A relék kapcsolóként működő elektromechanikus eszközök, amelyek az elektromágneses vonzás elvén működnek az elektromos áramkörök vezérlésére, és lehetővé teszik, hogy kis teljesítményű jelek segítségével nagy teljesítményű rendszerek biztonságosan és hatékonyan működjenek.
Relé felépítése és szimbólumai
Hitel a OMRON
Az elektromágneses relék három fő komponensből állnak: elektromágneses tekercsből, mozgatható armatúrából és érintkezőkből. A tekercs, amely jellemzően vasmag köré tekert szigetelt huzalból készül, feszültség alatt mágneses mezőt hoz létre. Az armatúrát, egy mozgatható vasrészt ez a mágneses mező vonzza, és megváltoztatja a relé állapotát.
A relé szimbólumok az elektromos rajzokban ezeket az alkatrészeket és funkcióikat ábrázolják:
- Tekercs szimbólumok: Gyakran kör vagy ovális alakban ábrázolják, két végponttal.
- Kapcsolati jelek: Nyitott (normál esetben nyitott, NO) vagy zárt (normál esetben zárt, NC) vonalként jelenik meg.
- Armatúra: A tekercset az érintkezőkkel összekötő vonallal ábrázolva.
Gyakori relé szimbólumok:
- SPST (Single Pole Single Throw): Egy kapcsolható érintkező.
- SPDT (egypólusú, kétszeres dobás): Egy kapcsolható érintkező két lehetséges pozícióval.
- DPST/DPDT: Kétpólusú változatok két érintkezőkészlettel.
Ezek a szabványosított szimbólumok lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy gyorsan megértsék a relék konfigurációit az áramköri rajzokon, megkönnyítve az elektromos rendszerek hatékony tervezését és hibaelhárítását.
Relé működési elve
A relék működési elve az elektromos és mágneses mezők közötti kölcsönhatás körül forog. Amikor a relé tekercsén áram folyik át, az mágneses mezőt hoz létre, amely egy mozgatható armatúrát vonz. Ez az armatúra egy vagy több érintkezőhöz csatlakozik, amelyek a relé konfigurációjától függően elektromos áramköröket nyitnak vagy zárnak. A folyamat a következőket foglalja magában:
- A tekercs táplálása elektromos jellel
- Mágneses mező létrehozása a tekercs körül
- Az armatúra mozgása a mágneses vonzás miatt
- Érintkezők kapcsolása az áramkör vezérléséhez
- A tekercs áramtalanításával az armatúra visszatér eredeti helyzetébe, gyakran egy rugós mechanizmus segítségével.
Ez az egyszerű, mégis hatékony mechanizmus lehetővé teszi, hogy a relék közvetítőként működjenek az alacsony teljesítményű vezérlőáramkörök és a nagy teljesítményű terhelőáramkörök között, ami felbecsülhetetlen értékűvé teszi őket a különböző elektromos és elektronikus alkalmazásokban.
Elektromágneses vonzási mechanizmus
A relék működésének középpontjában az elektromágneses vonzás áll, amely a kapcsolási mechanizmus alapját képezi. Amikor a relé tekercsén elektromos áram folyik át, az mágneses mezőt hoz létre, amely erőt gyakorol egy mozgatható armatúrára. Ez az armatúra mechanikusan kapcsolódik a relé érintkezőihez, amelyek a relé konfigurációjától függően nyitnak vagy zárnak. A mágneses mező erőssége és következésképpen az armatúrára ható erő egyenesen arányos a tekercsen átfolyó árammal. A tekercs feszültségmentesítése után egy rugós mechanizmus általában visszavezeti az armatúrát és az érintkezőket eredeti helyzetükbe, és ezzel visszaállítja a relét. Az elektromos és mechanikus alkatrészek ilyen elegáns összjátéka lehetővé teszi, hogy a relék kis teljesítményű jelekkel hatékonyan vezéreljenek nagy teljesítményű áramköröket, ami nélkülözhetetlenné teszi őket különböző olyan alkalmazásokban, ahol a biztonság és az automatizálás a legfontosabb.
