Elektromos relé: A különböző típusú relék megértése

1. Mi az a relé és hogyan működik?

A relé egy elektromosan működtetett kapcsoló, amely elektromágnest használ a kapcsoló mechanikus működtetésére. Lényegében a relé Egy áramkör külön kis teljesítményű jellel történő vezérlésére szolgál, vagy ahol több áramkört kell egy jellel vezérelni.

A reléket először a távolsági távíró áramkörökben használták erősítőként: megismételték az egyik áramkörből érkező jelet, majd egy másik áramkörön továbbították azt. A reléket széles körben használták a telefonközpontokban és a korai számítógépekben logikai műveletek végrehajtására.

Ha a relé inaktív, nem folyik áram a relé tekercsébe. Amikor a relé aktiválódik, elektromos jelet küldenek a relé tekercsére, amely mágneses teret hoz létre, amely mozgatja az armatúrát. Az armatúra ezután vagy kapcsolatba lép a kapcsolóval, vagy megszakítja a kapcsolatot, befejezve vagy megszakítva az áramkört.

A relé alapvető működése egy bemeneti és egy kimeneti áramkörből áll. A bemeneti áramkör egy puha vasmag köré tekert huzaltekercsből áll.

Amikor elektromos áram folyik át a tekercsen, mágneses mezőt hoz létre. Ez a mágneses mező egy mozgatható armatúrát vonz, amely érintkezőkészlethez kapcsolódik. Amikor az armatúra mozog, kinyitja vagy zárja a kimeneti áramkör érintkezőit, ezáltal szabályozza az áramkörben az elektromos áram áramlását.

A relé egy elektromos kapcsoló, amely egy másik elektromos áramkör vezérlése alatt nyílik és zár. A relé általában egy huzaltekercsből (elektromágnesből), egy armatúrából, egy rugóból és egy sor elektromos érintkezőből áll. A tekercset általában vasból készült mag köré tekerik.

Amikor áram folyik át a tekercsen, mágneses mezőt hoz létre, amely vonzza az armatúrát. Az armatúra a relé mozgatható része, amely az érintkezőkhöz csatlakozik. A rugó az alaphelyzetben tartja az armatúrát, amikor nem folyik áram a tekercsen.

2. Miért fontosak a relék az ipari automatizálásban?

Az ipari automatizálásban a relék elengedhetetlenek a nagyfeszültségű vagy nagyáramú áramkörök kisfeszültségű vezérlőjellel történő vezérléséhez.

Elektromos leválasztást biztosítanak a vezérlőáramkör és a terhelési áramkör között, növelve a biztonságot és megakadályozva az érzékeny elektronikus alkatrészek károsodását.

Tapasztalt szolgáltatóként ezen a területen első kézből láttam, hogy a relék hogyan javíthatják az ipari folyamatok biztonságát és hatékonyságát. A relék különösen fontosak az olyan alkalmazásokban, mint a motorvezérlés, a világítási rendszerek és az áramelosztás.

A relék lehetővé teszik összetett szekvenciák és folyamatok automatizálását is. Például egy gép- és berendezésgyárban a relék motorok indítására és leállítására, riasztások aktiválására és a robotkarok mozgásának vezérlésére használhatók.

Az ellenőrzés ezen szintje elengedhetetlen a termelékenység fenntartásához és az egyenletes termékminőség biztosításához. Ezek fontos szerepet játszanak az eszközök be- és kikapcsolásában, és a hibák észlelésére szolgáló védelmi rendszerek szerves részét képezik. A relék kulcsfontosságú biztonsági szempontot nyújtanak azáltal, hogy leválasztják a vezérlő áramkört a terhelési áramkörről.

A relék a digitális logikai kapukhoz hasonlóan logikai funkciók megvalósítására is használhatók. Például egy relé konfigurálható úgy, hogy ÉS kapuként működjön, ahol a kimeneti áramkör csak akkor kap feszültséget, ha az összes bemeneti áramkör aktiválva van.

Ez a képesség értékes az ipari alkalmazásokhoz szükséges kifinomult vezérlőrendszerek létrehozásában. A relék alkalmazása az ipari automatizálásban nem csak a hatékonyságot növeli, hanem a precíz vezérlési mechanizmusoknak köszönhetően meghosszabbítja a relék és egyéb berendezések élettartamát is.

