YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. объясняет, почемуЭлектромагнитное релеостается распространенным явлением в промышленных системах управления, несмотря на развитие технологий полупроводниковой и цифровой коммутации.
Промышленные системы управления значительно изменились благодаря ПЛК, датчикам, преобразователям частоты, средствам удаленного мониторинга и сетевым контроллерам. Тем не менее, многие шкафы управления по-прежнему содержат обычные электромеханические реле. Их дальнейшее использование — это не просто вопрос устаревшей конструкции оборудования. Во многих приложениях базовая структура реле по-прежнему обеспечивает практическое сочетание электрической изоляции, простого переключения и гибкого управления цепями.
Основная функция реле не изменилась: относительно небольшой управляющий сигнал воздействует на контакты в другой цепи. Такое разделение полезно, когда контроллер и управляемая нагрузка имеют разные электрические характеристики.
Например, выход ПЛК не может быть предназначен для прямого переключения контактора двигателя, соленоида, цепи сигнализации или другой нагрузки. Реле может находиться между контроллером и нагрузкой, обеспечивая дополнительный интерфейс переключения.
Три характеристики особенно важны:
Эти характеристики делают реле полезными, даже если окружающая система управления высокоавтоматизирована.
Современное оборудование автоматизации часто сочетает в себе низковольтные электронные схемы управления с высоковольтными нагрузками. Эти схемы должны взаимодействовать, не обязательно будучи напрямую подключены.
Электромагнитное реле использует катушку и контактный механизм для создания такого разделения. Когда катушка находится под напряжением, ее магнитное поле перемещает якорь, изменяя состояние контактов.
Таким образом, схема управления управляет реле без прямой передачи тока нагрузки через выход контроллера.
| Требование к управлению | Функция реле |
|---|---|
| Отдельные цепи управления и нагрузки | Использует изоляцию между катушкой и контактом |
| Переключить другой уровень напряжения | Контакты работают независимо от напряжения катушки |
| Управление несколькими контурами | Доступны различные конфигурации контактов |
| Обеспечить физическое состояние переключения | Контакты визуально соответствуют электрическому состоянию |
Такое расположение остается полезным в шкафах управления, где сочетаются различные уровни напряжения и функции схемы.
Твердотельное переключение имеет преимущества в приложениях, требующих чрезвычайно быстрой работы или очень высокой частоты переключения. Однако физические контакты остаются полезными для многих обычных промышленных нагрузок.
Механический контакт обеспечивает четко определенное открытое или закрытое состояние. Его также можно выбрать в соответствии с требуемой электрической нагрузкой и конфигурацией схемы.
Общие контакты включают в себя:
Такая гибкость позволяет одному реле выполнять различные задачи управления без изменения основного принципа работы.
Поэтому перед разработчиками оборудования выбор заключается не столько в том, что лучше, механическое или электронное переключение, сколько в том, какая технология подходит для данной схемы.
Промышленные машины редко требуют только одного типа переключения. Управляющий сигнал может потребоваться для запуска одной цепи при отключении другой или подачи сигнала состояния на отдельный управляющий вход.
Реле с перекидными контактами может выполнить этот тип переключения одним механическим движением.
Например:
| Требование | Возможные контакты |
|---|---|
| Включите цепь при подаче напряжения | Нормально открытый |
| Разрыв цепи при подаче напряжения | Нормально закрытый |
| Передача между двумя контурами | Переключение |
| Обеспечьте отдельные пути управления | Несколько наборов контактов |
Это одна из причин, по которой традиционные реле продолжают появляться на панелях управления машинами и в электрических шкафах.
Одним из важных ограничений механических реле является то, что их контакты и движущиеся части подвергаются физическому износу. Каждый цикл переключения включает перемещение якоря и контактных поверхностей.
Для приложений с относительно умеренной частотой переключения это может не создавать существенного ограничения. Для оборудования, которое переключается очень быстро или непрерывно, разработчики могут рассмотреть возможность использования полупроводниковых альтернатив.
Поэтому операционный профиль имеет значение.
Реле может подойти, когда система требует:
Фактический срок службы зависит от таких факторов, как тип нагрузки, коммутируемый ток, напряжение, рабочая частота, материал контактов и условия окружающей среды.
