Электр тарату үшін аралық релелерді таңдау бойынша нұсқау

Электр жүйелеріндегі ортаңғы релелердің рөлін түсіну

Ортаңғы реле дегеніміз не және ол қалай жұмыс істейді?

Ортаңғы релелер кішкентай басқару сигналдарының үлкен электр жүктемелерін басқаруына мүмкіндік беретін маңызды ауыстыру компоненттері болып табылады. Бұларды негізінен сигнал күшейткіш ретінде қарастыруға болады, мысалы, сенсор көрсеткіші немесе PLC командасы сияқты бір кіріс көзін алып, бір уақытта бірнеше тізбекті іске қосады. Статистикалық деректерге сәйкес автоматтандырылған жүйелердің шамамен 78% пайызы басқару пультінің сезімтал элементтерін цехтағы ауыр өнеркәсіптік жабдықтармен байланыстыру үшін осындай релелерге сүйенеді. Осының маңыздылығын түсіну оңай, өйткені сезімтал электрониканың арқылы тікелей жоғары кернеуді жіберу қаншалықты қауіпті екенін ескерсек.

Басқару мен жүктеме тізбектері арасындағы электрлік бөлу

Ортаңғы релеулер төменгі кернеулі басқару тізбектері (әдетте 12-ден 24 В дейінгі тұрақты ток) мен жүктеме тізбектерінің жоғары кернеуіне (480 В айнымалы токқа дейін) электрлік изоляция орнату арқылы маңызды қауіпсіздік артықшылықтарын ұсынады. Бұл сепарацияның маңызы зор, себебі ол программаланатын логикалық контроллерлерді, қысқаша PLC деп аталатындарды, кернеудің тербелістерінен сақтайды. Ponemon компаниясының 2023 жылғы салааралық зерттеуіне сәйкес, бұл қорғаныс операциялық жағдайлар өте күшті болатын орындарда жабдықтардың істен шығуын шамамен үштен екіге дейін азайтады. Бұл жақсы жұмыс істеудің негізі – электромагниттік орамның нақты контактілерден тәуелсіз жұмыс істеуі. Ендірілетін және шығарылатын бөліктердің арасында тікелей электрлік байланыс жоқ, бұл күтпеген ақауларға қарсы тағы бір қорғаныс деңгейін қосады.

Сигналды күшейту және тарату арқылы басқару жүйесінің икемділігі

Ортаңғы релеулер жүйенің бейімделуін мынадай тәсілдермен арттырады:

• Мотор старттауыштарын басқару үшін әлсіз сенсорлық шығыстарды күшейту
• Бір сигналдан бірнеше құрылғыларды басқару үшін контактілерді көбейту
• Әртүрлі ішкі жүйелер арасындағы кернеуді түрлендіру

Конвейерлік жүйелер сияқты қолданбаларда бұл мүмкіндік маңызды болып табылады, онда бір температура сенсоры алармдарды іске қосу, моторларды тоқтату және суыту желдеткіштерін қосу сияқты барлық әрекеттерді бір уақытта орындауы мүмкін.

Негізгі электрлік сипаттамалар: Кернеу, Ток және Жүктемемен үйлесімділік

Орам кернеуін басқару тізбегінің сипаттамаларына сәйкестендіру

Сенімді жұмыс істеу үшін реле басқару тізбегінің номинал кернеуінің ±10% шеңберінде жұмыс істеуі тиіс. 28 В-пен қоректендірілген 24 В реле орамының қызып кетуіне қауіп төндіреді, ал 12 В қорек көзі 24 В реленің контактілерін жеткіліксіз магниттік күштің салдарынан тұйықтай алмауы мүмкін.

Жүктемемен үйлесімділік үшін контактілердің токтық сипаттамаларын бағалау

Жаншылықтардың қуаты индуктивті жүктемелерде кездесетін токтың тастамаларын ескеріп, жүктеменің максималды тогынан 25–30% жоғары болуы керек. Өнеркәсіптік ортада ≥10A қуатты жаншылықтар жиі қолданылады, ал 400VAC қолданбаларында мырыш-никель қорытпалары мыстан 40% ұзақ қызмет етеді.

