نحوه کار رله های چفت کننده الکتریکی: کنترل پالس، انواع سیم پیچ و کاربردها

کنترل کننده چراغ خیابانی را تصور کنید که باید وضعیت سوئیچ خود را پس از قطع برق به خاطر بسپارد، یا یک کنتور هوشمند که باید وضعیت بارشکن را در هنگام قطعی دست نخورده نگه دارد. یک رله معمولی در لحظه ناپدید شدن ولتاژ سیم پیچ، آرمیچر خود را رها می کند، حالت تماس را از دست می دهد و سیستم را مجبور می کند تا موقعیت را در راه اندازی مجدد دوباره بیاموزد. رله برقی چفت نمی کند. دقیقا همان جایی که بود، با جریان سیم پیچ صفر می ماند، زیرا مدار مغناطیسی آن عمدا با دو موقعیت پایدار ساخته شده است. همین تفاوت رفتاری تنها به این دلیل است که رله‌های چفت‌کننده انتخاب پیش‌فرض در کنتورهای هوشمند، کنترل روشنایی، زیرساخت‌های شارژ و بسیاری دیگر از طرح‌های سوئیچ برق هستند.

این مقاله توضیح می‌دهد که رله‌های چفت‌کننده الکتریکی چگونه کار می‌کنند، چه چیزی نسخه‌های تک سیم‌پیچ را از نسخه‌های دو سیم‌پیچ جدا می‌کند، چه مشخصاتی در واقع مهم هستند، و مهندسان معمولاً هنگام طراحی آن‌ها در یک محصول چه چیزهایی را از دست می‌دهند.

رله برقی چفت کننده چیست؟

رله برقی که به آن رله دوپایا یا ضربه ای نیز می گویند، یک وسیله سوئیچینگ الکترومکانیکی است که موقعیت تماس خود را پس از قطع شدن سیم پیچ حفظ می کند. یک رله یکنواخت استاندارد زمانی که جریان سیم پیچ متوقف می شود به موقعیت تماس پیش فرض برمی گردد. یک رله چفت کننده آرمیچر را در آخرین حالت فرمان با استفاده از یک آهنربای دائمی یا یک مدار مغناطیسی با شکل خاص قفل می کند. یک پالس جریان کوتاه از سیم پیچ، معمولاً ده ها میلی ثانیه، برای تغییر حالت کافی است.

دیتاشیت ها از دو عبارت مهم استفاده می کنند: مجموعه و تنظیم مجدد . تنظیم مخاطبین را به موقعیت عملیاتی حرکت می دهد. تنظیم مجدد آنها را به موقعیت رهاسازی باز می گرداند. هنگامی که پالس به پایان می رسد، رله آن موقعیت را به طور نامحدود تا رسیدن پالس بعدی حفظ می کند.

رله چسباندن تک کویل

یک سیم پیچ هم تنظیم و هم تنظیم مجدد را انجام می دهد. تفاوت در قطبیت پالس اعمال شده است: یک پالس مثبت مخاطبین را تنظیم می کند و یک پالس منفی آنها را بازنشانی می کند. این کار ساخت رله را ساده می کند و تعداد پایانه های سیم پیچ را کاهش می دهد، اما مدار درایو باید بتواند ولتاژ را در سراسر سیم پیچ معکوس کند.

رله چفت کننده دو سیم پیچ

طراحی دو سیم پیچ دو سیم پیچ مجزا را در مدار مغناطیسی یکسانی ارائه می دهد. انرژی دادن به یک سیم پیچ رله را تنظیم می کند. انرژی دادن به دیگری آن را بازنشانی می کند. هیچ تغییر قطبی مورد نیاز نیست، که مدار کنترل را ساده‌تر می‌کند و با خروجی‌های میکروکنترلر که فقط پالس‌های مثبت را هدایت می‌کنند، مناسب است.

برخی از خانواده های محصول هر دو گزینه را تحت یک ردپا پوشش می دهند. را FH31L به عنوان مثال، سری با یک سیم پیچ یا با سیم پیچ دوتایی در دسترس هستند، بنابراین طرح بندی PCB یکسان می تواند استراتژی های کنترل متفاوتی را ارائه دهد.

