Автомобільні реле: як влаштовані, як їх вибирати та перевіряти

Машини рік від року стають дедалі розумнішими — вони вже самостійно обертають кермом, змінюють жорсткість підвіски, роблять водієві масаж п’ятої точки та багато іншого… Однак кінцевий виконавчий механізм більшості електричних ланцюгів автомобіля, скромна «робоча конячка» — це реле, що практично не змінило свою конструкцію аж із 1831 року, коли вперше його було винайдено… Що пересічному автовласникові корисно знати про реле?

Як влаштовано і застосовується реле

Як відомо, габарити і потужність вимикача, що комутує потужне навантаження, повинні цьому навантаженню відповідати. Не можна ввімкнути такі серйозні споживачі струму в автомобілі, як, скажімо, вентилятор радіатора або обігрів скла крихітною кнопочкою — її контакти просто згорять від одного-двох натискань. Відповідно, кнопка має бути великою, потужною, тугою, з чіткою фіксацією положень on/off. До неї мають підходити довгі товсті дроти, розраховані на повний струм навантаження.

Але в сучасному автомобілі з його витонченим дизайном інтер’єру місця таким кнопкам немає, та й товсті дроти з дорогою міддю намагаються застосовувати економно. Тому як дистанційний силовий комутатор найчастіше застосовують реле — його встановлюють поруч із навантаженням або в релейному боксі, а керують ним за допомогою крихітної малопотужної кнопочки з підведеними до неї тоненькими проводками, дизайн якої легко вписати в салон сучасної машини.

Усередині найпростішого типового реле розташовується електромагніт, на який подається слабкий керувальний сигнал, а вже рухоме коромисло, яке притягує до себе спрацювавший електромагніт, своєю чергою, замикає два силові контакти, які й вмикають потужний електричний ланцюг.

В автомобілях найчастіше використовуються два типи реле: з парою замикаючих контактів і з трійкою перемикаючих. В останньому під час спрацьовування реле один контакт замикається на загальний, а другий у цей час відключається від нього. Існують, звісно ж, і складніші реле, з кількома групами контактів в одному корпусі — замикаючими, розмикаючими, перемикаючими. Але зустрічаються вони істотно рідше.

Зверніть увагу, що на наведеній нижче картинці у реле з контактною трійкою, що перемикає, робочі контакти пронумеровані. Пара контактів 1 і 2 називається «нормально замкнуті». Пара 2 і 3 — «нормально розімкнуті». Станом «нормально» вважається стан, коли на обмотку реле НЕ подано напругу.

Найпоширеніші універсальні автомобільні реле та їхні контактні виводи зі стандартним розташуванням ніжок для встановлення в блок запобіжників або у виносну колодку мають такий вигляд:

Герметичне реле з комплекту нештатного ксенону має інший вигляд. Залитий компаундом корпус дає йому змогу надійно працювати під час встановлення поблизу фар, де водяний і грязьовий туман проникають під капот через решітку радіатора. Цоколівка виводів — нестандартна, тому реле комплектується власним роз’ємом.

Для комутації великих струмів, у десятки і сотні ампер, використовують реле іншої конструкції, ніж описані вище. Технічно суть незмінна — обмотка примагнічує до себе рухомий осердя, який замикає контакти, але контакти мають значну площу, кріплення проводів — під болт від М6 і товще, обмотка — підвищеної потужності. Конструктивно ці реле подібні до втягувального реле стартера. Застосовують їх на вантажних машинах як вимикачі маси і пускові реле того ж стартера, на різній спецтехніці для ввімкнення особливо потужних споживачів. Нештатно їх використовують для аварійної комутації джиперських лебідок, створення систем пневмопідвіски, як головне реле системи саморобних електромобілів тощо.

До слова, саме слово «реле» перекладається з французької як «перепряжка коней», і з’явився цей термін в епоху розвитку перших телеграфних ліній зв’язку. Мала потужність гальванічних батарей того часу не давала змоги передавати крапки і тире на далекі відстані — вся електрика «гасла» на довгих дротах, і залишки струму, що доходили до кореспондента, були нездатні ворухнути голівку друкарського апарату. У результаті лінії зв’язку стали робити «з пересадочними станціями» — на проміжному пункті ослабленим струмом активували не друкарський апарат, а слабеньке реле, яке вже, своєю чергою, відкривало шлях струму зі свіжої батареї — і далі, і далі…

Що потрібно знати про роботу реле?

Напруга спрацьовування

Напруга, яка позначена на корпусі реле, — це усереднена оптимальна напруга. На автомобільних реле надруковано «12V», але спрацьовують вони і за напруги 10 вольт, спрацюють і за 7-8 вольт. Аналогічно і 14,5-14,8 вольт, до яких піднімається напруга в бортмережі під час запущеного двигуна, їм не шкодить. Тож 12 вольт — це умовний номінал. Хоча реле від 24-вольтової вантажної машини в 12-вольтовій мережі не запрацює — тут вже різниця занадто велика…

Комутований струм

Другий головний параметр реле після робочої напруги обмотки — максимальний струм, який може пропустити через себе контактна група без перегріву і пригорання. Вказується він зазвичай на корпусі — в амперах. У принципі, контакти всіх автомобільних реле досить потужні, «слабаків» тут не водиться. Навіть наймініатюрніше комутує 15-20 ампер, реле стандартних розмірів — 20-40 ампер. Якщо струм вказується подвійний (наприклад, 30/40 А), то це означає короткочасний і довготривалий режими. Власне, запас за струмом ніколи не заважає — але це стосується здебільшого якогось позаштатного електрообладнання автомобіля, що підключається самостійно.

