Fonaments del relé i aplicacions industrials

Un relé és un component elèctric que aconsegueix un control automàtic del circuit mitjançant canvis en els senyals d'entrada. Quan la quantitat d'entrada arriba a una condició establerta, pot completar l'acció de commutació al circuit de sortida, ja sigui connectant, desconnectant o canviant el circuit. S'utilitza àmpliament en el control d'automatització, sistemes d'alimentació, equips industrials, dispositius d'energia nova, equips de comunicació i electrònica d'automòbils, i és un component important dels sistemes de control industrial.

 

Bàsicament, un relé és un tipus d'"interruptor automàtic" que pot utilitzar un petit corrent per controlar el funcionament d'un circuit d'alta{0}}intensitat, aconseguint funcions com ara l'ajust automàtic, la protecció de seguretat, la conversió del senyal i el control remot. En els equips industrials moderns, els relés solen incorporar un nucli de ferro de relé, un nucli d'electroimant i un nucli de bobina de relé fets de materials magnètics d'alta-permeabilitat per millorar la permeabilitat magnètica i la sensibilitat operativa.

 

 

 

Normalment, un relé consisteix en un sistema de circuit magnètic, un sistema d'accionament i un sistema de contacte, que inclou principalment un nucli de ferro, una bobina, una armadura, un conjunt de contactes i un mecanisme de reinici.

 

Quan la bobina s'activa, es genera un camp magnètic a l'interior de la bobina. Aquesta força magnètica atrau l'induït, fent-lo moure i canviar els contactes, controlant així el circuit perquè s'encengui o apagui. Quan la bobina està des-energitzada, el camp magnètic desapareix i els contactes tornen al seu estat original sota l'acció de la força de la molla.

 

En la fabricació de relés industrials, el nucli de ferro pur i els nuclis de ferro magnètic suau per a relés s'utilitzen habitualment al circuit magnètic. Les seves característiques principals inclouen:

 

Permeabilitat magnètica estable

Baixa pèrdua d'histèresi

Velocitat de resposta ràpida

Baix magnetisme residual

Bona resistència a la fatiga

 

El nucli de ferro DT4C i el nucli de ferro del relé de CA DT4C són materials de ferro pur magnètic suau típics, adequats per a relés de CA i entorns operatius d'alta-freqüència.

 

 

El procés de treball d'un relé es pot dividir en dues etapes: activació i desactivació.

 

Després que la bobina rep la seva tensió nominal, el camp magnètic genera una atracció electromagnètica, empenyent l'armadura per moure's, fent que els contactes normalment oberts es tanquin i els contactes normalment tancats s'obrin. Quan es talla l'alimentació, el camp magnètic desapareix i l'armadura torna a la seva posició original sota l'acció de la molla de retorn i els contactes tornen al seu estat inicial.

 

En aquest procés, les propietats magnètiques del nucli del relé electromagnètic afecten directament el temps de funcionament, l'estabilitat i la vida útil del relé. Els nuclis de relé de ferro pur d'alta qualitat-redueixen eficaçment les pèrdues magnètiques i milloren la consistència operativa.

 

Alguns relés industrials també utilitzen un nucli de relé niquelat amb un procés de capa inferior de coure per millorar la resistència a la corrosió i l'estabilitat dimensional, cosa que els fa adequats per a entorns industrials complexos, d'alta-temperatura i humits.

 

 

1. Ampliació del rang de control

Els relés poden canviar diversos circuits amb un sol senyal de control, controlant simultàniament diversos dispositius i jugant un paper crucial en els sistemes d'automatització.

 

2. Amplificació de circuits

Els relés poden controlar càrregues de potència més grans amb senyals d'entrada petits, la qual cosa permet el control de baixa-tensió dels sistemes d'alta-tensió.

 

3. Control automàtic i enclavament

Els relés poden formar circuits de control automatitzats amb PLC, sensors, contactors i altres components per aconseguir el control lògic, la protecció d'enclavament i la commutació d'estat.

 

4. Protecció de seguretat

Els relés proporcionen protecció contra sobreintensitat, sobretensió, subtensió, retard{0}}de temps i sobreescalfament, i s'utilitzen àmpliament en els sistemes de seguretat d'equips industrials.

 

 

Tot i que els relés i els contactors funcionen amb principis similars, les seves aplicacions són diferents.

 

Els relés s'utilitzen principalment en circuits de control i control de senyal, adequats per a sistemes de control lògic o de baix-intensitat; Els contactors s'utilitzen principalment per al control del circuit principal, adequats per encendre o apagar amb freqüència càrregues d'alta potència-.

 

En termes generals:

Els relés tenen una capacitat de contacte menor. Els contactors tenen una capacitat de contacte més gran. Els relés posen l'accent en la precisió del control. Els contactors posen l'accent en la capacitat de càrrega.

 

En el control industrial, el rendiment del nucli de ferro per al relé de control industrial afecta directament la velocitat de resposta i l'estabilitat del relé.

 

 

 

Tensió nominal de funcionament

Es refereix a la tensió requerida per la bobina del relé per al funcionament normal i es pot dividir en tipus AC i DC.

Estira-la tensió i allibera la tensió

La tensió d'entrada-és la tensió mínima necessària perquè el relé comenci a funcionar; la tensió d'alliberament és el valor de tensió quan el relé torna al seu estat original.

