Ako fungujú elektrické blokovacie relé: Pulzné ovládanie, typy cievok a aplikácie

Predstavte si ovládač pouličného osvetlenia, ktorý si musí zapamätať stav zapnutia po prerušení siete, alebo inteligentný merač, ktorý potrebuje počas výpadku zachovať neporušený stav vypínača. Konvenčné relé odhodí kotvu v momente, keď napätie cievky zmizne, stratí stav kontaktu a prinúti systém znovu sa naučiť polohu pri reštarte. Elektrické blokovacie relé nie. Zostáva presne tam, kde bol, s nulovým prúdom cievky, pretože jeho magnetický obvod je zámerne zostavený s dvoma stabilnými polohami. Tento jediný rozdiel v správaní je dôvodom, prečo sú západkové relé predvolenou voľbou v inteligentných meracích prístrojoch, ovládaní osvetlenia, nabíjacej infraštruktúre a mnohých ďalších dizajnoch prepínania napájania.

Tento článok vysvetľuje, ako fungujú elektrické západkové relé, čo oddeľuje verzie s jednou cievkou od verzií s dvoma cievkami, na ktorých špecifikáciách skutočne záleží a čo inžinierom bežne chýba pri ich navrhovaní do produktu.

Čo je elektrické blokovacie relé?

Elektrické blokovacie relé, tiež nazývané bistabilné alebo impulzné relé, je elektromechanické spínacie zariadenie, ktoré drží svoju kontaktnú polohu po odpojení cievky. Štaardné monostabilné relé sa vráti do východiskovej polohy kontaktu, keď sa prúd cievky zastaví; aretačné relé zablokuje kotvu v poslednom prikázanom stave pomocou permanentného magnetu alebo špeciálne tvarovaného magnetického obvodu. Na zmenu stavu stačí krátky prúdový impulz cez cievku, zvyčajne desiatky milisekúnd.

Údajové listy používajú dva dôležité pojmy: nastaviť and resetovať . Set presunie kontakty do prevádzkovej polohy; reset ich vráti do uvoľnenej polohy. Keď impulz skončí, relé drží túto pozíciu na neurčito, kým nepríde ďalší impulz.

Jednocievkové západkové relé

Jedna cievka vykonáva nastavenie aj reset. Rozdiel je v polarite aplikovaného impulzu: kladný impulz nastavuje kontakty a záporný impulz ich resetuje. To zjednodušuje konštrukciu relé a znižuje počet svoriek cievky, ale budiaci obvod musí byť schopný obrátiť napätie na cievke.

Dvojcievkové západkové relé

Dizajn s dvoma cievkami poskytuje dve samostatné cievky na rovnakom magnetickom obvode. Napájanie jednej cievky nastavuje relé; privedením energie do druhého sa resetuje. Nie je potrebná žiadna zmena polarity, čo zjednodušuje riadiaci obvod a vyhovuje výstupom mikrokontroléra, ktoré riadia iba kladné impulzy.

Niektoré skupiny produktov pokrývajú obe možnosti pod jednou stopou. The FH31L séria, napríklad, je k dispozícii s jednou cievkou alebo s dvojitou cievkou, takže rovnaké usporiadanie PCB môže slúžiť rôznym stratégiám riadenia.

FH31L 80A západkové relé s možnosťou jednej alebo dvoch cievok Toto 80A západkové relé podporuje konfigurácie s jednou aj dvojitou cievkou na rovnakom pôdoryse, čo z neho robí flexibilnú voľbu pre inteligentné merače, ktoré potrebujú súlad s UC2 a nízku spotrebu v pohotovostnom režime. Zobraziť produkt →

Ak potrebujete širšie zopakovanie kontaktov a logiky výberu, pozrite si našu príručku ako relé fungujú, typy kontaktov a výberové kritériá prechádza základmi.

Ako funguje magnetický západkový mechanizmus

Kľúčom je permanentný magnet umiestnený v obvode kotvy alebo jadra. V jednej stabilnej polohe tok magnetu drží kotvu proti jadru a udržuje kontakty zatvorené. Keď prúdový impulz preteká cievkou v správnom smere, generuje tok, ktorý je proti toku permanentného magnetu. Keď je opačný tok dostatočne silný, kotva sa uvoľní a preklopí do inej polohy, kde ju opäť drží magnet, tentoraz s otvorenými kontaktmi. Potom môže byť prúd cievky odstránený.

To je dôvod, prečo cievka potrebuje energiu iba počas prechodu. Prídržná sila pochádza z magnetu, nie z trvalého prúdu. V štandardnom monostabilnom relé prídržná sila zmizne s prúdom cievky; v blokovacom relé je podľa návrhu trvalé.

