Hvorfor er elektromagnetiske releer fortsatt mye brukt i moderne industrielle kontrollsystemer?

YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. undersøker hvorforElektromagnetisk reléer fortsatt vanlig i industrielle kontrollsystemer til tross for veksten av solid-state og digitale svitsjeteknologier.

Industrielle kontrollsystemer har endret seg betydelig med PLSer, sensorer, frekvensomformere, fjernovervåking og nettverkskontrollere. Likevel inneholder mange kontrollskap fortsatt konvensjonelle elektromekaniske reléer. Deres fortsatte bruk er ikke bare et spørsmål om eldre utstyrsdesign. I mange applikasjoner gir den grunnleggende reléstrukturen fortsatt en praktisk kombinasjon av elektrisk isolasjon, enkel svitsjing og fleksibel kretskontroll.

Hva holder elektromagnetiske releer relevante?

Den grunnleggende funksjonen til et relé har ikke endret seg: et relativt lite styresignal driver kontakter i en annen krets. Denne separasjonen er nyttig når kontrolleren og den kontrollerte lasten har forskjellige elektriske egenskaper.

For eksempel kan det hende at en PLS-utgang ikke er ment å direkte bytte en motorkontaktor, solenoid, alarmkrets eller annen belastning. Et relé kan sitte mellom kontrolleren og lasten, og gir et ekstra brytergrensesnitt.

Tre egenskaper er spesielt relevante:

Disse egenskapene gjør reléer nyttige selv når det omkringliggende kontrollsystemet er svært automatisert.

Elektrisk isolasjon er fortsatt et viktig krav

Moderne automatiseringsutstyr kombinerer ofte lavspente elektroniske kontrollkretser med høyere spenningsbelastninger. Disse kretsene må samhandle uten nødvendigvis å være direkte tilkoblet.

Et elektromagnetisk relé bruker en spole og kontaktmekanisme for å skape denne separasjonen. Når spolen er energisert, beveger dens magnetiske felt en armatur, og endrer kontaktenes tilstand.

Styrekretsen driver derfor reléet uten å føre laststrømmen direkte gjennom kontrollerens utgang.

Dette arrangementet forblir nyttig i styreskap der forskjellige spenningsnivåer og kretsfunksjoner kombineres.

Fysiske kontakter har fortsatt en plass i industrielt utstyr

Solid-state-svitsjing har fordeler i applikasjoner som krever ekstremt rask drift eller svært høy svitsjefrekvens. Imidlertid forblir fysiske kontakter nyttige for mange konvensjonelle industrielle belastninger.

En mekanisk kontakt gir en klart definert åpen eller lukket tilstand. Den kan også velges i henhold til nødvendig elektrisk belastning og kretskonfigurasjon.

Vanlige kontaktordninger inkluderer:

Denne fleksibiliteten gjør at ett relé kan utføre forskjellige kontrolloppgaver uten å endre det grunnleggende driftsprinsippet.

For utstyrsdesignere handler derfor valget mindre om mekanisk eller elektronisk kobling er universelt bedre og mer om hvilken teknologi som passer til kretsen.

Hvorfor relékontaktkonfigurasjon er viktig

Industrielle maskiner krever sjelden bare én type koblingshandling. Et kontrollsignal må kanskje starte en krets mens en annen kobles fra, eller gi et statussignal til en separat kontrollinngang.

Et relé med vekselkontakter kan utføre denne typen veksling gjennom én mekanisk bevegelse.

For eksempel:

Dette er en av grunnene til at konvensjonelle releer fortsetter å dukke opp i maskinens kontrollpaneler og elektriske skap.

Hvordan byttefrekvens påvirker valget

En viktig begrensning ved mekaniske releer er at kontaktene og bevegelige deler opplever fysisk slitasje. Hver koblingssyklus involverer bevegelse av armatur og kontaktflater.

For applikasjoner med relativt moderat svitsjefrekvens kan det hende at dette ikke skaper en betydelig begrensning. For utstyr som bytter ekstremt raskt eller kontinuerlig, kan designere vurdere solid-state-alternativer.

Driftsprofilen har derfor betydning.

Et relé kan være passende når et system krever:

Den faktiske levetiden avhenger av faktorer som lasttype, koblingsstrøm, spenning, driftsfrekvens, kontaktmateriale og miljøforhold.

