کشش ولتاژ رله چقدر است؟ راهنمای مهندس 2025

کشش ولتاژ رله چقدر است؟ این حداقل ولتاژ مورد نیاز در سراسر سیم پیچ رله برای تغذیه آهنربای الکتریکی به اندازه کافی برای حرکت آرمیچر داخلی است. این حرکت کنتاکت ها را از موقعیت عادی خود به موقعیت عملیاتی تغییر می دهد.

این فقط یک عدد در برگه مشخصات نیست. این یک عامل حیاتی است که مستقیماً بر قابلیت اطمینان مدار، راندمان انرژی و عملکرد بلندمدت- شما تأثیر می گذارد. درک نادرست کشش{3}} در ولتاژ می تواند باعث خرابی های متناوب شود. تشخیص این موارد بسیار سخت است، به خصوص زمانی که فقط در شرایط محیطی خاص ظاهر شوند.

این راهنما یک نمای کلی برای مهندسان و تکنسین ها ارائه می دهد. ما تعریف اصلی و فیزیک پشت عملیات رله را پوشش خواهیم داد. شما یاد خواهید گرفت که چگونه مشخصات دیتاشیت را به درستی بخوانید. ما-عوامل واقعی را که بر کشش-ولتاژ تأثیر می‌گذارند، تجزیه و تحلیل می‌کنیم و مراحلی را برای انتخاب رله مناسب به شما ارائه می‌دهیم. در نهایت، ما به شما دانشی برای عیب‌یابی مشکلات رایج مربوط به کشش-در ولتاژ{9}} مجهز می‌کنیم.

اصول کشش{0}}در ولتاژ

برای طراحی صحیح با رله، به درک کاملی از کشش{0}} ولتاژ نیاز دارید. این به معنای دانستن تفاوت آن با اصطلاحات مرتبط و درک علم پشت عملیات آن است. این وضوح برای به کارگیری مفاهیم در بخش های بعدی ضروری است.

تعریف اصلی

در قلب آن، کشش-ولتاژ یک آستانه است. اگر ولتاژ اعمال شده به سیم پیچ رله کمتر از این مقدار باشد، میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ بسیار ضعیف است. نمی تواند بر نیروهای متضاد فنر برگشت داخلی و اصطکاک مکانیکی غلبه کند.

مانند فشار دادن یک جعبه سنگین روی یک طبقه فکر کنید. مقدار کمی نیرو منجر به هیچ حرکتی نمی شود زیرا برای غلبه بر اصطکاک استاتیک کافی نیست. تنها زمانی که نیرویی بیش از این اصطکاک استاتیک اعمال می کنید، جعبه شروع به حرکت می کند. کشش-در ولتاژ معادل الکتریکی آن حداقل نیروی مورد نیاز است.

هنگامی که این آستانه ولتاژ عبور کرد، نیروی مغناطیسی غالب می شود. آرمیچر در موقعیت عملیاتی خود می‌چسبد. با این کار، کنتاکت‌های معمولاً باز (NO) بسته می‌شوند و مخاطبین معمولی بسته (NC) باز می‌شوند.

کشش-در مقابل باید-عملکرد

در بحث‌های فنی، "pull{0}}ولتاژ" و "باید-ولتاژ کار" اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. اما برای یک مهندس طراح، آنها یک تمایز مهم را نشان می دهند.

ولتاژ کششی رله، که گاهی اوقات ولتاژ بالا{0} نامیده می شود، ولتاژ واقعی است که یک واحد رله خاص و مجزا در آن فعال می شود. این مقدار می تواند از یک رله به رله دیگر، حتی در همان دسته تولیدی، کمی متفاوت باشد. همچنین با دما تغییر می کند.

ولتاژ باید{0}} پارامتری است که سازنده در برگه داده مشخص کرده است. این ولتاژی است که سازنده تضمین می کند که رله تحت تمام شرایط مشخص شده، از جمله محدوده دمای نامی کامل، کار می کند. این همان ارزشی است که مهندسان باید برای اطمینان از قابلیت اطمینان طراحی کنند. معمولاً به عنوان درصدی از ولتاژ اسمی سیم پیچ بیان می شود، برای مثال، 75٪ ولتاژ اسمی 24VDC.