Praktická postupnosť spínania je krátka a deterministická:

1. Regulátor aplikuje nastavený impulz s dostatočnou amplitúdou a šírkou.
2. Kotva sa pohybuje a kontakty menia stav.
3. Cievka sa uvoľní a permanentný magnet drží novú polohu.
4. Pre ďalší cyklus resetovací impulz (obrátená polarita pre jednocievkové relé alebo druhá cievka v dvojcievkovom relé) obnoví kontakty.

Single-Coil vs Dual-Coil: Čo by ste si mali vybrať?

Voľba je zriedka o samotnom relé. Ide o váš obvod pohonu, kontrolnú rezervu a priestor na doske plošných spojov.

Pre meracie dosky s obmedzeným priestorom redukuje jednocievkové relé smerovanie na strane cievky na dve stopy. Pre viackanálové priemyselné panely umožňuje relé s dvoma cievkami PLC riadiť každú cievku priamo bez obáv z prepólovania.

Kľúčové špecifikácie na posúdenie pred kúpou

Údajové listy s blokovacím relé vyzerajú podobne ako štandardné údajové listy relé, ale tri parametre si zaslúžia osobitnú pozornosť: odpor cievky, minimálna šírka nastaveného/resetovaného impulzu a materiál kontaktu.

Kontaktný materiál je jednou z najviac prehliadaných špecifikácií. Oxid cínu strieborný (AgSnO2) odoláva zváraniu a erózii oblúkom oveľa lepšie ako jemné striebro pre záťaže s vysokým nárazom, ako sú kondenzátory, budiče LED a motory. Ak vaša záťaž odoberá niekoľkonásobok svojho ustáleného prúdu pri zapnutí, zvoľte relé s kontaktmi AgSnO2.

UL TUV CQC RoHS REACH

Kde sa používajú elektrické blokovacie relé

Bistabilné správanie blokovacích relé priamo mapuje na skutočné požiadavky.

Inteligentné merače a zariadenia inteligentnej siete

Inteligentné merače si musia zapamätať stav pripojenia aj pri výpadku siete a musia pracovať s veľmi nízkym výkonom v pohotovostnom režime. The W30L je jedným z príkladov blokovacieho relé navrhnutého špeciálne pre inteligentné merače a aplikácie na ovládanie osvetlenia s možnosťou ručného ovládania na manuálne ovládanie počas inštalácie.

W30L 40A/50A západkové relé s manuálnym ovládaním Toto blokovacie relé, navrhnuté pre inteligentné merače a ovládanie osvetlenia, ponúka nízky pohotovostný výkon, ručný ovládací spínač pre inštaláciu a certifikáciu UL/TUV/CQC, vhodné pre energeticky náročné aplikácie. Zobraziť produkt →

Merač odoberá energiu cievky len niekoľko milisekúnd na jednu spínaciu operáciu, čím sa celý merací okruh udržiava v napätých energetických rozpočtoch.

Ovládanie osvetlenia a inteligentná domácnosť

Svetelné okruhy sa často spínajú z dvoch alebo viacerých miest. Blokovacie relé v centrálnom ovládacom paneli prijíma krátke impulzy z tlačidiel alebo domáceho ovládača a udržiava stav osvetlenia bez nepretržitého odberu cievky. Dvojkontaktné verzie môžu spínať živé aj neutrálne vedenie, čím sa zvyšuje bezpečnosť v inštaláciách v domácnostiach.

Nová energetická a nabíjacia infraštruktúra

Invertory, fotovoltaické systémy a nabíjačky striedavého prúdu používajú na pripojenie a odpojenie záťaže západkové relé. Silnoprúdové modely zvládajú spínanie kontaktov 100 A, 120 A alebo dokonca 125 A, čo je užitočné pre rozvody energie a systémy skladovania energie.

Pre spínanie vyššieho prúdu je FH21L ponúka spínaciu schopnosť 90 A a je reprezentatívnou voľbou pre riadenie záťaže v inštaláciách s novou energiou.

FH21L 90A západkové relé pre riadenie záťaže S 90A spínacou schopnosťou a verziami s jednou alebo dvoma cievkami, toto relé kompatibilné s TUV vyhovuje novému riadeniu energetickej záťaže a môže sa integrovať s bočníkmi alebo transformátormi pre nastavenia merania. Zobraziť produkt →

Priemyselné riadenie a napájanie údajov

Priemyselné panely používajú západkové relé, keď si stroj musí zapamätať svoj stav po prerušení procesu. Dátové napájacie zdroje ich využívajú aj na udržanie distribúcie energie v známej konfigurácii po výpadkoch prúdu. V týchto vertikálach platia rovnaké výhody nízkej spotreby a štátnej držby. Ak je meranie súčasťou vášho ďalšieho projektu, môžete si pozrieť aj náš prehľad aplikácie inteligentného elektromera pre celkový pohľad na požiadavky relé, prúdového transformátora a bočníka.

