Relé je elektricky ovládaný spínač používaný k ovládání vysokého napětí nebo vysokého proudu pomocí malého signálu. Poskytuje elektrickou izolaci mezi řídicími a zátěžovými obvody, čímž zvyšuje bezpečnost a spolehlivost. Relé se používají v energetických systémech, strojích, vozidlech a automatizaci. Tento článek podrobně vysvětluje, jak relé fungují, jejich části, typy, hodnocení, aplikace, poruchy a tipy pro návrh.
Bod 3. Součásti relé
Bod 4. Specifikace cívky relé
Bod 5. Spínání kontaktů relé
Kapitola 10. Často kladené dotazy [FAQ]
Přehled relé
Relé je elektricky ovládaný spínač navržený tak, aby umožňoval malému proudu s nízkou spotřebou ovládat mnohem větší proud, což z něj činí základní součást moderních elektrických a elektronických obvodů. Tato schopnost je vyžadována v aplikacích, kde by přímé ovládání vysokonapěťových nebo silnoproudých zařízení mohlo představovat bezpečnostní riziko nebo snížit účinnost. Oddělením řídicí strany od napájecí strany chrání relé citlivé obvody s nízkou spotřebou před napěťovými špičkami, přepětím a dalším potenciálně škodlivým elektrickým namáháním. Kromě bezpečnosti umožňují relé automatizaci, která umožňuje řídicím jednotkám, mikrokontrolérům a senzorům spolehlivě provozovat velká zatížení, jako jsou motory, osvětlovací systémy, jednotky HVAC a průmyslové stroje.
Funkce relé
Relé je typ spínače, který využívá elektřinu k ovládání jiných elektrických obvodů. Uvnitř relé je cívka drátu. Když elektřina protéká cívkou, vytváří magnetické pole. Toto magnetické pole přitahuje malý kovový kus zvaný kotva, který se pohybuje a mění polohu kontaktů. Kontakty jsou buď sepnuty, aby umožnily průchod elektřiny, nebo otevřeny, aby se tok zastavil.
Proces probíhá v krocích:
• Cívka přijímá elektřinu - vytváří se magnetické pole.
• Kotva se pohybuje - kontakty se zapínají nebo vypínají.
• Cívka se vypne - pružina posune kotvu zpět do výchozí polohy.
Součásti relé
Relé je elektrický spínač, který k provozu používá elektromagnet. Hlavní indukční částí je cívka a jádro, která generuje magnetickou sílu, když elektrický proud vytváří magnetické pole. Tato sestava je často chráněna pouzdrem.
Mechanický spínací mechanismus zahrnuje kotvu, která se pohybuje v reakci na magnetickou sílu a poskytuje mechanické předpětí pro provoz. Pružina funguje tak, aby obnovila kotvu do původní polohy, když je odstraněno magnetické pole; Tato pružina je často vyrobena ze slitiny stříbra pro vodivost.
K elektrickému spínání dochází na kontaktech: pohyblivý kontakt je fyzicky pohybován kotvou pro připojení nebo odpojení obvodů, zatímco pevné kontakty (NO/NC) představují normálně otevřený (NO) nebo normálně zavřený (NC) stav relé, který určuje výchozí připojení obvodu.
Specifikace cívky relé
| Parametr | Co to znamená | Příklad (5 V relé) |
|---|---|---|
| Odpor cívky | Odpor cívky, vypočtený jako napětí dělené proudem. | R = 5V ÷ 0,07A = 71Ω |
| Výkon cívky | Množství elektrické energie, které cívka spotřebuje, vypočtené jako napětí krát proud. | P = 5V × 0,07A = 0,35W |
| Pull-In napětí | Napětí, při kterém se relé začne zapínat. Obvykle kolem 75–80 % jmenovitého napětí. | 3,8–4 V |
| Úbytek napětí | Napětí, pod kterým se relé vypne. Obvykle kolem 10–30 % jmenovitého napětí. | 1–1,5 V |
Spínání kontaktů relé
Přepínání AC
Při spínání střídavých zátěží proud přirozeně prochází nulou v každém cyklu střídavého proudu. To pomáhá zastavit elektrické oblouky, které se mohou tvořit při rozepnutí kontaktů, což usnadňuje spínání střídavého proudu a snižuje poškození kontaktů relé.
DC přepínání
DC je konstantní a neprochází nulou. Díky tomu je pravděpodobnější, že se při otevření kontaktů vytvoří oblouk. Tyto oblouky mohou poškodit nebo svařit kontakty, proto je při použití relé se stejnosměrnými zátěžemi nutná zvláštní opatrnost.
Metody k zabránění oblouku
• Flyback diody: Běžně se používají pro stejnosměrné zátěže k bezpečnému přesměrování proudu.
• RC tlumiče: Používají se pro AC i DC k omezení napěťových špiček.
• Varistory z oxidu kovu (MOV): Potlačte vysokonapěťové přechodové jevy a chraňte kontakty.