3. Melyek a relék fő típusai?

Számos típusú reléket használnak különféle alkalmazásokban. A leggyakoribb relétípusok közé tartoznak az elektromechanikus relék (EMR), a félvezető relék (SSR), a reed relék, a reteszelő relék és a késleltetett relék.

Minden relétípus egyedi jellemzőkkel rendelkezik, és speciális alkalmazásokhoz alkalmas. A megfelelő relétípus kiválasztása döntő fontosságú bármely elektromos rendszer megbízható működéséhez.

Mindegyik típusnak megvannak a maga előnyei, és bizonyos alkalmazásokhoz tervezték. A relé alkalmazások széles skálán mozognak, az egyszerű kapcsolási feladatoktól a bonyolult vezérlőrendszerekig.

Az elektromechanikus relék a relék legelterjedtebb típusai, és széles körben használják az ipari automatizálásban. Ezek egy tekercsből, egy armatúrából és egy sor érintkezőből állnak.

Amikor a tekercs feszültség alatt van, az armatúra elmozdul, és kinyitja vagy zárja az érintkezőket. A félvezető relék viszont félvezetőket használnak a terhelési áramkör átkapcsolására. Nincsenek mozgó alkatrészeik, így megbízhatóbbak és kevésbé hajlamosak a kopásra.

A Reed relék egy másik típusú relék, amelyeket általában nagy sebességet és hosszú élettartamot igénylő alkalmazásokban használnak. Két vagy több reed kapcsolóból állnak, amelyek üvegcsőbe vannak zárva.

A reed kapcsolókat mágneses tér aktiválja, amelyet tekercs vagy állandó mágnes generálhat. A reteszelő relék úgy vannak kialakítva, hogy a vezérlőjel eltávolítása után is az utolsó kapcsolt állapotukban maradjanak.

Olyan alkalmazásokban hasznosak, ahol az energiafogyasztást minimálisra kell csökkenteni. Összefoglalva, a relék különböző típusainak megértése alapvető fontosságú. A relé nem használ mozgó alkatrészeket az áramkör kapcsolására. A megfelelő működés érdekében fontos megérteni a különböző reléérintkezőket.

4. Hogyan működnek az elektromechanikus relék (EMR)?

Az elektromechanikus relék az elektromágnesesség elvén működnek. Amikor áram folyik át a relé tekercsén, mágneses mezőt hoz létre, amely vonzza az armatúrát. Az armatúra egy vagy több érintkezőkészlethez csatlakozik.

A relé kialakításától függően az érintkezők lehetnek alaphelyzetben nyitottak (NO) vagy alaphelyzetben zártak (NC). A relé egy elektromos kapcsoló, amely egy másik elektromos áramkör vezérlése alatt nyílik és zár.

Amikor a relé tekercs feszültség alatt van, az armatúra elmozdul, aminek következtében az érintkezők záródnak vagy kinyílnak, ezáltal befejeződik vagy megszakad az áramkör.

Az EMR relék általában olyan alkalmazásokban használatosak, ahol alacsony feszültségű vezérlőjelnek kell kapcsolnia egy nagyfeszültségű vagy nagyáramú terhelési áramkört.

Kiváló elektromos szigetelést biztosítanak a vezérlőáramkör és a terhelési áramkör között, így alkalmasak zord ipari környezetben való használatra. A relé akkor aktiválódik, amikor áram folyik át a tekercsen.

Például egy motorvezérlő alkalmazásban egy EMR relé használható a motor be- és kikapcsolására egy PLC vagy más vezérlőeszköz jele alapján. A relé feszültség alatt van, az érintkezők állapotát megváltoztatják. A relé a rendszer kulcsfontosságú elemévé válik.

Az elektromechanikus relék egyik legfontosabb előnye, hogy képesek kezelni a nagy áramokat és feszültségeket. Ezenkívül viszonylag olcsók és könnyen cserélhetők.

Vannak azonban bizonyos korlátaik, például lassabb kapcsolási sebességük a szilárdtestrelékhez képest, és érzékenyek a mechanikai kopásra. A relét úgy tervezték, hogy ellenálljon a különféle környezeti feltételeknek.