Аралық реле жаншылықтарының қызмет ету мерзіміне тастама токтың әсері

Моторлар сияқты индуктивті жүктемелер жұмыс істеу кезіндегі қалыпты токтан 12 есе жоғары болатын старттық тастамалар туғызады. Іске қосылғанда 35A ток тартатын 5HP мотор 500 цикл ішінде өлшемі кіші реле жаншылықтарына зақым келтіруі мүмкін. Қазіргі заманғы тастама токқа арналған релелерге 50A тастама деңгейінде 1 миллион операцияға шыдайтын вольфраммен нығайтылған жаншылықтар қолданылады.

Зерттеу жағдайы: Моторды басқару қолданбасындағы өлшемі кіші реленің істен шығуы

Жинау зауыты аптасына бір рет релелердің істен шығуын бастан кешірді, содан кейін талдау 8A қуатты құрылғылардың 92A моторды іске қосу пиктеріне ұшырағанын көрсетті. Оларды 20A тастамаға арналған модельдермен ауыстыру ерте тозуды болдырмаған, бұл жаншылықтардың қате таңдалуының құнына әсерін көрсетеді.

Жүктеме түрлері, қоршаған ортаның жағдайлары және қолдану талаптары

Резистивті және индуктивті жүктемелер: аралық релені таңдауға әсері

Резистивті жүктемелер, мысалы, қыздырғыштар тұрақты ток тартады, сондықтан реле таңдау оңай болады. Ал моторлар мен трансформаторлар сияқты индуктивті жүктемелер номинал мәннің 12 есесіне дейінгі үлкен тартылу тогын туғызады (NEMA 2023), бұл контактілердің балқуын болдырмау үшін контактілердің 150–200% жоғары рейтингі бар релелерді қажет етеді.

Электр энергиясын таратудағы жоғары үзілу сыйымдылығына арналған талаптарды өтеу

Қазіргі заманғы электр жүйелерінде қысқа тұйықталу токтары 65 кА-ға жетуі мүмкін. Мұндай орталарда қолданылатын релелер IEC 60947-2 стандартын қанағаттандыруы керек, 15 кА-дан жоғары үзу үшін доға өшіргіштер мен магниттік үрлеулерді қамтиды. Жинақталған деректер 480 В панельдерінде екі бақылаулы контактілі конструкциялардың доға сөну уақытын жалғыз бақылаулы түрлермен салыстырғанда 40% қысқартатынын көрсетеді.

Қоршаған орта факторлары: температура, ылғалдылық және ластану

Жұмыс жағдайлары реленің сенімділігіне маңызды әсер етеді:

23 000 өндірістік бірліктен алынған деректерге сәйкес болат зауыттарында герметизацияланған реле IP67 90 000-нан астам операцияны орындайды, бұл ашық рамалы модельдердің қызмет ету мерзімінен екі еседен де асады (ABB Power Solutions 2023).

Қақтығыс өндірістік орталарда герметизацияланған релелерді қолданудың өсуі

Тамақ өнеркәсібі мен теңіз аралдарында қазір IEC 60529 IP69K стандартына сәйкес келетін герметизацияланған релелер қажет. Бұл құрылғылар 50 000 цикл бойы 100 мОм-нан төмен тұрақты контактік кедергіні сақтайды және жоғары қысымды жууға және химиялық әсерге төзімді. 2020 жылдан бергі IP69K релелерге деген глобалды сұраныс жыл сайын 18% өсіп келеді.

Орташа релелердегі контактілердің конфигурациялары мен қауіпсіздікті сақтау жобасы

Күрделі басқару логикасы үшін SPDT және DPDT конфигурациялары

SPDT реле ортақ терминал деп аталатын екі шығыстың біріне жалғанатын жалғыз кірісті қосу арқылы жұмыс істейді. Моторлардың айналу бағытын өзгерту сияқты, бағытты ауыстыру қажет болатын қарапайым автоматтандыру жұмыстары үшін олар өте ыңғайлы. Содан кейін нәрселерді басқаша басқаратын DPDT релелері бар. Олар бір уақытта толығымен екі жеке тізбекті басқарады, сондықтан сенімділік ең маңызды болатын резервтік жағдайлар үшін өте қолайлы. Мысалы, өнеркәсіптік ортада, күтпеген электр кернеуінің секіруі немесе кернеудің төмендеуі пайда болған кезде, мұндай релелер ескерту шамдарын қосумен қатар жабдықтарды автоматты түрде өшіре алады. Әртүрлі салалардағы қауіпсіздікке критикалық маңызы бар қолданбаларда DPDT модельдерін ерекше құнды ететін көптеген функцияларды өңдеу қабілеті.

