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.

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:

• 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.

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).

• 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».

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»).

• 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.

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:

• 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.

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.

• 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.

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.