Công ty TNHH Điện Công nghiệp YIJIA kiểm tra lý do tại saoRơle điện từvẫn phổ biến trong các hệ thống điều khiển công nghiệp bất chấp sự phát triển của công nghệ chuyển mạch trạng thái rắn và kỹ thuật số.
Hệ thống điều khiển công nghiệp đã thay đổi đáng kể với PLC, cảm biến, bộ truyền động tần số thay đổi, giám sát từ xa và bộ điều khiển nối mạng. Tuy nhiên, nhiều tủ điều khiển vẫn chứa rơle cơ điện thông thường. Việc tiếp tục sử dụng chúng không chỉ đơn giản là vấn đề thiết kế thiết bị cũ. Trong nhiều ứng dụng, cấu trúc rơle cơ bản vẫn cung cấp sự kết hợp thực tế giữa cách ly điện, chuyển mạch đơn giản và điều khiển mạch linh hoạt.
Chức năng cơ bản của rơle không thay đổi: một tín hiệu điều khiển tương đối nhỏ sẽ vận hành các tiếp điểm trong mạch khác. Sự tách biệt này rất hữu ích khi bộ điều khiển và tải được điều khiển có các đặc tính điện khác nhau.
Ví dụ: đầu ra PLC có thể không nhằm mục đích chuyển đổi trực tiếp công tắc tơ động cơ, bộ điện từ, mạch báo động hoặc tải khác. Rơle có thể nằm giữa bộ điều khiển và tải, cung cấp thêm giao diện chuyển mạch.
Ba đặc điểm có liên quan đặc biệt:
Những đặc điểm này làm cho rơle trở nên hữu ích ngay cả khi hệ thống điều khiển xung quanh được tự động hóa cao.
Thiết bị tự động hóa hiện đại thường kết hợp mạch điều khiển điện tử điện áp thấp với tải điện áp cao hơn. Các mạch này cần tương tác mà không nhất thiết phải được kết nối trực tiếp.
Rơle điện từ sử dụng cuộn dây và cơ cấu tiếp điểm để tạo ra sự phân tách này. Khi cuộn dây được cấp điện, từ trường của nó sẽ di chuyển phần ứng, làm thay đổi trạng thái của các tiếp điểm.
Do đó, mạch điều khiển vận hành rơle mà không mang trực tiếp dòng tải qua đầu ra bộ điều khiển.
| Yêu cầu kiểm soát | Chức năng chuyển tiếp |
|---|---|
| Mạch điều khiển và tải riêng biệt | Sử dụng cách ly cuộn dây để tiếp xúc |
| Chuyển đổi một mức điện áp khác | Danh bạ hoạt động độc lập với điện áp cuộn dây |
| Kiểm soát nhiều đường dẫn mạch | Cấu hình liên hệ khác nhau có sẵn |
| Cung cấp trạng thái chuyển đổi vật lý | Danh bạ tương ứng rõ ràng với trạng thái điện |
Sự sắp xếp này vẫn hữu ích trong các tủ điều khiển nơi kết hợp các mức điện áp và chức năng mạch khác nhau.
Chuyển mạch trạng thái rắn có lợi thế trong các ứng dụng yêu cầu hoạt động cực nhanh hoặc tần số chuyển mạch rất cao. Tuy nhiên, các tiếp xúc vật lý vẫn hữu ích cho nhiều tải trọng công nghiệp thông thường.
Một tiếp điểm cơ học cung cấp trạng thái đóng hoặc mở được xác định rõ ràng. Nó cũng có thể được lựa chọn theo cấu hình mạch và tải điện cần thiết.
Các thỏa thuận liên lạc phổ biến bao gồm:
Tính linh hoạt này cho phép một rơle thực hiện các nhiệm vụ điều khiển khác nhau mà không thay đổi nguyên lý hoạt động cơ bản.
Do đó, đối với các nhà thiết kế thiết bị, sự lựa chọn ít hơn về việc chuyển mạch cơ học hay điện tử nói chung là tốt hơn mà chủ yếu là về công nghệ nào phù hợp với mạch điện.
