Die Steuerung und der Schutz elektronischer Schaltkreise ist ein kritischer Prozess. Stellen Sie sich beispielsweise einen Fall vor, in dem Sie den Stromfluss in einer 10-W-LED-Lampe verwalten möchten. In einer solchen elektrischen Schaltung können Sie sie nicht einfach von einem Mikroprozessor aus ein- und ausschalten, und Sie benötigen für diesen Vorgang ein elektrisches Relais. Lesen Sie weiter für eine eingehende Analyse der verschiedenen Relaistypen und ihrer Funktionsprinzipien. Für recherchierte Einblicke in die Art der Relais und ihre Anwendungen lesen Sie weiter.
Was ist ein Relay?
Abbildung 1: Ein elektrischer Relaisschalter
Ein Relais ist ein elektrischer Schalter, der bei der Steuerung von Hochspannungsschaltungen nützlich ist, und es verwendet eine Niederspannungsquelle, um diese Funktion zu realisieren.
Grundkonstruktion eines Relais
Abbildung 2: Elektrische Relaisschaltung
Für den Bau eines Relais ist es wichtig, die inneren Teile der elektrischen Komponente zu verstehen. Dazu gehören die folgenden:
Relaisklemmen
Abbildung 3: Klemmen zum Anschluss von Drähten
Ein Relais hat vier Hauptklemmen, darunter:
Steuereingangs- oder Spulenanschlüsse
Ein Relais besteht aus zwei Eingangsklemmen, die den Schaltbetrieb des Bauteils bestimmen. Während des Vorgangs müssen Sie über diese Klemmen eine gemeinsame Stromquelle an das Relais anschließen.
Der Einschaltstrom kann AC oder DC sein.
Gemeinsames Terminal (COM)
Es ist der Ausgangsanschluss der Komponente, an den Sie den Laststromkreis anschließen.
Normalerweise offenes Terminal (NO)
Wie der Name schon sagt, bleibt das Terminal geöffnet, wenn das Relais inaktiv ist.
Schließerklemme (NC)
Es stellt eine Verbindung zum COM her, wenn kein Stromeingang vorhanden ist.
Stöcke & Wurf
Die beiden sind die Schalter, die Sie in einem Relais finden. Pole sind die tatsächliche Anzahl der Tasten in einem bestimmten Relais, und ein Wurf ist eine Sammlung von Schaltungen, die das Relais für jeden Pol steuert.
Sie können ein Einzelwurfrelais oder ein Doppelwurfrelais haben, abhängig von den Schaltungen unter Kontrolle. Ersteres ist, wenn das Relais einen Kurs steuert und letzteres, wenn es zwei Schaltkreise enthält.
Arten von Relais
Abbildung 4: Elektrisches Schaltrelais
Es gibt verschiedene Arten von Relais, abhängig von ihren jeweiligen Eigenschaften. Jede Klasse ist für eine bestimmte Funktion hilfreich. Daher ist die Wahl eines geeigneten Relais entscheidend für das effektive Funktionieren in einer bestimmten Schaltung.
Basierend auf Poles & Throw
SPST-Relais (Einpoliger Einzelwurf)
Ein einpoliges Relais steuert nur einen einzigen Stromkreis. Da es sich um einen einzigen Wurf handelt, hat die Stange nur eine einzige Kontaktposition. Mit dieser Art von Relais können Sie also entweder einen offenen oder einen geschlossenen Stromkreis haben.
SPDT-Staffel (einpoliger Doppelwurf)
Das Relais ist ein einpoliger Typ, so dass es jeweils nur einen Stromkreis steuern kann. Nichtsdestotrotz hat dieser im Gegensatz zu den anderen, die wir oben besprochen haben, doppelte Würfe. Daher wird es von zwei Positionen aus führen.
Bemerkenswert ist auch, dass das Relais zwei Zustände hat. Wenn sich also ein Stromkreis in einem offenen Zustand befindet, bleibt der andere geschlossen. Auch wenn der ehemals offene Stromkreis schließt, öffnet sich der andere.
DPST-Relais (Doppelpol-Einzelwurf)
Das Relais ist ein Doppelpol und somit in der Lage, zwei verschiedene Schaltkreise zu steuern. Aber es ist auch ein einzelner Pol, und daher wird es nur in einer Position leiten.
Der Vorteil dieses Relais ist die Fähigkeit, zwei Stromkreise gleichzeitig zu schalten.
DPDT-Relais (Double Pole Double Throw)
Das Relais ist ein Doppelpol und steuert daher nahtlos zwei Stromkreise gleichzeitig. Es ist auch ein Doppelwurf, also in der Lage, von zwei verschiedenen Punkten aus zu dirigieren.
Ein DPDT ähnelt zwei SPDT-Relais, jedoch mit gleichzeitigen Schaltfunktionen.
