Управление реле: Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1

Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1

О какой нагрузке идет речь? Да о любой — релюшки, лампочки, соленоиды, двигатели, сразу несколько светодиодов или сверхмощный силовой светодиод-прожектор. Короче, все что потребляет больше 15мА и/или требует напряжения питания больше 5 вольт.

Вот взять, например, реле. Пусть это будет BS-115C. Ток обмотки порядка 80мА, напряжение обмотки 12 вольт. Максимальное напряжение контактов 250В и 10А.

Подключение реле к микроконтроллеру это задача которая возникала практически у каждого. Одна проблема — микроконтроллер не может обеспечить мощность необходимую для нормальной работы катушки. Максимальный ток который может пропустить через себя выход контроллера редко превышает 20мА и это еще считается круто — мощный выход. Обычно не более 10мА. Да напряжение у нас тут не выше 5 вольт, а релюшке требуется целых 12. Бывают, конечно, реле и на пять вольт, но тока жрут больше раза в два.

Первое что приходит на ум — поставить транзистор. Верное решение — транзистор можно подобрать на сотни миллиампер, а то и на амперы. Если не хватает одного транзистора, то их можно включать каскадами, когда слабый открывает более сильный.

Поскольку у нас принято, что 1 это включено, а 0 выключено (это логично, хотя и противоречит моей давней привычке, пришедшей еще с архитектуры AT89C51), то 1 у нас будет подавать питание, а 0 снимать нагрузку. Возьмем биполярный транзистор. Реле требуется 80мА, поэтому ищем транзистор с коллекторным током более 80мА. В импортных даташитах этот параметр называется I_c, в наших I_к. Первое что пришло на ум — КТ315 — шедевральный совковый транзистор который применялся практически везде 🙂 Оранжевенький такой. Стоит не более одного рубля. Также прокатит КТ3107 с любым буквенным индексом или импортный BC546 (а также BC547, BC548, BC549). У транзистора, в первую очередь, надо определить назначение выводов.

Обратите внимание на коллекторный ток — I_c = 100мА (Нам подоходит!) и маркировку выводов.

Цоколевка нашего КТ315 определяется так

Если смотреть на его лицевую сторону, та что с надписями, и держать ножками вниз, то выводы, слева направо: Эмиттер, Колектор, База.

Берем транзистор и подключаем его по такой схеме:

Коллектор к нагрузке, эмиттер, тот что со стрелочкой, на землю. А базу на выход контроллера.

Транзистор это усилитель тока, то есть если мы пропустим через цепь База-Эмиттер ток, то через цепь Колектор-Эмиттер сможет пройти ток равный входному, помноженному на коэффициент усиления h_fe.
h_fe для этого транзистора составляет несколько сотен. Что то около 300, точно не помню.

Максимальное напряжение вывода микроконтроллера при подаче в порт единицы = 5 вольт (падением напряжения в 0.7 вольт на База-Эмиттерном переходе тут можно пренебречь). Сопротивление в базовой цепи равно 10000 Ом. Значит ток, по закону Ома, будет равен 5/10000=0.0005А или 0.5мА — совершенно незначительный ток от которого контроллер даже не вспотеет. А на выходе в этот момент времени будет I_c=I_be*h_fe=0.0005*300 = 0.150А. 150мА больше чем чем 100мА, но это всего лишь означает, что транзистор откроется нараспашку и выдаст максимум что может. А значит наша релюха получит питание сполна.

Все счастливы, все довольны? А вот нет, есть тут западло. В реле же в качестве исполнительного элемента используется катушка. А катушка имеет неслабую индуктивность, так что резко оборвать ток в ней невозможно. Если это попытаться сделать, то потенциальная энергия, накопленная в электромагнитом поле, вылезет в другом месте. При нулевом токе обрыва, этим местом будет напряжение — при резком прерывании тока, на катушке будет мощный всплеск напряжения, в сотни вольт. Если ток обрывается механическим контактом, то будет воздушный пробой — искра. А если обрывать транзистором, то его просто напросто угробит.

Надо что то делать, куда то девать энергию катушки. Не проблема, замкнм ее на себя же, поставив диод. При нормальной работе диод включен встречно напряжению и ток через него не идет. А при выключении напряжение на индуктивности будет уже в другую сторону и пройдет через диод.

Правда эти игры с бросками напряжения гадским образом сказываются на стабильности питающей сети устройства, поэтому имеет смысл возле катушек между плюсом и минусом питания вкрутить электролитический конденсатор на сотню другую микрофарад. Он примет на себя большую часть пульсации.

Красота! Но можно сделать еще лучше — снизить потребление. У реле довольно большой ток срывания с места, а вот ток удержания якоря меньше раза в три. Кому как, а меня давит жаба кормить катушку больше чем она того заслуживает. Это ведь и нагрев и энергозатраты и много еще чего. Берем и вставляем в цепь еще и полярный конденсатор на десяток другой микрофарад с резистором. Что теперь получается:

При открытии транзистора конденсатор С2 еще не заряжен, а значит в момент его заряда он представляет собой почти короткое замыкание и ток через катушку идет без ограничений. Недолго, но этого хватает для срыва якоря реле с места. Потом конденсатор зарядится и превратится в обрыв. А реле будет питаться через резистор ограничивающий ток. Резистор и конденсатор следует подбирать таким образом, чтобы реле четко срабатывало.
После закрытия транзистора конденсатор разряжается через резистор. Из этого следует встречное западло — если сразу же попытаться реле включить, когда конденсатор еще не разрядился, то тока на рывок может и не хватить. Так что тут надо думать с какой скоростью у нас будет щелкать реле. Кондер, конечно, разрядится за доли секунды, но иногда и этого много.

Добавим еще один апгрейд.
При размыкании реле энергия магнитного поля стравливается через диод, только вот при этом в катушке продолжает течь ток, а значит она продолжает держать якорь. Увеличивается время между снятием сигнала управления и отпаданием контактной группы. Западло. Надо сделать препятствие протеканию тока, но такое, чтобы не убило транзистор. Воткнем стабилитрон с напряжением открывания ниже предельного напряжения пробоя транзистора.
Из куска даташита видно, что предельное напряжение Коллектор-База (Collector-Base voltage) для BC549 составляет 30 вольт. Вкручиваем стабилитрон на 27 вольт — Profit!

В итоге, мы обеспечиваем бросок напряжения на катушке, но он контроллируемый и ниже критической точки пробоя. Тем самым мы значительно (в разы!) снижаем задержку на выключение.

Вот теперь можно довольно потянуться и начать мучительно чесать репу на предмет того как же весь этот хлам разместить на печатной плате… Приходится искать компромиссы и оставлять только то, что нужно в данной схеме.

Разумеется вместо реле можно воткнуть и лампочку и соленоид и даже моторчик, если по току проходит. Реле взято как пример. Ну и, естественно, для лампочки не потребуется весь диодно-конденсаторный обвес.

Пока хватит. В следующий раз расскажу про Дарлингтоновские сборки и MOSFET ключи.

Оптимизация схем управления электромагнитными реле

Несмотря на стремительный прогресс в области бесконтактных полупроводниковых коммутационных устройств, применение электромагнитных реле в ряде случаев обеспечивает лучшее соотношение цена/надежность устройства.

В данной статье рассматриваются схемотехнические решения, позволяющие значительно уменьшить потребляемую обмотками реле мощность, увеличить их надежность, зачастую избавить от необходимости подбора реле с конкретными параметрами обмотки. Рассмотреныпрактические схемы реализации таких устройств.

Как известно, у реле постоянного тока есть два основных параметра: напряжение срабатывания Ucp и напряжение удержания Uуд. Как правило, Uуд в 1,5-3 раза меньше, чем Ucp. В идеальном случае Ucp нужно подать только на время срабатывания реле, а затем поддерживать Uуд. На практике Ucp подается на реле все время. Нетрудно подсчитать, какой лишний расход мощности.

