Tipi e scopo di un relè elettromagnetico, dispositivo e principio di funzionamento, vantaggi e svantaggi

Le persone utilizzano sempre più dispositivi ad alta tensione nella vita di tutti i giorni, ad esempio generatori come fonte di alimentazione, trasformatori, ecc. Pertanto, è spesso necessario controllare il livello del flusso di corrente nel circuito. È in questo controllo che risiede lo scopo del relè.

Un relè è un interruttore elettrico progettato per collegare e scollegare un circuito quando si creano determinate condizioni. Questo dispositivo appartiene alla categoria dei dispositivi che regolano il funzionamento degli oggetti controllati alla ricezione di un segnale. Il relè regola un circuito elettrico controllato. E il circuito attraverso il quale passa il segnale è il circuito di controllo.

Classificazione e scopo del relè

Esiste una classificazione di base dei tipi di relè, in base alla quale è consuetudine suddividerli nelle seguenti categorie e tipologie.

Per scopo, si distinguono i seguenti tipi di relè:

• Relè di controllo. Sono utilizzati nei dispositivi a bassa tensione come elementi componenti, nonché come elementi di controllo indipendenti;
• Relè di protezione. Progettato per proteggere dispositivi con contatti termici, ad esempio motori elettrici, ventilatori;
• Segnalazione. Sono utilizzati in automobili, case, organizzazioni, per proteggere il territorio del settore privato, nella produzione, ecc.

Per il principio di azione, sono divisi in:

• Elettromagnetico. Sono dispositivi più complessi e vengono utilizzati nei sistemi di automazione e controllo;
• Magnetoelettrico. Funzionano solo in presenza di corrente continua;
• I dispositivi a relè a induzione funzionano secondo il principio dell'interazione dei flussi magnetici con le correnti indotte;
• I fusibili termici sono utilizzati come fusibili nei motori elettrici per la protezione contro il surriscaldamento;
• I relè allo stato solido o allo stato solido sono utilizzati efficacemente nei sistemi di controllo della temperatura di precisione.

Il valore controllato può essere:

• La corrente, cioè il principio di funzionamento di tali dispositivi si basa sul flusso di corrente verso un determinato elemento strutturale, molto spesso un'armatura o una bobina agisce come tale;
• Relè di potenza. Il dispositivo funziona sotto l'influenza di una certa forza generata in un ambiente controllato;
• Dispositivi che operano sotto l'influenza di qualsiasi frequenza sull'avvolgimento;
• Funzionamento in condizioni di una certa tensione.

Secondo il metodo di influenza dell'elemento di controllo, si distinguono:

• contatto, come suggerisce il nome, tali relè utilizzano contatti che creano un campo di forza in contatto tra loro;
• relè senza contatto, in cui il circuito viene chiuso e aperto modificando uno dei parametri del circuito.

In base alla progettazione, sono divisi in:

• elettrico: utilizzato per accendere e spegnere il circuito in dispositivi che richiedono un carico elevato;
• interruttori reed - nel loro design hanno un interruttore reed con una bobina, cioè una piccola cartuccia a vuoto che viene riempita di gas;
• elettrotermico, il principio di funzionamento di tali relè si basa sull'espansione lineare dei metalli.

Ci sono molti altri tipi che vengono utilizzati in aree altamente specializzate. Relè a tempo, relè di tensione, relè intermedi e altri possono essere citati come esempio.

Progettazione del relè

I dispositivi relè di un circuito semplice sono costituiti da magneti, un'armatura e contatti. La chiusura di un circuito in un tale dispositivo avviene fornendo corrente al magnete, che quindi chiude l'armatura con un contatto. Cioè, la chiusura del circuito è il risultato della chiusura dell'armatura. L'apertura del circuito avviene nell'ordine inverso. Quando l'alimentazione di corrente al magnete diminuisce, l'armatura ritorna al suo stato originale, cioè si apre e quindi apre il circuito.

Oltre ai componenti sopra elencati, i resistori possono essere inclusi nella progettazione degli interruttori a relè. Forniscono un funzionamento più preciso e stabile dei dispositivi e fungono anche da condensatori per prevenire scintille nel filo e improvvisi picchi di tensione.

Per quanto riguarda i relè di tipo elettromagnetico, sono dispositivi più complessi sia nel principio di funzionamento che nel design. Sono costituiti dai seguenti elementi:

• contatti;
• ancore;
• molla piatta;
• avvolgimenti;
• nucleo;
• giogo;
• portafoto;
• motivi.

