Применение маломощных реле в электрической цепи 220 В

Приветствую, друзья!

В первой части статьи мы рассматривали, как устроено электромагнитное реле.

И видели, что оно содержит в себе обмотку с металлическим сердечником, подвижный якорь и контакты.

Мы поняли, зачем оно нужно.

Теперь мы познакомимся с реле ближе и посмотрим на

Принцип действия

По существу реле – это электромагнит. Когда на катушку подается управляющее напряжение, то стержень притягивает якорь, производя, таким образом, переключение цепи.

Реле бывают трех видов:

• с нормально замкнутыми контактами;
• с нормально разомкнутыми;
• перекидывающиеся.

При подаче управляющего сигнала на устройство с нормально замкнутыми коннекторами, они размыкаются, при отсутствии сигнала замыкаются. У реле с разомкнутыми коннекторами все наоборот. Напряжение на обмотке присутствует, клеммы замыкаются, отсутствует – размыкается. В перекидывающихся моделях имеется две группы коннекторов, одни нормально замкнутые, другие нормально разомкнутые. У них имеется общая клемма. При подаче тока на обмотку контакты переключаются с одного положения на другое.

Автомобильные реле: как устроены, как их выбирать и проверять

Машины год от года становятся все умнее – они уже самостоятельно вращают рулем, меняют жесткость подвески, делают водителю массаж пятой точки и многое другое… Однако конечный исполнительный механизм большинства электрических цепей автомобиля, скромная «рабочая лошадка» – это реле, практически не изменившее свою конструкцию аж с 1831 года, когда впервые было изобретено… Что обычному автовладельцу полезно знать о реле?

Как устроено и применяется реле

К ак известно, габариты и мощность выключателя, коммутирующего мощную нагрузку, должны этой нагрузке соответствовать. Нельзя включить такие серьезные потребители тока в автомобиле, как, скажем, вентилятор радиатора или обогрев стекла крошечной кнопочкой – её контакты просто сгорят от одного-двух нажатий. Соответственно, кнопка должна быть крупной, мощной, тугой, с четкой фиксацией положений on/off. К ней должны подходить длинные толстые провода, рассчитанные на полный ток нагрузки.

Но в современном автомобиле с его изящным дизайном интерьера места таким кнопкам нет, да и толстые провода с дорогостоящей медью стараются применять экономно. Поэтому в качестве дистанционного силового коммутатора чаще всего применяется реле – оно устанавливается рядом с нагрузкой или в релейном боксе, а управляем мы им с помощью крошечной маломощной кнопочки с подведенными к ней тоненькими проводками, дизайн которой легко вписать в салон современной машины.

Внутри простейшего типичного реле располагается электромагнит, на который подается слабый управляющий сигнал, а уже подвижное коромысло, которое притягивает к себе сработавший электромагнит, в свою очередь замыкает два силовых контакта, которые и включают мощную электрическую цепь.

В автомобилях чаще всего используются два типа реле: с парой замыкающих контактов и с тройкой переключающих. В последнем при срабатывании реле один контакт замыкается на общий, а второй в это время отключается от него. Существуют, конечно же, и более сложные реле, с несколькими группами контактов в одном корпусе – замыкающими, размыкающими, переключающими. Но встречаются они существенно реже.

Обратите внимание, что на нижеприведенной картинке у реле с переключающей контактной тройкой рабочие контакты пронумерованы. Пара контактов 1 и 2 называется «нормально замкнутые». Пара 2 и 3 – «нормально разомкнутые». Состоянием «нормально» считается состояние, когда на обмотку реле НЕ подано напряжение.

Наиболее распространенные универсальные автомобильные реле и их контактные выводы со стандартным расположением ножек для установки в блок предохранителей или в выносную колодку выглядят так:

Герметичное реле из комплекта нештатного ксенона выглядит иначе. Залитый компаундом корпус позволяет ему надежно работать при установке вблизи фар, где водяной и грязевой туман проникают под капот через решетку радиатора. Цоколевка выводов – нестандартная, поэтому реле комплектуется собственным разъемом.

Для коммутации больших токов, в десятки и сотни ампер, используют реле иной конструкции, нежели описанные выше. Технически суть неизменна – обмотка примагничивает к себе подвижный сердечник, который замыкает контакты, но контакты имеют значительную площадь, крепление проводов – под болт от М6 и толще, обмотка – повышенной мощности. Конструктивно эти реле сходны со втягивающим реле стартера. Применяются они на грузовых машинах в качестве выключателей массы и пусковых реле того же стартера, на разной спецтехнике для включения особо мощных потребителей. Нештатно их используют для аварийной коммутации джиперских лебедок, создания систем пневмоподвески, в качестве главного реле системы самодельных электромобилей и т.п.

