یک رله الکترومغناطیسی به عنوان یک کلید کنترل شده الکتریکی عمل می کند که از یک سیم پیچ الکترومغناطیسی کم مصرف برای تولید میدان مغناطیسی استفاده می کند، آرمیچر را جذب می کند و به طور مکانیکی کنتاکت ها را باز یا بسته می کند، در نتیجه مدار بار پرقدرت را تغییر می دهد. این عایق گالوانیکی را فراهم می کند و منطق ولتاژ پایین را قادر می سازد تا سیستم های ولتاژ/جریان بالا را ایمن کنترل کند. رلههای سیگنال کوچک معمولی جریانهای کنترلی کمتر از 20 میلی آمپر را کنترل میکنند در حالی که بارهای سوئیچینگ را تا 10 آمپر/250 ولت AC تغییر میدهند، که قابلیت اساسی «کنترلهای کوچک بزرگ» را ثابت میکند.
رله های الکترومغناطیسی بر قانون آمپر و جاذبه مغناطیسی تکیه دارند. هنگامی که جریانی از سیم پیچ رله عبور می کند، شار مغناطیسی تولید می کند که از طریق یک هسته فرومغناطیسی، یوغ و آرمیچر حرکت می کند. نیروی مغناطیسی حاصل بر کشش فنر غلبه کرده و آرمیچر را به سمت هسته می کشد. آرمیچر متحرک حرکت را به فنر تماسی منتقل می کند و وضعیت کنتاکت ها را تغییر می دهد (به طور معمول باز بسته می شود، معمولاً بسته باز می شود). هنگامی که جریان سیم پیچ برداشته شد، فنر آرمیچر را به حالت استراحت خود برمی گرداند.
داده های عملی کلیدی: رلههای الکترومغناطیسی معمولی ولتاژ دریافت (باید کار) را در ۷۰ تا ۷۵ درصد ولتاژ اسمی سیمپیچ نشان میدهند. برای یک رله 12 ولت DC، آرمیچر با اطمینان 8.4 ولت DC به داخل کشیده می شود، در حالی که ولتاژ خروج (رهاسازی) حدود 10 درصد اسمی (≈1.2 ولت DC) است که حاشیه هیسترزیس را تضمین می کند. توان کویل معمولاً بسته به اندازه رله از 200 میلیوات تا 1.2 وات متغیر است.
هر رله الکترومغناطیسی از چندین بخش مجزا تشکیل شده است که برای دستیابی به سوئیچینگ قابل اعتماد همکاری می کنند. درک هر قسمت به طراحی و عیب یابی کمک می کند.
مثال ساختاری: در یک رله DC با ظرفیت بالا برای ذخیره انرژی، کنتاکتهای دو شکسته و قوسهای فوران مغناطیسی به طور موثر خاموش میشوند و عمر الکتریکی را بیش از 100000 سیکل در 450VDC/50A افزایش میدهند.
سوئیچینگ رله الکترومغناطیسی از یک دنباله قطعی پیروی می کند: انرژی دهی سیم پیچ ← افزایش شار ← برداشتن آرمیچر ← انتقال تماس ← حالت ON پایدار. وقتی انرژی کم می شود، چرخه مخالف شروع می شود. زمانبندی واقعی برای برنامههای حفاظتی و توالییابی حیاتی است.
برای کاربردهای DC با ولتاژ بالا (شارژ برق الکتریکی، اینورترهای فتوولتائیک)، رلههای پلاریزه مهر و موم شده از آهنرباهای دائمی برای دستیابی به عملکرد سریعتر (<5 میلیثانیه) و کاهش فرسایش تماسی استفاده میکنند. طراحان باید جریان هجومی را در نظر بگیرند که می تواند 5-10× مقدار حالت پایدار باشد. کنتاکت های رله به درجه بندی کافی نیاز دارند.
انتخاب یک رله الکترومغناطیسی مستلزم ارزیابی درجه بندی سیم پیچ، رتبه بندی تماس و محدودیت های محیطی است. جدول زیر مقادیر معمولی برای رله های همه منظوره و توان را خلاصه می کند که یک مرجع عملی برای مهندسان ارائه می دهد.
| پارامتر | محدوده معمولی / مثال | تاثیر بر انتخاب |
|---|---|---|
| ولتاژ اسمی سیم پیچ | 5 ولت، 12 ولت، 24 ولت DC، 110 ولت AC | کنترل سازگاری سیگنال |
| مقاومت سیم پیچ | 60Ω (5 ولت) تا 1.2 کیلو اهم (24 ولت) | کشش جریان سیم پیچ و الزامات درایور را تعیین می کند |
| حداکثر ولتاژ سوئیچینگ | 250 ولت AC / 30 ولت DC (عمومی) - تا 1000 ولت (رله برق DC) | سرکوب قوس و رتبه بندی عایق |
| جریان نامی تماس | 2A - 40A (رله های قدرت) | نوع بار: مقاومتی در مقابل کاهش القایی (ضریب معمولی 0.3 برای بارهای القایی) |
| عمر الکتریکی (بار مقاومتی) | 100000 – 1000000 عملیات | طول عمر مورد نیاز برنامه |
| عمر مکانیکی | 10 میلیون تا 50 میلیون چرخه | مناسب بودن سوئیچینگ فرکانس بالا |
یادداشت طراحی: برای بارهای DC القایی (موتورها، سلونوئیدها)، از دیودهای فلای بک در سراسر سیم پیچ و مهار قوس مناسب (RC snubber در سراسر کنتاکت ها) برای افزایش عمر رله تا 5× در مقایسه با سوئیچینگ بدون محافظت استفاده کنید.
