Реле управления IEK ORM
Реле управления IEK ORM: полный технический обзор и руководство по применению
Реле управления серии ORM от компании IEK представляют собой модульные электромеханические устройства, предназначенные для коммутации цепей управления, сигнализации и контроля в системах автоматизации электроустановок. Данные реле являются ключевым компонентом вторичных цепей распределительных щитов низкого напряжения (до 1000 В). Их основная функция – развязка между цепью управления (низковольтный выход контроллера, кнопки, датчики) и силовой цепью (катушки контакторов, пускателей, клапанов, лампы). Серия ORM характеризуется высокой надежностью, широким модельным рядом и соответствием основным международным и национальным стандартам.
Конструктивные особенности и принцип действия
Реле IEK ORM построены по классическому электромеханическому принципу. Основными компонентами являются:
- Электромагнитная система: Состоит из катушки с обмоткой из медного эмалированного провода и магнитопровода из ферромагнитного материала. При подаче напряжения на катушку создается магнитный поток, приводящий в движение якорь.
- Механическая система: Включает подвижный якорь, возвратную пружину и систему толкателей, которые передают движение на контактные группы.
- Контактная система: Набор подвижных и неподвижных контактов, изолированных друг от друга. Контакты выполнены из материалов с высокой электропроводностью и стойкостью к эрозии (например, серебросодержащие сплавы). Конструкция обеспечивает замыкание (нормально-разомкнутые контакты – NO) и размыкание (нормально-замкнутые контакты – NC) цепей.
- Корпус: Изготовлен из термостойкого пластика (полиамид PA66), обеспечивающего дугозащиту, механическую прочность и прозрачность для визуального контроля состояния. Крепление осуществляется на DIN-рейку стандарта TH35.
- 1. Напряжение и тип тока цепи управления (катушка): Определяется источником управляющего сигнала (выход ПЛК, источник питания 24В DC, фаза 220В AC). Важно выбирать реле с точным соответствием напряжения. Для цепей переменного тока используются реле с магнитопроводом, разделенным короткозамкнутым витком (для подавления вибрации якоря и гула).
- 2. Количество и тип контактов: Зависит от логики работы схемы. Для простого включения нагрузки достаточно 1з. Для схемы «пуск-стоп» с сигнализацией может потребоваться 1з+1р. Для управления реверсивным двигателем необходимы как минимум 2з+2р для обеспечения механической и электрической блокировки.
- 3. Параметры коммутируемой цепи (контакты): Это самый критичный параметр.
- Напряжение: Максимальное напряжение в коммутируемой цепи.
- Ток: Номинальный и пусковой ток нагрузки. Для индуктивных нагрузок (катушки, двигатели) пусковой ток может в 5-10 раз превышать номинальный.
- Характер нагрузки: Активная (лампы накаливания, ТЭНы), индуктивная (катушки контакторов, электромагниты), емкостная. Для индуктивных нагрузок необходимо учитывать постоянную времени затухания и возможность возникновения дуги. В некоторых случаях требуется установка RC-цепей (варисторов, супрессоров) параллельно нагрузке для гашения перенапряжений.
- 4. Режим работы: Частота срабатываний. При высокой частоте (более нескольких сотен в час) ресурс электрической износостойкости становится определяющим фактором.
- 5. Климатические условия: При работе на граничных температурах (-40°C или +70°C) характеристики могут меняться. На холоде увеличивается время срабатывания, при высокой температуре снижается допустимый ток.
- Катушка реле выбирается на напряжение 24В DC.
- Контакты: достаточно одного нормально-разомкнутого (1з) на ток не менее 1А при 230В AC.
- Цепь управления: «+24В» -> кнопка «Пуск» (NO) -> катушка реле ORM -> «-24В». Параллельно кнопке «Пуск» подключается блок-контакт пускателя и нормально-разомкнутый контакт реле ORM для создания схемы самоподхвата.
