چگونه رله ها و فیوزها از یک مدار محافظت می کنند
حفاظت الکتریکی به ندرت یک کار تک جزئی است. یک فیوز و یک رله حل دو مشکل مختلف و اشتباه گرفتن این دو یکی از رایج ترین اشتباهات در طراحی پنل و عیب یابی میدان است. فیوز یک دستگاه غیرفعال و فداکاری است: برای قطع کردن مدار یک بار، برای همیشه، زمانی که جریان از آستانه ایمن فراتر رفت وجود دارد. رله یک دستگاه سوئیچینگ فعال است که یک مدار را به طور مکرر باز و بسته می کند، که توسط یک سیگنال کم مصرف مجزا کنترل می شود و اغلب با سخت افزار حفاظتی اضافی جفت می شود تا از میلیون ها سیکل سوئیچینگ جان سالم به در ببرد.
درک این تمایز اهمیت دارد زیرا این دو جزء در نقاط مختلف زنجیره حفاظتی قرار دارند. فیوز سیم کشی و تجهیزات را از آسیب حرارتی در هنگام خطا محافظت می کند. یک رله یک مدار کنترل را از نیازهای الکتریکی یک مدار بار محافظت می کند و یک کنترل کننده سیگنال کوچک را از مسیر جریان بزرگتر جدا می کند. هیچ کدام جایگزین دیگری نمی شود، به همین دلیل است که اکثر پانل ها به جای انتخاب یکی از هر دو با هم استفاده می کنند.
فیوز
حفاظت در برابر جریان اضافه یکبار مصرف یک عنصر فلزی را ذوب می کند تا به محض اینکه از آستانه تنظیم شده جریان برای مدت زمان مشخصی فراتر رفت، مدار را قطع کند. پس از عمل باید به صورت فیزیکی تعویض شود.
رله
دستگاه سوئیچینگ قابل استفاده مجدد از یک سیم پیچ سمت کنترل برای باز و بسته کردن مکانیکی یا الکترونیکی یک کنتاکت سمت بار جداگانه استفاده می کند که هزاران تا میلیون ها بار بدون تعویض تکرار شده است.
رله در مقابل فیوز در مقابل مدار شکن: مقایسه کنار هم
تفاوت بین رله و فیوز زمانی واضح تر می شود که هر دو در کنار مجموعه رله قطع کننده مدار قرار گیرند، زیرا این سه جزء اغلب در مستندات میدانی اشتباه گرفته می شوند. جدول زیر به طور خلاصه نحوه رفتار هر کدام را در شرایط عملکرد عادی و در شرایط خطا نشان می دهد.
| صفت | فیوز | رله | رله مدار شکن |
|---|---|---|---|
| عملکرد اولیه | حفاظت در برابر جریان بیش از حد | سوئیچینگ بار | سوئیچینگ به همراه سفر اضافه جریان |
| قابلیت استفاده مجدد | یکبار مصرف | قابل استفاده مجدد، دارای رتبه چرخه | پس از سفر قابل تنظیم مجدد |
| سرعت پاسخگویی | در اضافه بار شدید سریع باشید | بستگی به سیگنال کنترل دارد | منحنی سفر متوسط و قابل تنظیم |
| حالت شکست معمولی | عنصر ذوب می شود | سایش تماس یا خرابی سیم پیچ | سایش مکانیک مکانیکی سفر |
| نیاز به تعمیر و نگهداری | فقط سهام جایگزین | بازرسی تماس دوره ای | تست سفر دوره ای |
توجه داشته باشید که فقط رله و مجموعه رله قطع کننده مدار برای کار مکرر طراحی شده اند. فیوز یک مانع یکبار مصرف است، دقیقاً به همین دلیل است که هرگز نباید به عنوان تنها محافظ مداری که به سوئیچینگ معمولی نیز نیاز دارد، اعتماد کرد.
چرا شنت ها و دیودهای حفاظتی در مدارهای رله اهمیت دارند؟
یک سیم پیچ رله القایی است و هر بار که سیگنال کنترل حذف می شود، میدان مغناطیسی در حال فروپاشی یک ولتاژ کوتاه در جهت مخالف جریان طبیعی ایجاد می کند. بدون دیود حفاظتی رله سیم پیچی روی سیم پیچ، این سنبله می تواند به ترانزیستور یا سوئیچ که رله را هدایت می کند آسیب برساند. این تک جزء، که گاهی اوقات دیود فلایبک یا چرخ آزاد نامیده می شود، یکی از نادیده گرفته ترین بخش های مدار محرک رله است، با این حال عدم وجود آن یکی از دلایل اصلی خرابی های مکرر مرحله راننده در تجهیزات خودکار است.
