Sähköisten signaalien muuntaminen vastaavaksi fyysiseksi määräksi - liike, voima, ääni jne. Suoritetaan taajuusmuuttajien avulla. Taajuusmuuttaja on luokiteltava anturiksi, koska tämä laite muuttaa yhden fyysisen määrän tyypin toiseen.
Taajuusmuuttaja aktivoidaan tai ohjataan yleensä matalajännitesignaalilla. Se luokitellaan lisäksi binaariseksi tai jatkuvaksi laitteeksi vakaan tilan lukumäärän perusteella. Niinpä sähkömagneettinen rele on binäärikäyttö, kun otetaan huomioon kaksi olemassa olevaa vakaa tilaa: päällä - pois päältä.
Tässä artikkelissa käsitellään yksityiskohtaisesti sähkömagneettisen releen toiminnan periaatteita ja laitteiden käyttöä.
Artikkelin sisältö:
- Taajuusmuuttajan perusteet
-
EWM: n perusperiaatteet
- Laitteen yleinen rakenne
- Toimintarele sähkömagneettinen järjestelmä
- Sähköiset kosketinreleet
- Kuormitusvirtojen kulun ominaisuudet
- Materiaalikontaktireleen tyyppi
-
EMR-yhteystietojen tyypillinen toteutus
- Liitäntäelementtien suoritusominaisuudet
- Laitteiden soveltamisen hienovaraisuudet
- Käänteisen jännitteen suojaustekniikat
- Sähkömagneettisten välityslaitteiden merkintä
- Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta
Taajuusmuuttajan perusteet
Termi "rele" on ominaista laitteille, jotka tarjoavat sähköisen yhteyden kahden tai useamman pisteen välille ohjaussignaalin avulla.
Yleisin ja yleisesti käytetty sähkömagneettinen rele (EMR) on sähkömekaaninen muotoilu.
Näyttää siltä, että se on yksi monien tuotteiden sarja, jota kutsutaan sähkömagneettisiksi releiksi. Tässä on esitetty mekanismin suljettu versio, jossa on läpinäkyvä Plexiglas-kansi.
Kaikkien laitteiden perusohjausjärjestelmä antaa aina mahdollisuuden kytkeytyä päälle ja pois. Helpoin tapa on käyttää virtalukko-kytkimiä.
Käsikäyttöisillä kytkimillä voidaan ohjata, mutta niillä on haittoja. Niiden ilmeinen haittapuoli on sellaisten tilojen asettaminen, jotka ovat "päällä" tai "pois käytöstä" fyysisin keinoin eli käsin.
Manuaaliset kytkinlaitteet ovat pääsääntöisesti suurikokoisia, hitaita liikkeitä, jotka kykenevät vaihtamaan pieniä virtoja.
Manuaalinen kytkentämekanismi on sähkömagneettisten releiden "kaukainen sukulainen". Se tarjoaa saman toiminnallisuuden - työlinjojen vaihtamisen, mutta sitä ohjataan yksinomaan käsin.
Samaan aikaan sähkömagneettisia releitä edustavat pääasiassa sähköisesti ohjattavat kytkimet. Laitteilla on erilaiset muodot, mitat ja ne jaetaan nimellistehon tasolla. Niiden käyttömahdollisuudet ovat laajat.
Tällaiset laitteet, jotka on varustettu yhdellä tai useammalla kontaktipareilla, voidaan sisällyttää yhteen suurempaan rakenteeseen voiman toimilaitteet - kontaktorit, joita käytetään verkkojännitteen tai suurjännitteen kytkemiseen laitteissa.
EWM: n perusperiaatteet
Perinteisesti sähkömagneettisia releitä käytetään osana sähköisiä (elektronisia) kytkentäohjauspiirejä. Tällöin ne asennetaan joko suoraan piirilevyihin tai vapaaseen asentoon.