ولتاژ افت و هیسترزیس

همانطور که حداقل ولتاژ برای روشن کردن رله وجود دارد، ولتاژ جداگانه ای نیز وجود دارد که در آن خاموش می شود. این ولتاژ خروجی است، یا به طور رسمی تر، باید ولتاژ آزاد-. این سطح ولتاژی است که در آن میدان مغناطیسی برای نگه داشتن آرمیچر در برابر نیروی فنر بسیار ضعیف می شود. آرمیچر به حالت استراحت خود باز می گردد.

مهمتر از همه، کشش{0}}ولتاژ همیشه بالاتر از ولتاژ خروج است. تفاوت بین این دو نقطه به عنوان هیسترزیس شناخته می شود. این شکاف داخلی{3}}یک ویژگی اساسی طراحی است.

هیسترزیس از "پچ پچ" یا نوسان رله جلوگیری می کند. اگر ولتاژ کنترل نویز داشته باشد یا درست حول آستانه سوئیچینگ نوسان کند، یک رله بدون هیسترزیس به سرعت روشن و خاموش می شود. این زنگ زدن باعث سایش بیش از حد قطعات مکانیکی می شود و می تواند قوس های قابل توجهی در کنتاکت ها ایجاد کند و منجر به خرابی زودرس شود. هیسترزیس تضمین می کند که پس از روشن شدن رله، قبل از خاموش شدن ولتاژ باید به میزان قابل توجهی پایین تر بیاید. این عملکرد پایدار را فراهم می کند.

فیزیک در بازی

عملکرد یک رله یک تعامل جذاب بین الکترومغناطیس و مکانیک است. هنگامی که ولتاژ به سیم پیچ اعمال می شود، جریان از سیم پیچ های مسی عبور می کند.

طبق قانون آمپر، این جریان یک میدان مغناطیسی در داخل و اطراف سیم پیچ و هسته آهنی آن ایجاد می کند. شدت این میدان مغناطیسی با جریان و تعداد دورهای سیم پیچ نسبت مستقیم دارد.

این میدان مغناطیسی بر یک جزء متحرک آهنی به نام آرمیچر نیروی جاذبه ای وارد می کند. برای تعویض رله، این نیروی مغناطیسی باید بیشتر از مجموع نیروهای مکانیکی مخالف باشد. این نیروها عمدتاً شامل کشش فنر برگشتی است که برای بازگرداندن آرمیچر به حالت استراحت طراحی شده است. آنها به میزان کمتری شامل اصطکاک استاتیک مکانیسم محوری می شوند.

هنگامی که ولتاژ و در نتیجه جریان به اندازه کافی بالا باشد، نیروی مغناطیسی بر مقاومت مکانیکی غلبه می کند. آرمیچر حرکت می کند و کنتاکت ها را فعال می کند. این رابطه توضیح می دهد که چرا برای راه اندازی سوئیچ حداقل ولتاژ لازم است.

دیتاشیت های رله رمزگشایی

برگه اطلاعات رله منبع اصلی حقیقت برای یک مهندس است. دانستن اینکه کجا باید پیدا کرد و چگونه مشخصات ولتاژ کلید را تفسیر کرد، یک مهارت اساسی برای انتخاب موفقیت آمیز قطعات و طراحی مدار است. این مقادیر اسناد فنی را به محدودیت های طراحی قابل اجرا تبدیل می کند.

مکان یابی پارامترهای کلیدی

مشخصات ولتاژ و سیم پیچ مربوطه تقریباً همیشه در بخشی با عنوان "داده های سیم پیچ" یا "ویژگی های سیم پیچ" یافت می شود. هنگام بررسی این بخش، چندین پارامتر کلیدی را شناسایی کنید.

