Меню

Диод в цепи реле переменного тока

Как работают реле напряжения на постоянном и переменном токе

Как работают реле-01

Как работают реле — это устройство по сути является электромагнитным переключателем, который размыкает и замыкает цепи механическим или электронным способом. Относительно небольшой электрический ток, может замкнуть или разомкнуть цепь с гораздо большим током, тем самым приводя в действие реле.

Как работают реле-1

Как работают реле на постоянном и переменном напряжении

Работают реле как электрические приборы, поскольку они получая электрический сигнал, затем отправляют его другому оборудованию, при этом замыкая и размыкая контакты переключателя. Даже если контакт реле нормально замкнутый или нормально разомкнутый, они не находятся под напряжением. Его состояние изменится, только если на контакты подать электрический ток.

Как работают реле-2

Реле используются во многих устройствах для защиты различного оборудования работающего на переменном и постоянном токе. Эти приборы также используется в качестве вспомогательных переключателей в контактных системах для дифференциальной защиты и защиты от максимального или минимального тока различного оборудования. Представленная здесь схема пилотной ретрансляции, защищает линии электропередачи.

Как работают реле

Конструкция реле

Конструкция реле

На рисунке выше показана схема внутренних частей механизма, для того, чтобы понять как работают реле. Внутри катушки расположен металлический сердечник. На электромагнит начинает поступать питание, затем проходящий через катушку ток усиливает магнитное поле. Электромагнит подключается к источнику питания через цепь нагрузки и управляющий переключатель. Верхняя контактная шина притягивается к нижней фиксированной шине и замыкает контакты, что приводит к положению замкнутого электрического тракта.

Затем контакт перемещается в противоположном направлении создавая разомкнутую цепь после обесточивания реле. Подвижный якорь вернется в исходное положение при отключении тока катушки. Сила, вызывающая его движение, будет почти такой же, как половина силы магнитного поля. При этом пружина и гравитация обеспечивают эту силу.

Реле могут работать в двух направлениях: первое — это применение низкого напряжения, и второе — применение высокого напряжения. Он используется для снижения шума всей цепи в системах низкого напряжения. С другой стороны, реле уменьшают искрение в высоковольтных приборах.

Что такое обратная индукция?

Обратный ход индукции — это скачок напряжения, создаваемый электромагнитной индукцией при отключении или уменьшении напряжения источника питания. Скачок напряжения происходит, когда ток, протекающий через катушку индуктивности, постоянный. Постоянная времени индукции ограничивает скорость изменения тока точно так же, как постоянная времени конденсатора ограничивает скорость изменения напряжения на его выводах.

Скачок напряжения обратного хода

Скачок напряжения обратного хода

Обратное напряжение, создаваемое индуктивными нагрузками, может повредить компонент, используемый для размыкания и замыкания цепи. Катушка индуктивности найдет способ привести ток в соответствие с кривой рассеяния. Как показано на рисунке выше, создание падения напряжения на резисторе путем переключения его полярности будет поддерживать ток, протекающий в катушке индуктивности. Для этого используется энергия магнитного поля.

Ток катушки индуктивности по-прежнему не будет течь с идеальной скоростью, даже если уже есть падение напряжения на сопротивлении зазора. Однако умножение небольшого тока на такое большое сопротивление приведет к огромному напряжению. Как показано на рисунке, катушка индуктивности использовала избыток накопленной энергии для создания большого отрицательного потенциала на одной стороне сопротивления зазора для достижения большого падения напряжения. Следовательно, ток течет согласно кривой диссипации энергии.

Зачем нужен ограничитель переходных процессов и как работают реле?

Реле нуждаются в ограничителе переходных процессов, чтобы предотвратить возможность выхода из строя коммутационного устройства в цепи из-за индуктивного обратного хода. Он обеспечивает пропускание тока после отключения индуктора.


Замкнутый контур с обратным диодом

На рисунке выше показано, что полярность блока питания и диода противоположны друг другу. Таким образом, диод находится в обратном смещении, когда переключатель замкнут. Поскольку это обратное смещение, это не повлияет на схему, потому что диод не пропускает ток.

