YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. tutkii, miksiSähkömagneettinen releon edelleen yleinen teollisuuden ohjausjärjestelmissä puolijohde- ja digitaalisten kytkentätekniikoiden kasvusta huolimatta.
Industrial control systems have changed significantly with PLCs, sensors, variable-frequency drives, remote monitoring, and networked controllers. Silti monet ohjauskaapit sisältävät edelleen tavanomaisia sähkömekaanisia releitä. Niiden jatkuva käyttö ei ole vain vanhojen laitteiden suunnittelukysymys. In many applications, the basic relay structure still provides a practical combination of electrical isolation, straightforward switching, and flexible circuit control.
Releen perustoiminto ei ole muuttunut: suhteellisen pieni ohjaussignaali ohjaa koskettimia toisessa piirissä. Tämä erotus on hyödyllinen, kun säätimellä ja ohjatulla kuormalla on erilaiset sähköiset ominaisuudet.
Esimerkiksi PLC-lähtöä ei ehkä ole tarkoitettu kytkemään suoraan moottorin kontaktoria, solenoidia, hälytyspiiriä tai muuta kuormaa. Ohjaimen ja kuorman välissä voi olla rele, joka tarjoaa ylimääräisen kytkentärajapinnan.
Kolme ominaisuutta ovat erityisen tärkeitä:
Nämä ominaisuudet tekevät releistä hyödyllisiä myös silloin, kun ympäröivä ohjausjärjestelmä on pitkälle automatisoitu.
Nykyaikaiset automaatiolaitteet yhdistävät usein pienjännitteisiä elektronisia ohjauspiirejä korkeajännitteisiin kuormiin. Näiden piirien on oltava vuorovaikutuksessa ilman, että ne on välttämättä kytketty suoraan.
Sähkömagneettinen rele käyttää käämiä ja kosketinmekanismia tämän erotuksen luomiseen. Kun kela on jännitteellinen, sen magneettikenttä siirtää ankkuria ja muuttaa koskettimien tilaa.
Ohjauspiiri siis käyttää relettä ilman, että kuormavirta suoraan kuljetetaan säätimen lähdön läpi.
| Valvontavaatimus | Reletoiminto |
|---|---|
| Erilliset ohjaus- ja kuormituspiirit | Käyttää käämi-kosketineristystä |
| Vaihda eri jännitetasoa | Koskettimet toimivat kelan jännitteestä riippumatta |
| Ohjaa useita piiripolkuja | Saatavilla on erilaisia kontaktikonfiguraatioita |
| Anna fyysinen kytkentätila | Koskettimet vastaavat näkyvästi sähköistä tilaa |
Tämä järjestely on edelleen hyödyllinen ohjauskaapeissa, joissa yhdistetään eri jännitetasoja ja piiritoimintoja.
Puolijohdekytkennällä on etuja sovelluksissa, jotka vaativat erittäin nopeaa toimintaa tai erittäin suurta kytkentätaajuutta. Fyysiset kontaktit ovat kuitenkin hyödyllisiä monille tavanomaisille teollisuuskuormille.
Mekaaninen kosketin tarjoaa selkeästi määritellyn avoimen tai suljetun tilan. Se voidaan myös valita vaaditun sähkökuorman ja piirikokoonpanon mukaan.
Yhteisiä yhteydenpitojärjestelyjä ovat mm.
Tämän joustavuuden ansiosta yksi rele voi suorittaa erilaisia ohjaustehtäviä muuttamatta perustoimintaperiaatetta.
Laitteistosuunnittelijoille ei siksi ole niinkään kysymys siitä, onko mekaaninen vai elektroninen kytkentä yleisesti parempi, vaan enemmän siitä, mikä tekniikka sopii piiriin.
Teollisuuskoneet vaativat harvoin vain yhden tyyppisen kytkentätoiminnon. Ohjaussignaalin on ehkä käynnistettävä yksi piiri ja samalla irrotettava toinen tai annettava tilasignaali erilliseen ohjaustuloon.
Vaihtokoskettimilla varustettu rele voi suorittaa tämän tyyppisen kytkennän yhdellä mekaanisella liikkeellä.
Esimerkiksi:
| Vaatimus | Mahdollinen yhteydenottojärjestely |
|---|---|
| Kytke virtapiiri päälle, kun se on jännitteinen | Normaalisti auki |
| Katkaise virta, kun virta on kytkettynä | Normaalisti suljettu |
| Siirto kahden piirin välillä | Vaihto |
| Tarjoa erilliset ohjauspolut | Useita kontaktijoukkoja |
Tämä on yksi syy siihen, miksi tavanomaisia releitä esiintyy edelleen koneen ohjauspaneeleissa ja sähkökaapeissa.
Yksi mekaanisten releiden tärkeä rajoitus on, että niiden koskettimet ja liikkuvat osat kuluvat fyysisesti. Jokainen kytkentäjakso sisältää ankkurin ja kosketuspintojen liikkeen.
Sovelluksissa, joissa kytkentätaajuus on suhteellisen kohtalainen, tämä ei välttämättä aiheuta merkittävää rajoitusta. Erittäin nopeasti tai jatkuvasti kytkeytyville laitteille suunnittelijat voivat harkita puolijohdevaihtoehtoja.
Siksi toimintaprofiililla on merkitystä.
Rele voi olla sopiva, kun järjestelmä vaatii:
Todellinen käyttöikä riippuu tekijöistä, kuten kuormitustyypistä, kytkentävirrasta, jännitteestä, toimintataajuudesta, kosketusmateriaalista ja ympäristöolosuhteista.
