Releu
Legendă:
1. Bobină
2. Din nou
3. Contact mobil
Releul este o componentă electromecanică care este activată cu ajutorul unui electromagnet format dintr-o bobină de sârmă conductoare electrice, în general din cupru , înfășurată în jurul unui miez de material feromagnetic . Când curentul electric trece prin bobină, electromagnetul atrage ancora la care este legat contactul în mișcare, care va schimba poziția. Figura alăturată arată un releu cu trei contacte: unul mobil și două fixe. Când releul este în repaus, contactul în mișcare este în contact cu unul dintre cele două contacte fixe. Când releul este „energizat”, adică atunci când bobina este traversată de curent electric, situația este inversată și contactul în mișcare se deplasează către celălalt contact.
Istorie
În 1833, Carl Friedrich Gauss și Wilhelm Weber au dezvoltat un releu electromagnetic.
Omul de știință american Joseph Henry este adesea citat pentru o presupusă invenție a unui releu în 1835 pentru a-și îmbunătăți versiunea telegrafului electric, dezvoltată mai devreme în 1831.
Se susține că inventatorul englez Edward Davy „a inventat cu siguranță releul electric” în telegraful său electric.
Un alt dispozitiv simplu, care acum este denumit în mod obișnuit un releu, a fost inclus în brevetul lui Samuel Morse din 1880 pentru telegraf. Mecanismul descris a funcționat ca un amplificator digital, repetând semnalul telegrafic și permițând astfel propagarea semnalelor în punctul dorit.
Cuvântul releu apare în contextul operațiunilor electromagnetice din 1860.
Caracteristici
Contactele releului constituie comutatoare sau schimbătoare , a căror stare ( deschisă sau închisă) depinde de excitația electromagnetului. De exemplu, un releu cu două contacte poate funcționa ca un comutator, în timp ce un releu cu trei contacte poate funcționa ca un comutator. Pentru fiecare comutator sau comutator există un contact în mișcare și, respectiv, unul sau două contacte fixe. În acest din urmă caz, contactul în mișcare este situat între cele două contacte fixe.
Când electromagnetul unui releu comun cu trei contacte este în repaus, contactul în mișcare este conectat electric la un contact fix care formează un circuit închis; un al treilea contact, de asemenea fix, este deconectat (circuit deschis). Când electromagnetul este excitat situația este inversată: contactul în mișcare se deplasează deconectându-se de la primul contact fix și conectându-se la celălalt. Contactele fixe sunt, prin urmare, respectiv numite în mod normal închise (NC) și normal deschise (NO), referindu-se în mod clar la starea normală (adică atunci când electromagnetul este dezactivat).
Releele cu două contacte sunt în general de tip normal deschis. Există relee pe piață cu un număr multiplu de contacte de două sau trei, adică acolo unde există mai multe comutatoare sau comutatoare bidirecționale controlate simultan de același electromagnet.
Termenul „releu” derivă din relaisul francez, [1] care indica fiecare stație poștală în care mesagerii poștali, pe parcursul itinerariului lor, puteau schimba caii pentru a-și îndeplini serviciile mai repede; prin analogie, în primele zile ale telegrafiei , termenul releu a fost folosit pentru a indica dispozitivele datorită cărora un mesaj în cod Morse a fost transferat de la o stație de plecare la o stație de sosire, ca și cum un mesager poștal virtual ar folosi astfel de dispozitive pentru a ajunge în cele din urmă scopul.
Clasificare
Releele sunt clasificate în funcție de magnitudinea la care sunt sensibile:
- Voltmetre
- Wattmetric
- Amperometric
- Tahometre
- Frecvențe
- Impedanță
Datorită utilizării traductoarelor, este posibil ca aceste cantități să nu fie electrice.
