Wat u moet weten over relais

De meeste elektronische en mechanische apparaten hebben relais nodig om kleine elektrische invoer om te zetten in een hoge stroomuitvoer die ze ontvangen. Traditioneel werden relais gebruikt in lange afstand telegraafcircuits als signaalversterkers. Dat wil zeggen, het signaal dat van het ene circuit binnenkomt, wordt ververst door het op een ander circuit te verzenden. Relais werden veelvuldig gebruikt in telefooncentrales en vroege computers om logische bewerkingen uit te voeren.

Er zijn veel soorten relais om aan de eisen van verschillende toepassingen te voldoen. Vandaag maakt u kennis met de definitie, functies, toepassingen, selectie-overwegingen, componenten, diagram, typen en werking van een relais. Je wordt ook blootgesteld aan hun voor- en nadelen.

Wat is een relais?

Een relais is een elektrische schakelaar die met elektromagnetisme werkt om kleine elektrische prikkels om te zetten in grotere stromen. Deze conversie vindt plaats wanneer een elektrische ingang elektromagneten activeert om bestaande circuits te vormen of te verbreken.

Door gebruik te maken van zwakke inputs om een ​​sterkere stroom aan te sturen, kunnen relais effectief fungeren als een schakelaar of een versterker voor de elektrische stroom. Deze zijn afhankelijk van de gewenste toepassingen.

Van relais wordt ook gezegd dat ze een magnetisch bediende schakelaar zijn die wordt geactiveerd en gedeactiveerd wanneer een elektromagneet wordt geactiveerd. De spanning die op de relaisingangsklemmen wordt toegepast, bekrachtigt de elektromagneet.

Het relais werd in 1835 uitgevonden door de Amerikaanse wetenschapper Joseph Henry.

Functies van relais

Hieronder staan ​​de functies van relais in hun verschillende toepassingen:

• De primaire functie van een relais is om te dienen als een schakelaar waar circuits moeten worden bestuurd.
• Sommige relaistypes gebruiken een elektromagneet om contacten te sluiten en te openen,
• Het beschermt elektrische circuits tegen overbelasting of storingen en dient als beveiligingsrelais.
• Relaisfuncties zorgen er ook voor dat een systeem alleen voor een bepaalde tijdsperiode werkt of pas na een bepaalde tijd start, dus ook wel tijdvertragingsrelais genoemd.
• Een ander doel van relais is voor het schakelen van elektromotoren en het verlichten van belastingen.
• Een enkel relais kan dienen als een connector van meerdere contacten, zodat ze allemaal samen kunnen bewegen wanneer de relaisspoel wordt bekrachtigd of niet-bekrachtigd. Als een van de contacten in het relais stopt met bewegen, kan het andere contact niet bewegen. Relais met dit effect worden ook wel veiligheidsrelais genoemd.
• Sommige soorten relais hebben geweldige functies waarbij radiozenders en -ontvangers één antenne delen. Het relais dient als zend-ontvanger, die de antenne van de ontvanger naar de zender schakelt.

Toepassingen van relais

Hieronder staan ​​toepassingen van relais:

• Relaiscircuits worden gebruikt om loci-functies te realiseren en spelen een belangrijke rol bij het bieden van veiligheidskritische logica.
• Zoals eerder vermeld, bieden relais tijdvertragingsfuncties, omdat ze de vertraging openen en sluiten van contacten vertragen.
• Relais worden gebruikt om hoogspanningscircuits aan te sturen met een laagspanningssignaal. Ze gebruiken ook signalen met een lage stroomsterkte om circuits met een hoge stroomsterkte te besturen.
• Relais dienen als bescherming voor apparaten, omdat ze ontvangst detecteren en deze tijdens verzending isoleren.

Een overbelastingsrelais is een elektromechanisch apparaat dat wordt gebruikt om motoren te beveiligen tegen stroomuitval of overbelasting. Ze worden vaak gebruikt in motoren om de motor te beschermen tegen plotselinge stroompieken die schade kunnen veroorzaken.

Een overbelastingsrelaisschakelaar die werkt, is als de huidige overuren, maar verschilt van stroomonderbrekers en zekeringen, waarbij een plotselinge uitschakeling de motor zal uitschakelen. Thermisch overbelastingsrelais is het meest gebruikte type, waarbij een bimetalen strip wordt gebruikt om de motor uit te schakelen. Deze strip maakt contact met een contactor door zichzelf te buigen bij stijgende temperaturen als gevolg van een te hoge stroomsterkte.