Обрыв цепи с обратным диодом

Обрыв цепи с обратным диодом

На рисунке выше показана разомкнутая цепь, в которой индуктивность поменяла полярность, а диод находится в прямом смещении. В этом варианте диод позволяет пропускать и рассеивать ток с той скоростью, которая необходима индуктивности. Добавление диода дает возможность прохождению тока.

Таким образом, катушка индуктивности должна создавать лишь небольшое падение напряжения для развития идеального протекания тока, поскольку диоды имеют почти нулевое сопротивление при прямом смещении. При таком построение схемы, коммутационное устройство не будет повреждено. Следовательно, когда переключатель разомкнут, обратная полярность катушки индуктивности будет соответствовать полярности диода и предотвратит скачок напряжения обратного хода.

Нормально открытая, нормально закрытая и общая клемма

Как работают реле-7

  • Нормально открытая (NO) клемма — подключите ваше устройство (например, светодиод или любую нагрузку) к этой клемме, если вы хотите, чтобы устройство было выключено, когда реле не запитано, и включено, когда реле запитано.
  • Нормально замкнутая (NC) клемма — подключите к этой клемме, если вы хотите, чтобы ваше устройство было выключено, когда реле включено, и нормально включено, когда реле не запитано.
  • Общая клемма — это терминал реле, к которому вы подключаете первую часть вашей цепи. Когда реле находится под напряжением, а переключатель замкнут, общая клемма и нормально разомкнутый контакт имеют непрерывность цепи. В другом случае, когда реле не запитано, а переключатель разомкнут, общая клемма и нормально замкнутый контакт имеют так же непрерывность цепи.
  • COIL — клеммы, на которые вы подаете напряжение для последующего прохождения питания на катушки, которые в конечном итоге замыкают переключатель. Здесь полярность не важна. Любая из сторон может быть отрицательной или положительной. Однако при использовании диода полярность имеет значение.

Контакты реле SRD-05VDC-SL-C 5V

Контакты реле

Пример схемы с использованием реле SRD-05VDC-SL-C 5V

Схема реле

Контактный разъем (S) — является входом. Контакт (+) подключается к источнику питания +5V постоянного тока, а контакт (-) подключается к заземлению источника питания. Реле и светодиод будут работать при наличии высокого сигнала на входе (S). Диод на катушке реле предназначен для предотвращения ЭДС. Транзистор обеспечивает усиление по току, а небольшой входной ток может переключать относительно большой ток, необходимый для работы катушки реле.

Вы можете подключить вход S платы реле к любому из цифровых выходов Arduino Uno. В данном случае он подключен к выводу 13, который можно включать и выключать. Лампочка и аккумулятор на 12V подключены последовательно к общей клемме и нормально разомкнутым штыревым контактам на модуле реле. Реле сработает и включит лампочку, когда на выходе Arduino высокий уровень. Добавление другой лампочки к нормально замкнутому штыревому контакту реле приведет к попеременному миганию лампочек.

Источник

Меры по защите контактов реле от повреждения дуговыми разрядами

В процессе эксплуатации сигнализаторов уровня имеющих дискретный (релейный, транзисторный) выход, зачастую подключают индуктивную нагрузку (устройства, имеющие в своём составе катушку индуктивности). Возникновение дуговых разрядов при размыкании таких электрических цепей крайне негативно сказывается на работоспособности контактов реле и выходных каскадов датчиков, уменьшая их срок эксплуатации.

В целях устранения пагубного влияния дуговых разрядов применяются искрогасящие цепи, устанавливаемые параллельно контактам реле или параллельно нагрузке.

Не вдаваясь в физику переходных процессов и причин возникновения дуговых разрядов рассмотрим наиболее действенные и широко применяемые искрогасящие цепи постоянного и переменного тока.

