Kako rade električni zaporni releji: kontrola impulsa, vrste zavojnica i primjene

Zamislite regulator ulične rasvjete koji mora zapamtiti svoje stanje uključivanja nakon prekida napajanja ili pametni mjerač koji mora održavati status prekidača netaknutim tijekom nestanka. Konvencionalni relej ispušta armaturu u trenutku kada napon svitka nestane, gubi stanje kontakta i prisiljava sustav da ponovno nauči položaj pri ponovnom pokretanju. Električni zaporni relej ne. Ostaje točno tamo gdje je bio, s nultom strujom zavojnice, jer je njegov magnetski krug namjerno izgrađen s dva stabilna položaja. Ta jedina razlika u ponašanju razlog je zašto su releji za zaključavanje zadani izbor u pametnim mjeračima, kontroli rasvjete, infrastrukturi punjenja i mnogim drugim dizajnima za prebacivanje snage.

Ovaj članak objašnjava kako rade električni releji za zatvaranje, što odvaja verzije s jednom zavojnicom od dvostruke zavojnice, koje su specifikacije zapravo važne i što inženjeri obično propuštaju kada ih dizajniraju u proizvod.

Što je električni relej za zatvaranje?

Električni zaporni relej, koji se naziva i dvostabilni ili impulsni relej, je elektromehanički sklopni uređaj koji zadržava svoj kontaktni položaj nakon što je zavojnica bez napona. Stiardni monostabilni relej vraća se u zadani položaj kontakta kada prestane struja zavojnice; zaporni relej zaključava armaturu u posljednjem naređenom stanju pomoću trajnog magneta ili posebno oblikovanog magnetskog kruga. Kratak strujni impuls kroz zavojnicu, obično nekoliko depostavitiaka milisekundi, dovoljan je za promjenu stanja.

Podatkovne tablice koriste dva važna pojma: set and resetirati . Set pomiče kontakte u radni položaj; reset ih vraća u otpušteni položaj. Kada impuls završi, relej drži tu poziciju neograničeno dok ne stigne sljedeći impuls.

Zaporni relej s jednom zavojnicom

Jedna zavojnica obavlja i postavljanje i ponovno postavljanje. Razlika je u polaritetu primijenjenog impulsa: pozitivni impuls postavlja kontakte, a negativni ih resetira. Ovo pojednostavljuje konstrukciju releja i smanjuje broj priključaka zavojnice, ali pogonski krug mora moći preokrenuti napon na zavojnici.

Relej s dvostrukom zavojnicom

Dizajn s dvostrukom zavojnicom osigurava dvije odvojene zavojnice na istom magnetskom krugu. Aktiviranje jedne zavojnice postavlja relej; energiziranje drugog ga resetira. Nije potrebno mijenjanje polariteta, što čini kontrolni krug jednostavnijim i odgovara izlazima mikrokontrolera koji pokreću samo pozitivne impulse.

Neke obitelji proizvoda pokrivaju obje opcije pod istim otiskom. The FH31L Serija je, na primjer, dostupna s jednom zavojnicom ili s dvostrukim zavojnicama, tako da isti raspored PCB-a može služiti različitim strategijama upravljanja.

FH31L 80A relej za zatvaranje s opcijama s jednom ili dvostrukom zavojnicom Ovaj relej za zatvaranje od 80 A podržava konfiguracije s jednom i dvostrukom zavojnicom na istom tlocrtu, što ga čini fleksibilnim izborom za pametna brojila koja trebaju usklađenost s UC2 i nisku snagu u stanju pripravnosti. Pogledajte proizvod →

Ako trebate šire osvježenje o kontaktima i logici odabira, naš vodič kako rade releji, vrste kontakata i kriteriji odabira prolazi kroz osnove.

Kako funkcionira magnetski mehanizam za zatvaranje

Ključ je trajni magnet smješten u kotvu ili strujni krug jezgre. U jednom stabilnom položaju, tok magneta drži armaturu na jezgri i drži kontakte zatvorenima. Kada strujni impuls teče kroz zavojnicu u ispravnom smjeru, on stvara tok koji se suprotstavlja toku stalnog magneta. Nakon što je suprotni tok dovoljno jak, armatura se oslobađa i zanjiše u drugu poziciju, gdje je ponovno drži magnet, ovaj put s otvorenim kontaktima. Struja zavojnice tada se može ukloniti.

Zbog toga zavojnica treba energiju samo tijekom prijelaza. Sila zadržavanja dolazi od magneta, a ne od kontinuirane struje. U standardnom monostabilnom releju, sila držanja nestaje sa strujom zavojnice; u zapornom releju, po dizajnu je stalan.

