Kuinka sähköiset lukitusreleet toimivat: pulssiohjaus, kelatyypit ja sovellukset

Kuvittele katuvaloohjain, jonka on muistettava kytkentätila verkkokatkoksen jälkeen, tai älymittari, jonka on pidettävä kuormankatkaisimen tila ennallaan katkon aikana. Perinteinen rele pudottaa ankkurinsa heti, kun kelan jännite katoaa, menettää kosketustilan ja pakottaa järjestelmän oppimaan uudelleen asennon uudelleenkäynnistyksen yhteydessä. Sähköinen lukitusrele ei. Se pysyy tarkalleen missä se oli, nollakelavirralla, koska sen magneettipiiri on tarkoituksella rakennettu kahdella vakaalla asennolla. Tämä yksittäinen käyttäytymisero johtuu siitä, että lukitusreleet ovat oletusvalinta älymittareissa, valaistuksen ohjauksessa, latausinfrastruktuurissa ja monissa muissa virrankytkentämalleissa.

Tässä artikkelissa kerrotaan, kuinka sähköiasettaa lukitusreleet toimivat, mikä erottaa yksikelaiset ja kaksikelaiset versiot, mitkä tekniset tiedot ovat todella tärkeitä ja mitä insinöörit yleensä jättävät huomiotta suunnitteleessaan niitä tuotteeksi.

Mikä on sähköinen lukitusrele?

Sähköinen lukitusrele, jota kutsutaan myös bistabiiliksi tai impulssireleeksi, on sähkömekaaninen kytkinlaite, joka säilyttää kosketusasennon sen jälkeen, kun kela on jännitteetön. Tavallinen monostabiili rele palaa oletuskontaktiasentoon, kun kelan virta pysähtyy; lukitusrele lukitsee ankkurin viimeiseen käskettyyn tilaan kestomagneetin tai erikoismuotoillun magneettipiirin avulla. Lyhyt virtapulssi kelan läpi, tyypillisesti kymmeniä millisekunteja, riittää vaihtamaan tilan.

Tietotaulukoissa käytetään kahta tärkeää termiä: set ja nollaa . Set siirtää koskettimet käyttöasentoon; reset palauttaa ne vapautusasentoon. Kun pulssi loppuu, rele pysyy tässä asennossa ikuisesti, kunnes seuraava pulssi saapuu.

Yksikelainen lukitusrele

Yksi kela suorittaa sekä asettamisen että nollauksen. Erona on käytetyn pulssin polariteetti: positiivinen pulssi asettaa koskettimet ja negatiivinen pulssi nollaa ne. Tämä yksinkertaistaa releen rakennetta ja vähentää käämin napojen määrää, mutta käyttöpiirin on kyettävä kääntämään jännite kelan yli.

Kaksikelainen lukitusrele

Kaksikelainen rakenne tarjoaa kaksi erillistä käämiä samassa magneettipiirissä. Yhden kelan virran kytkeminen asettaa releen; virrata toista uudelleen. Napaisuuden vaihtoa ei tarvita, mikä tekee ohjauspiiristä yksinkertaisemman ja sopii vain positiivisia pulsseja ohjaaviin mikrokontrollerilähtöihin.

Jotkut tuoteperheet kattavat molemmat vaihtoehdot saman jalanjäljen alla. The FH31L Sarjaa on saatavana esimerkiksi yksikelalla tai kaksoiskelalla, joten sama piirilevyasettelu voi palvella erilaisia ohjausstrategioita.

FH31L 80A lukitusrele, jossa yksi- tai kaksikelavaihtoehto Tämä 80 A:n lukitusrele tukee sekä yhden että kahden kelan kokoonpanoja samalla jalanjäljellä, mikä tekee siitä joustavan valinnan älykkäille mittareille, jotka tarvitsevat UC2-yhteensopivuutta ja vähän valmiustilatehoa. Näytä tuote →

Jos tarvitset laajempaa päivitystä yhteydenpitojärjestelyihin ja valintalogiikkaan, oppaamme aiheesta kuinka releet toimivat, kosketintyypit ja valintakriteerit käy läpi perusasiat.