Capacitat de contacte

Això fa referència a la tensió i corrent màxims que pot transportar el relé, determinant la seva capacitat de control.

Resistència de la bobina

La resistència DC de la bobina afecta el consum d'energia i la dissipació de calor.

Vida mecànica vs. Vida elèctrica

La vida mecànica es refereix al nombre d'operacions en condicions sense-càrrega; La vida elèctrica es refereix a la vida útil en condicions de càrrega.

 

 

Relés electromagnètics

Els relés electromagnètics són el tipus més utilitzat a la indústria, caracteritzats per la seva estructura senzilla, velocitat de resposta ràpida i facilitat de manteniment.

El seu circuit magnètic bàsic normalment utilitza nuclis de ferro magnètic suau per a relés i nuclis de bobina per a relés electromagnètics per millorar l'eficiència de la resposta magnètica.

Actualment, els nuclis de relé de forja en fred-i els processos de forja de nucli de ferro de relé DT4C-en fred s'utilitzen àmpliament en la fabricació de relés de precisió, millorant de manera efectiva la precisió dimensional i la consistència del lot.

 

Relleus intermedis

Els relés intermedis s'utilitzen principalment per a l'amplificació del senyal, la conversió lògica i l'expansió de contactes, i s'utilitzen àmpliament en sistemes de control PLC.

Les seves característiques inclouen:

Nombre de contactes
Funcionament sensible
Talla petita
Control fiable

Alguns productes utilitzen nuclis d'acer de relé i nuclis de relé de ferro pur per millorar l'estabilitat en entorns de funcionament freqüent.

 

Relé actual

Els relés de corrent funcionen en funció dels canvis de corrent, utilitzats principalment per a la protecció contra sobreintensitat i subintensitat.

Les seves bobines solen estar connectades en sèrie al circuit principal per a la monitorització del corrent-en temps real.

 

Relé de voltatge

Els relés de tensió funcionen en funció dels canvis de tensió, proporcionant protecció contra sobretensió, subtensió i tensió zero-.

A causa de la necessitat de monitoritzar la tensió-en temps real, les seves bobines solen tenir una alta impedància.

 

Relleu de temps

Els relés de temps permeten un control retardat i s'utilitzen habitualment per al control del temps en equips de producció automatitzats.

Segons la seva estructura, es poden classificar en:

Electromagnètic
Electrònica
Aire-amortit
Digital

Els sistemes industrials moderns solen utilitzar relés de temps electrònics per millorar la precisió del control.

 

Relé tèrmic

Els relés tèrmics s'utilitzen principalment per a la protecció contra sobrecàrregues del motor. El seu principi bàsic es basa en la deformació d'una banda bimetàl·lica a causa de la calor, que acciona els contactes.

Prevenen eficaçment:

Sobrecàrrega del motor

Funcionament-monofàsic

Sobreintensitat prolongada

 

Relleu de velocitat

Els relés de velocitat s'utilitzen principalment per al control del frenat del motor i la detecció de velocitat.

Quan la velocitat del motor arriba al valor establert, els contactes del relé s'accionen, aconseguint un control d'enclavament o una frenada inversa.

 

Relé de nivell de líquid

Els relés de nivell de líquid aconsegueixen un control automàtic detectant canvis en el nivell de líquid i s'utilitzen àmpliament en:

Sistemes de tractament d'aigües
Equip d'emmagatzematge de líquids
Sistemes de refrigeració industrial

Relé de pressió

Els relés de pressió s'utilitzen principalment en sistemes hidràulics i pneumàtics per aconseguir la detecció de pressió i el control automàtic.

Quan la pressió arriba al valor establert, els contactes canvien automàticament, aconseguint l'enllaç de l'equip.

 

 

El rendiment magnètic i la vida útil d'un relé depenen en gran mesura del material del nucli.

Els relés industrials moderns solen utilitzar:

 

Nucli de ferro pur
Electricista Nucli de ferro pur
Nuclis de ferro magnètic suau per a relés
Nucli d'acer de relé

Aquests materials tenen una alta permeabilitat i una baixa coercivitat, millorant eficaçment:

Velocitat d'accionament
Estabilitat d'activació
Baix consum d'energia
Resposta d'alta-freqüència

 

Pel que fa als processos de fabricació, els processos d'encapçalament en fred del nucli de relé i els processos de nucli de relé de forja en fred milloren la consistència dimensional del producte i la resistència mecànica, fent-los aptes per a la producció automatitzada en massa.

 

A més, els components estructurals de precisió, com ara els pins del nucli i els pins del relé, també afecten la precisió del muntatge i l'estabilitat{0}}a llarg termini dels relés.

 

 

 

Amb el desenvolupament de l'automatització industrial, les noves energies, els vehicles elèctrics i la fabricació intel·ligent, els relés evolucionen en les següents direccions:

 

Miniaturització
Alta fiabilitat
Alta freqüència
Baix consum d'energia
Intel·ligència
Llarga vida útil

 

Especialment en vehicles d'energia nova, sistemes de control d'alta-tensió i equips d'automatització industrial, la demanda deNucli de ferro pur, peces de relé de nucli de ferro i materials magnètics suaus d'alt rendiment-continuen creixent.

 

En el futur, els nuclis magnètics suaus de la sèrie DT4C d'alta precisió-, la tecnologia d'encapçalament en fred de precisió i les estructures electromagnètiques altament estables es convertiran en direccions de desenvolupament importants per als relés industrials.