Praktična sekvenca prebacivanja je kratka i deterministička:

1. Regulator primjenjuje postavljeni impuls dovoljne amplitude i širine.
2. Armatura se pomiče i kontakti mijenjaju stanje.
3. Zavojnica se otpušta, a permanentni magnet zadržava novi položaj.
4. Za sljedeći ciklus, impuls resetiranja (obrnuti polaritet za relej s jednom zavojnicom ili drugi svitak u releju s dvostrukom zavojnicom) vraća kontakte.

Jednostruka zavojnica u odnosu na dvostruku zavojnicu: što odabrati?

Izbor se rijetko odnosi na sam relej. Radi se o vašem pogonskom krugu, kontrolnoj margini i prostoru na PCB-u.

Za prostorno ograničene mjerne ploče, relej s jednom zavojnicom smanjuje usmjeravanje na strani zavojnice na dva traga. Za višekanalne industrijske ploče, relej s dvostrukom zavojnicom omogućuje PLC-u da upravlja svakom zavojnicom izravno bez brige o okretanju polariteta.

Ključne specifikacije koje treba procijeniti prije kupnje

Podatkovne tablice releja sa zabravljivanjem izgledaju slično tablicama podataka standardnih releja, ali tri parametra zaslužuju dodatnu pozornost: otpor zavojnice, minimalna postavljena/ponovno postavljena širina impulsa i kontaktni materijal.

Kontaktni materijal jedna je od najzanemarenijih specifikacija. Srebrni kositreni oksid (AgSnO2) otporan je na zavarivanje i elektrolučnu eroziju mnogo bolje nego fino srebro za opterećenja s velikim udarima kao što su kondenzatori, LED pokretači i motori. Ako vaše opterećenje troši nekoliko puta više struje od stacionarne struje pri uključivanju, odaberite relej s kontaktima AgSnO2.

UL TUV CQC RoHS REACH

Gdje se koriste električni releji za zatvaranje

Bi-stabilno ponašanje releja za zaključavanje izravno se preslikava na zahtjeve stvarnog svijeta.

Pametna brojila i oprema za pametnu mrežu

Pametna brojila moraju pamtiti stanje veze čak i kada mreža nestane, i moraju raditi s vrlo malom snagom u stanju pripravnosti. The W30L jedan je primjer releja za zaključavanje dizajniranog posebno za pametna mjerača i aplikacije za kontrolu rasvjete, s opcijom ručnog upravljanja za ručno upravljanje tijekom instalacije.

W30L 40A/50A relej za zatvaranje s ručnim upravljanjem Dizajniran za pametna brojila i kontrolu rasvjete, ovaj zaključani relej nudi nisku snagu u stanju pripravnosti, ručni upravljački prekidač za instalaciju i UL/TUV/CQC certifikat, koji odgovara aplikacijama koje štede energiju. Pogledajte proizvod →

Mjerač troši snagu zavojnice samo nekoliko milisekundi po operaciji prebacivanja, što cijeli mjerni krug održava unutar uskih energetskih proračuna.

Upravljanje rasvjetom i pametni dom

Krugovi rasvjete često se prebacuju s dva ili više mjesta. Relej za zaključavanje u središnjoj upravljačkoj ploči prima kratke impulse od tipkala ili kućnog upravljača i održava stanje osvjetljenja bez kontinuirane potrošnje svitka. Verzije s dva kontakta mogu prebaciti i aktivnu i neutralnu liniju, poboljšavajući sigurnost u kućanskim instalacijama.

Nova infrastruktura za energiju i punjenje

Pretvarači, fotonaponski sustavi i stupovi za punjenje izmjeničnom strujom koriste zaporne releje za spajanje i odspajanje opterećenja. Modeli za jaku struju podnose prebacivanje kontakata od 100 A, 120 A ili čak 125 A, što je korisno za distribuciju energije i sustave za pohranu energije.

Za prebacivanje veće struje, FH21L nudi mogućnost prebacivanja od 90 A i reprezentativan je izbor za upravljanje opterećenjem u novim energetskim instalacijama.

FH21L 90A relej za zaključavanje za upravljanje opterećenjem S mogućnošću prebacivanja od 90 A i verzijama s jednom ili dvostrukom zavojnicom, ovaj relej usklađen s TUV-om odgovara novom upravljanju energetskim opterećenjem i može se integrirati s šantovima ili transformatorima za postavke mjerenja. Pogledajte proizvod →

Industrijska kontrola i snaga podataka

Industrijske ploče koriste zaporne releje kada stroj mora zapamtiti svoje stanje nakon prekida procesa. Podatkovni izvori napajanja također ih koriste za održavanje distribucije struje u poznatoj konfiguraciji nakon prestanka rada. Iste prednosti male snage i držanja stanja vrijede za sve ove vertikale. Ako je mjerenje dio vašeg sljedećeg projekta, također možete pregledati naše pregled primjene pametnog mjerača električne energije za sveobuhvatni pregled zahtjeva releja, strujnog transformatora i šantova.