Kontaktmateriale har en direkte effekt på bytteytelse

Når kontakter åpnes eller lukkes under belastning, kan de elektriske forholdene ved kontaktflaten produsere varme, lysbuer og materialoverføring. Gjentatt veksling påvirker gradvis kontaktflatene.

Av denne grunn er kontaktmateriale en viktig del av relédesign.

Sølvbaserte kontaktmaterialer brukes ofte i elektrisk svitsjing på grunn av deres elektriske ledningsevne og egnethet for kontaktapplikasjoner. Det riktige materialet avhenger imidlertid av den elektriske belastningen og driftsforholdene i stedet for av materialnavnet alene.

Kontaktytelse påvirkes av flere faktorer:

Dette er spesielt aktuelt i industrielt utstyr som opererer gjentatte ganger over lengre perioder.

Releer passer lett inn i konvensjonelle kontrollskap

En annen grunn til deres fortsatte bruk er enkel integrasjon. Industrielle kontrollsystemer inneholder ofte etablerte ledningsarkitekturer ved bruk av rekkeklemmer, kontaktorer, effektbrytere, PLS-er, tidtakere og releer.

Et relé kan monteres som et mellomkoblingselement uten at det kreves store endringer i det overordnede styringskonseptet.

Dette er nyttig når:

Det velkjente driftsprinsippet gjør også feilsøking relativt direkte. Teknikere kan inspisere spolekretsen, kontakttilstand, ledninger og tilkoblet last separat.

Hvor elektromagnetiske releer fortsatt er vanlige

Fortsatt bruk av mekaniske releer er spesielt synlig i utstyr hvor enkel elektrisk svitsjing er viktigere enn ekstrem høyhastighetsdrift.

Maskinkontrollpaneler

Releer kan koble kontrollerutganger med motorer, ventiler, indikatorer, alarmer og andre elektriske belastninger.

Industriell automasjon

De kan gi et mellomliggende byttetrinn mellom elektroniske kontrollere og feltenheter.

Strømkontrollkretser

Releer kan administrere hjelpekretser og gi elektrisk separasjon mellom ulike deler av et kontrollsystem.

Ettermontering av utstyr

Eksisterende maskiner kan bruke relébaserte kontrollarkitekturer som fortsatt er praktiske å vedlikeholde i stedet for å bli fullstendig redesignet.

Elektromagnetisk relé eller solid-state relé?

Den økende tilgjengeligheten av solid-state reléer har ikke eliminert mekaniske releer. I stedet velges de to teknologiene ofte i henhold til ulike driftskrav.

Ingen av typene er automatisk egnet for alle bruksområder. Belastningsegenskaper, koblingsfrekvens, isolasjonskrav, installasjonsforhold og forventet levetid bør vurderes sammen.

Hvorfor det grunnleggende relédesignet ikke har forsvunnet

Industriell automasjon krever ikke alltid den nyeste svitsjeteknologien. Utstyr trenger ofte komponenter som er enkle å integrere, forstå, teste og erstatte.

Det elektromagnetiske reléet fortsetter å oppfylle disse kravene i mange kontrollapplikasjoner fordi dets driftsprinsipp er enkelt: aktivisere en spole, flytte et mekanisk kontaktsystem og endre kretstilstanden.

Den enkelheten gjør også begrensningene lettere å identifisere. Kontaktslitasje, lysbuedannelse, svitsjefrekvens, spoleeffekt og belastningskarakteristikk kan alle evalueres under kretsdesign.

Ettersom industrielle kontrollsystemer fortsetter å inkludere PLS-er, digital kommunikasjon og elektroniske kontrollere, forblir mekaniske releer nyttige der fysisk kontaktsvitsjing og kretsisolasjon er nødvendig. YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. produserer industrielle kontrollkomponenter, inkludert releer, AC-kontaktorer, trykknappbrytere, signallamper og relaterte produkter. Den fortsatte tilstedeværelsen av det elektromagnetiske reléet i moderne kontrollskap gjenspeiler et praktisk ingeniørvalg: når applikasjonen krever isolert, konfigurerbar mekanisk svitsjing, kan et konvensjonelt relé fortsatt utføre den nødvendige oppgaven uten unødvendig kompleksitet.