YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. zkoumá pročElektromagnetické relézůstává běžným v průmyslových řídicích systémech navzdory růstu polovodičových a digitálních přepínacích technologií.
Průmyslové řídicí systémy se výrazně změnily s PLC, senzory, frekvenčními měniči, vzdáleným monitorováním a síťovými ovladači. Přesto mnoho ovládacích skříní stále obsahuje konvenční elektromechanická relé. Jejich další používání není jen záležitostí staršího designu zařízení. V mnoha aplikacích základní struktura relé stále poskytuje praktickou kombinaci elektrické izolace, přímého přepínání a flexibilního řízení obvodu.
Základní funkce relé se nezměnila: relativně malý řídicí signál ovládá kontakty v jiném obvodu. Toto oddělení je užitečné, když regulátor a řízená zátěž mají různé elektrické charakteristiky.
Například výstup PLC nemusí být určen k přímému spínání stykače motoru, solenoidu, obvodu alarmu nebo jiné zátěže. Mezi regulátorem a zátěží může být umístěno relé, které poskytuje další spínací rozhraní.
Zvláště důležité jsou tři vlastnosti:
Díky těmto vlastnostem jsou relé užitečná, i když je okolní řídicí systém vysoce automatizovaný.
Moderní automatizační zařízení často kombinují nízkonapěťové elektronické řídicí obvody s vysokonapěťovými zátěžemi. Tyto obvody se musí vzájemně ovlivňovat, aniž by byly nutně přímo připojeny.
Elektromagnetické relé používá k vytvoření tohoto oddělení cívku a kontaktní mechanismus. Když je cívka pod napětím, její magnetické pole pohybuje kotvou a mění stav kontaktů.
Řídicí obvod tedy ovládá relé, aniž by přímo přenášel zátěžový proud přes výstup regulátoru.
| Požadavek na kontrolu | Funkce relé |
|---|---|
| Oddělené řídicí a zátěžové obvody | Používá izolaci mezi cívkou a kontaktem |
| Přepněte jinou úroveň napětí | Kontakty pracují nezávisle na napětí cívky |
| Ovládejte více okruhů | K dispozici jsou různé konfigurace kontaktů |
| Poskytněte fyzický stav přepínání | Kontakty viditelně odpovídají elektrickému stavu |
Toto uspořádání zůstává užitečné v rozvaděčích, kde se kombinují různé úrovně napětí a funkce obvodu.
Polovodičové spínání má výhody v aplikacích vyžadujících extrémně rychlý provoz nebo velmi vysokou spínací frekvenci. Fyzické kontakty však zůstávají užitečné pro mnoho konvenčních průmyslových zátěží.
Mechanický kontakt poskytuje jasně definovaný otevřený nebo zavřený stav. Lze jej také vybrat podle požadované elektrické zátěže a konfigurace obvodu.
Běžná kontaktní ujednání zahrnují:
Tato flexibilita umožňuje jednomu relé provádět různé řídicí úkoly bez změny základního principu činnosti.
Pro konstruktéry zařízení je tedy výběr méně o tom, zda je univerzálně lepší mechanické nebo elektronické přepínání, a více o tom, která technologie se hodí do obvodu.
Průmyslové stroje zřídka vyžadují pouze jeden typ spínací akce. Řídicí signál může vyžadovat spuštění jednoho obvodu při odpojování druhého nebo poskytnout stavový signál samostatnému řídicímu vstupu.
Relé s přepínacími kontakty může provádět tento typ spínání jedním mechanickým pohybem.
Například:
| Požadavek | Možná domluva kontaktu |
|---|---|
| Zapněte obvod, když je pod napětím | Normálně otevřené |
| Přerušte obvod, když je pod napětím | Normálně zavřeno |
| Přenos mezi dvěma okruhy | Změna |
| Poskytněte samostatné řídicí cesty | Více sad kontaktů |
To je jeden z důvodů, proč se konvenční relé stále objevují v ovládacích panelech strojů a elektrických skříních.
Jedním z důležitých omezení mechanických relé je, že jejich kontakty a pohyblivé části podléhají fyzickému opotřebení. Každý spínací cyklus zahrnuje pohyb kotvy a kontaktních ploch.
Pro aplikace s relativně mírnou spínací frekvencí to nemusí znamenat významné omezení. Pro zařízení, která přepínají extrémně rychle nebo nepřetržitě, mohou konstruktéři zvážit polovodičové alternativy.
Proto záleží na provozním profilu.
Relé může být vhodné, když systém vyžaduje:
Skutečná životnost závisí na faktorech, jako je typ zátěže, spínací proud, napětí, provozní frekvence, materiál kontaktů a podmínky prostředí.
Když se kontakty otevírají nebo zavírají pod zatížením, elektrické podmínky na povrchu kontaktu mohou produkovat teplo, jiskření a přenos materiálu. Opakované spínání postupně ovlivňuje kontaktní plochy.