ولتاژ سیم پیچ اسمی ولتاژی است که رله برای کار مداوم در شرایط عادی طراحی شده است. این ولتاژ عنوان است، مانند 5VDC، 12VDC، یا 24VDC.

ولتاژ باید{0}} حیاتی‌ترین مقدار برای اطمینان از قابلیت اطمینان چرخش- است. این حداقل ولتاژ تضمین شده برای فعال سازی است.

ولتاژ آزاد باید-همتای ولتاژ کارکرد باید-است. این حداکثر ولتاژی است که در آن رله تضمین می‌شود که بدون-روشن و به حالت استراحت خود بازگردد. این برای اطمینان از خاموش شدن رله در زمان مورد نظر مهم است.

مقاومت سیم پیچ نیز ارائه شده است. این مقدار برای محاسبه کشش فعلی حالت ثابت با استفاده از قانون اهم (I=V/R) ضروری است. همچنین برای انجام محاسبات جبران دما مورد نیاز است که بعداً در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

تفسیر محدوده ولتاژ

ولتاژهای باید-عملکرد و باید آزاد-به ندرت به عنوان مقادیر ولتاژ مطلق داده شوند. در عوض، آنها معمولاً به عنوان درصدی از ولتاژ اسمی سیم پیچ در دمای مرجع استاندارد، معمولاً 20 درجه یا 25 درجه مشخص می شوند.

به عنوان مثال، رله ای با ولتاژ سیم پیچ اسمی 12VDC را در نظر بگیرید. برگه داده ممکن است یک "ولتاژ عملیاتی باید" 80٪ از ولتاژ اسمی را مشخص کند. این بدان معنی است که رله تنها زمانی تضمین می‌شود که- ولتاژ وارد شده به سیم پیچ آن 9.6 VDC (12V * 0.80) یا بالاتر باشد.

اگر مدار شما فقط می تواند 9.0VDC را در بدترین شرایط-تامین کند، این رله انتخاب قابل اعتمادی نیست، حتی اگر یک رله "12V" باشد. استانداردهای صنعت و رویه‌های سازنده معمولاً ولتاژ لازم برای رله‌های DC همه منظوره را بین 70 تا 80 درصد ولتاژ اسمی سیم‌پیچ قرار می‌دهند. این محدوده تعادلی بین اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و مدیریت مصرف برق ایجاد می کند.

ویژگی ها در انواع رله ها

کشش-ویژگی های ولتاژ بسته به ساختار داخلی رله و کاربرد مورد نظر می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. درک این تفاوت ها کلید انتخاب فناوری مناسب برای کار است.

این مقایسه نشان می‌دهد که انتخاب فناوری رله تأثیر مستقیمی بر طراحی مدار درایور و تحمل سیستم در برابر تغییرات ولتاژ دارد.

واقعی-عوامل تأثیرگذار بر جهان

رله در خلاء کار نمی کند. مقادیر ایده آل ارائه شده در یک دیتاشیت نقطه شروع هستند، اما در دنیای واقعی، متغیرهای خارجی می توانند عملکرد واقعی رله را به طور قابل توجهی تغییر دهند. یک طراحی قوی باید این عوامل را در نظر بگیرد تا از خرابی در شرایط شدید یا غیرمنتظره جلوگیری کند.

تاثیر دما

مهمترین عامل خارجی موثر بر کشش رله-در ولتاژ، دمای محیط است. سیم‌پیچ‌های رله‌های الکترومکانیکی با سیم مسی پیچیده می‌شوند که دارای ضریب مقاومت دمایی مثبت است.

به این معنی که با افزایش دمای سیم پیچ، مقاومت الکتریکی آن نیز افزایش می یابد. این افزایش دما می‌تواند از محیط محیط یا از خود{1}گرم شدن ناشی از روشن شدن سیم پیچ برای مدت طولانی ناشی شود.

