Подключение фотореле через магнитный пускатель


Подключение фотоэлемента

Световое излучение независимо от его происхождения (искусственное или естественное) – это фактор, который может быть использован для построения систем автоматики и управления различными процессами. Например, для включения или выключения уличного освещения. Для его регистрации созданы устройства, которые получили название «фотореле» или «сумеречный датчик».

Что такое фотореле

Это радиотехническое устройство, регистрирующее поток фотонов – элементарных частиц, квантов электромагнитного излучения, которые не обладают массой и способны существовать только в движении, а их скорость является максимально возможной в материальном мире. Его схема состоит из двух частей:

  1. Чувствительной.
  2. Исполнительной (силовой).

Вкратце алгоритм его действия следующий: фотоны, попадая на чувствительный элемент (фотоэлектрический датчик), вызывают возникновение электрического тока или изменение его параметров. Так формируется управляющий импульс, который усиливается и подается на исполнительный элемент – соленоид – электромеханического реле. Последнее замыкает свои силовые контакты, коммутируя управляемую цепь.

Чувствительные элементы фотореле

Фотоны не обладают зарядом, но возбуждают ионы в атомной структуре веществ и порождают вторичное излучение, сопровождающееся двумя эффектами:

  • Волновыми колебаниями на видимой нами частоте спектра.
  • Возникновением электрического тока.

Последний феномен наблюдается только в том случае, если вещество обладает так называемой запрещенной зоной – энергетическим диапазоном, в пределах которого электрон не может активироваться – определенного размера.

Для примера: у металлов (проводников) такой зоны нет. А у диэлектриков она настолько велика (не менее 5 электронвольт), что электроны в них не могут активироваться никогда. Промежуточное положение между ними занимают так называемые полупроводники. Величина запрещенной зоны у них от десятых долей до трех электронвольт.

К веществам, которые способны активироваться под воздействием потока фотонов, относятся селенид и сульфид кадмия. На их основе строятся все чувствительные элементы фотореле, которые бывают трех типов:

  • Фоторезисторы.
  • Фотодиоды.
  • Фототранзисторы.

Фоторезисторы

Эти элементы радиотехнической схемы делают из полупроводников с одним типом проводимости – электронным (p) или дырочным (n). Под действием света их электрическое сопротивление уменьшается, они начинают пропускать ток. Этот сигнал поступает на входной каскад транзисторного усилителя, после чего он подается на соленоид силового реле, коммутирующего управляемую цепь.

Фоторезисторы являются наиболее простым и потому часто употребляемым элементом чувствительных схем.

Фотодиоды

Состоят из двух полупроводников – электронного и дырочного типа. Под воздействием света электроны накапливаются в зоне n, а так называемые дырки (положительно заряженные ионы) в зоне p. В результате возникает разность потенциалов и начинает течь постоянный ток. Этот элемент может работать в двух режимах: фотогальваническом и фотодиодном.

Схема включения фотодиода (ФД) в гальваническом и диодном режиме представлена на рисунке ниже.

В первом случае к нему не подводится питающее напряжение и он сам является источником тока. Это свойство используется при создании солнечных батарей, состоящих из сотен и даже тысяч светодиодов. Во втором подается напряжение обратной полярности, которое его запирает. При облучении светом обратное сопротивление элемента резко падает, а сила тока, через него текущего, наоборот, возрастает.

Фототранзисторы

Бывают двух типов: n-p-n и p-n-p, что определяет направление тока, через него текущего. От обычного транзистора отличается не только открытым корпусом, но и отсутствием третьего вывода – базы. Этот элемент делается большего размера, поскольку он воспринимает световое излучение, которое является управляющим.

Может работать в двух режимах: фотоэлектрическом и усилителя. В первом случае коллектору питающее напряжение не подводится, а ток через него возникает вследствие воздействия света на базу. Коэффициент усиления имеет логарифмическую зависимость от силы света и измеряется в децибелах.

Управление фотореле

Для того чтобы иметь возможность регулировать момент замыкания фотореле в зависимости от освещенности, используется два приема:

  1. В цепь фотоэлектрического элемента вводится переменный резистор, который регулирует ток через него.
  2. Используется так называемое опорное напряжение.

Первый наиболее прост, но он существенно ослабляет чувствительность прибора. Кроме того, не вполне логично сначала ослабить сигнал, а потом его усиливать для использования. Метод опорного напряжения заключается в том, что светочувствительный элемент включается по гальванической схеме. Возникший в нем ток сравнивается с опорным, текущим по независимой цепи. Для их сравнения используется компаратор.