На рис.1 показана схема, приблизительно обеспечивающая соотношение Ucp=2Uп, Uуд=Uп, где Uп — напряжение питания схемы. Эта схема позволяет организовать управление реле с обмоткой на 24 В при напряжении питания схемы 12 В. Мощность, потребляемая обмоткой при включенном состоянии реле, снижается в 4 раза.

Рис. 1. Схема обеспечивающая нужное соотношение для напряжения срабатывания и отпускания реле.

Конденсатор С3 заряжается через диод VD1 и резистор R3 до напряжения Uс3, примерно равному Uп. Для включения реле на базу транзистора VT1 подается напряжение открывания. Зарядный ток конденсатора С1 открывает транзистор VT2, на обмотку реле подается суммарное напряжение Uп+Uс2 (примерно 23 В), и реле срабатывает.

После разряда С3 на обмотку реле через VT1, VD1 поступает Uп, этого достаточно для удержания реле. При снятии напряжения с базы VT1 реле выключается благодаря наличию диода VD3. С1 быстро разряжается, и схема возвращается в исходное состояние.

Диод VD2 служит, как обычно, для гашения напряжения самоиндукции обмотки реле.

Номиналы конденсаторов С1-С3, параметры диодов и транзисторов, Uп схемы могут варьироваться в зависимости от типа применяемого реле. При достаточной нагрузочной способности источника питания конденсатор С2 можно исключить.

На рис.2 показана схема, позволяющая организовать управление довольно мощным реле РП-21 с обмоткой на 12 В (сопротивление обмотки 80 Ом). При традиционном подходе для этого потребовался бы источник питания с применением дорогого понижающего трансформатора.

Рис. 2. Схема управления мощным реле РП-21 с обмоткой на 12 В.

В исходном состоянии транзисторы VT1 и VT2 открыты током резистора R3. Напряжения на конденсаторе С2 недостаточно для срабатывания реле. При нажатии кнопки SB1 «Пуск» транзистор VT2 закрывается и конденсатор С2 заряжается до напряжения, примерно равного напряжению стабилизации стабилитрона VD6 (примерно 14 В).

При отпускании кнопки SB1 через открытые VT1 и VT2 напряжение с конденсатора С2 прикладывается к обмотке реле и вызывает его срабатывание. Ток перезаряда конденсатора С1 обеспечивает дальнейшее удержание реле во включенном состоянии. При нажатии на кнопку SB2 «Стоп» зарядный ток конденсатора С3 вызывает кратковременное закрытие транзисторов, что приводит к отпусканию реле.

Данная схема позволяет организовать также однокнопочное управление: нажатие в течение более 0,5 с и последующее отпускание кнопки SB1 приводит к срабатыванию реле, последующее кратковременное нажатие этой же кнопки выключает его. Можно заменить кнопку SB1 электронным ключом и управлять реле с помощью электрических сигналов. При необходимости обеспечить гальваническую развязку очень удобно применить диодный или транзисторный оптрон.

Номиналы элементов схемы для конкретного типа реле выбирают из следующих соображений: ток перезарядки конденсатора С1 должен удерживать реле во включенном состоянии и быть недостаточным для его срабатывания; напряжение стабилизации VD6 выбирают равным номинальному напряжению обмотки реле; емкость конденсатора С2 выбирают из условия надежного срабатывания реле, а С3 — его выключения. Параметры элементов VD1-VD5, VT1, VT2 выбирают в зависимости от номинальных значений тока и напряжения обмотки реле.

Хорошие результаты дает использование реле с обмоткой, рассчитанной на переменный ток при питании ее постоянным (пульсирующим) током. При экспериментах с довольно мощным реле РЭН-20, имеющим обмотку на 220 В, для удержания реле во включенном состоянии достаточно было подавать на обмотку постоянное напряжение всего 6…8 В. Примерно такие же результаты были получены с широко распространенным магнитным пускателем ПМЕ-211 с обмоткой на 380 В.

Самый простой способ оптимизации схемы включения магнитного пускателя основан на питании его обмотки пульсирующим напряжением по схеме рис.3. Диод VD1 осуществляет однополупериодное выпрямление сетевого напряжения; через диод VD2 замыкается напряжение самоиндукции обмотки.

Пускатель ПМЕ-211 с обмоткой на 380 В при таком включении надежно срабатывает от напряжения 220 В, практически устраняется гудение, иногда сопровождающее включение пускателей, значительно уменьшается нагрев обмотки. Очень удобно таким образом запитать от сети 220 В реле с обмоткой на более низкое напряжение, например 110 В, подобрав номинал гасящего резистора R1, на котором при данной схеме включения будет рассеиваться мощность в несколько раз меньше, чем при непосредственном включении обмотки в сеть через гасящий резистор.

На рис.4 показан пример оптимизации включения реле РЭН-20 с обмоткой на 220 В. При включении в сеть возникает импульс тока заряда конденсатора С1, его достаточно для срабатывания реле; дальнейшее удержание реле во включенном состоянии обеспечивает протекание тока примерно в 1 мА через резистор R1. Потребляемая мощность и нагрев обмотки при этом во много раз меньше, чем в случае обычного включения, значительно повышается надежность реле.

Рис. 3. Схема включения магнитного пускателя для питания его обмотки пульсирующим напряжением.

Подобным образом можно включать и другие типы реле, подобрав необходимые значения R1 и С1.

Рис. 4. Пример оптимизации включения реле РЭН-20 с обмоткой на 220 В.

В схеме на рис.5 конденсатор С1 заряжается до амплитудного значения напряжения сети и обеспечивает срабатывание реле при замыкании кнопки «Пуск», ток удержания определяется номиналом резистора R1.

Рис. 5. Схема включения реле РЭН-20 и ПМЕ-211.

На рис.6 показана упрощенная схема реализации устройства (например, таймера, терморегулятора), включение которого производится вручную нажатием кнопки «Пуск», а выключение -сигналом от схемы управления (СУ) при достижении заданного значения параметра, который регулируется (время, температура). Схема обеспечивает непосредственное управление магнитным пускателем с обмоткой на 220 (380) В и гальваническую развязку от сети.

Рис. 6. Схема устройства (таймера, терморегулятора), включение которого производится вручную нажатием кнопки, а выключение сигналом от схемы.

При нажатии кнопки B1 «Пуск» конденсатор С1 отключается от катушки магнитного пускателя и подключается через ограничивающий резистор R1 к сети, заряжаясь до амплитудного значения напряжения сети. Импульс разрядного тока конденсатора С1, возникающий при отпускании кнопки, вызывает срабатывание магнитного пускателя КМ1, импульс напряжения с обмотки пускателя кратковременно открывает транзистор VT2, устанавливая СУ в исходное состояние.

На выходе СУ устанавливается низкий уровень напряжения, ключ на транзисторе VT1 через развязывающий диод VD4 подает на обмотку пускателя напряжение 12 В, достаточное для удержания ее во включенном состоянии.

После того как регулируемый параметр достигает заданного значения, меняется уровень сигнала на выходе СУ, обмотка пускателя обесточивается и нагрузка выключается. На рис.7 показан пример модернизации устройства, описанного в [1], позволивший исключить промежуточное маломощное реле, значительно снизить потребляемую мощность и повысить надежность.

Рис. 7. Схема модернизации устройства.

Схема устройства защитного отключения

На рис. 8 показана практическая схема устройства защитного отключения (УЗО), разработанная с использованием вышеизложенных принципов оптимизации включения реле. Применение усилителя на микросхеме DA1 позволило значительно упростить изготовление дифференциального трансформатора (ДТ) Т1.

Рис. 8. Схема устройства защитного отключения (УЗО) питания от сети 220В.

