Releji so elektromehanske naprave, ki delujejo kot stikala in po načelu elektromagnetne privlačnosti nadzorujejo električne tokokroge ter omogočajo varno in učinkovito upravljanje visokozmogljivih sistemov s signali majhne moči.
Struktura releja in simboli
Kredit za OMRON
Elektromagnetni releji so sestavljeni iz treh glavnih delov: elektromagnetne tuljave, gibljive armature in kontaktov. Tuljava, ki je običajno izdelana iz izolirane žice, navite okoli železnega jedra, ustvarja magnetno polje, ko je pod napetostjo. To magnetno polje privlači armaturo, ki je gibljiv železen del, in tako spremeni stanje releja.
Simboli relejev v električnih shemah predstavljajo te komponente in njihove funkcije:
- Simboli tuljave: Pogosto je upodobljen kot krog ali oval z dvema zaključkoma.
- Kontaktni simboli: Prikazane so kot črte, ki so lahko odprte (normalno odprte, NO) ali zaprte (normalno zaprte, NC).
- Armature: Predstavlja ga črta, ki povezuje tuljavo s kontakti.
Običajni simboli relejev so:
- SPST (Single Pole Single Throw): En stik, ki ga je mogoče preklopiti.
- SPDT (Single Pole Double Throw): En stik s preklopom z dvema možnima položajema.
- DPST/DPDT: Dvopolne izvedbe z dvema nizoma kontaktov.
Ti standardizirani simboli inženirjem omogočajo hitro razumevanje konfiguracij relejev v shemah vezij, kar olajša učinkovito načrtovanje in odpravljanje napak v električnih sistemih.
Načelo delovanja releja
Princip delovanja releja temelji na interakciji med električnim in magnetnim poljem. Ko tok teče skozi tuljavo releja, se ustvari magnetno polje, ki privlači gibljivo armaturo. Armatura je povezana z enim ali več kontakti, ki glede na konfiguracijo releja odpirajo ali zapirajo električne tokokroge. Postopek vključuje:
- napajanje tuljave z električnim signalom
- Ustvarjanje magnetnega polja okoli tuljave
- Gibanje armature zaradi magnetne privlačnosti
- Preklapljanje kontaktov za krmiljenje tokokroga
- Če tuljavo odklopite, se armatura vrne v prvotni položaj, pri čemer ji pogosto pomaga vzmetni mehanizem.
Ta preprost, a učinkovit mehanizem relejem omogoča, da delujejo kot posredniki med krmilnimi tokokrogi z majhno močjo in tokokrogi z veliko močjo, zaradi česar so neprecenljivi v različnih električnih in elektronskih aplikacijah.
Mehanizem elektromagnetne privlačnosti
Bistvo delovanja releja je elektromagnetna privlačnost, ki je osnova za preklopni mehanizem. Ko skozi tuljavo releja teče električni tok, se ustvari magnetno polje, ki deluje na gibljivo armaturo. Armatura je mehansko povezana s kontakti releja, ki se glede na konfiguracijo releja odpirajo ali zapirajo. Moč magnetnega polja in posledično sila, ki deluje na armaturo, je neposredno sorazmerna s tokom, ki teče skozi tuljavo. Ko je tuljava brez napetosti, vzmetni mehanizem navadno vrne armaturo in kontakte v prvotni položaj, s čimer se rele ponastavi. Ta eleganten preplet električnih in mehanskih komponent omogoča relejem učinkovito krmiljenje tokokrogov z veliko močjo z uporabo signalov z majhno močjo, zaradi česar so pomembni v različnih aplikacijah, kjer sta varnost in avtomatizacija bistvenega pomena.
Normalno odprti in zaprti kontakti
Releji so lahko konfigurirani z različnimi vrstami kontaktov, predvsem normalno odprtimi (NO) in normalno zaprtimi (NC). Pri konfiguraciji NO je tokokrog odprt, ko rele ni pod napetostjo, in se zapre, ko je pod napetostjo. Nasprotno pa konfiguracije NC ohranjajo zaprt tokokrog, ko rele ni pod napetostjo, in odprt, ko je pod napetostjo. Ta vsestranskost omogoča prilagajanje relejev različnim aplikacijam, na primer krmiljenju visokozmogljivih tokokrogov ali izvajanju varnostnih mehanizmov. Izbira med kontakti NO in NC je odvisna od posebnih zahtev sistema, kar inženirjem omogoča oblikovanje vezij, ki se ustrezno odzivajo tako na normalne pogoje delovanja kot na morebitne okvare.
Ključne funkcije relejev
Releji opravljajo številne ključne funkcije v električnih sistemih, povečujejo varnost in omogočajo zapletene nadzorne mehanizme. Delujejo kot krmilniki tokokrogov in omogočajo avtomatizacijo različnih naprav z vklapljanjem in izklapljanjem tokokrogov na podlagi krmilnih signalov. Poleg tega releji zagotavljajo ključno zaščito, saj ob zaznavi nevarnih razmer odklopijo napajanje in s tem zaščitijo tokokroge pred preobremenitvijo.
Te vsestranske naprave omogočajo tudi izolacijo signalov, kar preprečuje motnje med različnimi deli vezja, in omogočajo napravam z majhno porabo energije, kot so mikrokrmilniki, da brez neposredne električne povezave nadzorujejo obremenitve z veliko močjo, kot so motorji ali grelniki. V kompleksnih sistemih lahko releji združujejo več krmilnih signalov, kar omogoča napredne sheme avtomatizacije in krmiljenja v različnih aplikacijah.
Vrste relejev
Obstajajo različne vrste relejev, ki so zasnovani za posebne aplikacije in delovne pogoje. Nekatere pogoste vrste vključujejo:
- Elektromagnetni releji: Najosnovnejša in najpogosteje uporabljena vrsta, ki deluje po načelu elektromagnetne privlačnosti.
- Polprevodniški releji (SSR): Za preklapljanje uporabljajo polprevodnike, ki zagotavljajo hitrejše delovanje in daljšo življenjsko dobo v primerjavi z elektromagnetnimi releji.
- Reed releji: Uporabljajte trzinsko stikalo v stekleni cevi, ki je znano po hitrem preklopu in nizki kontaktni upornosti.
- Releji s časovnim zamikom: Vključite mehanizem zakasnitve pred aktiviranjem ali deaktiviranjem kontaktov, ki je uporaben pri zaporedju in nadzoru procesov.
- Releji z zaklepanjem: ohranijo svoj položaj tudi po izklopu krmilne napetosti, kar je idealno za aplikacije za varčevanje z energijo.
Releje razvrščamo tudi glede na konfiguracijo kontaktov, kot so SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw) in DPDT (Double Pole Double Throw), ki imajo različne možnosti preklopa. Izbira tipa releja je odvisna od dejavnikov, kot so hitrost preklapljanja, zahteve glede moči, okoljski pogoji in posebne potrebe aplikacije.