- Силовая цепь управления: «Фаза 230В» -> контакт реле ORM (1з) -> катушка магнитного пускателя KM1 -> «Нейтраль».
- В цепи управления каждого реле реализована электрическая блокировка с использованием нормально-замкнутых (NC) контактов противоположного реле. Это предотвращает одновременное включение обоих контакторов, которое привело бы к межфазному короткому замыканию.
- Дополнительно применяется механическая блокировка (если используются совместимые контакторы) или блок-контакты контакторов в цепи управления.
- Контакты реле ORM коммутируют цепи катушек контакторов, которые, в свою очередь, меняют порядок фаз на двигателе.
- Реле не срабатывает: Проверить наличие напряжения на катушке, его соответствие номиналу. Проверить целостность катушки (сопротивление).
- Реле не отпускает: Остаточная намагниченность магнитопровода (чаще у DC реле), загрязнение или приваривание контактов, механический износ.
- Сильный гул (AC реле): Недостаточное напряжение на катушке, повреждение короткозамкнутого витка, деформация магнитопровода.
- Подгорание контактов: Превышение коммутируемого тока или напряжения, частое коммутирование индуктивной нагрузки без защиты.
- Первая цифра: порядковый номер контактной группы. У реле с одной группой всегда «1».
- Вторая и третья цифры: тип вывода.
- 11, 12 – общий (подвижный) контакт перекидной группы.
- 14 – нормально-разомкнутый (NO) контакт.
- 15 – нормально-замкнутый (NC) контакт.
Принцип действия: подача номинального напряжения на клеммы катушки вызывает втягивание якоря, что приводит к переключению контактов. При снятии напряжения возвратная пружина возвращает якорь и контакты в исходное положение.
Классификация и основные технические параметры
Серия ORM делится на несколько подсерий, отличающихся количеством и типом контактов, номинальными токами и напряжениями катушки.
Таблица 1: Классификация реле IEK ORM по количеству и типу контактов
| Тип контактов (обозначение) | Количество и конфигурация | Пример модели | Типовое применение |
|---|---|---|---|
| 1з (SPST-NO) | 1 нормально-разомкнутый (NO) | ORM21 | Управление одной нагрузкой (напр., катушкой контактора). |
| 1р (SPST-NC) | 1 нормально-замкнутый (NC) | ORM11 | Цепи сигнализации останова, блокировки. |
| 1з+1р (SPDT) | 1 перекидной (NO+NC, общий подвижный контакт) | ORM31 | Переключение между двумя цепями (включение/выключение, переключение режимов). |
| 2з (DPST-NO) | 2 нормально-разомкнутых, независимых | ORM22 | Одновременное управление двумя независимыми цепями. |
| 2р (DPST-NC) | 2 нормально-замкнутых, независимых | ORM12 | Сложные схемы блокировок. |
| 2з+2р (DPDT) | 2 перекидных (2NO+2NC) | ORM32 | Реверсивные схемы управления, сложные логические цепи. |
| 4з (4PST-NO) | 4 нормально-разомкнутых | ORM24 | Управление многоэлементными нагрузками, коммутация цепей в трехфазных сетях. |
| 4р (4PST-NC) | 4 нормально-замкнутых | ORM14 | Комплексные системы аварийной сигнализации. |
Таблица 2: Основные технические характеристики реле IEK ORM
| Параметр | Значение / Диапазон | Пояснение |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение изоляции (Ui) | 500 В | Максимальное напряжение, которое может выдержать изоляция между цепями. |
| Номинальное импульсное напряжение (Uimp) | 6 кВ | Стойкость к перенапряжениям (гроза, коммутационные помехи). |
| Номинальное напряжение катушки (Uc) | Постоянный ток (DC): 12, 24, 48, 60, 110 В. Переменный ток (AC): 24, 48, 110, 230, 400 В, 50/60 Гц. | Напряжение, при котором катушка обеспечивает надежное срабатывание. |
