Для чего нужна установка реле в автомобиле ? Начнем с определения:
Реле — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин. Типы реле могут различаться по управляющему сигналу и по исполнению, не будем останавливаться на этом, тем более все это есть на той же википедии. Отметим лишь, что наибольшее распространение получили электрические (электромагнитные) реле.
Понять для чего нужно реле из определения трудно, поэтому разжуем на простых словах: Реле предназначено для коммутации больших токов нагрузки. Другими словами является переключателем, а еще проще — принцип работы реле — малым током (например сигналом кнопки) включать цепи с большим током. А используют реле, когда исполнительное устройство (стартер, генератор, вентилятор, обогрев зеркал, клаксон и т.д.) потребляет больший ток (до 30-40 ампер).
НАПРИМЕР: Для того чтобы с маленькой кнопочки завести двигатель, необходимо, чтобы включился стартер, который потребляет от 80 до 300 ампер. Если не использовать реле, тогда кнопка не выдержит большого тока и расплавится, также как и не предназначенная для больших токов проводка. Поэтому, делают подключение через реле (между кнопочкой и стартером устанавливают реле), которое по импульсу малого тока кнопки внутри себя замыкает мощные контакты, тем самым включая стартер. Как это происходит ? *********************************************************************************************************************** Устройство реле
Электромагнитное реле состоит из: электромагнита (представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала). якоря (пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами). переключателя (могут быть замыкающими, размыкающими, переключающими).
Контакты реле: Контакты 85 и 86 — это катушка. Контакт 30 — общий контакт, всегда присутствует в реле. Он, без подачи напряжения на контакты обмотки, постоянно замкнут на контакт 87а. Контакт 87А — нормально-замкнутый контакт. Контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт. Силовые контакты имеют всегда маркировку 30, 87 и 87а.
О том, что в автомобиле есть какие-то реле и предохранители знает каждый маломальский автолюбитель. Ведь при электрической неисправности в авто, в первую очередь проверяют блок реле и предохранителей! Так чем же особенные эти реле, как они работают и в чем их суть? Так ли уж они нужны и незаменимы? Об этом я и расскажу в статье. Раз уж они, то есть реле есть в машине, то они зачем-то нужны. И именно с предназначения реле в автомобиле и хотелось начать. У реле есть несколько задач и функций.
Зачем нужно реле в автомобиле
Во-первых, самое главное, это возможность управлять силовыми токами для питающих нагрузок. То есть когда входной сигнал на реле буквально несколько мА, на выходе уже получаем несколько десятков Ампер. Нет, реле не усиливает сигнал, оно лишь коммутирует токи, об этом чуть далее, когда дело дойдет до принципа работы. Во-вторых, реле может функционально переключать нагрузку между 2 и более разными электрическими цепями, при этом делать это от 1 управляющего сигнала. То есть на входе имеем опять 1 входное напряжение в несколько мА, а силовые контакты переключаются между собой для разных цепей. Скажем, работали фары ближнего света, а включились фары дальнего света. Третье, реле за счет своего звукового сигнала срабатывания, позволяет с высокой степенью вероятности диагностировать его правильную работу и как следствие работу питающей цепи. То есть если есть сигнал, то скорее всего напряжение в питающей цепи тоже есть. Если щелчка нет, то надо бы проверить предохранитель! Также звук реле при включении указателей поворота указывает на то, что они скорее всего работают, что важно при перестроении. А при частом срабатывании указателя поворотов, указывают на перегоревшую лампу. Четвертое, это уже как следствие… За счет управления силовыми сигналами позволяют сэкономить на медной проводке в машине, так как блок реле чаще всего установлен в моторном отсеке, ближе к силовым управляющим цепям. То есть до него идут тонкие медные провода, от органов управления в салоне, а выходят толстые до силовых нагрузок в моторном отсеке. (фары, реле замка зажигания, подогреватели дизеля…)
Принцип работы защиты минимального напряжения
Вне зависимости от сферы применения ЗМН, ее принцип действия остается неизменным. Объясним алгоритм работы защиты на примере произвольного объекта, где для производственного процесса используется несколько электродвигателей и подключено оборудование собственных нужд. Допустим, на линии питающей объект произошло КЗ, вызвавшее срабатывание выключателя ввода (токовая защита). После завершения ремонтных работ и восстановления питания происходят следующие действия:
- Автозапуск двигателей, что приводит к появлению высоких пусковых токов, и, соответственно, к снижению напряжения в сети.
