Releji

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz informatike.

Rele je električna komponenta, čija je osnovna uloga da pod dejstvom upravljačkog signala vrši niz operacija uključivanja i iskljičivanja u elektičnim kolima. Pošto se, kod elektromagnetnih relea, vrši transformacija električne energije pobudnog signala u mehaničku energiju pomeranja delova sklopa relea, mogu se uvrstiti u transformatorske naprave.

Relea nisu, kao što na prvi pogled možda izgleda, samo jedan kompleksniji tip prekidača. Instrumentalno rele, koje se sreće kod većine analognih mernih instrumenata, poseduje pokretni krak, koji predstavlja merni pokazivač, i nema prekidačku funkciju.

Postoje relea koja se pobuđuju, ne samo električnim signalima već i termičkim (količina toplote i temperatura na pr.), ili mehaničkim signalima (kao što su pritisak i brzina), ali o njima neće biti reči u daljem izlaganju.

Rele je stvoreno još 1837. kada je Semjuel Morze napravio prva elektomagnetna relea da omogući rad svog telegrafa. Od tada su relea postala nezaobilazane komponenete u uređajima za kontrolu i signalizaciju, automatsku zaštitu, daljinsko upravljanje i regulaciju itd. Prvi, digitalni računari su realizovani korišćenjem hiljada relea. Pojavom poluprovodničkih elektronskih komponenata (tranzistora pre svega), nastalo je mišljenje da je vreme relea prošlo, ali je,naprotiv, došlo do razvoja novih klasa relea, minijaturnih relea za štampane ploče, pa čak i integracije relea i poluprovodničkih komponenata u tzv. trećoj generaciji relea.

Najznačajnije osobine, koje su omogućile da relea ostanu zastupljena komponenta u savremenim uređajima su:
• Galvansko odvajanje. Slično kao kod transformatora, postoji galvansko odvajanje između ulaznog i izlaznog kola, odnosno, kalemskog kola sa jedne strane i kontaktnog kola sa druge strane. U sklopu kontaktnog kola postoji galvansko odvajanje između različitih kontakata i kontaktnih sklopova. Vrednosti probojnog napona su između 500V i 1000V.

• Kontrola velike snage pomoću slabih signala. Na pobudno kolo relea se dovode signali malih naponskih ili strujnih vrednosti, koji na izlaznom (kontaktnom) kolu upravljaju signalima velike snage.

• Sačuvana funkcionalnost u širokom opsegu vrednosti ulaznih signala. Isto rele može odlično funkcionisati pri različitim ulaznim naponima, bez obzira na talasnost napona. Dozvoljeno je vršiti i kratkotrajno optrećivanje relea iznadnominalnih vrednosti koje navodi proizvođač itd.

1.1.OPŠTA PODELA RELEA I NJIHOVE KARAKTERISTIČNE VELIČINE

Prema stepenu razvoja, sva postojeća relea se mogu podeliti u tri grupe:
• I generacija relea
• II generacija relea
• III generacija relea

Relea prve generacije imaju sledeće funkcionalne delove: kalem sa feromagnetnim jezgrom, pokretnu kotvu, jaram, kontaktnu oprugu, povratnu oprugu i kontakte. Funkcija ovih delova se najlakše opisuje kroz opšti princip rada ovih relea. Pobudni, ulazni signal se dovodi na namotaje kalema sa feromagnetnim jezgrom. Magnetno kolo nije potpuno zatvoreno, već između jezgra i pokretne kotve postoji vazdušni zazor (tzv. međugvožđe), tako da na pokretnu kotvu, u magnetnom polju deluje privlačna sila, koja teži da privuče kotvu jezgru i zatvori magnetno kolo. Mehaničko kretanje pokretne kotve se na kontakte prenosi preko kontaktne opruge. Po prestanku delovanja pobudnog signala, povratna opruga vraća kotvu sa kontaktnom oprugom u prvobitni položaj.

