YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. skúma prečoElektromagnetické relézostáva bežným v priemyselných riadiacich systémoch napriek rastu polovodičových a digitálnych prepínacích technológií.
Priemyselné riadiace systémy sa výrazne zmenili s PLC, snímačmi, pohonmi s premenlivou frekvenciou, diaľkovým monitorovaním a sieťovými ovládačmi. Napriek tomu mnohé ovládacie skrine stále obsahujú bežné elektromechanické relé. Ich ďalšie používanie nie je len záležitosťou staršieho dizajnu zariadení. V mnohých aplikáciách základná štruktúra relé stále poskytuje praktickú kombináciu elektrickej izolácie, priameho prepínania a flexibilného riadenia obvodu.
Základná funkcia relé sa nezmenila: relatívne malý riadiaci signál ovláda kontakty v inom obvode. Toto oddelenie je užitočné, keď regulátor a riadená záťaž majú odlišné elektrické charakteristiky.
Napríklad výstup PLC nemusí byť určený na priame spínanie stýkača motora, solenoidu, obvodu alarmu alebo inej záťaže. Medzi regulátorom a záťažou môže byť umiestnené relé, ktoré poskytuje dodatočné spínacie rozhranie.
Obzvlášť dôležité sú tri charakteristiky:
Vďaka týmto vlastnostiam sú relé užitočné aj vtedy, keď je okolitý riadiaci systém vysoko automatizovaný.
Moderné automatizačné zariadenia často kombinujú nízkonapäťové elektronické riadiace obvody s vysokonapäťovými záťažami. Tieto obvody musia interagovať bez toho, aby boli nevyhnutne priamo spojené.
Elektromagnetické relé používa cievku a kontaktný mechanizmus na vytvorenie tohto oddelenia. Keď je cievka pod napätím, jej magnetické pole pohybuje kotvou, čím sa mení stav kontaktov.
Riadiaci obvod teda ovláda relé bez priameho prenosu záťažového prúdu cez výstup regulátora.
| Požiadavka na kontrolu | Funkcia relé |
|---|---|
| Oddelené riadiace a zaťažovacie obvody | Používa izoláciu medzi cievkami |
| Prepnite inú úroveň napätia | Kontakty pracujú nezávisle od napätia cievky |
| Ovládanie viacerých okruhov | K dispozícii sú rôzne konfigurácie kontaktov |
| Poskytnite fyzický stav prepnutia | Kontakty viditeľne zodpovedajú elektrickému stavu |
Toto usporiadanie zostáva užitočné v ovládacích skriniach, kde sú kombinované rôzne úrovne napätia a funkcie obvodu.
Polovodičové spínanie má výhody v aplikáciách vyžadujúcich extrémne rýchlu prevádzku alebo veľmi vysokú spínaciu frekvenciu. Fyzické kontakty však zostávajú užitočné pre mnohé bežné priemyselné záťaže.
Mechanický kontakt poskytuje jasne definovaný otvorený alebo zatvorený stav. Dá sa vybrať aj podľa požadovaného elektrického zaťaženia a konfigurácie obvodu.
Bežné dojednania kontaktu zahŕňajú:
Táto flexibilita umožňuje jednému relé vykonávať rôzne riadiace úlohy bez zmeny základného princípu činnosti.
Pre dizajnérov zariadení je teda výber menej o tom, či je univerzálne lepšie mechanické alebo elektronické spínanie, a viac o tom, ktorá technológia sa hodí do obvodu.
Priemyselné stroje zriedka vyžadujú iba jeden typ spínacej činnosti. Riadiaci signál môže vyžadovať spustenie jedného okruhu pri odpájaní druhého alebo poskytnúť stavový signál na samostatný riadiaci vstup.
Relé s prepínacími kontaktmi môže vykonávať tento typ spínania jedným mechanickým pohybom.
Napríklad:
| Požiadavka | Možná dohoda o kontakte |
|---|---|
| Zapnite obvod, keď je pod napätím | Normálne otvorené |
| Prerušte okruh, keď je pod napätím | Normálne zatvorené |
| Prestup medzi dvoma okruhmi | Zmena |
| Poskytnite samostatné riadiace cesty | Viacnásobné sady kontaktov |
To je jeden z dôvodov, prečo sa konvenčné relé naďalej objavujú v ovládacích paneloch strojov a elektrických skriniach.
Jedným z dôležitých obmedzení mechanických relé je, že ich kontakty a pohyblivé časti podliehajú fyzickému opotrebovaniu. Každý spínací cyklus zahŕňa pohyb kotvy a kontaktných plôch.
Pre aplikácie s relatívne miernou spínacou frekvenciou to nemusí predstavovať významné obmedzenie. Pre zariadenia, ktoré sa prepínajú extrémne rýchlo alebo nepretržite, môžu dizajnéri zvážiť polovodičové alternatívy.
Prevádzkový profil je preto dôležitý.
Relé môže byť vhodné, keď systém vyžaduje:
Skutočná životnosť závisí od faktorov, ako je typ záťaže, spínací prúd, napätie, prevádzková frekvencia, materiál kontaktov a podmienky prostredia.
Keď sa kontakty otvoria alebo zatvoria pri zaťažení, elektrické podmienky na povrchu kontaktu môžu produkovať teplo, iskrenie a prenos materiálu. Opakované spínanie postupne ovplyvňuje styčné plochy.
