Relé je elektricky ovládaný spínač používaný na ovládanie vysokého napätia alebo vysokého prúdu pomocou malého signálu. Poskytuje elektrickú izoláciu medzi riadiacimi a záťažovými obvodmi, čím zvyšuje bezpečnosť a spoľahlivosť. Relé sa používajú v energetických systémoch, strojoch, vozidlách a automatizácii. Tento článok podrobne vysvetľuje, ako fungujú relé, ich časti, typy, hodnoty, aplikácie, poruchy a tipy na návrh.
Č. 9. Záver
Prehľad relé
Relé je elektricky ovládaný spínač navrhnutý tak, aby umožňoval malému prúdu s nízkym výkonom riadiť oveľa väčší prúd, čo z neho robí základnú súčasť moderných elektrických a elektronických obvodov. Táto schopnosť je potrebná v aplikáciách, kde by priame ovládanie vysokonapäťových alebo vysokoprúdových zariadení mohlo predstavovať bezpečnostné riziko alebo znížiť účinnosť. Izoláciou ovládacej strany od napájacej strany relé chránia citlivé obvody s nízkym výkonom pred napäťovými špičkami, prepätiami a iným potenciálne škodlivým elektrickým namáhaním. Okrem bezpečnosti umožňujú relé automatizáciu, ktorá umožňuje riadiacim jednotkám, mikrokontrolérom a senzorom spoľahlivo prevádzkovať ťažké bremená, ako sú motory, osvetľovacie systémy, jednotky HVAC a priemyselné stroje.
Funkcie relé
Relé je typ spínača, ktorý využíva elektrinu na ovládanie iných elektrických obvodov. Vo vnútri relé je cievka drôtu. Keď elektrina preteká cievkou, vytvára magnetické pole. Toto magnetické pole ťahá malý kovový kúsok nazývaný kotva, ktorý sa pohybuje a mení polohu kontaktov. Kontakty sú buď zatvorené, aby umožnili priechod elektriny, alebo otvorené, aby sa zastavil tok.
Proces funguje v krokoch:
• Cievka prijíma elektrinu - vytvára sa magnetické pole.
• Pohyby armatúry - kontakty sa zapínajú alebo vypínajú.
• Cievka sa vypne - pružina posunie kotvu späť do východiskovej polohy.
Komponenty relé
Relé je elektrický spínač, ktorý na prevádzku využíva elektromagnet. Hlavnou indukčnou časťou je cievka a jadro, ktoré generuje magnetickú silu, keď elektrický prúd vytvára magnetické pole. Táto zostava je často chránená krytom.
Mechanický spínací mechanizmus zahŕňa kotvu, ktorá sa pohybuje v reakcii na magnetickú silu a poskytuje mechanické predpätie pre prevádzku. Pružina pracuje na obnovení pôvodnej polohy kotvy po odstránení magnetického poľa; Táto pružina je často vyrobená zo zliatiny striebra na vodivosť.
K elektrickému spínaniu dochádza na kontaktoch: pohyblivý kontakt je fyzicky pohybovaný kotvou na pripojenie alebo odpojenie obvodov, zatiaľ čo pevné kontakty (NO/NC) predstavujú normálne otvorený (NO) alebo normálne zatvorený (NC) stav relé, čo určuje predvolené pripojenie obvodu.
Špecifikácie cievky relé
| Parameter | Čo to znamená | Príklad (5 V relé) |
|---|---|---|
| Odpor cievky | Odpor cievky vypočítaný ako napätie vydelené prúdom. | R = 5 V ÷ 0,07 A = 71 Ω |
| Výkon cievky | Množstvo elektrickej energie, ktorú cievka spotrebuje, vypočítané ako napätie krát prúd. | P = 5 V × 0,07 A = 0,35 W |
| Naťahovacie napätie | Napätie, pri ktorom sa relé začne zapínať. Zvyčajne okolo 75–80% menovitého napätia. | 3,8–4 V |
| Výpadkové napätie | Napätie, pod ktorým sa relé vypne. Zvyčajne okolo 10–30 % menovitého napätia. | 1–1,5 V |
Spínanie kontaktov relé
Prepínanie striedavým prúdom
Pri prepínaní striedavých záťaží prúd prirodzene prechádza nulou v každom cykle striedavého prúdu. To pomáha zastaviť elektrické oblúky, ktoré sa môžu vytvárať pri otvorení kontaktov, čo uľahčuje prepínanie striedavého prúdu a znižuje poškodenie kontaktov relé.
Prepínanie jednosmerným prúdom
DC je konštantný a neprechádza nulou. Vďaka tomu je pravdepodobnejšie, že sa pri otvorení kontaktov vytvorí oblúk. Tieto oblúky môžu poškodiť alebo zvariť kontakty, preto je potrebná osobitná opatrnosť pri použití relé s jednosmernou záťažou.
Metódy na zabránenie iskreniu
• Spätné diódy: Bežne sa používajú pre jednosmerné záťaže na bezpečné presmerovanie prúdu.
• RC tlmiče: Používajú sa pre striedavý aj jednosmerný prúd na obmedzenie špičiek napätia.
• Varistory oxidov kovov (MOV): Potlačujú prechodové javy vysokého napätia a chránia kontakty.