| Потребляемая мощность катушки | ~1.5 Вт (AC), ~1.8 Вт (DC) | Мощность, потребляемая в рабочем состоянии. |
| Номинальный ток контактов (Ith) | 10 А при 250 В AC / 30 В DC | Максимальный ток, который могут коммутировать контакты в длительном режиме. |
| Максимальная коммутируемая мощность | 2500 ВА (AC), 360 Вт (DC) | Зависит от характера нагрузки (активная, индуктивная). |
| Механическая износостойкость | 30 x 10⁶ циклов | Количество срабатываний без электрической нагрузки. |
| Электрическая износостойкость (при ном. нагрузке) | 0.2 x 10⁶ циклов | Количество срабатываний под номинальной электрической нагрузкой. |
| Степень защиты (IP) | IP20 (передняя часть) | Защита от касания пальцами, нет защиты от воды. |
| Температурный диапазон эксплуатации | от -40°C до +70°C | Работоспособность в широком диапазоне температур. |
| Сечение подключаемого провода | гибкий/жесткий: 0.5 – 2.5 мм² | Рекомендуемое сечение для винтовых зажимов. |
Выбор реле управления: ключевые критерии
Корректный выбор реле ORM гарантирует долговечную и безопасную работу системы. Необходимо последовательно оценить следующие параметры:
Схемы подключения и практическое применение
Реле ORM применяются в типовых схемах управления электроприводами, освещением, вентиляцией, в схемах АВР, блокировок и сигнализации.
Пример 1: Управление трехфазным асинхронным двигателем через магнитный пускатель.
В данной схеме реле ORM выполняет роль промежуточного, развязывая слаботочную цепь кнопочного поста (24В DC) и силовую цепь катушки магнитного пускателя (~1А, 230В AC).
Таким образом, нажатие на низковольтную кнопку включает реле ORM, которое своими силовыми контактами подает напряжение на катушку пускателя, запуская двигатель.
Пример 2: Схема реверсивного управления двигателем с блокировками.
Здесь требуется два реле ORM (ORM32 — 2з+2р) для управления катушками двух контакторов (KM1 – «Вперед», KM2 – «Назад»).
Сравнение с твердотельными реле (ТТР) и контакторами
Реле ORM занимают промежуточное положение между маломощными полупроводниковыми ключами и силовыми контакторами.
| Критерий | Электромеханическое реле (ORM) | Твердотельное реле (ТТР) | Контактор |
|---|---|---|---|
| Принцип действия | Электромеханический | Полупроводниковый (симистор, тиристор) | Электромеханический |
| Коммутируемый ток | До 10 А | От единиц до сотен Ампер | От 10 до сотен Ампер |
| Быстродействие | 10-20 мс | Менее 1 мс | 20-100 мс |
| Срок службы | Ограничен механическим и электрическим износом контактов | Очень высокий (нет движущихся частей) | Ограничен механическим и электрическим износом, но рассчитан на частые коммутации под нагрузкой |
| Устойчивость к перегрузкам | Низкая, контакты могут привариться | Низкая, чувствительно к перегреву | Высокая |
| Помехообразование | Дуга при размыкании, индуктивные выбросы | Практически отсутствует | Сильная дуга, требует дугогашения |
| Сопротивление контактов | Десятки миллиом | Падение напряжения 1-2 В | Миллиомы |
| Гальваническая развязка | Есть (опторазвязка в ТТР) | Есть (опторазвязка) | Есть |
| Основная сфера | Цепи управления, сигнализация, развязка | Частые коммутации, бесшумная работа (ТЭНы, освещение) | Силовые цепи двигателей, мощных нагревателей |
Вывод: Реле ORM оптимальны для коммутации цепей управления с умеренной частотой переключений, где важна гальваническая развязка, многоконтактность и низкое сопротивление в открытом состоянии. Для коммутации мощных силовых нагрузок (>10А) или при необходимости сверхчастых переключений (>1000/час) следует рассматривать контакторы или ТТР соответственно.