Laitteen yleinen rakenne
Käytettyjen tuotteiden kuormitusvirrat mitataan tavallisesti amp: n ja 20 A: n tai sitä suuremmista fraktioista. Relepiirit ovat yleisiä sähköisessä käytännössä.
Laitteet, joiden konfiguraatio on hyvin erilainen ja jotka on suunniteltu asennettaviksi elektronisiin piirilevyihin tai suoraan erikseen asennettuina laitteina
Sähkömagneettisen releen rakenne muuntaa sovelletun AC / DC-jännitteen muodostaman magneettivuo mekaaniseksi voimaksi. Saadun mekaanisen voiman vuoksi kontakti- ryhmän ohjaus suoritetaan.
Yleisin muotoilu on tuotteen muoto, joka sisältää seuraavat osat:
- viritys kela;
- teräsydin;
- tukirunko;
- yhteystietoryhmään.
Terässydämessä on kiinteä osa, jota kutsutaan rokkareeksi, ja liikkuva jousikuormitteinen osa, jota kutsutaan ankkuriksi.
Itse asiassa ankkuri täydentää magneettikentän piiriä sulkemalla kiinteän sähkökäämin ja liikkuvan ankkurin välinen ilmarako.
Yksityiskohtainen ulkoasu: 1 - jousipuristus; 2 - metalliydin; 3 - ankkuri; 4 - yhteystieto tavallisesti suljettu; 5 - kosketin on normaalisti auki; 6 - yhteinen yhteys; 7 - kuparilanka; 8 - rokkari
Armatuuri liikkuu saranoissa tai pyörii vapaasti generoidun magneettikentän vaikutuksen alaisena. Tämä sulkee venttiiliin kiinnitetyt sähkökontaktit.
Ripustimen ja ankkurin väliin sijoitettu käänteisen iskun jousi (jousi) palauttaa pääsääntöisesti kosketukset alkuasentoon, kun releen kela on jännitteettömässä tilassa.
Toimintarele sähkömagneettinen järjestelmä
Yksinkertaisella klassisella EMR-mallilla on kaksi sähköä johtavaa kosketinta.
Tämän perusteella toteutetaan kaksi yhteysryhmän tilaa:
- Normaalisti avoin yhteys.
- Normaalisti suljettu kosketin.
Niinpä yhteystapa on luokiteltu normaalisti auki (NO) tai ollessa eri tilassa, normaalisti suljettuna (NC).
Releille, joissa on normaalisti avoimet koskettimet, tila "suljettu" saavutetaan vain, kun herätevirta kulkee induktiivisen kelan läpi.
Yksi kahdesta mahdollisesta vaihtoehdosta oletusyhteysryhmän asettamiseksi. Tällöin normaalisti suljettu (suljettu) asento asetetaan "oletus" -kierukan jännitteettömässä tilassa
Toisessa suoritusmuodossa koskettimien normaalisti suljettu asento pysyy vakiona, kun herätevirta puuttuu kelan piiristä. Toisin sanoen kytkinkoskettimet palaavat normaaliin suljettuun asentoonsa.
Siksi termit "normaalisti auki" ja "normaalisti suljettu" olisi viitattava sähkökontaktien tilaan, kun releen kela on jännitteettömänä, eli releen syöttöjännite on pois päältä.
Sähköiset kosketinreleet
Relekoskettimia edustavat yleensä sähköä johtavat metallielementit, jotka ovat kosketuksissa toistensa kanssa ja sulkevat piirin ja toimivat yksinkertaisena kytkimenä.
Kun koskettimet ovat auki, normaalisti auki olevien koskettimien välinen vastus mitataan suurella arvolla megohmissa. Tämä luo avoimen piirin tilan, kun virta kulkee kelan piirissä.
Kaikkien sähkömekaanisten kytkimien kontaktiryhmässä avoimessa tilassa on useita satoja mega. Tämän resistanssin suuruus voi olla hieman erilainen eri malleissa.
Jos koskettimet ovat kiinni, kosketusresistanssin tulisi teoriassa olla nolla - oikosulun tulos.