- Контакты реле защиты производят отключение неответственных механизмов, то есть оборудования, не принимающего участие в производственном процессе или простой которого не критичен для технологического цикла. Это приводит к нормализации тока и повышению напряжения до номинального уровня, что позволяет произвести штатный автозапуск основных узлов.
Как работает автомобильное реле (четырех- и пятиконтактное)
Реле один из первых радиоэлементов, которые изобрели люди! Еще с тех пор как Фарадей открыл особенности тока самоиндукции 1831 год, то есть выяснил, что ток в проводнике создает электромагнитное поле, способное притягивать намагничивающиеся материалы, именно с этого времени уже и были все предпосылки к тому, чтобы кто-то воспользовался этим и создал реле! Собственно это и было создано примерно в тоже время, и упомянуто впервые в патенте Морзе, того самого который придумал телеграф (1838 г.). А теперь и мы по стопам великих разберемся с работой автомобильного реле, которое не особо отличается от того, что придумали в позапрошлом веке. Итак, есть катушка намотанная на сердечнике. При прохождении тока через провод в нем образуется электрическое поле. За счет большого количества намотанных в одном направлении проводов электрическое поле складывается и усиливается. Это поле способно притягивать намагничивающийся материал, но как вы поняли, лишь в момент пока ток течет в проводниках, то есть в катушке. И вот ток течет, магнитное поле создается, срабатывает группа контактов, притягиваемых этим полем… Здесь пришло время уже обратиться к иллюстрации.
Еще раз. Как только создается электромагнитное поле, то оно и притягивает исполнительный элемент, связанный с контактами. В итоге они замыкаются, либо размыкаются. Так и происходит коммутация силовых цепей, о которой я говорил ранее. Тут уж фантазия конструкторов реле или здравый прагматизм будут диктовать, сколько контактов нам необходимо коммутировать в том или ином случае. Отсюда реле может получиться и четырехконтактным, где 2 контакта это питание катушки и 2 это те, что коммутируются. 5 контактные, когда 2 контакта для питания катушки и 3 для переключения между собой. И тому подобные вариации…
Виды реле по типу поступающего параметра
По этому параметру разделяют реле: тока, мощности, частоты, напряжения, давления, акустических величин, количества газа. Устройства могут быть максимальными и минимальными. Реле, которые срабатывают при превышении заданной величины, называют «максимальными», а при ее падении ниже заданного уровня – «минимальными».
Реле тока
Реле тока реагируют на резкие перепады тока и при необходимости отключают отдельную нагрузку или всю систему электроснабжения. Величина максимального тока, при которой необходимо отключить потребителей, устанавливается регулятором.
Реле напряжения
Реле напряжения реагируют на величину напряжения и включаются через трансформаторы напряжения. Используются для контроля фаз напряжения в электросетях и защиты электроприборов. Основой такого реле является контроллер быстрого реагирования, отслеживающий отклонения напряжения за установленные пределы. Общепринятый стандарт срабатывания таких реле – ниже 170 В и выше 250 В.
Реле частоты
Служат для контроля частоты переменного тока, которая должна быть равна 50 или 60 Гц в одно- и трехфазных сетях. Обычно имеют фиксированные задержки срабатывания. Пороги размыкания цепи, которая находится под контролем, можно регулировать. Режим работы этого устройства может предусматривать наличие «памяти» аварии.
Реле мощности
Устройство, ограничивающее мощность, действует аналогично ограничителю тока нагрузки. При превышении установленного порога мощности происходит отключение потребителя. Реле ограничения мощности часто оснащаются функцией автоматического повторного включения. То есть, после снижения нагрузки работа оборудования возобновляется автоматически.
Реле давления
Реле давления – важнейший прибор, используемый в насосном оборудовании для контроля перепадов давления воды, масла, нефти, воздуха. Различают два основных типа таких приборов – электромеханические и электронные.
Электромеханические реле имеют в конструкции особый элемент, реагирующий на изменение давления в системе, – гибкую мембрану, которая изгибается под напором жидкости (воздуха) в системе. Она соединяется с двумя пружинами, одна из которых настраивается на минимально допустимый напор, а вторая – на разницу между верхней и нижней границами давления в системе. При снижении давления в системе ниже минимального порога реле включает насосное оборудование, при превышении верхнего порога – отключает. Это простые и надежные устройства, но не очень удобные в эксплуатации. Оператору приходится регулярно проверять настройки и при необходимости их корректировать.
Электронные устройства имеют более сложную конструкцию. Пределы можно устанавливать очень точно и при эксплуатации контролировать их не требуется. Электронные приборы чувствительны к гидроударам, поэтому их оснащают небольшими гидробаками (объем – примерно 400 мл). Электронное реле давления устанавливается между насосным оборудованием и первой точкой водоразбора.
