Relé sú elektromechanické zariadenia, ktoré fungujú ako spínače pracujúce na princípe elektromagnetickej príťažlivosti na riadenie elektrických obvodov a umožňujú signálom s nízkym výkonom bezpečne a efektívne riadiť systémy s vysokým výkonom.
Štruktúra a symboly relé
Zásluhy na OMRON
Elektromagnetické relé pozostávajú z troch hlavných komponentov: elektromagnetickej cievky, pohyblivej kotvy a kontaktov. Cievka, zvyčajne vyrobená z izolovaného drôtu navinutého okolo železného jadra, generuje po privedení napätia magnetické pole. Kotva, pohyblivá železná časť, je priťahovaná týmto magnetickým poľom, čím sa mení stav relé.
Symboly relé v elektrických schémach predstavujú tieto komponenty a ich funkcie:
- Symboly cievky: Často sa zobrazuje ako kruh alebo ovál s dvoma terminálmi.
- Kontaktné symboly: Zobrazené ako vedenia, ktoré môžu byť otvorené (normálne otvorené, NO) alebo zatvorené (normálne zatvorené, NC).
- Armatúra: Znázornené čiarou spájajúcou cievku s kontaktmi.
Medzi bežné symboly relé patria:
- SPST (jednopólový jednopolohový): Jeden prepínateľný kontakt.
- SPDT (jednopólový dvojpolohový): Jeden prepínateľný kontakt s dvoma možnými polohami.
- DPST/DPDT: Dvojpólové verzie s dvoma sadami kontaktov.
Tieto štandardizované symboly umožňujú inžinierom rýchlo pochopiť konfigurácie relé v schémach zapojenia, čo uľahčuje efektívny návrh a riešenie problémov elektrických systémov.
Princíp fungovania relé
Princíp fungovania relé je založený na interakcii medzi elektrickými a magnetickými poľami. Keď prúd preteká cievkou relé, generuje magnetické pole, ktoré priťahuje pohyblivú kotvu. Táto kotva je pripojená k jednému alebo viacerým kontaktom, ktoré buď otvárajú, alebo zatvárajú elektrické obvody v závislosti od konfigurácie relé. Proces zahŕňa:
- Napájanie cievky elektrickým signálom
- Vytvorenie magnetického poľa okolo cievky
- Pohyb kotvy v dôsledku magnetickej príťažlivosti
- Prepínanie kontaktov na ovládanie obvodu
- Odpojenie cievky spôsobí, že sa kotva vráti do pôvodnej polohy, často s pomocou pružinového mechanizmu.
Tento jednoduchý, ale účinný mechanizmus umožňuje relé pôsobiť ako sprostredkovatelia medzi nízkopríkonovými riadiacimi obvodmi a vysokopríkonovými záťažovými obvodmi, vďaka čomu sú neoceniteľné v rôznych elektrických a elektronických aplikáciách.
Mechanizmus elektromagnetickej príťažlivosti
V jadre činnosti relé leží elektromagnetická príťažlivosť, ktorá tvorí základ jeho spínacieho mechanizmu. Keď cievkou relé preteká elektrický prúd, generuje magnetické pole, ktoré pôsobí silou na pohyblivú kotvu. Táto kotva je mechanicky spojená s kontaktmi relé, čo spôsobuje ich otváranie alebo zatváranie v závislosti od konfigurácie relé. Sila magnetického poľa a následne sila pôsobiaca na kotvu je priamo úmerná prúdu pretekajúcemu cievkou. Keď je cievka bez napätia, pružinový mechanizmus zvyčajne vráti kotvu a kontakty do pôvodnej polohy a resetuje relé. Táto elegantná súhra elektrických a mechanických komponentov umožňuje relé efektívne ovládať obvody s vysokým výkonom pomocou signálov s nízkym výkonom, vďaka čomu sú nevyhnutné v rôznych aplikáciách, kde sú bezpečnosť a automatizácia prvoradé.
Normálne otvorené vs. zatvorené kontakty
Relé je možné konfigurovať s rôznymi typmi kontaktov, predovšetkým normálne otvorenými (NO) a normálne zatvorenými (NC). V konfiguráciách NO zostáva obvod otvorený, keď relé nie je pod napätím, a po pripojení sa zapne. Naopak, konfigurácie NC udržiavajú uzavretý obvod, keď relé nie je pod napätím, a otvorený, keď je pod napätím. Táto všestrannosť umožňuje prispôsobiť relé rôznym aplikáciám, ako je ovládanie obvodov s vysokým výkonom alebo implementácia bezpečnostných mechanizmov. Voľba medzi kontaktmi NO a NC závisí od špecifických požiadaviek systému, čo umožňuje inžinierom navrhnúť obvody, ktoré primerane reagujú na normálne prevádzkové podmienky aj na potenciálne poruchy.
Kľúčové funkcie relé
Relé plnia viacero kritických funkcií v elektrických systémoch, zvyšujú bezpečnosť a umožňujú sofistikované riadiace mechanizmy. Fungujú ako ovládače obvodov, čo umožňuje automatizáciu v rôznych zariadeniach zapínaním a vypínaním obvodov na základe riadiacich signálov. Okrem toho relé poskytujú kľúčovú ochranu odpojením napájania pri zistení nebezpečných podmienok, čím chránia obvody pred preťažením.
Tieto všestranné zariadenia tiež uľahčujú izoláciu signálu, čím zabraňujú interferencii medzi rôznymi časťami obvodu a umožňujú nízkopríkonovým zariadeniam, ako sú mikrokontroléry, ovládať vysokopríkonové záťaže, ako sú motory alebo ohrievače, bez priameho elektrického pripojenia. V zložitých systémoch môžu relé integrovať viacero riadiacich signálov, čo umožňuje pokročilú automatizáciu a riadiace schémy v rôznych aplikáciách.
Typy relé
Relé sa dodávajú v rôznych typoch, pričom každé z nich je určené pre špecifické aplikácie a prevádzkové podmienky. Medzi bežné typy patria:
- Elektromagnetické relé: Najzákladnejší a najpoužívanejší typ, fungujúci na princípe elektromagnetickej príťažlivosti.
- Polovodičové relé (SSR): Na spínanie používajú polovodiče, ktoré ponúkajú rýchlejšiu prevádzku a dlhšiu životnosť v porovnaní s elektromagnetickými relé.
- Jazýčkové relé: Použite jazýčkový spínač uzavretý v sklenenej trubici, ktorý je známy svojou vysokou rýchlosťou spínania a nízkym kontaktným odporom.
- Časové relé: Zahrňte mechanizmus oneskorenia pred aktiváciou alebo deaktiváciou kontaktov, čo je užitočné pri sekvenovaní a riadení procesov.
- Blokovacie relé: Zachovávajú si svoju polohu aj po odpojení riadiaceho napájania, ideálne pre aplikácie šetriace energiu.
Relé sa tiež klasifikujú na základe konfigurácie kontaktov, ako napríklad jednopólové jednopolohové (SPST), jednopólové dvojpolohové (SPDT) a dvojpólové dvojpolohové (DPDT), pričom každé z nich ponúka rôzne spínacie možnosti. Výber typu relé závisí od faktorov, ako je rýchlosť spínania, požiadavky na napájanie, podmienky prostredia a špecifické potreby aplikácie.