Relea druge generacije, pored već navedenih delova relea prve generacije, imaju još neke, dodatne funkcionalne delove. Umetanjem stalnih magneta (jednog ili više) u magnetno kolo relea, podešava se smer sile koja deluje ne kontakte u zavisnosti od smera struje koja protiče kroz kalem. Na taj način dobija se tzv. polarizovano rele. Naime, dovođenjem pobudnog signala na namotaje kalema, javlja se magnetno polje i njegov fluks kroz magnetno kolo relea. Dolazi do super poniranja magnetne indukcije stalnog magneta i magnetne indukcije u namotaju kalema, tj. u slučaju da se njihovi smerovi poklapaju sabiraju se, a u suprotnom se međusobno oduzimaju. Smer fluksa magnetne indukcije se menja u zavisnosti od smera struje u namotaju kalema.
Relea treće generacije predstavljaju uspešnu kombinaciju relea druge generacije i dostignuća moderne elektronike, što je dovelo do smanjenja potrošnje energije, utrošenog materjala za izradu, veličine, a samim tim je i cena relea drastično smanjena. Kao primer mogu se pomenuti tzv. IC relea. Po veličini IC relea nisu veća od standardnih IC kola, a mogu se, u elektronskim konstrukcijama, kombinovati sa TTL, CMOS, PROM, ili mikroprocesorskom modulima.
Elektromagnetna relea mogu biti neutralna, kada prelaz u radni položaj ne zavisi od smera pobudne struje (tj. polarizacije ulaznog napona), već samo od veličine ulaznog signala i kao što je već pomenuto – polarizovana, kada smer kretanja kotve zavisi od smera pobudne struje.
Relea kod kojih se nakon isključenja pobudne struje kotva vraća u početni položaj su monostabilna relea, za razliku od bistabilnih relea, gde nakon isključenja struje aktiviranja, kotva ostaje u onom položaju u kome je i bila. U kategoriju monostabilnih relea mogu se uvrstiti elektromagnetna relea za jednosmernu struju (bilo neutralna, bilo polarizovana) i relea za naizmeničnu struju, a bistabilna relea su, na primer, remanentna relea i polarizovana relea.
Posebnu grupu čine RID relea, koja se sastoje iz gasno zaštićene, hermetički zatvorene staklene tube u koju su uliveni feromagnetni jezičci sa kontaktima. Pod dejstvom magnetne sile ovi kontakti se spajaju i zatvara se kontaktno kolo.
Zbog velike raznolikosti u načinu konstruisanja relea, moguće je svaku od navedenih podela dalje proširiti ili podeliti na još više podnivoa. Na sl.1.1. prikazani su različiti oblici i vrste relea. Iako princip rada i konstrukcija relea može da bude vrlo različita u zavisnosti od tipa i namene, postoje određeni parametri koji su zajednički za sve, kao na primer:
a) Snaga aktiviranja (osetljivost relea) – Pa
Snaga aktiviranja je minimalna snaga koju treba dovesti na ulaz relea da bi se ono aktiviralo. Ova snaga je kod malih relea reda mW, najviše 1W, a kod snažnih relea prelazi 10W.
b) Nominalna snaga - Pn
Nominalna snaga je snaga, koju treba dovesti na ulaz relea, da bi se obezbedilo pouzdano aktiviranje i držanje relea u radnom stanju. Logično je da ova snaga bude veća od snage aktiviranja. Ova snage je vezana za ulazno kolo relea.
c) Snaga upravljanja - Pu
Snaga upravljanja je snaga kojom rele upravlja u procesu uključivanja ili isključivanja. Ova snaga je vezana za izlazno (kontaktno) kolo relea.
d) Vreme aktiviranja - Ta
Vreme aktiviranja je vreme, proteklo od trenutka delovanja ulaznog signala do trenutka spajanja kontakta i zatvaranja izlaznog kola.
e) Vreme otpuštanja - Tot
Vreme otpuštanja predstavlja vreme koje protekne od trenutka prestanka delovanja pobude do trenutka otpuštanja kontakata i otvaranja izlaznog kola.

Karakteristične veličine koje su izvedene iz prethodnih, su na primer: koeficijent upravljanja i koeficijent otpuštanja