Het contact tussen de strip en de contactor zorgt ervoor dat de contactor spanningsloos wordt en de stroom naar de motor wordt beperkt, waardoor het systeem wordt uitgeschakeld.

Selectie-overwegingen van een relais

Hieronder staan ​​de factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van een relais voor een systeem:

• Bescherming – Bij het selecteren van een relais voor een specifiek project, moet men overwegen hoe het relais het systeem zal beschermen tegen overbelasting of plotselinge stroompieken. Er moet rekening worden gehouden met een andere beveiliging, zoals contactbeveiliging en spoelbeveiliging. Contactbeveiliging helpt boogvorming in circuits met inductoren te verminderen. Terwijl spoelbeveiliging helpt bij het verminderen van overspanningen die tijdens het schakelen worden geproduceerd.
• Standaard relais met alle wettelijke goedkeuringen moeten in overweging worden genomen.
• Snelle schakelrelais zijn van vitaal belang voor de schakeltijd, misschien hebt u er een nodig.
• Er moet rekening worden gehouden met de stroom- en spanningswaarden van relais. De stroomwaarden variëren van enkele ampères tot ongeveer 300 ampères, terwijl de spanningswaarden variëren van 300 volt AC tot 600 volt AC. Er zijn ook enkele hoogspanningsrelais van ongeveer 15.000 volt beschikbaar.
• Isolatie tussen een spoelcircuit en contacten moet ook worden overwogen.
• Weet welke soorten contact het draagt, of het nu NC of NO of gesloten contact is.
• Weet of contact 'Maak voor pauze' of 'Break voordat je maakt' de beste optie is voor je systeem.

Onderdelen van een relaissysteem

Hieronder staan ​​de componenten van de verschillende soorten relaissystemen en hun functies:

Frame – is een container of heavy-duty frame dat de verschillende onderdelen van het relais bevat en ondersteunt.

Spoel – is een draad gewikkeld rond een metalen kern. Het is het deel dat een elektromagnetisch veld veroorzaakt

Armatuur – is een bewegend onderdeel dat de contacten opent en sluit. Er is een bevestigde veer die het anker terugbrengt naar zijn oorspronkelijke positie.

Contacten - het is het geleidende deel dat ervoor zorgt dat het relais een circuit maakt (sluit) of verbreekt (opent).

Relais hebben twee circuits; bekrachtigingscircuit en contactcircuit. De bekrachtigingszijde heeft de spoel terwijl de relaiscontacten de contactzijde hebben. Een relaisspoel wordt geactiveerd wanneer de stroom door de spoel vloeit en een magnetisch veld creëert. In een AC-eenheid verandert de polariteit 120 keer per seconde, de polariteit staat ook vast in een DC-systeem.

Een magneetspoel trekt een ijzerhoudende plaat aan, een onderdeel van het anker. Een deel van dit anker is bevestigd aan het metalen frame, dat zo gevormd is dat het anker kan draaien. Het andere uiteinde opent en sluit de contacten die in verschillende configuraties voorkomen.

Deze configuraties zijn afhankelijk van het aantal pauzes, polen en worpen van het relais. d.w.z. een relais kan enkelpolig, enkele worp (SPST) of dubbelpolig, enkele worp (DPST) worden genoemd.

Pauze:

Een onderbreking is het aantal afzonderlijke plaatsen of contacten dat een relais gebruikt om een ​​enkel elektrisch circuit te openen of te sluiten. Deze contacten zijn enkelvoudig of dubbel onderbroken; enkelvoudig verbreekcontact (SB) verbreekt een elektrisch circuit op één plaats. terwijl een dubbel verbreekcontact (DB) het op twee plaatsen verbreekt.

Een enkelvoudig verbreekcontact wordt normaal gesproken gebruikt bij het schakelen van apparaten met een lager vermogen, zoals indicatielampen. Terwijl een dubbel verbreekcontact wordt gebruikt bij het schakelen van apparaten met een hoog vermogen zoals elektromagneten.

Paal:

Pool is een nummer van een geïsoleerd circuit dat een relais door een schakelaar kan passeren. Een enkelpolig contact (SP) kan slechts door één circuit tegelijk stroom voeren. Terwijl een dubbelpolig contact (DP) stroom door twee geïsoleerde circuits tegelijk kan nemen. Welnu, het maximale aantal polen dat een relais kan dragen is 12, afhankelijk van het ontwerp.

Gooien:

Een worp is het aantal gesloten contactposities per pool dat beschikbaar is op een schakelaar. Een schakelaar met één worp kan slechts één circuit bedienen, terwijl een dubbele worp er twee kan bedienen.

