کنتورهای هوشمند به ستون فقرات زیرساختهای خدمات شهری تبدیل شدهاند که امکان نظارت از راه دور، کنترل بار و قطع یا وصل مجدد خودکار خدمات برق را فراهم میکند. در قلب این عملکرد سوئیچینگ، یک جزء حیاتی قرار دارد که به نام the رله گیر مغناطیسی . برخلاف رلههای الکترومکانیکی معمولی که برای حفظ حالت سوئیچینگ به برق پیوسته نیاز دارند، این نوع رله فقط در لحظه سوئیچینگ انرژی مصرف میکند و آن را بهطور استثنایی برای کاربردهای اندازهگیری با انرژی باتری یا انرژیسنجی مناسب میسازد.
از آنجایی که شرکتهای برق به سمت شبکههای هوشمندتر و زیرساختهای کنترل از راه دور پیش میروند، تقاضا برای قطعاتی که مصرف برق کم را با قابلیت اطمینان مکانیکی بلندمدت ترکیب میکنند، بهطور قابلتوجهی افزایش یافته است. این مقاله به بررسی استدلال فنی پشت این موضوع میپردازد که چرا این نوع رله به انتخاب استاندارد در طراحی کنتور هوشمند تبدیل شده است، و اصول کار آن، رفتار مدار، مقایسه با سایر انواع رله و ملاحظات عملی برای مهندسان انتخاب اجزای سیستمهای اندازهگیری را پوشش میدهد.
A رله چفت کننده در مقایسه با رله های استاندارد بر اساس اصول اساسی متفاوت عمل می کند. به جای تکیه بر انرژی سیم پیچ مداوم برای نگه داشتن کنتاکت ها، از یک آهنربای دائمی یا یک قفل مکانیکی برای حفظ آخرین موقعیت سوئیچ حتی پس از قطع برق استفاده می کند. این بدان معنی است که رله به طور نامحدود در حالت "روشن" یا "خاموش" خود باقی می ماند تا زمانی که یک سیگنال پالس جدید به آن دستور تغییر دهد.
توالی کار اصلی را می توان به مراحل مجزا تقسیم کرد:
این مکانیسم نبض و نگه داشتن آن چیزی است که به a رله چفت برای مصرف برق فقط برای میلی ثانیه در طول سوئیچینگ، به جای پیوسته، که مستقیماً به صرفه جویی قابل توجه در انرژی در استقرار کنتورهای مقیاس بزرگ تبدیل می شود.
برای درک اینکه چرا طراحان کنتور هوشمند از این جزء حمایت می کنند، به مقایسه مستقیم رفتار آن با رله های استاندارد که بر جریان نگهدارنده مداوم تکیه دارند کمک می کند.
| مشخصه | چفت مغناطیسیing Relay | رله معمولی |
|---|---|---|
| قدرت حفظ حالت | مورد نیاز نیست | جریان نگهدارنده مداوم مورد نیاز است |
| مصرف انرژی در طول زمان | بسیار کم، فقط نبض | بالاتر، قرعه کشی ثابت |
| رفتار در هنگام قطع برق | آخرین وضعیت سوئیچینگ را حفظ می کند | به موقعیت پیش فرض برمی گردد |
| تولید گرما | حداقل، بدون جریان پایدار | در زمان نگهداری طولانی قابل توجه است |
| مناسب برای سیستم های پشتیبان باتری | بالا | محدود |
این جدول یک مزیت عملیاتی کلیدی را برجسته میکند: در سناریویی که برق شبکه قطع میشود، یک کنتور هوشمند با استفاده از یک رله استاندارد وضعیت سوئیچینگ خود را از دست میدهد و به طور پیشفرض به یک شرایط از پیش تعیین شده میرسد. یک متر مجهز به a رله چفت کننده موقعیت تماس دقیق خود را حفظ می کند، که برای حفظ تداوم صورت حساب دقیق و جلوگیری از وقفه های ناخواسته خدمات ضروری است.
دو نوع متداول سازه ای بسته به پیچیدگی نیاز سوئیچینگ استفاده می شود: طرح های سیم پیچ تک و پیکربندی های پرتابی دو قطبی.
