YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. examinează de ceReleu electromagneticrămâne obișnuită în sistemele de control industrial, în ciuda creșterii tehnologiilor de comutare digitală și în stare solidă.
Sistemele de control industrial s-au schimbat semnificativ cu PLC-uri, senzori, unități de frecvență variabilă, monitorizare de la distanță și controlere în rețea. Cu toate acestea, multe dulapuri de comandă conțin încă relee electromecanice convenționale. Utilizarea lor continuă nu este doar o chestiune de proiectare a echipamentelor mai vechi. În multe aplicații, structura de bază a releului oferă încă o combinație practică de izolare electrică, comutare simplă și control flexibil al circuitului.
Funcția de bază a unui releu nu s-a schimbat: un semnal de control relativ mic operează contactele într-un alt circuit. Această separare este utilă atunci când controlerul și sarcina controlată au caracteristici electrice diferite.
De exemplu, o ieșire PLC poate să nu fie destinată să comute direct un contactor de motor, un solenoid, un circuit de alarmă sau o altă sarcină. Un releu poate sta între controler și sarcină, oferind o interfață suplimentară de comutare.
Trei caracteristici sunt deosebit de relevante:
Aceste caracteristici fac releele utile chiar și atunci când sistemul de control din jur este foarte automatizat.
Echipamentele moderne de automatizare combină adesea circuite electronice de control de joasă tensiune cu sarcini de tensiune mai mare. Aceste circuite trebuie să interacționeze fără a fi neapărat conectate direct.
Un releu electromagnetic folosește o bobină și un mecanism de contact pentru a crea această separare. Când bobina este alimentată, câmpul său magnetic mișcă o armătură, schimbând starea contactelor.
Prin urmare, circuitul de comandă operează releul fără a transporta direct curentul de sarcină prin ieșirea controlerului.
| Cerința de control | Funcția releu |
|---|---|
| Circuite separate de control și sarcină | Utilizează izolarea bobină la contact |
| Comutați un alt nivel de tensiune | Contactele funcționează independent de tensiunea bobinei |
| Controlați mai multe căi de circuit | Sunt disponibile diferite configurații de contact |
| Furnizați o stare de comutare fizică | Contactele corespund vizibil unei stări electrice |
Acest aranjament rămâne util în dulapurile de comandă în care sunt combinate diferite niveluri de tensiune și funcții de circuit.
Comutarea în stare solidă are avantaje în aplicațiile care necesită o funcționare extrem de rapidă sau o frecvență de comutare foarte mare. Cu toate acestea, contactele fizice rămân utile pentru multe sarcini industriale convenționale.
Un contact mecanic asigură o stare deschisă sau închisă clar definită. De asemenea, poate fi selectat în funcție de sarcina electrică necesară și configurația circuitului.
Aranjamentele comune de contact includ:
Această flexibilitate permite unui releu să efectueze diferite sarcini de control fără a schimba principiul de funcționare de bază.
Pentru proiectanții de echipamente, alegerea este, prin urmare, mai puțin dacă comutarea mecanică sau electronică este universal mai bună și mai mult despre ce tehnologie se potrivește circuitului.
Mașinile industriale rareori necesită un singur tip de acțiune de comutare. Este posibil ca un semnal de control să fie nevoie să pornească un circuit în timp ce deconectați altul sau să furnizeze un semnal de stare unei intrări de control separată.
Un releu cu contacte comutatoare poate efectua acest tip de comutare printr-o singură mișcare mecanică.
De exemplu:
| Cerinţă | Aranjament de contact posibil |
|---|---|
| Porniți un circuit când este alimentat | În mod normal deschis |
| Întrerupeți un circuit atunci când este alimentat | În mod normal închis |
| Transfer între două circuite | Trecere |
| Furnizați căi de control separate | Seturi multiple de contacte |
Acesta este unul dintre motivele pentru care releele convenționale continuă să apară în panourile de control ale mașinilor și în dulapurile electrice.
O limitare importantă a releelor mecanice este că contactele și piesele mobile ale acestora suferă uzură fizică. Fiecare ciclu de comutare implică mișcarea armăturii și a suprafețelor de contact.
Pentru aplicațiile cu frecvență de comutare relativ moderată, este posibil să nu creeze o limitare semnificativă. Pentru echipamentele care comută extrem de rapid sau continuu, proiectanții pot lua în considerare alternative de stare solidă.
Prin urmare, profilul operațional contează.
Un releu poate fi adecvat atunci când un sistem necesită:
Durata de viață reală depinde de factori precum tipul de sarcină, curentul de comutare, tensiunea, frecvența de funcționare, materialul de contact și condițiile de mediu.
