Mikä on rele?
Rele on sähköisesti toimiva kytkin, joka aktivoituu sähkömagneetilla vetäen joukon kontakteja joko muodostamaan tai katkaisemaan piirin. Releitä käytetään yleisesti signaalien, radiotaajuuksien, korkeajännitepiirien ohjaamiseen matalammalla jännitteellä ja kuormille, kuten resistiivisille moottoreille, lampuille, induktiivisille ja kapasitiivisille sovelluksille. Tästä on erityisesti hyötyä silloin, kun kytkimellä tai olemassa olevalla piirillä ei ole mahdollisuutta käsitellä vaadittavaa virtaa esim. ohjelmoitavan logiikan ulostulo ei kykene ohjaamaan AC-moottoria.
Releiden ominaisuudet:
- Käyttö-/kuormituspiirien galvaaninen erotus
- Yksi sisääntulo voi ohjata montaa ulostuloa
- Erilaisten kuormituspiirien erottaminen
- AC- ja DC-piirien erottaminen
- Liitäntä elektronisten piirien ja virtapiirien välillä
- Useita kytkentätoimintoja - aikaviive, signaalin tila ym.
- Toimii vahvistimena
TE Connectivityn laaja relevalikoima kattaa autoreleet, plug-in releet, tehoreleet, reed-releet, ajastinreleet, signaalireleet , yleiskäyttöiset releet ja puolijohdereleet (SSR Solid State Relay). TE:n releitä käytetään tyypillisesti sähköiseen eristämiseen, tehon säätämiseen valmistus- ja kuljetussovelluksissa sekä pienempien virta-arvojen kytkemiseen ohjauspiirissä, kuten rakennusautomaatiotekniikassa ja ohjauspaneeleissa.
Miten releet toimivat?
Releiden toimintaperiaate on sama riippumatta siitä, ovatko ne sähkömekaanisia releitä, elektronisia releitä, suunniteltu kytkemään signaali tai suuritehoisia kuormia. Releet muuntavat ensiöpuolen sähköisen tulosignaalin ohjaamaan toisiopuolen kontaktia eli kytkentäelementtiä kytkemään/ohjaamaan haluttua kuormaa esim. sähkövirtaa. Releiden avulla saadaan galvaaninen erotus tulo- ja lähtöpiirien välille ja yksi rele voi ohjata useampaa kuormaa yhtä aikaa. Releet voivat myös suorittaa logiikkatoimintoja, kuten lukita ulostulo päälle ja pois hetkellisestä tulosta.
Seuraavia nimityksiä sähkömagneettisista releistä esiintyy yleisesti:
- SPST (Single Pole Single Throw)
- SPDT (Single Pole Double Throw)
- DPST (Double Pole Single Throw)
- DPDT (Double Pole Double Throw)
Signaalireleet ja tehoreleet
Signaalireleet kytkevät signaalia ja virtaa noin 2 ampeerin asti (resistiivinen kuorma). Tyypillisiä sovelluksia ovat mittausjärjestelmät, tietokoneiden käyttöliittymät ja tietoliikennelaitteet. Signaalireleiden tyyppeihin kuuluvat myös reed-releet ja puolijohdereleet. Tehoreleet voivat kytkeä jopa 600 volttia ja 100 ampeeria. Nämä releet pystyvät kytkemään suuren virran, joita on totuttu käsittelemään kontaktoreilla.
Elektromagneettiset releet ja elektroniset releet
Sähkömagneettinen rele voidaan luokitella ensisijaisen ja välisignaalin sekä niiden välisen kytkentäelementin perusteella. Tulosignaalin tuottama magneettikenttä vaikuttaa mekaanisiin koskettimiin. Esimerkkejä ovat tavanomainen kaulatyyppinen rele ja reed-rele. Kaulatyyppinen rele koostuu pehmeän rautaytimen ympärille kiedotusta kuparikäämistä, ankkurista ja yhdestä tai useammasta kosketinparista. Lankakäämi tuottaa sähkömagneettisen kentän, kun siihen johdetaan virtaa, mikä saa ankkurin aktivoitumaan. Ankkuri on releen liikkuva osa, joka on saranoitu liitäntään ja mekaanisesti kytketty liikkuviin koskettimiin; se avaa ja sulkee koskettimet, ja siinä on jousi, joka palauttaa sen alkuperäiseen asentoonsa. Ankkuri pysyy paikallaan jousen avulla, joten kun rele kytketään pois päältä, magneettipiiriin jää ilmarako. Kaikissa versioissa on sama perusperiaate, mutta sähköisiä releitä on saatavilla eri kokoina ja tyyppeinä, joissa käytetään hieman erilaista tekniikkaa.
