Elektrik Röleleri Açıklandı: Nasıl Çalıştıkları ve Türleri Hakkında Bir Kılavuz

Röle, elektrik mühendisliği ve elektroniğin devasa arenasında hayal edilebilecek temel, vazgeçilmez bir bileşen olmayabilir, ancak en temel ve uyarlanabilir olanlardan biri olduğunu söylemek güvenli olabilir. Kullandığınız araçtan ya da her gün satın aldığınız şeyi üreten otomatik fabrikadan başlayarak sonsuz sayıda sistemin karmaşık güç ve kontrolünü sessizce sağlayan bir şeydir. Ancak, bu kriz unsuru nedir ve en önemli rolünü nasıl yerine getirir?

Bu eğitimde elektrik rölesi derinlemesine ele alınmaktadır. Onu temel prensiplerine ayıracağız, çeşitli varyantlarını karşılaştıracağız, pratikte nasıl kullanıldığını gözden geçireceğiz ve nasıl seçileceği, kablolanacağı ve sorun giderileceği konusunda bazı pratik tavsiyeler vereceğiz. İster bir öğrenci, ister bir DIY uzmanı veya bir mühendis olun, bu derinlemesine açıklama sizi elektrik rölesi hakkında sağlam bir bilgi ile donatacaktır.

Elektrik Rölesi Tam Olarak Nedir?

Röle nedir? Elektrik rölesi en temel anlamıyla elektrikle çalışan bir anahtardır. Bir devredeki nispeten küçük elektrik gücünün temel uygulaması, genellikle çok daha büyük olan başka bir devrenin anahtarını (açma/kapama) düzenlemektir ve bu yüksek güç veya yüksek akım içerebilir. Röle, yüksek güçteki bir elektrik yükünü kontrol etmek için çok sayıda düşük akım kontrol sinyali sağlar. Bu yetenek sadece bir kolaylık değildir; çağdaş elektrik sistemlerinin temelidir ve üç temel değer sağlar:

• Kontrol: Röleler, motor, kompresör veya bir dizi güçlü ışık gibi yüksek voltajlı, yüksek akımlı bir cihazın hareketlerini kontrol etmek için bir mikrodenetleyici veya bir sensör veya basit bir gösterge paneli anahtarı tarafından gönderilen bir sinyal gibi düşük voltajlı, düşük akımlı sinyali geçirmenin aksi takdirde tehlikeli olan görevini yerine getirmenin güvenli bir yolunu sunar.
• İzolasyon (Galvanik İzolasyon): Bir rölenin en önemli güvenlik unsurlarından biridir. Kontrol devresi (“giriş”) ve yük devresi (“çıkış”) elektriksel ve fiziksel olarak ayrılmıştır. Bu izolasyon, yük tarafındaki yüksek güçlü elektrik sinyallerinin hassas kontrol elektroniğine, bağlı ekipmana ve operatöre geri aktarılmasını önler.
• Amplifikasyon: Gerçek anlamda, bir Röle olarak hizmet verecektir. sinyal yükselticisi. Bir röle bobininden geçen miliamper kadar bir akım, onlarca hatta yüzlerce amperlik bir devreyi etkili bir şekilde kontrol edebilir ve bu nedenle röle, daha yüksek akımlı uygulamalar da dahil olmak üzere endüktif yükleri ve hatta DC yükleri tatmin edici bir şekilde idare etmek için kullanılabilir.

Röleler Nasıl Çalışır? Temel Prensipler

Röleleri doğru bir şekilde anlamak için öncelikle en yaygın ve doğal röle türünü ele almamız gerekir: elektromekanik röle (EMR). Bu rölenin işleyişi elektromanyetizmanın gerçek bir tezahürüdür ve kavramsal olarak diğer röle türlerinin formüle edilmesinde kullanılır.

EMR, işbirliği içinde çalışması gereken çok sayıda unsurdan oluşan bir komplekstir:

• Bobin: Metal bir çekirdek tarafından çevrelenmiş bakır telli silindir şeklinde bir nesne. Akım bu telden geçerken çekirdek geçici olarak bir mıknatıs, bir elektromıknatıs gibi davranır.
• Armatür: Demirden yapılmış ve elektromıknatıs olan yük tarafından çekilen hareketli bir parça. Dönmesi için yapılmıştır.
• Boyunduruk: Manyetik akıya düşük relüktanslı bir yol sunan, manyetik alanın armatür üzerinde yoğunlaştığı sert bir demir yapı.
• İletişim: Bunlar, bir devre oluşturmak için birbirleriyle temas eden ve ayrılırsa bir devreyi kesen anahtarın fiziksel bileşenleridir. Röleler, normalde açık kontaklar (NO) ve normalde kapalı kontaklar (NC) gibi çeşitli kontak türlerine sahiptir. Kontakların miktarı ve niteliği söz konusu uygulamaya bağlıdır.
• Normalde Açık (NO): Ne zaman Röle enerji verilmediğinde kontak seti bağlı değildir. Devre açık.
  • Normalde Kapalı (NC): Bu, röleye enerji verilmediğinde röle kontaklarının temas halinde olduğu normalde açık olanın tersidir. Kapalıdır.
  • Ortak (COM): Armatür, NO veya NC kontaklarına taşınan terminale bağlanır.
• Bahar: Bobine artık enerji verilmediğinde armatürün dinlenme konumuna gelmesini sağlayan kısım.

