Relè (CC): 99,9% in meno di alimentazione e opzione di blocco: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

La commutazione dei relè è un elemento fondamentale dei sistemi di controllo elettrico. Risalenti almeno al 1833, furono sviluppati i primi relè elettromagnetici per i sistemi di telegrafia. Prima dell'invenzione dei tubi a vuoto, e in seguito dei semiconduttori, i relè venivano usati come amplificatori. Cioè, quando si convertono segnali a bassa potenza in segnali a potenza più elevata, o quando la commutazione remota del carico era vantaggiosa o necessaria, i relè erano l'opzione all'avanguardia. Le stazioni telegrafiche erano collegate da chilometri di filo di rame. La resistenza elettrica in quei conduttori limitava la distanza alla quale il segnale poteva essere comunicato. I relè permettevano di amplificare o "ripetere" il segnale lungo il percorso. Questo perché ovunque fosse collegato un relè, poteva essere iniettata un'altra fonte di alimentazione, aumentando il segnale abbastanza da inviarlo più in basso lungo la linea.

La commutazione dei relè elettromagnetici potrebbe non essere più una tecnologia all'avanguardia, tuttavia è ancora ampiamente utilizzata nel controllo industriale e dove è richiesta o richiesta una vera commutazione con isolamento galvanico. I relè a stato solido, la seconda delle due categorie principali di interruttori a relè, presentano alcuni vantaggi rispetto ai relè elettromagnetici. Gli SSR possono essere più compatti, più efficienti dal punto di vista energetico, ciclici più veloci e non hanno parti mobili.

Lo scopo di questo articolo è mostrare un metodo semplice per aumentare l'efficienza energetica e la funzionalità degli interruttori relè elettromagnetici azionati in CC standard.

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Passaggio 1: i 3 tipi comuni di relè elettromagnetici

1. Standard Non-Latching (monostabile):

• Singola bobina di filo smaltato che circonda un nucleo a bassa permeabilità magnetica (magnetizzato solo quando la bobina è eccitata).
• L'armatura dell'interruttore è tenuta nel suo stato stabile (non tirata dentro) da una molla.
• Richiede l'applicazione di una tensione CC alla bobina, in entrambe le polarità, per tirare l'armatura dell'interruttore.
• Richiede una corrente continua per magnetizzare temporaneamente l'espansione polare sull'armatura e mantenere questo stato.
• È necessaria più corrente per tirare l'armatura rispetto a quella necessaria per trattenerla.

Usi: uso generale.

2. Latch (bistabile):

Tipo di bobina singola:

• Singola bobina di filo smaltato che circonda un nucleo semi-magneticamente permeabile (rimane leggermente magnetizzato).
• Indotto dell'interruttore tenuto in stato sbloccato (non tirato dentro) da una molla.
• Richiede solo un breve impulso di alimentazione CC da applicare alla bobina, in una polarità, per tirare e bloccare magneticamente l'armatura dell'interruttore in questo stato.
• Richiede solo un breve impulso di polarità inversa da applicare alla bobina per sbloccarsi.

Tipo di doppia bobina:

• Due bobine di filo smaltato che circondano un nucleo semi-magneticamente permeabile (rimane leggermente magnetizzato).
• Indotto dell'interruttore tenuto in stato sbloccato (non tirato dentro) da una molla.
• Richiede solo un breve impulso di alimentazione CC da applicare a una bobina, in una polarità, per tirare e bloccare magneticamente l'armatura dell'interruttore in questo stato
• Richiede solo un breve impulso di alimentazione CC da applicare alla seconda bobina, in una polarità, per sbloccare.

Usi: al di fuori del controllo industriale, utilizzato principalmente per la commutazione del segnale RF e audio.

3. Tipo di canna:

• Singola bobina di filo smaltato che circonda un nucleo a bassa permeabilità magnetica (magnetizzato solo quando la bobina è eccitata).
• Contatti a molla in metallo ravvicinati sigillati ermeticamente in un tubo di vetro (canna).
• Reed è posizionato vicino alla bobina.
• I contatti sono mantenuti in uno stato stabile dalla loro tensione della molla.
• Richiede una tensione CC da applicare alla bobina, in entrambe le polarità, per aprire o chiudere i contatti.
• Richiede una corrente continua per mantenere magneticamente i contatti in uno stato non stabile.

Usi: utilizzato quasi esclusivamente per la commutazione di piccoli segnali.

Passaggio 2: vantaggi e svantaggi dei 3 tipi

1. Standard Non-Latching (monostabile):

Professionisti:

• Di solito il più facilmente disponibile.
• Quasi sempre l'opzione più economica.
• Versatile e affidabile.
• Nessun circuito driver richiesto.

Contro:

• Non efficiente dal punto di vista energetico quando guidato in modo convenzionale.
• Produce calore quando viene eccitato per una lunga durata.
• Rumoroso durante il cambio.

2. Latch (bistabile):

Professionisti:

• Efficienza energetica, a volte più degli SSR.
• Una volta attivato, mantiene entrambi gli stati anche in assenza di alimentazione.

Contro:

• Meno facilmente disponibile rispetto ai relè standard.
• Quasi sempre un prezzo superiore ai relè standard.
• Di solito meno opzioni di configurazione dell'interruttore rispetto ai relè standard.
• Richiede circuiti del driver.

3. Canna:

Professionisti:

Solitamente il più compatto dei 3 tipi

Contro:

Più specializzati, meno disponibili, meno opzioni

Passaggio 3: spremere quel succo come un avaro

Un modo convenzionale per ridurre la corrente di mantenimento di un relè standard consiste nel collegare la bobina attraverso un resistore in serie con un condensatore elettrolitico di grande valore in parallelo con il resistore. La maggior parte dei relè senza ritenuta richiede solo circa 2/3 (o meno) della corrente di attuazione per mantenere lo stato.

Quando viene applicata l'alimentazione, un picco di corrente sufficiente ad attivare il relè scorre attraverso la bobina mentre il condensatore si carica.

Una volta che il condensatore è carico, una corrente di mantenimento viene limitata e fornita attraverso il resistore in parallelo.

Passaggio 4: massimizza il tuo miserly malizia

Secondo premio nella sfida Consigli e trucchi per l'elettronica