Автомобильные реле: как устроены, как их выбирать и проверять

Как устроено и применяется реле

Как 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 срабатывания. 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.

• Коммутируемый ток. 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.

• Нумерация выводов. 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.

• Материал и тип выводов. 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.

• Плюс и минус питания. 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.

• Реле с диодом параллельно катушке. 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.

• Температура корпуса. 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.

Виды и характеристики

В зависимости от используемой элементной базы реле-регуляторы делятся на следующие виды:

• Микроконтроллерные или микропроцессорные. Их особенность заключается в заложении во встроенную микросхему рабочего алгоритма. Используются в дорогостоящих автомобилях, например, BMW или Audi.
• Релейные основываются на переключении контактов реле для отсечки и стабилизации показателей электрической сети.
• Интегральные реле нашли широкое применение в автомобилестроении. Принцип работы основывается на твердотельных переключательных деталях или интегральных полупроводниковых.
• Гибридные транзисторно-релейные устройства и просто транзисторные базируются на полупроводниковых элементах. Активно использовались в промышленности до начала 90-х годов.

Интегральное реле

Микропроцессорное реле

По исполнению конструкции делятся на следующие виды:

• Внешние реле представляют собой отдельные устройства, которые устанавливают на кузовных конструкциях.
• Встроенные коммутирующие детали являются неотъемлемой составляющей генераторов.
• Совмещенные или гибридные. Их особенность заключается в совмещении с щеточным узлом электрического генератора.

Электрическое реле может быть двух-, трех- и многоуровневым, делится по «+» и по «-».

Обозначение реле на схемах электрических цепей

Обозначения таких устройств на схемах выглядят следующим образом:

Как проверить реле

Электромагнитное реле можно проверить обычным мультиметром в режиме омметра. Так как обмотка катушки реле обладает активным сопротивлением, то его можно легко измерить. Сопротивление обмотки реле может варьироваться от нескольких десятков ом (Ω), до нескольких килоом (kΩ). Обычно самое низкое сопротивление обмотки имеют миниатюрные реле, которые рассчитаны на номинальное напряжение 3 вольта. У реле, номинальное напряжение которых составляет 48 вольт, сопротивление обмотки намного выше. Это прекрасно видно по таблице, в которой указаны параметры реле серии Bestar BS-115C.

Номинальное напряжение (V, постоянное)	Сопротивление обмотки (Ω ±10%)	Номинальный ток (mA)	Потребляемая мощность (mW)
3	25	120	360
5	70	72
6	100	60
9	225	40
12	400	30
24	1600	15
48	6400	7,5

Отметим, что потребляемая мощность всех типов реле этой серии одинакова и составляет 360 mW. Электромагнитное реле является электромеханическим прибором. Это, наверное, является самым большим плюсом и в то же время весомым минусом. При интенсивной эксплуатации любые механические части изнашиваются и приходят в негодность. Кроме этого, контакты мощных реле должны выдерживать огромные токи. Поэтому их покрывают сплавами драгоценных металлов, таких как платина (Pt), серебро (Ag) и золото (Au). Из-за этого качественные реле стоят довольно дорого. К положительным качествам электромагнитных реле можно отнести устойчивость к ложным срабатываниям и электростатическим разрядам.

Подготовка к проверке реле на работоспособность

Проверка реле не отнимет много времени, если правильно выполнить все подготовительные работы.

Прежде чем приступать к диагностике устройства, требуется определить назначение выводов проверяемой детали. Для этого используют прилагаемую документацию к прибору, там содержатся все схемы и особенности работы, характеристики устройства.

Распространены случаи, когда схема работы изображена на самом корпусе реле. Точками изображаются контакты, они соединены катушкой индуктивности, переключающие элементы прямыми линиями с пунктиром. Выводы для подачи питания схематически изображаются в виде прямоугольника.

Если реле встроено в схему, на самой плате требуется визуально осмотреть состояние шины и дорожки питания. Для проверки реле тестером можно воспользоваться как цифровыми, так и аналоговыми приборами. Предварительная подготовка и настройка тестеров не требуется.

Помимо тестера необходимо подготовить регулируемый блок питания. Чтобы результаты были достоверными, реле требуется выпаять из схемы.

Проверка на работоспособность осуществляется в несколько этапов:

• обмотка;
• нормально замкнутое положение;
• нормально разомкнутое состояние.

Далее можно приступать непосредственно к диагностике реле.

