Načelo delovanja in vrste električnih relejev

Posebna naprava se uporablja za gospodinjska in industrijska električna omrežja, krmiljenje motorja z notranjim zgorevanjem in osvetlitev. Rele je stikalo elektromagnetnega ali električnega tipa, ki ga sproži mehanski, elektronski ali električni impulz. Razumevanje načel delovanja in konstrukcijskih značilnosti naprave vam bo pomagalo samostojno rešiti številne težave z elektrotehniko.

Zgodovina ustvarjanja

Nekateri viri poročajo, da je rele kot klicni element na telegraf namestil ruski znanstvenik P. Schilling (1830-1832). Obstaja še eno mnenje, ki pripisuje avtorstvo regulatorja J. Henryju. Ameriški fizik je leta 1835 ustvaril kontaktno napravo z elektromagnetnim principom delovanja.

Če upoštevamo pomen besede, je "štafeta" iz francoščine prevedena kot predaja štafete na tekmovanjih ali zamenjava post konj. Regulator je kot samostojen element prvič omenil S. Morse, ki je ustvaril telegraf.

Teorija relejnih naprav se je začela razvijati v letih 1925-1930, vendar po 1936-1938. V. Šestakov, A.Nakashima in K. Shannon sta uporabila matematično logiko za rešitev problema releja in teoretična osnova je dobila prednost.

Na mednarodnih simpozijih so bili večkrat izpostavljeni problemi teoretičnega pomena relejnega stikala in končnih avtomatov. Prvo posvetovanje je bilo leta 1957 v ZDA, drugo v ZSSR (1962).

Posebnosti relejnih elementov

Relejni element razumemo kot niz vozlišč in povezav, ki se pri delovanju na vhod spreminja v obliki skokov. Iz tega razloga se za karakterizacijo elementov uporabljajo merila za vplive na izhod in vnos:

• Proženje – vpliv na vhod je minimalen, narašča počasi, kar vodi do spremembe stanja elementa in hkratnega vpliva na izhod.
• Sprostitev - zmanjšanje minimalnega dejanja na vhodu, tako da se element vrne v prvotno stanje.
• Vrnitev je parameter, ki določa največji učinek vpliva v primeru povečanja, pri katerem se relejno vozlišče vrne v prvotno stanje.
• Hitrost - odvisna od razmerja med odzivnim časom in časom vrnitve ali sprostitve.

Električni rele je element, katerega način delovanja je odvisen od pretoka toka ali prevodnosti.

Načelo delovanja stikala

Rele je stikalna naprava, ki poveže ali odklopi tokokrog, ko trenutni parametri nihajo. Naprava se aktivira, ko je dosežena mejna vrednost stanja (napetost ali tok), zapiranje ali odpiranje voda.

Da bi razumeli načelo delovanja releja, je treba pojasniti njegove sestavne dele. Zasnova naprave vključuje induktor, armaturo in preklopne kanale.Ko so induktorji z magnetizirano žico povezani v vezje, se pojavi samoinduktivna emf, tj. faza zaostaja za napetostjo. V procesu dovajanja toka v tuljavo element pritegne armaturo s kontakti, ki zapre vezje.

Naprava ima dve vrsti vezij:

• nadzorovano - zaprto z armaturo v trenutku delovanja;
• krmiljenje - skozi tok teče v tuljavo.

Krmiljenje velikih tokov v krmilnem tokokrogu se izvaja s krmilno komunikacijo nizkega toka.

Relejna naprava elektromagnetnega tipa deluje po principu histereze - aktiviranje nekaj časa po prihodu tokovnega impulza. Tok v tuljavi narašča v zanki in doseže zahtevano vrednost. Zaradi histereze se relejne naprave ne uporabljajo za hitro delujočo opremo.

Na ohišju so navedeni krmilni in nadzorovani kontakti, dovoljena napetost in tokovni parametri.

Možnosti občutljivosti

Občutljivost je načelo delovanja releja, pri katerem se naprava odzove tudi na manjša odstopanja indikatorjev in se hitro vrne v standardni način.

Visoko občutljivi modeli zaznavajo odčitke manj kot 10 mW, običajni - od 1 do 5 W, nizko občutljivi - od 10 do 20 W.

Vrste relejev

Za reševanje praktičnih problemov se uporabljajo vrste relejev, ki se razlikujejo po značilnostih delovanja, vklopa in zaščite.