رله بند FH31L 80A با گزینه های سیم پیچ تک یا دو این رله گیره 80 آمپری از پیکربندی سیم پیچ تک و دوتایی در یک ردپای یکسان پشتیبانی می کند، و آن را به گزینه ای انعطاف پذیر برای کنتورهای هوشمندی تبدیل می کند که به انطباق با UC2 و قدرت آماده به کار کم نیاز دارند. مشاهده محصول →

اگر به تجدید نظر گسترده تری در مورد ترتیبات تماس و منطق انتخاب نیاز دارید، راهنمای ما در این زمینه است نحوه کار رله ها، انواع تماس و معیارهای انتخاب اصول را طی می کند.

نحوه عملکرد مکانیسم ضامن مغناطیسی

کلید یک آهنربای دائمی است که در آرمیچر یا مدار هسته قرار می گیرد. در یک موقعیت پایدار، شار آهنربا آرمیچر را در برابر هسته نگه می دارد و کنتاکت ها را بسته نگه می دارد. هنگامی که یک پالس جریان از طریق سیم پیچ در جهت صحیح جریان می یابد، شار تولید می کند که مخالف شار آهنربای دائمی است. هنگامی که شار مخالف به اندازه کافی قوی شد، آرمیچر آزاد می شود و به موقعیت دیگر می چرخد، جایی که آهنربا دوباره آن را نگه می دارد، این بار با کنتاکت ها باز. سپس جریان سیم پیچ را می توان حذف کرد.

به همین دلیل است که سیم پیچ فقط در طول انتقال به انرژی نیاز دارد. نیروی نگهدارنده از آهنربا می آید، نه از جریان پیوسته. در یک رله استاندارد تک پایدار، نیروی نگهدارنده با جریان سیم پیچ ناپدید می شود. در یک رله چفت، از نظر طراحی دائمی است.

دنباله تعویض عملی کوتاه و قطعی است:

1. کنترل کننده یک پالس تنظیمی با دامنه و عرض کافی اعمال می کند.
2. آرمیچر حرکت می کند و کنتاکت ها تغییر حالت می دهند.
3. سیم پیچ آزاد می شود و آهنربای دائمی موقعیت جدید را حفظ می کند.
4. برای چرخه بعدی، یک پالس تنظیم مجدد (قطب معکوس برای رله تک سیم پیچ، یا سیم پیچ دوم در یک رله دو سیم پیچ) کنتاکت ها را بازیابی می کند.

تک کویل در مقابل دو سیم پیچ: کدام یک را باید انتخاب کنید؟

انتخاب به ندرت مربوط به خود رله است. این در مورد مدار درایو، حاشیه کنترل و فضای PCB شما است.

برای تخته های اندازه گیری با فضای محدود، یک رله تک سیم پیچ مسیریابی سمت سیم پیچ را به دو رد کاهش می دهد. برای پانل های صنعتی چند کاناله، یک رله دو سیم پیچ به یک PLC اجازه می دهد هر سیم پیچ را مستقیماً بدون نگرانی در مورد معکوس شدن قطب هدایت کند.

مشخصات کلیدی برای ارزیابی قبل از خرید

برگه‌های اطلاعات رله چفت‌شونده شبیه به داده‌های رله استاندارد به نظر می‌رسند، اما سه پارامتر مستحق توجه بیشتر هستند: مقاومت سیم‌پیچ، حداقل عرض پالس تنظیم/تنظیم مجدد، و مواد تماس.

مواد تماس یکی از مشخصات نادیده گرفته شده است. اکسید قلع نقره (AgSnO2) در برابر جوشکاری و فرسایش قوس بسیار بهتر از نقره خوب برای بارهای سنگین مانند خازن ها، درایورهای LED و موتورها مقاومت می کند. اگر بار شما چندین برابر جریان حالت ثابت خود را در هنگام روشن شدن می کشد، یک رله با کنتاکت AgSnO2 انتخاب کنید.

UL TUV CQC RoHS REACH

جاهایی که از رله های برقی استفاده می شود

رفتار دو پایدار رله‌ها مستقیماً بر روی نیازمندی‌های دنیای واقعی نقشه‌برداری می‌کند.

کنتورهای هوشمند و تجهیزات شبکه هوشمند

کنتورهای هوشمند باید وضعیت اتصال را حتی زمانی که شبکه قطع می‌شود به خاطر بسپارند و باید با قدرت آماده به کار بسیار کم کار کنند. را W30L نمونه‌ای از رله‌های ضامنی است که به‌طور خاص برای کاربردهای کنتور هوشمند و کنترل روشنایی طراحی شده است، با یک گزینه کنترل دستی برای بازگرداندن دستی هنگام نصب.