A شانت هدف کاملاً متفاوتی را در یک خانواده مدار کلی خدمت می کند. به جای محافظت در برابر افزایش ولتاژ، شنت یک عنصر دقیق با مقاومت کم است که به صورت سری با بار قرار می گیرد تا امکان اندازه گیری جریان را فراهم کند. افت ولتاژ در آن متناسب با جریان عبوری است، که به سیستم نظارتی اجازه میدهد قبل از رسیدن به سطحی که فیوز را منفجر میکند یا به تماس رله آسیب میرساند، کشش غیرعادی را تشخیص دهد. در پنل هایی که سوئیچینگ و نظارت را با هم ترکیب می کنند، یک شنت به طور موثر هشدار اولیه می دهد در حالی که فیوز آخرین خط دفاعی باقی می ماند.
نحوه تشخیص رله معیوب قبل از خرابی
رله معیوب به ندرت بدون علائم هشدار دهنده از کار می افتد. سطوح تماس مدتها قبل از اینکه رله کار خود را به طور کامل متوقف کند، از طریق قوس و حفرهها به تدریج تخریب میشوند و تشخیص علائم اولیه از توقف برنامهریزی نشده در خط تولید جلوگیری میکند.
- صدای کلیک شنیدنی از سیم پیچ بدون تغییر بار مربوطه، نشان دهنده اتصالات جوشی یا بد سوراخ شده است.
- زنگ زدن یا وزوز سریع، اغلب ناشی از یک ولتاژ کنترل ناپایدار یا یک فنر برگشت ضعیف
- عملکرد متناوب که با لرزش یا تغییرات دما ظاهر و ناپدید می شود
- تغییر رنگ قابل مشاهده یا بوی سوختگی ضعیف در نزدیکی محفظه رله که نشان دهنده گرمای بیش از حد تماس است
- مقاومت تماس اندازه گیری شده که در مقایسه با واحد جدید با همان رتبه به طور قابل توجهی افزایش می یابد
- رله ای که پس از حذف سیگنال کنترل فعال می ماند و به کنتاکت های جوش داده شده از جریان هجومی مکرر اشاره می کند.
به عنوان مثال، در یک محیط خط بستهبندی، یک رله موتور نقاله که زیر بار شروع به زنگ زدن میکند، اغلب به حفرههای تماسی از سوئیچ کردن موتوری با جریان هجومی بالاتر نسبت به رلهای که برای قطع شدن رتبهبندی شده بود، بازمیگردد. جایگزین کردن رله با یک رله منطبق با مشخصات هجومی واقعی، به جای تنها جریان حالت پایدار، خرابی مکرر را در اکثر این موارد برطرف می کند.
انتخاب بین حفاظت مبتنی بر رله و مبتنی بر فیوز
سوال عملی در اکثر طرح ها این نیست که رله در مقابل فیوز به صورت مجزا مطرح شود، بلکه این است که کدام استراتژی حفاظتی با یک بخش مدار معین مطابقت دارد. مقایسه زیر سناریوهای رایج را تشریح می کند.
- اگر مدار نیاز به روشن و خاموش کردن مکرر تحت کنترل برنامه یا سنسور داشته باشد، صرف نظر از اینکه فیوز نیز وجود داشته باشد، یک رله لازم است.
- اگر نگرانی تنها یک رویداد فاجعه بار اضافه بار باشد، مانند اتصال کوتاه، فیوز یا قطع کننده محافظ خط آخر مناسب است.
- اگر سطوح جریان برای تشخیص یا متعادل کردن بار به دید مداوم نیاز دارند، یک شنت جفت شده با یک مدار مانیتورینگ افزودن صحیح است، نه جایگزینی برای رله یا فیوز.
- اگر فرکانس سوئیچینگ بسیار بالا باشد یا بار بسیار القایی باشد، یک رله حالت جامد با یک دیود حفاظتی، سایش تماس را در مقایسه با رله الکترومکانیکی کاهش می دهد.
