Relee: Ghid pentru tipuri și aplicații

1. Ce este un releu și cum funcționează?

Un releu este un comutator actionat electric. Este în esență un dispozitiv care deschide sau închide circuitele electromecanic sau electronic. Releele sunt folosite pentru a controla un circuit prin deschiderea și închiderea contactelor dintr-un alt circuit.

Când un contact de releu este în mod normal deschis (NO), există un contact deschis când releul nu este alimentat. În schimb, atunci când un contact de releu este normal închis (NC), există un contact închis atunci când releul nu este alimentat. În ambele cazuri, aplicarea curentului electric la contactele modifică starea acestora.

Releele sunt utilizate în mod obișnuit acolo unde este necesar să controlați un circuit printr-un semnal de putere redusă sau unde mai multe circuite trebuie să fie controlate de un singur semnal. Am văzut direct cât de critice sunt aceste dispozitive în setările industriale, în special în controlul circuitelor de mare putere cu semnale de putere redusă.

De exemplu, în fabricile noastre de producție, releele permit semnale mici de control de la un PLC pentru a gestiona funcționarea motoarelor mari și a altor mașini grele, asigurând o funcționare eficientă și sigură.

Un releu este un întrerupător electric care se deschide și se închide sub controlul unui alt circuit electric. Când un curent electric trece prin bobina releului, acesta generează un câmp magnetic care activează armătura, care, la rândul său, mută contactele releului.

2. Care sunt principalele componente ale unui releu?

Un releu este format dintr-un electromagnet (bobină de releu), o armătură, un arc și un set de contacte electrice. Electromagnetul se formează atunci când o bobină de sârmă este înfășurată în jurul unui miez de fier.

Când un curent electric trece prin bobină, acesta devine un electromagnet, atrăgând armătura. Armătura este o piesă mobilă care deschide sau închide contactele. Arcul readuce armătura în poziția inițială atunci când releul este dezactivat.

Diagramele releelor ilustrează modul în care aceste componente interacționează. În interiorul releului, bobina și contactele sunt cele mai importante părți. De exemplu, atunci când tensiunea este aplicată bobinei releului, curentul rezultat creează un câmp magnetic.

Acest câmp trage armătura spre bobină, închizând contactele releului normal deschise și completând circuitul. Acest mecanism este fundamental în numeroase aplicații industriale, permițând controlul sigur și eficient al dispozitivelor de mare putere cu precizie.

Designul specific și construcția comutatoarelor și contactelor releului pot varia în funcție de tipul de releu și de utilizarea prevăzută.

3. Relee electromecanice (EMR) vs. Relee cu stare solidă (SSR):

Releele electromecanice (EMR) folosesc o parte fizică mobilă pentru a conecta circuitele. Când bobina releului este alimentată, se creează un câmp magnetic care mișcă o armătură fizică, care, la rândul său, face sau întrerupe circuitul. 

Releele asigură izolarea electrică între circuitul de control și circuitul de sarcină.

Releele cu stare solidă (SSR), pe de altă parte, nu au părți mobile. În schimb, folosesc semiconductori precum tiristoare sau tranzistoare pentru a comuta circuitul de sarcină. Spre deosebire de releele mecanice, SSR-urile oferă timpi de comutare mai rapidi și o durată de viață mai lungă, deoarece le lipsesc componente mecanice care se pot uza.

Recomand adesea SSR-urile în aplicații care necesită frecvențe mari de comutare sau în care mediul este dur pentru piesele mecanice. Deoarece releul este un comutator acționat electric, înțelegerea diferențelor dintre EMR și SSR este esențială pentru selectarea releului adecvat pentru aplicații specifice în automatizarea industrială.