Mekanik ve Katı Hal Röleleri (SSR)

Elektromekanik röle tüm zekasıyla hareketli parçalı bir cihazdır. Teknolojik gelişmeyle birlikte, Katı Hal Rölesi (SSR) olarak bilinen tamamen elektronik bir varyantı vardır. Genel amacı paylaşmalarına rağmen, iç yapıları ve içlerindeki performansın doğası pratik olarak farklıdır. Bu ayrım modern sistemlerin tasarımında çok önemlidir.

Bir SSR hareketli parçalar içermez. Elektriksel yük anahtarlaması yarı iletkenler, özellikle tristörler, TRIAC veya güç transistörleri kullanılarak gerçekleştirilir. Bu kontrol sinyali geleneksel olarak bir optokuplör (bir LED ve bir fotodetektör) aracılığıyla anahtarlama yarı iletkenine bağlanır ve bu bir EMR'de olduğu gibi mutlak galvanik izolasyon sağlar. Bu, yüksek elektrik arkına maruz kalma veya elektronik cihazların düzenlenmesi gerekliliği gibi daha zorlu koşullar altında güvenli bir çalışma sağlar.

İşte ikisi arasında ayrıntılı bir karşılaştırma:

Gördüğünüz gibi, güvenilirlik, hızlı anahtarlama ve uzun ömür açısından yüksek taleplerin olduğu bir ortam gerektiğinde, Katı Hal Röleleri daha iyi bir seçenektir. Ayrıca, çalışma yapılarının sessiz olduğu ve şok ve titreşime karşı dayanıklı olduğu modern kontrol ve otomasyonda da kullanılabilirler.

Modern Sistemler Neden Katı Hal Rölelerini Tercih Ediyor?

OMCH'de yüksek performanslı ürünlerde uzmanız Katı Hal Röleleri endüstriyel otomasyon için tasarlanmıştır. OMCH SSR-DA/AA Serisi gibi OMCH SSR'ler, hassas kontrol ve olağanüstü dayanıklılık sunarak aşağıdaki gibi sorunları ortadan kaldırır temas direnci ya da elektrik arkı geleneksel mekanik rölelerde meydana gelebilir. Bu, aşağıdaki gibi kritik uygulamalar için maksimum çalışma süresi ve verimlilik sağlar aydınlatma kontrol sistemleri veya güvenli̇k si̇stemleri̇.

Yaygın Uygulamalar ve Kullanım Örnekleri

Rölelerin esnekliği, teknolojinin neredeyse tüm alanlarında neden kullanıldıklarını açıklamaktadır. Ayrıca, yüksek akımları veya DC akımı güvenli bir şekilde iletme kapasiteleri nedeniyle çok sayıda uygulamada gereklidirler:

• Otomotiv Sistemlerinde: 21. yüzyıl otomobili bir röleler evrenidir. Bunlara ihtiyaç duyulmasının nedeni, araç kontrol elektroniğinin (ECU, karoseri kontrol modülü) çok düşük akımlarla çalışması, buna karşın farlar, marş motorları ve soğutma fanları gibi şeylerde çok yüksek akım gerekmesidir. Röleler bu boşluğu doldurur ve gösterge panelindeki küçük bir anahtar veya ECU'nun bir sinyali aracılığıyla bu ağır yüklerin kontrolünün görünüşte güvenli ve verimli olmasını sağlar.
• Endüstriyel Kontrol Panellerinde: Endüstriyel otomasyon büyük ölçüde rölelere bağlıdır. Fabrika katındaki yüksek güçlü ekipman ile programlanabilir mantık denetleyicisi (PLC) arasındaki kontrol panelinde aracıdırlar. Bir örnek olarak, bir PLC'nin 24V DC sinyal çıkışının bir röleyi etkinleştirebileceği ve bunun da 480V AC üç fazlı bir motoru açıp kapatabileceği söylenebilir. SSR, ısıtıcı kontrolü ve motor sürücüleri gibi yüksek çevrimli kullanımlarda uzun ömürlü oldukları için burada özel uygulamalara sahiptir.
• In Akıllı Ev & Kendin Yap Projeleri: Hobicinin veya üreticinin projelerini gerçek dünyayla iletişim kurmaya ihtiyaç duyduğu projelerde, röleler cevaptır. Bir lamba veya kahve makinesi veya ev aletleri gibi küçük bir makine, Arduino veya Raspberry Pi gibi küçük bir mikrodenetleyici tarafından doğrudan çalıştırılamaz. Bir röle modülü ile mikrodenetleyici, bir evde bulunabilecek normal AC gücünü güvenli bir şekilde değiştirmek için kullanılabilir ve bu düzen, akla gelebilecek herhangi bir akıllı ev veya otomasyon projesinin temelidir.