A relé alapos mérlegelést igényel a megfelelő típus kiválasztásakor. A relé akkor aktiválódik, amikor a vezérlőáramkör feszültség alá kerül.

5. Mi az a félvezető relé (SSR), és miben különbözik az EMR-től?

A szilárdtestrelé (SSR) egy elektronikus kapcsolóeszköz, amely félvezetőket, például tirisztorokat vagy tranzisztorokat használ a terhelési áramkör be- és kikapcsolására. Az elektromechanikus reléktől eltérően az SSR-eknek nincs mozgó alkatrésze.

Ez megbízhatóbbá, gyorsabbá és csendesebbé teszi őket. Élettartamuk is hosszabb, mivel nincsenek elhasználódó mechanikai alkatrészek. A relé belsejében különféle összetevők működnek együtt. A relé be- és kikapcsolt állapotok között kapcsol. A relé deaktiválásakor az érintkezők visszatérnek eredeti állapotukba.

Az SSR-ek különösen hasznosak olyan alkalmazásokban, amelyek gyakori kapcsolást, nagy sebességű működést vagy olyan környezetben történő működést igényelnek, ahol zaj vagy vibráció aggodalomra ad okot. Általában világításvezérlésre, motorvezérlésre és fűtésvezérlésre használják. 

A szilárdtestrelék gyakran tartalmaznak olyan funkciókat, mint a nulla feszültségű kapcsolás és az optikai leválasztás a teljesítmény és a biztonság fokozása érdekében. A relé egy tekercsből és egy sor érintkezőből áll. A reléket gyakran használják összetett áramkörökben.

Az SSR-eknek azonban vannak bizonyos korlátai az EMR-ekhez képest. Jellemzően nagyobb a bekapcsolt állapotú feszültségesésük, ami fokozott teljesítménydisszipációhoz és hőtermeléshez vezethet.

Ezenkívül érzékenyebbek a feszültségcsúcsok és a túláram okozta károkra. E korlátok ellenére a szilárdtest relék megbízhatóságuk és teljesítményük miatt kiváló választást jelentenek számos ipari automatizálási alkalmazáshoz.

A relé nagy teljesítményű áramkörök vezérlésére szolgál. A relé számos biztonsági rendszernek is kulcsfontosságú része.

6. Mik azok a Reed relék és konkrét alkalmazásaik?

A Reed relék egy speciális típusú relék, amelyek reed kapcsolókat használnak kapcsolóelemként. A reed kapcsoló két vékony, ferromágneses nádból áll, amelyek hermetikusan zárt üvegcsőbe vannak zárva.

Amikor mágneses mezőt alkalmaznak a kapcsolóra, a nádszálak vonzódnak egymáshoz, és érintkeznek egymással, befejezve az áramkört. A Reed relék gyors kapcsolási sebességükről, alacsony érintkezési ellenállásukról és hosszú élettartamukról ismertek. Ezek a relék az utolsó pozíciójukban maradnak, még akkor is, ha a tápellátás megszűnik. A relék tartósak és megbízhatóak.

Általában olyan alkalmazásokban használják őket, amelyek nagy megbízhatóságot és tartósságot igényelnek, például teszt- és mérőberendezésekben, távközlési rendszerekben és orvosi eszközökben. A Reed relék alacsony érintkezési ellenállásuk és minimális jeltorzításuk miatt alacsony szintű jelek kapcsolására is alkalmasak.

A reed relék egyik jelentős előnye, hogy zord környezetben is működnek. Ellenállnak az ütésnek, a vibrációnak és a nedvességnek, így ideálisak az autóiparban, a repülőgépiparban és az ipari alkalmazásokban való használatra.

A reed reléknek azonban vannak bizonyos korlátai. Általában nem alkalmasak nagy áramok vagy feszültségek kapcsolására, mivel a vékony nádszálak könnyen megsérülhetnek a túlzott áramfolyástól.

Ezenkívül drágábbak, mint néhány más típusú relék, például az elektromechanikus relék. E korlátozások ellenére a reed relék kiváló teljesítményt és megbízhatóságot kínálnak számos speciális alkalmazásban. Különböző alkalmazásokban relék tesztelésére is használják.

