Импульсные реле для управления освещением и их использование

Импульсные реле для управления освещением и их использование

Часто не хватает одного выключателя для управления освещением, например, когда нужно включить свет в начале длинного коридора и выключить его, когда вы дойдете до конца. Это реализуется путём установки проходных выключателей, достаточно просто, нужно лишь проложить трехжильный кабель между ними.

А вот если нужно реализовать управление освещением из большего количества мест, возникают сложности с прокладкой проводов к перекрёстным выключателям, их соединении. Гораздо проще использовать особое реле в подобных схемах. В этой статье мы рассмотрим, что такое импульсное реле и как с ним работать.

Содержание статьи

Что это?

Обычные реле работают просто, когда напряжение подано на катушку — контакты замыкаются (или размыкаются), когда нет — возвращаются в исходное положение. В импульсных реле, или как их ещё называют — бистабильных — дело обстоит иначе. Когда на реле подают импульс напряжения, оно включается, когда подают следующий импульс — выключается.

Обычные бистабильные реле используются в автоматике и охранных системах, при подаче импульса одной полярности – якорь реле переходит в одно положение, замыкая пару контактов, а при подаче импульса обратной полярности происходит обратный процесс – якорь переходит в противоположную сторону, переключая контакты.

Импульсные реле бывают:

электронными, в них установлена плата с микроконтроллером и силовой полупроводниковый ключ — симистор.

Электромагнитными — в них установлена электромагнитная катушка и переключающий механизм реле.

Принцип работы

Импульсные реле для управления освещением работают в цепях переменного тока напряжением 220В. В первую очередь его используют для реализации схемы управления освещением из разных мест. Для начала рассмотрим, как это делают без реле – с помощью проходных и перекрестных выключателей.

Схема управления светом из 2-х мест:

Схема управления светом из 4-х мест:

Главным недостатком таких схем является большое количество кабелей, которое необходимо для её реализации, а также непростой монтаж.

Чтобы решить эту проблему можно использовать импульсное реле. Обычное реле любого типа включено, когда на его катушку подано напряжение, а для импульсного достаточно кратковременной подачи напряжения, т.е. импульс.

Это вводит первое требования – для управления импульсным реле нужны выключатели без фиксации, иначе говоря – выключатели с возвратной пружиной. Также могут применяться кнопки, которые используют для дверных звонков (они же и являются кнопками без фиксации).

Импульсные реле выпускаются нескольких разновидностей: для монтажа на DIN-рейку, в дозовую (распаячную) коробку, для монтажа непосредственно в сам светильник. Некоторые производители светотехнического оборудования комплектуют свои светильники импульсными реле, в результате чего можно управлять несколькими группами ламп одним выключателем по двухпроводной линии.

Кроме простых импульсных реле, рассчитанных на простое включение – выключение нагрузки, существуют импульсные реле со встроенным таймером. Применять такие устройства оптимально на лестничных маршах, проходных коридорах, в помещениях, где много дверей.

Для примера, рассмотрим одну из популярных моделей такого реле – Меандр РИО-1.

У него есть три управляющих входа, они обозначаются буквами «Y», «Y1», «Y2», расположенными в верхней части корпуса, и тремя клеммами для подачи питания и подключения нагрузки «11», «14» и «N».

11, 14 – контактная группа, на один из них подают фазу, а к другому подключают нагрузку.

Y – «Включить/выключить». При подаче напряжения (фазы) на этот вход реле переключается из включенного в выключенное состояние и наоборот, в зависимости от текущего состояния. Не имеет приоритета перед остальными.

Y1 – «Включить». При подаче напряжения на эту клемму контакты реле замыкаются, если они уже замкнуты – ничего не происходит. Имеет приоритет перед входом Y, то есть, если на нем есть сигнал и вы подадите импульс на этот вход, то контакты реле замкнутся, если они разомкнуты.

Y2 – «Выключить». Имеет приоритет перед остальными входами, при подаче на него сигнала цепь принудительно разомкнется.

N – Нейтральный (нулевой) провод.