Kuinka magneettinen lukitusmekanismi toimii

Avain on kestomagneetti, joka on sijoitettu ankkuri- tai sydänpiiriin. Yhdessä vakaassa asennossa magneetin vuo pitää ankkurin sydäntä vasten ja pitää koskettimet kiinni. Kun virtapulssi kulkee kelan läpi oikeaan suuntaan, se synnyttää vuon, joka vastustaa kestomagneettivirtaa. Kun vastakkainen vuo on riittävän vahva, ankkuri vapautuu ja heilahtaa toiseen asentoon, jossa magneetti taas pitää sitä, tällä kertaa koskettimet auki. Kelan virta voidaan sitten poistaa.

Tästä syystä kela tarvitsee energiaa vain siirtymän aikana. Pitovoima tulee magneetista, ei jatkuvasta virrasta. Tavallisessa monostabiilissa releessä pitovoima katoaa kelan virran mukana; lukitusreleessä se on rakenteeltaan pysyvä.

Käytännön kytkentäsekvenssi on lyhyt ja deterministinen:

1. Säädin käyttää asetettua pulssia, jonka amplitudi ja leveys on riittävä.
2. Ankkuri liikkuu ja koskettimet vaihtavat tilaa.
3. Kela vapautetaan ja kestomagneetti pitää uuden asennon.
4. Seuraavaa jaksoa varten nollauspulssi (käänteinen napaisuus yksikelareleessä tai toinen kela kaksikelaisessa releessä) palauttaa koskettimet.

Yksikelainen vs Dual-Coil: Kumpi sinun pitäisi valita?

Valinta liittyy harvoin itse releeseen. Kyse on taajuusmuuttajapiiristä, ohjausmarginaalista ja piirilevytilasta.

Tilarajoitteisissa mittaustauluissa yksikelainen rele vähentää kelapuolen reitityksen kahteen viivaan. Monikanavaisissa teollisuuspaneeleissa kaksikelainen rele antaa PLC:n ohjata kutakin käämiä suoraan ilman huolta napaisuuden vaihdosta.

Tärkeimmät tiedot, jotka on arvioitava ennen ostamista

Lukitusreleen tietolomakkeet näyttävät samanlaisilta kuin tavalliset reletiedot, mutta kolme parametria ansaitsevat erityistä huomiota: kelan vastus, vähimmäisasetus/reset-pulssin leveys ja kosketinmateriaali.

Kontaktimateriaali on yksi huomiotta jääneimmistä ominaisuuksista. Hopeatinaoksidi (AgSnO2) kestää hitsausta ja valokaarieroosiota paljon paremmin kuin hieno hopea suurissa kuormituksessa, kuten kondensaattoreissa, LED-ajureissa ja moottoreissa. Jos kuormasi kuluttaa päällekytkennän yhteydessä useita kertoja vakaan tilan virransa verran, valitse rele, jossa on AgSnO2-koskettimet.

UL TUV CQC RoHS REACH

Missä sähköisiä lukitusreleitä käytetään

Lukitusreleiden bi-stabiili käyttäytyminen kartoittaa suoraan todellisen maailman vaatimuksiin.

Älykkäät mittarit ja älyverkkolaitteet

Älymittareiden on muistettava yhteystila, vaikka verkko katkeaa, ja niiden on toimittava erittäin alhaisella valmiusteholla. The W30L on yksi esimerkki lukitusreleestä, joka on suunniteltu erityisesti älymittareihin ja valaistuksen ohjaussovelluksiin ja jossa on käsiohjausmahdollisuus manuaalista ohitusta varten asennuksen aikana.