Когда контакты размыкаются или замыкаются под нагрузкой, электрические условия на контактной поверхности могут вызывать нагрев, образование дуги и перенос материала. Повторное переключение постепенно влияет на контактные поверхности.
По этой причине материал контактов является важной частью конструкции реле.
Контактные материалы на основе серебра обычно используются в электрической коммутации из-за их электропроводности и пригодности для контактных применений. Однако выбор подходящего материала зависит от электрической нагрузки и условий эксплуатации, а не только от названия материала.
На эффективность контакта влияет несколько факторов:
| Фактор | Эффект |
|---|---|
| Текущий уровень | Влияние на контактный нагрев |
| Напряжение | Влияет на искрение во время разделения |
| Тип нагрузки | Индуктивные нагрузки могут создавать большее напряжение переключения. |
| Частота переключения | Определяет, как часто контакты изнашиваются |
| Контактный материал | Влияет на проводимость и поведение при износе |
Это особенно актуально для промышленного оборудования, которое работает неоднократно в течение длительного периода времени.
Еще одной причиной их дальнейшего использования является простая интеграция. Промышленные системы управления часто содержат устоявшуюся архитектуру проводки с использованием клеммных колодок, контакторов, автоматических выключателей, ПЛК, таймеров и реле.
Реле можно установить в качестве промежуточного переключающего элемента, не требуя серьезных изменений в общей концепции управления.
Это полезно, когда:
Знакомый принцип работы также делает поиск неисправностей относительно простым. Технические специалисты могут проверить цепь катушки, состояние контактов, проводку и подключенную нагрузку отдельно.
Продолжающееся использование механических реле особенно заметно в оборудовании, где простое электрическое переключение важнее, чем работа на чрезвычайно высокой скорости.
Реле могут связывать выходы контроллера с двигателями, клапанами, индикаторами, сигнализациями и другими электрическими нагрузками.
Они могут обеспечить промежуточный этап переключения между электронными контроллерами и полевыми устройствами.
Реле могут управлять вспомогательными цепями и обеспечивать электрическое разделение между различными частями системы управления.
Существующие машины могут использовать архитектуры управления на основе реле, которые остаются практичными в обслуживании, а не полностью перепроектируются.
Растущая доступность твердотельных реле не привела к исчезновению механических реле. Вместо этого две технологии часто выбираются в соответствии с разными эксплуатационными требованиями.
| Рассмотрение | Электромагнитное реле | Твердотельное реле |
|---|---|---|
| Механизм переключения | Механические контакты | Полупроводниковые приборы |
| Физический контактный износ | Да | Отсутствие механического износа контактов |
| Электрическая изоляция | Доступно через релейную структуру | Доступен благодаря конструкции с электронной изоляцией |
| Скорость переключения | Обычно умеренный | Обычно быстрее |
| Тепловое поведение | Зависит в основном от контактов и нагрузки | Рассеяние тепла полупроводниками может иметь важное значение |
| Лучше всего подходит | Традиционное промышленное переключение | Высокочастотное или быстрое электронное переключение |
Ни один из типов не подходит автоматически для любого применения. Характеристики нагрузки, частота коммутации, требования к изоляции, условия установки и ожидаемый срок службы следует рассматривать вместе.
Промышленная автоматизация не всегда требует новейших коммутационных технологий. Для оборудования часто требуются компоненты, которые легко интегрировать, понять, протестировать и заменить.
Электромагнитное реле продолжает соответствовать этим требованиям во многих приложениях управления, поскольку принцип его работы прост: подать питание на катушку, переместить механическую контактную систему и изменить состояние цепи.
Эта простота также облегчает выявление ограничений. Износ контактов, искрение, частота коммутации, мощность катушки и характеристики нагрузки — все это можно оценить во время проектирования схемы.
Поскольку промышленные системы управления продолжают включать в себя ПЛК, цифровую связь и электронные контроллеры, механические реле остаются полезными там, где требуется переключение физических контактов и изоляция цепей. YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. производит компоненты промышленного управления, включая реле, контакторы переменного тока, кнопочные переключатели, сигнальные лампы и сопутствующую продукцию. Постоянное присутствие электромагнитного реле в современных шкафах управления отражает практический инженерный выбор: когда приложение требует изолированного, настраиваемого механического переключения, обычное реле все равно может выполнять требуемую задачу без ненужных сложностей.
-
