Elektrische relais kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën, namelijk elektromechanische relais en solid-state relais.
Elektromechanische relais
Elektromechanische relais zijn apparaten die elektromagnetisch van aard zijn en de magnetische flux, die wordt gegenereerd door het DC- of AC-signaal met laag ingangsvermogen rond de relais, omzetten in de mechanische kracht die wordt gebruikt om de elektrische contacten in de relais te bedienen. De meest gebruikte elektromechanische relais hebben een circuit; gewikkeld rond een absorberende ijzeren kern; dat bekend staat als het primaire circuit.
De ijzeren kern heeft zowel een vast onderdeel, juk genaamd, als een anker dat een beweegbaar, veerbelast onderdeel is, dat de luchtspleet tussen het beweegbare anker en de vaste elektrische spoel sluit en zo het magnetische veldcircuit voltooit. Het anker sluit de daaraan bevestigde contacten en kan door zijn draai- of scharnierpositie vrij bewegen tussen het opgewekte magnetische veld. Een veer of veren zijn verbonden tussen het anker en het juk om de terugslag te genereren om de verbindingen naar hun oorspronkelijke positie te herstellen wanneer de relaisspoel spanningsloos is of in de uit-stand staat.
Constructie van een elektromechanisch relais
De bovenstaande afbeelding toont het eenvoudige relais met twee sets elektrisch geleidende contacten. Relais kunnen “Normaal Open” of “Normaal Gesloten” zijn. Het paar contacten wordt gekenmerkt als normaal open of maakcontacten, en één paar wordt gekenmerkt als normaal gesloten of verbreekcontacten. Bij normaal open contacten zijn de contacten open als er geen ingangsstroom is, ze zijn alleen gesloten als er veldstroom is, terwijl bij normaal gesloten contacten de contacten gesloten zijn als er geen ingangsstroom is, ze zijn alleen open als er een veldstroom is. veldstroom. Deze termen worden standaard gebruikt voor de spanningsloze circuits die zich in de uit-status bevinden.
De contacten van relais zijn elektrisch geleidende stukjes metaal. Wanneer ze contact met elkaar maken, voltooien ze het circuit en geleiden ze de stroom door het circuit, net als schakelaars. In open toestand hebben ze een zeer hoge weerstand in mega-ohm en fungeren ze als een open circuit, terwijl ze in gesloten toestand fungeren als een gesloten schakelaar, en idealiter zouden ze een weerstand van nul moeten hebben, maar er is altijd een zekere mate van contactweerstand Dit wordt “AAN-weerstand” genoemd.
Nieuwe contacten en relais hebben een zeer lage AAN-weerstand omdat hun uiteinden netjes en nieuw zijn, maar na verloop van tijd zal deze weerstand toenemen. Er is een boogeffect waargenomen in de contacten, wat de schade aan de uiteinden van contacten wordt genoemd als ze niet goed worden beschermd tegen hoge capacitieve en inductieve belastingen. Omdat de stroom door de contacten zal stromen wanneer ze zijn aangesloten, zal het boogeffect, als het niet onder controle wordt gehouden, blijven toenemen, waardoor de weerstand groot wordt, wat uiteindelijk resulteert in gescheurde en niet-geleidende contacten, zelfs als ze in gesloten toestand zijn.
Om de boogeffecten en de hoge “AAN-weerstand” van geleiders te verminderen en hun levensduur te verbeteren, zijn de moderne geleiders gemaakt van of gecoat met verschillende zilverlegeringen. Sommigen van hen omvatten Ag (fijn zilver), AgCu (zilverkoper), AgCdO (zilvercadmiumoxide), AgW (zilverwolfraam), AgNi (zilvernikkel), platina-, goud- en zilverlegeringen en AgPd (zilverpalladium).
De lange levensduur van relaiscontacten kan worden bereikt door gebruik te maken van de filtertechniek, die wordt uitgevoerd door een weerstandscondensatornetwerk, bekend als Snubber Circuit, parallel toe te voegen aan de relaiscontactpunten. Dit RC-circuit zal de hoogspanning kortsluiten, waardoor uiteindelijk elk boogeffect wordt onderdrukt.
