Un releu este un comutator acționat electric utilizat pentru a controla tensiunea înaltă sau curentul ridicat folosind un semnal mic. Asigură izolarea electrică între circuitele de control și de sarcină, îmbunătățind siguranța și fiabilitatea. Releele sunt utilizate în sisteme de alimentare, mașini, vehicule și automatizări. Acest articol explică în detaliu modul în care funcționează releele, piesele, tipurile, evaluările, aplicațiile, defecțiunile și sfaturile de proiectare ale acestora.
Releu prezentare generală
Un releu este un comutator acționat electric conceput pentru a permite unui curent mic, de mică putere, să controleze un curent mult mai mare, făcându-l o componentă de bază în circuitele electrice și electronice moderne. Această capacitate este necesară în aplicațiile în care controlul direct al dispozitivelor de înaltă tensiune sau curent ridicat ar putea prezenta riscuri de siguranță sau ar putea reduce eficiența. Prin izolarea părții de control de partea de putere, releele protejează circuitele sensibile de putere redusă de vârfuri de tensiune, supratensiuni și alte tensiuni electrice potențial dăunătoare. Dincolo de siguranță, releele permit automatizarea, permițând controlerelor, microcontrolerelor și senzorilor să opereze în mod fiabil sarcini grele, cum ar fi motoare, sisteme de iluminat, unități HVAC și mașini industriale.
Funcțiile releului
Un releu este un tip de comutator care folosește electricitate pentru a controla alte circuite electrice. În interiorul unui releu, există o bobină de sârmă. Când electricitatea curge prin bobină, creează un câmp magnetic. Acest câmp magnetic trage o mică bucată de metal numită armătură, care se mișcă și schimbă poziția contactelor. Contactele sunt fie închise pentru a permite trecerea electricității, fie deschise pentru a opri fluxul.
Procesul se desfășoară în etape:
• Bobina primește energie electrică - se formează câmp magnetic.
• Mișcări de armătură - contactele se activează sau se opresc.
• Bobina se oprește - un arc mută armătura înapoi în poziția inițială.
Componentele unui releu
Releul este un comutator electric care folosește un electromagnet pentru a funcționa. Principala parte inductivă este bobina și miezul, care generează o forță magnetică atunci când un curent electric creează un câmp magnetic. Acest ansamblu este adesea protejat de o carcasă.
Mecanismul de comutare mecanică include armătura, care se mișcă ca răspuns la forța magnetică și oferă o polarizare mecanică pentru funcționare. Un arc lucrează pentru a readuce armătura în poziția inițială atunci când câmpul magnetic este îndepărtat; Acest arc este adesea realizat dintr-un aliaj de argint pentru conductivitate.
Acțiunea de comutare electrică are loc la contacte: contactul în mișcare este mișcat fizic de armătură pentru a conecta sau deconecta circuitele, în timp ce contactele fixe (NO/NC) reprezintă starea normal deschisă (NO) sau normal închisă (NC) a releului, determinând conexiunea implicită a circuitului.
Specificații bobine de releu
| Parametru | Ce înseamnă | Exemplu (releu 5 V) |
|---|---|---|
| Rezistența bobinei | Rezistența bobinei, calculată ca tensiune împărțită la curent. | R = 5V ÷ 0,07A = 71Ω |
| Puterea bobinei | Cantitatea de energie electrică pe care o folosește bobina, calculată ca tensiune înmulțită cu curentul. | P = 5V × 0,07A = 0,35W |
| Tensiune de tragere | Tensiunea la care releul începe să pornească. De obicei în jur de 75-80% din tensiunea nominală. | 3,8–4 V |
| Tensiune de cădere | Tensiunea sub care releul se oprește. De obicei în jur de 10-30% din tensiunea nominală. | 1–1,5 V |
Comutarea contactului releului
Comutare AC
La comutarea sarcinilor de curent alternativ, curentul trece în mod natural prin zero în fiecare ciclu al curentului alternativ. Acest lucru ajută la oprirea arcurilor electrice care se pot forma atunci când se deschid contactele, făcând comutarea AC mai ușoară și mai puțin dăunătoare contactelor releului.
Comutare DC
DC este constant și nu trece prin zero. Acest lucru face mai probabil să se formeze un arc atunci când se deschid contactele. Aceste arcuri pot deteriora sau suda contactele, deci este necesară o atenție specială atunci când utilizați relee cu sarcini de curent continuu.
Metode de prevenire a arcului electric
• Diode flyback: utilizate în mod obișnuit pentru sarcini de curent continuu pentru a redirecționa curentul în siguranță.
• Amortizoare RC: Utilizate atât pentru curent alternativ, cât și pentru curent continuu pentru a limita vârfurile de tensiune.
• Varistoare cu oxid de metal (MOV): suprimă tranzitorii de înaltă tensiune și protejează contactele.