Цепи постоянного тока:

Кремниевый диод включается параллельно индуктивной нагрузке, при замыкании контактов и в установившемся режиме не оказывает никакого воздействия на работу схемы. При отключении нагрузки возникает напряжение самоиндукции, обратное по полярности рабочему напряжению, диод открывается и шунтирует индуктивную нагрузку. Диоды исключительно эффективно устраняют дуговые разряды и предохраняют контакты реле от обгорания лучше, чем любые другие схемы искрогашения. Такой способ применим и к сигнализаторам с транзисторным выходом.

Правила выбора обратного диода:

  • рабочий ток и обратное напряжение диода должны быть сравнимы с номинальным напряжением и током нагрузки. Для нагрузок с рабочим напряжением до 250 VDC и рабочим током до 5 А вполне подходит распространенный кремниевый диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 VDC и максимальным импульсным током до 20 А;
  • выводы диода должны быть как можно короче;
  • диод следует припаивать (привинчивать) непосредственно к индуктивной нагрузке, без длинных соединительных проводов — это улучшает ЭМС при процессах коммутации. Цепи переменного и постоянного тока:

    RC-цепь является наиболее дешёвым и широко применяемым средством защиты цепей как переменного, так и постоянного тока.

    Читайте также:  Максимальная сила тока при каком сечении

    В отличие от диодных схем RC-цепи можно устанавливать, как параллельно нагрузке, так и параллельно контактам реле. В некоторых случаях нагрузка физически недоступна для монтажа на ней искрогасящих элементов, и тогда единственным способом защиты контактов остается шунтирование контактов RC-цепями.

    Расчет RC-цепи, подключаемой параллельно контактам реле:

    где С — ёмкость RC-цепи, мкф.

    I — рабочий ток нагрузки, А.

    где R — сопротивление RC-цепи, Ом.

    E0 — напряжение на нагрузке, В.

    I — рабочий ток нагрузки, А.

    Проще всего пользоваться универсальной номограммой. По известным значениям напряжения источника питания U и тока нагрузки I находят две точки на номограмме, после чего между точками проводится прямая линия, показывающая искомое значение сопротивления R. Значение емкости С отсчитывается по шкале рядом со шкалой тока I. Номограмма дает разработчику достаточно точные данные, при практической реализации схемы необходимо будет подобрать ближайшие стандартные значения для резистора и конденсатора RC-цепи.

    RC-цепь, подключаемая параллельно нагрузке

    Применяется там, где нежелательна или невозможна установка RC-цепи параллельно контактам реле. Для расчета предлагаются следующие ориентировочные значения элементов:

  • С = 0,5 . 1 мкф на 1 А тока нагрузки;
  • R = 0,5 . 1 Ом на 1 В напряжения на нагрузке или
  • R = 50. 100% от сопротивления нагрузки. Приведенные значения R и С не являются оптимальными. Если требуется максимально полная защита контактов и реализация максимального ресурса реле, то необходимо провести эксперимент и опытным путем подобрать резистор и конденсатор, наблюдая переходные процессы с помощью осциллографа.

    Для защиты выходных транзисторных каскадов сигнализаторов RC-цепь подключают параллельно нагрузке.

    Источник: Компания «РусАвтоматизация»

    Источник

    Реле переменного тока – принципы работы и разновидности

    Реле переменного тока твердотельное

    Схемотехника различных электрических и электро-механических устройств предполагает наличие элемента, который должен в определенный момент времени включать и отключать подачу электрического тока. Если говорить техническим языком, то релейный элемент – это устройство с несколькими состояниями равновесия, каждое из которых может быть сменено на другое при определенных внешних воздействиях или направленном управлении.

    Реле переменного тока – прибор для коммутации в автоматическом режиме для электрических цепей по управляющему сигналу. Помимо этого эти устройства могут дополнительно выступать в роли усилителей, элементами управления к электродвигателям и исполнительным устройствам.

    • Основные рабочие характеристики
      • Как работает реле
      • Прочие характеристики
    • Разновидности электрических реле
      • Электромагнитные реле
        • Механическая и тяговая характеристики устройств
      • Реле поляризованного типа
      • Реле электромагнитные переменного тока

    Основные рабочие характеристики

    Промышленное реле на 24В

    Итак, реле переменного тока является промежуточным элементом, который приводит в действие управляемую электрическую цепь.