Принцип работы устройства не отличается от традиционного: при отсутствии тока утечки с нагрузки на «землю» токи, протекающие через обмотки I и II, равны и компенсируют друг друга, напряжение на обмотке III практически отсутствует. При возникновении тока утечки на выходе микросхемы DA1 возникает пропорциональное ему усиленное напряжение.

Положительные полуволны этого напряжения вызывают заряд через стабилизатор тока на транзисторе VT2 и конденсаторе С5. Снижение напряжения на нижней по схеме обкладке конденсатора С5 ниже напряжения на базе транзистора VT1 вызывает запирание последнего и выключение реле, нагрузка обесточивается.

Управление реле в основном реализовано по схеме рис.2. При нажатии на кнопку SB2 «Пуск» конденсатор С2 заряжается до напряжения примерно 13 В, которое при отпускании кнопки вызывает срабатывание и самоблокировку (через контакт К1. 1) реле К1.

Падение напряжения на резисторе R4 используется для обеспечения двухполярного питания (±7 В) микросхемы DA1; светодиод VD6 — индикатор включения устройства. Времязадающая цепочка C5R9 обеспечивает подавление кратковременных импульсных помех с выхода DA1, возникающих, например, при искрении контактов, соединяющих устройство с нагрузкой.

Кнопка SB1 «Тест» создает искусственную «утечку» и служит для проверки работоспособности и выключения устройства. Устройство может выполнять функцию автоматического выключения при превышении заданного тока нагрузки — необходимо установить в схему резистор R2 такого номинала, чтобы вследствие определяемой им разности токов обмоток I и II ДТ при заданном максимальном токе нагрузки происходило выключение реле К1.

При изготовлении ДТ на ферритовое кольцо с наружным диаметром 20 мм равномерно наматывают обмотку III -100 витков провода 00,1…0,3 мм. Затем приклеивают трансформатор Т1 к плате и устанавливают обмотки I и II — впаивают на плату две П-образные скобки из медного провода 00,5. 1 мм, проходящие через отверстие кольца.

На рис.9, 10 показаны соответственно рисунок печатной платы и схема расположения элементов. Удобно выполнить устройство в виде сетевой вилки, использовав корпус малогабаритного блока питания.

Рис. 9. Печатная плата для схемы устройства.

Рис. 10. Расположение деталей на печатной плате.

Схема усовершенствованного варианта устройства защиты

На рис.11 показана принципиальная схема усовершенствованного варианта устройства защиты электродвигателей. В качестве исполнительного устройства используется непосредственно магнитный пускатель. В устройстве применена самая распространенная и дешевая элементная база.

Помимо обычной защиты от пропадания одной из фаз, устройство обеспечивает защиту электродвигателя от перегрева, а также от значительного перекоса фаз, который вызывает перегрев.

При нажатии кнопки SB1 «Пуск» обмотка магнитного пускателя КМ1 через диод VD5 подключается к одной из фаз сети, что вызывает срабатывание пускателя и подачу напряжения на нагрузку (электродвигатель). После отпускания кнопки «Пуск» ток, удерживающий пускатель во включенном состоянии, протекает через блокирующий контакт (БЛК) пускателя, цепочку R5R6C3VD4. Диод VD3 обеспечивает перезарядку конденсатора С3.

В случае отсутствия напряжения одной (двух) фаз пульсирующее напряжение на выходе однополу-периодного трехфазного выпрямителя VD5, VD7, VD8 имеет провалы до нуля, уровень пульсаций на выходе фильтра R7C2 увеличивается настолько, что каскад на элементах R2, VD2, VT2 начинает ограничивать амплитуду пульсирующего напряжения на обмотке пускателя КМ1, вызывая выключение последнего и обесточивание нагрузки.

Рис. 11. Принципиальная схема усовершенствованного варианта устройства защиты электродвигателей.

В случае наличия всех трех фаз, но значительном отличии амплитудного значения их напряжений (перекос фаз) уровень пульсаций на выходе фильтра R7C2 недостаточен для выключения пускателя каскадом R2VD2VT2. Каскад на транзисторе VT3 сравнивает напряжения на выходах фильтра R7C2 и делителя R9R8.

При определенном уровне перекоса фаз (в зависимости от положения движка переменного резистора R14) пульсации напряжения на резисторе R4 начинают открывать транзисторы VT4 и VT1, конденсатор С1 разряжается, каскад на транзисторе VT2 ограничивает амплитуду пульсирующего напряжения на обмотке пускателя, приводя к выключению последнего.

Датчик температуры — германиевый диод VD10 — имеет тепловой контакт с корпусом электродвигателя. При повышении температуры корпуса обратное сопротивление диода уменьшается, что приводит к открыванию транзисторов VT5, VT3, VT2 и выключению пускателя.

Рис. 12. Печатная плата для схемы защиты электродвигателей.

Переменным резистором R12 регулируют температуру срабатывания устройства. Транзистор VT6 используется как стабилитрон на 7 В.

Рис. 13. Расположение деталей на печатной плате.

Рисунок печатной платы устройства и схема установки элементов показаны на рис.12, 13. Устройство защиты можно выполнить в штатном блоке управления, использовав его магнитный пускатель и кнопочный пульт.

В.Н. Каплун. г. Северодонеик. Луганская обл., Украина. Электрик-2004-12.

Литература: 1. Яковлев В.Ф. Устройство для защиты трехфазных потребителей//Электрик. -2001. — №10.

СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕЛЕ

Многие современные радиоэлектронные устройства оснащаются небольшими реле, которые, в свою очередь, коммутируют другие, в том числе и сетевые узлы и приборы. А вот как управлять самими реле — мы и разберёмся на примере трёх схем. Все они довольно просты — меньше десяти деталей.

Схема драйвера управления для реле

   Технические характеристики:

• Питание драйвера — 12 В на 40 мА 
• Выход реле — 5 A на 230 В 
• Управление входа — 2-15 В постоянного тока 
• Светодиодный индикатор показывает состояние реле 
• Габариты платы 27 x 70 мм

Это одноканальный релейный драйвер, подходящий для разнообразных проектов. Очень простой и удобный способ взаимодействия реле для переключения мощных потребителей, которое само управляется слабым током и напряжением.

Схема управления реле одной кнопкой

Данная электрическая схема управления реле выполняется всего одной кнопкой с одной контактной группой на замыкание и без фиксации. Работает схема следующим образом: при подаче питания конденсатор С1 через резистор R1 и замкнутые контакты К1.1 заряжается практически до напряжения питания. При нажатии на кнопку S1 через её замкнувшиеся контакты, через замкнутые контакты K1.1 и резистор R1 напряжение питания подается на катушку реле К1, что приводит к включению реле. Контактная группа К1.1 переключается и теперь питание на реле поступает через резистор R1 и замкнувшиеся контакты К1.1. На время пролёта контактов реле при переключении питание катушки осуществляется за счёт накопленного заряда конденсатора С1.

После замыкания контактов реле конденсатор С1 разряжается через резистор R2. При следующем нажатии на кнопку S1, происходит заряд конденсатора С1 из-за чего напряжение на катушке реле падает и происходит размыкание её контактов. Схема возвращается в исходное состояние. Элементы R1 и C1 образуют цепь с постоянной времени в 150 миллисекунд, что достаточно для срабатывания большинства типов электромагнитных реле.

Обратите внимание, что резистор R1 является подстроечным, и следует подбирать под каждое реле индивидуально.

Схема реле с управлением одной кнопкой

Эта схема представляет собой аналог кнопки с фиксацией. Вся конструкция очень проста и реализована на самом реле и одном транзисторе. При первом нажатии на кнопку транзистор открывается током разряда конденсатора, реле замыкается и блокируется по базовой цепи транзистора своими же контактами. Конденсатор при этом отключается от питания и, если отпустить кнопку, быстро разряжается через диод и резистор. Если теперь нажать на кнопку вторично, то транзистор запрется и отключит реле. Естественно, реле должно иметь вторую пару контактов.