Контакты 11 и 14 замыкаются в момент перехода фазы через ноль, это продлевает срок службы контактов и ламп, подключенных к ним, за счет того, что при таком переключении ограничивается бросок тока. Технические характеристики импульсного реле приведены в таблице ниже.

Первое на что следует обратить внимание – это на то, что минимальное время удержания сигнала управления – 0.3 с. Это важно, если вы проектируете микроконтроллерную схему управления этим реле. В случае использования в классическом варианте с выключателями – это не имеет особого значения.

Следующий интересный пункт – это «количество кнопочных выключателей с индикатором тлеющего разряда», как известно для того чтобы работала подсветка на выключателях через них должен протекать ток. Если вы используете лампы накаливания – это не имеет особого значения, ведь ток пойдет по цепи – фаза, индикатор, лампа, ноль. Но если вы используете светодиодные или компактные люминесцентные лампы, то те начинают мигать в выключенном состоянии или даже светиться.

В случае же с внутренним устройством реле, то его чувствительность к входному току позволяет подключить от 5 до 20 таких выключателей, в зависимости от входа. За конкретными значениями обратитесь в таблицу выше.

РИО-1 способно коммутировать токи до 16А или лампы накаливания мощностью до 2000Вт.

Рассмотрим временную диаграмму РИО-1.

Временной диаграммой называется график, на котором отображается зависимость состояния выходов, от входных сигналов.

Что на ней изображено? Предположим, что реле используется по назначению и включает лампочку.

Для участка обозначенного, как «I»:

1. Подаем импульс на Y – на выходе 14 (контакт к которому подсоединяется нагрузка) появляется напряжение лампа включается.

2. Еще раз подаем импульс на Y – на выходе 14 исчезает напряжение, лампа гаснет.

1. Подаем импульс на вход Y1 – напряжение на 14 клемме появляется, лампа включается.

2. Подаем импульс на вход Y2 – напряжение на 14 клемме исчезает, а лампа выключается.

1. Подаем импульс на вход Y – напряжение на 14 клемме появляется, лампа включает, если сейчас подать повторный импульс на эту же клемму, то она выключится.

2. Подаем импульс на вход Y2 – лампа выключается.

Зачем это нужно? Во-первых это удобно, если у вас установлено несколько таких реле, подключив одну кнопку выключения для всех ламп к контактам Y2 каждого из реле вы сможете их выключить все вместе независимо от того в каком состоянии (включено или выключено) находится каждое из них. Таким же образом можно реализовать включение групп или всех ламп в помещении от одной кнопки и поочередное выключение и прочее.

Если для управления, к примеру, светильником при помощи проходных выключателей с двух и более мест, необходимо прокладывать к выключателям три и более провода, сечением соответствующим мощности светильника но не менее 1.5 мм кв, то для управления тем же светильником с помощью импульсного реле необходимо проложить один двухжильный кабель, сечением 0.5 мм кв, в качестве управляющих механизмов (выключателей) подойдут кнопки типа звонковых, с нормально открытыми контактами.

В итоге, в процессе монтажа, получается немалая экономия на материалах, особенно если учесть, что цены на кабельную продукцию растут ежедневно, плюс к стоимости кабелей необходимо прибавить стоимость самих проходных выключателей.

Пример изображен на видео:

Чтобы сэкономить ваше время, можете сразу перемотать на 5 минуту видео, там начинается демонстрация работы цепи.

Схема подключения

Реле предполагается использовать в схемах выключения света из нескольких мест, для её реализации достаточно к каждому из выключателей без фиксации провести двухжильный тонкий провод, вплоть до 2х0.5, ведь это сигнал управления, а не силовая цепь.

Силовые питающие провода подключаются к коммутирующим контактам реле. При этом не имеет значения, сколько и со скольких мест выключателей может быть подключено. Ниже изображена простейшая схема с тремя выключателями.

Другая схема, отличается от предыдыщей тем, что в первой группе каждая группа ламп может управляться из трёх мест. Кроме этого все лампы обеих групп могут быть включены или выключеныы из пары дополнительных выключателей одним нажатием, они подписаны на схеме, как «ВКЛ.» и «ОТКЛ.».

