Relais Constructie Begrijpen: Van Solenoïdes tot Industriële Toepassingen

Elektriciteit en Magnetisme

Wanneer een elektrische stroom door een geleider vloeit, genereert het een magneetveld dat de geleider omcirkelt. Als de geleider in een spoel gewonden wordt, lijnt het magneetveld zich uit langs de as van de spoel. Hoe sterker de stroom, hoe sterker het magneetveld, alle andere dingen gelijk.

Inducties en Magneetvelden

Inducties weerstaan veranderingen in stroom door energie op te slaan in hun magneetveld. In een transformator delen twee inductieve spoelen een gemeenschappelijk ijzeren kern zodat het veld van de ene spoel energie kan overdragen aan de andere. Naast transformatoren kunnen elektromagnetische velden benut worden voor mechanische beweging.

Solenoïdes

Wanneer een magneetveld van een stroomdragende spoel trekt op een nabijgelegen magneetobject – de armatuur genoemd – wordt een solenoïde gevormd. De armatuur kan gedreven worden door DC of AC, en de polariteit van het veld is irrelevant voor het aantrekken van ferromagnetisch materiaal. Solenoïdes aandrijven deursloten, kleppen, robotgewrichten en schakelaarmechanismen. Wanneer een solenoïde contacten activeert, wordt het apparaat een relais genoemd.

Relais

Relais zijn onmisbaar voor het controleren van grote stromen of spanningen met een bescheiden elektrisch signaal. De spoel kan slechts enkele milliampères trekken, terwijl de contacten honderden ampères kunnen dragen. In essentie versterkt een relais een laag-vermogen controlesignaal naar een hoog-vermogen actie. Deze eigenschap maakt relaties essentieel in logica schakelingen en industriële automatisering.

In het bovenstaande schema activeert een 12 VDC spoel een enkel-pool, enkel-throw contact dat een 480 VAC circuit onderbreekt. Typische relais spoelen trekken <1 A, terwijl industriële contacten gewaardeerd zijn voor 10 A of meer.

Relais Montage

Eén spoel/armatuur montage kan meerdere contacten bedienen – normaal open, normaal gesloten, of een mix. De contacten zijn in hun "normale" toestand wanneer de spoel niet geenergiseerd is. Contacttypen omvatten open-lucht metalen platen, kwikbuizen, en magnetische reeten, gekozen op basis van stroomcapaciteit, corrosiebestendigheid en vonkonderdrukking.

Fysieke Relais Apparaat Voorbeelden

Drie kleine octaal-basis relais, elk ongeveer twee inch hoog, zijn gemonteerd op een bedieningspaneel in een gemeentelijk waterzuiveringsstation. Octaal-basis relais pluggen in sockets bevestigd door acht metalen pennen, wat snelle verwijdering en vervanging toestaat.

Overige Voordelen van Relais

Relais bieden elektrische isolatie tussen het spoelcircuit en het contactcircuit, wat toe laat dat de ene kant DC is en de andere AC, of op enorme verschillende spanningsniveaus opereren. Deze isolatie beschermt gevoelige besturingselektronica tegen hoge-spanningspieken.

Inschakelstroom en Uitschakelstroom

Relais vertonen hysterese. Om te activeren, moet de spoel een minimumstroom leveren – bekend als de inschakelstroom – analoog aan een logische poort's hoge-invoerdrempel. Eenmaal de armatuur in positie is, volgt een lagere stroom, de uitschakelstroom, om het daar te houden. Het verschil tussen inschakel- en uitschakelstroom creëert een Schmitt-trigger-achtig gedrag, wat schone aan/uit operatie garandeert.

Overzicht

• Een solenoïde produceert mechanische beweging van een elektromagneetspoel; het bewegende deel is de armatuur.
• Een relais is een solenoïde geconfigureerd om schakelaarcontacten te activeren wanneer geenergiseerd.
• Inschakel stroom is de minimum spoelstroom nodig om de armatuur van zijn normale toestand te bewegen.
• Uitschakel stroom is de maximum spoelstroom onder welke de armatuur terugkeert naar zijn normale toestand.

Gerelateerde Werkbladen

• Basale Electromagnetische Relais Werkblad