Правда если надо таким образом управлять включением сетевого питания, то возникает проблема, заключающаяся в том, что в начале схема обесточена. В телевизорах при включении их от пульта или в компьютерах с корпусами АТХ это решается тем, что при подключении шнура питания подобная схема сразу получает питание, а уж включать основное питание будем позже. Что касается твердотельных реле — информация по ним находится в этой статье.

   Форум по автоматике

Релейный модуль с управлением по Ethernet. Технический обзор контроллера. Релейный модуль электрической системы

Началось все с того, что магазин DFrobot предложил мне написать обзор одного из их товаров на мой выбор и этот выбор пал на то, что на мой взгляд действительно может принести пользу, хотя товаров на выбор было достаточно много, но большей частью они многим известны и большого интереса не представляют. Кроме того большая часть не совсем для меня профильная, так как требует навыков программирования, которых у меня нет.

И так получил я вполне симпатичную черную коробочку, где лежал весь комплект, вид очень представительный.

Комплект поставки в себя включает
1. Контроллер RLY-8
2. Блок питания
3. USB кабель
4. Ethernet патчкорд.

1, 2. Ethernet и USB кабели не представляют из сея абсолютно ничего особенного, за исключением пожалуй того, что USB кабель правильного типа такой часто используют для подключения принтеров.
3, 4. Блок питания 7.5 Вольта 1 Ампер, вилка с плоскими штырями, разъем на выходе стандартный 5.5/2.1

Так как комплектация особо никому не интересна, то перейду к контроллеру.
Информация со страницы магазина:
MCU: STM32
Внешнее питание: 7~23V DC
PoE питание: 44~57V DC
Аксимальный ток коммутации выходов: 277 AC-10A/125VAC-12A
Количество реле: 8
Network configuration: DHCP/Static IP Address
Control methods: Ethernet/USB
Default IP address: 192. 168.1.10 (Port:2000)
Working Temperature: -30~85℃
Size: 145mm * 90mm * 40mm
Weight: 530g

Ширина модуля составляет 145мм, что соответствует 8.5 юнита в пересчете к размерам модульного электрооборудования.

Для монтажа на DIN рейку сзади предусмотрено два фиксатора. Все бы хорошо, но фиксаторы очень жесткие и если установить модуль в принципе несложно, то вот снять будет уже куда сложнее.

По высоте устройство заметно ниже стандартного модульного оборудования потому в электрическом щитке спрячется глубоко внутри. На фото сравнение со стандартным дифференциальным автоматом Schneider.

Все разъемы для подключения питания и коммутируемых устройств вынесены на длинные торцы корпуса, отмечу правильные и качественных силовые клеммники, так называемого «лифтового» типа, где провод поджимается П-образным механизмом.

Сверху корпуса указано какой разъем за что отвечает, также сюда вынесена индикация включения каждого реле и подачи питания.
Кроме того имеется светодиод SYS и рядом отверстие для кнопки сброса к заводским установкам.
К сожалению устройство не выводит информацию о своем текущем состоянии, есть только индикация срабатывания реле, но если реле не включены, то можно узнать только о том, что подано питание. По логике за это должен отвечать светодиод SYS, но я не уверен.

Питание может быть от трех входов:
1. Ethernet, по РоЕ.
2. Разъем питания, от 7 до 23 Вольт, странно что не сделали 24 Вольта, которые являются промышленным стандартном для подобных устройств.
3. USB.

Управление при этом может быть или от Ethernet или от USB в любой комбинации питание/управление.

Есть две версии данного устройства:
1. Ethernet+USB — ссылка, цена $59.50
2. Ethernet+RS485 — ссылка, цена $79.90

У меня в обзоре показан первый вариант и честно говоря я просто не понимаю, за что берутся дополнительные 20 долларов.

Кроме того есть вариант с управлением только по Ethernet и без корпуса — ссылка, цена $83. 00

И еще два бескорпусных варианта:
1. USB+внешнее питание — ссылка, цена $77.50
2. С управлением и питанием от USB, ссылка. цена $83.00

И опять мне непонятен принцип ценообразования, так как на мой взгляд все эти устройства особо ни чем не отличаются друг от друга, но при этом обозреваемое стоит существенно дешевле.

Ладно, посмотрим что внутри, для этого выкручиваем четыре винта которые держат крышку.

А вот здесь разработчикам одновременно и плюс и минус.
Плюс — применены винты, а не саморезы.
Минус — винты обычные, потому если крышку перевернуть, они вывалятся, особенно «приятно» когда это произойдет во время монтажа в щитке.

Первое впечатление от платы — красиво.

Судя по всему разработка платы и устройства в целом заказана магазином, а не просто перепродается, потому как на плате есть название магазина.

Преобразователь питания PoE, имеется гальваническая развязка, а также диодные мосты для защиты от переполюсовки и небольшой дроссель для снижения помех.

Построен преобразователь на базе ШИМ контроллера MP6001, заявленная мощность до 12.5-15 Ватт.

Стабилизатор питания от отдельного входа использует ШИМ контроллер MP2307 от той же фирмы что и в конвертере РоЕ.
Насколько я могу судить, все три питания (PoE, от отдельного разъема и по USB) приведены к напряжению 5 Вольт, при этом по линии 5 Вольт есть предохранитель защищающий в первую очередь линию питания USB.

Выше я жаловался что входное питание максимум 23 Вольта, увы это действительно так и это ограничение ШИМ контроллера.

За подключение по Ethernet отвечает контроллер DP83848VV.

Всем остальным занимается микроконтроллер STM32F107RCT6 от STMicroelectronics. Это 32-Бит построенный на ядре ARM Cortex-M3 и работающий на частоте 72МГц. Как-то даже задумался, относительно недавно (по моим меркам) компьютеры имели более слабые процессоры.

Для коммутации нагрузок применены реле производства Hongfa — HF3FA с напряжением обмотки 5 Вольт.

Максимальный ток замыкающих контактов 10 Ампер, размыкающих — 5 Ампер.

А вот наличие этой микросхемы для меня было некоторой неожиданностью, дело в том, что это TP75176E, приемопередатчик интерфейса RS485, который в данной версии устройства просто не заявлен.
Рядом находится разъем внутрисхемного программирования (насколько я понимаю).

Судя по даташиту установлен весьма неплохой приемопередатчик.

Но мало того, его выходы разведены на контакты под USB разъемом, т.е. платы не только универсальные в плане конфигурации подключения а и отличаются только тем, какой разъем запаян. Фактически можно выпаять USB разъем, запаять обычный и получить порт RS485. Кроме того, даже на крышке устройств нет маркировки USB или RS485, т.е. и здесь универсальность, тогда собственно вопрос, за что берутся 20 долларов при покупке RS485 версии контроллера?
Хотя и это еще не все, оказалось что не только чип приемопередатчика есть на плате, так еще и все работает, специально проверил с USB-RS485 конвертером.

Раз уж перевернул плату, упомяну о еще одном недостатке. Если при взгляде сверху я порадовался за аккуратную сборку, то когда посмотрел снизу, то у меня на голове зашевелились волосы…

Здесь не просто не смытый флюс, а буквально горы этого флюса, такое ощущение что паяли с обычной канифолью, причем в большом количестве. За подобные вещи надо бить по рукам тем самым паяльником, которым паяли эти все разъемы и клеммники.

Закончим с осмотром и перейдем к программной части.
При подключении по USB драйвер подхватило само, но на всякий случай ссылка на него есть на странице магазина.

После этого запускаем приложение, также доступное для скачивания со страницы товара, хотя на самом деле ссылка перенаправляет на еще пару страниц, но все качается без проблем.
Единственная сложность, на моем основном компьютере под управлением вин7 запуск ПО занимает около минуты! При этом на планшете с вин8 запуск происходит почти мгновенно.