Z tohto dôvodu je materiál kontaktov dôležitou súčasťou konštrukcie relé.
Kontaktné materiály na báze striebra sa bežne používajú v elektrickom spínaní kvôli ich elektrickej vodivosti a vhodnosti pre kontaktné aplikácie. Vhodný materiál však závisí skôr od elektrického zaťaženia a prevádzkových podmienok než od samotného názvu materiálu.
Výkon kontaktu je ovplyvnený niekoľkými faktormi:
| Faktor | Effect |
|---|---|
| Aktuálna úroveň | Ovplyvňuje zahrievanie kontaktov |
| Napätie | Ovplyvňuje iskrenie počas oddeľovania |
| Typ zaťaženia | Indukčné záťaže môžu vytvárať väčšie spínacie napätie |
| Frekvencia spínania | Určuje, ako často dochádza k opotrebovaniu kontaktov |
| Kontaktný materiál | Ovplyvňuje vodivosť a správanie pri opotrebovaní |
Toto je obzvlášť dôležité v priemyselných zariadeniach, ktoré sú v prevádzke opakovane počas dlhších období.
Ďalším dôvodom ich ďalšieho používania je priama integrácia. Priemyselné riadiace systémy často obsahujú zavedenú architektúru zapojenia pomocou svorkovníc, stýkačov, ističov, PLC, časovačov a relé.
Relé môže byť inštalované ako medziľahlý spínací prvok bez toho, aby bolo potrebné zásadne meniť celkovú koncepciu ovládania.
To je užitočné, keď:
Vďaka známemu princípu fungovania je tiež riešenie problémov relatívne priame. Technici môžu samostatne kontrolovať obvod cievky, stav kontaktov, zapojenie a pripojenú záťaž.
Pokračujúce používanie mechanických relé je obzvlášť viditeľné v zariadeniach, kde je jednoduché elektrické spínanie dôležitejšie ako extrémne vysokorýchlostná prevádzka.
Relé môžu prepojiť výstupy ovládača s motormi, ventilmi, indikátormi, alarmmi a inými elektrickými záťažami.
Môžu poskytovať medzistupeň prepínania medzi elektronickými ovládačmi a prevádzkovými zariadeniami.
Relé môžu riadiť pomocné obvody a poskytovať elektrické oddelenie medzi rôznymi časťami riadiaceho systému.
Existujúce stroje môžu používať riadiace architektúry založené na relé, ktoré zostávajú praktické na údržbu, namiesto toho, aby boli úplne prerobené.
Zvyšujúca sa dostupnosť polovodičových relé neodstránila mechanické relé. Namiesto toho sa tieto dve technológie často vyberajú podľa rôznych prevádzkových požiadaviek.
| Úvaha | Elektromagnetické relé | Polovodičové relé |
|---|---|---|
| Spínací mechanizmus | Mechanické kontakty | Polovodičové zariadenia |
| Fyzické kontaktné opotrebovanie | áno | Žiadne mechanické opotrebenie kontaktov |
| Elektrická izolácia | Dostupné prostredníctvom štruktúry relé | Dostupné prostredníctvom elektronického dizajnu izolácie |
| Rýchlosť prepínania | Všeobecne mierny | Vo všeobecnosti rýchlejšie |
| Tepelné správanie | Závisí hlavne od kontaktov a záťaže | Odvod tepla polovodičov môže byť dôležitý |
| Najlepšie sedí | Konvenčné priemyselné spínanie | Vysokofrekvenčné alebo rýchle elektronické spínanie |
Ani jeden typ nie je automaticky vhodný pre každú aplikáciu. Charakteristiky zaťaženia, frekvencia spínania, požiadavky na izoláciu, podmienky inštalácie a očakávaná životnosť by sa mali posudzovať spoločne.
Priemyselná automatizácia nie vždy vyžaduje najnovšiu spínaciu technológiu. Zariadenia často potrebujú komponenty, ktoré sa dajú ľahko integrovať, pochopiť, otestovať a vymeniť.
Elektromagnetické relé naďalej spĺňa tieto požiadavky v mnohých riadiacich aplikáciách, pretože jeho princíp činnosti je jednoduchý: napájanie cievky, pohyb mechanického kontaktného systému a zmena stavu obvodu.
Táto jednoduchosť tiež uľahčuje identifikáciu jeho obmedzení. Opotrebenie kontaktov, iskrenie, frekvencia spínania, výkon cievky a charakteristiky záťaže, to všetko je možné vyhodnotiť počas návrhu obvodu.
Keďže priemyselné riadiace systémy naďalej zahŕňajú PLC, digitálnu komunikáciu a elektronické ovládače, mechanické relé zostávajú užitočné tam, kde sa vyžaduje spínanie fyzických kontaktov a izolácia obvodov. YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. vyrába priemyselné riadiace komponenty vrátane relé, AC stykačov, tlačidlových spínačov, signálnych svetiel a súvisiacich produktov. Pokračujúca prítomnosť elektromagnetického relé v moderných ovládacích skriniach odráža praktickú inžiniersku voľbu: keď aplikácia vyžaduje izolované, konfigurovateľné mechanické spínanie, konvenčné relé môže stále vykonávať požadovanú úlohu bez zbytočnej zložitosti.
-