Tätä ehtoa ei kuitenkaan aina havaita. Kunkin yksittäisen releen kontaktiryhmällä on tietty kosketusresistanssi "suljetussa" tilassa. Tällaista vastustusta kutsutaan tasaiseksi.
Kuormitusvirtojen kulun ominaisuudet
Uuden sähkömagneettisen releen asentamista varten kosketuskestävyys on merkitty pienellä arvolla, yleensä alle 0,2 Ohmilla.
Syy on yksinkertainen: uudet kärjet pysyvät nyt puhtaina, mutta ajan mittaan kärjen vastus kasvaa väistämättä.
Esimerkiksi koskettimille, joiden virta on 10 A, jännitehäviö on 0,2 x 10 = 2 volttia (Ohmin laki). Täältä käy ilmi, että jos kontakti- ryhmään syötetty syöttöjännite on 12 volttia, kuorman jännite on 10 volttia (12-2).
Kun kosketusmetalli kuluu, sitä ei ole suojattu oikein korkealta induktiiviset tai kapasitiiviset kuormat, se on väistämätöntä, että sähkövaikutusten aiheuttama vahinko kaari.
Sähkökaari sähkömekaanisen kytkentälaitteen yhdellä koskettimella. Tämä on yksi syistä, joiden vuoksi yhteysryhmälle aiheutui vahinkoa ilman asianmukaisia toimenpiteitä.
Sähkökaari - kipinöinti koskettimissa - johtaa kärjen kosketusresistanssin ja siten myös fyysisten vaurioiden lisääntymiseen.
Jos jatkat releen käyttöä tässä tilanteessa, kosketinkärjet voivat menettää koskettimen fyysisen ominaisuuden kokonaan.
Mutta on olemassa vakavampi tekijä, kun kaaren vaurioitumisen seurauksena kontaktihitsaus lopulta muodostaa oikosulun.
Tällaisissa tilanteissa magneettisen virtausmittarin valvomaa piirin vaurioitumisriskiä ei suljeta pois.
Joten jos kosketusresistanssi kasvaa sähkökaaren vaikutuksesta 1 ohmilla, jännitehäviö koskettimien yli saman kuormavirran osalta kasvaa 1 x 10 = 10 volttia DC.
Tällöin jännitehäviön suuruus koskettimissa voi olla mahdotonta kuormituspiirille, varsinkin kun käytetään syöttöjännitteitä 12-24 V.
Materiaalikontaktireleen tyyppi
Sähkökaaren ja korkean vastuksen vaikutuksen vähentämiseksi modernien sähkömekaanisten releiden kosketinkärjet tehdään tai päällystetään erilaisilla hopeapohjaisilla seoksilla.
Tällä tavoin voidaan kontaktiryhmän elämää merkittävästi pidentää.
Vinkkejä kytkentälaitteiden sähkömekaanisten laitteiden kosketuslevyistä. Tässä on hopeapäällystetyt kärjet. Tällainen päällyste vähentää vaurioitumistekijää.
Käytännössä todetaan seuraavien materiaalien käyttö, joiden avulla sähkömagneettisen (sähkömekaanisen) releen kontaktiryhmien kärjet käsitellään:
- Ag - hopea;
- AgCu - hopea-kupari;
- AgCdO - hopea-kadmiumoksidi;
- AgW - hopea-volframi;
- AgNi - hopea-nikkeli;
- AgPd - hopea-palladium.
Lisää releiden kosketusryhmien kärjen käyttöikää lyhentämällä muodostumien määrää sähkökaari saadaan aikaan kytkemällä vastus-kondensaattorisuodattimet, joita kutsutaan myös RC-vaimentimet.
Nämä elektroniset piirit on kytketty rinnakkain sähkömekaanisten releiden kosketusryhmien kanssa. Näiden ratkaisujen yhteydessä havaittu jännitteen huippu, joka havaitaan koskettimien avaamisen hetkellä, näyttää olevan turvallinen lyhyt.
