Relé jsou elektromechanická zařízení, která fungují jako spínače, fungují na principu elektromagnetické přitažlivosti, ovládají elektrické obvody a umožňují bezpečně a efektivně řídit systémy s velkým výkonem pomocí signálů s malým výkonem.
Struktura a symboly relé
Zásluhy na OMRON
Elektromagnetická relé se skládají ze tří hlavních součástí: elektromagnetické cívky, pohyblivé kotvy a kontaktů. Cívka, obvykle vyrobená z izolovaného drátu navinutého kolem železného jádra, vytváří při napájení magnetické pole. Kotva, pohyblivá železná část, je tímto magnetickým polem přitahována a mění stav relé.
Symboly relé v elektrických schématech představují tyto komponenty a jejich funkce:
- Symboly cívek: Často se zobrazuje jako kruh nebo ovál se dvěma koncovkami.
- Kontaktní symboly: Zobrazeno jako čáry, které mohou být otevřené (normálně otevřené, NO) nebo zavřené (normálně zavřené, NC).
- Armatura: Představuje ji čára spojující cívku s kontakty.
Mezi běžné symboly relé patří:
- SPST (Single Pole Single Throw): Jeden přepínatelný kontakt.
- SPDT (Single Pole Double Throw): Jeden přepínatelný kontakt se dvěma možnými polohami.
- DPST/DPDT: Dvoupólové verze se dvěma sadami kontaktů.
Tyto standardizované symboly umožňují inženýrům rychle pochopit konfigurace relé v obvodových schématech, což usnadňuje efektivní navrhování a odstraňování problémů v elektrických systémech.
Princip činnosti relé
Princip činnosti relé spočívá v interakci mezi elektrickým a magnetickým polem. Když cívkou relé protéká proud, vytváří magnetické pole, které přitahuje pohyblivou kotvu. Tato kotva je připojena k jednomu nebo více kontaktům, které v závislosti na konfiguraci relé buď rozpínají, nebo rozpínají elektrické obvody. Proces zahrnuje:
- Napájení cívky elektrickým signálem
- Vytvoření magnetického pole kolem cívky
- Pohyb kotvy v důsledku magnetické přitažlivosti
- Spínání kontaktů pro ovládání obvodu
- Odpojení cívky od napětí způsobí návrat kotvy do původní polohy, často za pomoci pružinového mechanismu.
Tento jednoduchý, ale účinný mechanismus umožňuje relé fungovat jako prostředník mezi řídicími obvody s nízkým příkonem a zátěžovými obvody s vysokým příkonem, což je činí neocenitelnými v různých elektrických a elektronických aplikacích.
Mechanismus elektromagnetické přitažlivosti
Základem fungování relé je elektromagnetická přitažlivost, která tvoří základ spínacího mechanismu. Když cívkou relé protéká elektrický proud, vytváří magnetické pole, které působí silou na pohyblivou kotvu. Tato kotva je mechanicky spojena s kontakty relé a v závislosti na konfiguraci relé způsobuje jejich rozepnutí nebo sepnutí. Síla magnetického pole, a tedy i síla působící na kotvu, je přímo úměrná proudu protékajícímu cívkou. Když je cívka bez napětí, pružinový mechanismus obvykle vrátí kotvu a kontakty do původní polohy a relé se resetuje. Tato elegantní souhra elektrických a mechanických součástí umožňuje relé účinně ovládat výkonné obvody pomocí signálů s malým příkonem, což je činí nezbytnými v různých aplikacích, kde je nejdůležitější bezpečnost a automatizace.
Normálně otevřené vs. uzavřené kontakty
Relé lze konfigurovat s různými typy kontaktů, především s normálně otevřenými (NO) a normálně uzavřenými (NC). V konfiguraci NO zůstává obvod otevřený, když relé není pod napětím, a po zapnutí se uzavře. Naopak v konfiguracích NC zůstává obvod uzavřený, když relé není pod napětím, a otevřený, když je pod napětím. Tato univerzálnost umožňuje přizpůsobit relé různým aplikacím, jako je například ovládání výkonných obvodů nebo realizace bezpečnostních mechanismů. Volba mezi kontakty NO a NC závisí na konkrétních požadavcích systému, což inženýrům umožňuje navrhovat obvody, které vhodně reagují jak na běžné provozní podmínky, tak na případné poruchy.
Klíčové funkce relé
Relé plní v elektrických systémech řadu důležitých funkcí, zvyšují bezpečnost a umožňují sofistikované řídicí mechanismy. Fungují jako regulátory obvodů a umožňují automatizaci různých zařízení tím, že zapínají a vypínají obvody na základě řídicích signálů. Kromě toho relé poskytují klíčovou ochranu tím, že při zjištění nebezpečných podmínek odpojují napájení a chrání obvody před přetížením.
Tato univerzální zařízení také usnadňují izolaci signálů, čímž zabraňují rušení mezi různými částmi obvodů, a umožňují zařízením s nízkou spotřebou energie, jako jsou mikrokontroléry, ovládat výkonné zátěže, jako jsou motory nebo topná tělesa, bez přímého elektrického připojení. Ve složitých systémech mohou relé integrovat více řídicích signálů, což umožňuje pokročilá schémata automatizace a řízení v různých aplikacích.
Typy relé
Relé se vyrábějí v různých typech, z nichž každý je určen pro specifické aplikace a provozní podmínky. Mezi běžné typy patří:
- Elektromagnetická relé: Nejzákladnější a nejpoužívanější typ, který funguje na principu elektromagnetické přitažlivosti.
- Polovodičová relé (SSR): Pro spínání používají polovodiče, které nabízejí rychlejší provoz a delší životnost ve srovnání s elektromagnetickými relé.
- Reedova relé: Využívají jazýčkový spínač uzavřený ve skleněné trubici, který je známý vysokou rychlostí spínání a nízkým kontaktním odporem.
- Časově zpožděná relé: Zahrnují mechanismus zpoždění před aktivací nebo deaktivací kontaktů, který je užitečný při sekvenčním řízení a řízení procesů.
- Spínací relé: Udržují svou polohu i po odpojení ovládacího napájení, což je ideální pro energeticky úsporné aplikace.
Relé se také dělí podle konfigurace kontaktů, například na jednopólová jednopásmová (SPST), jednopólová dvoupólová (SPDT) a dvoupólová dvoupólová (DPDT), přičemž každé z nich nabízí jiné spínací schopnosti. Výběr typu relé závisí na faktorech, jako je rychlost spínání, požadavky na výkon, podmínky prostředí a specifické potřeby aplikace.