Il dispositivo si accende quando viene applicata una corrente elettrica all'avvolgimento. Quando viene raggiunta la quantità di corrente necessaria per creare un'onda elettromagnetica, la molla inizia a spostarsi sulla superficie del giogo, mentre la molla si piega leggermente sotto l'influenza dell'onda magnetica. L'azione dell'armatura guida il contatto, che colpisce il contatto esterno. Ed entra in contatto con il conduttore e il circuito si chiude.

Il funzionamento stabile del relè dipende direttamente dalla quantità di corrente elettrica fornita all'avvolgimento. Se non è sufficiente, l'onda magnetica non può essere formata e senza di essa l'armatura non può funzionare. Pertanto, anche con una leggera riduzione della fornitura di corrente, il dispositivo smette di funzionare e si spegne.

Alcuni di questi dispositivi sono dotati di più coppie di contatti, che consentono di realizzare e interrompere più circuiti elettrici contemporaneamente.

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Applicazione nella produzione e nella vita di tutti i giorni

I dispositivi di commutazione elettromagnetica sono i più comuni. Sono spesso utilizzati nel campo della generazione di energia. Forniscono protezione per le linee ad alta tensione e mantengono un funzionamento a prova di guasto di tutti i dispositivi collegati.

Gli elementi di controllo del design del relè consentono di lavorare con alte tensioni fino a diverse centinaia di migliaia di volt.

La popolarità dei relè elettromagnetici è spiegata da quanto segue:

• gli elementi che fanno parte del design hanno una lunga durata;
• avere una risposta istantanea alle deviazioni dei parametri dei dispositivi collegati dalla norma;
• possono funzionare sotto campi magnetici ad alta tensione ed escludere la formazione di potenziali elettrici estranei.

Gli interruttori elettromagnetici vengono utilizzati per il backup delle linee elettriche e per rimuovere la sezione danneggiata dalla rete. I dispositivi relè, ovvero la protezione che forniscono oggi, sono considerati i più efficaci.

Sono utilizzati anche nei sistemi di trasporto per il controllo della produzione. Perché in tali sistemi si formano spesso potenziali parassiti di alta potenza, che possono facilmente danneggiare i relè a stato solido e altre apparecchiature ad essi collegate. I sistemi a semiconduttore si guastano a causa dell'elevata elettricità statica, che può causare danni. Pertanto, sono stati sostituiti con relè elettromagnetici e sono neutri rispetto all'elettricità statica.

I dispositivi di tipo elettromagnetico di commutazione sono effettivamente utilizzati nei dispositivi con controllo remoto e persino nei computer come elementi che eseguono operazioni logiche elementari. È stato grazie all'uso di tali interruttori che i computer hanno superato l'affidabilità dei computer apparsi in seguito.

Esempi di utilizzo dei relè possono essere citati dalla vita. Tutte le persone utilizzano elettrodomestici, frigoriferi, lavatrici, televisori e altri elettrodomestici nelle loro attività. Il loro principio di funzionamento si basa sul funzionamento dei relè elettromagnetici.

Vantaggi e svantaggi degli interruttori

L'uso diffuso di relè elettromagnetici in vari campi di attività è dovuto alla presenza di una serie di vantaggi rispetto ai semiconduttori e ad altri tipi. Tra i vantaggi ci sono:

• la capacità di chiudere e aprire circuiti con una potenza totale non superiore a 4 kilowatt, con un volume non superiore a 10 centimetri cubi;
• resistenza alle condizioni di un brusco cambiamento del livello di tensione nelle reti, che può sorgere a causa di una scarica di fulmini o quando si lavora con apparecchiature ad alta tensione;
• una caratteristica di progettazione che fornisce isolamento elettrico,
• la capacità di generare una piccola quantità di calore a bassa tensione;
• sono molto più economici dei relè a stato solido.

Tra gli svantaggi ci sono:

• bassa velocità di lavoro;
• la presenza di vincoli riguardanti la risorsa, sia meccanica che elettrica;
• la formazione di interferenze nelle onde radio durante i processi di commutazione;
• presenza di gravi problemi durante la chiusura e l'apertura di circuiti DC ad alta tensione e induttivi.

I relè elettromagnetici sono utilizzati nel controllo di linee di produzione, trasportatori, in aree con potenziali parassiti aumentati, dove non è possibile utilizzare elementi a semiconduttore.