RC-vaimentimien käyttö voi estää sähkökaaren, joka on muodostettu kosketinkärjiin.
EMR-yhteystietojen tyypillinen toteutus
Klassisten normaalisti auki olevien (NO) ja normaalisti suljettujen (NC) koskettimien lisäksi releenvaihdon mekaniikka ehdottaa myös toiminnan perusteella luokittelua.
Liitäntäelementtien suoritusominaisuudet
Sähkömagneettisen releen rakenne tässä suoritusmuodossa sallii yhden tai useamman yksittäisen kytkinkoskettimen läsnäolon.
Tämä on laite, joka on teknisesti konfiguroitu SPST-suoritukselle - yksisuuntainen ja yksisuuntainen. On myös muita suoritusmuotoja.
Yhteyksien toteuttamiseen on tunnusomaista seuraavat lyhenteet:
- SPST (Single Pole Single Throw) - yksisuuntainen yksisuuntainen;
- SPDT (Single Pole Double Throw) - yksisuuntainen kaksisuuntainen;
- DPST (Double Pole Single Throw) - kaksisuuntainen yksisuuntainen;
- DPDT (Double Pole Double Throw) - kaksisuuntainen kaksisuuntainen.
Jokainen tällainen liitoselementti on nimetty "napaksi". Kaikki niistä voidaan kytkeä tai nollata, jolloin releen kela aktivoidaan samanaikaisesti.
Laitteiden soveltamisen hienovaraisuudet
Kaikkien sähkömagneettisten kytkinten suunnittelun yksinkertaisuuden vuoksi näiden laitteiden käytännössä on joitakin hienovaraisuuksia.
Asiantuntijat eivät siis suosittele kategorisesti kaikkien releiden koskettimien kytkemistä rinnakkain, jotta kuormituspiiriä voidaan vaihtaa tällä tavoin suurella virralla.
Kytke esimerkiksi kuorma 10 A: een kahden koskettimen rinnakkaisliitännällä, joista jokainen on suunniteltu 5 A virralle.
Nämä asennuksen hienoudet johtuvat siitä, että mekaanisten releiden koskettimet eivät koskaan sulkeudu tai avaudu yhdessä hetkessä.
Tämän seurauksena yksi yhteystiedoista ylikuormitetaan joka tapauksessa. Ja vaikka lyhyen aikavälin ylikuormitus, laitteen ennenaikainen vika tällaisessa yhteydessä on väistämätöntä.
Virheellinen toiminta sekä releen kytkeminen vakiintuneiden asennusohjeiden ulkopuolelle päättyvät yleensä tähän tulokseen. Sisällä lähes kaikki sisältö paloi.
Sähkömagneettisia tuotteita voidaan käyttää sellaisten sähköisten tai elektronisten piirien koostumuksessa, joilla on alhainen energiankulutus, kytkiminä suhteellisen suurille virroille ja jännitteille.
On kuitenkin ehdottoman suositeltavaa siirtää eri kuormitusjännitteitä saman laitteen vierekkäisten koskettimien kautta.
Esimerkiksi vaihtaa verkkojännite 220 V ja DC 24 V. Turvallisuuden varmistamiseksi sinun tulee aina käyttää erillisiä tuotteita jokaiselle vaihtoehdolle.
Käänteisen jännitteen suojaustekniikat
Merkittävä yksityiskohta kaikista sähkömekaanisista releistä on kela. Tämä osa kuuluu suuren induktanssin omaavan kuorman purkamiseen, koska sillä on haavan käämitys.
Millä tahansa lankavetoisella kelalla on jonkinlainen impedanssi, joka koostuu induktanssista L ja vastuksesta R, jolloin muodostuu sarjapiiri LR.
Kun virta virtaa kelan läpi, syntyy ulkoinen magneettikenttä. Kun kierteen virta pysähtyy ”pois” -tilassa, magneettivuo kasvaa (muunnosteoria) ja tapahtuu korkea käänteisjännite EMF (sähkömoottori).
