Releele electrice pot fi împărțite în două categorii, și anume relee electromecanice și relee semiconductoare.
Relee electromecanice
Releele electromecanice sunt dispozitive care sunt de natură electromagnetică și convertesc fluxul magnetic, care este generat de semnalul de putere scăzută de intrare DC sau AC din jurul releelor, în forța mecanică care este utilizată pentru a acționa contactele electrice din relee. Cele mai utilizate relee electromecanice au un circuit; înfăşurat în jurul unui miez de fier absorbant; care este cunoscut sub numele de circuit primar.
Miezul de fier are atât o parte fixă numită jug, cât și o armătură care este o parte mobilă cu arc, care închide spațiul de aer dintre armătura mobilă și bobina electrică fixă, completând astfel circuitul câmpului magnetic. Armătura închide contactele care sunt atașate de ea și se poate mișca liber între câmpul magnetic generat datorită poziției sale pivotante sau articulate. Un arc sau arcuri sunt conectate între armătură și jug pentru a genera cursa de retur pentru a restabili conexiunile în poziția lor inițială atunci când bobina releului este dezactivată sau este în starea sa oprită.
Construcția releului electromecanic
Figura de mai sus arată releul simplu care are două seturi de contacte conductoare electric. Releele pot fi „Normal deschise” sau „Normal închise”. Perechea de contacte este caracterizată ca Contacte Normal deschise sau de întrerupere, iar o pereche este caracterizată ca Contacte Normal închise sau întrerupte. În contactele normal deschise contactele sunt deschise când nu există putere de intrare, sunt închise doar când există un curent de câmp, în timp ce la contactele normal închise contactele sunt închise când nu există putere de intrare, sunt deschise doar când există un curent de câmp. Acești termeni sunt utilizați în mod implicit pentru circuitele deconectate care sunt în starea oprită.
Contactele releelor sunt bucăți de metal conductoare de electricitate, atunci când contactează între ele, ele completează circuitul și conduc curentul prin circuit la fel ca întrerupătoarele. În stare deschisă au o rezistență foarte mare în mega ohmi și acționează ca un circuit deschis, în timp ce în stare închisă acționează ca un întrerupător închis și, în mod ideal, ar trebui să aibă o rezistență zero, dar există întotdeauna o anumită cantitate de rezistență de contact. care este denumită „rezistență la ON”.
Noile contacte și relee au o rezistență la ON foarte scăzută deoarece vârfurile lor sunt îngrijite și noi, dar în timp această rezistență va crește. Există un efect de arc observat în contacte, care este denumit deteriorarea vârfurilor contactelor dacă acestea nu sunt protejate corespunzător de sarcini capacitive și inductive mari. Deoarece curentul va curge prin contacte atunci când acestea sunt conectate, iar efectul de arc dacă nu este controlat va continua să crească, ceea ce face ca rezistența să fie mare, ceea ce duce în cele din urmă la contacte rupte și neconductoare chiar și atunci când sunt în stare închisă.
Pentru a reduce efectele arcuirii și a „rezistenței la ON” ridicate în conducte și pentru a îmbunătăți durata de viață a acestora, vârfurile de conducte moderne sunt fabricate sau acoperite cu diferite aliaje de argint. Unele dintre ele includ Ag (argint fin), AgCu (cupru de argint), AgCdO (oxid de argint de cadmiu), AgW (tungsten de argint), AgNi (nichel de argint), aliaje de platină, aur și argint și AgPd (paladiu de argint).
Durata lungă de viață a contactelor releului poate fi obținută prin utilizarea tehnicii de filtrare, care se realizează prin adăugarea unei rețele de condensatoare de rezistență cunoscută sub numele de Circuit Snubber în paralel cu vârfurile de contact ale releului. Acest circuit RC va scurtcircuita tensiunea înaltă, ceea ce va suprima în cele din urmă orice efect de arc.
Clasificarea releelor electromecanice pe baza tipurilor de contacte
Deoarece NU și NC descriu modul în care sunt conectate contactele, acestea pot fi, de asemenea, clasificate în funcție de acțiunile lor. Ele pot fi realizate prin unirea unuia sau mai multor contacte de comutare, denumite și poli, care pot fi conectate în continuare prin punerea sub tensiune a bobinelor releului, dând naștere la patru tipuri de contacte diferite, date ca:
| Tip | Descriere | Aplicație |
| Single Pole Single Throw (SPST) | Are un singur pol și o singură ieșire. Va fi fie închis, fie complet deconectat, nu există niciun mijloc între ele. | Sunt perfecte pentru pornire și oprire. |
| Single Pol Double Throw (SPDT) | Are o singură intrare și două ieșiri diferite. Poate controla două circuite diferite printr-o singură intrare. | Sunt utilizate în circuitele de control și comutatoarele de ieșire ale sistemului PLC. |
| Double Pole Single Throw (DPST) | Are două intrări și două ieșiri. Fiecare dintre terminalele sale poate fi fie în poziția oprit (deschis), fie în poziția pornit (închis). | Sunt folosite ca termostate pentru a controla sarcinile electrice de încălzire. |
| Aruncare dublă cu stâlp dublu (DPDT) | Are două intrări și patru ieșiri. Fiecare dintre intrări corespunde a două ieșiri. Poate controla două circuite diferite simultan. | Ele sunt utilizate în selectarea sursei de alimentare și controlul luminii etc. |
Releele cu stare solidă
Releele cu semiconductori nu au piese mobile, dar folosesc caracteristicile optice și electrice ale semiconductorilor cu semiconductori pentru a crea izolare și pentru a îndeplini funcții de comutare. Deoarece nu au piese mobile, spre deosebire de releele electromecanice, nu există nicio uzură a componentelor. Ele asigură, de asemenea, o izolare completă între contactele de ieșire și de intrare, având rezistență foarte mare în stare deschisă și foarte scăzută la starea de conducere. Ele sunt similare ca funcționalitate cu releele electromecanice, deoarece efectuează și operațiuni de comutare. Sunt compatibile cu majoritatea familiilor logice IC fără a utiliza amplificatoare, drivere sau circuite tampon suplimentare, datorită cerințelor reduse de putere de control de intrare. Cu toate acestea, acestea necesită montarea adecvată pe radiatoare pentru a evita supraîncălzirea.