Normálisan nyitott és zárt érintkezők
A relék különböző típusú érintkezőkkel konfigurálhatók, elsősorban Normálisan nyitott (NO) és Normálisan zárt (NC) érintkezőkkel. A NO konfigurációkban az áramkör nyitva marad, amikor a relé nincs feszültség alatt, és feszültség alá helyezéskor bezárul. Ezzel szemben az NC konfigurációk zárt áramkört tartanak fenn, amikor a relé nincs feszültség alatt, és nyitva, amikor feszültség alatt van. Ez a sokoldalúság lehetővé teszi, hogy a reléket különböző alkalmazásokhoz, például nagy teljesítményű áramkörök vezérléséhez vagy biztonsági mechanizmusok megvalósításához igazítsák. A NO és NC érintkezők közötti választás a rendszer egyedi követelményeitől függ, lehetővé téve a mérnökök számára, hogy olyan áramköröket tervezzenek, amelyek mind a normál működési körülményekre, mind a lehetséges meghibásodásokra megfelelően reagálnak.
A relék legfontosabb funkciói
A relék számos kritikus funkciót látnak el az elektromos rendszerekben, fokozzák a biztonságot és kifinomult vezérlési mechanizmusokat tesznek lehetővé. Áramkörvezérlőként működnek, lehetővé téve a különböző eszközök automatizálását azáltal, hogy a vezérlőjelek alapján be- és kikapcsolják az áramköröket. Emellett a relék létfontosságú védelmet is nyújtanak, mivel a nem biztonságos állapotok észlelésekor megszakítják az áramellátást, megvédve az áramköröket a túlterheléstől.
Ezek a sokoldalú eszközök megkönnyítik a jelek elkülönítését is, megakadályozva a különböző áramköri szakaszok közötti interferenciát, és lehetővé teszik az olyan kis teljesítményű eszközök, mint a mikrokontrollerek számára, hogy közvetlen elektromos kapcsolat nélkül vezéreljenek nagy teljesítményű terheléseket, például motorokat vagy fűtőberendezéseket. Az összetett rendszerekben a relék több vezérlőjelet is integrálhatnak, lehetővé téve a fejlett automatizálási és vezérlési sémák alkalmazását különböző alkalmazásokban.
A relék típusai
A reléknek különböző típusai léteznek, amelyek mindegyike speciális alkalmazásokhoz és működési feltételekhez lett tervezve. Néhány gyakori típus:
- Elektromágneses relék: A legalapvetőbb és legszélesebb körben használt típus, amely az elektromágneses vonzás elvén működik.
- Szilárdtest relék (SSR): Félvezetőket használnak a kapcsoláshoz, amelyek gyorsabb működést és hosszabb élettartamot biztosítanak az elektromágneses relékhez képest.
- Reed relék: Használjon üvegcsőbe zárt reed-kapcsolót, amely gyors kapcsolási sebességéről és alacsony érintkezési ellenállásáról ismert.
- Időzített relék: Késleltetési mechanizmus beépítése az érintkezők aktiválása vagy deaktiválása előtt, ami hasznos a szekvenciák és folyamatok vezérlésében.
- Reteszelő relék: Megőrzik a pozíciójukat a vezérlő áramellátás megszüntetése után, ideális energiatakarékos alkalmazásokhoz.
A reléket az érintkezőkonfigurációjuk alapján is osztályozzák, mint például az egypólusú egyutas (SPST), az egypólusú kétutas (SPDT) és a kétpólusú kétutas (DPDT) relék, amelyek mindegyike különböző kapcsolási képességeket kínál. A relé típusának kiválasztása olyan tényezőktől függ, mint a kapcsolási sebesség, a teljesítményigény, a környezeti feltételek és az alkalmazás speciális igényei.
