تشریح مبانی رله و اصل کار

رله یک دستگاه کنترل خودکار است که سوئیچینگ یک مدار{0}قدرت بالا را با یک سیگنال ورودی نسبتاً کوچک کنترل می‌کند. این به طور گسترده ای در حفاظت از قدرت، کنترل اتوماسیون، سیستم های ارتباطی و تجهیزات صنعتی استفاده می شود. اساساً، از طریق نیروی الکترومغناطیسی یا سایر اثرات فیزیکی، بین مدار کنترل و مدار کنترل شده به انزوا و سوئیچینگ دست می یابد. در یک ساختار معمولی، رله های الکترومغناطیسی رایج معمولاً از یک سیم پیچ، یک هسته آهنی، یک آرمیچر و یک سیستم تماس تشکیل می شوند. مدار مغناطیسی هسته را می توان هسته آهنی رله یا هسته الکترومغناطیسی نامید و هسته رله الکترومغناطیسی مسیر کلیدی کل تبدیل الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد.

 

 

 

فرآیند کار یک رله الکترومغناطیسی بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی است. هنگامی که سیم پیچ انرژی می گیرد، یک میدان مغناطیسی تشکیل می شود. این میدان مغناطیسی بر روی ساختار هسته آهنی (مانند هسته سیم پیچ رله یا هسته سیم پیچ برای یک رله الکترومغناطیسی) عمل می کند و نیروی جذابی ایجاد می کند که آرمیچر را فعال می کند و در نتیجه کنتاکت ها را به سمت سوئیچ سوق می دهد. هسته های آهنی نرم کویل معمولی و هسته های سیم پیچ مستقیم برای بهینه سازی راندمان پاسخ مدار مغناطیسی و بهبود حساسیت تحریک استفاده می شوند.

 

در سیستم‌های مدار مغناطیسی، پایه‌های هسته و پایه‌های رله معمولاً برای تثبیت و هدایت ساختار تماس متحرک استفاده می‌شوند و از پایداری عملکرد مکانیکی اطمینان می‌دهند. طراحی‌های با کارایی بالا همچنین از هسته‌های آهن مغناطیسی نرم برای رله‌ها یا رله‌ها استفاده می‌کنند تا تلفات پسماند را کاهش دهند و سرعت پاسخ را بهبود ببخشند.

 

 

عملکرد رله تا حد زیادی به مواد مغناطیسی بستگی دارد. مواد متداول عبارتند از مواد با نفوذپذیری بالا مانند هسته آهنی خالص برق، هسته آهنی خالص، و هسته رله آهن خالص که برای بهبود چگالی شار مغناطیسی و سرعت پاسخ استفاده می‌شوند.

 

در کنترل صنعتی، هسته آهنی برای رله‌های کنترل صنعتی نیز برای برآوردن{0}}نیازهای سوئیچینگ فرکانس بالا استفاده می‌شود. برخی از مدل های خاص، مانند هسته آهنی DT4C و هسته آهنی رله AC DT4C، برای شرایط عملیاتی AC بهینه شده اند.

 

علاوه بر این، هسته های فولادی رله اغلب برای افزایش استحکام سازه استفاده می شوند، در حالی که قطعات رله هسته آهنی به عنوان اجزای مغناطیسی استاندارد در ساختارهای مختلف رله استفاده می شوند.

 

 

 

فرآیند ساخت هسته رله مستقیماً بر عملکرد و قوام مغناطیسی تأثیر می گذارد. فرآیندهای رایج عبارتند از هدینگ سرد و آهنگری سرد، مانند هسته رله فورج سرد و فورج سرد هسته آهن رله DT4C، که چگالی مواد و استحکام مکانیکی را بهبود می بخشد.

 

در همین حال، هسته آهن خالص Cold Heading برای بهبود دقت ابعادی استفاده می شود، در حالی که هسته رله سرد اغلب برای تولید انبوه اجزای هسته آهن استاندارد استفاده می شود.

 

از نظر عملیات سطحی، آبکاری نیکل هسته رله با پوشش زیرین مس برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و پایداری هدایت، مناسب برای کاربردهای صنعتی در محیط های پیچیده استفاده می شود.

 

 

رله ها را می توان با توجه به ساختار و عملکردشان به چند نوع طبقه بندی کرد:

* رله های الکترومغناطیسی: هسته یک هسته الکترومغناطیسی است که تماس های مکانیکی را از طریق میدان مغناطیسی هدایت می کند.
* رله های حالت جامد: اجزای الکترونیکی جایگزین ساختارهای مکانیکی می شوند و به سوئیچینگ بدون تماس دست می یابند.
* رله های زمان: دارای عملکردهای کنترل تاخیر.
* رله های دما: کنترل بر اساس تغییرات دما.

 

در ساختار الکترومغناطیسی، هسته رله اساسی ترین واحد مدار مغناطیسی است و عملکرد آن قابلیت اطمینان کلی را تعیین می کند.

 

 

 

طراحی و انتخاب رله معمولاً بر روی پارامترهای زیر تمرکز دارد:

* مقاومت سیم پیچ: مصرف برق و ویژگی های پاسخ را تعیین می کند. کشش-ولتاژ/جریان: حداقل آستانه برای شروع عملیات.

ولتاژ/جریان آزاد: مقدار بحرانی برای بازگشت به حالت اولیه.

ظرفیت بار تماسی: حداکثر محدوده ولتاژ و جریان قابل کنترل را تعیین می کند.

 

این پارامترها ارتباط نزدیکی با ساختار مدار مغناطیسی داخلی دارند (مانند هسته های آهنی مغناطیسی نرم برای رله ها).

 

 

آزمایش معمول شامل آزمایش مقاومت تماس، آزمایش مقاومت سیم پیچ، و اندازه‌گیری مشخصه کشش و رها کردن است. با تجزیه و تحلیل ویژگی های پاسخ مغناطیسی هسته سیم پیچ برای رله الکترومغناطیسی، می توان پایداری عملیاتی و طول عمر آن را ارزیابی کرد.

 

در آزمایش با دقت بالا، منحنی‌های پسماند هسته رله آهن خالص تحت شرایط ولتاژ مختلف نیز باید در نظر گرفته شود تا شرایط عملیاتی قابل اجرا تعیین شود.

 

 

انتخاب رله نیازمند در نظر گرفتن جامع ولتاژ کنترل، جریان بار و نوع تماس است. به طور همزمان، ساختار سیستم مغناطیسی، مانند هسته آهنی DT4C یا هسته فولادی رله، باید مطابق با نیازهای محیط های مختلف صنعتی باشد.

 

در سیستم‌های{0}با قابلیت اطمینان بالا، هسته‌های آهنی خالص با خواص مغناطیسی پایدار یا هسته‌های آهنی خالص با سر{1}سرد ماشینکاری شده با دقت-برای بهبود پایداری عملیاتی بلندمدت ترجیح داده می‌شوند.

 

 

 

رله ها به طور گسترده ای در سیستم های قدرت، تجهیزات اتوماسیون، تجهیزات ارتباطی و سیستم های کنترل خودروهای انرژی جدید استفاده می شوند. با توسعه اتوماسیون صنعتی، الزامات عملکرد برای هسته های آهنی برای رله های کنترل صنعتی به طور مداوم در حال افزایش است.

 

روندهای توسعه آینده عمدتاً بر روی{0}مواد مغناطیسی با قابلیت اطمینان بالا (مانندهسته های آهنی مغناطیسی نرم برای رله ها)، طراحی ساختاری کوچک، و فرآیندهای تولید کارآمد بهینه برای بهبود بهره وری کلی انرژی و عمر مفید.