Tämä käänteisen jännitteen indusoitu arvo voi olla useita kertoja suurempi kuin kytkentäjännite.
Niinpä on olemassa vaara, että releen lähellä olevat puolijohdekomponentit vahingoittuvat. Esimerkiksi bipolaarinen tai kenttävaikutransistori, jota käytetään antamaan jännite releen kelalle.
Piirivaihtoehdot, jotka suojaavat puolijohdekontrolleja - bipolaariset ja kenttävaikutteiset transistorit, mikropiirit, mikrokontrollerit
Yksi tapa estää transistorin tai minkä tahansa kytkentäpuolijohdon vahingoittuminen laitteet, mukaan lukien mikrokontrollerit, on mahdollisuus kytkeä käänteinen esijännitetty diodi kelan piiriin rele.
Kun kelan läpi virtaava virta virtaa heti laukaisun jälkeen, syntyy indusoitu käänteinen EMF, tämä käänteinen jännite avaa käänteisen esijännitetyn diodin.
Puolijohdon kautta kertynyt energia hajoaa, mikä estää ohjauspuolijohteiden - transistorin, tyristorin, mikrokontrollerin - vahingoittumisen.
Usein kierukkapiirin puolijohteeseen kutsutaan myös:
- diodi vauhtipyörä;
- shuntdiodi;
- käänteinen diodi.
Elementtien välillä ei kuitenkaan ole paljon eroa. Ne kaikki suorittavat saman tehtävän. Puolijohdekomponenttien suojaamiseksi käytetään muita käänteisiä esijännitteisiä diodeja.
Samat ketjun RC-vaimentimet, metallioksidivaristorit (MOV), zener-diodit.
Sähkömagneettisten välityslaitteiden merkintä
Tekniset nimitykset, joissa on osittaisia tietoja laitteista, on yleensä merkitty suoraan sähkömagneettisen kytkentälaitteen alustalle.
Tällainen nimitys lyhennetyn lyhenteen ja numeerisen joukon muodossa näyttää siltä.
Jokainen sähkömekaaninen kytkentälaite on perinteisesti merkitty. Kotelossa tai rungossa käytetään sellaista merkistöä ja numeroita, jotka osoittavat tiettyjä parametreja
Esimerkki sähkömekaanisten releiden kotelomerkinnästä:
RES32 RF4.500.335-01
Tämä tietue edustaa: hiljainen sähkömagneettinen rele, 32-sarja, joka vastaa RF Passport4.500.335-01: n mukaista suoritusta.
Tällaiset nimitykset ovat kuitenkin harvinaisia. Usein lyhennettyjä versioita löytyy ilman nimenomaista GOST-osoitetta:
RES32 335-01
Myös laitteen kotelo (kotelo) on merkitty valmistuspäivämäärällä ja eränumerolla. Yksityiskohtaiset tiedot ovat tuotteen teknisessä tietolomakkeessa. Jokainen laite tai erä on täytetty passilla.
Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta
Video kertoo paljon siitä, miten sähkömekaaninen kytkentäelektroniikka toimii. Rakenteiden hienot ominaisuudet, yhteyksien ominaisuudet ja muut yksityiskohdat on merkitty selvästi:
Elektroniikkakomponentteina käytetään melko pitkään sähkömekaanisia releitä. Tällaisia kytkinlaitteita voidaan kuitenkin pitää vanhentuneina. Mekaaniset laitteet korvataan yhä enemmän nykyaikaisemmilla laitteilla - puhtaasti sähköisillä laitteilla. Yksi tällainen esimerkki on kiinteän tilan rele.
Onko sinulla kysyttävää, löytynyt puutteita tai onko mielenkiintoisia faktoja siitä, mihin voit jakaa sivustomme kävijöiden kanssa? Jätä kommenttisi, kysy kysymyksiä, jaa kokemuksenne viestin lohkossa artikkelin alla.