Это удобно, если разместить эти выключатели возле входной двери и когда вы придете домой, то сможете сразу включить свет во всей квартире, или нажать на «ОТКЛ.» чтобы весь наверняка потушить все светильники в доме.

Если вы собираетесь использовать это реле в паре с датчиком движения, то нужно предусмотреть, что когда датчик сработает, реле включится и загорится свет, когда вы уйдете из поля зрения датчика, через какое-то время он снимет управляющий сигнал, а свет продолжит гореть. Поэтому нужно предусмотреть кнопку отключения света и принудительного включения света. Их подключают к контактам Y1 – включение и Y2 – выключение соответственно.

Импульсное секционное реле

Отдельное слово нужно сказать о секционных реле, они предназначены чтобы с одной кнопки включать по очереди разные группы ламп или все группы одновременно. Так вы можете управлять многорожковой люстрой по двум проводам, и вам не придется прокладывать дополнительную проводку к ней от выключателя.

На корпусе этого реле указана и схема подключения (в конкретном случае нарисованы две кнопки, т.е. предполагается управление из двух мест) и временная диаграмма, оно рассчитано на две группы ламп:

Первое нажатие – включается 1 группа ламп;

Второе нажатие – включается 2 группа ламп, а 1 группа выключается;

Третье нажатие – вторая группа ламп остается включенной, но к ней добавляется 1 группа (все лампы включены);

Четвертое нажатие выключает все лампы.

Заключение

Мы рассмотрели импульсные реле для управления освещением. Эти приборы значительно упростят монтаж электропроводки и обеспечат нормальное функционирование светильников. Секционные реле избавят от необходимости прокладывать проводку для многорожковой люстры. Также могут использоваться в схемах умного дома и прочих автоматизациях управления освещением.

Подключение импульсного реле для управления освещением

При современном электромонтаже часто используют кардинально новые элементы. Одним из таких является импульсное реле (ИР). Механизм позволяет легко управлять освещением сразу из нескольких мест, что особенно удобно для длинных протяженных помещений или двора. Также можно ставить простой одноклавишный выключатель сразу для нескольких осветительных приборов в комнате.

Устройство и принцип действия ИР

Конструктивно реле состоят из таких блоков:

• Катушка. Представляет собой тонкий медный провод, который наматывают на немагнитный материал, не пропускающий электричество. Это может быть тканевое или лаковое покрытие.
• Сердечник. Приходит в движение в момент прохождения тока через намотку катушки за счет того, что содержит железо.
• Якорь (подвижный). Имеет вид пластины, оказывающей воздействие на замыкающие контакты.
• Переключатель состояния цепи. Его еще именуют контактной системой.

Действие ИР полностью базируется на таком физическом явлении как электромагнитная сила. Принцип работы реле шагово:

• При включении ИР через сердечник катушки проходит ток.
• В результате сердечник, притягивая его, одновременно приводит в работу все силовые контакты. Причем они бывают нормально открытыми или закрытыми.

ИР — это своеобразный механизм, который разрывает или замыкает электрическую цепь. Иногда для более точной работы к устройству подключают резистор, полупроводниковый диод или конденсатор.

Разновидности ИР

Все реле управления освещением делят на две группы:

• Электромеханические. За действие устройства отвечает механизм.
• Электронные. Мозгом ИР является печатная плата, оснащенная микроконтроллером.

Все типы импульсных реле характеризуют по таким признакам:

• Ток выхода — его максимальный показатель для зажимов катушки на момент выхода якоря.
• Ток втягивания. Меньшее его значение при возвращении рабочего якоря в первичное положение.
• Коэффициент возвратный. Соотношение токов выхода к току втягивания.
• Величина срабатывания. Это оптимальное значение входящего сигнала, на который реагирует импульсный выключатель.
• Уставка. Параметр срабатывания механизма в определенных пределах, заданных в реле.
• Номинальные значения. Все показатели по току, напряжению, обеспечивающие работу устройства.
• Время срабатывания. Продолжительность срабатывания на заданную команду. Может варьироваться от 0,0001 сек. до 1 мин.

