Solenoidni upravljački releji, kako relej radi
Relej je električni uređaj dizajniran za prebacivanje električnih krugova (naglu promjenu izlaznih vrijednosti) za dane promjene električnih ili neelektričnih ulaznih vrijednosti.
Relejni elementi (releji) naširoko se koriste u upravljačkim i automatiziranim krugovima jer se mogu koristiti za upravljanje velikim izlaznim snagama s ulaznim signalima niske snage; ispuniti logičke operacije; stvaranje višenamjenskih relejnih uređaja; izvršiti prebacivanje električnih krugova; popraviti odstupanja kontroliranog parametra od postavljene razine; obavlja funkcije memorijskog elementa itd.
Prvi relej izumio je Amerikanac J. Henry 1831. godine i na temelju elektromagnetskog principa rada, treba napomenuti da prvi relej nije bio sklopni relej, već je prvi sklopni relej izumio Amerikanac S.Breeze Morse 1837. godine, koji je kasnije koristio u telegrafskom aparatu... Riječ relej dolazi od engleske riječi relay, što znači mijenjanje umornih poštanskih konja na postajama ili prenošenje palice (štafetne palice) umornom sportašu.
Klasifikacija releja
Releji se klasificiraju prema različitim kriterijima: prema vrsti ulaznih fizikalnih veličina na koje reagiraju; po funkcijama koje obavljaju u sustavima upravljanja; po izvedbi itd. Prema vrsti fizikalnih veličina razlikuju se električne, mehaničke, toplinske, optičke, magnetske, akustičke i dr. relej. Treba napomenuti da relej može reagirati ne samo na vrijednost određene veličine, već i na razliku u vrijednostima (diferencijalni releji), na promjenu predznaka veličine (polarizirani releji) ili na brzina promjene ulazne veličine.
Relejni uređaj
Relej se obično sastoji od tri glavna funkcionalna elementa: osjetilnog, srednjeg i izvršnog.
Percipirajući (primarni) element percipira kontroliranu veličinu i pretvara je u drugu fizikalnu veličinu.
Srednji element uspoređuje vrijednost ove vrijednosti sa zadanom točkom i kada se prekorači, prenosi prvu akciju na pogon.
Aktivator prenosi učinak s releja na kontrolirane krugove. Svi ovi elementi mogu se međusobno izražavati ili kombinirati.
Osjetljivi element, ovisno o namjeni releja i vrsti fizičke veličine na koju reagira, može imati različitu izvedbu, kako u pogledu principa rada tako i u pogledu uređaja.Na primjer, u prekostrujnom releju ili naponskom releju osjetljivi element je izrađen u obliku elektromagneta, u tlačnoj sklopki - u obliku membrane ili rukavca, u sklopki razine - u plovku itd.
Po uređaju pogona releji se dijele na kontaktne i beskontaktne.
Kontaktni releji djeluju na upravljani strujni krug pomoću električnih kontakata, čije zatvoreno ili otvoreno stanje omogućuje ili potpuni kratki spoj ili potpuni mehanički prekid izlaznog strujnog kruga.
Beskontaktni releji utječu na upravljani krug iznenadnom (naglom) promjenom parametara izlaznih električnih krugova (otpor, induktivitet, kapacitet) ili promjenom naponske razine (struje).
Karakteristike releja
Glavne karakteristike releja određene su ovisnostima između parametara izlaznih i ulaznih veličina.
Razlikuju se sljedeće glavne karakteristike releja.
1. Veličina aktiviranja releja Xcr — vrijednost parametra ulazne vrijednosti pri kojoj se relej uključuje. Kada je X < Xav, izlazna vrijednost je jednaka Umin, kada je X ³ Xav, vrijednost Y se naglo mijenja iz Umin u Umax i relej se uključuje. Vrijednost prihvatljivosti za koju je relej podešen naziva se zadana vrijednost.
2. Snaga aktiviranja releja Psr — minimalna snaga koja se mora osigurati prijemnom organu da ga prebaci iz stanja mirovanja u stanje rada.
3. Upravljana snaga Rupr — snaga kojom upravljaju sklopni elementi releja u procesu preklapanja.S obzirom na upravljačku snagu razlikuju se releji za krugove male snage (do 25 W), releji za krugove srednje snage (do 100 W) i releji za krugove velike snage (preko 100 W), koji pripadaju na releje snage i nazivaju se kontaktori.