Máy công nghiệp hiếm khi chỉ yêu cầu một loại hành động chuyển mạch. Tín hiệu điều khiển có thể cần khởi động một mạch trong khi ngắt kết nối mạch khác hoặc cung cấp tín hiệu trạng thái cho đầu vào điều khiển riêng.
Rơle có tiếp điểm chuyển mạch có thể thực hiện kiểu chuyển mạch này thông qua một chuyển động cơ học.
Ví dụ:
| Yêu cầu | Có thể sắp xếp liên lạc |
|---|---|
| Bật mạch khi có điện | Thường mở |
| Ngắt mạch khi có điện | Thường đóng |
| Chuyển giữa hai mạch | Chuyển đổi |
| Cung cấp đường dẫn điều khiển riêng biệt | Nhiều bộ liên lạc |
Đây là một lý do khiến rơle thông thường tiếp tục xuất hiện trong bảng điều khiển máy và tủ điện.
Một hạn chế quan trọng của rơle cơ là các tiếp điểm và bộ phận chuyển động của chúng bị hao mòn vật lý. Mỗi chu kỳ chuyển mạch đều liên quan đến chuyển động của phần ứng và bề mặt tiếp xúc.
Đối với các ứng dụng có tần số chuyển đổi tương đối vừa phải, điều này có thể không tạo ra hạn chế đáng kể. Đối với thiết bị chuyển mạch cực kỳ nhanh hoặc liên tục, các nhà thiết kế có thể xem xét các lựa chọn thay thế ở trạng thái rắn.
Do đó, hồ sơ hoạt động rất quan trọng.
Rơle có thể phù hợp khi hệ thống yêu cầu:
Tuổi thọ sử dụng thực tế phụ thuộc vào các yếu tố như loại tải, dòng điện chuyển mạch, điện áp, tần số hoạt động, vật liệu tiếp xúc và điều kiện môi trường.
Khi các tiếp điểm mở hoặc đóng khi có tải, các điều kiện điện ở bề mặt tiếp xúc có thể tạo ra nhiệt, phóng điện và truyền vật liệu. Chuyển đổi lặp đi lặp lại dần dần ảnh hưởng đến các bề mặt tiếp xúc.
Vì lý do này, vật liệu tiếp xúc là một phần quan trọng trong thiết kế rơle.
Vật liệu tiếp xúc gốc bạc thường được sử dụng trong chuyển mạch điện vì tính dẫn điện và tính phù hợp của chúng cho các ứng dụng tiếp xúc. Tuy nhiên, vật liệu thích hợp phụ thuộc vào tải điện và điều kiện vận hành chứ không chỉ phụ thuộc vào tên vật liệu.
Hiệu suất liên lạc bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố:
| Nhân tố | Tác dụng |
|---|---|
| Cấp độ hiện tại | Ảnh hưởng đến hệ thống sưởi tiếp xúc |
| Điện áp | Ảnh hưởng đến hồ quang trong quá trình tách |
| Loại tải | Tải cảm ứng có thể tạo ra ứng suất chuyển mạch lớn hơn |
| Tần số chuyển đổi | Xác định tần suất người liên hệ gặp phải tình trạng hao mòn |
| Tài liệu liên hệ | Ảnh hưởng đến độ dẫn điện và hành vi mài mòn |
Điều này đặc biệt có liên quan trong các thiết bị công nghiệp hoạt động liên tục trong thời gian dài.
Một lý do khác để tiếp tục sử dụng chúng là sự tích hợp đơn giản. Các hệ thống điều khiển công nghiệp thường chứa các kiến trúc nối dây được thiết lập bằng cách sử dụng các khối đầu cuối, công tắc tơ, bộ ngắt mạch, PLC, bộ hẹn giờ và rơle.
Rơle có thể được lắp đặt như một phần tử chuyển mạch trung gian mà không yêu cầu những thay đổi lớn đối với khái niệm điều khiển tổng thể.
Điều này rất hữu ích khi:
Nguyên lý hoạt động quen thuộc cũng khiến việc khắc phục sự cố trở nên tương đối trực tiếp. Kỹ thuật viên có thể kiểm tra riêng mạch cuộn dây, trạng thái tiếp điểm, hệ thống dây điện và tải được kết nối.