Dizajn pogonskog kruga: četiri uobičajene pogreške

Relej je samo polovica dizajna. Pogonski krug određuje hoće li se relej za zatvaranje zaista zabraviti.

1. Korištenje jednostavne povratne diode na releju s jednom zavojnicom

Povratna dioda preko zavojnice štiti pokretački program, ali u releju za zaključavanje s jednom zavojnicom također ubija povratni impuls, jer dioda provodi u obrnutom smjeru i učinkovito kratko spaja negativni impuls. Upotrijebite H-most i postavite komponente za potiskivanje tako da ne ograničavaju impuls obrnutog polariteta.

2. Zanemarivanje minimalne širine impulsa i struje

Ako je impuls prekratak ili napon zavojnice padne, armatura možda neće dosegnuti stabilan magnetski položaj. Izmjerite napon na stezaljkama zavojnice, ne na izvoru napajanja, i koristite minimalnu širinu impulsa iz podatkovne tablice s marginom od 20-30%.

3. Zaboravljanje na Contact Inrush

Kapacitivna ili motorna opterećenja mogu povući mnogo puta veću struju od stacionarne struje nekoliko milisekundi. Ovaj udar se događa točno kada se kontakti zatvore i može zavariti lagane kontakte. Odaberite relej s nazivnom strujom kontakta iznad najgoreg slučaja udarnog udara, a ne opterećenja u stabilnom stanju.

4. Ostavljanje zavojnice pod naponom

Zaporni relej ne treba kontinuiranu struju svitka. Ako programska pogreška drži postavljeni tranzistor uključenim, zavojnica se može pregrijati, a kontinuirani tok u jednom smjeru može se suprotstaviti trajnom magnetu tijekom cijelog vijeka trajanja proizvoda. Uvijek isključite pogonski stupanj nakon potrebne širine impulsa.

Često postavljana pitanja

P1: Troši li električni relej za zatvaranje neprekidno energiju?

Ne. Zavojnica troši struju samo tijekom podešenog ili ponovnog impulsa, obično tijekom desetaka milisekundi. Nakon impulsa, trajni magnet drži armaturu u položaju, tako da je potrošnja energije u stabilnom stanju nula.

P2: Što se događa ako je postavljeni puls prekratak?

Armatura se može početi kretati, ali ne može doći do suprotnog stabilnog položaja. Kada puls završi, permanentni magnet povlači armaturu natrag u prvobitno stanje ili kontakti poskakuju između položaja. Provjerite podatkovnu tablicu za minimalnu širinu impulsa i dodajte marginu.

P3: Mogu li zamijeniti standardni relej s relejem za zaključavanje na mojoj postojećoj PCB?

Ne bez promjene pogonskog kruga. Standardni upravljački program releja koji prebacuje istosmjernu struju u jednom smjeru ne može resetirati relej s jednom zavojnicom. Potreban vam je H-most ili zasebna zavojnica za resetiranje. Oznake kontakata i napon zavojnice također moraju odgovarati vašem opterećenju i napajanju.

P4: Je li lakše dizajnirati relej s jednom zavojnicom ili s dvije zavojnice?

Za većinu inženjera dvostruka zavojnica je lakša jer svaku zavojnicu pokreće jednostavan unipolarni tranzistor i nije potrebno mijenjanje polariteta. Jednostruka zavojnica štedi prostor na PCB-u i troškove, ali zahtijeva H-most ili pokretač pumpe za punjenje.

P5: Koliko dugo zaključani relej može zadržati svoje stanje bez napajanja?

Neograničeno u praktičnom smislu, sve dok mehanički dijelovi i trajni magnet zadrže svoja svojstva. Podatkovne tablice obično specificiraju mehanički životni vijek od 100.000 do 1.000.000 operacija, a držani položaj održava se tijekom životnog vijeka proizvoda, a ne tijekom vremenskog trajanja.

Električni zaporni releji rješavaju temeljni problem: kako zadržati stanje sklopke bez plaćanja kontinuirane snage zavojnice. Princip rada je jednostavan, trajni magnet i kratki impuls upravljaju dvama stabilnim položajima, ali pojedinosti o vrsti zavojnice, širini impulsa, kontaktnom materijalu i topologiji pogona odlučuju hoće li proizvod biti pouzdan godinama ili otkaže u prvom mjesecu. Počnite od opterećenja, zatim krenite unatrag do pokretača zavojnice i provjerite svaki parametar na podatkovnoj tablici na vašoj radnoj temperaturi.

Fanhar proizvodi širok raspon električnih zapornih releja od 8 A do 125 A, s opcijama s jednom zavojnicom i dvostrukom zavojnicom, UL/TUV/CQC certifikatima i materijalima usklađenim s RoHS. Ako procjenjujete određeno mjerenje, rasvjetu ili dizajn nove energije, stranice proizvoda na ovoj stranici uključuju detaljne specifikacije koje možete izravno usporediti sa svojim profilom opterećenja.