Rele je električno upravljano stikalo, ki se uporablja za krmiljenje visoke napetosti ali visokega toka z majhnim signalom. Zagotavlja električno izolacijo med krmilnimi in obremenitvenimi vezji, kar izboljšuje varnost in zanesljivost. Releji se uporabljajo v energetskih sistemih, strojih, vozilih in avtomatizaciji. V tem članku je podrobno razloženo, kako delujejo releji, njihovi deli, vrste, ocene, aplikacije, napake in nasveti za oblikovanje.
Pregled releja
Rele je električno vodeno stikalo, ki je zasnovano tako, da omogoča majhen tok z nizko porabo za nadzor veliko večjega toka, zaradi česar je osnovna komponenta sodobnih električnih in elektronskih vezij. Ta zmogljivost je potrebna v aplikacijah, kjer lahko neposreden nadzor visokonapetostnih ali visokonapetostnih naprav predstavlja varnostno tveganje ali zmanjša učinkovitost. Z izolacijo krmilne strani od napajalne strani releji ščitijo občutljiva vezja nizke porabe pred napetostnimi konicami, prenapetostmi in drugimi potencialno škodljivimi električnimi obremenitvami. Poleg varnosti releji omogočajo avtomatizacijo, kar krmilnikom, mikrokontrolerjem in senzorjem omogoča zanesljivo upravljanje težkih obremenitev, kot so motorji, svetlobni sistemi, HVAC enote in industrijski stroji.
Funkcije releja
Rele je vrsta stikala, ki uporablja električno energijo za krmiljenje drugih električnih vezij. V notranjosti releja je tuljava žice. Ko električna energija teče skozi tuljavo, ustvarja magnetno polje. To magnetno polje potegne majhen kovinski kos, imenovan armatura, ki se premika in spreminja položaj kontaktov. Kontakti so bodisi zaprti, da omogočijo prehod električne energije, ali odprti, da ustavijo pretok.
Postopek deluje v korakih:
• Tuljava prejme električno energijo - oblike magnetnega polja.
• Armatura se premika - kontakti se vklopijo ali izklopijo.
• Tuljava se izklopi - vzmet premakne armaturo nazaj v začetni položaj.
Sestavni deli releja
Rele je električno stikalo, ki za delovanje uporablja elektromagnet. Glavni induktivni del je tuljava in jedro, ki ustvarja magnetno silo, ko električni tok ustvari magnetno polje. Ta sklop je pogosto zaščiten s ohišjem.
Mehanski preklopni mehanizem vključuje armaturo, ki se premika kot odziv na magnetno silo in zagotavlja mehansko pristranskost za delovanje. Vzmet deluje tako, da obnovi armaturo v prvotni položaj, ko je magnetno polje odstranjeno; Ta vzmet je pogosto izdelana iz srebrne zlitine za prevodnost.
Električno preklopno dejanje se pojavi na kontaktih: gibljivi stik se fizično premakne z armaturo za povezavo ali odklop vezij, medtem ko fiksni kontakti (NO / NC) predstavljajo normalno odprto (NO) ali normalno zaprto (NC) stanje releja, ki določa privzeto povezavo vezja.
Specifikacije tuljave releja
| Parameter | Kaj to pomeni | Primer (5 V rele) |
|---|---|---|
| Upor tuljave | Upor tuljave, izračunan kot napetost, deljena s tokom. | R = 5V ÷ 0,07A = 71Ω |
| Moč tuljave | Količina električne energije, ki jo tuljava porabi, izračunana kot napetost krat tok. | P = 5V × 0,07A = 0,35W |
| Vlečna napetost | Napetost, pri kateri se rele začne vklopiti. Običajno okoli 75–80% nazivne napetosti. | 3,8–4 V |
| Izpadna napetost | Napetost, pod katero se rele izklopi. Običajno okoli 10–30% nazivne napetosti. | 1–1,5 V |
Preklapljanje stikov releja
Preklapljanje izmeničnega toka
Pri preklapljanju izmeničnih obremenitev tok naravno prehaja skozi nič v vsakem ciklu izmeničnega toka. To pomaga ustaviti električne loke, ki lahko nastanejo, ko se kontakti odprejo, zaradi česar je preklapljanje izmeničnega toka lažje in manj škodljivo za kontakte releja.
Preklapljanje DC
DC je konstanten in ne prehaja skozi ničlo. Zaradi tega je bolj verjetno, da se bo ob odprtju stikov oblikoval lok. Ti loki lahko poškodujejo ali varijo kontakte, zato je potrebna posebna previdnost pri uporabi relejev z enosmernimi obremenitvami.
Metode za preprečevanje iskrenja
• Povratne diode: Običajno se uporabljajo za enosmerne obremenitve za varno preusmeritev toka.
• RC dušilci: Uporabljajo se za izmenični in enosmerni tok za omejitev napetostnih konic.
• Varistorji kovinskega oksida (MOV): Zatirajo prehodne pojave visoke napetosti in ščitijo stike.