پیاده سازی رله های الکترومغناطیسی در سیستم های واقعی نیازمند توجه به حاشیه های محرک سیم پیچ، حفاظت تماس و مدیریت حرارتی است. در زیر توصیه های عملی ارائه شده است که توسط روش مهندسی رایج پشتیبانی می شود.
مثال داده: در کاربردهای خودرویی، رلههایی که در دمای 85 درجه سانتیگراد کار میکنند، 20 درصد نیروی سیم پیچ را کاهش میدهند. انتخاب یک رله با ولتاژ سیم پیچ اسمی 12 ولت و کشش 8 ولت، فعال سازی قوی را حتی تحت افت ولتاژ تا 9 ولت تضمین می کند (ISO 16750-2).
انتخاب توپولوژی رله الکترومغناطیسی مناسب کارایی و ایمنی سیستم را بهبود می بخشد. انواع متداول بر اساس فرم تماس، ظرفیت سوئیچینگ و استحکام محیطی است.
نکته انتخاب: همیشه ظرفیت شکست را برای بارهای DC بررسی کنید زیرا خاموش کردن قوس های DC سخت تر از AC است. یک قانون سرانگشتی: درجه ولتاژ قطع DC یک رله معمولاً 30 تا 50 درصد از رتبه AC آن است. برای کاربردهای DC با ولتاژ بالا، رلههایی را که به طور خاص برای سوئیچینگ DC با فناوری فوران مغناطیسی رتبهبندی شدهاند، اولویتبندی کنید.
نمودار زیر توالی عملکردی یک رله الکترومغناطیسی معمولی، از فرمان ورودی تا سوئیچینگ بار را نشان میدهد.
پارامترهای بلادرنگ: زمان عمل واقعی شامل تأخیر اندوکتانس سیم پیچ (ثابت زمانی L/R) به اضافه اینرسی مکانیکی است. برای رله 12 ولت، 360Ω (L ≈ 0.4H)، ثابت زمانی الکتریکی τ ≈ 1.1ms، و زمان کار کلی ≈ 8ms در ولتاژ نامی. طراحان می توانند با افزایش لحظه ای ولتاژ (به عنوان مثال ولتاژ نامی 200٪ برای 10 میلی ثانیه) پاسخ را تسریع کنند.
Q1: تفاوت بین ولتاژ دریافت و ولتاژ خروج چیست؟
ولتاژ پیک آپ (باید کارکرد) ولتاژ سیم پیچی است که تضمین می کند تمام کنتاکت ها به طور قابل اعتماد تغییر حالت می دهند. ولتاژ خروج ولتاژ سیم پیچی است که رله در آن ضمانت آزاد شدن دارد. هیسترزیس عملکرد پایدار را تضمین می کند و از گپ زدن جلوگیری می کند. نسبت استاندارد: برداشت ≈ 70% V نام ، ترک تحصیل ≈ 10% V نام .
Q2: دمای محیط چگونه بر عملکرد رله الکترومغناطیسی تأثیر می گذارد؟
افزایش دما مقاومت سیم پیچ را افزایش می دهد و آمپر چرخش های موجود را کاهش می دهد. به ازای هر 20 درجه سانتیگراد بالای 20 درجه سانتیگراد، ولتاژ برداشت تا 8 درصد افزایش مییابد. دمای مجاز سیم پیچ (کلاس عایق) عملکرد مداوم را محدود می کند. کاهش ولتاژ سیم پیچ تا 10% در محیط بالا برای عمر طولانی توصیه می شود.
Q3: آیا می توانم از یک رله با رتبه AC برای بارهای DC استفاده کنم؟
بدون تأیید دقیق توصیه نمی شود. رله های AC برای خاموش کردن قوس ها به عبور از صفر متکی هستند. قوس های DC پیوسته هستند و باعث فرسایش تماس سریع می شوند. مگر اینکه برگه اطلاعات رله به طور صریح رتبه بندی سوئیچینگ DC را ارائه دهد، یک رله DC اختصاصی را انتخاب کنید یا از یک رویکرد ترکیبی با سرکوب قوس خارجی استفاده کنید.
Q4: حالت های رایج خرابی رله های الکترومغناطیسی چیست؟
جوشکاری تماسی (هجوم زیاد)، فرسودگی سیم پیچ (ولتاژ اضافه یا گرمای بیش از حد طولانی مدت)، خوردگی تماسی (آب بندی ناکافی برای رطوبت)، و خستگی مکانیکی پس از میلیون ها چرخه. درجه بندی مناسب و مهار سیم پیچ این خرابی ها را به شدت کاهش می دهد.
Q5: چگونه بین رله حالت جامد و رله الکترومغناطیسی انتخاب کنیم؟
رلههای الکترومغناطیسی جریان نشتی ناچیزی را هنگام خاموش بودن (<1μA)، عایقسازی گالوانیکی، مقاومت کم (mΩ) ارائه میکنند و ولتاژهای افزایشی را به خوبی تحمل میکنند. از رله های EM برای تولید گرما با راندمان بالا و بارهای مخلوط استفاده کنید. SSR مناسب سوئیچینگ فرکانس بالا و عملکرد بی صدا است، اما دارای نشتی خارج از حالت و افت ولتاژ بالاتر است.
خلاصه فنی: رله های الکترومغناطیسی عایق گالوانیکی قوی و مقرون به صرفه با قابلیت اطمینان اثبات شده ارائه می کنند. با درک پارامترهای اساسی - برداشتن/افتاده سیم پیچ، مواد تماسی و کاهش بار خاص - مهندسان میتوانند چندین دهه عملکرد بدون نیاز به تعمیر و نگهداری در کاربردهای مختلف از خودرو گرفته تا سیستمهای انرژی تجدیدپذیر داشته باشند.
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