Beachten Sie auch, dass ein einzelnes Relais bis zu 12 Pole aufweisen kann.
Basierend auf Formularen
Abbildung 5: Ein Relais
Relays können auch basierend auf ihren Formularen kategorisiert werden. Im Folgenden sind die verschiedenen Formen und ihre jeweiligen Eigenschaften aufgeführt.
Art der Relais – „Form A“ Relais
In der Regel können Sie das SPST-Relay im normalerweise offenen Zustand (NO) als Form-A-Relay betrachten.
Relais „Form B“
Ein SPST-Relais im Schließerzustand (NC) ist ein Form-B-Relais.
Art der Relais – „Form C“ Relais
Es ist ein Begriff, der sich auf einen SPDT-Relaistyp bezieht. Denken Sie daran, dass wir zuvor hervorgehoben haben, dass diese Art von Relais zwei Kontaktklemmen hat.
So verfügt es über eine NC- und NO-Klemme zur Steuerung von zwei Stromkreisen. Es fordert zuerst einen der Stromkreise auf, sich zu öffnen, während sich der andere schließt. Daher der Name „Break-before-Make“-Relais.
Relais „Form D“
Es ähnelt dem Typ, den wir gerade behandelt haben. Im Gegensatz zum Relais „Form C“ unterscheidet sich das „Form D“ jedoch in seiner Funktionsweise.
Es ist eine „Make-before-break“ -Art. Zuerst wird es einen Stromkreis unterbrechen und dann das gleichzeitige Öffnen des anderen auslösen.
Somit arbeitet es im umgekehrten Modus des Typs „Form C“.
Art der Relais – Basierend auf Funktionsprinzipien
Abbildung 6: Relais in einer komplexen Schaltung
Art der Relais – Rastrelais
Die Rastrelais behalten ihren Zustand auch nach der Betätigung bei. Ein statisches Relais oder Impulsrelais sind einige der Namen, die sich auf diese Arten von Relais beziehen.
Sie sind in Anwendungen von Bedeutung, die darauf abzielen, den Stromverbrauch und die Verlustleistung zu kontrollieren.
Es verfügt über einen internen Magneten. Der Magnet behält die ursprüngliche Position des Kontakts bei der Anwendung eines elektrischen Stroms bei. Daher ist keine Kraft notwendig, um den Kontakt an der üblichen Stelle aufrechtzuerhalten. Auch das Entfernen des Antriebsstroms verändert die Kontaktposition nicht.
Daher ist das Relais für die Energieerhaltung im Steuerkreis von Bedeutung.
Elektromechanische Relais (EMR)
Das Relais verfügt über eine elektromagnetische Spule und einen beweglichen Kontakt. Die Anlagerung eines elektrischen Stroms auf die Spule induziert ein Magnetfeld. Folglich zeichnet die Fläche den beweglichen Kontakt. Wenn der Magnetfeldeffekt aufhört zu existieren, kehrt der bewegliche Kontakt in seine normale Position zurück.
Das Relais funktioniert sowohl für AC- als auch für DC-Quellen. Ein DC-EMR unterscheidet sich jedoch in seiner Struktur von einem AC-EMR, insbesondere in Bezug auf die Spulenkonstruktion.
In einer DC-EMR-Spule finden Sie eine Freilaufdiode, die sie vor Rück-EMR schützt.
Beachten Sie auch, dass die Polarität der EMR in ihrer Funktionsweise unbedeutend ist. Bei einer hinteren EMK-Diode ist es jedoch unerlässlich, die Polarität zu berücksichtigen.
Der Hauptnachteil dieses Relais ist, dass es einen Lichtbogen im Bruchprozess erzeugt und der Winkel eine Erhöhung des Widerstands des Relais verursacht, was sich nachteilig auf seine Lebenserwartung auswirkt.
Reed-Relais
Ein Reedrelais ähnelt dem oben besprochenen elektromechanischen Relais. Dennoch ist es etwas klein gebaut und verfügt über eine relativ geringere Masse, und es ist wichtig für die Herstellung von Reed-Schaltern.
Ein Reedrelais besteht aus zwei Streifen aus ferromagnetischem Material in einem Glasrohr mit einem Inertgas. Das Energetisieren der Spule führt zur Anziehung der Streifen, um einen geschlossenen Relaispfad zu erzeugen.
Trotz der kleinen Unterschiede zu einem EMR ist das Funktionsprinzip des Reedrelais ähnlich. Ihr Betrieb bewegt einen Bimetallstreifen-Kontakt, um den Stromkreis ein- oder auszuschalten.