Elektronisissa releissä käytetään elektronisia kytkimiä – kuten transistoreita ja triaceja (puolijohdekomponentteja) – pääkytkinelementtinä. Tämän ansiosta rele voi ohjata huomattavasti suurempaa virtapiiriä. Muita elektronisten releiden tyyppejä, jotka välittävät signaalia muilla tavoilla, kuten optisesti, taajuusmodulaation avulla tai kapasitiivisten ilmiöiden avulla, ovat optoerottimet. Ensisijaisella puolella optinen signaali välitetään valodiodin avulla, kun taas fototransistori toimii vastaanottimena ja ohjaa kytkentäelementtiä. Lämpösähköiset releet käyttävät ensisijaista syöttöenergiaa bimetalliosan lämmittämiseen, joka käyttää koskettimia mekaanisesti.
Yleiset ominaisuudet:
| Piirteet | EMR | SSR |
| Herkkyys kestää väärinkäyttöä | Hyvä | Huono |
| Herkkyys korroosiolle, hapettumiselle tai saastumiselle | Kyllä | Ei |
| Herkkyys iskulle, tärinälle tai kiihdytykselle | Kyllä | Ei |
| Säteilyherkkyys | Tyydyttävä | Huono |
| Tuotteiden monipuolisuus | Hyvä | Tyydyttävä |
| Hinta per kytkentä | Erinomainen | Tyydyttävä |
| Sisääntulo TTL & CMOS (puskuri) yhteensopivuus | Tyydyttävä | Erinomainen |
| Käyttö- ja vapautusaika | 5-20 mS | 25-10 mS |
| Soveltuvuus Military-vaatimuksiin | Hyvä | Huono |
| Vianmäärityksen helppous | Hyvä | Huono |
| Sisään- ja ulostulon eristyskyky | 4Kv | >4Kv |
| Normaali vikatila (ulostulo) | Avoin | Oikosulku |
| Normaali kulumismekanismi | Kontaktit | LED |
Elektromekaaniset releet ovat herkkiä koville kiihtyvyyksille. Releitä ei saa pudottaa tai heitellä, koska varsi jossa kontaktipinta muodostaa painosta suurimman osan saattaa pudotessaan vääntää releen kontaktin vartta ja rikkoa releen.
Alla olevasta ladattavasta taulukosta näet tarkemman vertailun.
Kosketintyypit
Useimmat releet toimivat Non-Latching periaatteella eli rele pitää valitun asentonsa kuluttaen energiaa, kun ensiöpuolen kelassa on jännite. Latching (Impulssi) rele vaihtaa asentonsa saadessaan ohjauksen ensiöpuolelle. Tämä ominaisuus on tulevaisuudessa tärkeä, koska vaihtoehtoisissa energioissa jatkuva energian tuotanto ei ole mahdollinen ja/tai halutaan matalaa energian kulutusta. Latchin rele ei kuluta energiaa ollessaan päällä, kun normaali rele ollessaan kytketty kuluttaa energiaa, vaikkakaan ei välttämättä kovinkaan paljoa.
Releiden kontaktit ovat joko normaalisti auki (NO, Normally Open) tai normaalisti kiinni (NC, Normally Closed) riippuen siitä, onko rele aktiivinen vai ei. Vaihtokosketin (CO, Change Over) sisältää molemmat toiminnot.
Releissä käytettävät kosketinmateriaalit ja muovit
Releen kosketinkärkien resistenssi nousee sitä mukaan kun käyttökertoja tulee lisää ja kärjet likaantuvat sähkökaarien aiheuttamana. Kosketinkärjet päällystetäänkin siitä syystä erilaisilla hopeapohjaisilla seoksilla, jotta niiden elinikää voidaan huomattavasti nostaa. Sähkömagneettisten releiden kärjet käsitellään seuraavilla seoksilla:
- Ag-Cu - hopea-kupari
- Ag-CdO - hopea-kadmiumoksidi
- Ag-W - hopea-tungsten
- Ag-Ni - hopea-nikkeli
- Ag-Pd - hopea-palladium
Huomio, että Kontaktimateriaalina kadmium ei ole enää suositeltava eikä yleisesti saatavilla uusiin tuotteisiin, mutta on yleisesti käytössä vanhoissa tuotesarjoissa.
Releiden koteloissa glow wire (GW) kuumalankatesti on ominaisuus mitä vaaditaan enenevässä määrissä uusissa sovelluksissa.
Tarvitsetko releiden valintaopasta? TE Connectivityn kattavan valintaoppaan voit ladata alla olevasta linkistä.
Lataa TE:n englanninkielinen opas
Releen mittaus, testaus ja kunnon tarkistus onnistuu helposti ja kätevästi yleismittarilla. Katso yleismittarivalikoimamme tästä.