Компаратор – это логический элемент схемы автоматики, работающий по принципу «Да – Нет». В основе его конструкции лежит операционный усилитель. Опорное напряжение вырабатывается отдельной схемой. Регулируется оно традиционным способом – реостатом.

Подключение фотореле

Стандартная схема подключения фотореле в системе управления освещением представлена на рисунке ниже.

Обратите внимание, что к нему подводится и фазный проводник, и нейтральный. Это делается для того, чтобы обеспечить питанием чувствительную часть схемы.

На практике клеммная коробка фотореле имеет три вывода. Они обозначены символами L – подключение фазы, N – нейтраль и R – нагрузка. Традиционно нагрузочный проводник выполняется черного или темно-коричневого цвета. Нейтраль желтого, а фазная линия – синего цвета. Однако могут быть варианты, поэтому за буквенными обозначениями следить надо обязательно.

Фотореле с магнитным пускателем

Мощность, на которую рассчитано фотореле, ограничивается электрической прочностью силовых контактов. Обычно рабочие токи для этого элемента автоматики не превышают 15 ампер. Например, у популярной модели ФР 601, используемой для управления уличным освещением, максимальная мощность нагрузки 1100 Вт, а рабочий ток 10 ампер.

Как следует поступить, когда требуется включать, например, уличные газоразрядные лампы ДРЛ ДНаТ 1000, токи запуска которых 12,5 ампер? В этом случае управление осуществляется через магнитный пускатель. Схема подключения фотореле ФР 601 с ним приведена на рисунке ниже.

Нагрузочный выход фотореле включается в цепь втягивающей катушки пускателя, к основной контактной группе которого подключается коммутируемая линия.

Фотореле параллельно с выключателем

В ряде случаев имеет смысл включать фотореле вместе с выключателем. Ведь возможно, что включить свет вам понадобится ранее наступления темного времени суток. Сделать это надо так, чтобы контакты силового реле были параллельны контактам выключателя. Главным условием правильной работы этой схемы является то, что к нагрузке должна подводиться одна и та же фаза.

Фотореле вместе с таймером

В сельских населенных пунктах практикуется правило, что уличное освещение включается с наступлением темного времени суток, но работает оно не всю ночь, а до, например, 23:00. Для реализации этого решения нагрузочный контакт фотореле подключается ко входу таймера. А тот, в свою очередь, к управляемому прибору.

Фотоэлектрическая схема является частью многих элементов автоматических систем. Например, датчиков движения. Но на этом ее возможности не ограничиваются. Она также встречается в составе звукозаписывающего оборудования. С помощью света можно дистанционно управлять токами большой силы, для чего используются особые приборы – фототиристоры и симисторы. Вы можете сами придумать оригинальную схему на ее основе, которая будет выполнять специфические задачи.

electriktop.ru

Схемы управления освещением через контакторы и магнитные пускатели

Освещение – одна из основ любого помещения. Без него нельзя ни работать, ни безопасно передвигаться. Особенно остро этот вопрос стоит в больших производственных помещениях и на открытом пространстве. Чтобы оперативно включать освещение, можно использовать мощный автомат, но кто имел дело – тот знает, что не у всех хватит сил просто включить большой советский автомат на 200 и более Ампер. Поэтому можно организовать управление освещением через контактор или магнитный пускатель, вручную, либо подключив схему к различным датчикам.

Основы

Для включения магнитных пускателей и контакторов используют кнопочные посты. Это устройства, в которых есть 2 или 3 кнопки типа «Пуск» и «СТОП» или «Вперёд», «Назад» и «СТОП», есть и другие менее распространённые варианты. Кнопки эти представляют собой кнопку без фиксации с нормально-замкнутой и нормально разомкнутой парой контактов.

Пускатели и контакторы – это электромагнитные коммутационные приборы. Чтобы его силовые контакты замкнулись, нужно подать напряжение на катушку. Она притянет сердечник (якорь) на котором закреплены контакты (конструкция может различаться). Когда вы снимите напряжение с катушки – прибор отключится, и его силовые контакты разомкнуться.

Кроме силовых в этих приборах есть блок-контакты (обычно несколько их групп). Они не способны выдерживать большую нагрузку, а предназначены для реализации схемы самоподхвата и индикаций. Дело в том, что если просто через кнопочный пост подать напряжение на катушку – аппарат включится, но когда вы отпустите кнопку – сразу же отключится. Это нужно, например, в лебёдках и других грузоподъемных механизмах, но не в цепях, которые работают длительное время без остановок, как свет и электродвигатели вентиляционных систем.

