Relė yra elektra valdomas jungiklis, naudojamas aukštai įtampai arba didelei srovei valdyti naudojant mažą signalą. Tai užtikrina elektros izoliaciją tarp valdymo ir apkrovos grandinių, pagerina saugumą ir patikimumą. Relės naudojamos elektros sistemose, mašinose, transporto priemonėse ir automatikoje. Šiame straipsnyje išsamiai paaiškinama, kaip veikia relės, jų dalys, tipai, įvertinimai, programos, gedimai ir dizaino patarimai.
Relės apžvalga
Relė yra elektra valdomas jungiklis, skirtas leisti mažai, mažos galios srovei valdyti daug didesnę srovę, todėl jis yra pagrindinis šiuolaikinių elektros ir elektroninių grandinių komponentas. Ši galimybė reikalinga tais atvejais, kai tiesioginis aukštos įtampos ar didelės srovės įtaisų valdymas gali kelti pavojų saugai arba sumažinti efektyvumą. Izoliuodamos valdymo pusę nuo maitinimo pusės, relės apsaugo jautrias mažos galios grandines nuo įtampos šuolių, viršįtampių ir kitų potencialiai žalingų elektros įtempių. Be saugumo, relės leidžia automatizuoti, todėl valdikliai, mikrovaldikliai ir jutikliai gali patikimai valdyti dideles apkrovas, tokias kaip varikliai, apšvietimo sistemos, ŠVOK įrenginiai ir pramoninės mašinos.
Relės funkcijos
Relė yra jungiklio tipas, kuris naudoja elektrą kitoms elektros grandinėms valdyti. Relės viduje yra vielos ritė. Kai elektra teka per ritę, ji sukuria magnetinį lauką. Šis magnetinis laukas traukia mažą metalinį gabalėlį, vadinamą armatūra, kuris juda ir keičia kontaktų padėtį. Kontaktai yra uždaryti, kad elektra galėtų praeiti, arba atidaryti, kad sustabdytų srautą.
Procesas vyksta etapais:
• Ritė gauna elektrą - susidaro magnetinis laukas.
• Armatūros judesiai - kontaktai įjungiami arba išjungiami.
• Ritė išsijungia - spyruoklė perkelia armatūrą atgal į pradinę padėtį.
Relės komponentai
Relė yra elektrinis jungiklis, kurio veikimui naudojamas elektromagnetas. Pagrindinė indukcinė dalis yra ritė ir šerdis, kuri sukuria magnetinę jėgą, kai elektros srovė sukuria magnetinį lauką. Šis mazgas dažnai yra apsaugotas korpusu.
Mechaninis perjungimo mechanizmas apima armatūrą, kuri juda reaguodama į magnetinę jėgą ir užtikrina mechaninį veikimo poslinkį. Spyruoklė atkuria armatūrą į pradinę padėtį, kai pašalinamas magnetinis laukas; Ši spyruoklė dažnai gaminama iš sidabro lydinio, kad būtų laidus.
Elektros perjungimo veiksmas vyksta kontaktuose: judantis kontaktas fiziškai juda armatūra, kad būtų galima prijungti arba atjungti grandines, o fiksuoti kontaktai (NO/NC) atspindi relės paprastai atidarytą (NO) arba paprastai uždarytą (NC) būseną, nustatančią numatytąjį grandinės ryšį.
Relės ritės specifikacijos
| Parametras | Ką tai reiškia | Pavyzdys (5 V relė) |
|---|---|---|
| Atsparumas ritei | Ritės varža, apskaičiuojama kaip įtampa, padalyta iš srovės. | R = 5V ÷ 0.07A = 71Ω |
| Ritės galia | Ritės sunaudojamos elektros energijos kiekis, apskaičiuojamas kaip įtampa ir srovė. | P = 5V × 0.07A = 0.35W |
| Traukimo įtampa | Įtampa, kuriai esant relė pradeda įsijungti. Paprastai apie 75–80% vardinės įtampos. | 3,8–4 V |
| Išmetimo įtampa | Įtampa, žemiau kurios relė išsijungia. Paprastai apie 10–30% vardinės įtampos. | 1–1,5 V |
Relės kontaktų perjungimas
Kintamosios srovės perjungimas
Perjungiant kintamosios srovės apkrovas, srovė natūraliai praeina per nulį kiekviename kintamosios srovės cikle. Tai padeda sustabdyti elektros lankus, kurie gali susidaryti atidarius kontaktus, todėl kintamosios srovės perjungimas yra lengvesnis ir mažiau kenkia relės kontaktams.
DC perjungimas
DC yra pastovi ir nepraeina per nulį. Dėl to didesnė tikimybė, kad atidarius kontaktus susidarys lankas. Šie lankai gali sugadinti arba suvirinti kontaktus, todėl naudojant reles su nuolatinės srovės apkrovomis reikia ypatingo atsargumo.
Lanko prevencijos metodai
• Flyback diodai: dažniausiai naudojami nuolatinės srovės apkrovoms, kad būtų galima saugiai nukreipti srovę.
• RC slopintuvai: naudojami tiek kintamajai srovei, tiek nuolatinei įtampai, siekiant apriboti įtampos šuolius.
• Metalo oksido varistoriai (MOV): slopina aukštos įtampos pereinamuosius procesus ir apsaugo kontaktus.
Įprasti relių tipai ir jų pritaikymas
| Relės tipas | Privalumai | Tipiški pritaikymai |
|---|---|---|
| Elektromechaninė relė (EMR) | Ekonomiškas, užtikrina aiškią elektros izoliaciją tarp valdymo ir apkrovos grandinių | Naudojamas pramoniniuose valdikliuose, buitinėje technikoje ir automobilių sistemose |
| Nendrinė estafetė | Greitas perjungimo greitis, kompaktiškas dydis, sandarus apsaugai ir tinkamas silpnos srovės signalams | Dažniausiai naudojamas ryšio įrenginiuose, bandymo prietaisuose ir signalų nukreipimo sistemose |
| Kietojo kūno relė (SSR) | Jokių judančių dalių, tylus veikimas, didelis perjungimo greitis ir ilgas tarnavimo laikas | Geriausiai tinka automatikai, šildymo sistemoms ir programoms, kurias reikia dažnai perjungti |
| Fiksavimo relė | Išlaiko savo padėtį net ir atjungus maitinimą, taupo energiją | Naudojamas atminties grandinėse, baterijomis maitinamose sistemose ir nuotolinio valdymo įrenginiuose |
Kas geriau?
Kiekvienas relės tipas geriausiai tinka konkrečioms situacijoms, atsižvelgiant į grandinės reikalavimus. Elektromechaninės relės yra paprastos ir prieinamos, todėl jos naudingos daugeliui pagrindinių valdymo sistemų. Nendrinės relės yra geresnės, kai reikalingas greitas atsakas ir mažos srovės veikimas, nes jos greitai persijungia ir yra sandarios, kad būtų apsaugotos.
Kietojo kūno relės yra žinomos dėl tylaus ir efektyvaus veikimo, nes neturi judančių dalių, todėl tinka grandinėms, kurias reikia dažnai perjungti. Fiksavimo relės padeda taupyti energiją, nes jos gali likti vienoje padėtyje nenaudojant nuolatinės energijos.
Relės gedimai ir jų sprendimai
| Dažnas gedimas | Priežastis | Pataisymas / Prevencinė priemonė |
|---|---|---|
| Kontaktinis įdubimas arba suvirinimas | Atsiranda, kai per didelė srovė arba lankas pažeidžia relės kontaktus | Naudokite tinkamai apkrovai skirtus kontaktus ir lanko slopinimo įtaisus, pvz., slopintuvo grandines |
| Ritės perdegimas | Atsitinka, kai ritė yra veikiama aukštesnės įtampos arba nuolatinės viršsrovės | Dirbkite pagal vardinę ritės įtampą ir naudokite apsauginius komponentus, kad apribotumėte viršįtampį |
| Susisiekite su "Bounce" arba "Chatter" | Atsiranda dėl vibracijos, prasto montavimo arba silpnos ritės magnetinės jėgos | Užtikrinkite tvirtą relės montavimą, tinkamą ritės pavaros įtampą ir kokybišką relės dizainą |
| Oksidacija arba korozija | Sukelia drėgmė, dulkės arba atšiaurios aplinkos poveikis | Silpnos srovės signalams naudokite sandarias reles arba reles su paauksuotais kontaktais |
Skirtingi relių pritaikymai
• Priekiniai žibintai ir rūko žibintai
• Starterio valdymas
• Variklio starteriai
• Konvejerio juostos valdymas
• Išmanusis apšvietimo valdymas
• Prietaiso perjungimas
• Apsauga nuo viršsrovių
• Apsauga nuo įžeminimo
• Linijos perjungimas
• Signalo nukreipimas
• Garsiakalbių apsaugos grandinės
• Šaldytuvai (kompresoriaus relė)
•Skalbyklės
Išvada
Relės yra pagrindinės saugiam ir patikimam elektros grandinių valdymui. Jų gebėjimas izoliuoti signalus, valdyti skirtingas apkrovas ir palaikyti automatizavimą daro juos naudingus daugelyje sistemų. Teisingai pasirinkus, tinkamai sujungus laidus ir gerą projektavimo praktiką, relės užtikrina ilgą tarnavimo laiką ir stabilų veikimą. Norint sukurti saugias ir efektyvias grandines, reikia suprasti jų veikimą ir specifikacijas.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
1 klausimas. Kas yra relės kontaktinė medžiaga?
Tai metalas, naudojamas relių kontaktams, tokiems kaip sidabras, auksas ar volframas. Tai turi įtakos laidumui, atsparumui lankui ir kontakto tarnavimo laikui.
2 klausimas. Kas yra relės histerezė?
Tai skirtumas tarp įtampos, kuri įjungia relę (traukimas), ir įtampos, kuri ją išjungia (iškritimas). Tai apsaugo nuo plepėjimo.
3 klausimas. Ar viena relė gali perjungti tiek kintamosios, tiek nuolatinės srovės apkrovas?
Taip, bet kintamosios ir nuolatinės srovės reitingai skiriasi. Nuolatinės srovės apkrovas sunkiau perjungti, todėl reikia mažesnės įtampos ir srovės ribų.
4 klausimas. Kodėl verta naudoti relės lizdą?
Tai leidžia lengvai pakeisti relę, apsaugo relės kaiščius nuo pažeidimų ir pagerina laidų saugumą.
5 klausimas. Ką reiškia SPDT arba DPDT relėse?
Jie apibūdina kontaktų konfigūracijas. SPDT valdo vieną grandinę su dviem išėjimais. DPDT vienu metu valdo dvi atskiras grandines.
6 klausimas. Kuo skiriasi NO ir NC kontaktai?
NO (paprastai atidaryti) kontaktai užsidaro, kai relė maitinama. NC (paprastai uždaryti) kontaktai atsidaro, kai relė maitinama.