Большей популярностью пользуются именно электромеханические устройства.

Схема подключения реле с одним нормально открытым контактом

Реле-выключатель можно подсоединять по одной из самых простых схем. Это серьезно облегчает работу мастера. Главное помнить: выключатель, отвечающий за процесс освещения, должен находиться только в разомкнутом состоянии. Обусловлено это тем, что он имеет размыкающую пружину, которая мгновенно срабатывает в момент нажатия на кнопку. В результате происходит замыкание цепи в другом месте.

Подсоединение выполняют так:

• один выход контакта подводят к фазе;
• другой — к нулю;
• нулевой провод тянут к каждой лампе, задействованной в освещении.

Запрещено превышать допустимое количество выключателей, указанное в паспорте к реле. Если игнорировать это, прибор может часто срабатывать ложно.

Чтобы аппарат не искрил в момент включения, желательно устанавливать и конденсатор. Окончив монтаж импульсного реле для управления освещением, делают полноценную изоляцию контактов. Для этого лучше применить специальные термоусадочные кембрики.

Достоинства и недостатки

Если рассматривать плюсы и минусы импульсных реле, делать это нужно для каждого вида отдельно. Переключатели электромеханические имеют следующие преимущества:

• Выгодная стоимость в сравнении с электронными.
• Мощная изоляция 5 кВ между контактной группой и катушкой обмотки.
• Слабое падение напряжения на выключенных контактах, а значит, низкий процент нагрева устройства.
• Инертность к скачкам перенапряжения и помехам, возникающим во время молний.
• Возможность управления линией с оптимальной нагрузкой до 0,4 кВ.

• Возникновение радиопомех при включении и выключении цепи. Чтобы избежать такого эффекта, нужно прибегать к экранированию, либо увеличивать расстояние от реле до устройств, подвергающихся сторонним волнам.
• Относительно быстрый износ переключателя при высоких напряжениях и токах. К нему относят деформацию пружин, окисление контактов.
• Более длительное время срабатывания, чем у выключателей с платой.

Для электронных проходных реле характерны такие достоинства:

• отменная скорость переключения;
• хорошая безопасность для мастера и пользователей;
• широкий выбор моделей;
• приемлемая стоимость;
• наличие индикаторов, оповещающих о режиме работы устройства;
• бесшумное функционирование;
• расширенный ряд возможностей.

Электронные реле могут монтироваться по-разному — на DIN-рейки щитка или сразу в подрозетник.

• сильный перегрев до критической точки при условии коммутации большого тока;
• нарушение работы при малейших сбоях в сети;
• частые беспричинные на взгляд мастера «глюки» с импульсами;
• наличие высокого сопротивления при закрытом положении;
• отключение реле, если в сети произошло кратковременное падение напряжения;
• возможность работы некоторых видов устройств лишь при постоянном токе;
• замедленный пропуск тока обратного обычному направлению из-за особенностей полупроводниковой схемы.

Несмотря на то что электронные управляемые переключатели имеют больший ряд минусов, устройства постоянно дорабатывают и совершенствуют. Поэтому возможно, скоро они вытеснят электромеханические реле полностью.

Как избежать ошибок на 3 уровнях при подключении ИР к электрощиту

Для мастера без опыта задача подключения реле становится достаточно сложной. Специалист часто теряется при определении последовательности соединения элементов друг с другом. Причем работа будет тем сложнее, чем больше используемых выключателей. Самым простым считается монтаж реле к одноклавишному элементу.

На самом деле работа не так сложна, как кажется. Главное – соблюдать все требования к монтажу, тогда количество кнопок управления реле может быть неограниченным.

При условии трех уровней подключения следует выполнять пошаговый монтаж.

• Установку УЗО для защиты освещения.
• Монтаж автомата сразу для нескольких групп источников подсветки.
• Установку импульсного реле.

Если сделать всю работу в приведенной последовательности, управлять источниками света внутри одного помещения можно будет при помощи одноклавишного автоматического выключателя, вместо многоклавишного. Это позволяет пользователю не путаться в кнопках.