Việc tiếp tục sử dụng rơle cơ học đặc biệt rõ ràng trong các thiết bị mà việc chuyển mạch điện đơn giản quan trọng hơn hoạt động ở tốc độ cực cao.
Rơle có thể giao tiếp đầu ra của bộ điều khiển với động cơ, van, đèn báo, cảnh báo và các tải điện khác.
Chúng có thể cung cấp một giai đoạn chuyển đổi trung gian giữa bộ điều khiển điện tử và thiết bị hiện trường.
Rơle có thể quản lý các mạch phụ và cung cấp sự phân tách điện giữa các bộ phận khác nhau của hệ thống điều khiển.
Các máy hiện tại có thể sử dụng kiến trúc điều khiển dựa trên rơ-le vẫn có tính thực tế để bảo trì thay vì phải thiết kế lại hoàn toàn.
Sự sẵn có ngày càng tăng của rơle trạng thái rắn không loại bỏ được rơle cơ. Thay vào đó, hai công nghệ này thường được lựa chọn theo yêu cầu vận hành khác nhau.
| Cân nhắc | Rơle điện từ | Rơle trạng thái rắn |
|---|---|---|
| Cơ chế chuyển mạch | Danh bạ cơ khí | Thiết bị bán dẫn |
| Mặc tiếp xúc vật lý | Đúng | Không bị mòn tiếp xúc cơ học |
| Cách ly điện | Có sẵn thông qua cấu trúc chuyển tiếp | Có sẵn thông qua thiết kế cách ly điện tử |
| Tốc độ chuyển đổi | Nói chung là vừa phải | Nói chung là nhanh hơn |
| Hành vi nhiệt | Phụ thuộc chủ yếu vào địa chỉ liên lạc và tải | Tản nhiệt bán dẫn có thể quan trọng |
| Phù hợp nhất | Chuyển mạch công nghiệp thông thường | Chuyển mạch điện tử tần số cao hoặc nhanh |
Không có loại nào tự động phù hợp cho mọi ứng dụng. Các đặc tính tải, tần số chuyển mạch, yêu cầu cách ly, điều kiện lắp đặt và tuổi thọ sử dụng dự kiến phải được xem xét cùng nhau.
Tự động hóa công nghiệp không phải lúc nào cũng đòi hỏi công nghệ chuyển mạch mới nhất. Thiết bị thường cần các bộ phận dễ tích hợp, dễ hiểu, kiểm tra và thay thế.
Rơle điện từ tiếp tục đáp ứng các yêu cầu này trong nhiều ứng dụng điều khiển vì nguyên lý hoạt động của nó rất đơn giản: cấp điện cho cuộn dây, di chuyển hệ thống tiếp điểm cơ và thay đổi trạng thái mạch.
Sự đơn giản đó cũng làm cho những hạn chế của nó dễ dàng được xác định hơn. Độ mòn tiếp điểm, hồ quang, tần số chuyển mạch, công suất cuộn dây và các đặc tính tải đều có thể được đánh giá trong quá trình thiết kế mạch.
Khi các hệ thống điều khiển công nghiệp tiếp tục kết hợp PLC, truyền thông kỹ thuật số và bộ điều khiển điện tử, rơle cơ vẫn hữu ích khi cần chuyển mạch tiếp điểm vật lý và cách ly mạch. Công ty TNHH Điện Công nghiệp YIJIA sản xuất các bộ phận điều khiển công nghiệp bao gồm rơle, công tắc tơ AC, công tắc nút nhấn, đèn tín hiệu và các sản phẩm liên quan. Sự hiện diện liên tục của Rơle điện từ trong các tủ điều khiển hiện đại phản ánh một lựa chọn kỹ thuật thực tế: khi ứng dụng yêu cầu chuyển mạch cơ học cách ly, có thể định cấu hình, rơle thông thường vẫn có thể thực hiện nhiệm vụ cần thiết mà không gặp sự phức tạp không cần thiết.
