Vodič za odabir međureleja za distribuciju električne energije

Razumijevanje uloge posrednih releja u sustavima za napajanje

Što je to i kako funkcionira?

Intermedijarni releji služe kao ključne komponente prekidača kojima se mali upravljački signali mogu nositi s velikim električnim opterećenjima. Mislite na njih kao na pojačavače signala, uzimajući jedan ulazni izvor poput čitanja senzora ili zapovijedi PLC-a i pokrećući nekoliko kola odjednom. Industrijske statistike pokazuju da se oko 78% automatiziranih sustava oslanja na ove releje da povežu osjetljive upravljačke ploče sa svim teškim industrijskim uređajima tamo na podu tvornice. Ima smisla kad uzmete u obzir koliko bi bilo opasno da se struja pokreće direktno kroz osjetljivu elektroniku.

Električna izolacija između upravljačkih i opterećenja krugova

Intermedijarni releji nude značajne sigurnosne prednosti jer stvaraju električnu izolaciju između nizko naponovnih kontrolnih kola, obično koji rade oko 12 do 24 volti jednakoga struje, i onih visokonatencijskih krugova koji mogu ići do 480 volti AC. Takva vrsta odvajanja je jako važna jer sprečava poremećaj napona da uništi programske logičke kontrolere, ili skraćeno PLC. Prema nekim istraživanjima iz Ponemon-a iz 2023. godine, ova zaštita smanjuje neuspjehe opreme za oko dvije trećine na mjestima gdje su stvari prilično intenzivne operativno. Ono što čini ovaj rad tako dobro je kako elektromagnetna tuljana funkcionira odvojeno od stvarnih kontaktnih točaka. Doslovno nema izravne električne veze između onoga što ulazi i onoga što izlazi, što dodaje još jedan sloj zaštite od neočekivanih kvarova.

Pružnost sustava upravljanja kroz pojačanje signala i distribuciju

Intermedijalni releji poboljšavaju prilagodljivost sustava:

• Uređivanje i upravljanje motorima
• Uređaji za upravljanje električnim sustavima
• U skladu s člankom 6. stavkom 2.

Ova sposobnost je ključna u primjenama poput transporternih sustava, gdje jedan senzor temperature može morati aktivirati alarme, zaustaviti motore i uključiti ventilatore za hlađenje - sve odjednom.

Glavne električne specifikacije: Napon, struja i kompatibilnost opterećenja

U skladu s specifikacijama kontrolnog kola

Za pouzdane performanse, relejovi moraju raditi u granici od ± 10% nominalnog napona upravljačkog kola. 24V rele koji se napaja 28V rizikuje izgorjevanje zavojnice, dok 12V napajanje koje pokreće 24V rele može ne uspjeti zatvoriti kontakte zbog nedovoljne magnetne sile.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

U slučaju da se ne primjenjuje presjek, to znači da se ne primjenjuje presjek. U industrijskim okruženjima, uglavnom se koriste kontakti s temperaturom ≥10 A, pri čemu legure srebro-nikl u primjeni 400 VAC-a imaju 40% duži životni vijek od bakra.

Uticaj struje upala na trajnost kontakta između relea

Induktivna opterećenja kao što su motori stvaraju naglaske pokretanja do 12 puta normalne struje. Motor od 5 KS koji ima 35A pri pokretanju može oštetiti kontaktne relejove u roku od 500 ciklusa. Moderni relji s upalajućim relayima imaju kontaktne čvorove ojačane volframom koji mogu izdržati milijun operacija pri 50A nivou porasta.

Studija slučaja: Neuspjeh podrazmjerenog releja u primjeni motora

U jednom pakirnom pogonu tjedno se dogodio kvar relea dok analiza nije pokazala da su jedinice s 8A-om bile podvrgnute 92A-ovim vrhuncima pokretanja motora. Zamjena njima modelima s 20A uletnim kapacitetom eliminirala je prijevremeno nošenje, što naglašava utjecaj troškova nepravilnog odabiru mogućnosti kontakta.

Vrste opterećenja, uvjeti okoliša i zahtjevi za primjenu

Odporno i induktivno opterećenje: utjecaj na izbor prijelaznog releja

Otporna opterećenja poput grijala privlače stalnu struju, što olakšava izbor releja. Induktivna opterećenja uključujući motore i transformatore proizvode visoke struje do 12 puta veće od svoje nominalne vrijednosti (NEMA 2023), što zahtijeva releje s 150200% većim kontaktnim vrijednostima kako bi se izbjeglo kontaktno zavarivanje.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

U modernim sustavima napajanja, struja greške može doseći 65kA. Relejovi koji se koriste u takvim okruženjima moraju ispunjavati standarde IEC 60947-2, uključujući lukove i magnetne izbijanja za prekid iznad 15kA. Podaci iz terena pokazuju da dizajn s dva prekida smanjuje trajanje luka za 40% u usporedbi s tipovima s jednom prekidom u 480V panelima.

Činili okoliša: temperatura, vlažnost i zagađenje

U slučaju da se radi o električnom sustavu, to znači da se radi o sustavu koji je uključen u sustav.