7. Hogyan válasszuk ki a megfelelő relét az alkalmazáshoz?

Az adott alkalmazáshoz megfelelő relé kiválasztása számos tényező alapos mérlegelését igényli, beleértve a terhelési áramkör feszültség- és áramigényét, a vezérlőáramkör jellemzőit, a működési környezetet, valamint a kívánt kapcsolási sebességet és élettartamot.

Az ipari automatizálás szakértőjeként mindig azt tanácsolom ügyfeleimnek, hogy kezdjék konkrét igényeik és korlátaik meghatározásával. A relék általában olyan áramkörökben használatosak, amelyek leválasztást igényelnek.

Például, ha egy nagyfeszültségű váltakozó áramú motort alacsony feszültségű egyenáramú vezérlőjellel kell kapcsolni, megfelelő feszültségre és áramerősségre méretezett elektromechanikus relé vagy szilárdtestrelé megfelelő.

Ha az alkalmazás nagy sebességű kapcsolást vagy zajos környezetben történő működést igényel, a szilárdtest relé a jobb választás. Ezzel szemben, ha a költség az elsődleges szempont, és a kapcsolási sebesség nem kritikus, az elektromechanikus relé megfelelőbb lehet.

A relé kiválasztásakor elengedhetetlen olyan tényezőket figyelembe venni, mint a tekercs feszültsége, az érintkezők névleges értéke és a kapcsolási sebesség.

Fontos figyelembe venni a működési környezetet is. Ha a relé magas hőmérsékletnek, páratartalomnak vagy korrozív anyagoknak van kitéve, olyan relét kell választania, amelyet úgy terveztek, hogy ellenálljon ezeknek a feltételeknek. 

Ilyen környezetben gyakran használnak Reed reléket vagy hermetikusan lezárt elektromechanikus reléket. Ezenkívül vegye figyelembe a relé várható élettartamát és a kapcsolás gyakoriságát.

A nagy kapcsolási ciklusú alkalmazásokhoz a szilárdtest-relék vagy a reed-relék megfelelőbbek lehetnek hosszabb élettartamuk és mechanikai kopásállóságuk miatt.

8. Mi az a reléérintkező, és melyek a különböző érintkezőtípusok?

A reléérintkező a relé azon része, amely létrehozza vagy megszakítja az elektromos kapcsolatot a terhelési áramkörben. Az érintkezők jellemzően vezetőképes anyagból, például ezüstötvözetből készülnek, amely ellenáll a kapcsolási elektromos és mechanikai igénybevételeknek.

Számos különböző típusú reléérintkező létezik, mindegyiknek megvan a maga sajátossága és alkalmazása.

A leggyakoribb érintkezőtípusok az alaphelyzetben nyitott (NO) és az alaphelyzetben zárt (NC). NINCS érintkező nyitva, ha a relé nincs feszültség alatt, és zárva, amikor a relé feszültség alatt van. Az NC érintkezők zárva vannak, ha a relé nincs feszültség alatt, és nyitva vannak, ha a relé feszültség alatt van.

Egyes relék NO és NC érintkezőkkel is rendelkeznek, ami bonyolultabb kapcsolási konfigurációkat tesz lehetővé. Például egy kétpólusú, kettős dobású (DPDT) relé két NO és NC érintkezőkészlettel rendelkezik, amelyek lehetővé teszik két külön áramkör egyidejű kapcsolását.

Az egyéb érintkezőtípusok közé tartoznak a megszakítás előtti (MBB) és a megszakítás előtti (BBM) érintkezők. Az MBB érintkezők biztosítják, hogy az új csatlakozás a régi kapcsolat megszakadása előtt létrejöjjön, megakadályozva az áramkör megszakítását.

A BBM kapcsolattartók viszont megszakítják a meglévő kapcsolatot, mielőtt új kapcsolatot hoznának létre. Az érintkező típusának kiválasztása az alkalmazás speciális követelményeitől függ. A NO érintkezőket általában a terhelések be- és kikapcsolására használják, míg az NC érintkezőket gyakran használják biztonsági reteszekhez vagy riasztóáramkörökhöz.