Classificatie van elektromechanische relais op basis van contacttypen
Omdat de NO en NC beschrijven hoe de contacten zijn verbonden, kunnen ze ook worden geclassificeerd op basis van hun acties. Ze kunnen worden gemaakt door een of meer schakelcontacten, ook wel polen genoemd, met elkaar te verbinden, die verder kunnen worden verbonden door de relaisspoelen te bekrachtigen, waardoor vier verschillende contacttypen ontstaan, gegeven als:
| Type | Beschrijving | Sollicitatie |
| Enkelpolige enkele worp (SPST) | Het heeft een enkelpolige en enkele uitgang. Het zal gesloten zijn of volledig losgekoppeld, er is geen tussenweg. | Ze zijn perfect voor het aan- en uitschakelen. |
| Enkelpolige dubbele worp (SPDT) | Het heeft een enkele ingang en twee ongelijksoortige uitgangen. Het kan twee ongelijksoortige circuits besturen via één enkele ingang. | Ze worden gebruikt in stuurcircuits en uitgangsschakelaars van PLC-systemen. |
| Dubbelpolige enkele worp (DPST) | Het heeft twee ingangen en twee uitgangen. Elk van de aansluitingen kan zich in de uit-positie (open) of in de aan-positie (gesloten) bevinden. | Ze worden gebruikt als thermostaten om elektrische verwarmingsbelastingen te regelen. |
| Dubbelpolige dubbele worp (DPDT) | Het heeft twee ingangen en vier uitgangen. Elk van de ingangen komt overeen met twee uitgangen. Het kan twee verschillende circuits tegelijk besturen. | Ze worden gebruikt bij de selectie van de voeding, de lichtregeling enz. |
De Solid State-relais
De solid-state relais hebben geen bewegende delen, maar gebruiken de optische en elektrische eigenschappen van solid-state halfgeleiders om isolatie te creëren en schakelfuncties uit te voeren. Omdat ze, in tegenstelling tot elektromechanische relais, geen bewegende delen hebben, is er geen sprake van slijtage van de componenten. Ze bieden ook volledige isolatie tussen uitgangs- en ingangscontacten, met een zeer hoge weerstand in open toestand en zeer laag in geleidende toestand. Ze zijn qua functionaliteit vergelijkbaar met elektromechanische relais, omdat ze ook schakelhandelingen uitvoeren. Ze zijn compatibel met de meeste IC-logicafamilies zonder gebruik te maken van extra versterkers, stuurprogramma's of buffercircuits, vanwege hun lage vereisten voor ingangsstuurvermogen. Ze moeten echter op de juiste manier op koellichamen worden gemonteerd om oververhitting te voorkomen.
Solid state relais
Op het nuldoorgangspunt van de AC-sinusvormige golfvorm wordt het AC-type Solid State Relay “AAN” gezet en wordt hoge inkomende stromen voorkomen. Bij het schakelen van hoge capacitieve en inductieve belastingen wordt een RC-snubbercircuit gebruikt om de ruis en spanningspieken te elimineren. Omdat het uitgangsschakelapparaat een solid-state halfgeleiderrelais is, is de spanningsval aan de uitgang erg hoog, waardoor er een warmtehuid nodig is om oververhitting en schade aan het circuit te voorkomen.
Ingangs-/uitgangsinterfacemodules
Ingangs-/uitgangsinterfacemodules zijn een speciaal ontwerp van solid-state halfgeleiderrelais om microcontrollers, computers en PIC's aan te sluiten op echte schakelaars en belastingen. Er zijn vier basistypen I/O-modules: CMOS-uitgang op logisch niveau of AC/DC-ingangsspanning naar TTL, logische CMOS-ingang naar een AC- of DC-uitgangsspanning en TTL. Deze modules bevatten alle verplichte circuits voor het bieden van isolatie en een complete interface binnen één klein apparaat. Ze zijn toegankelijk als afzonderlijke solid-state modules, of ze zijn geïntegreerd in apparaten met 4, 8 of 16 kanalen.
Vergelijkingstabel tussen elektromechanische en solid-state halfgeleiderrelais
Elektromechanische relais gebruiken mechanische contacten voor het schakelen en hebben bewegende delen, terwijl Solid State Semiconductor-relais halfgeleiderapparaten gebruiken voor het schakelen en geen bewegende delen hebben.
| Elektromechanische relais | Halfgeleiderrelais in vaste toestand |
| Ze gebruiken magnetische velden, spoelen, veren en mechanische contacten om te schakelen. | Ze gebruiken geen bewegende delen, maar gebruiken in plaats daarvan de optische en elektrische eigenschappen van de halfgeleiders in vaste toestand. |
| Door de bewegende delen ondergaan ze schade aan de componenten. | Ze ondergaan geen slijtage van componenten. |
| Ze hebben een beperkte contactlevenscyclus en nemen een grote ruimte in beslag. Ze hebben ook een lage schakelsnelheid. | Dergelijke beperkingen van grotere ruimte en lage snelheid bestaan niet. |
| Een spanning met een kleine ingang kan worden gebruikt om een grote uitgangsspanning te regelen. | Een spanning met een kleine ingang kan worden gebruikt om een grote uitgangsspanning te regelen. |
| Ze zijn kostenefficiënt. | Ze zijn duur. |
| Ze kunnen kleine spanningsbelastingen en hoogfrequente signalen zoals audio- en videosignalen schakelen. | Ze kunnen geen signalen met hoge frequentie en kleine spanningsbelastingen, zoals video- en audiosignalen, omschakelen. |
| Ze hebben de meest voorkomende toepassingen in auto's en huishoudelijke elektronische apparaten enz. | Ze hebben de meest voorkomende toepassingen bij het schakelen van AC-belastingen, zoals het dimmen van licht, regeling van het motortoerental enz. |
Conclusie
Een elektrisch relais is een schakelaar die het elektrische circuit aan en uit zet via een extern elektrisch signaal. Ze kunnen een hoge elektrische stroom regelen via een signaal met laag vermogen, ook wel transducers genoemd, vanwege hun vermogen om de ene fysieke grootheid in de andere te veranderen. Elektromechanische relais gebruiken magnetische velden, spoelen, veren en mechanische contacten om te schakelen. Door de bewegende delen ondergaan ze schade aan de componenten.
Ze hebben een beperkte levenscyclus van de contacten en nemen veel ruimte in beslag. Ook hebben ze een lage schakelsnelheid, terwijl Solid State Semiconductor Relays geen bewegende delen gebruiken, maar gebruik maken van de elektrische en optische eigenschappen van solid-state halfgeleiders. Ze ondergaan geen slijtage van componenten, maar ze zijn duur.