4. Care sunt diferitele tipuri de relee?

Există diferite tipuri de relee concepute pentru aplicații specifice. Unele tipuri comune de relee includ:

• Releu electromecanic (EMR): Folosește un electromagnet pentru a acționa un comutator mecanic. Potrivit pentru AC și DC.
• Releu cu stare solidă (SSR): folosește semiconductori pentru a comuta sarcina. Ideal pentru aplicații care necesită comutare rapidă și durată lungă de viață.
• Releu Reed: Utilizează un comutator Reed în interiorul bobinei. Cunoscut pentru dimensiunile sale compacte și funcționarea rapidă, adesea folosit în echipamentele de testare.
• Releu de blocare: își menține poziția de contact chiar și după ce intrarea este îndepărtată. Necesită un impuls separat pentru resetare.
• Releu polarizat: Funcționarea unui releu polarizat depinde de polaritatea tensiunii aplicate.
• Releu cu întârziere: contactele releului sunt deschise până când releul a fost alimentat pentru un timp prestabilit.

Fiecare tip de releu are caracteristici unice care îl fac potrivit pentru diferite aplicații. De exemplu, releele cu lame sunt adesea folosite în echipamentele de testare datorită dimensiunilor reduse și vitezei rapide de comutare, în timp ce releele de blocare sunt preferate în circuitele de memorie deoarece își mențin starea fără alimentare continuă. 

Releele sunt construite în diverse configurații de circuite electrice și electronice, cum ar fi SPST, SPDT, DPST și DPDT, pentru a răspunde nevoilor specifice de comutare.

5. Cum să alegi releul potrivit pentru aplicația ta?

Alegerea releului adecvat implică luarea în considerare a mai multor factori:

1. Caracteristicile sarcinii: Care este tensiunea și curentul sarcinii pe care trebuie să o comutați?
2. Tensiune de control: Ce tensiune este disponibilă pentru a alimenta bobina releului?
3. Viteza de comutare: Cât de repede trebuie să funcționeze releul?
4. Condiții de mediu: Releul va fi expus la temperaturi extreme, umiditate sau vibrații?
5. Durata de viață: Câte cicluri de comutare necesită aplicația?

De exemplu, în fabricile noastre de mașini și echipamente, folosim adesea relee cu stare solidă pentru aplicații care necesită comutare rapidă și durată lungă de viață. În schimb, releele electromecanice sunt preferate pentru aplicațiile în care costul este o preocupare principală și viteza de comutare este mai puțin critică.

Curentul care circulă prin releu trebuie luat în considerare pentru a selecta un releu care poate face față sarcinii fără supraîncălzire. Când releul se activează, acesta ar trebui să protejeze sistemul electric prin izolarea circuitului de control de circuitul de sarcină.

6. Cum să testați un releu și să depanați problemele comune?

Testarea unui releu presupune verificarea continuității contactelor și a rezistenței bobinei. Un multimetru este un instrument la îndemână în acest scop.

1. Testul rezistenței bobinei: Măsurați rezistența la bornele bobinei releului. O citire a rezistenței infinite indică de obicei o bobină deschisă.
2. Test de continuitate a contactului: Când releul nu este alimentat, contactele normal deschise ar trebui să prezinte rezistență infinită, iar contactele normal închise ar trebui să prezinte rezistență zero. Când releul este alimentat, aceste citiri ar trebui să se inverseze.

Problemele obișnuite cu releele includ arderea bobinei, sudarea prin contact și uzura mecanică. Testarea regulată a releelor poate ajuta la identificarea problemelor potențiale înainte ca acestea să ducă la defecțiuni ale sistemului. 

Releele eșuează adesea din cauza curentului sau tensiunii excesive, deci asigurarea că releul este evaluat pentru aplicație este crucială. Pentru a testa un releu, ar trebui să verificați bobina și contactele releului folosind un multimetru.

7. Ce sunt tipurile de contacte relee și semnificația lor?

Tipurile de contacte releu sunt clasificate în funcție de configurația și funcția lor. Configurațiile comune includ:

• Forma A (SPST-NO): un singur pol o singură aruncare – normal deschis. Acest tip de releu are un contact normal deschis, care se închide atunci când releul este alimentat.
• Forma B (SPST-NC): un singur pol o singură aruncare – normal închis. Are un contact normal închis, care se deschide când releul este alimentat.
• Forma C (SPDT): un singur pol dublă aruncare. Cunoscut și ca releu de comutare, are un terminal comun și două contacte: unul normal deschis și unul normal închis. Releul SPDT poate comuta între două circuite.
• Forma D (SPDT): Se face înainte de pauză.