Dizajn hnacieho obvodu: Štyri bežné chyby

Relé je len polovica dizajnu. Riadiaci obvod určuje, či blokovacie relé skutočne zapadne.

1. Použitie jednoduchej Flyback diódy na jednocievkové relé

Flyback dióda cez cievku chráni budič, ale v jednocievkovom prídržnom relé tiež ničí resetovací impulz, pretože dióda vedie v opačnom smere a účinne skratuje záporný impulz. Použite H-mostík a umiestnite supresívne komponenty tak, aby nezovrel impulz s obrátenou polaritou.

2. Ignorovanie minimálnej šírky impulzu a prúdu

Ak je impulz príliš krátky alebo napätie cievky klesne, kotva nemusí dosiahnuť stabilnú magnetickú polohu. Zmerajte napätie na svorkách cievky, nie na napájacom zdroji, a použite minimálnu šírku impulzu podľa údajového listu s 20-30% rezervou.

3. Zabudnutie na Contact Inrush

Kapacitné alebo motorové záťaže môžu odoberať niekoľkonásobok svojho ustáleného prúdu počas niekoľkých milisekúnd. Tento náraz nastane presne vtedy, keď sa kontakty zatvoria a môžu zvárať ľahké kontakty. Vyberte relé s menovitým prúdom kontaktu nad najhorším prípadom spínania, nie s ustáleným zaťažením.

4. Ponechanie cievky pod napätím

Blokovacie relé nepotrebuje trvalý prúd cievky. Ak chyba firmvéru udrží nastavený tranzistor zapnutý, cievka sa môže prehriať a kontinuálny tok v jednom smere môže pôsobiť proti permanentnému magnetu počas celej životnosti produktu. Po požadovanej šírke impulzu vždy vypnite hnací stupeň.

Často kladené otázky

Q1: Spotrebúva elektrické blokovacie relé nepretržite energiu?

Nie. Cievka odoberá prúd iba počas nastaveného alebo resetovacieho impulzu, zvyčajne desiatky milisekúnd. Po impulze permanentný magnet drží kotvu v polohe, takže spotreba energie v ustálenom stave je nulová.

Otázka 2: Čo sa stane, ak je nastavený impulz príliš krátky?

Kotva sa môže začať pohybovať, ale nedosiahne opačnú stabilnú polohu. Keď impulz skončí, permanentný magnet stiahne kotvu späť do pôvodného stavu, prípadne kontakty poskakujú medzi polohami. V údajovom liste nájdete minimálnu šírku impulzu a pridajte okraj.

Q3: Môžem nahradiť štandardné relé blokovacím relé na mojej existujúcej PCB?

Nie bez zmeny hnacieho okruhu. Štandardný reléový ovládač, ktorý spína jednosmerný prúd v jednom smere, nemôže resetovať jednocievkové blokovacie relé. Potrebujete H-most alebo samostatnú resetovaciu cievku. Menovité hodnoty kontaktov a napätie cievky musia tiež zodpovedať vašej záťaži a zdroju napájania.

Q4: Je jednoduchšie navrhnúť jednocievkové alebo dvojcievkové relé?

Pre väčšinu inžinierov je dvojitá cievka jednoduchšia, pretože každá cievka je poháňaná jednoduchým unipolárnym tranzistorom a nie je potrebná žiadna zmena polarity. Single-coil šetrí miesto a náklady na PCB, ale vyžaduje H-most alebo ovládač nabíjacieho čerpadla.

Otázka 5: Ako dlho môže blokovacie relé udržať svoj stav bez napájania?

Prakticky neobmedzene, pokiaľ si mechanické časti a permanentný magnet zachovajú svoje vlastnosti. Technické listy typicky špecifikujú mechanickú životnosť 100 000 až 1 000 000 operácií a udržiavaná poloha sa udržiava počas životnosti produktu, nie počas časového obdobia.

Elektrické blokovacie relé riešia základný problém: ako udržať spínací stav bez platenia nepretržitého napájania cievky. Princíp činnosti je jednoduchý, permanentný magnet a krátky impulz ovládajú dve stabilné polohy, ale detaily typu cievky, šírky impulzu, materiálu kontaktu a topológie pohonu rozhodujú o tom, či je produkt spoľahlivý roky alebo zlyhá v prvom mesiaci. Začnite od záťaže, potom pokračujte smerom k ovládaču cievky a overte každý parameter v údajovom liste pri vašej prevádzkovej teplote.

Fanhar vyrába širokú škálu elektrických blokovacích relé od 8 A do 125 A, s možnosťou jednej cievky a dvoch cievok, certifikáciou UL/TUV/CQC a materiálmi v súlade s RoHS. Ak hodnotíte konkrétne meranie, osvetlenie alebo dizajn novej energie, produktové stránky na tejto lokalite obsahujú podrobné špecifikácie, ktoré môžete porovnať priamo s vaším profilom zaťaženia.