Чтобы этого избежать и нужна схема самоподхвата – нормально-разомкнутый блок контакт подключают параллельно кнопкам «ПУСК» на кнопочном посту.

Обычно такие коммутационные аппараты используют для подключения к сети электроприборов большой мощности: тэнов, двигателей или как в нашем случае больших осветительных установок.

Схема подключения кнопочного поста и её принцип работы

Чтобы подключить контактор или пускатель для управления светом с двух кнопок (как и любой другой системой) нам понадобится:

  1. Кнопочный пост.
  2. Контактор или пускатель с количеством силовых контактов (полюсов) равным количеству фаз.
  3. Три жилы провода.

Подключение контактора к кнопочному посту выполняется так:

  1. Определяют напряжение катушки аппарата (обычно 220 или 380).
  2. Фазу берут с силовых контактов (если катушка на 380 – берём две разноименных фазы, если 220 – фазу и ноль).
  3. Подключают фазный провод на нормально-замкнутые контакты кнопки «СТОП».
  4. Последовательно с кнопкой «СТОП» подключают кнопку «ПУСК».
  5. От нормально-разомкнутой пары блок-контактов контактора или пускателя прокладывают два провода к кнопочному посту (от двух контактов соответственно) и подключают их к «ПУСКу», так чтобы её нормально-разомкнутая пара и разомкнутые блок-контакты были подключены параллельно. При этом контакты, на которые теперь пришла фаза, назовем условно «1», а на которые фаза подастся после нажатия на клавишу и срабатывания блок-контактов «2». Важное примечание: к этому шагу у нас уже есть приходящая фаза через нормально-замкнутый «СТОП» на разомкнутый «ПУСК», к этой же цепи подключены и блок-контакты пускателя или контактора.
  6. К блок-контакту «2» подключаем вывод катушки (часто на современных контакторах они обозначаются как A1 и A2).
  7. Второй вывод катушки подключаем к нулю, если она рассчитана на напряжение 220В или к другой фазе – если на 380В соответственно.
  8. Подключаем силовые питающие провода, с этих же клемм обычно берут фазу на кнопочный пост.
  9. Подключают провода от системы освещения (самих осветительных установок).

Всё что описано выше, но в графическом виде вы можете увидеть на этой схеме.

На рисунке дополнительно установлена индикация включения – лампочка в цепи управляющих кнопок и блок-контактов. Она позволит понять, включен ли контактор и наружный свет, не отходя от кнопочного поста.

Примечание: схема управления светом с помощью пускателей также хороша и тем, что можно легко организовать управление светом из двух и более мест – нужно просто добавить кнопочные посты параллельно имеющимся.

Дополнительные датчики

Как уже было сказано выше, управление освещением с помощью контакторов и пускателей часто используется в паре со средствами автоматики, такими как датчик освещенности и датчик движения. Обычно такие устройства содержат в себе небольшое реле или симистор, но максимальная мощность подключаемой активной нагрузки, как правило, ограничена 1-2 кВт. А о нагрузке с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами и речи не стоит вести. Контакты таких реле не предназначены для их питания. К такой нагрузке можно отнести мощные лампы типа ДНаТ, ДРЛ, МГЛ и прочие, которые активно используются в уличных фонарях и прожекторах.

Для этого схема включения освещения контактором или пускателем с помощью датчиков отличается от схемы с кнопочным постом лишь тем, что вместо кнопочного поста мы соединяем катушку коммутационного аппарата с контактом выходного сигнала датчика. Ниже вы видите схему подключения датчика движения и фотореле к контактору на примере однофазной сети:

Схемы можно совместить, организовав принудительное включение освещения, для этого параллельно сигналу с датчика устанавливаем тумблер, который будет подавать фазу на катушку.

Если вы собираетесь использовать датчики в чистом виде – учтите, что они не предназначены для оперирования сигналом напряжением в 220В переменного тока. Поэтому такие устройства как фотореле семейства ФР, которые столь распространены в быту, содержат схему питания датчиков, триггеры или другие пороговые элементы, схемотехнику которых мы в этой статье рассматривать не будем! Если вам интересна эта тема – пишите в комментариях и мы подробно о ней расскажем. Надеемся, вам стало понятно, как производится управление освещением через контактор и магнитный пускатель. Как вы видите, схема не сложная, главное разобраться с особенностями ее работы.