    Для этого устройства характерны следующие параметры:

    • Мощность срабатывания (Р ср – измеряется в Ваттах) – ток минимальной мощности, который должен подаваться на реле для его нормальной активации. Номинально этот параметр подбирается согласно общим конструктивным и электрическим параметрам реле.
    • Мощность управления (Р упр – измеряется в Ваттах) – максимальная мощность тока, которую способно передать реле в коммутируемой сети. Данное значение определяется параметрами рабочих контактов реле.

    Совет! Не сложно догадаться, что при выборе реле для сети ориентируются на названные параметры, которые для определенных конструкций являются постоянными.

    • Время срабатывания (Т ср – измеряется в секундах) – разница во времени от момента поступления сигнала на управляющий контакт до смыкания или размыкания контактов.
    • Допустимая разрывная мощность (Р р – измеряется в Ваттах) – этот параметр можно встретить в сильноточных реле. Он обозначает мощность при определенном токе, которая при разрыве не позволит создать устойчивую электрическую дугу.

    Как работает реле

    Диаграмма работы реле во времени

    Для управляющей цепи и самого реле характерна некоторая инертность, из-за чего входной ток на реле растет и убывает не мгновенно, а изменяется в некоторых пределах в течение времени, что прекрасно видно на показанной выше схеме, из которой так же понятно, что рабочий цикл состоит из трех этапов:

    • Срабатывание;
    • Работа;
    • Возврат.

    Давайте в качестве примера, для понимания основных принципов возьмем электромагнитное реле постоянного тока.

    Назад в будущее: реле из 1983 года

    • Внутри такого реле имеется катушка индуктивности, благодаря которой и происходит постепенное изменение параметров тока. Сама же работа реле для каждого этапа складывается из определенных временных отрезков.
    • Срабатывание – имеет два таких интервала: время трогания (tтр) и время на движение якоря(tдв). То есть Т ср = tтр+tдв – все просто.
    • Работа – также два участка, которые обозначены на временной линии отрезками АВ и ВС. На первом этапе ток продолжает еще какое-то время расти, пока не будет достигнуто установленное значение, что позволяет обеспечить надежное притяжение между якорем и сердечником, препятствующим вибрации якоря. На втором участке никаких изменений величины тока не происходит.
    • Возврат – аналогично, 2 участка. На первом происходит отпускание реле, а на втором – возврат в исходное состояние. На протяжении всего периода сила тока падает.

    Трехфазное реле переменного тока

    Прочие характеристики

    Помимо перечисленного, у реле разных типов в ходу следующие параметры:

    • Коэффициент возврата (Kb) – отношение отпускающего тока к срабатывающему. Обычно данное значение варьируется от 0,4 до 0,8. Рассчитывается по формуле: Iот/Iср Разновидности электрических реле

    Реле контроля изоляции переменного тока следит за уровнем сопротивления изоляции

    Все реле можно разделить по нескольким признакам, и делят их:

    • По назначению – тут можно встретить варианты предназначенные для защиты, управления или сигнализации.

    Реле переменного тока – принципы работы и разновидности Реле переменного тока – принципы работы и разновидности Реле переменного тока – принципы работы и разновидности Реле переменного тока – принципы работы и разновидности

    • По принципу действия. Тут список будет куда шире: электромагнитные нейтральные; электромеханические; поляризованные электромагнитные; магнитоэлектрические; индукционные, электротермические; электродинамические; бесконтактные магнитные; фотоэлектронные и электронные, а также другие.
    • Делят также эти устройства по замеряемым величинам. Замеряться может электрический ток – его мощность, частота, сопротивление, напряжение, сила, коэффициент мощности. Слежение может происходить и за механическими параметрами: объем, сила, давление, скорость, уровень и прочее. Физическими величинами – температура. Временем.
    • Естественно, разные устройства рассчитаны на отличающуюся мощность управления. Тут представлено три типа: малой мощности – приборы до 1 Вт; средней – от 1 до 10 Вт; высокой мощности – все, что выше 10 Вт.
    • Важным параметром, характеризующим разные модели является время срабатывания прибора. Тут представлено 4 категории: самые быстрые безынерционные модели, чье время на срабатывание составляет меньше 0,001 секунды; далее идут быстродействующие – от 0,001 до 0,05 секунды; замедленные – от 0,15 до 1 секунды; реле времени, которым требуется больше 1 секунды.