К слову, само слово «реле» переводится с французского как «перепряжка лошадей», и появился сей термин в эпоху развития первых телеграфных линий связи. Малая мощность гальванических батарей того времени не позволяла передавать точки и тире на дальние расстояния – все электричество «гасло» на длинных проводах, и доходившие до корреспондента остатки тока были неспособны шевельнуть головку печатающего аппарата. В результате линии связи стали делать «с пересадочными станциями» – на промежуточном пункте ослабевшим током активировали не печатающий аппарат, а слабенькое реле, которое уже, в свою очередь, открывало путь току из свежей батареи – и далее, и далее…

Что нужно знать о работе реле?

Напряжение, которое обозначено на корпусе реле, – это усредненное оптимальное напряжение. На автомобильных реле пропечатано «12V», но срабатывают они и при напряжении 10 вольт, сработают и при 7-8 вольтах. Аналогично и 14,5-14,8 вольт, до которых поднимается напряжение в бортсети при запущенном двигателе, им не вредит. Так что 12 вольт – это условный номинал. Хотя реле от 24-вольтовой грузовой машины в 12-вольтовой сети не заработает – тут уж разница слишком велика…

Второй главный параметр реле после рабочего напряжения обмотки – максимальный ток, который может пропустить через себя контактная группа без перегрева и пригорания. Указывается он обычно на корпусе – в амперах. В принципе, контакты всех автомобильных реле достаточно мощные, «слабаков» тут не водится. Даже самое миниатюрное коммутирует 15-20 ампер, реле стандартных размеров – 20-40 ампер. Если ток указывается двойной (например, 30/40 А), то это означает кратковременный и долговременный режимы. Собственно, запас по току никогда не мешает – но это касается в основном какого-то нештатного электрооборудования автомобиля, подключаемого самостоятельно.

Выводы автомобильных реле маркируются в соответствии с международным электротехническим стандартом для автопрома. Два вывода обмотки пронумерованы цифрами «85» и «86». Выводы контактной «двойки» или «тройки» (замыкающие или переключающие) обозначаются как «30», «87» и «87а».

Впрочем, гарантии маркировка, увы, не дает. Российские производители порой маркируют нормально замкнутый контакт как «88», а иностранные – как «87а». Неожиданные вариации стандартной нумерации встречаются и у безымянных «брендов», и у компаний уровня Bosch. А иногда контакты и вовсе маркируются цифрами от 1 до 5. Так что если тип контактов не подписан на корпусе, что нередко случается, лучше всего проверить распиновку неизвестного реле при помощи тестера и источника питания 12 вольт – подробнее об этом ниже.

Контактные выводы реле, к которым подключается электропроводка, могут быть «ножевого» типа (для установки реле в разъем колодки), а также под винтовую клемму (обычно у особо мощных реле или реле устаревших типов). Контакты бывают «белыми» или «желтыми». Желтые и красные – латунь и медь, матовые белые – луженая медь или латунь, блестящие белые – сталь, покрытая никелем. Луженые латунь и медь не окисляются, но голая латунь и медь – лучше, хотя и склонны темнеть, ухудшая контакт. Никелированная сталь также не окисляется, но сопротивление её высоковато. Неплохо, когда силовые выводы – медные, а выводы обмотки – никелированные стальные.

Чтобы реле сработало, на его обмотку подается питающее напряжение. Полярность его – безразлична для реле. Плюс на «85» и минус на «86», или наоборот – без разницы. Один контакт обмотки реле, как правило, постоянно подсоединен к плюсу или минусу, а на второй приходит управляющее напряжение с кнопки или какого-либо электронного модуля.

В прежние годы чаще использовалось постоянное подключение реле к минусу и плюсовой управляющий сигнал, сейчас более распространен обратный вариант. Хотя это не догма – бывает по-всякому, в том числе и в рамках одного автомобиля. Единственный вариант исключения из правил – реле, в котором параллельно обмотке подключен диод – тут уже полярность важна.

Если напряжение на обмотку реле подает не кнопка, а электронный модуль (штатный или нештатный – например, охранное оборудование), то при отключении обмотка дает индуктивный всплеск напряжения, который способен повредить управляющую электронику. Чтобы погасить всплеск, параллельно обмотке реле включается защитный диод.