رله چفت کننده W30L 40A/50A با بازگردانی دستی این رله گیر که برای کنتورهای هوشمند و کنترل روشنایی طراحی شده است، قدرت آماده به کار کم، سوئیچ کنترل دستی برای نصب، و گواهینامه UL/TUV/CQC را ارائه می دهد که مناسب برنامه های کاربردی آگاهانه انرژی است. مشاهده محصول →

کنتور در هر عملیات سوئیچینگ فقط برای چند میلی ثانیه برق سیم پیچ می گیرد که کل مدار اندازه گیری را در بودجه های انرژی محدود نگه می دارد.

کنترل روشنایی و خانه هوشمند

مدارهای روشنایی اغلب از دو یا چند مکان سوئیچ می شوند. یک رله چفت کننده در یک صفحه کنترل مرکزی، پالس های کوتاهی را از دکمه های فشاری یا کنترل کننده خانگی دریافت می کند و حالت روشنایی را بدون مصرف سیم پیچ مداوم حفظ می کند. نسخه‌های دو تماسی می‌توانند هم خط زنده و هم خط خنثی را تغییر دهند و ایمنی را در تاسیسات خانگی بهبود بخشند.

انرژی نو و زیرساخت شارژ

اینورترها، سیستم های فتوولتائیک و شمع های شارژ AC از رله های چفت کننده برای اتصال و قطع بار استفاده می کنند. مدل های با جریان بالا دارای سوئیچینگ تماسی 100 A، 120 A یا حتی 125 A هستند که برای سیستم های توزیع برق و ذخیره انرژی مفید است.

برای سوئیچینگ با جریان بالاتر، FH21L قابلیت سوئیچینگ 90 A را ارائه می دهد و یک انتخاب نماینده برای مدیریت بار در تاسیسات انرژی نو است.

رله قفل FH21L 90A برای مدیریت بار با قابلیت سوئیچینگ 90A و نسخه های تک یا دو سیم پیچ، این رله سازگار با TUV مناسب مدیریت بار انرژی جدید است و می تواند با شنت ها یا ترانسفورماتورها برای تنظیمات اندازه گیری ادغام شود. مشاهده محصول →

کنترل صنعتی و قدرت داده

پانل های صنعتی زمانی از رله های چفت کننده استفاده می کنند که ماشین باید وضعیت خود را پس از وقفه در فرآیند به خاطر بسپارد. منابع تغذیه داده نیز از آنها برای حفظ توزیع برق در یک پیکربندی شناخته شده پس از خاموشی استفاده می کنند. همان مزیت‌های کم مصرف و مالکیت دولتی در این بخش‌ها اعمال می‌شود. اگر اندازه گیری بخشی از پروژه بعدی شما است، می توانید ما را نیز بررسی کنید نمای کلی برنامه کنتور برق هوشمند برای نمای سرتاسر نیازهای رله، ترانسفورماتور جریان و شنت.

طراحی مدار درایو: چهار اشتباه رایج

رله فقط نیمی از طراحی است. مدار درایو تعیین می کند که آیا رله چفت کننده واقعاً چفت می شود یا خیر.

1. استفاده از یک دیود Flyback ساده در یک رله تک سیم پیچ

یک دیود فلایبک در سراسر سیم پیچ از درایور محافظت می کند، اما در یک رله چفت کننده تک سیم پیچ، پالس تنظیم مجدد را نیز از بین می برد، زیرا دیود در جهت معکوس هدایت می کند و به طور موثر پالس منفی را اتصال کوتاه می کند. از پل H استفاده کنید و اجزای سرکوب کننده را طوری قرار دهید که نبض قطبیت معکوس را مسدود نکنند.

2. نادیده گرفتن حداقل عرض و جریان پالس

اگر پالس خیلی کوتاه باشد یا ولتاژ سیم پیچ کاهش یابد، ممکن است آرمیچر به موقعیت مغناطیسی پایدار نرسد. ولتاژ را در پایانه های سیم پیچ اندازه گیری کنید، نه در منبع تغذیه، و از حداقل عرض پالس برگه داده با حاشیه 20-30٪ استفاده کنید.

3. فراموش کردن تماس Inrush

بارهای خازنی یا موتور می توانند چندین برابر جریان حالت پایدار خود را برای چند میلی ثانیه بکشند. این هجوم دقیقا زمانی اتفاق می افتد که کنتاکت ها بسته می شوند و می توانند کنتاکت های سبک را جوش دهند. رله ای را با درجه جریان تماس بالاتر از هجوم بدترین حالت انتخاب کنید، نه بار حالت پایدار.