Kort gezegd, een elektromagnetisch relais bestaat uit een draadspoel gewikkeld rond een softcore (een solenoïde), een ijzeren juk dat een pad met lage reluctantie biedt voor magnetische flux, een beweegbaar ijzeren "anker" en een of meer sets contacten. Al deze zijn hierboven uitgelegd, ik hoop dat je het gepakt hebt.

 Diagram van een relais:

Soorten relais

Hieronder staan ​​de verschillende soorten relais die worden gebruikt en geschikt zijn voor verschillende toepassingen:

Vergrendelende relais:

Vergrendelende typen relais behouden hun status nadat ze zijn geactiveerd. Daarom worden ze ook wel impulsrelais, houdrelais of verblijfrelais genoemd. Het wordt in de meeste toepassingen gebruikt om het stroomverbruik en de dissipatie te beperken.

Vergrendelingsrelaistypes bestaan ​​uit interne magneten, zodat wanneer stroom aan de spoel wordt geleverd, de interne magneet de contactpositie vasthoudt. Hierdoor heeft het systeem geen stroom nodig om zijn positie te behouden. Dit is de reden waarom het na activering erin slaagt de laatste contactpositie te behouden, zelfs als de stroom van de spoel wordt verwijderd.

Solid-state relais (SSR's)

Solid-state typen relais gebruiken componenten zoals BJT's, thyristors, IGBT's, MOSFET's en TRIAC's. Deze componenten voeren schakelhandelingen uit. In vergelijking met elektromechanische relais is het vermogen dat wordt verkregen in solid-state relais veel hoger omdat het vermogen dat nodig is om het circuit te besturen veel lager is. Deze relais kunnen zowel voor AC- als DC-voeding werken.

Solid-state relaistypen hebben hoge schakelsnelheden omdat er geen mechanische contacten zijn. Er is een sensor in een solid-state relais dat ook een elektronisch apparaat is. Deze sensor helpt bij het in- of uitschakelen van de stroom om te laden na te hebben gereageerd op een stuursignaal.

Reed-relais:

Net als elektromechanische typen relais, werken reed-relais ook met mechanische activering van fysieke contacten om een ​​circuitpad te openen of te sluiten. De reed-relais hebben echter een lage massa en veel kleinere contacten in vergelijking met de elektromechanische typen.

Reed-schakelaar is gewond omdat het als een anker fungeert. Het is een glazen buis of capsule gevuld met een inert gas in twee overlappende rieten of ferromagnetische bladen, die hermetisch is afgesloten.

Differentiële relais:

Differentiële typen relais beginnen te werken wanneer het faseverschil van twee of meer vergelijkbare elektrische grootheden een vooraf bepaalde waarde overschrijdt. Stroomverschilrelais werken wanneer het systeem een ​​vergelijking ervaart tussen de grootte en het faseverschil van de stromen die het te beschermen systeem binnenkomen en verlaten.

als het systeem werkt onder normale bedrijfsomstandigheden, zijn de stromen die binnenkomen en uitgaan gelijk in grootte en fase. Hierdoor is het relais inactief. Maar als er een fout optreedt in het systeem, zijn de stromen niet langer gelijk in grootte en fase.

Gepolariseerd relais:

Net zoals het wordt genoemd, zijn de gepolariseerde typen relais erg gevoelig voor de richting van een stroom waardoor het wordt geactiveerd. Het is een elektromagnetisch gelijkstroomrelais voorzien van een extra bron van een permanent magnetisch veld om het anker in het relais te bewegen.

In gepolariseerde relais worden magnetische circuits gebouwd met permanente magneten, elektromagneten en een anker. In plaats van veerkracht gebruiken dit soort relais magnetische kracht om het anker aan te trekken of af te stoten. Dit anker is een permanente magneet, gepositioneerd tussen de poolvlakken gevormd door een elektromagneet.

Buchholz-relais:

De relaistypen van Buchholz zijn gasgestuurde of aangedreven relais. Ze worden veel gebruikt om beginnende fouten of interne fouten te detecteren die aanvankelijk klein zijn, maar na verloop van tijd grote fouten kunnen veroorzaken. Deze relais worden meestal gebruikt voor transformatorbeveiliging en zijn gemonteerd in een kamer tussen de transformatortank en de conservator.

Deze relaistypen worden alleen gebruikt voor een in olie ondergedompeld relais dat specifiek wordt gebruikt voor krachtoverbrengings- en distributiesystemen. De onderstaande afbeelding toont de werking van een Buchholz-relais.

