Релеји: Водич за типове и апликације

1. Шта је релеј и како функционише?

Релеј је електрични прекидач. То је у суштини уређај који електромеханички или електронски отвара или затвара кола. Релеји се користе за контролу једног кола отварањем и затварањем контаката у другом колу.

Када је контакт релеја нормално отворен (НО), постоји отворени контакт када релеј није под напоном. Насупрот томе, када је контакт релеја нормално затворен (НЦ), постоји затворени контакт када релеј није под напоном. У оба случаја, примена електричне струје на контакте мења њихово стање.

Релеји се обично користе тамо где је потребно контролисати коло помоћу сигнала мале снаге, или где се неколико кола мора контролисати једним сигналом. Из прве руке сам видео колико су ови уређаји критични у индустријским окружењима, посебно у контроли кола велике снаге са сигналима мале снаге.

На пример, у нашим производним погонима, релеји омогућавају малим контролним сигналима из ПЛЦ-а да управљају радом великих мотора и других тешких машина, обезбеђујући ефикасан и безбедан рад.

Релеј је електрични прекидач који се отвара и затвара под контролом другог електричног кола. Када електрична струја тече кроз завојницу релеја, она генерише магнетно поље које активира арматуру, која заузврат помера контакте релеја.

2. Које су главне компоненте релеја?

Релеј се састоји од електромагнета (релејне завојнице), арматуре, опруге и сета електричних контаката. Електромагнет се формира када је жичани калем омотан око гвозденог језгра.

Када електрична струја тече кроз завојницу, она постаје електромагнет, привлачећи арматуру. Арматура је покретни део који отвара или затвара контакте. Опруга враћа арматуру у првобитни положај када је релеј деактивиран.

Дијаграми релеја илуструју како ове компоненте међусобно делују. Унутар релеја, калем и контакти су најважнији делови. На пример, када се напон примени на калем релеја, резултујућа струја ствара магнетно поље.

Ово поље повлачи арматуру према завојници, затварајући нормално отворене контакте релеја и завршавајући коло. Овај механизам је фундаменталан у бројним индустријским применама, омогућавајући безбедну и ефикасну контролу уређаја велике снаге са прецизношћу.

Специфичан дизајн и конструкција релејних прекидача и контаката може да варира у зависности од типа релеја и његове намене.

3. Електромеханички релеји (ЕМР) наспрам чврстих релеја (ССР):

Електромеханички релеји (ЕМР) користе физички покретни део за повезивање кола. Када је калем релеја под напоном, он ствара магнетно поље које помера физичку арматуру, која заузврат ствара или прекида струјно коло. 

Релеји обезбеђују електричну изолацију између контролног кола и кола оптерећења.

С друге стране, чврсти релеји (ССР) немају покретне делове. Уместо тога, користе полупроводнике као што су тиристори или транзистори за пребацивање кола оптерећења. За разлику од механичких релеја, ССР-ови нуде брже време пребацивања и дужи радни век јер им недостају механичке компоненте које се могу истрошити.

Често препоручујем ССР-ове у апликацијама које захтевају високе фреквенције пребацивања или где је окружење тешко за механичке делове. Пошто је релеј електрични прекидач, разумевање разлика између ЕМР-а и ССР-а је од суштинског значаја за избор одговарајућег релеја за специфичне примене у индустријској аутоматизацији.

4. Које су различите врсте релеја?

Постоје различите врсте релеја дизајнираних за специфичне примене. Неки уобичајени типови релеја укључују:

• Електромеханички релеј (ЕМР): Користи електромагнет за управљање механичким прекидачем. Погодно за АЦ и ДЦ.
• Солид Стате Релаи (ССР): Користи полупроводнике за пребацивање оптерећења. Идеалан за апликације које захтевају брзо пребацивање и дуг животни век.
• Реед релеј: Користи реед прекидач унутар завојнице. Познат по својој компактној величини и брзом раду, често се користи у опреми за тестирање.
• Релеј за закључавање: Одржава свој контактни положај чак и након уклањања улаза. За ресетовање је потребан посебан импулс.
• Поларизовани релеј: Рад поларизованог релеја зависи од поларитета примењеног напона.
• Релеј временског одлагања: Контакти релеја су отворени све док се релеј не укључи у претходно подешено време.

Сваки тип релеја има јединствене карактеристике које га чине погодним за различите примене. На пример, релеји се често користе у опреми за тестирање због своје мале величине и велике брзине пребацивања, док су релеји са засуном пожељнији у меморијским колима јер одржавају своје стање без непрекидног напајања. 

Релеји су конструисани у различитим електричним и електронским конфигурацијама кола, као што су СПСТ, СПДТ, ДПСТ и ДПДТ, како би задовољили специфичне потребе за пребацивањем.

5. Како одабрати прави релеј за вашу апликацију?

Одабир одговарајућег релеја укључује разматрање неколико фактора:

1. Карактеристике оптерећења: Који је напон и струја оптерећења које треба да пребаците?
2. Контролни напон: Који напон је доступан за напајање завојнице релеја?
3. Брзина пребацивања: Колико брзо релеј треба да ради?
4. Услови околине: Да ли ће релеј бити изложен екстремним температурама, влажности или вибрацијама?
5. Животни век: Колико циклуса пребацивања захтева апликација?

На пример, у нашим фабрикама машина и опреме често користимо полупроводничке релеје за апликације које захтевају брзо пребацивање и дуг животни век. Насупрот томе, електромеханички релеји су пожељнији за апликације где је цена примарна брига, а брзина пребацивања је мање критична.