W30L 40A/50A lukitusrele manuaalisella ohituksella Tämä älykkäisiin mittareihin ja valaistuksen ohjaukseen suunniteltu lukitusrele tarjoaa alhaisen valmiustilan tehon, manuaalisen ohjauskytkimen asennusta varten ja UL/TUV/CQC-sertifioinnin, joka sopii energiatietoisiin sovelluksiin. Näytä tuote →

Mittari kuluttaa kelatehoa vain muutaman millisekunnin kytkentätoimintoa kohden, mikä pitää koko mittauspiirin tiukoissa energiabudjeteissa.

Valaistuksen ohjaus ja älykäs koti

Valaistuspiirejä vaihdetaan usein kahdesta tai useammasta paikasta. Keskusohjauspaneelin lukitusrele vastaanottaa lyhyitä pulsseja painikkeista tai kodin ohjaimesta ja pitää valaistustilan ilman jatkuvaa kelan kulutusta. Kaksikosketinversiot voivat kytkeä sekä jännitteen että neutraalin linjan, mikä parantaa kotitalouksien turvallisuutta.

Uusi energia- ja latausinfrastruktuuri

Invertterit, aurinkosähköjärjestelmät ja AC-latauspaalut käyttävät lukitusreleitä kuorman kytkemiseen ja katkaisemiseen. Suurvirtamallit käsittelevät 100 A, 120 A tai jopa 125 A koskettimien kytkentää, mikä on hyödyllistä virranjakelu- ja energian varastointijärjestelmissä.

Suuremman virran kytkentää varten FH21L tarjoaa 90 A kytkentäkapasiteetin ja on edustava valinta uusien energiajärjestelmien kuormituksen hallintaan.

FH21L 90A lukitusrele kuorman hallintaan Tämä TUV-yhteensopiva rele sopii 90 A:n kytkentäkyvyllä ja yksi- tai kaksikelaversioilla uuden energian kuormituksen hallintaan ja voidaan integroida shuntteihin tai muuntajiin mittausasetuksia varten. Näytä tuote →

Teollinen ohjaus ja datateho

Teollisuuspaneelit käyttävät lukitusreleitä, kun koneen on muistettava tilansa prosessikatkoksen jälkeen. Datavirtalähteet käyttävät niitä myös pitämään virranjakelun tunnetussa kokoonpanossa katkosten jälkeen. Näillä toimialoilla pätevät samat virransäästö- ja valtionhallintaedut. Jos mittaus on osa seuraavaa projektiasi, voit myös tutustua meidän älykäs sähkömittarin sovelluksen yleiskatsaus päästä päähän -näkymää releen, virtamuuntajan ja shunttivaatimuksista.

Vetopiirin suunnittelu: neljä yleistä virhettä

Rele on vain puolet suunnittelusta. Käyttöpiiri määrittää, lukittuuko lukitusrele todella.

1. Yksinkertaisen Flyback-diodin käyttäminen yksikelaisessa releessä

Käämin poikki oleva flyback-diodi suojaa kuljettajaa, mutta yksikelaisessa lukitusreleessä se myös tappaa nollauspulssin, koska diodi johtaa päinvastaiseen suuntaan ja oikosulkee tehokkaasti negatiivisen pulssin. Käytä H-siltaa ja aseta vaimennuskomponentit niin, etteivät ne purista käänteisen napaisuuden pulssia.

2. Minimipulssin leveyden ja virran huomioimatta jättäminen

Jos pulssi on liian lyhyt tai kelan jännite putoaa, ankkuri ei välttämättä saavuta vakaata magneettista paikkaa. Mittaa jännite kelan liittimistä, älä virtalähteestä, ja käytä datalehden minimipulssin leveyttä 20-30 % marginaalilla.

3. Contact Inrushin unohtaminen

Kapasitiiviset tai moottorikuormat voivat vetää usean millisekunnin ajan monta kertaa vakaan tilan virransa verran. Tämä syöttö tapahtuu tarkalleen, kun koskettimet sulkeutuvat ja voivat hitsata kevyet koskettimet. Valitse rele, jonka kosketinvirran nimellisarvo ylittää pahimman mahdollisen jännitteen, ei vakaan tilan kuormituksen.