Pogosti tipi relejev in njihova uporaba
| Vrsta releja | Prednosti | Tipične aplikacije |
|---|---|---|
| Elektromehanski rele (EMR) | Stroškovno učinkovito, zagotavlja jasno električno izolacijo med krmilnimi in obremenilnimi tokokrogi | Uporablja se v industrijskih krmilnikih, gospodinjskih aparatih in avtomobilskih sistemih |
| Reel trstičja | Hitra hitrost preklopa, kompaktna velikost, zapečatena za zaščito in primerna za nizkotokovne signale | Pogosto se uporablja v komunikacijskih napravah, testnih instrumentih in sistemih za usmerjanje signalov |
| Polprevodniški rele (SSR) | Brez gibljivih delov, tiho delovanje, visoka hitrost preklopa in dolga življenjska doba | Najboljše za avtomatizacijo, ogrevalne sisteme in aplikacije, ki zahtevajo pogosto preklapljanje |
| Zaklepni rele | Ohranja svoj položaj tudi po izklopu napajanja, energetsko učinkovit | Uporablja se v pomnilniških vezjih, baterijskih sistemih in napravah za daljinsko upravljanje |
Kaj je boljše?
Vsaka vrsta releja je najbolj primerna za posebne situacije, odvisno od zahtev vezja. Elektromehanski releji so preprosti in cenovno dostopni, zaradi česar so uporabni za številne osnovne krmilne sisteme. Reel releji so boljši, kadar je potreben hiter odziv in delovanje z nizkim tokom, saj se hitro preklopijo in so zaprti za zaščito.
Polprevodniški releji so znani po svojem tihem in učinkovitem delovanju, ker nimajo gibljivih delov, zaradi česar so primerni za vezja, ki potrebujejo pogosto preklapljanje. Zaklepni releji pomagajo varčevati z energijo, saj lahko ostanejo v enem položaju brez uporabe neprekinjenega napajanja.
Okvare releja in njihove rešitve
| Pogosta napaka | Vzrok | Popravek / Preventivni ukrep |
|---|---|---|
| Stik z jamčastim varjenjem ali varjenjem | Pojavi se, ko prekomerni tok ali iskrenje poškoduje kontakte releja | Uporabite kontakte, ocenjene za pravilno obremenitev, in vključite naprave za preprečevanje obloka, kot so dušilni vezji |
| Izgorevanje tuljave | Zgodi se, ko je tuljava izpostavljena višji napetosti ali neprekinjenemu pretoku | Delovanje znotraj nazivne napetosti tuljave in uporaba zaščitnih komponent za omejitev prenapetosti |
| Stik z Bounce ali Chatter | Posledica vibracij, slabe montaže ali šibke magnetne sile tuljave | Zagotovite trdno montažo releja, ustrezno napetost pogona tuljave in kakovostno zasnovo releja |
| Oksidacija ali korozija | Zaradi vlage, prahu ali izpostavljenosti težkim okoljem | Uporabite zapečatene releje ali releje z pozlačenimi kontakti za nizkotokovne signale |
Različne aplikacije relejov
• Žarometi in meglenke
• Krmiljenje zaganjalnika
• Zaganjalniki motorjev
• Krmiljenje transportnega traku
• Pametno krmiljenje razsvetljave
• Preklapljanje aparatov
• Prekomerna zaščita
• Zaščita pred zemeljskimi napakami
• Preklapljanje linij
• Usmerjanje signalov
• Zaščitna vezja zvočnikov
• Hladilniki (kompresorski rele)
• Pralni stroji
Zaključek
Releji so osnovni za varno in zanesljivo krmiljenje električnih tokokrogov. Njihova sposobnost izolacije signalov, ravnanja z različnimi obremenitvami in podpore avtomatizaciji jih naredi uporabne v mnogih sistemih. S pravilno izbiro, pravilnim ožičenjem in dobrimi oblikovalskimi praksami releji ponujajo dolgo življenjsko dobo in stabilno delovanje. Razumevanje njihovega delovanja in specifikacij je potrebno za izgradnjo varnih in učinkovitih vezij.
Pogosto zastavljena vprašanja [FAQ]
Vprašanje 1. Kaj je kontaktni material releja?
To je kovina, ki se uporablja na relejnih kontaktih, kot so srebro, zlato ali volfram. Vpliva na prevodnost, odpornost na iskrenje in življenjsko dobo stika.
Vprašanje 2. Kaj je relejna histereza?
To je razlika med napetostjo, ki vklopi rele (pull-in), in napetostjo, ki ga izklopi (drop-out). Preprečuje klepetanje.
Vprašanje 3. Ali lahko en rele preklopi tako izmenične kot enosmerne obremenitve?
Da, vendar so ocene AC in DC različne. Enosmerne obremenitve je težje preklopiti in potrebujejo nižje omejitve napetosti in toka.
Vprašanje 4. Zakaj uporabljati relejno vtičnico?
Omogoča enostavno zamenjavo releja, ščiti zatiče releja pred poškodbami in izboljšuje varnost ožičenja.
Vprašanje 5. Kaj pomeni SPDT ali DPDT v relejih?
Ti opisujejo konfiguracije stikov. SPDT nadzoruje eno vezje z dvema izhodoma. DPDT hkrati nadzoruje dva ločena vezja.
V6. Kakšna je razlika med stiki NO in NC?
Kontakti NO (normalno odprti) se zaprejo, ko je rele vklopljen. NC (normalno zaprti) kontakti se odprejo, ko je rele napajan.