O clasificare suplimentară se face în conformitate cu principiul de funcționare:
- Magnetic
- Termic
- Magnetotermic
- Inducţie
Subdiviziunea se poate face pe baza valorii mărimii măsurate:
- Aproximativ
- De minim
- Diferenţial
Tipuri de contacte
| Inițiale și abrevieri | Înțelesul abrevierii | Nume britanic | Nume american | Descriere | Simbol |
|---|---|---|---|---|---|
| SPST | Unipolar, contact unic (Un singur pol, o singură aruncare) | Într-un fel | Doua feluri | Este un simplu comutator pornit-oprit: acționând asupra comutatorului, cele două contacte pot fi conectate și deconectate unele de altele. |  |
| SPDT | Unipolar, contact dublu (Un pol, aruncare dublă) | Doua feluri | Trei moduri | Deviator simplu cu un singur contact (COM, Common) care poate fi conectat fie cu L1, fie cu L2. |  |
| SPCO SPTT, co | Deviator cu poziție centrală stabilă (Un singur pol, centrat o singur pol, aruncare triplă) | Similar cu SPDT. Contactul SPCO / SPTT are o altă poziție centrală stabilă, care nu este conectată la celelalte două terminale. | |||
| DPST | Dublu pol, contact unic (Double pole, single throw) | Dublu sens | Dublu sens | Acest comutator este echivalent cu două SPST-uri controlate de un singur mecanism. |  |
| DPDT | Dublu pol, contact dublu (Double pole, double throw) | Echivalent cu două SPDT-uri controlate de un singur mecanism. |  | ||
| DPCO | Deviator cu poziție centrală stabilă (Dublu stâlp, centrat o Double Pole, Triple Throw) | Echivalent cu două DPDT-uri. Are o altă locație stabilă centrală neconectată. | |||
| Comutator intermediar (Comutator intermediar) | Comutator cu patru căi (Comutator cu patru căi) | Invertor. Cei doi conductori de intrare, după ce bobina a fost alimentată, sunt inversați la ieșire. |  |
Evoluția releelor
Având în vedere un număr foarte mare de relee instalate în întreaga lume, de-a lungul anilor au fost concepute trei generații de relee.
- Prima generație: în această generație găsim cele mai simple și mai greoaie dispozitive, care necesită, de asemenea, o energie considerabilă pentru a funcționa. Cu toate acestea, acestea sunt utilizate în prezent pentru sistemele de iluminat și pentru funcționarea mașinilor electrice .
- A doua generație: aceste relee au dimensiuni destul de mici, dar se bucură de o eficiență excelentă și necesită o cantitate mică de curent electric . Acestea sunt utilizate în dispozitive medicale, telecomandă și de birou.
- A treia generație: derivată din cele din a doua generație, aceste relee au încorporat adesea un circuit integrat , care mărește performanța și numărul de sarcini pe care le-ar putea îndeplini, de asemenea datorită dimensiunilor mici, dar mai ales posibilității de a fi programate . Astfel, ia numele de releu IC .
Tipul operației
Există o mare varietate de relee pe piață, ale căror caracteristici electrice esențiale pot fi urmărite de la:
- Excitație comună: un contact este conectat direct la un capăt al bobinei; de obicei valoarea sursei de alimentare a bobinei este tensiunea de rețea (230 volți).
- Excitație separată: alimentare cu bobină și contacte de alimentare izolate; de obicei sursa de alimentare a bobinei, în aceste cazuri este de joasă tensiune (12, 24 sau 48 volți).
- Date electrice de intrare de control: tensiune , frecvență și curent absorbit;
- Capacitatea contactelor de comutare: curent nominal maxim, capacitate de rupere ; releele capabile să comute puteri mari se numesc contactoare ;
- Nivel de izolare între cele două circuite, de obicei de ordinul a sute sau mii de volți.
În ceea ce privește logica de operare, o clasificare poate fi după cum urmează:
Monostabil
Doar o poziție a contactelor este stabilă, în timp ce cealaltă apare doar atunci când este prezent semnalul de excitație de intrare: de exemplu, releele monostabile sunt cele care controlează motoarele puternice ale mașinilor mari de operare, cum ar fi macaralele aeriene, care sunt controlate de la tensiune joasă circuite din motive de siguranță.
Unele modele necesită un timp prestabilit pentru a schimba starea de comutare: acestea sunt definite ca relee temporizate ; mai precis, există o întârziere stabilită între aplicarea semnalului și comutarea circuitului, există diferite modele de relee temporizate: întârziat în pornire sau oprire, cu o singură lovitură sau ciclic. adică în deschiderea sau închiderea circuitului în orice situație.
