Releele sunt dispozitive electromecanice care funcționează ca întrerupătoare, operând pe principiul atracției electromagnetice pentru a controla circuitele electrice și pentru a permite semnalelor de mică putere să gestioneze sisteme de mare putere în siguranță și eficient.
Structura și simbolurile releului
Credit pentru OMRON
Releele electromagnetice constau din trei componente principale: o bobină electromagnetică, o armătură mobilă și contacte. Bobina, fabricată de obicei din sârmă izolată înfășurată în jurul unui miez de fier, generează un câmp magnetic atunci când este activată. Armătura, o parte mobilă din fier, este atrasă de acest câmp magnetic, schimbând starea releului.
Simbolurile releelor din schemele electrice reprezintă aceste componente și funcțiile lor:
- Simbolurile bobinei: Reprezentată adesea ca un cerc sau un oval cu două terminale.
- Simboluri de contact: Afișate ca linii care pot fi deschise (normal deschise, NO) sau închise (normal închise, NC).
- Armătură: Reprezentat de o linie care leagă bobina de contacte.
Simbolurile comune ale releului includ:
- SPST (Single Pole Single Throw): Un contact comutabil.
- SPDT (Single Pole Double Throw): Un contact comutabil cu două poziții posibile.
- DPST/DPDT: Versiuni cu doi poli cu două seturi de contacte.
Aceste simboluri standardizate permit inginerilor să înțeleagă rapid configurațiile releelor în diagramele de circuite, facilitând proiectarea și depanarea eficientă a sistemelor electrice.
Principiul de funcționare al releului
Principiul de funcționare al unui releu se învârte în jurul interacțiunii dintre câmpurile electrice și magnetice. Atunci când curentul trece prin bobina releului, acesta generează un câmp magnetic care atrage o armătură mobilă. Această armătură este conectată la unul sau mai multe contacte, care deschid sau închid circuite electrice în funcție de configurația releului. Procesul implică:
- Alimentarea bobinei cu un semnal electric
- Crearea unui câmp magnetic în jurul bobinei
- Mișcarea armăturii datorită atracției magnetice
- Comutarea contactelor pentru controlul circuitului
- Scoaterea de sub tensiune a bobinei face ca armătura să revină la poziția inițială, adesea asistată de un mecanism cu arc.
Acest mecanism simplu, dar eficient, permite releelor să acționeze ca intermediari între circuitele de control de mică putere și circuitele de sarcină de mare putere, ceea ce le face neprețuite în diverse aplicații electrice și electronice.
Mecanismul de atracție electromagnetică
În centrul funcționării unui releu se află atracția electromagnetică, care stă la baza mecanismului său de comutare. Atunci când un curent electric trece prin bobina releului, acesta generează un câmp magnetic care exercită o forță asupra unei armături mobile. Această armătură este legată mecanic de contactele releului, determinându-le să se deschidă sau să se închidă în funcție de configurația releului. Intensitatea câmpului magnetic și, prin urmare, forța care acționează asupra armăturii, este direct proporțională cu curentul care trece prin bobină. Atunci când bobina este dezalimentată, un mecanism cu arc readuce, de obicei, armătura și contactele în poziția inițială, restabilind releul. Această interacțiune elegantă a componentelor electrice și mecanice permite releelor să controleze eficient circuite de mare putere utilizând semnale de mică putere, ceea ce le face esențiale în diverse aplicații în care siguranța și automatizarea sunt primordiale.
Contacte normal deschise vs. închise
Releele pot fi configurate cu diferite tipuri de contacte, în principal normal deschise (NO) și normal închise (NC). În configurațiile NO, circuitul rămâne deschis atunci când releul nu este activat și se închide la activare. În schimb, configurațiile NC mențin un circuit închis atunci când releul nu este energizat și deschis atunci când este energizat. Această versatilitate permite releelor să fie adaptate pentru diverse aplicații, cum ar fi controlul circuitelor de mare putere sau implementarea mecanismelor de siguranță. Alegerea între contactele NO și NC depinde de cerințele specifice ale sistemului, permițând inginerilor să proiecteze circuite care răspund în mod adecvat atât la condițiile normale de funcționare, cât și la eventualele defecțiuni.
Funcțiile cheie ale releelor
Releele îndeplinesc mai multe funcții critice în sistemele electrice, sporind siguranța și permițând mecanisme de control sofisticate. Ele acționează ca controlere de circuite, permițând automatizarea în diverse dispozitive prin pornirea și oprirea circuitelor pe baza semnalelor de control. În plus, releele asigură o protecție esențială prin deconectarea alimentării atunci când sunt detectate condiții nesigure, protejând circuitele de supraîncărcări.
Aceste dispozitive versatile facilitează, de asemenea, izolarea semnalelor, prevenind interferențele între diferite secțiuni de circuit, și permit dispozitivelor cu putere redusă, cum ar fi microcontrolerele, să controleze sarcini de mare putere, cum ar fi motoarele sau încălzitoarele, fără conexiune electrică directă. În sistemele complexe, releele pot integra mai multe semnale de control, permițând scheme avansate de automatizare și control în diverse aplicații.
Tipuri de relee
Releele sunt disponibile în diferite tipuri, fiecare fiind proiectat pentru aplicații și condiții de funcționare specifice. Unele tipuri comune includ:
- Relee electromagnetice: Cel mai simplu și mai utilizat tip, care funcționează pe principiul atracției electromagnetice.
- Relee cu stare solidă (SSR): Utilizează semiconductori pentru comutare, oferind o funcționare mai rapidă și o durată de viață mai lungă în comparație cu releele electromagnetice.
- Relee Reed: Utilizați un comutator reed închis într-un tub de sticlă, cunoscut pentru vitezele rapide de comutare și rezistența scăzută la contact.
- Relee de temporizare: Încorporați un mecanism de întârziere înainte de activarea sau dezactivarea contactelor, util în secvențiere și controlul proceselor.
- Relee de blocare: Își mențin poziția și după întreruperea alimentării, fiind ideale pentru aplicații de economisire a energiei.
Releele sunt clasificate și în funcție de configurația contactelor, cum ar fi SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw) și DPDT (Double Pole Double Throw), fiecare oferind capacități de comutare diferite. Alegerea tipului de releu depinde de factori precum viteza de comutare, cerințele de putere, condițiile de mediu și nevoile specifice ale aplicației.