Нумерація виводів

Виводи автомобільних реле маркуються відповідно до міжнародного електротехнічного стандарту для автопрому. Два виводи обмотки пронумеровані цифрами «85» і «86». Виводи контактної «двійки» або «трійки» (що замикають або перемикають) позначаються як «30», «87» і «87а».

Втім, гарантії маркування, на жаль, не дає. Російські виробники часом маркують нормально замкнутий контакт як «88», а іноземні — як «87а». Несподівані варіації стандартної нумерації трапляються і у безіменних «брендів», і у компаній рівня Bosch. А іноді контакти і зовсім маркуються цифрами від 1 до 5. Тож якщо тип контактів не підписано на корпусі, що нерідко трапляється, найкраще перевірити розпіновку невідомого реле за допомогою тестера і джерела живлення 12 вольт — докладніше про це нижче.

Матеріал і тип виводів

Плюс і мінус живлення

Щоб реле спрацювало, на його обмотку подається напруга живлення. Полярність її — байдужа для реле. Плюс на «85» і мінус на «86», або навпаки — без різниці. Один контакт обмотки реле, як правило, постійно приєднаний до плюса або мінуса, а на другий приходить напруга, що управляє, з кнопки або будь-якого електронного модуля.

У минулі роки частіше використовувалося постійне підключення реле до мінуса і плюсовий керуючий сигнал, зараз поширеніший зворотний варіант. Хоча це не догма — буває по-різному, зокрема і в рамках одного автомобіля. Єдиний варіант винятку з правил — реле, в якому паралельно обмотці під’єднано діод — тут уже полярність важлива.

Реле з діодом паралельно котушці

Якщо напругу на обмотку реле подає не кнопка, а електронний модуль (штатний або позаштатний — наприклад, охоронне обладнання), то під час вимкнення обмотка дає індуктивний сплеск напруги, який здатний пошкодити керувальну електроніку. Щоб погасити сплеск, паралельно обмотці реле вмикається захисний діод.

Зазвичай усередині електронних вузлів ці діоди вже є, але іноді (особливо в разі різного додаткового устаткування) потрібне реле з вбудованим усередині діодом (у цьому разі його символ марковано на корпусі), а зрідка застосовується виносна колодка з діодом, припаяним з боку дротів. І якщо ви встановлюєте якесь позаштатне електрообладнання, яке потребує, згідно з інструкцією, такого реле, потрібно суворо дотримуватися полярності при підключенні обмотки.

Температура корпусу

Обмотка реле споживає потужність близько 2-2,5 ват, через що його корпус під час роботи може досить сильно грітися — це не є кримінальним. Але нагрівання допускається в обмотки, а не в контактів. Перегрів же контактів для реле згубний: вони обвуглюються, руйнуються і деформуються. Таке трапляється найчастіше в невдалих екземплярах реле російського і китайського виробництва, у яких площини контактів часом не паралельні одна одній, контактна поверхня через перекіс недостатня, і під час роботи відбувається точковий струмовий розігрів.

Реле не виходить з ладу миттєво, але рано чи пізно перестає вмикати навантаження, або навпаки — контакти приварюються один до одного, і реле перестає розмикатися. На жаль, виявити і попередити таку проблему не зовсім реально.

Перевірка реле

Під час ремонту несправне реле зазвичай тимчасово підміняють справним, а потім замінюють на аналогічне, і справа з кінцем. Однак хіба мало які завдання можуть виникнути, наприклад, під час встановлення додаткового обладнання. А отже, корисно буде знати елементарний алгоритм перевірки реле з метою діагностики або уточнення цоколевки — раптом попалося нестандартне? Для цього нам знадобляться джерело живлення з напругою 12 вольт (блок живлення або два дроти від акумулятора) і тестер, увімкнений у режимі вимірювання опору.

Припустимо, що у нас реле з 4 виводами — тобто, з парою нормально розімкнутих контактів, що працюють на замикання (реле з перемикаючою контактною «трійкою» перевіряється аналогічним чином). Спершу торкаємося щупами тестера по черзі всіх пар контактів. У нашому випадку це 6 комбінацій (зображення умовне, суто для розуміння).

На одній з комбінацій виводів омметр має показати опір близько 80 ом — це обмотка, запам’ятаємо або позначимо її контакти (в автомобільних 12-вольтових реле найпоширеніших типорозмірів цей опір буває в діапазоні від 70 до 120 ом). Подамо на обмотку напругу 12 вольт від блоку живлення або АКБ — реле має чітко клацнути.

Відповідно, два інших виводи мають показувати нескінченний опір — це наші нормально розімкнуті робочі контакти. Підключаємо до них тестер у режимі продзвонки, а на обмотку одночасно подаємо 12 вольт. Реле клацнуло, тестер запищав — усе гаразд, реле працює.

Якщо ж раптом на робочих виводах прилад показує замикання навіть без подачі напруги на обмотку, значить, нам трапилося рідкісне реле з НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТИМИ контактами (які розмикаються під час подачі напруги на обмотку), або, що більш імовірно, контакти від перевантаження оплавилися і зварилися, замкнувшись накоротко. В останньому випадку реле відправляють в утиль.