Инструмент для проверки реле

Самым популярным прибором для диагностики и настройки электрооборудования считается мультиметр, разновидности которого делятся на две большие категории – аналоговые и цифровые:

1. Аналоговый мультиметр. Достаточно громоздкий, несколько устаревший тестер в виде ящика со стрелкой и шкалой в виде дуги, имеющей специальную зеркальную полоску, позволяющую наложить стрелку на ее отражение и не ошибиться с результатом замеров.
   При небольшой цене прибор отлично зарекомендовал себя среди автомобилистов и в бытовых условиях благодаря простоте использования и точности показаний, особенно при наличии резистора для установки стрелки четко на нулевую отметку.
2. Цифровой мультиметр. Более современные приборы с внушительным жидкокристаллическим экраном обладают способностью переводить аналоговые сигналы в цифровой вид. Их стоимость выше, чем у аналоговых вариантов, однако они компактнее, легче и технологичнее своих «собратьев». Кроме того, с цифровым мультиметром комфортно работать даже в темное время суток, так как табло имеет функцию подсветки. Наиболее дорогие устройства предоставляют возможность даже записывать и сохранять полученные результаты в память, чтобы впоследствии переносить информацию на компьютер или другое электронное устройство для последующего анализа.

Стандартная комплектация обоих вариантов мультиметров включает в себя пару проводов с клеммами и щупами, один из которых окрашен черный и является «минусовым», а другой – измерительный «плюсовой» красного цвета. Именно черный щуп прикладывают к электроприбору, а красным щупом проверяют разные места схемы.

Мультиметр в некоторых случаях может быть интегрирован в другое устройство – электрические клещи, к примеру. Так как многое ремонтное и диагностическое оборудование обладает большими габаритами, пространства корпуса достаточно для дополнительного размещения в нем мультиметра.

Питание мультиметров преимущественно осуществляется с помощью традиционных элементов питания (батареек типа АА, ААА или «Крона»), хотя функционал некоторых приборов имеет встроенный аккумулятор, предполагающий подзарядку. Ряд моделей обладают полезной функцией автоматического отключения при бездействии, что существенно экономит заряд устройства.

Проверка реле мультиметром

Главным «симптомом» проблемы с реле является перезаряд или слабый заряд аккумулятора, в результате чего-либо взорвется батарея, либо машина не сможет завестись. Усомниться в работе реле также можно во время диагностики подключенного с его помощью оборудования.

Наконец, косвенным признаком потенциальных неполадок служит наружный налет и уменьшение уровня электролитов, которые в процессе кипения расплескиваются, оставляя характерные следы на кузове и элементах двигателя.

В современных моделях устройство помещается в монтажные блоки, в редких случаях – устанавливается как отдельный прибор, хотя принципы проверки будут одинаковыми в обоих случаях:

1. Питание на управляющей паре. При включении автомобильного оборудования, питающегося с помощью реле, раздается характерный щелчок, сигнализирующий об активации устройства. Если щелчка не слышно, в первую очередь проверяется наличие тока на управляющей группе, для чего применяют простую контрольную лампу или мультиметр. Последний в данном случае предпочтительнее, так как он может уловить крайне низкое напряжение, не замеченное лампой. Для проведения замеров нередко требуется лишь немного вытащить реле из гнезда, коснуться одним щупом тестера любого контакта управляющей группы, а другим – кузовного металла. Отсутствие напряжения говорит о том, что реле не получает тока. Для стабильного функционирования помещенного в корпус реле магнита необходима также «масса», то есть хороший контакт с кузовом. Она проверяется аналогичным образом – путем установки одного щупа на клемму аккумулятора со знаком «плюс», а другого – в разъем монтажного блока.
2. Питание на силовой паре. Когда реле издает щелчки, контакты и сам магнит полностью работоспособны, а, значит, следует удостовериться в наличии тока на этой категории контактов. Один из них всегда находится под напряжением, тогда как на второй оно поступает только после включения реле. Предварительно отключив все элементы, получающие ток от реле, надо найти именно имеющий постоянный ток контакт по аналогии с предыдущим пунктом – с помощью вставки одного щупа тестера в разъем монтажного блока, а второго – к кузову. Если реле функционирует, но напряжение получает только один силовой контакт, следовательно, контактная группа не пропускает ток, виной чему может быть обгорание контактов перемычки. В таком случае лучшим решением будет замена реле на новое. В том случае, когда ни один контакт не покажет напряжения, можно быть уверенным в повреждении силовой линии. Если же один из контактов показывает наличие напряжения, то после включения реле оно должно быть и на втором.
3. Обмотка. На работоспособность реле напрямую влияет состояние обмотки, проверка которой заключается в измерении сопротивления катушки. Обмоткой называют комбинацию катушки индуктивности с намотанной на нее по спирали проволокой. Она имеет свое конкретное сопротивление, рассчитываемое с помощью закону Ома и находящееся в диапазоне 10 – 100 Ом.