Tipuri comune de relee și aplicațiile lor
| Tip releu | Avantaje | Aplicații tipice |
|---|---|---|
| Releu electromecanic (EMR) | Rentabil, asigură o izolare electrică clară între circuitele de control și de sarcină | Utilizat în comenzi industriale, electrocasnice și sisteme auto |
| Releu de trestie | Viteză de comutare rapidă, dimensiuni compacte, etanșate pentru protecție și potrivite pentru semnale de curent scăzut | Utilizat în mod obișnuit în dispozitive de comunicații, instrumente de testare și sisteme de rutare a semnalului |
| Releu în stare solidă (SSR) | Fără piese în mișcare, funcționare silențioasă, viteză mare de comutare și durată lungă de viață | Cel mai bun pentru automatizare, sisteme de încălzire și aplicații care necesită comutare frecventă |
| Releu de blocare | Își menține poziția chiar și după întreruperea alimentării, eficient din punct de vedere energetic | Utilizat în circuite de memorie, sisteme alimentate cu baterii și dispozitive de control de la distanță |
Care este mai bun?
Fiecare tip de releu este cel mai potrivit pentru situații specifice, în funcție de cerințele circuitului. Releele electromecanice sunt simple și accesibile, făcându-le utile pentru multe sisteme de control de bază. Releele Reed sunt mai bune atunci când este necesar un răspuns rapid și o funcționare cu curent redus, deoarece comută rapid și sunt etanșate pentru protecție.
Releele în stare solidă sunt cunoscute pentru performanța lor silențioasă și eficientă, deoarece nu au părți în mișcare, ceea ce le face potrivite pentru circuitele care necesită comutare frecventă. Releele de blocare ajută la economisirea energiei, deoarece pot rămâne într-o singură poziție fără a utiliza energie continuă.
Defecțiunile releului și soluțiile lor
| Eșec comun | Cauză | Remediere / Măsură preventivă |
|---|---|---|
| Contact Pitting sau sudare | Apare atunci când curentul excesiv sau arcul electric deteriorează contactele releului | Utilizați contacte evaluate pentru sarcina corectă și includeți dispozitive de suprimare a arcului, cum ar fi circuitele de amortizare |
| Arderea bobinei | Se întâmplă atunci când bobina este expusă la tensiune mai mare sau supracurent continuu | Operați în volumul nominal de tensiune a bobinei și utilizați componente de protecție pentru a limita supratensiunea |
| Contact Bounce sau Chatter | Rezultate din vibrații, montare slabă sau forță magnetică slabă a bobinei | Asigurați o montare fermă a releului, tensiunea adecvată a antrenării bobinei și designul de calitate al releului |
| Oxidare sau coroziune | Cauzat de umiditate, praf sau expunerea la medii dure | Utilizați relee sigilate sau relee cu contacte placate cu aur pentru semnale de curent scăzut |
Diferite aplicații ale releelor
• Faruri și faruri de ceață
• Controlul motorului de pornire
• Demaroare motor
• Controlul benzii transportoare
• Control inteligent al iluminatului
• Comutarea aparatului
• Protecție la supracurent
• Protecție împotriva defecțiunilor la pământ
• Comutare linie
• Rutarea semnalului
• Circuite de protecție a difuzoarelor
• Frigidere (releu compresor)
• Mașini de spălat
Concluzie
Releele sunt de bază pentru controlul sigur și fiabil al circuitelor electrice. Capacitatea lor de a izola semnalele, de a gestiona diferite sarcini și de a susține automatizarea le face utile în multe sisteme. Cu o selecție corectă, cablare adecvată și bune practici de proiectare, releele oferă o durată lungă de viață și performanțe stabile. Înțelegerea funcționării și specificațiilor lor este necesară pentru construirea de circuite sigure și eficiente.
Întrebări frecvente [FAQ]
T1. Ce este materialul de contact al releului?
Este metalul folosit pe contactele releu, cum ar fi argintul, aurul sau tungstenul. Afectează conductivitatea, rezistența la arc electric și durata de viață.
T2. Ce este histerezisul prin releu?
Este diferența dintre tensiunea care pornește releul (pull-in) și tensiunea care îl oprește (drop-out). Previne pălăvrăgeala.
Trimestrul 3. Poate un releu să comute atât sarcinile AC, cât și DC?
Da, dar evaluările AC și DC sunt diferite. Sarcinile de curent continuu sunt mai greu de comutat și au nevoie de limite de tensiune și curent mai mici.
T4. De ce să folosiți o priză de releu?
Permite înlocuirea ușoară a releului, protejează pinii releului de deteriorare și îmbunătățește siguranța cablajului.
Q5. Ce înseamnă SPDT sau DPDT în relee?
Acestea descriu configurațiile contactelor. SPDT controlează un circuit cu două ieșiri. DPDT controlează două circuite separate în același timp.
Întrebarea 6. Care este diferența dintre contactele NO și NC?
Contactele NO (normal deschise) se închid când releul este alimentat. Contactele NC (Normal Închise) se deschid când releul este alimentat.