تأثیر کشش-در ولتاژ نتیجه مستقیم قانون اهم (V=IR) است. سیستم مکانیکی رله برای فعال کردن نیاز به قدرت میدان مغناطیسی خاصی دارد که به نوبه خود به حداقل جریان خاص (I) نیاز دارد. اگر مقاومت سیم پیچ (R) به دلیل دمای بالاتر افزایش یابد و جریان مورد نیاز (I) ثابت بماند، ولتاژ (V) مورد نیاز برای عبور آن جریان از مقاومت بالاتر نیز باید افزایش یابد.

ما می‌توانیم این تغییر را با استفاده از فرمول وابستگی مقاومت به دما محاسبه کنیم: R2=R1 * [1 + (T2 - T1)]، که در آن ضریب دمایی مس است که تقریباً 0.00393 بر درجه سانتی‌گراد است.

یک مثال عملی را در نظر بگیرید. برگه داده رله ولتاژ کاری 9 ولت را در دمای مرجع (T1) 25 درجه مشخص می کند. اگر این رله در محفظه ای قرار گیرد که دمای محیط (T2) به 85 درجه برسد، مقاومت سیم پیچ افزایش می یابد. ولتاژ جدید و بالاتر باید-در 85 درجه تقریباً 10.8 ولت باشد. مداری که برای تامین تنها 10 ولت طراحی شده است ممکن است به خوبی روی نیمکت کار کند، اما نمی تواند رله را در محیط کار داغ فعال کند.

در آزمایش آزمایشگاهی خودمان از یک رله-خودرو، مشاهده کردیم که به ازای هر ۲۰ درجه افزایش دمای محیط، کشش اندازه‌گیری شده-در ولتاژ تقریباً ۸ درصد افزایش می‌یابد. این یک عامل مهم است که اغلب در طراحی های اولیه دسکتاپ نادیده گرفته می شود و می تواند علت اصلی-پیدا کردن-شکست های میدانی باشد.

منبع تغذیه و افت ولتاژ

ولتاژ خروجی منبع تغذیه شما لزوماً ولتاژی نیست که سیم پیچ رله تجربه می کند. تغییرات در منبع تغذیه و افت ولتاژ در سیم کشی می تواند منجر به اختلاف قابل توجهی شود.

منابع تغذیه تنظیم نشده، که اغلب مبتنی بر یک ترانسفورماتور، یکسو کننده و خازن ساده هستند، می‌توانند ولتاژی بسیار بالاتر از اسمی داشته باشند، اما با افزایش بار به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابند. هنگامی که سایر قسمت‌های سیستم جریان می‌گیرند، ولتاژ موجود برای سیم‌پیچ رله می‌تواند به طور غیرمنتظره‌ای کاهش یابد.

علاوه بر این، مقاومت سیم کشی خود می تواند مشکل ساز باشد. سیم گیج بلند یا نازک که بین مدار راه انداز و سیم پیچ رله اجرا می شود، می تواند باعث افت ولتاژ قابل توجهی شود، به خصوص برای رله هایی با مقاومت سیم پیچ کمتر که جریان بیشتری می کشند. منبع تغذیه 24 ولت ممکن است فقط 22.5 ولت را به پایانه های سیم پیچ برساند اگر مقاومت سیم کشی به درستی در نظر گرفته نشود.

به همین دلیل، این یک مرحله ضروری برای عیب یابی و تایید طراحی است که همیشه ولتاژ را مستقیماً در پایانه های سیم پیچ اندازه گیری کنید، در حالی که رله در حال روشن شدن است. این اندازه‌گیری ولتاژ عملیاتی واقعی را نشان می‌دهد و هر مشکلی را در مورد کاهش منبع تغذیه یا تلفات سیم‌کشی آشکار می‌کند.

پیری و پوشیدن مکانیکی

در طول عمر عملیاتی طولانی، که معمولاً در میلیون‌ها سیکل اندازه‌گیری می‌شود، خواص مکانیکی یک رله می‌تواند تغییر کند، که می‌تواند به‌طور نامحسوس بر کشش- ولتاژ آن تأثیر بگذارد.