    Наибольшее распространение получили электромеханические реле, в которых при подаче управляющего тока происходит перемещение подвижной части, называемой якорем, в результате чего происходит замыкание управляемой цепи.

    Электромагнитные реле

    Электромагнитное реле

    Данный тип реле делится на два вида – постоянного и переменного тока. Давайте сначала немного побеседуем про первый тип, который бывает нейтральным или поляризованным.

    • Суть первого варианта заключается в том, что устройство одинаково реагирует на протекающий ток на его обмотке в разных направлениях, а это значит, что усилие на якоре никак не зависит от направления тока.
    • Эти устройства разделяются еще на два типа, в зависимости от движения, которое совершает якорь. Существуют механизмы с угловым движением и втяжным.

    Данное втягивающее реле можно встретить на стартере автомобиля ВАЗ 2110

    • Принцип работы устройства предельно прост. При отсутствии управляющего тока якорь отстоит от сердечника на максимальном расстоянии и удерживается в таком положении за счет пружины возврата. В это время на реле будут сомкнуты размыкающие контакты и разомкнуты замыкающие.
    • В момент, когда подается ток в обмотку, он проходит через сердечник, якорь, ярмо и воздушный зазор, при этом создается магнитное усилие, которое притягивает якорь к сердечнику, преодолевая сопротивление пружины.
    • Якорь взаимодействует с колодкой, из-за чего замыкающие контакты смыкаются, а размыкающие, соответственно, разъединяются.

    Принцип работы реле

    Конструкция реле и тип применяемых контактов будут отличаться в зависимости от токов, на работу с которыми оно рассчитано. В случае маломощных устройств (связи, сигнализации, телемеханики) применяются контакты малой мощности, изготавливаемые из нейзильбера с контактными площадками (наклепанными) из вольфрама или серебра или фосфоритной бронзы.

    Наклепки на контактах также могут быть изготовлены из золота, платины, палладия и прочих сплавов, их форма плоская или плоская цилиндрическая.

    Контактное реле для автомобиля

    В случае средних токов от 0,5 до 5 Ампер ставят контакты из тугоплавких металлов и их сплавов, например, платина-иридий, вольфрам, золото-палладий и прочие.

    Беспроводное реле на 16 Ампер

    Когда предполагается работа с большими токами, контакты делают медными или из механических смесей, изготавливаемых методом спекания порошков (металлокерамика).

    Механическая и тяговая характеристики устройств

    За время срабатывания реле меняется длина на воздушном зазоре, а значит, меняется и электромагнитное воздействие на якорь. Данная зависимость называется тяговой характеристикой и выражается формулой: Fэ = f(d).

    Читайте также:  После прижигания током идет током

    Тяговая характеристика на диаграмме

    Если не брать в расчет сопротивление элементов магнитопровода, изготовленных из стали, то тяговая характеристика должна, по идее, иметь форму гиперболы, однако магнитное сопротивление на воздушном зазоре Rмd при его уменьшении также снижается и сравнивается с сопротивлением магнитопровода Rмст. Исходя из этого, магнитное усилие не может быть больше, чем некая максимальная величина Fэ max. Не противоречит логике, что при самом большом значении воздушного зазора Fэ будет минимальным.

    Когда отключается питание обмотки реле, на магнитопроводе остается намагничивание, из-за которого якорь может залипнуть. Чтобы избавиться от этого эффекта применят штифт из немагнитного материала.

    Механическая характеристика реле

    • Фактически, работа реле заключается в соединении и разъединении контактов, которых может быть 2 и намного больше. Во время перемещения якоря происходит рост силы упругости возвратной и контактных пружин. Эти силы будут иметь разное значение в зависимости от положения якоря и величины воздушного зазора. Данная зависимость носит название механической характеристики реле.
    • Во время запуска реле, якорь первым преодолевает сопротивление возвратной пружины – на графике выше это усилие отмечено участком ab.
    • На следующем участке bc отмечено усилие на ход до первой контактной пружины. Участок cd – преодоление совместного сопротивления двух пружин.
    • Логично предположить, что тяговая характеристика у нормально работающего реле должна быть выше механической.