Қауіпсіздікке критикалық маңызы бар электр энергиясын тарату жүйелеріндегі NO және NC контактілер

Егерек олар арқылы ток өтпесе, Қалыпты жағдайда ашық контактілер электр тоғының импульсі берілгенше ашық күйде болады, бұл қозғалтқыш іске қосылуы керек болған сияқты процестерді бастау үшін өте қолайлы. Керісінше, Қалыпты жағдайда тұйық контактілер активтендірілмейінше тұйық күйде болады, ал бұл авариялық тоқтату батырмасы сияқты қауіпсіздік элементтері үшін өте маңызды. Мысалы, ауруханалар электр жүйелерінде негізгі ток кеткен жағдайда резервтік генераторлар автоматты түрде іске қосылып, жүйенің проблемалы бөлігі өшірілетіндей ету үшін НТ контактілерге сүйенеді.

Стратегия: Қауіпсіздікті қамтамасыз ету талаптарына сәйкес контактілердің орналасуын таңдау

Қайта қосылуды талап ететін жүйелерде, мысалы, өрт сөндіру немесе авариялық тоқтату сияқты жағдайларда NC-контактілерді қолданыңыз. Конвейерлік басқару сияқты механикалық итерацияларды қажет ететін қолмен басқару үшін NO-контактілерді механикалық блокирлеулермен біріктіріңіз. 2023 жылғы басқару жүйелері бойынша зерттеу бір контактілі конструкциялармен салыстырғанда тораптарда жоспарланбаған тоқтамдардың 62%-ға дейін азаюына қосымша SPDT орнатуларының әкелетінін көрсетті.

Электромеханикалық және Сандық аралық реле: Өнімділік пен бағыттар

Электромеханикалық релелер (EMR): Сенімділік пен Тиімділік

Электромеханикалық релелер токты 10А-ға дейін өткізу үшін физикалық контактілерді пайдаланады және электрқозғалтқыштарды басқару мен жоғары жүктемелі басқа да қолданбаларда тұрақты өнімділік көрсетеді. Олардың қарапайым құрылымы төмен циклды жағдайларда сандық аналогтарымен салыстырғанда 85% шығын үнемдеуге мүмкіндік береді. Дегенмен, механикалық тозу стандартты EMR-лерді шамамен 100 000 операцияға дейін шектейді.

Сандық релелер (SSR): Ауыстырудың жылдамдығы мен қызмет ету мерзіміндегі артықшылықтар

Қатты денелі реле қозғалмалы бөлшектерден тұрмайды, сондықтан олар электромагниттік релелерге қарағанда 100 есе тезірек — 1 мс ішінде ауыстыруға мүмкіндік береді, бұл робототехника мен климат бақылау сияқты дәлме-дәл қолданыстар үшін идеалды нұсқа болып табылады. Салалық зерттеулер SSR-дың жоғары циклды орталардағы бастапқы құнын оправдайтын 50 миллионнан астам операция жасай алатынын растайды.

Феномен: Қазіргі заманғы электр желілерінде гибридті қабылдаудың таралуы

Бүгінгі күні өнеркәсіптің 65% объектілері шыңдық жүктемелерді ұстау үшін ЭМР-ларды және логикалық тез ауыстыруды қамтамасыз ету үшін ҚДР-ларды пайдаланатын гибридті реле жүйелерін қолданады. Бұл стратегия конвейерлік желілер сияқты қатаң жағдайлардағы тербеліске төзімділігі мен ЭМР-дың цикл сайын $0,02 экономикасын пайдаланады.

Талқыланып отырған мәселе: ЭМР мен ҚДР-дың ұзақ мерзімді техникалық қызмет көрсету құны

EMR-дың бастапқы құны SSR-ға қарағанда 60% арзан болса да, олардың үш жылдық қызмет көрсетуі орташа есеппен $1,200 құрайды, ал SSR-дікі $150. Алайда SSR-лер тұрақсыз желілерде сенімділік мәселелерімен кездеседі — кернеу шығындарына байланысты олардың 23%-ы уақытынан бұрын істен шығады (IEEE 2024). Өмірлік циклды талдау көрсеткендей, жоғары жұмыс циклы бар қолдануларда SSR-лер 18 айдан кейін инвестицияға қайтарымды жақсырақ қамтамасыз етеді.