Doğru Röle Nasıl Seçilir

Doğru röleyi seçmek, devrenizin güvenliği ve güvenilirliği açısından kritik önem taşır. Rölenin özelliklerini uygulamanızın talepleriyle eşleştirmeyi içerir. Aşağıdaki önemli faktörleri göz önünde bulundurun:

• Yük Gerilimi ve Akımı: En önemli özelliktir. Anahtarlanacak cihazın gerilimi (AC veya DC) nedir? Çalışırken ne kadar akıma ihtiyaç duyacaktır? Bu değerler rölenin kontak (veya çıkış) değerinden daha düşük olmalıdır. Yüzde 20-30 güvenlik marjını asla unutmayın.
• Kontrol Sinyali Gerilimi: Röle bobininin (bir EMR) veya giriş devresinin (bir SSR) enerjilendirilmesini tamamlamak için gereken voltaj. Kontrol cihazınızın çıkışına eşit veya daha büyük olabilmelidir (örneğin, bir Arduino 5V, bir araba aküsü 12V, bir PLC 24V verir).
• Anahtarlama Frekansı: Rölenin kaç kez açılıp kapatılması gerekir? Çoğu anahtarlama uygulamasında (saniyede birden fazla) yalnızca bir Katı Hal Rölesi uygulanabilir çünkü bir EMR bile yüksek anahtarlama nedeniyle mekanik olarak arızalanmaya meyillidir.
• Çevresel Faktörler: Operasyon ortamı. Yüksek titreşim veya şok var mı? Sessiz çalışma gerekli mi? Patlayıcı gazlar söz konusu mu (sızdırmaz bir rölenin gerekli olacağı yerlerde)? SSR, sessizlik ve yüksek güvenilirlik önlemlerinin gerekli olduğu ortamlar gibi yüksek titreşimli ortamlarda genellikle daha iyi ve daha güvenli bir alternatiftir.

Röle Kablolaması için Pratik Kılavuz

Çoğu otomotiv ve endüstriyel rölede terminalleri numaralandırmak için standart bir numaralandırma şeması kullanılır, bu da bu tür rölelerin kablolanmasını kolaylaştırır. En sık kullanılanlar şunlardır:

• 85 ve 86: Bunlar röle bobini terminalleridir. Röle, üzerlerine doğru voltaj uygulandığında etkinleştirilecektir. DC rölelerin çoğunda polarite önemsizdir, ancak dahili bir bastırma diyotuna sahip olabilirler, bu durumda işaretlenirler.
• 30: Ortak terminal. Bu genellikle yük devresine güç beslemesi ile ilgilidir.
• 87: Normalde Açık ( NO ) terminali. Bu, röle kapandığında 30 numaralı terminalin içine sürüldüğü terminaldir.
• 87a: Normalde Kapalı (NC) kontak (5 pimli röle üzerinde). Bu, röle çalışmadığında terminal 30 ile bağlanan uç terminalidir.

Yaygın Röle Sorunlarının Giderilmesi

Bir devre arızalandığında, özellikle de güç kaynağı düzgün çalışmıyorsa, röle genellikle suçludur. Aşağıda normalde karşılaşılan bazı sorunlar ve bunların nasıl teşhis edildiği açıklanmaktadır:

Problem 1: Röle bir “tıklama” sesi çıkarıyor, ancak yük çalışmıyor.

• Olası Neden: Bu, kontrol devresinde (bobine enerji veriliyor) sorun olmadığı; yük devresinde bir arıza olduğu anlamına gelir. Rölenin iç kontakları kötü bir şekilde aşınmış veya yanmış (çukurlaşmış) olabilir, böylece iyi bir elektrik kontağı yapılamaz. Alternatif olarak, bunun nedeni kötü bağlanmış bir yük, bağlantısı kesilmiş veya kopmuş bir kablo veya yük tarafında (pim 30 ve 87) atmış bir sigorta olabilir.

Problem 2: Röle çok ısınır.

• Olası Neden: Bir EMR durumunda, bobin çok ısınmadan ve yanmadan önce sadece belirli bir gerilime kadar bağlanabilir. Hem EMR'lerde hem de SSR'lerde, rölenin yük akımını kaldıramayacak kadar küçük olması durumunda, röle yavaş yavaş aşırı ısınacak ve arızalanacaktır.

Problem 3: Röle her zaman açık veya her zaman kapalıdır.

• Olası Neden: Bir EMR'de, büyük bir akım yükselmesi dahili kontakları birbirine kaynaklayarak röleyi “açık” modda bırakabilir. Buna karşılık, bobin telinin yanması rölenin açılmasına izin vermeyecektir. Bir SSR'deki büyük bir aşırı gerilim veya aşırı akım durumu, dahili yarı iletkene zarar vererek onu kalıcı olarak açık devre (veya sigortasız kalıcı olarak kapalı devre) haline getirebilir.