    Интересно знать! В мощных устройствах процесс разъединения протекает намного сложнее первичного коммутирования, так как возникшая электродвижущая сила стремиться удержать значение текущего в управляемой цепи тока. В итоге в момент разъединения может образовываться искрение, а то и вовсе дуговой разряд, очень вредный для контактов реле.

    Для того чтобы нейтрализовать описанный эффект используется либо увеличение активного сопротивления, либо специальные конструкции приборов.

    Реле поляризованного типа

    На фото - электромагнитное поляризованное реле

    Работа таких устройств от описанных до этого отличается тем, что направление в котором действует электромагнитная сила меняется в зависимости от полярности тока, подаваемого на обмотку. Данный принцип реализуется посредством постоянного магнита. Подобных реле на рынке представлено великое множество, но все они делятся на мостовые и дифференциальные.

    Также их можно разделить на три типа по настройке контактов:

    • Двухпозиционные модели;
    • Двухпозиционные с преобладанием вправо или влево;
    • Трехпозиционные, имеющие зону нечувствительности.

    Принцип действия двухпозиционного поляризованного реле

    По представленной схеме можно понять, как работают такие реле:

    • С разных сторон на сердечнике намотаны две катушки, обозначенные как 1.
    • При подключении они создают устойчивое магнитное поле (Fэ) в ярме (2).
    • Постоянный магнит (3) также имеет магнитное поле Ф0(п).
    • В момент, когда якорь находится в центральном (нейтральном) положении ток на катушки не подается, и магнитный поток от постоянного магнита разбивается на 2 одинаковые части (Ф01 и Ф02), а значит, тяговая сила будет отсутствовать.
    • Как только на обмотку подается питание, образующееся магнитное поле на ярме начнет выдавать результирующее поле, прибавляясь или отнимаясь от Ф01 и Ф02, в зависимости от полярности питания.
    • Как только одно поле начинает преобладать над другим, возрастает тяговая сила, а значит, якорь начинает движение влево или вправо.

    К неоспоримым достоинствам таких реле можно отнести высокую чувствительность, быстрое срабатывание, высокий коэффициент управления. К недостаткам относятся, разве что, большие габариты, сложная конструкция и цена.

    Реле электромагнитные переменного тока

    Оптореле переменного тока

    Реле электромагнитные переменного тока, как несложно догадаться, отличается от постоянных моделей тем, что могут работать от электрических сетей с частотой тока от 50 до 400 Гц. Обозначение переменного тока на реле рисуется в виде волнистой черты. Тот же символ можно встретить и в схемотехнике – он помещается в кружочек (см. рисунок ниже).

    Схематическое изображение реле переменного тока

    Работает такое реле по следующей схеме:

    • Переменный ток подается на обмотку, после чего якорь также притягивается к сердечнику.
    • Почему контакт не размыкается при смене направления движения тока?
    • Потому что тяговое усилие будет пропорционально квадрату силы намагничивания, а значит, и квадрату тока, текущего по обмотке.
    • Получаем, что направление тягового усилия не зависит от направления тока.