После этого кликаем на кнопке Com Control и получаем доступ к основному окну программы, где можно выбрать нужный СОМ порт (его номер высвечивался при первом подключении и его же можно найти в диспетчере устройств) и настроить доступ по локальной сети, например задать статический айпи адрес.

В моем случае я просто кликнул на Open Com и подключился к контроллеру.
Управление крайне простое, можно только вручную включить и выключить разные реле в любой последовательности. При перезапуске ПО оно получает данные от контроллера и отображает текущее состояние, но при перезагрузке самого контроллера все сбрасывается на ноль, увы…

В последнем окне были выбраны 3 реле из 8, соответственно они же включились в контроллере.

Питать контроллер можно от того же USB порта, блок питания в данном случае не нужен. Потребление около 100 мА когда все выключено и до 550 мА когда активированы все реле.

С подключением по сети вообще все просто супер. В режиме получения адреса по DHCP все происходит полностью автоматически, ПО само находит контроллер и выводит строку с его именем для облегчения поиска.
При необходимости адрес и имя можно задать вручную, но следует учитывать, что устройство не имеет возможности работы через «облако». Данный момент является и преимуществом и недостатком одновременно. Преимущество в безопасности, недостаток в меньшей гибкости и необходимости настройки проброса портов на роутере и желательном наличии статического айпи, хотя последнее таже решается обходными путями.

Основное окно здесь чуть проще чем в режиме работы с СОМ портом, но отличий для управления нет. Пробуем включить несколько релюшек.

Вроде работает. Подключено к коммутатору с нормальным PoE — ссылка.

Как я писал, ПО очень простое, но производитель дает полное описание протокола «общения» с контроллером, причем даже в двух вариантах — «стандартном»

И совсем уж неизвестном мне протоколе JSON. Т.е. данное устройство помимо своего основного функционала может служить как некое образовательное пособие для начинающих программистов, которые хотят изучить подобные вещи.

На ютубе я нашел видео, где человек подключил этот контроллер к какому-то медиасерверу (судя по ПО) и уже в нем настраивал работу по программе. Описание конечно совсем простейшее, но вполне наглядное.

Но радость моя была недолгой. Я включил все 8 реле и отошел на время, а буквально через пару минут контроллер ушел в перезагрузку.
Расследование показало, что при 8 включенных реле перегревается преобразователь отвечающий за питание по РоЕ. Перегревается ШИМ контроллер и уходит в защиту, но потом почти сразу включается.
Судя по показаниям тепловизора температура корпуса ШИМ контроллера достигает 125-127 градусов. В режиме с семью включенными реле такое также происходит, но минут через 5.

У меня есть сильное подозрение что преобразователь, а точнее его трансформатор рассчитан неправильно и в итоге ШИМ контроллер работает с перегрузом, потому как сам по себе контроллер потребляет не очень много. С остальными входами питание все работает отлично, проблема только при РоЕ питании.

Для сравнения слева температуры при работе от РоЕ и от обычного блока питания, думаю разница заметна без проблем.

Видеоверсия обзора.

Подведем итоги.
Как по мне, то вещь получилась в варианта 50/50, из положительного отмечу хорошую конструкцию, довольно качественные компоненты, большой выбор вариантов подключения — Ethernet, USB, RS485), возможность из версии за 60 долларов получить полнофункциональный вариант даже лучше того что продается за 80, много каналов управления, открытый протокол. Но не обошлось и без недостатков — Перегрев РоЕ преобразователя питания, отсутствие памяти последних установок, примитивное комплектное ПО.

Этот же контроллер на Алиэкспресс — ссылка, и версия с RS485 — ссылка.

На этом у меня все, надеюсь что информация была полезной и возможно кому нибудь пригодится.

Реле удаленного управления двигателем FW-STR1D

03.09.2018

В отличие от большинства бистабильных реле, которые предназначены для включения/выключения/переключения нагрузки, реле FW-STR1D изначально создавалось как реле для дистанционного управления направлением вращения электродвигателя. Таким образом, данные реле с успехом могут быть использованы для  управления механизмами открытия/закрытия ворот, поднятия/опускания жалюзи, управления рулонными шторами и другими устройствами, изменяя направление вращения электродвигателя.

Реле уже имеет встроенную электронную тепловую защиту, предохраняющую устройство от повреждения в случае перегрузок. Срабатывание тепловой защиты сигнализируется равномерным миганием светодиода «Индикатор связи» на передней панели реле. При этом происходит отключение выходной цепи и блокировка ее включения. После снижения температуры до безопасной величины нагрузку можно включить повторно.

Управление реле может осуществляется дистанционно с помощью пульта, такого, например, как FW-RC4, либо локально с помощью двухпозиционного выключателя FW-WS2. Принцип управления реле достаточно прост: одно кратковременное нажатие на клавишу запускает двигатель на выбранное направление движения. Повторное нажатие на эту же клавишу останавливает электродвигатель. При длительном (более 5 секунд) нажатии клавиши включается режим программирования времени движения электромеханизма. По умолчанию время движения составляет 30 секунд, что может быть недостаточно для полного открытия/закрытия механизма, либо наоборот – чрезмерно. В режиме программирования возможно установить время движения механизма в диапазоне от 5 до 120 секунд.

Реле использует управление по радиоканалу на частоте 868 МГц. Максимальная дальность действия составляет 100м. Однако необходимо иметь в виду, что максимальная дальность подразумевает использование реле на открытом пространстве без наличия посторонних факторов. При наличии строительных конструкция, а также при наличии помех, например, расположенные рядом линии электропередач, фактический диапазон может быть меньше. Кроме того, не рекомендуется использование пультов ДУ для управления группой приемников, т.к. необходимо учитывать возможность нарушения синхронизации, особенно, при работе на больших расстояниях, или одновременном их использование с местными (локальными) выключателями.

Основные технические характеристики:

• Напряжение питания: 85-265 В AC/DC;
• Потребляемая мощность: в рабочем режиме 1.0 Вт; в режиме ожидания 0.25 Вт;
• Частота радиоканала: 868 МГц;
• Максимальный коммутируемый ток: 2х1.5 А AC-3/250В AC;
• Напряжение на управляющем входе: 85-265 В AC/DC;
• Максимальный ток входа: <1 мА;
• Диапазон рабочих температур: -25 — +65°C;
• Степень защиты: IP20.

⚡️Управление реле переключателем без активных электронных компонентов |

На чтение 5 мин. Опубликовано 18.03.2019 Обновлено 07.07.2019

Знаю, знаю – обсуждение программного переключателя на основе реле в эпоху вездесущих микропроцессоров кажется пустой тратой времени. Ведь реле используются уже много лет. Можно ли создать что-то новое из этих давно известных устройств? Я попытался много лет назад, и думаю, что мне это удалось.

Признаю, что этот проект опоздал лет на 70, но думаю, что четкость его структуры и работы заслуживают определенного внимания. Первое, что выделяет его – это тот факт, что, несмотря на выполнение функции логической схемы, в нем не используются активные электронные элементы. Кроме того, несмотря на простую структуру, он обладает функциями гораздо более сложных цифровых систем.

Рисунок 1. Эта управляемая импульсами схема на основе двухобмоточного бистабильного реле выполняет функцию включения/выключения, запоминает свое состояние при выключении питания и постоянно защищена от помех. Номиналы компонентов некритичны.

Программный переключатель, построенный на двухобмоточных бистабильных реле, фактически является частью схемы, описанной в статье [1]. В ней автор Томми Тайлер представил схему триггера на основе реле, концепция которой очень похожа на мою идею, представленную в Польское патентное ведомство более 20 лет назад (Рисунок 1).

Эта конструкция создавалась в связи с потребностью в эффективном коммутаторе, который переключался бы импульсом тока и запоминал свое состояние при исчезновении питания, всегда оставаясь устойчивым к сбоям.