Реле акустические
Акустические реле реагируют на изменение акустических величин – частоты звуковой волны, ее давления или акустических характеристик материалов – коэффициентов поглощения и отражения. Принцип действия может быть механическим или электрическим. В акустических приборах механического действия предусмотрена мембрана, которая прогибается под давлением звуковых волн, и при достижении определенной величины давления происходит замыкание контакта. В состав электрических акустических приборов входят: воспринимающий орган (микрофон, фильтр), усилитель, выходное электрическое реле.
Устройства, срабатывающие на любой шум, часто используются совместно с системой освещения. Они реагируют на любой возникающий шум в помещении и дают сигнал на включение света. Обычно их устанавливают в коридорах и на лестничных площадках. Также акустические реле широко используются в охранных системах, «интеллектуальных» игрушках.
Газовые реле
Эти приборы применяются для обеспечения газовой защиты. Они представляют собой металлический корпус, врезанный в маслопровод. Реле в нормальном состоянии заполнено маслом, а его контакты находятся в разомкнутом состоянии. При повышении содержания газов они заполняют верхнюю часть реле с одновременным вытеснением масла. Поплавок, имеющийся в конструкции, с понижением уровня масла опускается, поворачивается вокруг своей оси и вызывает замыкание контактов в сигнальной цепи. Сформированный сигнал предупреждает о высокой загазованности среды.
Обозначение автомобильного реле на схеме, как подключить
После того как прояснилось все с принципом работы, можно перейти к формальностям. К тому, как же обозначается реле на схеме или как его зарисовывать при создании таких схем. Реле на схеме обозначается как катушка, это прямоугольник с двумя выводами и отдельно группа контактов. То есть сколько контактов, столько и рисуем их на схеме. Здесь схема описывает не только количество контактов, но и их положение. У реле оно бывает нормально замкнутое (НЗ) или нормально разомкнутое (НР). Если при отсутствии напряжения на катушке реле контакты разомкнуты, то реле нормально разомкнутое…
Часто схема подключения есть прям на корпусе самого реле. При этом имеются и общепринятые стандарты. 85, 86 — выводы это питание катушки, при этом 85 подключается на «+».
В большинстве случаев изменение подключения между 85 и 86 контактами не принципиально, но если реле с защитой от индукционного тока, стоит диод, то 85 только на плюс, иначе будет КЗ.
30 – это контакт для силового входящего сигнала и 87, 87а — выходящие коммутируемые силовые контакты.
* — типовая схема подключения реле.
Виды реле по назначению
По назначению эти устройства бывают трех типов – управления, защиты, сигнализации.
Реле управления
Эти реле являются первичными. Монтируются непосредственно в электроцепь. Их роль – включение и выключение отдельных элементов схемы. Могут использоваться самостоятельно или в качестве комплектующих низковольтных комплектных устройств – ящиков, панелей, шкафов.
Реле защиты
Выполняют функции включения, отключения и защиты устройств, имеющих термические контакты – электродвигателей, вентиляторов. При превышении температуры термические контакты размыкаются. Оборудование может восстановить работу только после остывания термоконтактов до установленной температуры.
Сигнализации
Такие реле устанавливают в охранных системах автотранспорта, предприятий, придомовых территорий. Служат для формирования сигнала при достижении установленной величины параметра, который находится под контролем (ток, напряжение, частота, давление, температура, акустические параметры и другие).
Характеристики автомобильного реле
Так как реле призвано работать с высокими токами, то одной из важных характеристик является ток, с которым оно может работать. То есть встречается маркировка 20А, 30 А, 40 А и более. На этот показатель необходимо обращать внимание при подборе реле для нагрузки известной мощности. Ведь такие большие токи при бортовом напряжении в 12 вольт на самом деле выдают не такую уж большую итоговую мощность. То есть если у нас лампы на фарах по 55 Вт, то в сумме 110 Вт. По формуле P=U*I, получается ток 110:12=9,1 А. В итоге получается, что одно реле может разом коммутировать 2 группы фар, не более. Если это целая «люстра» то ток реле выбираем исходя из мощности нагрузки, используя формулу выше… Пример приведен.
Основные производители реле
Aleph International — более 30 лет на рынке электроники, электротехнических товаров и средств автоматизации. Продукция считается одной из наиболее надежных.