    Как меняется тяговое усилие при перемене направления тока

    • Если представить себе два реле (постоянного и переменного тока) одинаковых размеров и с одинаковыми значениями самой высокой индукции, то тяговая сила у последнего будет в два раза меньше, так как оно вынуждено постоянно пульсировать с удвоенной частотой, опускаясь до нуля каждый раз, когда ток меняет свое направление, то есть 2 раза за такт.
    • Из-за этого якорю реле приходится постоянно вибрировать, что вызывает быстрый износ детали. Чтобы избавиться от этого эффекта устанавливаются дифференциальные сердечники и фазосдвигающие детали, которые не дают магнитному потоку переходить через нуль.
    • Сердечник может быть расщепленным с короткозамкнутой обмоткой, то есть конец элемента имеет пропил, делящий его на две части. На одну из таких частей и устанавливается короткозамкнутая обмотка из одного или пары витков.
    • Во время работы реле переменное магнитное поле делится на две части (Ф1 и Ф2), одна из которых (Ф2) создает в к.з. витке ЭДС, после чего образуется еще одно магнитное поле (Фкз), воздействующее на поле ЭДС создающее (Ф2), в результате чего оно начнет отставать от первого потока (Ф1). Данный сдвиг будет в пределах 60-80 градусов, а значит результирующее поле (Fэ), создающее тяговую силу, никогда не упадет до нуля, и тем более не сменит своего направления.

    Изменение тяговой силы

    Чтобы реле переменного тока работало надежно, без вибраций его параметры рассчитываются так, чтобы усилие Fэ min было максимально большим.

    Из полученной информации можно сделать вывод о том, что такие реле имеют куда худшие параметры по сравнению с постоянными по тяговому усилию и чувствительности. Добавьте сюда усложненную конструкцию, и как следствие более высокую цену.

    Однако и достоинство у таких реле хоть и одно, но неоспоримое – возможность применения в общественных сетях.

    Итак, подведем итоги. Мы разобрали назначение реле, их принципы работы, основные виды и узнали, чем отличается реле управляемое переменным током от постоянного. Информации было много, но только на первый взгляд, поэтому рекомендуем углубиться в тему, просмотрев предложенное видео.

    Источник

    

    Диод в цепи реле переменного тока

    Полупроводниковый диод или просто диод представляет из себя радиоэлемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. По аналогии с гидравликой диод можно сравнить с обратным клапаном: устройством, которое пропускает жидкость только в одном направлении.

    обратный клапан

    обратный клапан

    Диод – это радиоэлемент с двумя выводами. Некоторые диоды выглядят почти также как и резисторы:

    диод 1N4007 диод

    А некоторые выглядят чуточку по-другому:

    д226б диод д214 диод

    Есть также и SMD исполнение диодов:

    Выводы диода называются – анод и катод. Некоторые по ошибке называют их “плюс” и “минус”. Это неверно. Так говорить нельзя.

    На схемах диод обозначается так

    Он может пропускать электрический ток только от анода к катоду.

    Из чего состоит диод

    В нашем мире встречаются вещества, которые отлично проводят электрический ток. Сюда в основном можно отнести металлы, например, серебро, медь, алюминий, золото и так далее. Такие вещества называют проводниками. Есть вещества, которые ну очень плохо проводят электрический ток – фарфор, пластмассы, стекло и так далее. Их называют диэлектриками или изоляторами. Между проводниками и диэлектриками находятся полупроводники. Это в основном германий и кремний.

    После того, как германий или кремний смешивают с мельчайшей долей мышьяка или индия, образуется полупроводник N-типа, если смешать с мышьяком; или полупроводник P-типа, если смешать с индием.

    Теперь если эти два полупроводника P и N -типа приварить вместе, на их стыке образуется PN-переход. Это и есть строение диода. То есть диод состоит из PN-перехода.

    строение диода

    строение диода

    Полупроводник P-типа в диоде является анодом, а полупроводник N-типа – катодом.

    Давайе вскроем советский диод Д226 и посмотрим, что у него внутри, сточив часть корпуса на наждачном круге.

    диод Д226

    диод Д226

    Вот это и есть тот самый PN-переход

    PN-переход диода

    PN-переход диода

    Как определить анод и катод диода

    1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса

    катод смд smd диода

    2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод. Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный ;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

    Читайте также:  Эстетичные вещи в тока бока

    Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки ;-).

    воронка диод

    Диод в цепи постоянного тока

    Как мы уже говорили, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Для того, чтобы это показать, давайте соберем простую схему.

    прямое включение диода

    прямое включение диода

    Так как наша лампа накаливания на 12 Вольт, следовательно, на блоке питания тоже выставляем значение в 12 В и собираем всю электрическую цепь по схеме выше. В результате, лампочка у нас прекрасно горит. Это говорит о том, что через диод проходит электрический ток. В этом случае говорят, что диод включен в прямом направлении.

