Relais (DC): 99,9 % weniger Strom & Verriegelungsoption - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Das Schalten von Relais ist ein grundlegendes Element elektrischer Steuerungssysteme. Mindestens 1833 wurden frühe elektromagnetische Relais für Telegrafiesysteme entwickelt. Vor der Erfindung der Vakuumröhren und später der Halbleiter wurden Relais als Verstärker verwendet. Das heißt, bei der Umwandlung von Signalen mit geringer Leistung in Signale mit höherer Leistung oder wenn eine Fernschaltung von Lasten vorteilhaft oder notwendig war, waren Relais die modernste Option. Telegrafenstationen waren durch kilometerlange Kupferdrähte miteinander verbunden. Der elektrische Widerstand in diesen Leitern begrenzte die Entfernung, über die das Signal übertragen werden konnte. Relais ermöglichten es, das Signal auf dem Weg zu verstärken oder zu "wiederholen". Dies liegt daran, dass überall dort, wo ein Relais angeschlossen war, eine andere Stromquelle eingespeist werden konnte, die das Signal genug verstärkte, um es weiter durch die Leitung zu senden.

Elektromagnetische Relaisschaltungen sind zwar nicht mehr Stand der Technik, werden jedoch immer noch häufig in der industriellen Steuerung eingesetzt und dort, wo echtes galvanisch getrenntes Schalten gewünscht oder erforderlich ist. Halbleiterrelais, die zweite der beiden Hauptkategorien von Relaisschaltern, haben einige Vorteile gegenüber elektromagnetischen Relais. SSRs können kompakter, energieeffizienter, schneller zyklisch sein und haben keine beweglichen Teile.

Der Zweck dieses Artikels besteht darin, eine einfache Methode zur Erhöhung der Energieeffizienz und Funktionalität von standardmäßigen, gleichstrombetätigten elektromagnetischen Relaisschaltern aufzuzeigen.

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Schritt 1: Die 3 gängigen elektromagnetischen Relaistypen

1. Standard Non-Latching (monostabil):

• Einzelspule aus Magnetdraht, die einen Kern mit geringer magnetischer Permeabilität umgibt (nur magnetisiert, wenn die Spule erregt ist).
• Schalteranker wird durch eine Feder in seinem stabilen Zustand (nicht eingezogen) gehalten.
• Erfordert das Anlegen einer Gleichspannung an die Spule in jeder Polarität, um den Schalteranker einzuziehen.
• Erfordert einen Dauerstrom, um den Polschuh am Anker vorübergehend zu magnetisieren und diesen Zustand zu halten.
• Es wird mehr Strom benötigt, um den Anker einzuziehen, als erforderlich ist, um ihn festzuhalten.

Verwendung: Allgemeiner Zweck.

2. Rastung (bistabil):

Einzelspulentyp:

• Einzelspule aus Magnetdraht, die einen halbmagnetisch durchlässigen Kern umgibt (bleibt leicht magnetisiert).
• Schalteranker wird im entriegelten Zustand (nicht eingezogen) durch eine Feder gehalten.
• Erfordert nur einen kurzen Gleichstromimpuls, der in einer Polarität an die Spule angelegt wird, um den Schalteranker in diesem Zustand einzuziehen und magnetisch zu verriegeln.
• Zum Entriegeln muss nur ein kurzer Impuls mit umgekehrter Polarität an die Spule angelegt werden.

Doppelspulentyp:

• Zwei Spulen aus Magnetdraht umgeben einen halbmagnetisch durchlässigen Kern (bleibt leicht magnetisiert).
• Schaltanker wird im entriegelten Zustand (nicht eingezogen) durch eine Feder gehalten.
• Erfordert nur einen kurzen Gleichstromimpuls, der an eine Spule mit einer Polarität angelegt wird, um den Schalteranker in diesem Zustand anzuziehen und magnetisch zu verriegeln
• Zum Entriegeln ist nur ein kurzer Gleichstromimpuls in einer Polarität an die zweite Spule anzulegen.

Verwendung: Außerhalb der industriellen Steuerung, hauptsächlich zum Schalten von HF- und Audiosignalen.

3. Reed-Typ:

• Einzelspule aus Magnetdraht, die einen Kern mit geringer magnetischer Permeabilität umgibt (nur magnetisiert, wenn die Spule erregt ist).
• Eng beabstandete Federmetallkontakte hermetisch in einem Glasrohr (Reed) abgedichtet.
• Reed ist nahe an der Spule positioniert.
• Kontakte werden durch ihre Federspannung im stabilen Zustand gehalten.
• Erfordert das Anlegen einer Gleichspannung an die Spule in beliebiger Polarität, um die Kontakte zu öffnen oder zu schließen.
• Erfordert einen Dauerstrom, um die Kontakte im instabilen Zustand magnetisch zu halten.

Verwendung: Wird fast ausschließlich zur Kleinsignalschaltung verwendet.

Schritt 2: Vor- und Nachteile der 3 Typen

1. Standard Non-Latching (monostabil):

Vorteile:

• Normalerweise das am leichtesten verfügbare.
• Fast immer die günstigste Variante.
• Vielseitig und zuverlässig.
• Keine Treiberschaltung erforderlich.

Nachteile:

• Bei konventionellem Antrieb nicht energieeffizient.
• Produzieren Sie Wärme, wenn Sie längere Zeit mit Energie versorgt werden.
• Laut beim Umschalten.

2. Rastung (bistabil):

Vorteile:

• Energieeffizient, manchmal mehr als SSRs.
• Halten Sie nach der Betätigung einen der beiden Zustände, auch wenn kein Strom vorhanden ist.

Nachteile:

• Weniger leicht verfügbar als Standardrelais.
• Fast immer teurer als Standardrelais.
• Normalerweise weniger Schalterkonfigurationsoptionen im Vergleich zu Standardrelais.
• Treiberschaltung erforderlich.

3. Schilf:

Vorteile:

Normalerweise der kompakteste der 3 Typen

Nachteile:

Mehr spezialisiert, weniger verfügbar, weniger Optionen

Schritt 3: Drücken Sie diesen Saft wie ein Geizhals

Ein herkömmlicher Weg, den Haltestrom eines Standardrelais zu reduzieren, besteht darin, die Spule über einen Reihenwiderstand mit einem großen Elektrolytkondensator parallel zum Widerstand zu schalten. Die meisten nicht selbsthaltenden Relais benötigen nur etwa 2/3 (oder weniger) des Betätigungsstroms, um den Zustand zu halten.

Wenn Strom angelegt wird, fließt ein Stromstoß, der ausreicht, um das Relais zu betätigen, durch die Spule, während sich der Kondensator auflädt.

Sobald der Kondensator geladen ist, wird ein Haltestrom durch den parallel geschalteten Widerstand begrenzt und zugeführt.

Schritt 4: Maximieren Sie Ihren geizigen Unfug

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