Диагностика обмотки нужна затем, чтобы удостовериться в ее целостности и осуществляется следующим образом:

• мультиметр устанавливают в режиме прозвона сопротивлений, когда на панели появляется значок ?, а диапазон ограничивается на уровне 2 кОм;
• один измерительный щуп подсоединяют к гнезду, а второй – к разъему СОМ, после чего касаются выводов реле.

Сопротивление катушки определяется по отклонению стрелки, а диагностика сопротивления контактных групп сначала проводится в автономном режиме, а затем во время подачи напряжения на катушку..

Проверка реле вольтметром

Более простой по своему функционалу вольтметр также может указать на неисправность, для чего потребуется ряд нехитрых действий:

1. Измерить напряжение на клеммах аккумулятора, заведя предварительно двигатель. Нормальным показателем считается уровень не менее 12В, далее можно говорить о недозаряде мотора.
2. Если при заведенном автомобиле выставить на приборе 20 вольт, а щупы вольтметра подсоединить к батарейным клеммам, должен быть показатель от 13.2 до 14 В. При оборотах на тахометре от 2000 до 2500 норма составляет от 13,6 до 14 В, а при полном газе – не менее 14,5 В. Такие результаты должно демонстрировать полностью исправное реле.
3. Если же при выжимке газа напряжение не достигает 12,7 В или, наоборот, превышает 15В, это сигнал о наличии неполадок.

Однако опытные автовладельцы знают, что подобные показания может вызывать и неисправный генератор. Если при замене реле и повторной проверке показания не изменятся, водителю следует быть готовым к ремонту генератора.

Перебои в работе бензонасоса, электрических стеклоподъемников, отсутствие подогрева сидений или обогрева стекол могут быть связаны с таким простым, но важным устройством, как реле.

Видео про реле автомобиля:

Ведущие производители реле

Производитель	Изображение	Описание
Finder(Германия)		Компания Финдер производит реле и таймеры и занимает среди европейских производителей третье место. Производитель выпускает реле: общего назначения; твердотельные; силовые; РСВ; времени; интерфейсные и многие другие. Продукция компании имеет сертификаты ISO 9001 и ISO 14001.
АО НПК «Северная заря»(Россия)		Основная продукция российского производителя – якорные электромагнитные коммутационные устройства для специального и индустриального использования, а также слаботочные реле времени с контактными и бесконтактными выходами.
Omron (Япония)		Японская компания производит высоконадежные радиоэлектронные компоненты, среди которых: твердотельные и электромеханические реле; низковольтные КУ; кнопочные переключатели; устройства контроля и управления цепи.
COSMO Electronics (Тайвань)		Корпорация производит радиотехнические компоненты, среди которых можно выделить релейные компоненты, которые с 1994 года получили сертификат по стандарту ISO 9002. Продукция компании широко применяется в телекоммуникации, промышленном и медицинском оборудовании, бытовой технике и автомобильном оборудовании.
American Zettler		Более 100 лет компания Zettler держит лидерство и устанавливает стандарты работы и качества электротехнических элементов. Этот производитель выпускает более 40 видов КУ, которые удовлетворяют потребности самых различных проектов. Продукция компании широко применяется в телекоммуникации, периферийной вычислительной технике, средствах управления и прочих типах электронного и электрического оборудования.

Где приобрести реле и их стоимость

Реле в зависимости от типа КУ, производителя, сферы применения и продавца могут стоить от 15$ до нескольких сотен. Приобрести необходимое коммутационное устройство можно непосредственно у производителя в традиционных специализированных магазинах или интернете. В настоящее время купить нужное реле любого типа и назначения не составит труда. Существуют специальные каталоги, в которых указывается маркировка, компания-производитель, параметры и стоимость изделия.

Общие выводы и дополнительные рекомендации

Если знаете, какие бывают реле, проще подобрать изделие для решения конкретной задачи. Материалы данной статьи помогут сделать правильный выбор в ходе комплектации бытовых и коммерческих проектов.

 

[spoiler title=»Источники»]

• https://www.kolesa.ru/article/avtomobilnye-rele-kak-ustroeny-kak-ih-vybirat-i-proveryat
• https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/kak-proverit-rele/
• https://seti.guru/chto-takoe-rele
• https://ElectroInfo.net/praktika/proverka-rele-pri-pomoshhi-multimetra.html
• https://fastmb.ru/autoremont/4928-kak-proverit-ispravnost-rele-avtomobilya.html
• https://homius.ru/chto-takoe-rele.html
• https://aquatic-home.ru/chto-takoe-rele.html

[/spoiler]