Z tohoto důvodu je materiál kontaktů důležitou součástí návrhu relé.
Kontaktní materiály na bázi stříbra se běžně používají v elektrickém spínání kvůli jejich elektrické vodivosti a vhodnosti pro kontaktní aplikace. Vhodný materiál však závisí spíše na elektrické zátěži a provozních podmínkách než na samotném názvu materiálu.
Výkon kontaktu je ovlivněn několika faktory:
| Faktor | Účinek |
|---|---|
| Aktuální úroveň | Ovlivňuje zahřívání kontaktů |
| Napětí | Ovlivňuje jiskření při oddělování |
| Typ zatížení | Indukční zátěže mohou vytvářet větší spínací napětí |
| Frekvence spínání | Určuje, jak často dochází k opotřebení kontaktů |
| Kontaktní materiál | Ovlivňuje vodivost a chování při opotřebení |
To je zvláště důležité u průmyslových zařízení, která pracují opakovaně po dlouhou dobu.
Dalším důvodem pro jejich další používání je přímočará integrace. Průmyslové řídicí systémy často obsahují zavedenou architekturu zapojení využívající svorkovnice, stykače, jističe, PLC, časovače a relé.
Relé může být instalováno jako mezilehlý spínací prvek, aniž by bylo nutné měnit celkovou koncepci ovládání.
To je užitečné, když:
Díky známému principu fungování je také odstraňování problémů relativně přímé. Technici mohou samostatně kontrolovat obvod cívky, stav kontaktů, zapojení a připojenou zátěž.
Pokračující používání mechanických relé je zvláště viditelné u zařízení, kde je jednoduché elektrické spínání důležitější než extrémně vysokorychlostní provoz.
Relé mohou propojit výstupy ovladače s motory, ventily, indikátory, alarmy a dalšími elektrickými zátěžemi.
Mohou poskytovat přechodný spínací stupeň mezi elektronickými ovladači a polními zařízeními.
Relé mohou řídit pomocné obvody a zajišťovat elektrické oddělení mezi různými částmi řídicího systému.
Stávající stroje mohou používat architektury řízení založené na relé, které zůstávají praktické pro údržbu, spíše než aby byly zcela přepracovány.
Zvyšující se dostupnost polovodičových relé neodstranila mechanická relé. Místo toho jsou tyto dvě technologie často vybírány podle různých provozních požadavků.
| Ohleduplnost | Elektromagnetické relé | Polovodičové relé |
|---|---|---|
| Spínací mechanismus | Mechanické kontakty | Polovodičová zařízení |
| Fyzické kontaktní opotřebení | Ano | Žádné mechanické opotřebení kontaktů |
| Elektrická izolace | Dostupné prostřednictvím struktury relé | Dostupné prostřednictvím návrhu elektronické izolace |
| Rychlost přepínání | Obecně umírněný | Obecně rychlejší |
| Tepelné chování | Závisí hlavně na kontaktech a zátěži | Odvod tepla polovodičů může být důležitý |
| Nejlépe sedí | Konvenční průmyslové spínání | Vysokofrekvenční nebo rychlé elektronické spínání |
Ani jeden typ není automaticky vhodný pro každou aplikaci. Charakteristiky zatížení, četnost spínání, požadavky na izolaci, podmínky instalace a očekávaná životnost by měly být zvažovány společně.
Průmyslová automatizace nevyžaduje vždy nejnovější spínací techniku. Zařízení často potřebuje komponenty, které lze snadno integrovat, pochopit, testovat a vyměnit.
Elektromagnetické relé nadále splňuje tyto požadavky v mnoha řídicích aplikacích, protože jeho princip činnosti je jednoduchý: nabuzení cívky, pohyb mechanického kontaktního systému a změna stavu obvodu.
Tato jednoduchost také usnadňuje identifikaci jeho omezení. Opotřebení kontaktů, jiskření, spínací frekvence, výkon cívky a charakteristiky zátěže, to vše lze vyhodnotit během návrhu obvodu.
Vzhledem k tomu, že průmyslové řídicí systémy nadále zahrnují PLC, digitální komunikaci a elektronické ovladače, zůstávají mechanická relé užitečná tam, kde je vyžadováno fyzické přepínání kontaktů a izolace obvodů. YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. vyrábí průmyslové řídicí komponenty včetně relé, AC stykačů, tlačítkových spínačů, signálních lamp a souvisejících produktů. Pokračující přítomnost elektromagnetického relé v moderních ovládacích skříních odráží praktickou inženýrskou volbu: když aplikace vyžaduje izolované, konfigurovatelné mechanické spínání, konvenční relé může stále provádět požadovaný úkol bez zbytečné složitosti.
-
