Mekaniska reläer: en enkel översikt

(Bildkälla: Panasonic)

Vår applikationsavdelning kontaktas ofta av kunder som känner sig lätt förvirrade efter att ha läst igenom databladet för ett relä eller försöker hitta rätt relä för en viss applikation. Det här blogginlägget handlar om mekaniska reläer och en del av den terminologi som används. Solid state-reläer skriver jag om i ett senare blogginlägg.

Vi börjar med grunderna. Mekaniska reläer består av en spole (elektromagnet) och kontakter. Spolen aktiveras när rätt spänning läggs på och ström flyter genom spolen. När spolen är aktiv utsätter den COM-kontakten för en kraft som får den att flyttas och ansluter den till den normalt öppna (NO) kontakten. En film som visar hur det fungerar och ger en bättre uppfattning om systemets komponenter finns här:

Reläer används främst för att kunna ”fjärromkoppla” högströmslaster, kontrollera högströmslaster med en mikrostyrenhet eller givare, isolera (elektriskt) en lågspänningsstyrkrets från den krets som regleras osv.

Terminologin kring reläer är något som ofta ställer till det och skapar förvirring. Nedan finns en lista med de vanligaste termerna och deras koppling till de olika relädelarna.

Överst i listan finns alla termer som handlar om spolen eller ingången.

Spolspänning (”nominell spolspänning” eller ”märkspolspänning”): Den spänning som spolen är utformad för att klara.

Spolström (”nominell spolström”): Den strömstyrka som flödar genom spolen när rätt spolspänning läggs på.

Aktiveringsnivåspänning (”pick-up-spänning” eller ”pull-in-spänning”): Den minsta spänning som spolen måste ha för att alla kontakter ska fungera.

Frigöringsnivåspänning (”drop-out-spänning” eller ”release-spänning”): Den maximala spänningströskel där alla kontakter återgår till inaktiverat tillstånd.

Spoltyp (”spolbeteckning”): Det finns två typer av spolar: låsande och icke-låsande.

• Icke-låsande spolar aktiveras endast när strömmen flödar, och återgår till inaktiverat läge när strömflödet stoppas. Exempel: SPST-NO-kontakter stängs när ström läggs på och öppnas när strömmen tas bort.
• Låsande spolar ändras till set-positionen när strömmen börjar flöda, och förblir aktiverade även efter att strömmen tas bort. Det enda sättet att återföra spolen till reset-positionen är att vända strömflödet.

(Bildkälla: KEMET)

På bilden ovan visas det icke-låsande reläet först, vilket som synes saknar set och reset för spolen. Det andra reläet är ett enkelspoligt låsande relä med positiv polaritet på stift 1 och negativ på stift 12 för ”set” av spolen, och negativ polaritet på stift 1 och positiv på stift 12 för ”reset” av spolen. Den tredje typen av relä är ett låsande relä med två spolar. Det liknar det låsande enkelspoliga reläet, med skillnaden att den andra spolen används för reset.

Maximal pålagd spänning: Den maximala spänning som bestäms av tillverkaren och kan läggas på spolen under längre perioder utan att orsaka skador eller fel. Vissa tillverkare använder en tolerans som medger spänningstoppar med en viss varaktighet.

Följande termer rör kontakterna eller utgången.

Kontaktform: Termen avser poler och antalet kontaktmöjligheter (throw) i reläets omkopplingsdel. Terminologin är samma för omkopplare/strömställare. Polen (”the pole”) är omkopplarens ingång. Antalet poler avgör hur många olika kretsar som kan styras av omkopplaren. ”The throw” är omkopplarens utgång. SPST (single pole, single throw) är den enklaste kontaktformen. En ingång, en utgång. Utgångarna kan vara NO (normally open, normalt öppna) eller NC (normally closed, normalt slutna). (Exempel: Ett SPST-NO-relä aktiverar endast utgången och sluter kretsen medan spolen strömsätts – reläet förblir öppet tills det aktiveras.) SPDT (single pole, double throw) har en ingång och två utgångar. DPST (double pole, single throw) är två SPST:er i en enhet. Det finns många kombinationer av poler och kontaktställen (”throws”), men ovanstående har förhoppningsvis förtydligat konceptet.

(Bildkälla: DigiKey)

Omkopplingsspänning: Det här värdet anges ibland som ”maximal omkopplingsspänning” (den högsta spänning som på ett säkert sätt kan kopplas om, utan att skador uppstår) eller nominell spänning (en spänning som den beräknade livslängden baseras på).

Kontaktström: Den största ström som på ett säkert sätt kan omkopplas av kontakterna. Det är bättre att välja högre nominell kontaktström, vilket ger mindre påfrestning på kontakterna.

Nedan följer ett antal elektroniska och mekaniska termer.

Frånslagstid (”reset-tid”, ”återställningstid”): Den tid det tar för kontakterna att återgå till normalt läge när strömmen tas bort från spolen.

Kontaktstuds: Den tid (ms) som förflyter under omkoppling, på grund av metalldelarnas kollision.

Mekanisk livslängd: Det största antalet gånger som reläet förväntas slå till/från under normala förhållanden, enligt tillverkaren.

Mekaniska reläer är i grunden mycket enkla komponenter, men kan ge upphov till viss förvirring om kunskap saknas. Förhoppningsvis kommer det här blogginlägget att hjälpa dig nästa gång som du ska välja relä till ett projekt.