Как правило, внутри электронных узлов эти диоды уже есть, но иногда (в особенности в случае различного допоборудования) требуется реле со встроенным внутри диодом (в этом случае его символ маркирован на корпусе), а изредка применяется выносная колодка с диодом, припаянным со стороны проводов. И если вы устанавливаете какое-то нештатное электрооборудование, нуждающееся, согласно инструкции, в таком реле, требуется строго соблюдать полярность при подключении обмотки.

Обмотка реле потребляет мощность около 2-2,5 ватт, из-за чего его корпус во время работы может достаточно сильно греться – это не криминально. Но нагрев допускается у обмотки, а не у контактов. Перегрев же контактов для реле губителен: они обугливаются, разрушаются и деформируются. Такое случается чаще всего в неудачных экземплярах реле российского и китайского производства, у которых плоскости контактов порой не параллельны друг другу, контактная поверхность из-за перекоса недостаточна, и при работе идет точечный токовый разогрев.

Реле не выходит из строя мгновенно, но рано или поздно перестает включать нагрузку, или наоборот – контакты привариваются друг к другу, и реле перестает размыкаться. К сожалению, выявить и предупредить такую проблему не совсем реально.

Проверка работоспособности

На корпусе каждого реле изображена схема с номерами контактов и номиналом управляющего напряжения. Прямоугольник с выводами 85 и 86 означает катушку. Поэтому при измерении параметров обмотки нужно подключаться к ним. Другие выводы с номерами 30, 87 и 87а (88) являются ключом переключения внешней цепи.

Как тестер реле регуляторов и любого другого электромагнитного реле удобно использовать цифровой мультиметр. Это связано с тем, что он может измерять ток, напряжение и сопротивление.

Так как работоспособность устройства зависит в первую очередь от исправности обмотки, проверка начинается с измерения сопротивления катушки. Его значения лежат в пределах от нескольких десятков Ом до нескольких сотен Ом.

Для этого мультиметр переключателем переводим в режим измерения сопротивления. К выводам 85, 86 подсоединяем измерительные щупы, снимаем показания. Если сопротивление в пределах нормы, то надо проверить состояние управляемых выводов. В реле с нормально замкнутыми контактами 30 и 87, при измерении сопротивления между ними, мультиметр должен показать 0 Ом. С нормально разомкнутыми контактами 30 и 87 сопротивление между ними должно быть равно бесконечности. При подаче управляющего напряжения на выводы катушки 85 и 86 все должно поменяться с точностью наоборот.

Иногда известен только ток срабатывания, тогда измеряется сопротивление катушки. После этого показания мультиметра умножаются на ток срабатывания, и получается управляющее воздействие обмотки. Затем, подавая вычисленное напряжение, можно проверять контактную группу, как было описано выше.

На обмотку реле переменного тока можно подавать только переменное напряжение.

После проверки реле, если есть потребность и возможность регулировки контактов сделайте это. В противном случае – замените весь прибор. Его установку и извлечение нужно осуществлять при отключенном питании устройства.

Принцип работы

Работает все это так: при неработающем двигателе, якорь втягивающего реле выдвинут из корпуса из-за воздействия на него пружины. Эта же пружина удерживает через вилку бендикс с шестерней в положении, когда зацепление не осуществляется.

При повороте ключа зажигания в положение запуска сначала срабатывает втягивающее реле.

Электроэнергия, подаваемая на катушки втягивающего реле, обеспечивает появления магнитного поля внутри корпуса.

Это поле воздействует на якорь, и он, преодолевая усилие пружины, входит внутрь корпуса, после этого втягивающая катушка отключается и перестает создавать магнитное поле, но во втянутом положении якорь удерживает своим магнитным полем удерживающая катушка.

При этом якорь тянет за собой вилку, а та в свою очередь перемещает вперед бендикс по валу ротора, и шестерня его входит в зацепление с венцом маховика.

Якорь, входя внутрь корпуса, толкает шток реле стартера, и смещаясь, замыкает между собой контактные пластины плюсовых клемм.

Электроэнергия от АКБ поступает на щетки электродвигателя стартера, и ротор его начинает вращаться. А поскольку шестерня в зацепление уже вошла, то ротор начинает вращать маховик.

После запуска силовой установки и провороте обратно ключа на замке зажигания, питание на удерживающую катушку прекращается, магнитное поле ее исчезает и якорь под воздействием пружины выходит из корпуса.

При этом он через вилку выводит из зацепления бендикс, и прекращает воздействовать на шток реле. Тот в свою очередь отходя, размыкает контактные пластины, и стартер полностью отключается.