Când contactele se deschid sau se închid sub sarcină, condițiile electrice de la suprafața de contact pot produce căldură, arc și transfer de material. Comutarea repetată afectează treptat suprafețele de contact.
Din acest motiv, materialul de contact este o parte importantă a designului releului.
Materialele de contact pe bază de argint sunt utilizate în mod obișnuit în comutația electrică din cauza conductivității lor electrice și a adecvării pentru aplicațiile de contact. Cu toate acestea, materialul adecvat depinde de sarcina electrică și de condițiile de funcționare, mai degrabă decât de numele materialului.
Performanța contactului este influențată de mai mulți factori:
| Factor | Efect |
|---|---|
| Nivelul actual | Influențează încălzirea prin contact |
| Voltaj | Afectează arcul în timpul separării |
| Tip de încărcare | Sarcinile inductive pot crea stres de comutare mai mare |
| Frecvența de comutare | Determină cât de des se uzează contactele |
| Material de contact | Influențează conductibilitatea și comportamentul la uzură |
Acest lucru este deosebit de relevant în cazul echipamentelor industriale care funcționează în mod repetat pe perioade lungi.
Un alt motiv pentru utilizarea lor continuă este integrarea simplă. Sistemele de control industrial conțin adesea arhitecturi de cablare consacrate folosind blocuri terminale, contactoare, întrerupătoare, PLC-uri, temporizatoare și relee.
Un releu poate fi instalat ca element intermediar de comutare fără a necesita modificări majore ale conceptului general de control.
Acest lucru este util atunci când:
Principiul de funcționare familiar face, de asemenea, depanarea relativ directă. Tehnicienii pot inspecta separat circuitul bobinei, starea contactelor, cablarea și sarcina conectată.
Utilizarea continuă a releelor mecanice este vizibilă în special în echipamentele în care comutarea electrică simplă este mai importantă decât operarea la viteză extrem de mare.
Releele pot interfața ieșirile controlerului cu motoare, supape, indicatoare, alarme și alte sarcini electrice.
Ele pot oferi o etapă intermediară de comutare între controlerele electronice și dispozitivele de câmp.
Releele pot gestiona circuitele auxiliare și pot asigura separarea electrică între diferite părți ale unui sistem de control.
Mașinile existente pot folosi arhitecturi de control bazate pe relee care rămân practice de întreținut, mai degrabă decât să fie complet reproiectate.
Disponibilitatea tot mai mare a releelor semi-solide nu a eliminat releele mecanice. În schimb, cele două tehnologii sunt adesea selectate în funcție de cerințe de operare diferite.
| Considerare | Releu electromagnetic | Releu de stare solidă |
|---|---|---|
| Mecanism de comutare | Contacte mecanice | Dispozitive semiconductoare |
| Purta de contact fizic | Da | Fără uzură de contact mecanic |
| Izolarea electrică | Disponibil prin structura releului | Disponibil prin design de izolare electronică |
| Viteza de comutare | În general moderată | În general mai rapid |
| Comportamentul termic | Depinde în principal de contacte și sarcină | Disiparea căldurii semiconductoare poate fi importantă |
| Cel mai potrivit | Comutare industrială convențională | Comutare electronică de înaltă frecvență sau rapidă |
Niciunul dintre tipuri nu este potrivit automat pentru fiecare aplicație. Caracteristicile de sarcină, frecvența de comutare, cerințele de izolare, condițiile de instalare și durata de viață estimată trebuie luate în considerare împreună.
Automatizarea industrială nu necesită întotdeauna cea mai nouă tehnologie de comutare. Echipamentul necesită adesea componente care sunt ușor de integrat, înțeles, testat și înlocuit.
Releul electromagnetic continuă să îndeplinească aceste cerințe în multe aplicații de control, deoarece principiul său de funcționare este simplu: alimentați o bobină, mutați un sistem de contact mecanic și schimbați starea circuitului.
Această simplitate face, de asemenea, limitările sale mai ușor de identificat. Uzura contactului, arcul electric, frecvența de comutare, puterea bobinei și caracteristicile de sarcină pot fi evaluate în timpul proiectării circuitului.
Pe măsură ce sistemele de control industrial continuă să încorporeze PLC-uri, comunicații digitale și controlere electronice, releele mecanice rămân utile acolo unde sunt necesare comutarea contactului fizic și izolarea circuitelor. YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. produce componente de control industrial, inclusiv relee, contactori AC, întrerupătoare cu buton, lămpi de semnalizare și produse conexe. Prezența continuă a releului electromagnetic în dulapurile de comandă moderne reflectă o alegere inginerească practică: atunci când aplicația necesită comutare mecanică izolată, configurabilă, un releu convențional poate încă îndeplini sarcina necesară fără complexitate inutilă.