Po principu delovanja

Te vrste relejev vključujejo:

• Elektromagnetni - modeli elektromehanskega tipa, ki delujejo iz magnetnega polja toka navitja, ki deluje na armaturo.Elektromagnetno stikalo je lahko nevtralno, ki se odziva na trenutne parametre, in polarizirano, ki se odziva na velikost in polarnost toka.
• Elektronski - bo deloval pod velikimi obremenitvami. Zasnova je sestavljena iz polprevodniških elementov za napajanje in izklop napetosti.
• Reed stikala - izdelana so v obliki valja z vakuumom ali tuljavo, napolnjeno z inertnim plinom. Reed stikalo se nahaja v središču magneta ali pa je izpostavljeno polju. Ta vrsta se aktivira, ko na navitje teče tok. Ko se ustvari magnetni tok in se vzmeti namagnetijo, se kontakti zaprejo.
• Elektrotermični - delujejo na podlagi razlike v koeficientu raztezanja pri segrevanju bimetalnih plošč. Vrsta dodelitve releja je določena s številom faz omrežja.

Elektrotermični modeli so primerni za proizvodnjo ali kot elektromotor.

Po vrsti vključitve zaznavnega elementa

Obstajajo spremembe:

• Primarni - priključen na vezje elementa. Lahko se uporablja brez merilnih transformatorjev, kablov ali virov hitrega toka.
• Sekundarni - povezani preko transformatorjev, ki se odzivajo na tokovna in napetostna nihanja.
• Vmesni - nameščeni kot pomožna naprava, ojačajo ali transformirajo signale sekundarnih modelov.

Vrsta senzorskega elementa je odvisna od zasnove releja. Lahko je elektromagnet, magnetoelektrični, indukcijski, elektrodinamični sistem.

Po metodi vpliva

Glede na to, kako aktuator deluje na nadzorovani indikator, obstajajo naprave:

• neposredno delovanje - aktuator deluje neposredno na krmilno vezje;
• posredno delovanje - pomožne naprave se uporabljajo za vplivanje na vezje.

Aktivni kontaktni sistem se uporablja kot aktuatorski element elektromehanskih naprav.

Zaščitne naprave

Avtomatizacijo sprožijo nihanja upora, moči in napetosti. Obstajajo releji naslednjih vrst:

• maksimalna tokovna zaščita - nadtokovna zaščita se sproži, ko tok doseže nastavljeno mejo;
• usmerjena zaščita - poleg toka se nadzoruje moč;
• diferencialna zaščita - naprave reagirajo, ko se napetost opreme močno spremeni ali na napake v samem omrežju;
• oddaljene naprave - zaščita se izvaja pri standardnih in visokih frekvencah, ko se zazna zmanjšanje upora ali kratkih stikov;
• diferenčno-fazne naprave - DFZ krmilijo faze na obeh koncih daljnovoda.

V domačih razmerah je dovoljena uporaba elektromagnetnih zaščitnih naprav nad tokovom.

Oznaka na diagramih

Mednarodni klasifikator vam omogoča popravilo ali izdelavo opreme. Shemo odlikujejo abecedni in grafični označevalci:

• pravokotnik z vodoravnimi črtami na straneh, označen s črkama A in A1 - navitje solenoida z napajalnimi vodi; včasih označen s črko K;
• kontakti stikala – kontakti stabilizatorja;
• pravokotnik s krepko piko na enem kontaktnem zatiču ali črka P znotraj slike - polarizirana modifikacija;
• pravokotnik z dvema nagnjenima črtama - prisotnost dveh navitij.

Diagrami označevanja gospodinjskih relejev označujejo tudi vrsto kontaktov, značilnosti odpiranja in prisotnost samoponastavitve.

Področja uporabe

Kontaktna naprava se uporablja za naslednje namene:

• nadzor električnih sistemov - lahko namestite DC, AC ali zaščitni stabilizator;
• preprečevanje vpliva napetostnih sunkov na komponente gospodinjskih aparatov - stikalo ustvarja stabilno vrsto komunikacije;
• neprekinjeno delovanje industrijske in proizvodne opreme;
• avtomatizacija električnih naprav, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju;
• ojačanje krmilnih signalov na tokokrogih.

Preklopno napravo konfigurira proizvajalec tako, da lahko deluje v določenih situacijah.

Zahteve za stabilizator

Ne glede na način izpostavljenosti, vključitve in razpoložljivosti zaščite morate pri izbiri upoštevati tehnične značilnosti:

• odzivni čas - obdobje od prihoda krmilnega signala na vhod do trenutka vpliva na parametre omrežja;
• stikalna moč - dovoljena meja moči za opremo ali omrežje;
• moč aktiviranja - minimalni indikator, pri katerem bo naprava začela delovati;
• nastavitev – spremenljiv parameter, ki označuje velikost delovnega toka.

Modeli sodobnih proizvajalcev imajo preprosto zasnovo ali so opremljeni z mikroprocesorji, krmilnimi sistemi in senzorji.

Z upoštevanjem izbirnih zahtev in poznavanjem področja uporabe releja je enostavno zagotoviti neprekinjeno delovanje električnega omrežja v pogojih nihanj napetosti in moči.