При работе с электросчетчиком, ИР и другими элементами сети желательно все делать в прорезиненных перчатках и обязательно обесточивать линию.

Импульсные реле с МАСТЕР-ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ

Приветствую вас, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info!

Управление освещением на импульсных реле с централизованным управлением от МАСТЕР-ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ — востребованные реалии современного времени.

Реализация такого решения позволяет собрать схему, в которой каждый отдельный светильник (или несколько светильников, подсветок, LED-лент, трекинговых светильников, группы точечных светильников и т.д.) может управляться из нескольких мест в квартире (доме), и в то же время при выходе можно одним нажатием на кнопку погасить сразу все освещение в квартире (доме).

При этом, если дома кто-то остался, например, в раннее время суток еще спит при вашем уходе, то он может включить или выключить любой источник освещения по необходимости.

Т.е. в отличие от схемы МАСТЕР-ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ с применением контактора, такая схема после нажатия на кнопку «Погасить все», сохраняет возможность локального управления всеми источниками освещения в квартире или доме.

Для такой логики работы необходимо все управление освещением в квартире реализовать на импульсных реле.

Т.е. на каждую линию освещения, которая обычно управляется клавишным выключателем, устанавливаем импульсное реле. Каждая клавиша обычного выключателя — отдельное импульсное реле.

Бонусом мы получаем возможность каждым импульсным реле управлять из нескольких мест — двух, трех и более. Просто кнопки, управляющие импульсными реле (вместо обычных клавишных выключателей) подключаем параллельно.

Импульсное реле может включать как одинарный светильник, так и группу светильников, главное, чтобы суммарный коммутируемый ток не превышал допустимого тока через контакты реле. Обычно это 10А.

Для возможности централизованного управления всеми импульсными реле одновременно (т.е. от кнопки Мастер-выключателя) существуют специальные дополнительные модули, которые механически крепятся (слева или справа в зависимости от производителя) к корпусу самого импульсного реле.

У Hager это модуль Hager EPN050. Он крепится слева к реле и позволяет включать или отключать всю группу импульсных реле. Т.е. может быть две кнопки ВКЛ. ВСЕ и ОТКЛ. ВСЕ. Чаще всего используется только одна кнопка ОТКЛ. ВСЕ.

При этом сколько импульсных реле в группе, столько необходимо и дополнительных модулей централизованного управления.

Для частных домов или коттеджей можно организовать поэтажное управление освещением: на каждом этаже свой мастер-выключатель всего освещения, а при выходе из дома центральный выключатель, который отключает все освещение в доме и на участке.

Для этого используется модуль Hager EPN052.

В видео-обзоре ниже я показываю, как работает схема централизованного управления импульсными реле на Мастер-выключателе на примере конкретного электрощита. Причем освещение разделено на три отдельных независимых группы, и подключены к разным фазам.

Подключение импульсного реле для управления освещением

Освещение и удобство его использования играют огромную роль в создании комфортных условий проживания в квартире или собственном доме. И довольно часто возникает ситуация, когда требуется управлять одним и тем же источником света из разных точек жилища. Самый простой пример: перед тем как подняться по лестнице, человек включает свет, а поднявшись наверх, ему необходимо этот свет выключить. При помощи стандартной схемы обустройства освещения, используя обычный выключатель, такая задача невыполнима — свет останется гореть, пока кто-то не выключит его внизу лестницы. И лестница — это не частный случай, подобных примеров, когда необходимо иметь возможность включать и выключать свет из разных точек дома, множество.

Один из самых простых и доступных способов обойти подобные ограничения — это использовать импульсное реле для управления освещением. Такое решение является эффективным, доступным по стоимости и простым в установке, что позволяет без специальных навыков и знаний самостоятельно организовать дистанционный контроль за освещением.

Как действует импульсное реле

На рынке представлено довольно много компаний, выпускающих подобный прибор, а моделей устройства просто огромное количество. Наиболее массово используемыми являются изделия компаний ABB, Legrand, IEK, Schneider, Finder, Меандр и других.