Основная идея заключалась в том, чтобы использовать тот факт, что обмотки бистабильного реле в состоянии покоя не нуждаются в источнике питания, позволяя накапливать электрический заряд, который может переключать реле.

Поскольку накопленный заряд должен иметь соответствующую полярность и попеременно питать обмотки реле, в качестве переключателя я использовал одну группу контактов реле. Это позволяет току однонаправленно течь через возбужденную обмотку и блокировать пассивную обмотку во время импульса переключения.

Конфигурация схемы такова, что благодаря возможности переключать контакты реле в положение, противоположное занимаемому в данный момент, создать электромагнитное поле способна только одна обмотка, несмотря на то, что на обе обмотки подается один и тот же управляющий импульс.

Когда подвижные контакты будут переведены в другое устойчивое положение с помощью заряда, протекающего через выбранную обмотку, низкий потенциал общей точки соединения катушек не позволит накапливаться заряду, необходимому для питания другой обмотки, до тех пор, пока вход не будет разомкнут. Даже кратковременное отпускание кнопки позволит накопить заряд, достаточный для переключения в тот момент, когда управляющий импульс появится снова.

Подобный способ переключения обмоток дает возможность создать бистабильный триггер на основе двух защелок, такой как программный переключатель на Рисунке 2. Схема триггера, построенная в соответствии с описанной выше идеей (Рисунок 1), в режиме ожидания потребляет ток в несколько миллиампер, что при определенных обстоятельствах может рассматриваться как недостаток.

Способ питания цепи хранения заряда, который предложил в своем проекте г-н Тайлер, более экономичен благодаря тому, что в режиме ожидания защелка практически не потребляет ток (если не учитывать утечку конденсаторов). Основной принцип работы остался прежним; таким образом, все преимущества, описанные ранее, а также и упомянутые в этой статье ограничения, могут быть полностью отнесены к схеме программного переключателя, представленной в данной статье.

Рисунок 2. Эта управляемая импульсами простая схема на основе двухобмоточных бистабильных реле выполняет функцию программного переключателя.

Уникальная особенность переключателя заключается в том, что в нем нет активных электронных компонентов, при сбое питания он запо­минает состояние, постоянно защищен от помех и потребляет энергию только во время пере­ключения из одного состояния в другое. Номиналы компонентов некритичны.

Ее уникальными особенностями является постоянная устойчивость к помехам и сбоям питания, способность запоминать состояние при отключении питания и нулевое потребление энергии, за исключением коротких отрезков времени зарядки конденсатора и переключения.

Представленный здесь переключатель после каждого нажатия нефиксируемой кнопки S1 выполняет следующую последовательность действий: [Активировать М1] > [Деактивировать М1] > [Активировать М2] > [Деактивировать М2] > [Активировать М1] и т. д. Следовательно, его можно использовать для управления устройствами с аналогичными циклами работы, например, приводами ворот или жалюзи.

В схеме на Рисунке 2 две группы контактов этих реле (выводы 11, 12 и 14) используются для управления триггерами. Оставшиеся группы К1 и К2 (выводы 21,22 и 24) используются для включения и выключения напряжения, питающего электрическую нагрузку.

Соединенные друг с другом средние выводы АЗ обмоток обоих реле (К1 и К2) образуют общий вход управления переключателем; он активируется путем временного замыкания на землю кнопкой S1.

Поскольку циклы переключения обеих защелок синхронизированы друг с другом, а количество циклов различно, свободные контакты реле задают последовательность подключений. Это позволяет управлять нагрузками М1 и М2 так, как описано выше.

Система не предъявляет строгих требований к номиналам компонентов. Можно использовать двухобмоточные бистабильные реле с различными рабочими напряжениями.

Необходимо только выбрать подходящие значения емкости конденсаторов, чтобы запасенной в них энергии хватало для переключения реле. Это легко сделать, проверив, способен ли выбранный конденсатор, заряженный до номинального напряжения реле, переключить его после подключения к катушке.

Сопротивления резисторов тоже некритичны. Увеличение сопротивления приведет к ограничению частоты переключения, уменьшение к более частой и динамичной реакции. Однако, уменьшая сопротивление, следует помнить, что в тот момент, когда управляющий переключатель S1 замыкает на землю заблокированную обмотку, напряжение должно быть ниже напряжения срабатывания реле.

Мини-реле (Zelo-модуль) [Амперка / Вики]

Используйте мини-реле для управления мощной нагрузкой и электроприборами с помощью микроконтроллера.

Реле на модуле справиться с током до 15 А и переменным напряжением до 250 В.

Внимание! На плате расширения присутствуют области, прикосновение к которым приведёт к поражению электрическим током. Не работайте с платой, если она подключена к бытовой сети. Для готового устройства используйте изолированный корпус.

Если вы сомневаетесь как подключить к реле электроприбор, работающий от общей сети 220 В и у вас есть сомнения, вопросы на тему того как это делается, остановитесь: вы можете устроить пожар или убить себя. Убедитесь, что у вас в голове — кристальное понимание принципа работы реле и опасностей, которые связаны с высоким напряжением.

Подключение нагрузки

В качестве теста будем управлять сетевым фильтром, к которому в будущем можно подключить любую бытовую электронику с вилкой на конце и потребляем тока до 15 А.

1. Возьмите сетевой фильтр, разрежьте провод питания посередине и зачистите контакты от изоляции.

2. Скоммутируйте сетевой фильтр с реле:

   1. Подключите один провод со стороны вилки к контакту COM.

   2. Подключите один провод со стороны розеток от фильтра к контакту NO.

   3. Соедините второй провод со стороны вилки и второй со стороны розеток от фильтра между собой. Для хорошей изоляции контактов используйте изоленту.

Нагрузка подключена, теперь можно подключать модуль реле к управляющим платформам.

Пример для Arduino

В качестве мозга для управления реле рассмотрим платформу Arduino Uno.

Схема подключения

Подключите мини-реле к 8 цифровому пину платформы Arduino. Для любителей надёжности, линии питания и управление реле мы вывели на специальный клеммник.

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield. А для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-папа», который идёт в комплекте с реле.

А если вы уже отладили устройство и планируете упаковать всю конструкцию в корпус, рекомендуем взять Srew Shield и надёжно зафиксировать все сигналы через соединительные провода «мама-папа».

Исходный код

Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.

relayBlink.ino

// пин подключения реле
#define RELAY_PIN 8
 
void setup() {
  // настраиваем пин реле в режим выхода
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
}
 
void loop() {
  // подаём на пин реле «высокий уровень»
  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
  // ждём одну секунду
  delay(1000);
  // подаём на пин реле «низкий уровень»
  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
  // ждём одну секунду
  delay(2000);
}

После загрузки скетча реле начнёт по циклу включатся на одну секунду и выключаться на две.

Пример для Espruino

В качестве мозга для управления реле рассмотрим платформу Iskra JS.

Схема подключения

Подключите мини-реле к 8 цифровому пину платформы Iskra JS. Для любителей надёжности, линии питания и управление реле мы вывели на специальный клеммник.

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield. А для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-папа», который идёт в комплекте с реле.

А если вы уже отладили устройство и планируете упаковать всю конструкцию в корпус, рекомендуем взять Srew Shield и надёжно зафиксировать все сигналы через соединительные провода «мама-папа».

Исходный код

Прошейте платформу Iskra JS скриптом приведённым ниже.

relayBlink.js

// создаём объект для работы с реле на пине P8
var myRelay = require("@amperka/led").connect(P8);
// включаем реле на одну секунду и выключаем на две секунды
// далее процесс повторяется
myRelay.blink(1, 2);

Пример для Raspberry Pi

В качестве мозга для управления реле рассмотрим одноплатный компьютер Raspberry Pi.