Напоследок рекомендуем посмотреть видео, на котором наглядно демонстрируется применение такой схемы в быту:

Наверняка вы не знаете:

samelectrik.ru

Как подключить фотореле для уличного освещения? Схемы подключения.

Фотореле — это устройство, снабженное с выносным или встроенным сумеречным датчиком, которое встроено в электрическую цепь для осветительых приборов. Датчик, реагирующий на освещение, подает сигнал на схему реле, замыкая – включая освещение в сумерки и размыкая — выключая освещение в светлое время суток.

Как правильно выбрать фотореле?

Для правильного выбора фотореле, нужно знать какой вид датчика будет удобней использовать в конкретных условиях, выносной или встроенный и обязательно учесть токовые характеристики фотореле. Они, как и во всяком электрическом приборе, имеют ограничение по коммутации тока в амперах.

сумеречный выключатель 10А сумеречный выключатель (таблица) сумеречный выключатель 20А сумеречный выключатель (таблица)

Принцип работы фотореле

Светочувствительное устройство, постоянно подключенное к электрическому питанию, замеряет уровень естественной освещенности контролируемого пространства. Датчик, реагирующий на освещение, подает сигнал на схему реле, замыкая – включая освещение в сумерки и размыкая — выключая освещение в светлое время суток.

замер уровня освещенности контролируемого пространства

Структурная схема фотореле

устройство датчика фотореле

В состав сумеречного выключателя могут входить:

  • светочувствительный элемент, реагирующий на колебания освещенности;
  • датчик фотоэлемента, воспринимающий изменения тока;
  • усилитель электрического тока;
  • коммутирующий прибор в виде реле.

Схемы фотореле (сумеречный выключатель)

Сумеречный выключатель (фотореле) сумеречный выключатель (день-ночь)
 Схема фотореле с выносным датчиком

Особенности конструкций сумеречных выключателей

Современные простые фотореле для небольших светильников выпускаются в едином пластмассовом корпусе с возможностью крепления на стену или непосредственно на фонарь тыльной стороны.

В случае превышаемой мощности подключаемых через фотореле осветительных приборов коммутировать его в цепь следует через магнитный пускатель или контактор соответствующей нагрузки.

Сложные приборы сумеречного освещения выпускаются двумя составляющими (внешнего датчика фотоэлемента и измерительно-коммутационного устройства), расположенных в щитовой и соединяемых проводами.

Монтаж фотодатчика,  реагирующего на движение, выполняется с учетом обеспечения обзора контролируемой территории.

Подключение нескольких осветительных приборов на одну выходную группу сумеречного выключателя проводится по параллельной схеме.

Большинство фотореле, защищены системой помехозащитой (выдержка времени) от ложных срабатываний. Но, все равно, датчики устройства нужно располагать в дали от возможных попаданий посторонних источников света, чтобы исключить эффект мигания ламп.

Фотодатчик замеряет естественную освещенность по одному из принципов

  • фоторезистора;
  • фотодиода;
  • фототранзистора;
  • фототиристора;
  • фотосимистора.

Чувствительным элементом, воспринимающим световой поток во всех этих конструкциях работает p-n переход, созданный на стыке двух различных полупроводниковых металлов с р- и n- проводимостью, который .способен вырабатывать электрический заряд при облучении светом.

Электрическое сопротивление фоторезистора зависит от интенсивности падающего светового потока.

Фотодиод формирует электрический заряд, соответствующий интенсивности света за счет фотовольтаического эффекта.

Фототранзистор устроен как оптоэлектронный полупроводник, является аналогом обычного биполярного транзистора, в котором область базы облучается светом для регулирования электрического сигнала.

Фототиристор предназначен для работы в цепях постоянного тока, сконструирован оптоэлектронным полупроводником со структурой обыкновенного тиристора, включаемого в работу током от потока света, направленного на светочувствительную матрицу,.

Фотосимистор сконструирован для работы с переменным током. Его можно представить упрощенной конструкцией из двух фототиристоров. Каждый из них реагирует на положительную или отрицательную составляющую полупериода гармоники. Синхронизацией тока для подачи на управляющий электрод занимается специальная схема.

Технические характеристики фотореле

К основным параметрам, влияющим на выбор сумеречного выключателя, относят:

  • номинальное напряжение питания.

Внимание! Электронные приборы, выпускаемые за рубежом, предназначены для работы с напряжениями, стандартизированными в чужих странах. Они могут составлять величину 127 или 110 вольт, что не обеспечит их стабильную работу в электросети 220 вольт.