Однако, несмотря на различия, принцип действия и внутреннее устройство каждой из моделей одинаков. Суть действия сводится к следующему:

• кнопка или клавиша выключателя замыкают электрическую цепь, посылая короткий сигнал на катушку реле;
• реле срабатывает, переходя в состояние «включено» — происходит включение освещения;
• если повторно использовать кнопку или клавишу выключателя, на катушку снова поступает сигнал;
• реле снова срабатывает, на этот раз переходя в состояние «выключено» — происходит отключение света.

Важно! Хотя для пользователя все действия кажутся мгновенными, но в действительности это не так. Поскольку электрическая цепь замыкается от срабатывания катушки реле, то есть присутствует механическое действие, затрачивается значительно большее время, чем при обычном включении стандартным выключателем. Среднее время отклика импульсного реле 0,05 секунды.

Как видно из алгоритма работы реле, его действие происходит циклически, то есть первый сигнал приводит к замыканию основной цепи, а следующий — к размыканию. И так по кругу. Благодаря этому схема может содержать любое количество кнопок и выключателей, позволяя управлять одним осветительным прибором из многих точек помещения.

Такая цикличность обеспечивается конструкцией самого реле, в котором положение переключателя блокируется после срабатывания катушки и остается неизменным до поступления следующего сигнала.

Использование выключателей

Исходя из конструкции импульсных реле, очевидно, что они не могут самостоятельно обеспечивать срабатывание — им требуется внешний источник сигнала управления. В данной роли к ним на помощь приходят кнопочные или клавишные выключатели, которые от стандартных отличаются наличием лишь одной стабильной позиции. Это значит, что после нажатия на такой выключатель он самостоятельно возвращается в исходное состояние, успев замкнуть цепь на время, достаточное для отправки сигнала катушке реле.

Благодаря этому количество одновременно подключенных к одному реле выключателей не ограничено и зависит только от количества необходимых точек размещения. Место установки выключателя также ничем не ограничено и может быть выбрано произвольно, в зависимости от потребностей.

Многие однопозиционные выключатели в своей конструкции имеют индикатор включения — обычно это светодиодная лампа, которая показывает, включено ли освещение в данной цепи или нет. Это может быть полезно, если с точки расположения выключателя не видно место, где размещен сам осветительный прибор.

Ассортимент выпускаемых современной промышленностью выключателей с одним нормально открытым контактом очень широк. Врезной и накладной способы компоновки позволяют использовать различный способ размещения выключателя на стене. Различные цветовые и декоративные решения позволяют полноценно применять современные выключатели в формировании дизайна помещения.

Важно! Поскольку ток, используемый в управляющей сети реле, очень небольшой, то в качестве выключателей может быть использована абсолютно любая кнопка — от электрического звонка, управления жалюзи и другие.

Если приобрести выключатель с двумя-тремя кнопками или клавишами, станет возможным с одной точки включать или выключать свет в нескольких сетях с импульсными реле. Например, в случае, когда рядом с выключателем расположена лестница, а наверху, чуть далее, коридор — можно включить свет с одного двухкнопочного выключателя.

Виды реле и их характеристики

Благодаря своей способности находиться в двух стабильных (фиксированных) состояниях, реле такого типа иногда называют «бистабильные». Можно также встретить формулировку «блокировочное реле» (благодаря блокированию в одном из положений).

Что касается разновидностей, то «глобально» можно определить два типа, на которые делятся все подобные устройства:

1. Электромеханический тип импульсного реле. Работа приспособления в данном случае обеспечивается электромагнитной катушкой, контактной системой и рычажно-пружинным механизмом, который обеспечивает механическое переключение контактов, а также блокировку устройства в одном из двух фиксированных положений. Благодаря блокировочному устройству, реле потребляет энергию только в момент срабатывания (когда происходит включение или выключение света), а в остальное время не требует электрики.

Важно! При подборе типа импульсного реле следует учитывать, что электронные устройства очень чувствительны и могут ложно срабатывать от колебаний в сети и даже от помех близлежащих мощных приборов. Электромеханические устройства таких проблем не испытывают.