A رله چسباندن تک سیم پیچ از یک سیم پیچ سیم پیچ برای کنترل هر دو عملیات تنظیم و تنظیم مجدد از طریق قطبیت پالس معکوس استفاده می کند. این طراحی جمع و جور و مقرون به صرفه است، و آن را به یک انتخاب متداول برای عملکردهای قطع و وصل روشن/خاموش اولیه در کنتورهای هوشمند مسکونی تبدیل می کند که تنها به یک سوئیچ بار ساده نیاز است.
A رله چفت کننده dpdt پیکربندی دو مجموعه مستقل از کنتاکت های سوئیچینگ را ارائه می دهد که به طور همزمان کنترل می شوند. این به ویژه در کاربردهای اندازه گیری که نیاز به سوئیچینگ چندین مدار در یک زمان دارند، مانند جدا کردن مدار بار از یک مدار سیگنالینگ یا نظارت، یا پشتیبانی از مسیرهای سوئیچینگ اضافی برای تاسیسات حیاتی ایمنی مفید است.
در تنظیمات اندازه گیری چند فاز یا دو مداره، پیکربندی های DPDT به یک پالس کنترلی اجازه می دهد تا سوئیچینگ دو مسیر جریان مجزا را هماهنگ کند و اختلاف زمان بندی بین مدارها را کاهش دهد.
ساخت اثربخش رله چفت کننده circuit برای کاربردهای کنتور هوشمند نیازمند توجه به چندین عامل طراحی فراتر از انتخاب ساده خود رله است.
A رله ضامن 12 ولت یک کلاس ولتاژ متداول است که در برنامه های اندازه گیری و پنل کنترل استفاده می شود زیرا به خوبی با منابع تغذیه کنترل ولتاژ پایین استاندارد که در بسیاری از طرح های کنتور هوشمند وجود دارد، هماهنگ است. این سطح ولتاژ تعادل عملی بین حساسیت سیم پیچ و ایمنی نویز را فراهم می کند و خطر تغییر ناخواسته ناشی از تداخل الکتریکی در خط کنترل را کاهش می دهد.
| عنصر طراحی | تمرین معمولی | دلیل |
|---|---|---|
| عرض پالس | مدت زمان کوتاه و کنترل شده | بدون مصرف انرژی اضافی، قفل کامل را تضمین می کند |
| مدار درایور | پل H یا مرحله ترانزیستور دوگانه | به پالس دو طرفه برای تنظیم و تنظیم مجدد اجازه می دهد |
| دیود حفاظتی | در سراسر پایانه های سیم پیچ قرار می گیرد | لگد القایی را سرکوب می کند |
| ولتاژ کنترل | مطابق با رتبه سیم پیچ رله | از راندن زیر یا بیش از حد سیم پیچ جلوگیری می کند |
تجهیزات اندازه گیری درجه شهری تحت انتظارات قابل اطمینان طولانی مدت دقیق عمل می کنند و اغلب نیاز به عملکرد بدون تعمیر و نگهداری برای بیش از یک دهه دارند. چندین عامل عملی توضیح می دهند که چرا این دسته رله به مکانیسم سوئیچینگ ترجیحی در این محیط تبدیل شده است.
در میلیونها متر مستقر شده، حتی کاهش اندک در مصرف انرژی آماده به کار در هر دستگاه به صرفهجویی معنادار انرژی در سطح شبکه تبدیل میشود، زیرا در غیر این صورت رلههای جریان نگهدارنده برای سالها بهطور مداوم برق مصرف میکنند.
از آنجایی که موقعیت سوئیچینگ به صورت مکانیکی و مغناطیسی حفظ میشود، یک متر حالت اتصال یا قطع خود را از طریق قطع برق حفظ میکند و از رویدادهای ناخواسته وصل یا قطع اتصال جلوگیری میکند.
کاهش جریان مداوم جریان از طریق سیم پیچ، تجمع گرمای داخلی را کاهش می دهد، که به نوبه خود تخریب مواد عایق را کاهش می دهد و طول عمر مکانیزم سوئیچینگ را افزایش می دهد.