9. Hogyan teszteljünk egy relét?

A relé tesztelése magában foglalja a megfelelő működésének ellenőrzését az érintkezők folytonosságának és a tekercs ellenállásának ellenőrzésével. Mint aki számtalan relével dolgozott, megoszthatok egy egyszerű, de hatékony módszert.

A tesztek elvégzéséhez használhat multimétert vagy dedikált relétesztelőt. Az elektromechanikus relé teszteléséhez először válassza le az áramkörről, és a multiméterrel mérje meg a tekercs ellenállását. Az ellenállásnak meg kell egyeznie a relé adatlapján megadott értékkel.

Ezután a multiméterrel ellenőrizze az érintkezők folytonosságát. NO érintkezők esetén nem lehet folytonosság, amikor a relé nincs feszültség alatt, és folytonosság, amikor a relé feszültség alatt van. Az NC érintkezőknél ennek fordítva kell lennie.

A relét úgy kapcsolhatja be, hogy megfelelő feszültséget kapcsol a tekercs kapcsaira. Hallgassa meg a kattanó hangot, amely azt jelzi, hogy az armatúra mozog, és az érintkezők állapota megváltozik. A szilárdtestrelék tesztelése kissé eltér, mivel nincs tekercs vagy mechanikus érintkező. Ehelyett ellenőriznie kell a bemeneti és kimeneti áramköröket.

A multiméter segítségével mérje meg a feszültségesést a bemeneti kapcsokon a vezérlőjel alkalmazásakor. A feszültségesésnek meg kell egyeznie az adatlapon megadott értékkel. Ezután ellenőrizze a kimeneti áramkör folytonosságát.

SSR esetén a kimeneti áramkörnek alacsony ellenállással kell rendelkeznie, amikor a vezérlőjelet alkalmazzák, és nagy ellenállással, ha nem. Egy reléérintkező nyitva van, amíg a megfelelő feltételek nem teljesülnek.

10. Melyek a relék általános alkalmazásai ipari környezetben?

A relék számos ipari alkalmazásban használatosak, beleértve a motorvezérlést, a világításvezérlést, az áramelosztást, a folyamatvezérlést és a biztonsági rendszereket.

Egy gép- és berendezésgyárban általában reléket használnak a motorok indításának és leállításának vezérlésére, a szállítószalagok aktiválására és deaktiválására, valamint a robotkarok működésének kezelésére. Biztonsági áramkörökben is használják a berendezések leállítására vészhelyzet esetén.

A gyártóüzemekben a relék döntő szerepet játszanak a különféle folyamatok automatizálásában, mint például a hőmérséklet-szabályozás, a szintszabályozás és az áramlásszabályozás. Például egy relével lehet be- vagy kikapcsolni egy fűtőelemet a hőmérséklet-érzékelő jele alapján.

Hasonlóképpen, egy relé vezérelheti a szivattyút, hogy fenntartson egy bizonyos folyadékszintet a tartályban. A relék összetett vezérlési logika megvalósítására is használhatók, például szekvenciális műveletek végrehajtására vagy a gép különböző részeinek reteszelésére.

A gyári megoldásokkal foglalkozó cégek gyakran használnak reléket a különböző rendszerek integrálására és személyre szabott automatizálási megoldások létrehozására ügyfeleik számára. A relék egyszerű és megbízható módot biztosítanak a különböző vezérlőrendszerek, érzékelők és működtetők közötti interfészre.

Használhatók olyan biztonsági rendszerek létrehozására is, amelyek megvédik a személyzetet és a berendezéseket a veszélyektől. Például egy biztonsági relé használható a vészleállító gombok, fényfüggönyök és egyéb biztonsági berendezések figyelésére, és a gép leállítására, ha ezen eszközök bármelyike aktiválódik.

• Tudjon meg többet rólunk Omron termékcsalád.
• Fedezze fel kínálatunkat Mitsubishi automatizálási megoldások.
• Fedezze fel a mi Schneider kínálata.
• Tudja meg, hogyan mi Proface HMI javíthatja működését.
• Nézze meg a mi átfogó PLC megoldások.
• Lásd a mi relé kiválasztás.