از تقویت سیگنال تا کنترل دقیق: رابطه بین رله‌های کنترل صنعتی و قطعات مسی بریلیم

در سیستم های کنترل صنعتی، رله ها به عنوان واسطه بین "فرمانده" و "مجری" عمل می کنند. اول و مهمتر از همه، رله ها تبدیل انرژی کنترل را تسهیل می کنند. سیگنال‌های کنترلی تولید شده در محیط‌های صنعتی-مانند خروجی‌های PLC یا سیگنال‌های حسگر-معمولاً انرژی پایینی دارند و نمی‌توانند مستقیماً موتورها یا تجهیزات گرمایشی با قدرت بالا را هدایت کنند. با مهار اصول الکترومغناطیسی، رله‌ها این انرژی کنترلی دقیقه‌ای را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کنند و در نتیجه مسیر جریان بالا در مدار اصلی را می‌بندند یا باز می‌کنند. این مکانیسم-به کارگیری یک ورودی کوچک برای کنترل خروجی بزرگ-به عنوان سنگ بنای کنترل الکترونیک قدرت مدرن است.

ثانیا، رله ها یک مانع ایزوله ایمنی ایجاد می کنند. در اصطلاحات مهندسی برق، مدارها به مدار اصلی (مدار اولیه) و مدار کنترل (مدار ثانویه) دسته بندی می شوند. مدار اصلی معمولاً دارای ولتاژهای بالا و جریانهای سنگین است که با تداخل شدید الکترومغناطیسی و گذرهای قوس همراه است. مدار کنترل، برعکس، نیاز به خلوص سیگنال و قابلیت پاسخ سریع دارد. از طریق جداسازی فیزیکی کنتاکت های الکتریکی، رله ها به ایزولاسیون الکتریکی بین این دو مدار دست می یابند و در نتیجه از تراشه های کنترل گران قیمت و همچنین ایمنی پرسنل عملیاتی محافظت می کنند.

برای انجام این عملکردها، ساختار مکانیکی داخلی یک رله باید دارای سرعت واکنش استثنایی و استحکام مکانیکی باشد. این الزام، تقاضاهای سختگیرانه‌ای را برای یک جزء متحرک هسته ایجاد می‌کند: "فنگار متحرک" برای رله‌های خودرو-که معمولاً از طریق مهر زنی پیشرونده Die Heavy Stamping تولید می‌شود. این فنر متحرک که به‌عنوان «عضله» رله عمل می‌کند، باید نیروی الاستیک و شکل{3}}قابلیت بازیابی ثابتی را در ده‌ها هزار-یا حتی صدها هزار- چرخه عملیاتی حفظ کند. هر شکست دقیقه ای خستگی ناگزیر منجر به از دست دادن دستورات کنترل حیاتی می شود.

رله‌ها در همان لحظه که سوئیچ می‌کنند یک قوس الکتریکی ایجاد می‌کنند و مواد تماس خود را تحت فشار شدید قرار می‌دهند. به طور همزمان، جریان طولانی مدت منجر به افزایش دما می شود{1}} چالشی که مقاومت حرارتی مواد ساخت را مورد آزمایش قرار می دهد. آلیاژهای مس معمولی در دماهای بالا مستعد بازپخت و نرم شدن هستند. این منجر به کاهش فشار تماس می شود و یک چرخه معیوب را ایجاد می کند که با افزایش مقاومت تماس، گرمای بیش از حد و حتی جوشکاری تماسی مشخص می شود.

در نتیجه، در حوزه رله‌های صنعتی و خودرویی-و{1}بالا-میانگین، مهندسان تمایل دارند آلیاژهای تخصصی با خواص فیزیکی برتر را انتخاب کنند. در این میان آلیاژ مس بریلیم به دلیل ترکیب استثنایی از ویژگی های عملکردی به عنوان انتخاب ارجح برجسته است. این آلیاژ نه تنها دارای رسانایی الکتریکی تقریباً برابر با مس خالص است، بلکه استحکام مکانیکی و محدودیت های الاستیک بسیار بالایی نیز از خود نشان می دهد.

در زمینه ساخت دقیق، مهر زنی مس بریلیوم به طور گسترده ای برای ساخت اجزای ساختاری حیاتی در رله ها استفاده می شود. در مقایسه با برنج استاندارد، مس بریلیوم-به دنبال درمان محلول و سخت شدن سن-به مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر آرامش استرس دست می‌یابد. این تضمین می‌کند که فنرهای تماسی ساخته شده از این ماده فشار تماس ثابتی دارند-حتی تحت بار مکانیکی طولانی‌مدت و در محیط‌های با دمای بالا{6}}در نتیجه تضمین می‌کند که کنتاکت‌های رله «کشش-به داخل و «رها کردن» واضح، قاطع و بدون نقص دقیق باقی می‌مانند.