Схема подключения

Подключите мини-реле к 10 пину компьютера Raspberry Pi. Для любителей надёжности, линии питания и управление реле мы вывели на специальный клеммник.

Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Cap, которая одевается сверху на малину методом бутерброда. А для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-папа», который идёт в комплекте с реле.

Исходный код

Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.

relayBlink.py

# библиотека для работы с методами языка Wiring
import wiringpi as wp
# инициализация WiringPi
wp.wiringPiSetup()
# пин 10 в режим входа
wp.pinMode(10, 0)
 
while (True):
    # подаём на пин 10 «высокий» уровень
    wp.digitalWrite(10, 1)
    # ждём одну секунду
    wp.delay(500)
    # подаём на пин 10 «низкий» уровень
    wp.digitalWrite(7, 0)
    # ждём две секунды
    wp.delay(2000)

После запуска скрипта реле начнёт по циклу включатся на одну секунду и выключаться на две.

Элементы платы

Реле

Релейный модуль выполнен на основе электромеханическое реле TRU-5VDC, с контактами:

• NC — нормально замкнутый;

• NO — нормально разомкнутый;

• COM — коммутируемый контакт.

Если на управляющей обмотке реле отсутствует напряжение, то между нормально замкнутым NC и коммутируемым COM контактами есть электрическая связь, а между нормально разомкнутым NO и коммутируемым COM — нет. При подаче напряжения на управляющую обмотку нормально разомкнутый NO контакт замыкается, а нормально замкнутый NC — размыкается.

Вся электронная обвязка необходимая для управления реле уже встроена в модуль. На модуле расположен светодиод, который подскажет — замкнуто реле или нет.

Клеммник нагрузки

Электрические приборы подключается к реле в разрыв одного из двух проводов питания. Для подключения используется клеммник под винт с шагом 5 мм между контактами.

Провод от источника напряжения подключается к выводу COM, а нагрузка — к контакту NO или NC, в зависимости от задачи которую должно выполнять реле. Чаще всего реле используется для замыкания внешней цепи при подаче напряжения на управляющую обмотку. При таком способе даже если напряжение на управляющей плате по какой-то причине пропадёт, управляемая нагрузка будет автоматически отключена.

Пример подключения нагрузки читайте в начале документации.

Клеммник управления

Реле подключается к управляющей электронике через клеммник под винт с шагом 2,54 мм между контактами.

• Сигнальный (S) — управляющий контакт обмоткой реле. Подключите к цифровому или аналоговому пину микроконтроллера.

• Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.

• Земля (G) — соедините с пином GND микроконтроллера.

Светодиодная индикация

Светодиод показывает состояние реле:

• Горит когда реле включено и между контактами NO и COM есть электрическая связь, а между NC и COM — нет.

• Не горит когда реле выключено и между контактами NO и COM нет электрической связи, а между NC и COM — есть.

Принципиальная и монтажная схемы

Габаритный чертёж

Характеристики

• Реле: TRU-5VDC-SB-CL

• Рабочее напряжение: 3,3–5 В

• Потребляемый ток: 71 мА

• Максимальное коммутируемое напряжение:

• Максимальный коммутируемый ток: 15 А

• Рекомендованная частота переключения: до 1 Гц

• Время жизни: не менее 50 000 переключений

Ресурсы

Основы управляющих реле

Предоставлено www.MikeHolt.com.

Эта статья является пятой в серии из 12 статей о различиях между заземлением и заземлением.

Давайте начнем обсуждение, сосредоточив внимание на требованиях к объединению услуг.

Металлические части кабельных каналов и / или кожухов, содержащие рабочие провода, должны быть соединены вместе [разд. 250.92 (А)]. Используйте соединительные перемычки вокруг переходных шайб и кольцевых заглушек для сервисных дорожек качения (, рис.1 ). Вы можете использовать стандартные контргайки для механических соединений с дорожками качения, но вы не можете использовать их в качестве средств соединения [разд. 250.92 (B)].

Рис. 1. Следуйте этим требованиям, чтобы правильно закрепить оборудование на месте обслуживания.

Обеспечьте сервисное соединение одним из следующих способов [разд. 250.92 (B)]:

(1) Прикрепите металлические части к рабочему нейтральному проводу. Для соединения корпуса рабочего выключателя с нулевым проводом обслуживания требуется основная перемычка [разд.250.24 (B) и п. 250,28]. В корпусе сервисного разъединителя рабочий нейтральный проводник обеспечивает эффективный путь тока замыкания на землю к источнику питания [гл. 250,24 (C)]; следовательно, вам не нужно устанавливать перемычку на стороне питания в ПВХ-кабелепровод, содержащий входные провода для обслуживания [разд. 250.142 (A) (1) и п. 352.60, исключение № 2].

(2) Присоедините металлические дорожки качения к резьбовым муфтам или ступицам с указанной резьбой.

(3) Соедините металлические дорожки качения с фитингами без резьбы.

(4) Используйте перечисленные устройства, такие как контргайки соединительного типа, втулки, клинья или втулки с соединительными перемычками к рабочему нейтральному проводнику. Перечисленный соединительный клин или проходной изолятор с соединительной перемычкой к рабочему нейтральному проводнику требуется, когда металлическая дорожка качения, содержащая служебные проводники, заканчивается кольцевым выбиванием.

Перемычка на стороне питания того типа провода, который используется для этой цели, должна иметь размер в соответствии с таблицей 250.102 (C) (1), основанный на размере / площади проводников рабочей фазы внутри кабельного канала [разд.250.102 (C)]. Контргайка соединительного типа, соединительный клин или соединительная втулка с соединительной перемычкой могут использоваться для металлической дорожки качения, которая заканчивается в корпусе без кольцевого выбивания.

Крепежная контргайка отличается от стандартной контргайки тем, что она содержит крепежный винт с острым концом, который входит в металлический корпус для обеспечения надежного соединения. Присоединение одного конца служебного кабельного канала к служебной нейтрали обеспечивает необходимый путь тока короткого замыкания с низким сопротивлением к источнику.

Соединительные системы связи

Для систем связи должно быть предусмотрено оконечное устройство соединения [Art. 805], радио и телеаппаратура [ст. 810], CATV [ст. 820] и подобные системы [разд. 250.94]. Вы соединяете эти разные системы вместе, чтобы минимизировать разницу напряжений между ними.

Оконечное устройство для межсистемного соединения должно отвечать всем следующим требованиям [разд. 250.94 (A)]:

(1) Будьте доступными.

(2) Иметь емкость не менее трех проводов межсистемного заземления.

(3) Устанавливается так, чтобы не мешать открытию какого-либо корпуса.

(4) Быть надежно закрепленным и электрически подключенным к сервисному разъединителю, корпусу счетчика или проводнику заземляющего электрода (GEC).

(5) Надежно смонтировать и электрически подсоединить к разъединителю здания или GEC.

(6) Указывается как заземляющее и соединительное оборудование.

Исключение: оконечное устройство межсистемного соединения не требуется, если системы связи вряд ли будут использоваться.

«Межсистемное заземляющее соединение» — это устройство, которое обеспечивает средства для подключения соединительных проводов систем связи (витой провод, антенны и коаксиальный кабель) к системе заземляющих электродов здания [ст. 100] ( Фиг. 2 ).

Рис. 2. Оконечное устройство для межсистемного соединения должно соответствовать всем требованиям гл. 250,94 (А).

Склеивание металлических частей

Металлические части, предназначенные для использования в качестве заземляющих проводов оборудования (EGC), должны быть соединены вместе, чтобы гарантировать, что они могут безопасно проводить любой ток короткого замыкания, который может быть на них наложен [разд.110.10, п. 250.4 (A) (5), п. 250.96 (A) и Таблица 250.122 Примечание].

Непроводящие покрытия (например, краска) необходимо удалить, чтобы обеспечить эффективный путь тока замыкания на землю, или концевые фитинги должны быть спроектированы так, чтобы их удаление не требовалось [разд. 250,12].