روش کنترل مبتنی بر پالس به طور طبیعی با پروتکلهای ارتباطی دیجیتال مورد استفاده در سیستمهای شبکه هوشمند ادغام میشود و به اپراتورهای شرکت اجازه میدهد تا از راه دور دستورات اتصال و قطع سیگنال را با حداقل پیچیدگی سیگنال آغاز کنند.
انتخاب رله مناسب برای کاربرد اندازه گیری به چندین پارامتر فنی بستگی دارد که باید با هم ارزیابی شوند و نه جدا.
| پارامتر | چرا مهم است |
|---|---|
| جریان سوئیچینگ نامی | باید از حداکثر جریان بار مورد انتظار با حاشیه کافی فراتر رود |
| کلاس ولتاژ سیم پیچ | باید با توان کنترلی موجود مطابقت داشته باشد، مانند رله 12 ولتی برای سیستم های کنترل ولتاژ پایین |
| پیکربندی تماس | تک قطب برای سوئیچینگ ساده، dpdt برای کنترل چند مداری |
| رتبه بندی استقامت مکانیکی | چرخه های تغییر مورد انتظار در طول عمر محصول را نشان می دهد |
| محدوده دمای عملیاتی | باید حداکثر دمای بیرون یا محوطه را در خود جای دهد |
مهندسان باید آب بندی محیطی را نیز در نظر بگیرند، زیرا بسیاری از کنتورها در فضای باز یا در محفظه هایی که در معرض رطوبت و نوسانات دما هستند نصب می شوند. یک رله با آب بندی مناسب و مواد تماسی مقاوم در برابر خوردگی عملکرد سوئیچینگ قابل اعتماد را در شرایط فصلی حفظ می کند.
تفاوت اصلی در نحوه حفظ وضعیت سوئیچینگ نهفته است. یک رله استاندارد به جریان سیم پیچ پیوسته نیاز دارد تا کنتاکت های خود را در موقعیت خود نگه دارد، در حالی که یک طرح چفت کننده از یک چفت مغناطیسی یا مکانیکی برای حفظ حالت بدون برق مداوم استفاده می کند، و فقط نیاز به یک پالس کوتاه برای تغییر موقعیت دارد.
کنتورهای هوشمند اغلب در تعداد زیادی مستقر می شوند و ممکن است به منابع توان پشتیبان محدودی تکیه کنند. کاهش مصرف برق در حالت آماده به کار، کارایی کلی سیستم را بهبود میبخشد و مدت زمان پشتیبانگیری باتری را در هنگام قطعی افزایش میدهد.
طراحی سیم پیچ واحد، عملکردهای تنظیم و تنظیم مجدد را از طریق قطبیت پالس معکوس روی یک سیم پیچ کنترل می کند، که برای کارهای سوئیچینگ ساده مناسب است. طراحی dpdt دو مسیر سوئیچینگ مستقل را با هم کنترل می کند که برای برنامه هایی که نیاز به کنترل چند مداری همگام دارند مفید است.
بله، این یکی از ویژگی های تعیین کننده آن است. از آنجایی که موقعیت تماس بهجای الکتریکی به صورت مغناطیسی یا مکانیکی نگه داشته میشود، رله آخرین حالت خود را حتی زمانی که قدرت کنترل قطع شود، حفظ میکند.
بسیاری از طرحهای اندازهگیری و تابلوی کنترل از یک رله 12 ولتی استفاده میکنند، زیرا این ولتاژ به خوبی با منابع تغذیه کنترل ولتاژ پایین معمولی همسو میشود و تعادل عملی حساسیت و مقاومت در برابر نویز را ارائه میدهد.
طول عمر به فرکانس سوئیچینگ، جریان بار و شرایط محیطی بستگی دارد، اما از آنجایی که این رلهها از گرمایش مداوم سیم پیچ اجتناب میکنند، در مقایسه با رلههایی که به جریان ثابت متکی هستند، عموماً تخریب قطعات کندتر را تجربه میکنند.
حق چاپ © 2015-2021، شرکت فناوری انرژی جدید ژجیانگ ژونگسین با مسئولیت محدود کلیه حقوق محفوظ است پشتیبانی فنی:ابر هوشمند تولید کنندگان رله الکترومغناطیسی کارخانه رله چین
انگلیسی