Omgekeerde definitieve minimumtijdrelais (IDMT-relais):

Inverse definitieve minimumtijdrelais zijn typen relais die bepaalde tijdstroomkarakteristieken van een foutstroom bij een hogere waarde bieden. En ook een inverse tijdstroomkarakteristiek van een foutstroom bij een lagere waarde.

Deze IDMT-relais worden veel gebruikt voor het beschermen van distributielijnen en helpen bij het instellen van limieten voor stroom- en tijdinstellingen. Bij dit soort relais is hun bedrijfstijd ongeveer omgekeerd evenredig met de foutstroom in de buurt van de opneemwaarde.

Overbelastingsbeveiligingsrelais:

Overbelastingsbeveiligingstypes van relais zijn met opzet ontworpen om overstroombeveiliging te bieden aan elektrische motoren en circuits. Deze overbelastingsrelais zijn van verschillende typen, zoals een vast bimetaalstriptype en elektronische of verwisselbare bimetaalverwarming, enz.

Wanneer een elektromotor overbelast is, heeft een dergelijke motor deze relaistypen nodig om het systeem te beschermen tegen overstroom. Om deze reden moet apparatuur voor overbelastingsdetectie, zoals een warmtegestuurd relais, worden gebruikt. Dit warmtegestuurde relais bevat een spoel die een bimetalen strip of soldeerpot opwarmt, die vervolgens smelt.

Werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van een relais hangt af van het type en waarvoor het is ontworpen. Een eenvoudig elektromagnetisch relais bestaat echter uit een draadspoel die om een ​​weekijzeren kern (een weekijzeren kern) is gewikkeld. Het bevat ook een ijzeren juk dat een pad met lage reluctantie biedt voor magnetische flux, een beweegbaar ijzeren anker en een of meer sets contacten.

Dit anker is scharnierend aan het juk en mechanisch gekoppeld aan een of meer sets bewegende contacten. Een veer helpt om het anker op zijn plaats te houden, zodat wanneer het relais spanningsloos is, er een luchtspleet in het magnetische circuit is. In een bepaald type relais is een van de twee sets contact gesloten en is de andere set open.

Sommige relais hebben mogelijk meer of minder sets contacten, afhankelijk van hun gebruiksdoel. Er is een draad die het anker met het juk verbindt, wat zorgt voor continuïteit van het circuit tussen de bewegende contacten op het anker. wanneer een elektrische stroom door de spoel gaat, genereert deze een magnetisch veld dat het anker activeert, en de daaruit voortvloeiende beweging van de beweegbare contacten maakt of verbreekt een verbinding met een vast contact.

Als de set contacten was gesloten toen relais spanningsloos waren, dan opent de beweging de contacten en verbreekt de verbinding, en vice versa als de contacten open waren. Wanneer de stroom naar de spoel niet wordt bekrachtigd, wordt het anker door een kracht, ongeveer half zo sterk als de magnetische kracht, teruggebracht naar zijn ontspannen positie. De kracht wordt meestal geleverd door een veer, de zwaartekracht wordt ook gebruikt in industriële motorstarters.

Bekijk de video voor meer informatie over de werking van relais:

Voor- en nadelen van een relais

Voordelen:

Hieronder staan ​​de voordelen van verschillende soorten relais:

• Hiermee kan een apparaat op afstand worden bediend.
• Contacten veranderen gemakkelijk.
• Isoleert het activeren van een deel van een activerend deel.
• Het werkt goed bij hoge temperaturen.
• Het kan worden geactiveerd met een lage stroomsterkte en kan grote machines met een groot vermogen activeren.
• Een enkel signaal kan worden gebruikt om meerdere contacten tegelijk te besturen.
• Gelijkstroom of wisselstroom kan een schakelaar zijn.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen van relais zijn er nog steeds enkele beperkingen. hieronder zijn de nadelen van relais in hun verschillende toepassingen:

• Contacten in het systeem beschadigen na verloop van tijd. Het ervaart vaak slijtage, oxidatie, enz.
• Overschakeltijd is hoog
• Geluiden van activering en deactivering van contacten kunnen storend zijn.

Conclusie

Relais zijn geweldige componenten die verschillende doeleinden op apparaten dienen, afhankelijk van het benodigde relais-effect. In dit diepgaande artikel hebben we de definitie, functies, toepassingen, selectieoverwegingen, typen en werking van relais behandeld. We hebben ook hun voor- en nadelen gezien.

Ik hoop dat je het leuk vond om te lezen, zo ja, reageer dan op je favoriete gedeelte van dit bericht. En vergeet niet te delen met andere technische studenten. Bedankt!