Înțelegerea acestor configurații este vitală pentru selectarea releului potrivit pentru aplicația dvs. De exemplu, un releu de formă A este potrivit pentru pur și simplu pornirea și oprirea unei sarcini, în timp ce un releu de formă C poate fi utilizat pentru a comuta între două sarcini diferite.

Materialul de contact al releului joacă, de asemenea, un rol crucial în performanța și durata de viață a releului. Tipurile de contacte releu determină modul în care releul va comuta circuitul de sarcină, ceea ce face esențial să alegeți configurația corectă pentru nevoile dumneavoastră.

8. Care este speranța de viață a unui releu și factorii care îl afectează?

Durata de viață a unui releu depinde de mai mulți factori, inclusiv mediul de operare, frecvența de comutare și sarcina electrică comutată. 

Releele electromecanice au de obicei o durată de viață mecanică de 100.000 până la 1 milion de operațiuni și o viață electrică de 10.000 până la 100.000 de operațiuni. Releele cu stare solidă, fără piese în mișcare, pot avea o durată de viață mult mai lungă.

Factorii care pot scurta durata de viață a releului includ:

• Curent sau tensiune excesivă: Depășirea valorilor nominale ale releului poate duce la supraîncălzire și defecțiune prematură.
• Frecvență mare de comutare: Comutarea frecventă poate cauza uzură mecanică a EMR-urilor.
• Factori de mediu: Temperaturile extreme, umiditatea și vibrațiile pot reduce, de asemenea, durata de viață a releului.

Întreținerea regulată și selecția corectă pot ajuta la maximizarea duratei de viață a unui releu. De asemenea, este esențial să luați în considerare mediul de operare atunci când alegeți un releu. De exemplu, în mediile industriale dure, folosim relee sigilate pentru a proteja împotriva prafului, umidității și a altor contaminanți.

9. Aplicații cu relee: Unde sunt utilizate în mod obișnuit releele?

Releele sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații în diverse industrii. Unele aplicații comune de releu includ:

• Sisteme de control industrial: releele controlează motoarele, pompele și alte dispozitive de mare putere în setări industriale.
• Automobile: releele sunt utilizate în vehicule pentru a controla luminile, claxonele și alte componente electrice.
• Telecomunicații: releele comută semnalele în rețelele de telecomunicații.
• Sisteme HVAC: Releele controlează echipamentele de încălzire, ventilație și aer condiționat.
• Distribuția energiei: Releele protejează circuitele și echipamentele electrice din sistemele de distribuție a energiei.
• Electronice de larg consum: releele sunt utilizate în diverse dispozitive electronice, cum ar fi frigidere și mașini de spălat.

Releele sunt componente versatile care pot fi găsite în numeroase aplicații, de la simple aparate de uz casnic până la sisteme industriale complexe de control. De exemplu, releele sunt folosite pentru a porni și opri motoare, pentru a controla circuitele de iluminat și pentru a activa alarmele. Aplicațiile releelor sunt vaste și variate, făcându-le componente indispensabile în multe industrii.

10. Tendințe viitoare în tehnologia releelor

Domeniul tehnologiei releelor continuă să evolueze, cu progrese continue care vizează îmbunătățirea performanței, fiabilității și eficienței. Unele dintre tendințele cheie viitoare în tehnologia releelor includ:

• Miniaturizare: Există o cerere în creștere pentru relee mai mici care pot fi integrate în dispozitive electronice compacte.
• Relee inteligente: Aceste relee încorporează microprocesoare și capacități de comunicare, permițând monitorizarea și controlul de la distanță.
• Relee cu stare solidă (SSR): Odată cu progresele în tehnologia semiconductoarelor, SSR-urile devin din ce în ce mai populare datorită duratei lor lungi de viață și vitezei rapide de comutare.
• Eficiență energetică: Noile modele de relee se concentrează pe reducerea consumului de energie, contribuind la economii de energie.

Aceste tendințe reflectă schimbarea mai largă a industriei către soluții de automatizare mai inteligente, mai eficiente și mai integrate.