  • мощность потребления электроэнергии и тепловую нагрузку светильников, которую должны надежно выдерживать выходные контакты сумеречного выключателя;
  • условия эксплуатации прибора, влияющие на конструкцию и выбор степени защиты корпуса:
    • работа при атмосферных осадках;
    • возможность засорения пылью и посторонними предметами;
    • поддержание температурного режима;
    • светочувствительность датчика и настройки порога срабатывания по освещенности;
    • типы коммутируемых светильников. Простые сумеречные выключатели предназначены для работы с активными нагрузками, создаваемыми разогревом нити накаливания обычных ламп Ильича и галогенных конструкций. Все остальные виды, включая люминесцентные и энергосберегающие, создают реактивную составляющую нагрузки.

У метало-галогенных, натриевых и ртутных ламп при запуске создается бросок пускового тока, который может выжечь контакты.

Конструкция фотореле

Элементная база

Первые фотоэлементы создавались исключительно на аналоговых элементах с электромеханическими реле. Такие устройства успешно работают со 2-й половины 20-го века до настоящего времени.

По мере развития науки, послужившей бурному производству робототехники, стали массово выпускаться полупроводниковые устройства, на базе которых создавались конструкции статических фотореле.

Освоение микропроцессорной техники позволило управлять сложными осветительными установками посредством контроллеров, учитывающих специфические условия местности, включать датчики, реагирующие на движение или другие факторы.

Фотореле с выносным датчиком

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

electric-tolk.ru

Управление уличным освещением - фотореле

Как мы уяснили из предыдущей статьи, датчик движения срабатывает  от пересечения его рабочей зоны тем или иным объектом  движения.  В случае подключения  светильника через фотоэлемент, он включается, и выключиться от заданных  параметров  световых поток падающих на его светоприемное устройство.  Говоря проще, на улице начало темнеть и фотореле включило светильник, утром начало рассветать и фотореле его отключает. 

Современные модели фотореле обладают гибкой шкалой настроек, которые позволяют выставить срабатывание при любом уровне освещенности. Опять же говоря проще, его можно выставить, как и на ранние сумерки, так и на полную темень, при которой он включит освещение.

Схема подключения фотореле примитивна до безобразия, и мало чем отличается от схемы подключения датчика движения.  Ниже смотрим на схему, а под ней читаем разъяснение…

Как мы видим для того что бы фотореле работало на него должно идти 220 вольт.  Теперь вспоминаем статью про подключение выключателя и по такому же принципу подключаем фотореле.  Для тех, кто не в курсе, поясняю, через фотореле на разрыв подключаем фазу а ноль пойдет напрямую на светильник.  Не забудьте   ноль подвести к самому фотореле, иначе оно не будет работать.

 В принципе на схеме подключения все прекрасно видно и в тандеме с моим разъяснением вам не составит труда правильно подключить фотоэлемент (фотореле) к уличному освещению или другому виду освещения вашего дома.

Однако все не так просто как вам кажется, фотоэлементы, как и датчики движения необходимо выбирать исходя из конечной мощности потребителя.  То есть если фотоэлемент рассчитан на 100 ватт, а вы подключите через него лампу ДРЛ  250 ватт, оно сгорит после пяти минут работы.  Ну на то у нас сайт по электричеству, для того что бы решать такие технические проблемы.

На рисунке выше вы видите модульный контактор, который поможет подключить 100 ватное фотореле на большую нагрузку, которая ограничивается пропускной способностью самого модульного контактора.   Принцип работы такого контактора прост, при срабатывании фотореле, электрический ток идет не на лампочку, а на контакты катушки самого модульного контактора.  После того как ток попал на катушку она втягивает специальное устройство которое замыкает контакты и электрически ток минуя фотоэлемент идет на светильник. 

При таком подключении фотореле управляет катушкой модульного контактора, который пропускает через  всю нагрузку нужную светильнику для нормальной работы.  Ниже есть схема подключения модульного контактора через фотореле, как и в предыдущей схеме в ней нет ничего сложного. 

Ну и напоследок  даю еврейский вариант экономии, как обойтись без покупки модульного контактора.  Если у вас есть в хозяйстве ненужный магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт, используйте его вместо модульного контактора.  Получается тот же принцип работы о том, как подключить магнитный пускатель вы сможете узнать, перейдя по ссылке.  Минус такого подключения в том что пускатель занимает много места и в отличии от модульного контактора его не закрепишь на дин рейку.

elektro-blog.ru


Смотрите также