دانش اولیه در مورد هسته های رله

رله یک دستگاه الکترومغناطیسی اساسی است که برای کنترل وضعیت روشن/خاموش مدار استفاده می‌شود و جزء محرک هسته آن یک سیستم هسته آهنی است. هسته آهنی رله به عنوان یک جزء کلیدی از ساختار محرک الکترومغناطیسی، عملکرد دوگانه تبدیل انرژی مغناطیسی و درایو مکانیکی را در طول عملیات رله انجام می دهد. هنگامی که سیم‌پیچ انرژی می‌گیرد، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند، به سرعت هسته آهنی را مغناطیسی می‌کند و یک جاذبه الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند که آرمیچر را به سمت بستن یا باز کردن کنتاکت‌ها سوق می‌دهد. در این فرآیند، نفوذپذیری مغناطیسی هسته آهنی، سرعت پاسخ مغناطیسی و طراحی ساختاری مستقیماً قابلیت اطمینان و طول عمر رله را تعیین می کند. بنابراین، در زمینه کنترل صنعتی، استانداردهای طراحی برای محصولاتی مانند Iron Core برای رله‌های کنترل صنعتی معمولاً دقیق‌تر هستند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با توجه به انتخاب مواد، هسته‌های آهن رله معمولاً از مواد مغناطیسی نرم با خلوص بالا استفاده می‌کنند، مانند هسته آهنی خالص یا هسته آهنی خالص الکتریکی (مثلاً مواد سری DT4). این مواد دارای نفوذپذیری بالا و اجبار کم هستند که آنها را قادر می‌سازد تا جاذبه الکترومغناطیسی کافی را تحت شرایط جریان نسبتاً کم ایجاد کنند، بنابراین کارایی انرژی را بهبود می‌بخشند. علاوه بر این، هسته آهنی DT4C، به عنوان یک ماده آهن مغناطیسی نرم معمولی، می‌تواند به طور قابل‌توجهی استرس داخلی را کاهش دهد و از دست دادن پسماند را پس از کار سرد و سپس بازپخت بهینه کند، و آن را به ماده‌ای متداول برای هسته‌های الکترومغناطیسی با کارایی بالا تبدیل کند. در برخی از برنامه‌های کاربردی با دقت بالا، از هسته‌های فولادی رله یا مواد کامپوزیت برای متعادل کردن مقاومت مکانیکی و خواص مغناطیسی استفاده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از دیدگاه طراحی ساختاری، هسته‌های رله معمولاً استوانه‌ای یا منشوری هستند، با کفشک‌های قطب در یک انتها برای افزایش غلظت میدان مغناطیسی. اجزای ساختاری مرتبط، مانند پین‌های هسته و پایه‌های رله، در هنگام مونتاژ برای قرار دادن و انتقال مسیر نیروی مغناطیسی استفاده می‌شوند و از بسته شدن مدار مغناطیسی پایدار اطمینان می‌دهند. برای رسیدگی به گرایش به کوچک‌سازی، طرح‌های هسته‌ای مدرن برای رله‌های الکترومغناطیسی فشرده‌تر هستند و تقاضاهای بالاتری را برای تحمل‌های ابعادی و توزیع چگالی شار مغناطیسی ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، با بهینه‌سازی طول هسته، سطح مقطع{3} و پارامترهای سیم پیچ، تطابق دقیق نیروی جاذبه و زمان پاسخ می‌توان به دست آورد و از جهش تماس یا آسیب اضافه بار جلوگیری کرد.

 