4. Kelan jättäminen jännitteiseksi

Lukitusrele ei tarvitse jatkuvaa kelavirtaa. Jos laiteohjelmistovika pitää asetetun transistorin päällä, käämi voi ylikuumentua ja jatkuva virta yhteen suuntaan voi vastustaa kestomagneettia tuotteen koko käyttöiän ajan. Kytke käyttöaste aina pois päältä vaaditun pulssinleveyden jälkeen.

Usein kysytyt kysymykset

Q1: Kuluttaako sähköinen lukitusrele virtaa jatkuvasti?

Ei. Kela ottaa virtaa vain asetus- tai nollauspulssin aikana, tyypillisesti kymmeniä millisekunteja. Pulssin jälkeen kestomagneetti pitää ankkurin paikallaan, joten vakaan tilan virrankulutus on nolla.

Q2: Mitä tapahtuu, jos asetettu pulssi on liian lyhyt?

Ankkuri voi alkaa liikkua, mutta ei saavuta päinvastaista vakaata asentoa. Kun pulssi loppuu, kestomagneetti vetää ankkurin takaisin alkuperäiseen tilaan tai koskettimet pomppivat asentojen välillä. Tarkista tietolomakkeesta pulssin vähimmäisleveys ja lisää marginaali.

Q3: Voinko korvata vakioreleen lukitusreleellä olemassa olevassa piirilevyssäni?

Ei ilman käyttöpiirin vaihtamista. Vakioreleohjain, joka vaihtaa tasavirtaa yhteen suuntaan, ei voi nollata yksikelaista lukitusrelettä. Tarvitset H-sillan tai erillisen nollauskelan. Koskettimien nimellisarvojen ja kelan jännitteen on myös vastattava kuormitustasi ja virtalähdettäsi.

Q4: Onko yksikelainen vai kaksikelainen rele helpompi suunnitella?

Useimmille insinööreille kaksoiskela on helpompaa, koska jokaista käämiä ohjaa yksinkertainen unipolaarinen transistori, eikä napaisuuden vaihtoa tarvita. Yksikela säästää piirilevytilaa ja kustannuksia, mutta vaatii H-sillan tai latauspumpun ajurin.

Q5: Kuinka kauan lukitusrele voi pitää tilassaan ilman virtaa?

Käytännössä loputtomasti, kunhan mekaaniset osat ja kestomagneetti säilyttävät ominaisuutensa. Tekniset tiedot sisältävät tyypillisesti mekaanisen käyttöiän 100 000 - 1 000 000 toimintoa, ja pidetty asento säilytetään tuotteen käyttöiän ajan, ei ajastettuna.

Sähköiset lukitusreleet ratkaisevat perustavanlaatuisen ongelman: kuinka pitää kytkentätila ilman jatkuvaa kelatehoa. Toimintaperiaate on yksinkertainen, kestomagneetti ja lyhyt pulssi hallitsevat kahta vakaata asentoa, mutta kelatyypin, pulssin leveyden, kosketusmateriaalin ja taajuusmuuttajan topologian yksityiskohdat ratkaisevat, onko tuote luotettava vuosia vai epäonnistuu ensimmäisen kuukauden aikana. Aloita kuormituksesta, siirry sitten takaisin kelaohjaimeen ja tarkista kaikki datalehden parametrit käyttölämpötilassasi.

Fanhar valmistaa laajaa valikoimaa sähköisiä lukitusreleitä 8 A - 125 A, yksikelaisilla ja kaksikelaisilla vaihtoehdoilla, UL/TUV/CQC-sertifikaateilla ja RoHS-yhteensopivilla materiaaleilla. Jos arvioit tiettyä mittausta, valaistusta tai uutta energiaa käyttävää suunnittelua, tämän sivuston tuotesivuilla on yksityiskohtaiset tiedot, joita voit verrata suoraan kuormitusprofiiliisi.