O metodă, utilizată de ceva timp pentru a întârzia închiderea, constă în realizarea ancorei mobile prin cuplarea a două metale cu caracteristici de expansiune diferite într-o folie (așadar numită bi-metalică ): o rezistență electrică înfășurată în jurul foliei constituie elementul pe care îl asigură căldură pentru expansiunea asimetrică lentă a foii de contact mobile până când se închide. Comanda constă în aplicarea unei tensiuni la rezistor. Acest tip de releu se numește „bi-metal”. Un tip de sticlă ambalată sub vid a fost utilizat de producătorul Tektronix în osciloscoapele lor tubulare pentru a întârzia aplicarea tensiunii anodice până când catodii încălziți de filamente erau la temperatura de lucru.
Bistabil
Ceea ce poate fi realizat prin aplicarea unui semnal pe una dintre cele două intrări corespunzătoare poziției. Această caracteristică este numită și flip-flop . Caracteristicile acestor modele sunt absența consumului de energie pentru a menține poziția și persistența stării chiar și după oprirea echipamentului care le folosește. Se spune că echipamentele care aparțin acestei categorii au memorie, deoarece stochează semnalul care îl activează (prin alimentarea bobinei).
În funcție de sistemul care menține ultima poziție atinsă, releele bistabile pot fi clasificate în continuare ca releuri magnetice sau mecanice reținute. Primii sunt excitați de sursa de alimentare a bobinei de excitație și rămân în poziția "1" prin intermediul unui magnet permanent. Bobina de de-excitație creează un câmp magnetic care se opune celui produs de magnetul permanent și determină revenirea în poziția „0” datorită efectului gravitațional sau a unui arc de întoarcere. În releele ținute mecanic, poziția atinsă este blocată de un clichet mecanic care este eliberat din bobina de dezactivare.
Pas cu pas
Releul pas cu pas a fost brevetat în 1949 de Piero Giordanino, care în 1954 a fondat Finder, un lider italian din sectorul din Torino. O serie ciclică de configurații de contact este parcursă, avansând un pas cu fiecare impuls aplicat la intrare. Acestea constau dintr-un contact poziționat pe o came cu secțiune pătrată care se rotește cu o optime de rotație (pas) la fiecare impuls, contactul poate fi găsit pe partea centrală (contact închis) sau pe vârful tabloului ( contact deschis), și așa în succesiune. Acest tip de relee controlează pornirea și oprirea sistemelor de iluminat, civile sau industriale, cu comandă din mai mult de două puncte: mai multe butoane conectate împreună în paralel controlează excitația bobinei releului. De fiecare dată când bobina este alimentată prin apăsarea oricărui buton, camera se rotește cu un pas și, datorită conformației sale, alternează la fiecare acționare o poziție a contactului închis cu unul dintre contactul deschis.
Moduri de funcționare similare sunt aplicate în vechile programatoare mecanice ale mașinilor de spălat și ale mașinilor de spălat vase.
Puls
În acest fel definim releele care permit funcționarea lor printr-o sursă de alimentare limitată în timp, precis impulsiv, în general, releele care pot fi alimentate în acest mod pot fi de tip temporizat / monostabil și / sau pas cu pas
Disc
Releul de disc este utilizat pe scară largă în Italia pentru a asigura siguranța în logica de funcționare a sistemelor feroviare. Releul este utilizat în mod normal ca releu de control de poziție pentru releu de semnal luminos permanent (numai în sisteme foarte vechi, ulterior controlul de poziție a fost efectuat în curent continuu, în prezent semnalele sunt statice, astfel încât controlul a fost eliminat) și ca releu a circuitelor de cale alimentate de curent alternativ.
Principiul de funcționare, similar cu cel al contoarelor de energie tradiționale, cele cu disc care până acum câțiva ani măsurau energia utilizată în casele noastre (kWh), asigură faptul că un disc adecvat plasat în interiorul releului se mișcă doar. Dacă cuplul de acționare, proporțional la produsul a doi curenți sinusoidali și defazarea dintre ele, depășește o valoare minimă prestabilită.
Releul este proiectat pentru funcționarea în curent alternativ la frecvențe de 50, 75 și 83,3 Hz. Cele două tensiuni sinusoidale se numesc „Campanie” și „Locală”. Dacă defazarea celor două tensiuni sinusoidale este de aproximativ 90 °, frecvența este cea de proiectare, valoarea fixă a camerei este de aproximativ 80 Vca, în timp ce valoarea variabilă a campaniei (în afara fazei înainte de local) este de aproximativ 16/18 V AC releul se energizează. Prin urmare, prezența sau absența tensiunii Campaniei determină energizarea sau dezactivarea releului, dezexcitația este în orice caz garantată (în absența tensiunii) de căderea gravitațională a discului.