4. Vrijeme odziva releja tav — vremenski interval od signala Xav do ulaza releja do početka djelovanja na kontrolirani krug. Prema vremenu odziva razlikuju se normalni, brzi, s odgodom i vremenski releji. Obično za normalne releje tav = 50 ... 150 ms, za releje velike brzine tav 1 s.
Princip rada i uređaj elektromagnetskih releja
Zbog svog jednostavnog principa rada i visoke pouzdanosti, elektromagnetski releji imaju široku primjenu u sustavi automatizacije te u shemama zaštite električnih instalacija. Elektromagnetski releji se dijele na istosmjerne i izmjenične releje. DC releji se dijele na neutralne i polarizirane. Neutralni releji jednako reagiraju na istosmjernu struju u oba smjera koja teče kroz njegovu zavojnicu, a polarizirani releji reagiraju na polaritet upravljačkog signala.
Rad elektromagnetskih releja temelji se na korištenju elektromagnetskih sila koje nastaju u metalnoj jezgri kada struja prolazi kroz zavoje njezine zavojnice. Dijelovi releja montirani su na postolje i prekriveni poklopcem. Iznad jezgre elektromagneta montirana je pomična armatura (ploča) s jednim ili više kontakata. Nasuprot njima su odgovarajući upareni fiksni kontakti.
U početnom položaju sidro drži opruga. Kada se primijeni napon, elektromagnet privlači armaturu, svladavajući njezinu silu i zatvara ili otvara kontakte, ovisno o dizajnu releja.Nakon deenergizacije, opruga vraća armaturu u prvobitni položaj. Neki modeli mogu imati ugrađene elektroničke komponente. Ovo je otpornik spojen na namot zavojnice za jasnije aktiviranje releja, ili / i kondenzator paralelan s kontaktima za smanjenje luka i buke.
Upravljani krug nije ni na koji način električno povezan s upravljačkim krugom; štoviše, u kontroliranom krugu vrijednost struje može biti puno veća nego u upravljačkom krugu. To jest, releji u biti djeluju kao pojačala za struju, napon i snagu u električnom krugu.
Releji za izmjeničnu struju rade kada se na njihove zavojnice dovodi struja određene frekvencije, odnosno glavni izvor energije je izmjenična mreža. Konstrukcija releja za izmjeničnu struju slična je konstrukciji releja za istosmjernu struju, samo su jezgra i armatura izrađeni od električnih čeličnih limova kako bi se smanjili gubici histereze i vrtložne struje.
Prednosti i nedostaci elektromagnetskih releja
Elektromagnetski relej ima niz prednosti koje konkurenti poluvodiča nemaju:
- mogućnost prebacivanja opterećenja do 4 kW s volumenom releja manjim od 10 cm3;
- otpornost na impulsne prenapone i destruktivne smetnje koje proizlaze iz pražnjenja munje i kao rezultat sklopnih procesa u visokonaponskoj elektrotehnici;
- izuzetna električna izolacija između upravljačkog kruga (zavojnice) i kontaktne skupine — najnoviji standard od 5 kV je nedostižan san za većinu poluvodičkih sklopki;
- nizak pad napona na zatvorenim kontaktima i, kao rezultat, nisko stvaranje topline: pri prebacivanju struje od 10 A, mali relej rasipa ukupno manje od 0,5 W preko zavojnice i kontakata, dok triak relej emitira više od 15 W u atmosferu, koja, prvo, zahtijeva intenzivno hlađenje, a drugo, pogoršava učinak staklenika na planetu;
- izuzetno niska cijena elektromagnetskih releja u usporedbi s poluprovodničkim sklopkama
Napominjući prednosti elektromehanike, bilježimo i nedostatke releja: nisku brzinu rada, ograničen (iako vrlo velik) električni i mehanički resurs, stvaranje radio smetnji pri zatvaranju i otvaranju kontakata, i konačno, posljednje i neugodno svojstvo - problemi s prebacivanjem induktivnih opterećenja i visokonaponskih istosmjernih opterećenja.