Применение в автомобиле

Наиболее часто с коммутационными устройствами приходится сталкиваться автомобилистам. Речь идет о реле регулятора генератора (стартера). О нем вспоминают, когда двигатель перестает заводиться и выясняется, что аккумулятор разряжен. Одной из причин этого является неисправность регулятора.

На старых автомобилях для поддержания постоянства напряжения использовался регулятор, состоящий из трёх устройств — стабилизатора напряжения, ограничителя тока и реле обратного тока. Регулятор не позволяет аккумулятору перезаряжаться, что продлевает срок его службы. Он бывает встроенный в щеточный блок стартера или выполняется как отдельный модуль. Его неисправность может перезарядить или не дозарядить аккумулятор. В первом случае будут видны потеки на корпусе, начнет выкипать электролит, что приведет к падению напряжения ниже 12 вольт. Во втором значения изначально будут ниже допустимого. Как результат, двигатель не заведется.

Неисправности

Выявить неисправности тягового реле не так уж и сложно. Следует отметить, что срабатывание его сопровождается щелчком – это результат втягивания якоря, и введение в зацепление шестерни.

При провороте ключа этот щелчок хорошо слышно. Так, отсутствие щелчка может указывать на обрыв в катушках, отсутствие питания, заедание якоря в одном положении.

Если же при повороте ключа зажигания щелчок слышен, но сам стартер не запускается или запускается, но крутиться очень медленно, это может сигнализировать о подгорании контактных пластин.

Продолжение работы стартера после запуска силовой установки будет сопровождаться характерным жужжанием.

Возможно, что якорь заклинило во втянутом положении, и он не может вернуться обратно, поэтому держит шестерню бендикса в зацеплении и продолжает замыкать контактные пластины.

Проверка регулятора стартера

Чтобы проверить реле регулятор стартера, не снимая его с автомобиля, можно воспользоваться мультиметром, прозвонить все подходящие к нему провода. Для этого они предварительно отключаются от регулятора. Мультиметр переводится в режим измерения сопротивления, проверяются отключенные провода.

Если все в норме, то проводники возвращают на место. Замеряется напряжение на клеммах аккумулятора при выключенном двигателе. Мультиметр переводится в режим измерения постоянного напряжения в диапазоне от 0 до 20 Вольт. Щупы цепляются к клеммам аккумулятора. Прибор должен показывать 12,2-12,7 V. Если 12 вольт и ниже, то его надо подзарядить.

Затем двигатель надо завести и снова проверить с теми же измерениями. Если напряжение в диапазоне 13,2-14 V, то это норма. Добавляем обороты двигателя до 2000 в минуту и опять замеряем. В норме мультиметр должен показывать в пределах 13,6-14,2 V. Еще добавляем оборотов до 3500 в минуту.

Ведущие производители

При покупке втягивающего реле стартера важно обращать внимание не только на его характеристики и на совместимость с имеющимся стартером, но также и на фирму-производителя . Учтите, что автозапчасти могут предлагать не только сами производители, но также и фирмы-упаковщики. Вот несколько марок, о которых автолюбителю стоит знать:

Последняя фирма является не столько производителем, сколько упаковщиком. Именно ее автозапчасти водитель сможет найти в магазине с наибольшей вероятностью. Качество можно оценить как высокое, а цену как весьма демократичную.

Выше мы писали о том, что соответствия между реле и стартером не всегда соблюдается. Учтите, что популярные производители стартеров могут использовать реле сторонних фирм. Наиболее известными производителями стартеров являются уже указанные выше фирмы, а также Magneton , Nikko , Mitsuba , Delco Remy , Cav , Poong Song , Delphi , Leece-Neville . По именам этих фирм также можно начинать поиск втягивающего реле в электронных каталогах известных интернет-магазинов.

Проверка втягивающего реле

Когда аккумулятор заряжен, а двигатель не заводится, то нужно проверить стартер.

Если генератор крутится, а двигатель нет, то в таких случаях обязательно делается проверка втягивающего реле электродвигателя и бендикса. Для этого необходимо снять стартер. После этого зачищают все контакты, и мультиметром измеряют сопротивление обмотки реле. Если значение равно бесконечности, то обмотка перегорела. В этом случае необходимо перемотать катушку или заменить ее. Прибор показывает несколько десятков Ом, значит, обмотка цела.

Затем проверяется ее работоспособность. Плюсовую клемму аккумулятора с помощью прикуривателя присоединяют к соответствующей клемме реле. А минус подключают к корпусу стартера. Должен быть слышен щелчок, тогда устройство исправно, иначе его нужно разобрать и проверить механическую часть.