Kun koskettimet avautuvat tai sulkeutuvat kuormituksen alaisena, kosketuspinnan sähköiset olosuhteet voivat tuottaa lämpöä, kipinöintiä ja materiaalin siirtymistä. Toistuva kytkentä vaikuttaa vähitellen kosketuspintoihin.
Tästä syystä kontaktimateriaali on tärkeä osa releen suunnittelua.
Silver-based contact materials are commonly used in electrical switching because of their electrical conductivity and suitability for contact applications. Sopiva materiaali riippuu kuitenkin pikemminkin sähkökuormasta ja käyttöolosuhteista kuin materiaalin nimestä.
Yhteyden suorituskykyyn vaikuttavat useat tekijät:
| Tekijä | Vaikutus |
|---|---|
| Nykyinen taso | Vaikuttaa kosketuslämmitykseen |
| Jännite | Vaikuttaa valokaaren muodostumiseen erotuksen aikana |
| Kuorman tyyppi | Induktiiviset kuormat voivat aiheuttaa suuremman kytkentärasituksen |
| Vaihtotaajuus | Määrittää, kuinka usein kontaktit kokevat kulumista |
| Yhteysmateriaali | Vaikuttaa johtavuuteen ja kulumiskäyttäytymiseen |
Tämä on erityisen tärkeää teollisuuslaitteissa, jotka toimivat toistuvasti pitkiä aikoja.
Toinen syy niiden jatkuvaan käyttöön on suoraviivainen integrointi. Industrial control systems often contain established wiring architectures using terminal blocks, contactors, circuit breakers, PLCs, timers, and relays.
Rele voidaan asentaa välikytkentäelementiksi ilman, että vaaditaan suuria muutoksia yleiseen ohjauskonseptiin.
Tästä on hyötyä, kun:
Tuttu toimintaperiaate tekee myös vianmäärityksestä suhteellisen suoraa. Teknikot voivat tarkastaa käämin piirin, koskettimen tilan, johdotuksen ja kytketyn kuorman erikseen.
Mekaanisten releiden jatkuva käyttö näkyy erityisesti laitteissa, joissa yksinkertainen sähkökytkentä on tärkeämpää kuin erittäin nopea toiminta.
Releet voivat liittää ohjainlähdöt moottoreihin, venttiileihin, indikaattoreihin, hälytyksiin ja muihin sähkökuormiin.
Ne voivat tarjota välivaiheen elektronisten ohjainten ja kenttälaitteiden välillä.
Releet voivat hallita apupiirejä ja tarjota sähköisen erotuksen ohjausjärjestelmän eri osien välillä.
Nykyiset koneet voivat käyttää relepohjaisia ohjausarkkitehtuureja, jotka pysyvät käytännöllisinä ylläpidettävinä sen sijaan, että ne suunnitettaisiin kokonaan uudelleen.
Puolijohdereleiden lisääntyvä saatavuus ei ole poistanut mekaanisia releitä. Sen sijaan nämä kaksi tekniikkaa valitaan usein erilaisten käyttövaatimusten mukaan.
| Harkinta | Sähkömagneettinen rele | Puolijohderele |
|---|---|---|
| Vaihtomekanismi | Mekaaniset koskettimet | Puolijohdelaitteet |
| Fyysinen kosketuskulutus | Kyllä | Ei mekaanista kosketuskulumaa |
| Sähköinen eristys | Saatavana relerakenteen kautta | Saatavana elektronisen eristyssuunnittelun kautta |
| Vaihtonopeus | Yleensä kohtalainen | Yleensä nopeampi |
| Lämpökäyttäytyminen | Riippuu lähinnä kontakteista ja kuormituksesta | Puolijohteiden lämmönpoisto voi olla tärkeää |
| Paras istuvuus | Perinteinen teollinen kytkentä | Korkeataajuinen tai nopea elektroninen kytkentä |
Kumpikaan tyyppi ei automaattisesti sovellu kaikkiin sovelluksiin. Kuormitusominaisuudet, kytkentätaajuus, eristysvaatimukset, asennusolosuhteet ja odotettu käyttöikä tulee tarkastella yhdessä.
Teollisuusautomaatio ei aina vaadi uusinta kytkentätekniikkaa. Laitteet tarvitsevat usein komponentteja, jotka on helppo integroida, ymmärtää, testata ja vaihtaa.
Sähkömagneettinen rele täyttää edelleen nämä vaatimukset monissa ohjaussovelluksissa, koska sen toimintaperiaate on yksinkertainen: kytke käämi päälle, liikuta mekaanista kosketinjärjestelmää ja muuta piirin tilaa.
Tämä yksinkertaisuus tekee myös sen rajoituksista helpompi tunnistaa. Koskettimien kuluminen, valokaari, kytkentätaajuus, kelan teho ja kuormitusominaisuudet voidaan kaikki arvioida piirin suunnittelun aikana.
Koska teolliset ohjausjärjestelmät sisältävät edelleen PLC:itä, digitaalista viestintää ja elektronisia ohjaimia, mekaaniset releet ovat edelleen hyödyllisiä, kun vaaditaan fyysistä kosketinta ja piirien eristämistä. YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. valmistaa teollisia ohjauskomponentteja, kuten releitä, AC-kontaktoreita, painikekytkimiä, signaalilamppuja ja vastaavia tuotteita. Sähkömagneettisen releen jatkuva läsnäolo nykyaikaisissa ohjauskaapeissa kuvastaa käytännöllistä suunnitteluvalintaa: kun sovellus vaatii eristettyä, konfiguroitavaa mekaanista kytkentää, perinteinen rele voi silti suorittaa vaaditun tehtävän ilman tarpeetonta monimutkaisuutta.
-
