В наших модулях применяются реле, рассчитанные на номинальный ток в 5 А, что соответствует мощности около 1100 Вт. Однако со временем возникают проблемы с работой реле: оно перестаёт отключаться. В чём же причина этого явления?
Прежде всего, следует отметить, что существует три основных типа нагрузок, которые могут быть подключены к реле: активная (резистивная), ёмкостная и индуктивная.
Активная нагрузка преобразует энергию в тепло, как, например, в обогревателях или лампах накаливания.
Ёмкостная нагрузка накапливает энергию в конденсаторе, как в импульсных блоках питания многих устройств.
Индуктивная нагрузка, такая как электродвигатели или катушки контакторов, преобразует энергию в магнитное поле.
Все производители реле гарантируют их надёжную работу и длительный срок службы только при подключении активной нагрузки в цепи переменного тока с максимальной номинальной силой тока. Это означает, что максимальный ток в 5 А предназначен именно для активной нагрузки при напряжении 230 В в сетях переменного тока.
Почему же реле выходит из строя?
Дело в том, что любая нагрузка при включении или отключении может вызвать повышенный ток и искру на контактах реле.
Активная нагрузка, например, обогреватель, представляет собой мощный резистор. Некоторые материалы, такие как нихром, используемые в обогревателях, обладают различным сопротивлением при разных температурах. Холодный нагревательный элемент может иметь более низкое сопротивление, чем при рабочей температуре. Согласно закону Ома, чем ниже сопротивление, тем выше ток. Поэтому при включении обогревателя возникает пусковой ток, который может значительно превышать номинальный.
Ёмкостная нагрузка характеризуется наличием конденсаторов в цепях фильтрации питания. Это касается большинства импульсных блоков питания и некоторых электродвигателей с фазосдвигающими конденсаторами. Такие конденсаторы заряжаются очень быстро при включении, создавая стартовые токи, которые могут значительно превышать номинальное потребление прибора.
Индуктивная нагрузка, например, электродвигатели и катушки, также может вызывать искру или дугу между контактами реле. Однако это происходит не при включении, а при выключении. В момент отключения ток падает до нуля, но магнитное поле вокруг индуктивного элемента остаётся, создавая обратную ЭДС. Это и вызывает дугу в момент разрыва контактов.
Нагрузки такого типа могут не только повреждать реле, но и создавать мощные электромагнитные помехи, которые в редких случаях могут приводить к сбоям в работе автоматики.
Таким образом, можно сделать вывод, что чем мощнее прибор и чем проще и дешевле он сделан, особенно если производитель сэкономил на средствах защиты, тем выше вероятность выхода реле из строя со временем. На срок службы также влияет частота, то есть количество включений и отключений нагрузки за определённый период.
Однако реле, используемые в блоках автоматики, могут быть разными. Мы применяем более дорогие модели от производителя Hongfa, которые лучше справляются с ёмкостными и индуктивными нагрузками, обладают высоким сопротивлением к расплавлению и противостоят свариванию контактов. В блоках других производителей можно встретить более распространённые и бюджетные реле с материалом контактов AgNi (сплав серебра и никеля), которые могут свариваться при первом же включении любой ёмкостной нагрузки.
Ещё один вариант решения проблемы — использование однофазных контакторов. Они позволяют управлять любой мощной нагрузкой в зависимости от их характеристик.