Назначение электромеханизма. Принцип действия

1. В системе управления двигателем установлены два силовых реле: реле главное и реле электробензонасоса.
2. Реле главное предназначено для подачи напряжения бортсети на все исполнительные электромеханизмы и датчики системы, которые имеют номинальное напряжение питания 12В.
3. Реле электробензонасоса предназначено для подачи электропитания на электробензонасос.
4. Оба реле унифицированы по конструкции и предназначены для управления силовыми цепями до 30А. Реле электромагнитного типа с нормально разокнутыми контактами. Включение реле выполняется сигналом от блока управления, близким к массе.
5. Силовая цепь реле главного, идущая от аккумулятора, защищена от коротких замыканий на массу плавким предохранителем на 20 А, а силовая цепь от выключателя зажигания—защищена плавким предохранителем на 10А (для автомобилей УАЗ).

Конструкция электромеханизма

Параметры электромеханизма

1. Диапазон электропитания: 8. 16В.
2. Номинальное напряжение: 12В.
3. Ток управления: не более 0,2А.
4. Напряжение срабатывания: не менее 8,0В.
5. Напряжение отпускания: 1,5. 5,0В.
6. Максимальный ток в силовой цепи: 30А.
7. Активное сопротивление обмотки: 80±10 Ом.

Установка и монтаж электромеханизма на автомобиле

1. Реле главное и реле электробензонасоса устанавливаются на щитке передка над двигателем.
2. Подключение реле к жгуту проводов производится посредством четырехконтактных розеток.
3. Для автомобилей УАЗ на колодках реле дополнительно крепятся колодки с плавкими ножевыми предохранителями:
4. 20А—на колодке реле главного;
5. 10А—на колодке реле электробензонасоса.
6. Видимого внешнего отличичия реле не имеют. Основным ориентиром могут являться два фактора:
7. к колодке реле главного подходят провода большего сечения;
8. после включения зажигания реле электробензонасоса выключается примерно через пять секунд (если нет включения стартера), и, если приложить руку к корпусу реле, то вы почувствуете при его выключении короткий щелчок.

Аналоги электромеханизма

1. Реле автомобильное типа 90.3747-10 (в пластмассовом корпусе без фланца крепления, на 12В-30А) имеет аналоги:
2. 90.3747—в пластмассовом корпусе с фланцем крепления;
3. 113.3747—в металлическом корпусе с фланцем крепления;
4. 113.3747-10—в металлическом корпусе без фланца крепления;
5. 111.3747—в металлическом корпусе с фланцем крепления;
6. 111.3747-10—в металлическом корпусе без фланца крепления.

Внешние проявления неисправностей цепей электромеханизма

Схема включения реле на автомобиле ГАЗ.

Схема включения реле главного на автомобиле УАЗ.

Схема включения реле электробензонасоса.

1. Лампа неисправности не горит после включения зажигания. Электробензонасос не включается. Самодиагностика фиксирует коды неисправности 177. 179.
2. Проверьте исправность цепей реле главного 58, 18, 18а, 18б, 18в, 46.
3. Лампа неисправности горит после включения зажигания. Электробензонасос не включается. Самодиагностика фиксирует коды неисправности 167. 169. Проверьте исправность цепей:
4. реле электробензонасоса—18г, 37в, 3;
5. электробензонасоса—57, 56.

Частые вопросы

Затронем несколько интересных вопросов, которыми могут задаться как водители-новички, так и весьма опытные автолюбители. Итак:

• Какой ток втягивающего реле стартера? Ответ: многое зависит от модели стартера и реле, но в большинстве устройств через контакт управления проходит ток силой 15-20 Ампер. В некоторых случаях этот ток имеет большую силу, но также не забывайте, что сила тока зависит от того, чистые ли контакты;
• Как разобрать втягивающее реле стартера? Ответ: данный вопрос затрагивался выше. При этом добраться можно и до «начинки» неразборного реле, хотя без специальных инструментов и нарушения целостности корпуса не обойтись.

Выше мы уже описывали процесс ремонта реле. Особых сложностей с этим не возникнет даже у неопытного автолюбителя. Проблема может возникнуть лишь в ходе поисков деталей реле. Впрочем, многие детали для ремонта можно найти у уже упомянутой датской фирмы Cargo . Большая часть предлагаемых фирмой товаров произведены в странах Юго-Восточной Азии, однако их качество довольно высоко.