Axicom — подразделение швейцарской фирмы Alcatel Switzerland Ltd. с 1999 года входит в концерн Tyco Electronics. Производит чрезвычайно качественные изделия. Все предлагаемые на российском рынке релейные устройства полностью отвечают требованиям отечественных нормативов по электрической надежности и прочности диэлектриков;
CIT RELAY & SWITCH (Чжэцзян, Китай) — компания специализируется на релейных устройствах, используемых в телекоммуникациях, автоиндустрии и безопасности. Имеет широкую номенклатуру продукции, главным достоинством является доступной цена изделий;
Finder — Европейский производитель специализирующееся на выпуске реле и таймеров. Занимает 3 место в Европе по выпуску электромеханических релейных автоматов промышленного и бытового назначения. Вся продукция сертифицирована по стандартам ISO 9001 и ISO 14001.
NAiS под этой торговой маркой выпускается продукция компании Matsushita Electric Works (Япония). Изделия сертифицированы по стандартам ISO 9001:2000. Номенклатура продукции включает электромеханические и PhotoMOS реле, различные контроллеры и микровыключатели как для промышленного, так и для бытового использования.
Как проверить работу автомобильного реле
Осталось упомянуть о том, как же проверить реле. Самое простое, о чем уже говорил, это услышать звук срабатывания. Если он есть, то реле, скорее всего, ни причем в вашей неисправности. Однако «слова скорее» всего здесь не случайны. Контакты реле могут вполне подгореть, в итоге реле перестанет коммутировать цепи, то есть выполнять свои основные задачи. Проверить отсутствие сопротивления можно как никогда использованием тривиального мультиметра. Ставим на прозвонку сопротивления и проверяем. На катушке несколько Ом, на группе контактов и того меньше 0-1 Ом. Собственно теперь вы знаете куда больше, чем до того как начали читать эту статью, осталось лишь все еще раз повторить в видео.
Этот вопрос рано или поздно возникает практически у всех автовладельцев. Эти маленькие черные коробочки, в изобилии расставленные по автомобилю, что-то делают внутри себя, щелкают, тикают и иногда ломаются. Что же такое – реле?
Вообще, реле бывают разные. Существует огромное количество реле, делящихся по типу срабатывания, напряжению, сфере применения и так далее. Но в рамках этой статьи мы разберемся с обычными электромеханическими реле, которые используются в любых автомобилях, которые вы видите вокруг.
Что такое реле?
Реле – это устройство, которое позволяет замыкать или размыкать электрическую цепь по определенному сигналу. В классическом варианте такой сигнал является обычным напряжением, но поданном на отдельные контакты. Зачем это нужно?
Реле используют, во-первых, для того, чтобы можно было управлять мощными потребителями электричества при помощи слабых элементов управления. Во-вторых, реле дает возможность включать несколько потребителей одной кнопкой.
Пример из жизни: обычные автомобильные фары. Галогенные лампочки в фарах, как правило, имеют мощность 55 Ватт. Их две, а это значит, что общая мощность уже 110 Ватт. Когда вы нажимаете кнопку в салоне или поворачиваете выключатель фар, то лампочки в фарах зажигаются и создают нагрузку в проводах как раз на эти 110 Ватт. Данная мощность не маленькая, и без реле вся она проходила бы через выключатель. Для того чтобы такое реализовать, пришлось бы проводить в салон толстые провода, да и сам выключатель был бы могучим и скорее всего некрасивым. Поместить его в подрулевой выключатель (как, например, на японских машинах) вряд ли бы удалось.
Если учесть, что мощных потребителей немало даже в классических «Жигулях» (вентилятор охлаждения двигателя, фары, подогрев заднего стекла, стартер), то в салон пришлось бы проводить огромное количество толстенных проводов и делать мощные органы управления.
От всего этого освобождает реле. Чтобы понять, как оно это делает, давайте рассмотрим его внутреннее устройство.
Как устроено реле?
Основа реле – электромагнит и контактная группа. Контактная группа, в простейшем случае, представляет собой четыре контакта. Два из них – питание электромагнита, остальные – питание подключенного через реле потребителя (например, подогрева заднего стекла). Эти контакты имеют свои названия – управляющая цепь и силовая цепь (или управляющие контакты и силовые контакты). Соответственно силовая цепь – это мощные контакты, которые пропускают через себя ток для потребителя (например 110 Ватт для фар головного света). Управляющая же цепь – работает со слабым током и предназначена для питания электромагнита. При этом на один (определенный) контакт электромагнита подается «плюс», а второй контакт – «масса», то есть он, как правило, соединяется с кузовом автомобиля.
На силовые же контакты подключаются мощные провода, и получается, что реле, как бы разрывает эти провода на две части, чтобы была возможность управлять током внутри них.