4. ترک سیم پیچ با انرژی

رله چفت کننده نیازی به جریان سیم پیچ پیوسته ندارد. اگر یک اشکال سیستم عامل ترانزیستور تنظیم شده را روشن نگه دارد، سیم پیچ ممکن است بیش از حد گرم شود و شار پیوسته در یک جهت می تواند در کل طول عمر محصول با آهنربای دائمی مخالفت کند. همیشه مرحله درایو را بعد از عرض پالس مورد نیاز خاموش کنید.

سوالات متداول

Q1: آیا رله ی برقی به طور مداوم برق مصرف می کند؟

خیر. سیم پیچ فقط در طول پالس تنظیم یا تنظیم مجدد جریان می گیرد، معمولاً برای ده ها میلی ثانیه. پس از پالس، یک آهنربای دائمی آرمیچر را در موقعیت خود نگه می دارد، بنابراین مصرف برق در حالت ثابت صفر است.

Q2: اگر پالس تنظیم خیلی کوتاه باشد چه اتفاقی می افتد؟

ممکن است آرمیچر شروع به حرکت کند اما به موقعیت ثابت مخالف نرسد. هنگامی که پالس به پایان می رسد، آهنربای دائمی آرمیچر را به حالت اولیه برمی گرداند، یا کنتاکت ها بین موقعیت ها پرش می کنند. دیتاشیت را برای حداقل عرض پالس بررسی کنید و حاشیه اضافه کنید.

Q3: آیا می توانم یک رله استاندارد را با یک رله چفت کننده روی PCB موجود خود جایگزین کنم؟

بدون تغییر مدار درایو نیست. یک درایور رله استاندارد که DC را در یک جهت سوئیچ می کند، نمی تواند رله گیر تک سیم پیچ را بازنشانی کند. شما به یک پل H یا یک سیم پیچ تنظیم مجدد جداگانه نیاز دارید. رتبه های تماس و ولتاژ سیم پیچ نیز باید با بار و منبع تغذیه شما مطابقت داشته باشد.

Q4: آیا طراحی رله تک سیم پیچ یا دو سیم پیچ راحت تر است؟

برای اکثر مهندسان، سیم پیچ دوگانه آسان تر است زیرا هر سیم پیچ توسط یک ترانزیستور تک قطبی ساده هدایت می شود و نیازی به معکوس شدن قطبیت نیست. تک سیم پیچ باعث صرفه جویی در فضا و هزینه PCB می شود اما به پل H یا درایور پمپ شارژ نیاز دارد.

Q5: رله چفت کننده چه مدت می تواند حالت خود را بدون برق نگه دارد؟

تا زمانی که قطعات مکانیکی و آهنربای دائمی خواص خود را حفظ کنند، از نظر عملی به طور نامحدود. برگه‌های داده معمولاً عمر مکانیکی 100000 تا 1000000 عملیات را مشخص می‌کنند و موقعیت نگه‌داشته شده برای طول عمر محصول حفظ می‌شود، نه برای مدت زمان مشخص.

رله های چفت کننده الکتریکی یک مشکل اساسی را حل می کنند: چگونه می توان وضعیت سوئیچینگ را بدون پرداخت توان سیم پیچ مداوم حفظ کرد. اصل کار ساده است، یک آهنربای دائمی و یک پالس کوتاه دو موقعیت پایدار را مدیریت می کنند، اما جزئیات نوع سیم پیچ، عرض پالس، مواد تماس و توپولوژی درایو تعیین می کند که آیا محصول برای سال ها قابل اعتماد است یا در ماه اول خراب می شود. از بار شروع کنید، سپس به سمت درایور سیم پیچ کار کنید و تمام پارامترهای صفحه داده را در دمای کار خود بررسی کنید.

فنهار طیف وسیعی از رله‌های چفت‌کننده الکتریکی از 8 A تا 125 A را با گزینه‌های تک کویل و دو سیم پیچ، گواهی‌های UL/TUV/CQC و مواد منطبق با RoHS تولید می‌کند. اگر در حال ارزیابی یک طراحی اندازه گیری، روشنایی یا انرژی جدید هستید، صفحات محصول در این سایت شامل مشخصات دقیقی است که می توانید مستقیماً با نمایه بار خود مقایسه کنید.