Струја која тече кроз релеј мора се узети у обзир да би се изабрао релеј који може да поднесе оптерећење без прегревања. Када се релеј активира, требало би да заштити електрични систем изолацијом управљачког кола од кола оптерећења.

6. Како тестирати релеј и решити уобичајене проблеме?

Тестирање релеја укључује проверу континуитета контаката и отпора завојнице. Мултиметар је згодан алат за ову сврху.

1. Тест отпора завојнице: Измерите отпор на терминалима завојнице релеја. Очитавање бесконачног отпора обично указује на отворени калем.
2. Тест континуитета контаката: Када релеј није под напоном, нормално отворени контакти треба да показују бесконачан отпор, а нормално затворени контакти треба да показују нулти отпор. Када је релеј под напоном, ова очитавања би требало да се обрну.

Уобичајени проблеми са релејима укључују прегоревање завојнице, контактно заваривање и механичко хабање. Редовно тестирање релеја може помоћи да се идентификују потенцијални проблеми пре него што доведу до кварова система. 

Релеји често покваре због превелике струје или напона, тако да је кључно осигурати да је релеј оцењен за примену. Да бисте тестирали релеј, требало би да проверите завојницу релеја и контакте помоћу мултиметра.

7. Шта су типови релејних контаката и њихов значај?

Типови релејних контаката су категорисани на основу њихове конфигурације и функције. Уобичајене конфигурације укључују:

• Форма А (СПСТ-НО): Једнополно бацање – нормално отворено. Овај тип релеја има један нормално отворени контакт, који се затвара када је релеј под напоном.
• Форма Б (СПСТ-НЦ): Једнополно једно бацање – нормално затворено. Има један нормално затворен контакт, који се отвара када је релеј под напоном.
• Форма Ц (СПДТ): Једноструко бацање. Такође познат као преклопни релеј, има један заједнички терминал и два контакта: један нормално отворен и један нормално затворен. СПДТ релеј може да пребацује између два кола.
• Образац Д (СПДТ): Направите пре паузе.

Разумевање ових конфигурација је од виталног значаја за избор правог релеја за вашу апликацију. На пример, релеј Форм А је погодан за једноставно укључивање и искључивање оптерећења, док се релеј Форм Ц може користити за пребацивање између два различита оптерећења.

Материјал контакта релеја такође игра кључну улогу у перформансама и животном веку релеја. Типови релејних контаката одређују како ће релеј пребацити струјни круг, због чега је неопходно одабрати исправну конфигурацију за ваше потребе.

8. Колики је животни век релеја и фактори који на њега утичу?

Век трајања релеја зависи од неколико фактора, укључујући радно окружење, фреквенцију пребацивања и електрично оптерећење које се укључује. 

Електромеханички релеји обично имају механички век од 100.000 до 1 милион операција и електрични век од 10.000 до 100.000 операција. Солид-стате релеји, без покретних делова, могу имати много дужи радни век.

Фактори који могу скратити живот релеја укључују:

• Прекомерна струја или напон: Прекорачење номиналних вредности релеја може довести до прегревања и превременог квара.
• Висока учесталост пребацивања: Често пребацивање може изазвати механичко хабање ЕМР-ова.
• Фактори животне средине: Екстремне температуре, влажност и вибрације такође могу да смање животни век релеја.

Редовно одржавање и правилан избор могу помоћи да се максимизира животни век релеја. Такође је важно узети у обзир радно окружење када бирате релеј. На пример, у тешким индустријским окружењима користимо затворене релеје за заштиту од прашине, влаге и других загађивача.

9. Примене релеја: Где се релеји обично користе?

Релеји се користе у широком спектру апликација у различитим индустријама. Неке уобичајене релејне апликације укључују:

• Индустријски контролни системи: Релеји контролишу моторе, пумпе и друге уређаје велике снаге у индустријским окружењима.
• Аутомобилска индустрија: Релеји се користе у возилима за контролу светла, сирене и других електричних компоненти.
• Телекомуникације: Релеји прекидају сигнале у телекомуникационим мрежама.
• ХВАЦ системи: Релеји контролишу опрему за грејање, вентилацију и климатизацију.
• Дистрибуција напајања: Релеји штите електрична кола и опрему у системима за дистрибуцију електричне енергије.
• Потрошачка електроника: Релеји се користе у разним електронским уређајима, као што су фрижидери и машине за прање веша.

Релеји су разноврсне компоненте које се могу наћи у бројним применама, од једноставних кућних апарата до сложених индустријских контролних система. На пример, релеји се користе за покретање и заустављање мотора, контролу кола осветљења и активирање аларма. Примене релеја су огромне и разноврсне, што их чини незаменљивим компонентама у многим индустријама.

10. Будући трендови у технологији релеја

Област технологије релеја наставља да се развија, са сталним напретком који има за циљ побољшање перформанси, поузданости и ефикасности. Неки од кључних будућих трендова у технологији релеја укључују:

• Минијатуризација: Све је већа потражња за мањим релејима који се могу интегрисати у компактне електронске уређаје.
• Паметни релеји: Ови релеји укључују микропроцесоре и комуникационе могућности, омогућавајући даљински надзор и контролу.
• Полупроводнички релеји (ССР): Са напретком у технологији полупроводника, ССР-ови постају све популарнији због дугог века трајања и велике брзине пребацивања.
• Енергетска ефикасност: Нови дизајн релеја се фокусира на смањење потрошње енергије, доприносећи уштеди енергије.

Ови трендови одражавају шири помак индустрије ка паметнијим, ефикаснијим и интегрисанијим решењима за аутоматизацију.