Speciale
Mai ales în trecut, înainte de apariția microelectronicii, au fost folosite relee cu o funcționare specială, cum ar fi cele pentru selecția descompunerii telefonice și relee repetatoare pentru semnalul telegrafic .
Amperometric
Bobina este introdusă în serie pe circuitul unui utilizator a cărui absorbție sau funcționare regulată trebuie verificată. Bobina are o rezistență internă foarte mică pentru a influența cât mai puțin curentul absorbit de sarcină și curentul care trece prin ea depinde deci de curentul absorbit de sarcină. Dacă curentul atinge o valoare suficientă, releul este alimentat. Este utilizat în calea ferată pentru a controla iluminarea lămpilor de semnalizare. Acestea se caracterizează printr-un raport de de-excitație foarte ridicat (0,6 față de 0,4 pentru relee normale), adică curentul de de-excitație este egal cu 0,6 ori curentul de excitație. Această caracteristică este utilizată pentru a determina dezactivarea releului nu numai în cazul în care o lampă fulgerează prin reducerea curentului absorbit la zero, ci și în cazul în care un defect al circuitului determină o scădere a curentului și, prin urmare, o reducerea luminozității lămpii.
Diferențiale
Releul compară curenții care curg prin două bobine de releu independente și intervine atunci când se atinge diferența stabilită în faza de proiectare și calibrare. Salvatorii de viață obișnuiți sunt un exemplu. Curenții de intrare și ieșire din circuitul nostru de origine către rețeaua de distribuție trebuie să fie aceiași și întrerupătorul îl verifică. Dacă o persoană atinge un punct viu al sistemului, o parte din curent trece de la o fază a rețelei la pământ prin corp. Întrerupătorul detectează un curent de intrare mai mare decât curentul de ieșire, unde diferența este curentul care trece prin corp și intervine prin întreruperea alimentării cu energie a sistemului. Acesta este motivul pentru care releul diferențial, utilizat în acest scop specific, este denumit în mod obișnuit salvarea vieții.
Contra cronometru
Sunt relee capabile să fie alimentate cu o întârziere în raport cu momentul în care sunt alimentate (întârziere la excitație) sau capabili să se dezactiveze cu o întârziere în raport cu momentul întreruperii alimentării (întârziere la de-excitație). Erau obiecte destul de complexe care foloseau, de exemplu, membrane cu găuri calibrate și reglabile, care permit trecerea aerului cu timpi reglabili. Acum au fost înlocuite de circuite electronice simple. Întârzierile scurte de dezactivare (de ordinul a câteva secunde) se obțin acum prin conectarea în paralel la bobină a unui condensator care se încarcă în faza de alimentare și continuă să alimenteze releul atunci când alimentarea cu energie încetează.
Tipologie
Puteți găsi electronice, electromagnetice , cu inducție , semiconductoare și termice. Releul electromagnetic este cel mai comun și constă dintr-un electromagnet .
Un electromagnet
Releul electromagnet este cel mai comun tip de releu, unde contactele și electromagnetul sunt conținute într-un recipient mic, de obicei din plastic. Aceste contacte sunt modificate prin energizarea și dezactivarea electromagnetului, care modifică starea contactelor electrice prin intermediul unei transmisii. Acest tip de releu este de obicei conectat cu un semiconductor, numit diodă de volant , conectat în paralel cu solenoidul, pentru a-și îmbunătăți funcționarea în timpul tranzitorilor rapide.
Stuf uscat
Reed-ul uscat este un tip de releu monostabil în care contactele sunt conținute într-un bec de sticlă închis ermetic, în interiorul căruia a fost introdus gaz inert. Cele două foi metalice care alcătuiesc contactul sunt realizate din material feromagnetic , astfel încât, atunci când sunt lovite de un câmp magnetic extern, acestea se magnetizează temporar și se atrag reciproc. Există, de asemenea, o versiune cu contact normal închis, realizată cu o folie din material neferomagnetic care este în contact cu o folie în poziția de repaus. Există o versiune cu a treia placă, utilizată ca deviator.
Avantajul acestui dispozitiv este uzura redusă în timp, datorită protecției totale a contactelor de praf și umiditate, precum și a riscului redus de aprindere a arcurilor electrice. Închiderea contactului poate avea loc printr-un solenoid care înconjoară becul, sau cu un electromagnet, dar și cu un câmp produs de un magnet apropiat de dispozitiv. Acest sistem este utilizat în contactele magnetice ale alarmelor.