Releu cu stare solidă
La punctul de trecere cu zero al formei de undă sinusoidală CA, releul cu stare solidă de tip CA pornește „ON” și previne curenții mari de intrare. În timpul comutării sarcinilor capacitive și inductive mari, circuitul RC Snubber este utilizat pentru a elimina vârfurile tranzitorii de zgomot și tensiune. Deoarece dispozitivul de comutare a ieșirii este un releu semiconductor cu semiconductor, scăderea de tensiune la ieșire este foarte mare, ceea ce face ca cererea de căldură a pielii să evite supraîncălzirea și deteriorarea circuitului.
Module de interfață de intrare/ieșire
Modulele de interfață de intrare/ieșire sunt un design special de relee semiconductoare în stare solidă pentru a conecta microcontrolere, computere și PIC-uri la comutatoare și sarcini din lumea reală. Există patru tipuri de bază de module I/O, ieșire la nivel logic CMOS sau tensiune de intrare AC/DC la TTL, intrare logică CMOS la o tensiune de ieșire AC sau DC și TTL. Aceste module conțin toate circuitele obligatorii pentru a asigura izolarea și o interfață completă într-un singur dispozitiv mic. Acestea sunt accesibile ca module cu semiconductori separate sau sunt integrate în dispozitive cu 4, 8 sau 16 canale.
Tabel de comparație între releele electromecanice și semiconductoare în stare solidă
Releele electromecanice folosesc contacte mecanice pentru comutare și au piese în mișcare, în timp ce releele semiconductoare cu stare solidă folosesc dispozitive semiconductoare pentru comutare și nu au piese mobile.
| Relee electromecanice | Relee semiconductoare cu stare solidă |
| Ei folosesc câmpuri magnetice, bobine, arcuri și contacte mecanice pentru a efectua comutarea. | Nu folosesc piese mobile, ci folosesc proprietățile optice și electrice ale semiconductorilor în stare solidă. |
| Datorită pieselor mobile, acestea suferă deteriorări ale componentelor. | Nu suferă uzura componentelor. |
| Au un ciclu de viață de contact limitat și ocupă o cameră mare. De asemenea, au o viteză mică de comutare. | Nu există astfel de limitări de spațiu mai mare și viteză mică. |
| O tensiune cu intrare mică poate fi utilizată pentru a controla o tensiune mare de ieșire. | O tensiune cu intrare mică poate fi utilizată pentru a controla o tensiune mare de ieșire. |
| Sunt eficiente din punct de vedere al costurilor. | Acestea sunt scumpe. |
| Ele pot comuta sarcini mici de tensiune și semnale de înaltă frecvență, cum ar fi semnalele audio și video. | Ele nu pot comuta semnalele de înaltă frecvență și de tensiune mică, cum ar fi semnalele video și audio. |
| Au cele mai comune aplicații în automobile și aparate electronice de uz casnic etc. | Au cele mai comune aplicații în comutarea sarcinilor de curent alternativ, cum ar fi reglarea luminii, controlul vitezei motorului etc. |
Concluzie
Un releu electric este un comutator care pornește și oprește circuitul electric printr-un semnal electric extern. Ele pot controla un curent electric ridicat printr-un semnal de putere redusă, clasificat și ca traductoare, datorită capacității lor de a schimba o cantitate fizică în alta. Releele electromecanice folosesc câmpuri magnetice, bobine, arcuri și contacte mecanice pentru a efectua comutarea. Datorită pieselor mobile, acestea suferă deteriorări ale componentelor.
Au un ciclu de viață limitat al contactului și ocupă mult spațiu, de asemenea, au o viteză lentă de comutare, în timp ce releele semiconductoare cu semiconductori cu stare solidă nu folosesc piese mobile, în schimb folosesc proprietățile electrice și optice ale semiconductoarelor cu semiconductori. Nu suferă uzura componentelor, dar sunt scumpe.