Виды электромагнитных реле
Первая классификация — по питанию. Есть электромагнитные реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока могут быть нейтральными или поляризованными. Нейтральные срабатывают при подаче питания любой полярности, поляризованные реагируют только на положительное или на отрицательное (зависят от направления тока).
Виды электромагнитных реле по типу питающего напряжения и внешний вид одной из моделей
По электрическим параметрам
Еще делят электромагнитные реле по чувствительности:
- Мощность для сработки 0,01 Вт и меньше — высокочувствительные.
- Потребляемая обмоткой мощность при срабатывании — от 0,01 Вт до 0,05 Вт — чувствительные.
- Остальные — нормальные.
В первую очередь стоит определиться с электрическими параметрами
Первые две группы (высокочувствительные и чувствительные) могут управляться от микросхем. Они вполне могут выдавать требуемый уровень напряжения, так что промежуточное усиление не требуется.
По уровню коммутируемой нагрузки есть такое деление:
- Не больше 120 Вт переменного и 60 Вт постоянного тока — слаботочные.
- 500 Вт переменного и 150 Вт постоянного — повышенной мощности;
- Более 500 Вт переменного тока — контакторы. Применяются в силовых цепях.
Есть еще деление по времени срабатывания. Если контакты замыкаются не более чем после 50 мс (миллисекунд) после подачи питания на катушку — это быстродействующее. Если проходит от 50 мс до 150 мс — это нормальная скорость, а все которые требуют для сработки контактов больше 150 мс — замедленные.
По исполнению
Есть еще электромагнитные реле с различной степенью герметичности.
- Открытые электромагнитные реле. Это те, у которых все части «на виду».
- Герметичные. Они запаяны или заварены в металлический или пластиковый корпус, внутри которого воздух или инертный газ. Доступа к контактам и катушке нет, доступны только выводы для подачи питания и подключения цепей.
- Зачехленные. Есть чехол, но он не припаян, а соединяется с корпусом при помощи защелок. Иногда присутствует накидная проволочная петля, которая удерживает крышку.
По массе и размерам отличия могут быть очень существенными
И еще один принцип деления — по размерам. Есть микроминиатюрные — они весят менее 6 граммов, миниатюрные — от 6 до 16 граммов, малогабаритные имеют массу от 16 гр до 40 гр, а остальные — нормальные.
Советуем к прочтению: О применении таймера NE555 и его аналогов
На что обратить внимание при покупке?
Автомобилисту, который решил купить реле в специализированном магазине при покупке и в дальнейшем при его установке очень важно потратить пару минут на изучение устройства. В этом вопросе есть один важный момент и касается он того, что далеко не всегда расположение реле бывает стандартным. Некоторые производители реле оснащают его нестандартным расположением контактов. Кроме того, автомобилист также должен знать, что длительная работа при высоких нагрузках практически всегда негативно отражается на работоспособности элемента и может даже привести к нарушению конструкции. Иногда в момент пиковых мощностей может проскакивать искра, которая с большой вероятностью приведет к образованию нагара на контактах. Соответственно после этого вполне возможно нарушение в стабильной работе реле. В некоторых ситуациях в местах плохого соединения могут образовываться избыточное тепло и рост тока. А это, в свою очередь, приведет к нагреву зоны контакта и возможному оплавлению детали. Деформированный же участок в дальнейшем спровоцирует смещение крепления контактов и приведет к зазорам.
Более подробно об автомобильном реле и его работе будет рассказано в этом видеоматериале:
Опубликовано: 08 октября 2022
Нюансы включения ходовых огней
А чем больше деталей — тем меньше надежность. Я не рекомендую подключение ДХО по такой схеме. Это кажется сложным, но давайте разберемся на примере, и все станет ясно. Теперь, если попытаться завести автомобиль при включенной охране, контакт 30 разомкнётся с контактом 87А и не даст завести двигатель. У вас нет возможности отключить ДХО до тех пор, пока вы не вытащите ключ из замка зажигания. Собственно, запас по току никогда не мешает — но это касается в основном какого-то нештатного электрооборудования автомобиля, подключаемого самостоятельно. Аналогично и 14,,8 вольт, до которых поднимается напряжение в бортсети при запущенном двигателе, им не вредит. Полярность его — безразлична для реле. В таком виде схема имеет существенный недостаток. Существуют, конечно же, и более сложные реле, с несколькими группами контактов в одном корпусе — замыкающими, размыкающими, переключающими. Схемы инверсии сигналов и управления нагрузкой. Подключаемся к слаботочным транзисторным выходам сигнализации.
Другой конец провода подцепляем к контакту 87А. Как работает и устроено 5 — ти контактное реле