Mercur
Un tip similar stufului uscat, a cărui foaie mobilă, exploatând fenomenul capilarității , este în permanență udă cu mercur , un metal lichid, nemagnetic și conductiv. Au avantajul că au o uzură redusă la contact, dar pot funcționa doar într-o singură poziție.
Stare solidă
Numite și „circuite statice” sau „circuite PWM”, disponibile pentru funcționarea cu tensiuni alternative, au caracteristica de a nu avea contacte mecanice. Acestea constau din două circuite electronice separate galvanic unul de celălalt printr-un optocuplator (mai des cu optotriac : un optocuplator cu un fototriac în loc de fototranzistor), piesa care funcționează în serie cu sarcina, constă dintr-un triac , activat și dezactivat de un semnal la un nivel logic care acționează optocuplatorul. Există un tip numit „trecere zero”, care închide și deschide circuitul, aproape de trecerea zero a sinusoidului, minimizând vârful curent generat pe linie. Sunt furnizate pentru diferite puteri, de la câțiva wați la câțiva kilowați. Costul lor este ridicat, practic imun la uzură, sunt utilizați în circuite supuse unei frecvențe ridicate de funcționare și unde este necesară o fiabilitate ridicată în timp.
Circuit integrat
Funcția de releu poate fi realizată și de dispozitive cu circuite integrate , în aplicații în care curentul și tensiunea sunt de mică valoare și sunt necesare fiabilitate și viteză de comutare ridicate, acest tip de dispozitiv este utilizat pe scară largă; se numesc comutatoare analogice și producătorii sunt la fel ca circuitele integrate. Deschiderea și închiderea circuitului are loc printr-o joncțiune , prin urmare nu este supusă uzurii, spre deosebire de un contact mecanic. Initial limita lor a fost constituita de valoarea rezistiva a "contactului", daca in deschidere fiind de ordinul giga ohmilor este echivalent cu un contact deschis, la inchidere nu a scazut sub cateva zeci de ohmi, o valoare suficient de mica pentru majoritatea aplicațiilor; dispozitivele actuale au valori de închidere mai mici de un ohm și frecvențe de lucru de sute de MHz. Comanda de activare constă dintr-un semnal de nivel logic. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că astfel de circuite nu au izolare galvanică între semnalul de activare și circuitul controlat. Pachetul poate fi din plastic, ceramică sau metal. Funcția circuitului poate fi foarte simplă, ca un singur comutator, sau mai complexă, ca un multiplexor . Producătorul istoric specializat în aceste dispozitive este Siliconix.
Deteriorarea și uzura
La aceste dispozitive curentul care curge în contact este foarte mic, dar în timp provoacă formarea de oxid pe suprafața contactelor, împiedicând trecerea curentului. Din acest motiv, unele relee adoptă auto-curățarea ca măsură de precauție, adică prevăd în mod deliberat că în faza de închidere și deschidere contactele trebuie să alunece ușor între ele. În cazul în care aceste dispozitive sunt utilizate în mod necorespunzător, prin urmare cu sarcini cu o absorbție ridicată, este posibil să întâlniți cu ușurință o lipire a contactelor electrice datorită topirii lor.
Notă
- ^ Relè , în Treccani.it - Treccani Vocabulary online , Institute of the Italian Encyclopedia.
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikibooks conține un modul privind utilizarea releului în casă -
Wikționarul conține dicționarul lema « releu » -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe relee
linkuri externe
- Relè , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
- ( EN )Relè , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- https://www.findernet.com/it/italy Informații despre relee electromecanice, electronice și toate tipurile de relee industriale.
- https://web.archive.org/web/20061107225853/http://automationcontrol.bravehost.com/relay/relay_intro.htm Introducere în releu din automatizare și control. (Website expirat)
- Un articol despre relee, de Enrico Biagi , pe electroyou.it .
- www.elektro.it: Relee auxiliare și relee de timp , contoare de impulsuri , pe elektro.it .
- Relè , în Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene.
| Controlul autorității | Tesauro BNCF 29568 · LCCN (EN) sh85041985 · GND (DE) 4049354-4 · BNF (FR) cb11967349z (dată) · NDL (EN, JA) 00.565.306 |
|---|