از نظر فرآیندهای تولید، فناوری شکل دهی سرد به طور گسترده ای در تولید هسته رله استفاده می شود، مانند فرآیندهای هسته رله سرد فورج سرد و فرآیندهای فورج سرد هسته آهنی رله DT4C. این فرآیند می‌تواند سازگاری ابعادی را بهبود بخشد و در عین حال از چگالی مواد اطمینان حاصل کند و مراحل بعدی پردازش را کاهش دهد، که برای تولید انبوه مفید است. پس از کار سرد، هسته آهنی برای تبلور مجدد دانه ها و حذف سخت شدن کار، تحت بازپخت شدید قرار می گیرد و در نتیجه خواص مغناطیسی نرم عالی خود را بازیابی می کند. این فرآیند برای پایداری عملکرد هسته های آهن مغناطیسی نرم نهایی برای رله ها بسیار مهم است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای محیط های عملیاتی مختلف، هسته آهنی نیز نیاز به عملیات سطحی و عایق دارد. روش‌های متداول شامل گالوانیزه کردن، پوشش الکتروفورتیک یا پاشش لاک عایق برای جلوگیری از اکسیداسیون و خوردگی و افزایش عمر مفید است. در محیط‌های با رطوبت بالا و بسیار خورنده، پوشش‌های عایق اضافی می‌توانند حفاظت را افزایش دهند. برای رله های AC، برای کاهش تلفات جریان گردابی و نویز ارتعاش، هسته آهنی ممکن است از یک ساختار چند لایه یا یک طراحی حلقه مدار کوتاه یکپارچه استفاده کند، که شار مغناطیسی اختلاف فاز را برای تثبیت خروجی نیروی جاذبه معرفی می کند. این بهینه سازی ها به ویژه برای استفاده از هسته های آهن مغناطیسی نرم برای رله ها در سناریوهای AC حیاتی هستند.

 

از نظر کنترل عملکرد الکترومغناطیسی، هسته آهنی نه تنها به مغناطش سریع نیاز دارد، بلکه به ویژگی های مغناطیس زدایی خوب نیز نیاز دارد تا نیازهای عملیات رله مکرر را برآورده کند. بنابراین، هسته رله آهن خالص یا مواد مشابه باید دارای ماندگاری کم باشند تا از مشکلات تاخیر رهاسازی جلوگیری شود. در همین حال، طراحی مدار مغناطیسی باید شکاف های هوا و عدم تمایل مغناطیسی را به حداقل برساند تا کارایی کلی بهبود یابد. در سناریوهای پاسخ-با فرکانس بالا یا{4}}دینامیک{{5} بالا، مانند سیستم‌های قدرت یا ماژول‌های کنترل اتوماسیون، الزامات عملکرد مغناطیسی پویا برای هسته‌های آهنی مغناطیسی نرم برای رله‌ها حتی بالاتر است.

 

علاوه بر این، ساخت هسته شامل لمینیت است (که عمدتاً در ترانسفورماتورها و برخی از ساختارهای رله استفاده می شود). این شامل کاهش شکاف‌های هوا در مدار مغناطیسی از طریق لایه‌بندی تکان‌دهنده و ترکیب آن با عملیات عایق برای سرکوب تلفات جریان گردابی است. ورق های فولادی سیلیکونی مهر شده برای جلوگیری از خطر اتصال کوتاه بین ورق، نیاز به جداسازی دارند. پس از لمینیت، ساختار با استفاده از گیره برای اطمینان از پایداری عملیاتی ثابت می شود. این نوع فرآیند به‌ویژه در-هسته‌های الکترومغناطیس پیشرفته یا محصولات درجه قدرت{6} رایج است.

 

از نظر گسترش کاربرد، فناوری هسته رله نیز به طور گسترده در منابع تغذیه UPS، سلف ها و ترانسفورماتورها استفاده می شود. سناریوهای مختلف برنامه، الزامات مختلفی را بر روی هسته قرار می دهند. برای مثال، سناریوهای فیلتر با فرکانس بالا، مواد فریت را ترجیح می‌دهند، در حالی که ذخیره انرژی جریان بالا برای هسته‌های متالورژی پودر مناسب‌تر است. با این حال، در زمینه رله استاندارد، هسته های رله آهن خالص راه حل اصلی، متعادل کردن هزینه، عملکرد و قابلیت ساخت باقی می مانند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

به طور کلی، به عنوان هسته سیستم الکترومغناطیسی، عملکرد هسته رله توسط انتخاب مواد، طراحی ساختاری و فرآیندهای ساخت تعیین می شود. ازهسته سیم پیچ رلهبرای سیستم مدار مغناطیسی کامل، هر جزئیات بر پایداری و قابلیت اطمینان محصول نهایی تأثیر می گذارد. با توسعه مداوم اتوماسیون صنعتی و کاربردهای انرژی جدید، تقاضا برای هسته‌های آهنی مغناطیسی با کارایی بالا برای رله‌ها دائماً در حال افزایش است و بهینه‌سازی مستمر و ارتقای فناوری مواد و تکنیک‌های پردازش را انجام می‌دهد.