Монтаж, эксплуатация и устранение неисправностей
Монтаж: Установка на DIN-рейку 35 мм. Подключение проводов производится к винтовым зажимам с усилием затяжки 0.5-0.6 Н·м. Необходимо соблюдать полярность для реле постоянного тока (A1 – «+», A2 – «–»). Для переменного тока полярность не важна.
Эксплуатация: Запрещается подавать на катушку напряжение, превышающее номинальное более чем на 10%. Не допускается коммутация токов, превышающих номинальные для контактов. При коммутации индуктивных нагрузок обязательна установка защитных элементов.
Типовые неисправности:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем реле ORM отличается от реле серии РПЛ?
Реле РПЛ – устаревшая советская/российская конструкция с открытыми токоведущими частями, обычно для монтажа на панель. ORM – современное модульное устройство в закрытом корпусе для DIN-рейки, с улучшенными изоляционными характеристиками, прозрачным кожухом, более широким диапазоном напряжений катушки и соответствием актуальным стандартам (ГОСТ, МЭК).
Можно ли использовать реле ORM для прямого управления двигателем мощностью 1.5 кВт?
Нет, категорически не рекомендуется. Номинальный ток двигателя 1.5 кВт (~380В) составляет около 3.5А, но пусковой ток может достигать 20-35А, что многократно превышает коммутационную способность контактов ORM (10А). Это приведет к быстрому подгоранию и привариванию контактов. Для этой цели необходим магнитный пускатель с соответствующим номинальным током.
Что означает маркировка контактов на корпусе (например, 11-12-14)?
Это стандартная маркировка согласно МЭК.
Пример: для реле ORM31 (1з+1р): Выводы: A1, A2 (катушка). Контакты: 11 (общий), 14 (NO), 15 (NC).
Требуется ли диод для подавления ЭДС самоиндукции при управлении катушкой реле ORM от выхода ПЛК?
Да, обязательно. Катушка реле постоянного тока – ярко выраженная индуктивная нагрузка. При отключении в цепи управления возникает высоковольтный выброс (ЭДС самоиндукции), который может повредить выходной ключ ПЛК (транзистор). Для защиты необходимо установить защитный диод (например, 1N4007) параллельно катушке реле в обратной полярности (катод к «+» катушки). Для реле переменного тока используются RC-цепи или варисторы.
Можно ли параллельно соединять контакты реле ORM для увеличения допустимого тока?
Не рекомендуется. Из-за неизбежного разброса времени срабатывания и отпускания контактов, коммутацию тока будет брать на себя один контакт, что приведет к его ускоренному износу. Для увеличения тока коммутации следует использовать реле с более мощными контактами или промежуточный контактор.
Как проверить исправность реле ORM мультиметром?
1. Катушка: Измерить сопротивление между клеммами A1 и A2. Оно должно быть в пределах от десятков Ом (для низковольтных реле) до нескольких килоом (для высоковольтных). Обрыв или короткое замыкание свидетельствуют о неисправности.
2. Контакты: В обесточенном состоянии проверить сопротивление между нормально-замкнутыми выводами (например, 11-15) – должно быть близко к 0 Ом. Между нормально-разомкнутыми (11-14) – бесконечность. После подачи напряжения на катушку ситуация должна смениться на противоположную.
Каков средний срок службы реле ORM в реальных условиях?
Срок службы напрямую зависит от режима эксплуатации. При коммутации номинальной нагрузки (например, катушки контактора 0.5А) и частоте срабатываний до 100 раз в час, реле может отработать 5-10 лет и более. При коммутации нагрузок, близких к предельным (10А), или индуктивных без защиты, срок службы может сократиться до нескольких месяцев или недель. Механический ресурс (30 млн. циклов) практически всегда превышает электрический.