Běžné typy relé a jejich aplikace
| Typ relé | Výhody | Typické aplikace |
|---|---|---|
| Elektromechanické relé (EMR) | Nákladově efektivní, poskytuje jasnou elektrickou izolaci mezi řídicími a zátěžovými obvody | Používá se v průmyslových řídicích systémech, domácích spotřebičích a automobilových systémech |
| Jazýčkové relé | Vysoká rychlost spínání, kompaktní velikost, utěsněné pro ochranu a vhodné pro slaboproudé signály | Běžně se používají v komunikačních zařízeních, testovacích přístrojích a systémech směrování signálu |
| Polovodičové relé (SSR) | Žádné pohyblivé části, tichý provoz, vysoká rychlost spínání a dlouhá životnost | Nejlepší pro automatizaci, topné systémy a aplikace vyžadující časté spínání |
| Blokovací relé | Udržuje si svou polohu i po odpojení napájení, energeticky úsporné | Používá se v paměťových obvodech, systémech napájených bateriemi a zařízeních dálkového ovládání |
Který je lepší?
Každý typ relé je nejvhodnější pro specifické situace, v závislosti na požadavcích obvodu. Elektromechanická relé jsou jednoduchá a cenově dostupná, takže jsou užitečná pro mnoho základních řídicích systémů. Jazýčková relé jsou lepší, když je vyžadována rychlá odezva a slaboproudý provoz, protože se rychle spínají a jsou utěsněna pro ochranu.
Polovodičová relé jsou známá svým tichým a efektivním výkonem, protože nemají žádné pohyblivé části, takže jsou vhodná pro obvody, které vyžadují časté spínání. Blokovací relé pomáhají šetřit energii, protože mohou zůstat v jedné poloze bez použití nepřetržitého napájení.
Poruchy relé a jejich řešení
| Běžná porucha | Příčina | Náprava / Preventivní opatření |
|---|---|---|
| Kontakt Důlková koroze nebo svařování | Nastává, když nadměrný proud nebo jiskření poškodí kontakty relé | Používejte kontakty určené pro správnou zátěž a zahrňte zařízení pro potlačení elektrického oblouku, jako jsou odlehčovací obvody |
| Vyhoření cívky | Stává se, když je cívka vystavena vyššímu napětí nebo trvalému nadproudu | Pracujte v rámci jmenovitého napětí cívky a používejte ochranné komponenty k omezení přepětí |
| Kontakt Bounce nebo Chatter | Je důsledkem vibrací, špatné montáže nebo slabé magnetické síly cívky | Zajistěte pevnou montáž relé, správné napětí pohonu cívky a kvalitní konstrukci relé |
| Oxidace nebo koroze | Způsobeno vlhkostí, prachem nebo vystavením drsnému prostředí | Pro slaboproudé signály používejte utěsněná relé nebo relé s pozlacenými kontakty |
Různé aplikace relé
• Světlomety a mlhové světlomety
• Řízení motoru startéru
• Startéry motorů
• Ovládání dopravního pásu
• Chytré ovládání osvětlení
• Spínání spotřebičů
• Nadproudová ochrana
• Ochrana proti zemnímu spojení
• Přepínání linek
• Směrování signálu
• Ochranné obvody reproduktorů
• Chladničky (relé kompresoru)
•Pračky
Závěr
Relé jsou základem pro bezpečné a spolehlivé ovládání elektrických obvodů. Jejich schopnost izolovat signály, zvládat různé zátěže a podporovat automatizaci je činí užitečnými v mnoha systémech. Při správném výběru, správném zapojení a správných konstrukčních postupech nabízejí relé dlouhou životnost a stabilní výkon. Pochopení jejich provozu a specifikací je nutné pro vytvoření bezpečných a účinných obvodů.
Často kladené dotazy [FAQ]
1. čtvrtletí. Co je materiál kontaktu relé?
Je to kov používaný na kontaktech relé, jako je stříbro, zlato nebo wolfram. Ovlivňuje vodivost, odolnost proti jiskření a životnost kontaktu.
2. čtvrtletí. Co je hystereze relé?
Je to rozdíl mezi napětím, které relé zapne (pull-in) a napětím, které ho vypne (drop-out). Zabraňuje chvění.
3. čtvrtletí. Může jedno relé spínat střídavé i stejnosměrné zátěže?
Ano, ale jmenovité hodnoty AC a DC se liší. Stejnosměrné zátěže se hůře spínají a potřebují nižší limity napětí a proudu.
4. čtvrtletí. Proč používat patici relé?
Umožňuje snadnou výměnu relé, chrání kolíky relé před poškozením a zvyšuje bezpečnost kabeláže.
5. čtvrtletí. Co znamená SPDT nebo DPDT v relé?
Ty popisují konfigurace kontaktů. SPDT ovládá jeden obvod se dvěma výstupy. DPDT ovládá dva samostatné okruhy současně.
6. čtvrtletí. Jaký je rozdíl mezi spínacími a rozpínacími kontakty?
Kontakty NO (normálně otevřené) se sepnou, když je relé napájeno. NC (normálně zavřené) kontakty se rozepnou, když je relé napájeno.