- اگر پس از هر خطا، نصب نیاز به یک حرکت قابل تنظیم مجدد بدون تعویض قطعه داشته باشد، یک مجموعه رله قطع کننده مدار به طور کلی بر فیوز مستقل ترجیح داده می شود.
تجسم تفاوت: جریان مدار با حفاظت رله
نمودار زیر یک کنترل ساده و مسیر بار را نشان می دهد، از جمله جایی که یک دیود حفاظتی و یک شنت معمولاً نسبت به رله و فیوز قرار می گیرند.
با خواندن نمودار از چپ به راست، یک سیگنال کنترل کم مصرف به سیم پیچ رله انرژی می دهد، که تماس های مکانیکی سمت بار را می بندد. فیوز به صورت سری با آن مسیر بار به عنوان مانع نهایی اضافه جریان قرار می گیرد، در حالی که شنت برای اندازه گیری جریان پیوسته به جای وقفه به موازات آن کار می کند.
روش های تعمیر و نگهداری که عمر قطعه را افزایش می دهد
- به جای اینکه منتظر خرابی قابل مشاهده باشید، مقاومت تماس را روی رله ها در فواصل زمانی برنامه ریزی شده آزمایش کنید
- فیوزهای یدکی را با درجه جریان و ولتاژ دقیق مطابقت دهید، نه فقط اندازه فیزیکی
- هر زمان که یک قطعه درایور مرحله تعویض می شود، مطمئن شوید که دیود حفاظت رله سالم است
- گشتاور ترمینال شنت را به صورت دوره ای بررسی کنید، زیرا اتصال شل باعث خطای اندازه گیری می شود
- سیکل سوئیچینگ رله در جاهایی که چرخه کار زیاد است، برای پیش بینی سایش تماسی شمارش می شود
سوالات متداول
Q1: تفاوت اصلی بین حفاظت رله و فیوز چیست؟
فیوز یک دستگاه فداکاری یک بار مصرف است که مدار را به طور دائم در طول بار اضافی قطع می کند، در حالی که رله یک دستگاه کلیدزنی قابل استفاده مجدد است که به طور مکرر مدار را تحت فرمان سیگنال کنترل باز و بسته می کند. آنها به نقاط شکست مختلف می پردازند و معمولاً با هم استفاده می شوند.
Q2: آیا رله می تواند جایگزین فیوز در طراحی حفاظتی شود؟
خیر. یک رله جریان را تغییر می دهد اما ذاتاً آن را در هنگام خطا محدود نمی کند. برای قطع جریان در هنگام اتصال کوتاه یا شرایط اضافه بار شدید، همچنان به فیوز یا قطع کننده نیاز است.
Q3: ترکیب ذوب رله معمولاً به چه چیزی اشاره دارد؟
این اصطلاح به طور کلی مجموعه ای را توصیف می کند که یک رله برای سوئیچینگ را با یک عنصر فیوز یکپارچه یا مجاور برای حفاظت در برابر جریان اضافه ترکیب می کند، که اغلب در بلوک های اتصال خودرو یا صنعتی که در آن فضا محدود است استفاده می شود.
Q4: شنت چه تفاوتی با فیوز در مدار دارد؟
شنت یک عنصر دقیق با مقاومت کم است که برای اندازه گیری جریان با نظارت بر افت ولتاژ در آن استفاده می شود. مدار را قطع نمی کند. در مقابل، فیوز به طور خاص طراحی شده است تا مدار را زمانی که جریان از سطح ایمن فراتر رفت، قطع کند.
Q5: چه چیزی باعث بیشتر خرابی رله در میدان می شود؟
فرسودگی تماسی ناشی از قوس در حین سوئیچینگ، خرابی عایق سیم پیچ در اثر گرما، و افزایش ناگهانی ولتاژ القایی به مرحله درایور هنگامی که یک دیود حفاظتی از بین رفته یا از کار افتاده است، شایع ترین علل خرابی رله هستند.
Q6: چگونه می توانم تشخیص دهم که یک رله در مقابل خطای سیم کشی از کار افتاده است؟
هنگامی که سیگنال کنترل اعمال می شود، به کلیک رله گوش دهید. اگر کلیک وجود داشته باشد اما بار تغییر نکند، به احتمال زیاد خطا در مخاطبین است. اگر هیچ کلیکی وجود نداشته باشد، مشکل در مدار سیم پیچ یا خود سیگنال کنترل است.
fa