    диод в прямом включении

    диод в прямом включении

    Давайте теперь поменяем выводы диода. В результате, схема примет такой вид.

    обратное включение диода

    обратное включение диода

    Как вы видите, лампочка не горит, так как диод не пропускает электрический ток, то есть блокирует его прохождение, хотя источник питания и выдает свои честные 12 Вольт.

    обратное включение

    обратное включение диода

    Какой вывод можно из этого сделать? Диод проводит постоянный ток только в одном направлении.

    Диод в цепи переменного тока

    Кто забыл, что такое переменный ток, читаем эту статью. Итак, для того, чтобы рассмотреть работу диода в цепи переменного тока, давайте составим схему. Здесь мы видим генератор частоты G, диод и два клеммника Х1 и Х2, с которых мы будем снимать сигнал с помощью осциллографа.

    диод в цепи переменного тока

    Мой генератор частоты выглядит вот так.

    генератор частоты

    генератор частот

    Осциллограмму будем снимать с помощью цифрового осциллографа

    цифровой осциллограф OWON

    Генератор выдает переменное синусоидальное напряжение.

    синусоидальный сигнал

    синусоидальный сигнал

    Что же будет после диода? Цепляемся к клеммам X1 и X2 и видим вот такую осциллограмму.

    переменное напряжение после диода

    переменное напряжение после диода

    Диод вырезал нижнюю часть синусоиды, оставив только верхнюю часть.

    А что будет, если мы поменяем выводы диода? Схема примет такой вид.

    переменый ток после диода

    переменый ток после диода

    Что же получим на клеммах Х1 и Х2 ? Смотрим на осциллограмму.

    переменный ток после диода

    переменный ток после диода

    Ничего себе! Диод срезал только положительную часть синусоиды!

    Характеристики диода

    Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск “даташит КД411АМ”

    параметры диода КД411

    Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его ВАХ

    вольтамперная характеристика диода

    1) Обратное максимальное напряжение Uобр – это такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток Iобр – сила тока при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести к полному тепловому разрушению диода. В нашем исследуемом диоде это напряжение равняется 700 Вольт.

    2) Максимальный прямой ток Iпр – это максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении. В нашем случае это 2 Ампера.

    3) Максимальная частота Fd , которую нельзя превышать. В нашем случае максимальная частота диода будет 30 кГц. Если частота будет больше, то наш диод будет работать неправильно.

    Виды диодов

    Стабилитроны

    Стабилитроны представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение. Но чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно условие. Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся. В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь – прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ – обратное направление.

    Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры – Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона – это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон – это минимальный и максимальный ток (Imin, Imax). Измеряется в Амперах.

    Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:

    Диод

    На схемах обозначаются вот так:

    Светодиоды

    Светодиоды – особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет – это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне. Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.

    Предельное обратное напряжение (Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (Imax) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА. Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.

    светодиоды осветительные светодиоды

    Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.

    Диод

    Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.

    На схемах светодиоды обозначаются так:

    Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления

    светодиоды

    Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах

    Диод

    Светодиод – это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

    Как проверить светодиод можно узнать из этой статьи.

    Тиристоры

    Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода – управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров – это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр – Iос,ср. – среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор – (Uу), которое подается на управляющий электрод и при котором тиристор полностью открывается.

    тиристор

    а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с большой силой тока:

    На схемах триодные тиристоры выглядят вот таким образом:

    Существуют также разновидности тиристоров – динисторы и симисторы. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы – это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.

    Диодный мост и диодные сборки

    Производители также несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки. Диодные мосты – одна из разновидностей диодных сборок.

    маломощный диодный мост

    На схемах диодный мост обозначается вот так:

    Существуют также и другие виды диодов, такие как варикапы, диод Ганна, диод Шоттки и тд. Для того, чтобы их всех описать, нам не хватит и вечности.

    Очень интересное видео про диод

    Похожие статьи по теме “диод”

    Источник