Nichtsdestotrotz sind Reed-Relais beim Schalten schneller als EMR-Relais, vor allem wegen der kleineren Kontakte in ersterem. Da einem Rohrblattrelais eine bewegliche Armatur fehlt, wird es auch nicht zu einem Verschleißproblem kommen.
Das Vorhandensein eines Inertgases bedeutet auch, dass es die Lebensdauer des Relais verlängert.
Art der Relais – Buchholz Relais
Die Relais sind auf Gas als Betriebsmedium angewiesen. Sie sind signifikant bei der Erkennung von beginnenden Fehlern in Transformatorschutzanwendungen.
Außerdem sind sie Hochleistungsrelais, und Sie finden sie in Übertragungs- und Verteilungssystemen.
Halbleiterrelais (Halbleiterrelais)
Im Gegensatz zu den anderen Relais, die wir aus mechanischen Komponenten behandelt haben, bestehen diese Relais aus Halbleitern. Daher können Sie erwarten, Details wie MOSFETs, TRIACs und BJTs zu finden.
Ein Halbleiterrelais isoliert einen Niederspannungskreis über einen Optokoppler von einem Hochspannungskreis. Wenn Sie einen Steuereingang an das Relais anlegen, leuchtet eine Infrarot-LED-Lampe auf. Ein lichtempfindliches Halbleiterbauelement wandelt das Licht in ein elektrisches Signal um.
Das Steuersignal wiederum schaltet den Stromkreis.
Der grundlegende Vorteil dieses elektronischen Relais ist, dass es weniger Strom verbraucht als der typische EMR. Es ist auch relativ schneller als ein EMR-Relais aufgrund des Fehlens mechanischer Kontakte. Darüber hinaus zeichnet es sich durch eine längere Lebensdauer aus. Außerdem haben Solid-State-Relais keinen physischen Kontakt und somit besteht keine Burnout-Gefahr.
Hybrid-Relais
Es besteht aus elektromechanischen Relais (EMR) und Halbleiterrelais (SSR). Denken Sie jedoch daran, dass ein SSR normalerweise Strom als Wärme verschwendet. Außerdem ist ein EMR in der Lage, ein Kontaktbogenproblem zu haben.
Das Hybridrelais löst die beiden Probleme, indem es SSR und EMR in einer parallelen Ausrichtung hat.
Während des Betriebs befindet sich eine Relais-Steuerschaltung, die zuerst den Halbleiterrelais einschaltet. Daher nimmt der SSR den Laststrom auf, was für die Beseitigung des Wölbungsproblems entscheidend ist.
Als nächstes energetisiert das EMR das EMR und schließt gleichzeitig den Kontakt. Es gibt jedoch keine Wölbung in diesem Prozess, da sich die SSR um das Problem kümmert. Somit arbeitet die EMR ohne nennenswerte Verluste im Laststrom.
Daher arbeiten gemischte Relais als Schutzrelais.
Art der Relais – Elektrothermisches Relais (Thermisches Relais)
Das Relais besteht aus einem Bimetallband und nutzt den Unterschied in der Ausdehnung der Bänder aus. Wenn der Strom durch die Relaisspule fließt, erzeugt er Wärme. Die Wärme dehnt einen Teil des Bimetallstreifens aus, wodurch er sich verbiegt und den Kontakt schließt.
In den meisten Fällen sind thermische Relais Standard in Elektromotoren.
Polarisiertes und nicht polarisiertes Relais
In einem polarisierten Relais befindet sich ein Permanentmagnet, der in Koordination mit einem Elektromagneten arbeitet. Die Funktion eines Permanentmagneten besteht darin, die Ankerposition in einem festen Zustand zu halten. Auf der anderen Seite bewegt der Elektromagnet den Anker.
Auf der anderen Seite hat ein nicht polarisiertes Relais keinen Permanentmagneten, und es ist auch einfach, es zu energetisieren.
Art der Relais – Anwendung des Relais
Abbildung 7: Ein- und Ausschalter
Nützlich bei der Isolierung eines Hochspannungskreises von einem Niederspannungskreis.
Steuern Sie den Stromfluss in mehreren Stromkreisen
Erleichtert automatische Umrüstungen
Nützlich bei der Mikroprozessorsteuerung schwerer elektrischer Lasten
Ein Überlastrelais ist wichtig für den Motorüberlastschutz
Schlussfolgerung
Jetzt haben Sie alles. Wir haben alles ausgearbeitet, was es über Verzögerungsrelais zu wissen gibt, und wir haben auch hervorgehoben, wie Sie sie in einer Leiterplatte verwenden können.
Lassen Sie sich bei der Auswahl des zu verwendenden Relais von der Schaltzeit und der Art des Lichtkreises leiten. Zögern Sie außerdem nicht, wenn Sie Fragen zum Schalten von Strom haben. Sprechen Sie uns an und wir werden Umgehend antworten.