Соединение цепей 277 В и 480 В

Металлические кабельные каналы или кабели, содержащие цепи 277 В или 480 В, оканчивающиеся кольцевыми заглушками, должны быть прикреплены к металлическому корпусу с помощью перемычки размером в сек. 250.122 [Разд. 250.102 (D)].

Там, где не встречаются выбивки увеличенного размера, концентрические или эксцентричные, или если коробка или корпус с концентрическими или эксцентрическими отверстиями указаны в списке для обеспечения надежного склеивающего соединения, перемычка не требуется. Но вы должны использовать один из методов, перечисленных в Исключении из Разд. 250,97. Например, используйте две контргайки на жестком металлическом трубопроводе или промежуточном металлическом трубопроводе — один внутри и один снаружи ящиков и шкафов.

Перемычки для подключения оборудования должны закрываться любым из восьми способов, перечисленных в разд.250,8 [Разд. 250.102 (B)]. К ним относятся перечисленные соединители давления, клеммные колодки и экзотермическая сварка.

Размер перемычки на стороне питания

Размер перемычки на стороне питания должен соответствовать Таблице 250.102 (C) (1), в зависимости от размера / площади фазного проводника внутри кабелепровода или кабеля [разд. 250.102 (C) (1)].

Если фазные провода питания соединены параллельно в двух или более кабельных каналах или кабелях, установите размер перемычки заземления на стороне питания для каждого из них в соответствии с Таблицей 250.102 (C) (1), исходя из размера / площади фазных проводов в каждой кабельной канавке или кабель [Сек.250.102 (C) (2)].

Размер одной перемычки на стороне питания, устанавливаемой для соединения двух или более дорожек или кабелей, должен соответствовать Таблице 250.102 (C) (1), Примечание 3, исходя из эквивалентной площади фазных проводов на стороне питания [разд. 250.102 (C) (2)].

Давайте рассмотрим пример, который поможет прояснить эти требования.

Вопрос : Какой размер перемычки на стороне питания требуется для трех металлических кабельных каналов, каждая из которых содержит служебные проводники 400 тыс. Км мил?

Ответ : согласно п.250.102 (C) (2) и Таблица 250.102 (C) (1), вам понадобится соединительная перемычка 1/0 AWG на стороне питания для каждой дорожки качения. Для нескольких кабельных каналов допускается использование одной перемычки на стороне питания в зависимости от эквивалентной площади фазных проводов на стороне питания.

Размер соединительной перемычки на стороне нагрузки

Размер соединительной перемычки на стороне нагрузки устройств максимального тока фидера и ответвленной цепи в сек. 250.122 [Разд. 250.102 (D)].

Давайте рассмотрим еще один пример, который поможет прояснить эти требования.

Вопрос : Перемычка заземления оборудования какого размера требуется для каждого металлического кабельного канала, где проводники цепи защищены устройством защиты от перегрузки по току (OCPD) на 1200 А?

Ответ : Если вы используете одну соединительную перемычку для соединения двух или более металлических дорожек качения, измеряйте ее размер в секунду. 250.122, исходя из рейтинга самой большой цепи OCPD. В этом случае быстрая проверка таблицы 250.122 показывает нам, что требуется соединительная перемычка оборудования 3/0 AWG ( рис.3 ).

Рис. 3. Подбирайте перемычку для подключения оборудования в соответствии с номиналом самого мощного устройства защиты от тока перегрузки в цепи.

Соединение систем трубопроводов и обнаженного конструкционного металла

Металлический водопроводный трубопровод с непрерывным электрическим током должен быть соединен с одним из следующих [разд. 250.104 (A) (1)]:

(1) Корпус сервисного выключателя

(2) Рабочий нулевой провод

(3) GEC, если достаточное сечение

(4) Один из заземляющих электродов заземления электродная система, если GEC или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер

Соединительная перемычка системы металлических трубопроводов должна быть медной, если в пределах 18 дюймов.поверхности земли [гл. 250.64 (A)] и надлежащим образом защищен от физического повреждения [разд. 250,64 (В)].

Дорожка качения из черного металла, содержащая GEC, должна быть электрически непрерывной путем соединения каждого конца дорожки качения с GEC [разд. 250.64 (E)]. Точки крепления должны быть доступны.

Размер перемычек для перемычки металлических водопроводных трубопроводов указан в Таблице 250.102 (C) (1) в зависимости от размера / площади проводников рабочей фазы. Они не должны быть больше меди 3/0, алюминия или алюминия, плакированного медью, или алюминия с медью толщиной 250 тыс. См, за исключением случаев, предусмотренных в разд.250.104 (А) (2) и (А) (3).

Склеивание не требуется для изолированных участков металлического водяного трубопровода, подключенного к неметаллической системе водяного трубопровода. Фактически, эти изолированные участки металлических трубопроводов не следует соединять, поскольку они могут стать причиной поражения электрическим током при определенных условиях.

Когда электрически непрерывная металлическая водопроводная система в отдельном помещении металлически изолирована от других людей в здании, металлическая водопроводная система для этого человека может быть подключена к клемме заземления оборудования распределительного устройства, распределительного щита или щита.Выберите размер перемычки в зависимости от номинального значения OCPD цепи в секунду. 250.102 (D) [Разд. 250.104 (А) (2)].

Металлическая водопроводная система здания, снабженная фидером, должна быть подключена к одному из следующих компонентов:

(1) Клемма заземления оборудования в корпусе отключения здания.

(2) Заземляющий провод фидерного оборудования.

(3) Один из заземляющих электродов в системе заземляющих электродов, если заземляющий электрод или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер.

Размер соединительной перемычки в сек. 250.102 (D), но он не обязательно должен быть больше, чем самый большой провод фазы фидера или ответвительной цепи, питающей здание.

Другие металлические трубопроводные системы в здании или прикрепленные к нему должны быть соединены [разд. 250.104 (B)]. Трубопровод считается соединенным, если он подключен к прибору, который подключен к заземляющему проводу оборудования цепи.

Информационное примечание 1. Склеивание всех металлических трубопроводов и металлических воздуховодов обеспечит дополнительную безопасность.

Информационное примечание 2: Дополнительную информацию можно найти в NFPA 54, , Национальном коде топливного газа и NFPA 780, стандарте для установки систем молниезащиты .

Открытый конструкционный металл, который соединен между собой в металлический каркас здания, должен быть прикреплен к одному из следующих [разд. 250.104 (C)]:

(1) Корпус отключения для обслуживания.

(2) Нейтраль в сервисном разъединителе.

(3) Корпус разъединителя здания для питаемых от фидера.

(4) GEC достаточного размера.

(5) Один из заземляющих электродов системы заземляющих электродов, если GEC или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер.

Комментарий автора : Это требование не распространяется на металлические элементы каркаса (например, металлические стойки) или металлическую обшивку здания.

Металлические водопроводные системы и конструкционные металлические конструкции, соединенные между собой для образования каркаса здания, должны быть соединены с вторичной обмоткой трансформатора за сек.250.104 (D) (1) — (D) (3). Например, открытый конструкционный металл, используемый таким образом в области, обслуживаемой трансформатором, должен быть соединен с нейтральным проводником вторичной обмотки, где GEC подключается к трансформатору [разд. 250.104 (D) (2)].

Исключение № 1: соединение с трансформатором не требуется, если металлический каркас служит заземляющим электродом [разд. 250,52 (A) (2)] для трансформатора.

Не виноват

Учитывая все детали, при подключении для тока короткого замыкания вероятно упущение или недосмотр.Это могло привести к трагическим последствиям.

Попробуйте этот метод проверки. На монтажном чертеже отметьте все точки, в которых перемычка должна обеспечивать обратный путь к источнику повреждения. Затем пройдите по установке с этим рисунком и отметьте недостающее.