;
• Y — вход включен и выключен;
• 11-14 — нормально разомкнутые переключающие контакты.

Перед началом установки необходимо внимательно изучить паспорт устройства, где могут быть указаны другие расшифровки.

Советы и рекомендации

Перед покупкой и установкой импульсного реле будет полезно ознакомиться с наиболее частыми ошибками, которые могут возникнуть на этом этапе. Опытные мастера, которые занимаются установкой коммутационных систем такого типа, часто советуют придерживаться следующих рекомендаций:

• Если приобретено электронное реле импульсного типа, лучше отдать предпочтение моделям, оснащенным таймером. Благодаря наличию этой функции есть возможность настроить автоматическое отключение через определенный промежуток времени. Такая функция будет очень кстати для обустройства освещения на улице, а также в часто посещаемых помещениях, но ненадолго.
• Если вы планируете установить переключатели (кнопки) с подсветкой, следует заранее уточнить у продавца, сможет ли реле работать с такими элементами электрооборудования. Многие IR очень чувствительны к появлению даже небольшого тока в электрической цепи, а наличие резистивного элемента приведет к активации системы. Также устройство может выйти из строя, так как катушка будет постоянно находиться под напряжением.
• Во время монтажных работ все части, по которым движется электрический ток, должны быть хорошо изолированы. Для этого можно использовать специальные термоусадочные муфты и изоляционную ленту из ПВХ.
• Если в доме есть маленький ребенок, то кнопки активации реле лучше установить повыше. Такие изделия хорошо изолированы и практически безопасны в эксплуатации, но часто дети начинают долго играть с кнопками, оставив их включенными. Такие действия часто приводят к выходу из строя электромеханических импульсных реле.
• Большинство моделей импульсных реле с катушкой рассчитаны на 220 В. Такие изделия очень просто подключить к электросети, но если вам необходимо обеспечить высокий уровень безопасности во влажной среде, следует выбирать модели на 12 или 24 Вольт.
• Если вам нужно установить несколько импульсных реле, которые будут использоваться для отключения различных осветительных приборов, то вам нужно выбирать модели с центральным управлением. Такое устройство можно принудительно выключить, подав на один из его контактов электрический ток. Поэтому, если вы подключите несколько таких элементов к выключателю, вы сможете выключить весь свет в доме, нажав на кнопку.
• Если нет желания или возможности обзавестись новыми кнопками включения света через импульсное реле, обычные выключатели можно будет переделать. Для этого необходимо установить под клавиши небольшие пружины, чтобы после прекращения нажатия они возвращались в исходное положение.
• При установке большого количества импульсных выключателей для экономии места кнопки можно разместить в одной розетке.

Импульсное реле — очень интересный по конструкции и функционалу продукт, который можно и нужно использовать для организации более комфортного управления осветительными приборами. Если будет выбрано качественное устройство и установка изделия проведена без ошибок, то такая система прослужит долгие годы.

Итог

Данная статья не является рекламой продукции ABB, только устройства этой компании, которые являются одними из лучших на рынке в этом сегменте, взяты в качестве примера, чтобы показать некоторые из возможностей, возникающих при использовании различных модификаций реле импульсного типа.

Как уже было сказано выше, принцип работы этих устройств одинаков для всех производителей, и для того, чтобы правильно подключить и использовать конкретный продукт, необходимо изучить его внутреннюю схему, функционал и технические характеристики.

Комбинируя различные устройства, соединяя их последовательно, используя дополнительные контакторы и аксессуары, можно обеспечить многоуровневое управление не только освещением, но и другими производственными процессами.

Вторая часть видео: