Elektromagnetni krmilni releji, kako deluje rele
Rele je električna naprava, zasnovana za preklapljanje električnih tokokrogov (nenadno spreminjanje izhodnih vrednosti) za dane spremembe električnih ali neelektričnih vhodnih vrednosti.
Relejni elementi (releji) se pogosto uporabljajo v krmilnih in avtomatizacijskih vezjih, ker jih je mogoče uporabiti za krmiljenje velikih izhodnih moči z vhodnimi signali majhne moči; izpolniti logične operacije; ustvarjanje večnamenskih relejnih naprav; izvesti preklapljanje električnih tokokrogov; določiti odstopanja nadzorovanega parametra od nastavljene ravni; opravlja funkcije spominskega elementa itd.
Prvi rele je izumil Američan J. Henryja leta 1831 in na podlagi elektromagnetnega principa delovanja je treba opozoriti, da prvi rele ni bil preklopni rele, ampak je prvi preklopni rele izumil Američan S.Breeze Morse leta 1837, ki ga je kasneje uporabil v telegrafskem aparatu ... Beseda rele izhaja iz angleške relay, kar pomeni menjava utrujenih poštnih konj na postajah ali predaja palice (štafetne palice) utrujenemu atletu.
Klasifikacija relejev
Releje razvrščamo po različnih kriterijih: glede na vrsto vhodnih fizikalnih veličin, na katere reagirajo; po funkcijah, ki jih opravljajo v sistemih vodenja; po zasnovi itd. Glede na vrsto fizikalnih veličin ločimo električne, mehanske, toplotne, optične, magnetne, akustične itd. rele. Upoštevati je treba, da se rele lahko odzove ne samo na vrednost določene količine, temveč tudi na razliko v vrednosti (diferencialni releji), na spremembo predznaka količine (polarizirani releji) ali na hitrost spremembe vhodne količine.
Relejna naprava
Rele je običajno sestavljen iz treh glavnih funkcionalnih elementov: čutnega, vmesnega in izvršilnega.
Zaznavni (primarni) element zazna kontrolirano količino in jo pretvori v drugo fizikalno količino.
Vmesni element primerja vrednost te vrednosti z nastavljeno vrednostjo in ko je presežena, posreduje prvo dejanje pogonu.
Aktuator prenaša učinek z releja na krmiljena vezja. Vse te elemente je mogoče izraziti ali kombinirati med seboj.
Občutljivi element, odvisno od namena releja in vrste fizikalne količine, na katero se odziva, ima lahko drugačno zasnovo, tako glede načela delovanja kot glede naprave.Na primer, v pretokovnem releju ali napetostnem releju je občutljivi element izdelan v obliki elektromagneta, v tlačnem stikalu - v obliki membrane ali rokava, v nivojskem stikalu - v plovcu itd.
Po napravi pogona so releji razdeljeni na kontaktne in brezkontaktne.
Kontaktni releji delujejo na krmiljeno vezje s pomočjo električnih kontaktov, katerih zaprto ali odprto stanje omogoča popoln kratek stik ali popolno mehansko prekinitev izhodnega vezja.
Brezkontaktni releji vplivajo na krmiljeno vezje z nenadno (naglo) spremembo parametrov izhodnih električnih tokokrogov (upor, induktivnost, kapacitivnost) ali spremembo napetostnega nivoja (toka).
Značilnosti releja
Glavne značilnosti releja so določene z odvisnostmi med parametri izhodnih in vhodnih veličin.
Razlikujemo naslednje glavne značilnosti releja.
1. Magnituda aktiviranja releja Xcr — vrednost parametra vhodne vrednosti, pri kateri se rele vklopi. Ko je X < Xav, je izhodna vrednost enaka Umin, ko je X ³ Xav, se vrednost Y nenadoma spremeni iz Umin v Umax in rele se vklopi. Sprejemljiva vrednost, s katero je nastavljen rele, se imenuje nastavljena točka.
2. Moč aktiviranja releja Psr — najmanjša moč, ki jo je treba zagotoviti sprejemnemu organu, da ga prevede iz stanja mirovanja v stanje delovanja.
3. Nadzorovana moč Rupr — moč, ki jo krmilijo preklopni elementi releja v procesu preklopa.Glede moči krmiljenja ločimo releje za tokokroge majhne moči (do 25 W), releje za tokokroge srednje moči (do 100 W) in releje za tokokroge velikih moči (nad 100 W), ki spadajo na močnostne releje in se imenujejo kontaktorji.
4. Odzivni čas releja tav — časovni interval od signala Xav do vhoda releja do začetka delovanja na krmiljenem vezju. Glede na odzivni čas ločimo običajne, hitre, zakasnjene in časovne. Običajno za običajne releje tav = 50 ... 150 ms, za hitre releje tav 1 s.
Načelo delovanja in naprava elektromagnetnih relejev
Zaradi preprostega principa delovanja in visoke zanesljivosti se elektromagnetni releji pogosto uporabljajo v sistemi avtomatizacije in v zaščitnih shemah električnih inštalacij. Elektromagnetne releje delimo na enosmerne in izmenične. DC releji so razdeljeni na nevtralne in polarizirane. Nevtralni releji se enako odzivajo na enosmerni tok v obeh smereh, ki teče skozi njegovo tuljavo, polarizirani releji pa se odzivajo na polarnost krmilnega signala.
Delovanje elektromagnetnih relejev temelji na uporabi elektromagnetnih sil, ki nastanejo v kovinskem jedru, ko tok teče skozi zavoje njegove tuljave. Deli releja so nameščeni na podstavku in prekriti s pokrovom. Nad jedrom elektromagneta je nameščena premična armatura (plošča) z enim ali več kontakti. Nasproti njih so ustrezni seznanjeni fiksni kontakti.
V začetnem položaju sidro drži vzmet. Pri uporabi napetosti elektromagnet pritegne armaturo, premaga njeno silo in zapre ali odpre kontakte, odvisno od zasnove releja.Po izklopu vzmet vrne armaturo v prvotni položaj. Nekateri modeli imajo lahko vgrajene elektronske komponente. To je upor, povezan z navitjem tuljave za jasnejše aktiviranje releja, ali / in kondenzator, vzporeden s kontakti, za zmanjšanje iskrenja in hrupa.
Krmiljeno vezje ni na noben način električno povezano s krmilnim vezjem; poleg tega je lahko v krmiljenem tokokrogu vrednost toka veliko višja kot v krmilnem tokokrogu. To pomeni, da releji v bistvu delujejo kot ojačevalnik toka, napetosti in moči v električnem vezju.
AC releji delujejo, ko se na njihove tuljave nanese tok določene frekvence, to je, da je glavni vir energije AC omrežje. Konstrukcija releja za izmenični tok je podobna konstrukciji releja za enosmerni tok, le jedro in armatura sta izdelana iz pločevine za električno jeklo, da se zmanjšajo histerezne izgube in vrtinčni tokovi.
Prednosti in slabosti elektromagnetnih relejev
Elektromagnetni rele ima številne prednosti, ki jih polprevodniški konkurenti nimajo:
- zmožnost preklopa obremenitev do 4 kW s prostornino releja manj kot 10 cm3;
- odpornost na impulzne prenapetosti in destruktivne motnje, ki so posledica razelektritev strele in kot posledica preklopnih procesov v visokonapetostni elektrotehniki;
- izjemna električna izolacija med krmilnim vezjem (tuljavo) in kontaktno skupino — najnovejši standard 5 kV je za večino polprevodniških stikal nedosegljive sanje;
- nizek padec napetosti na zaprtih kontaktih in posledično nizko nastajanje toplote: pri preklopu toka 10 A majhen rele oddaja skupno manj kot 0,5 W čez tuljavo in kontakte, medtem ko rele triac oddaja več kot 15 W v ozračje, ki, prvič, zahteva intenzivno hlajenje, in drugič, poslabša učinek tople grede na planetu;
- izjemno nizki stroški elektromagnetnih relejev v primerjavi s polprevodniškimi stikali
Če upoštevamo prednosti elektromehanike, opazimo tudi slabosti releja: nizka hitrost delovanja, omejen (čeprav zelo velik) električni in mehanski vir, ustvarjanje radijskih motenj pri zapiranju in odpiranju kontaktov in končno, zadnja in neprijetna lastnost - težave s preklapljanjem induktivnih bremen in visokonapetostnih enosmernih bremen.
Tipična praksa uporabe elektromagnetnih relejev visoke moči je preklapljanje bremen pri 220 V AC ali 5 do 24 V DC pri preklopnih tokovih do 10-16 A. servo), žarnice z žarilno nitko, elektromagneti in drugi aktivni, induktivni in kapacitivni porabniki električne energije v območju od 1 W do 2-3 kW.
Polarizirani elektromagnetni releji
Ena vrsta elektromagnetnega releja je polarizirani elektromagnetni rele. Njihova glavna razlika od nevtralnih relejev je sposobnost odzivanja na polarnost krmilnega signala.
Najpogostejša serija elektromagnetnih krmilnih relejev
Vmesni rele serije RPL. Releji so namenjeni za uporabo kot komponente v stacionarnih inštalacijah, predvsem v krmilnih tokokrogih električnih pogonov pri napetostih do 440 V DC in do 660 V AC s frekvenco 50 in 60 Hz.Releji so primerni za delovanje v krmilnih sistemih z uporabo mikroprocesorske tehnike, kjer je zapiralna tuljava obdana z omejevalnim omejevalnikom ali s tiristorskim krmiljenjem. Po potrebi lahko na vmesni rele namestite enega od naslednjih. vtičniki PKL in PVL… Nazivni tok kontaktov — 16A
Vmesni rele serije RPU-2M. Vmesni releji RPU-2M so zasnovani za delovanje v električnih tokokrogih za nadzor in industrijsko avtomatizacijo izmeničnega toka z napetostjo do 415V, frekvence 50Hz in enosmernega toka z napetostjo do 220V.
Rele serije RPU-0, RPU-2, RPU-4. Releji so izdelani z enosmernimi odjemnimi tuljavami za napetosti 12, 24, 48, 60, 110, 220 V in tokovi od 0,4 do 10 A in izmeničnimi odjemnimi tuljavami za napetosti 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 in tokovi 1 — 10 A. Rele RPU-3 z napajalnimi tuljavami DC — za napetosti 24, 48, 60, 110 in 220 V.
Vmesni releji serije RP-21 so namenjeni uporabi v krmilnih tokokrogih električnih pogonov na izmenični tok z napetostjo do 380V in v tokokrogih enosmernega toka z napetostjo do 220V. Releji RP-21 so opremljeni z vtičnicami za spajkanje, za din. tirnica ali vijak.
Glavne značilnosti releja RP-21. Območje napajalne napetosti, V: DC — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 AC s frekvenco 50 Hz — 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 AC s frekvenco 60 Hz — 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Nazivna kontaktna napetost tokokroga, V: DC rele — 12 … 220, AC rele — 12 … 380 Nazivni tok — 6,0 A Količina zaprtih kontaktov . / počitek / stikalo — 0 … 4/0 … 2/0 … 4 Mehanska vzdržljivost — najmanj 20 milijonov ciklov.
Elektromagnetni enosmerni rele serije RES-6 kot vmesni rele z napetostjo 80 — 300 V, preklopni tok 0,1 — 3 A
Uporablja se tudi kot vmesna serija elektromagnetnih relejev RP-250, RP-321, RP-341, RP-42 in številnih drugih, ki se lahko uporabljajo kot napetostni releji.
Kako izbrati elektromagnetni rele
Delovne napetosti in tokovi v tuljavi releja morajo biti znotraj dovoljenih vrednosti. Zmanjšanje obratovalnega toka v tuljavi vodi do zmanjšanja zanesljivosti stika in povečanja pregrevanja tuljave, zmanjšanja zanesljivosti releja pri največji dovoljeni pozitivni temperaturi.Tudi kratkotrajno napajanje s povečano obratovalno napetostjo na tuljavo releja je nezaželena, saj to povzroči mehanske prenapetosti v delih magnetnega vezja in kontaktnih skupin, električna prenapetost tuljave, ko je vezje odprto, pa lahko povzroči razpad izolacije.
Pri izbiri načina delovanja relejnih kontaktov je treba upoštevati vrednost in vrsto preklopnega toka, naravo obremenitve, skupno število in pogostost preklopov.
Pri preklopu aktivnih in induktivnih obremenitev je za kontakte najtežji proces odpiranja tokokroga, saj v tem primeru zaradi nastajanja obločnega praznjenja pride do glavne obrabe kontaktov.
Kako previti navitja tuljav električnih naprav na drugo vrsto toka