Tipična praksa primjene elektromagnetskih releja velike snage je prebacivanje opterećenja na 220 V AC ili 5 do 24 V DC pri sklopnim strujama do 10-16 A. servo), žarulje sa žarnom niti, elektromagneti i drugi aktivni, induktivni i kapacitivni potrošači električne energije u rasponu od 1 W do 2-3 kW.
Polarizirani elektromagnetski releji
Jedna vrsta elektromagnetskih releja je polarizirani elektromagnetski relej. Njihova glavna razlika od neutralnih releja je sposobnost reagiranja na polaritet upravljačkog signala.
Najčešća serija elektromagnetskih releja za upravljanje
Srednji relej serije RPL. Releji su namijenjeni za upotrebu kao komponente u stacionarnim instalacijama, uglavnom u upravljačkim krugovima električnih pogona na naponima do 440 V DC i do 660 V AC s frekvencijom od 50 i 60 Hz.Releji su prikladni za rad u sustavima upravljanja koji koriste mikroprocesorsku tehnologiju gdje je zavojnica za zatvaranje okružena limitatorom ili s tiristorskom kontrolom. Ako je potrebno, jedno od sljedećeg može se ugraditi na srednji relej. dodaci PKL i PVL… Nazivna struja kontakata — 16A
Srednji relej serije RPU-2M. Srednji releji RPU-2M dizajnirani su za rad u električnim krugovima za upravljanje i industrijsku automatizaciju izmjenične struje s naponom do 415V, frekvencije 50Hz i istosmjerne struje s naponom do 220V.
Relej serije RPU-0, RPU-2, RPU-4. Releji se proizvode s istosmjernim odvodnim zavojnicama za napone 12, 24, 48, 60, 110, 220 V i strujama od 0,4 — 10 A i izmjeničnim zavojnicama za napone 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 i struje 1 — 10 A. Relej RPU-3 s opskrbnim zavojnicama DC — za napone 24, 48, 60, 110 i 220 V.
Srednji relej serije RP-21 namijenjen je za korištenje u upravljačkim krugovima izmjeničnih električnih pogona napona do 380V iu krugovima istosmjerne struje napona do 220V. Releji RP-21 opremljeni su utičnicama za lemljenje, za din. tračnica ili vijak.
Glavne karakteristike releja RP-21. Raspon napona napajanja, V: DC — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 AC s frekvencijom od 50 Hz — 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 AC s frekvencijom od 60 Hz — 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Nazivni napon kontaktnog kruga, V: DC relej — 12 … 220, AC relej — 12 … 380 Nazivna struja — 6,0 A Količina zatvorenih kontakata . / odmor / prekidač — 0 … 4/0 … 2/0 … 4 Mehanička izdržljivost — najmanje 20 milijuna ciklusa.
Elektromagnetski istosmjerni relej serije RES-6 kao srednji relej s naponom 80 — 300 V, sklopnom strujom 0,1 — 3 A
Također se koristi kao srednja serija elektromagnetskih relejaRP-250, RP-321, RP-341, RP-42 i niza drugih koji se mogu koristiti kao naponski relej.
Kako odabrati elektromagnetski relej
Radni naponi i struje u zavojnici releja moraju biti unutar dopuštenih vrijednosti. Smanjenje radne struje u svitku dovodi do smanjenja pouzdanosti kontakta i povećanja pregrijavanja svitka, smanjenja pouzdanosti releja pri najvećoj dopuštenoj pozitivnoj temperaturi. Čak i kratkotrajno napajanje s povećanim radnim naponom na zavojnicu releja je nepoželjan, jer to uzrokuje mehaničke prenapone u dijelovima magnetskog kruga i kontaktnih skupina, a električni prenapon zavojnice kada se krug otvori može uzrokovati slom izolacije.
Pri odabiru načina rada relejnih kontakata potrebno je uzeti u obzir vrijednost i vrstu uključene struje, prirodu opterećenja, ukupni broj i učestalost prebacivanja.
Kod prebacivanja aktivnih i induktivnih opterećenja kontaktima je najteži proces otvaranja strujnog kruga, jer u ovom slučaju, zbog stvaranja lučnog pražnjenja, dolazi do glavnog trošenja kontakata.
Kako namotati zavojnice električnih uređaja na drugu vrstu struje
Ručni sklopni uređaji. Prekidači za noževe