Podaci iz 23.000 industrijskih jedinica pokazuju da IP67-tjesnačni releji ostvaruju više od 90.000 operacija u čeličnim tvornicama, što je više nego dvostruko duži životni vijek od modela otvorenog okvira (ABB Power Solutions 2023).

Trend: Sve veća upotreba zapečaćenih releja u teškim industrijskim uvjetima

U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. Odolne su za pranje pod visokim pritiskom i izlaganje kemijskim sredstvima, te održavaju stabilan otpor na dodir ispod 100 mΩ tijekom 50.000 ciklusa. Globalna potražnja za relejima IP69K od 2020. godine godišnje je porasla za 18%.

Kontaktne konfiguracije i projektiranje sigurne od neuspjeha u međuprovodnim relejima

Službeni sustav za upravljanje sustavom

SPDT rele rade tako što povezuju jedan ulaz na bilo koji od dva izlaza kroz ono što se zove zajednički terminal. Ovo je prilično korisno za jednostavne automatizacijske poslove gdje nešto treba preokrenuti smjer, kao kad motori moraju preokrenuti svoju rotaciju. Onda su tu DPDT releji koji se nose s stvarima drugačije. Oni upravljaju dva potpuno odvojena kola odjednom, što ih čini odličnim za rezervne situacije gdje je pouzdanost najvažnija. U industrijskim uslovima, na primjer, ovi releji mogu aktivirati upozorenja svjetla, a također isključiti opremu automatski kad god postoji neočekivani porast snage ili pad u razini napona. Sposobnost upravljanja više funkcija čini modele DPDT-a posebno vrijednim u sigurnosno kritičnim primjenama u različitim industrijama.

NO vs. NC kontakti u sigurnosno kritičnim sustavima za distribuciju energije

Kada nema struje kroz njih, Normalno otvoreni kontakti samo sjede otvoreni dok im nešto ne pruži udar struje, što ih čini odličnim za pokretanje stvari kao kada motor treba da se uključi. S druge strane, normalno zatvoreni kontakti su uvijek čvrsto zatvoreni osim ako se ne aktiviraju, a ova postavka je jako važna za sigurnosne stvari poput pritiskanja dugmeta za zaustavljanje. Uzmite bolnice, na primjer, njihovi električni sustavi u velikoj mjeri ovise o NC kontaktima tako da ako glavna napajanje nestane, ti rezervni generatori odmah upale bez potrebe da netko pritisne bilo kakva dugmeta, i istodobno isključe bilo koji dio sustava koji može uzrokovati probleme.

U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog članka, podnositelj zahtjeva može se odbiti.

U slučaju da je potrebno da se sustav za zaštitu od požara isključi, mora se upotrebljavati NC kontaktna vrata. Za ručno nadjačavanje potreba kao što su kontrole transportora kombinirati NO kontakte s mehaničkim interlock. U studiji o sustavima upravljanja iz 2023. utvrđeno je da su redundantne postavke SPDT-a smanjile neplanirano vrijeme zastoja za 62% u mrežnim čvorištima u usporedbi s dizajnima s jednim kontaktom.

Elektromehanički i čvrstoga stanja intermedijarni releji: performanse i trendovi

Elektromehanički releji: pouzdanost i troškovna učinkovitost

Elektromehanički releji koriste fizičke kontakte za rukovanje strujama do 10A, pružajući robusne performanse u upravljanju motorima i sličnim aplikacijama s velikim opterećenjem. Njihova jednostavna konstrukcija omogućuje 85% uštedu u troškovima u odnosu na alternative čvrstog stanja u scenarijima s niskim ciklusom. Međutim, mehaničko opadanje ograničava standardne EMR-ove na oko 100.000 operacija.

Solid-state relay (SSR): Prednosti u brzini i trajanju rada

Solid-state releji nemaju pokretne dijelove, omogućavajući prekidač u manje od 1 ms 100 puta brže od EMR-a što ih čini idealnim za precizne aplikacije kao što su robotika i HVAC kontrole. U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2.

Fenomen: Hibridno usvajanje u modernim distribucijskim mrežama za električnu energiju

Danas 65% industrijskih postrojenja koristi hibridne relejne sustave, koji kombiniraju EMR-ove za rukovanje vrhunskim opterećenjima s SSR-ovima za brzo logičko prekidač. Ova strategija koristi ekonomiju od 0,02 $ za svaki ciklus EMR-a i otpornost SSR-a na vibracije u zahtjevnim uvjetima kao što su transportne linije.

Analiza kontroverze: Dugoročni troškovi održavanja EMR-a i SSR-a

Iako EMR-ovi iznose 60% manje unaprijed, njihova trogodišnja održavanja u prosjeku iznose 1.200 dolara u usporedbi s 150 dolara za SSR-ove. Međutim, SSR-ovi se suočavaju s problemima pouzdanosti u nestabilnim mrežama, a 23% ih prerano propada zbog porasta napona (IEEE 2024). Analiza životnog ciklusa pokazuje da SSR-ovi nakon 18 mjeseci u aplikacijama s visokim radnim ciklusom pružaju bolji povrat ulaganja.