Bežné typy relé a ich aplikácie
| Typ relé | Výhody | Typické aplikácie |
|---|---|---|
| Elektromechanické relé (EMR) | Nákladovo efektívne, poskytuje jasné elektrické oddelenie medzi riadiacimi a záťažovými obvodmi | Používa sa v priemyselných ovládacích prvkoch, domácich spotrebičoch a automobilových systémoch |
| Jazýčkové relé | Vysoká rýchlosť spínania, kompaktné rozmery, utesnené na ochranu a vhodné pre slaboprúdové signály | Bežne sa používa v komunikačných zariadeniach, testovacích prístrojoch a systémoch smerovania signálu |
| Polovodičové relé (SSR) | Žiadne pohyblivé časti, tichá prevádzka, vysoká rýchlosť spínania a dlhá životnosť | Najlepšie pre automatizáciu, vykurovacie systémy a aplikácie, ktoré vyžadujú časté prepínanie |
| Blokovacie relé | Udržuje si svoju polohu aj po odpojení napájania, energeticky účinný | Používa sa v pamäťových obvodoch, systémoch napájaných batériami a zariadeniach na diaľkové ovládanie |
Čo je lepšie?
Každý typ relé je najvhodnejší pre špecifické situácie v závislosti od požiadaviek obvodu. Elektromechanické relé sú jednoduché a cenovo dostupné, vďaka čomu sú užitočné pre mnohé základné riadiace systémy. Jazýčkové relé sú lepšie, keď sa vyžaduje rýchla odozva a nízkoprúdová prevádzka, pretože sa rýchlo prepínajú a sú utesnené kvôli ochrane.
Polovodičové relé sú známe svojím tichým a efektívnym výkonom, pretože nemajú žiadne pohyblivé časti, vďaka čomu sú vhodné pre obvody, ktoré vyžadujú časté prepínanie. Blokovacie relé pomáhajú šetriť energiu, pretože môžu zostať v jednej polohe bez použitia nepretržitého napájania.
Poruchy relé a ich riešenia
| Bežné zlyhanie | Príčina | Opravné / preventívne opatrenie |
|---|---|---|
| Kontaktné jamkovanie alebo zváranie | Vyskytuje sa, keď nadmerný prúd alebo elektrický oblúk poškodí kontakty relé | Používajte kontakty dimenzované na správne zaťaženie a zahŕňajte zariadenia na potlačenie oblúka, ako sú tlmiace obvody |
| Vyhorenie cievky | Stáva sa, keď je cievka vystavená vyššiemu napätiu alebo nepretržitému nadprúdu | Pracujte v rámci menovitého napätia cievky a používajte ochranné komponenty na obmedzenie prepätia |
| Kontakt Bounce alebo Chatter | Dôsledky vibrácií, zlej montáže alebo slabej magnetickej sily cievky | Zabezpečte pevnú montáž relé, správne napätie pohonu cievky a kvalitný dizajn relé |
| Oxidácia alebo korózia | Spôsobené vlhkosťou, prachom alebo vystavením drsnému prostrediu | Pre slaboprúdové signály použite utesnené relé alebo relé s pozlátenými kontaktmi |
Rôzne aplikácie relé
• Svetlomety a hmlové svetlá
• Ovládanie štartéra
• Štartéry motora
• Ovládanie dopravného pásu
• Inteligentné ovládanie osvetlenia
• Prepínanie spotrebičov
• Nadprúdová ochrana
• Ochrana proti zemnému spojeniu
• Prepínanie liniek
• Smerovanie signálu
• Ochranné obvody reproduktorov
• Chladničky (relé kompresora)
•Práčky
Záver
Relé sú základom pre bezpečné a spoľahlivé ovládanie elektrických obvodov. Ich schopnosť izolovať signály, zvládať rôzne záťaže a podporovať automatizáciu ich robí užitočnými v mnohých systémoch. Pri správnom výbere, správnom zapojení a správnej konštrukčnej praxi ponúkajú relé dlhú životnosť a stabilný výkon. Pochopenie ich prevádzky a špecifikácií je potrebné na vybudovanie bezpečných a efektívnych obvodov.
Často kladené otázky [FAQ]
Otázka 1. Čo je materiál kontaktov relé?
Je to kov používaný na kontaktoch relé, ako je striebro, zlato alebo volfrám. Ovplyvňuje vodivosť, odolnosť proti iskreniu a životnosť kontaktu.
Otázka 2. Čo je to reléová hysterézia?
Je to rozdiel medzi napätím, ktoré zapína relé (pull-in), a napätím, ktoré ho vypína (drop-out). Zabraňuje chveňovaniu.
Otázka 3. Môže jedno relé spínať AC aj DC záťaže?
Áno, ale hodnotenia AC a DC sú odlišné. Jednosmerné záťaže sa ťažšie prepínajú a vyžadujú nižšie limity napätia a prúdu.
Štvrťrok 4. Prečo používať reléovú zásuvku?
Umožňuje jednoduchú výmenu relé, chráni kolíky relé pred poškodením a zvyšuje bezpečnosť zapojenia.
Otázka 5. Čo znamená SPDT alebo DPDT v relé?
Tieto popisujú konfigurácie kontaktov. SPDT riadi jeden obvod s dvoma výstupmi. DPDT ovláda dva samostatné obvody súčasne.
Otázka 6. Aký je rozdiel medzi kontaktmi NO a NC?
Kontakty NO (normálne otvorené) sa zapínajú, keď je relé napájané. Kontakty NC (normálne zatvorené) sa rozpínajú, keď je relé napájané.