فنر برگشتی می تواند خستگی را تجربه کند و باعث شود تا مقداری از کشش خود را از دست بدهد. فنر ضعیف‌تر مخالفت کمتری با نیروی مغناطیسی ایجاد می‌کند، که می‌تواند کشش لازم- در ولتاژ را در طول زمان کمی کاهش دهد.

برعکس، مکانیسم محوری آرمیچر ممکن است دچار سایش شود یا آلاینده هایی مانند گرد و غبار و خاک می توانند وارد محفظه رله شوند. این می تواند اصطکاک مکانیکی را افزایش دهد که باید بر آن غلبه کرد، که به نوبه خود کشش مورد نیاز ولتاژ را افزایش می دهد.

اینها معمولاً اثرات جزئی-دراز مدت هستند. با این حال، در برنامه‌هایی که نیاز به قابلیت اطمینان بسیار بالا یا طول عمر فوق‌العاده طولانی دارند، مانند ارتباطات راه دور یا زیرساخت‌های حیاتی، این عوامل پیری می‌توانند مرتبط باشند و ممکن است انتخاب رله‌ای با حاشیه طراحی بزرگ‌تر را تضمین کنند.

راهنمای عملی انتخاب

انتخاب رله مناسب یک فرآیند سیستماتیک است که نظریه را به روشی عینی و قابل تکرار تبدیل می کند. با تمرکز بر بدترین{1}}شرایط عملیاتی، مهندسان می‌توانند قطعه‌ای را انتخاب کنند که نه تنها کاربردی باشد، بلکه واقعاً قوی باشد.

ولتاژ عملیاتی سیستم را تعریف کنید

طراحی خود را صرفاً بر اساس ولتاژ اسمی منبع تغذیه قرار ندهید. شما باید حداقل ولتاژ مطلقی را که منبع تغذیه شما به مدار درایور رله در تمام شرایط عملیاتی ممکن ارائه می دهد تعیین کنید.

یک برنامه کاربردی خودرو را در نظر بگیرید. در حالی که سیستم اسمی 12 ولت است، دینام معمولاً باس را در 13.8 ولت در هنگام کار موتور نگه می دارد. با این حال، در طول یک میل لنگ سرد در یک روز زمستانی، ولتاژ باتری می تواند به طور لحظه ای به 9 ولت یا حتی کمتر کاهش یابد. برای این سیستم، حداقل ولتاژ طراحی مطلق شما 9 ولت است.

بدترین-دمای مورد را تعیین کنید

در مرحله بعد، حداکثر دمای محیطی که رله در محصول شما تجربه می کند را شناسایی کنید. واقع بین و محافظه کار باشید. گرمای تولید شده توسط اجزای مجاور مانند پردازنده ها، مقاومت های برق یا سایر رله ها را در نظر بگیرید.

اگر محصول یک واحد کنترل موتور (ECU) نصب شده در محفظه موتور باشد، دمای محیط به راحتی می تواند به 105 درجه یا بالاتر برسد. همیشه بهتر است یک حاشیه ایمنی به این مقدار اضافه کنید. اگر مطمئن نیستید، از ترموکوپل ها بر روی نمونه اولیه برای اندازه گیری دما در محل رله در بدترین حالت-استفاده کنید.

یک رله اسمی منطبق را انتخاب کنید

این ساده ترین قدم است. بر اساس ولتاژ نامی سیستم خود، یک رله با ولتاژ اسمی سیم پیچ منطبق را انتخاب کنید. برای سیستم خودرو 12 ولت، جستجوی خود را با فیلتر کردن رله ها با سیم پیچ اسمی 12 ولت دی سی آغاز می کنید.

بررسی ولتاژ باید-

این آخرین و حیاتی ترین بررسی است. ولتاژ مشخص شده رله باید-در دمای مرجع خود (مثلاً 25 درجه) کار کند. بیایید فرض کنیم یک رله 12VDC کاندید دارای ولتاژ کار باید 75% ولتاژ اسمی باشد. این 9.0 ولت در 25 درجه است.

اکنون، باید این مقدار را برای بدترین-حداکثر دمای مورد خود از مرحله 2 تنظیم کنید. با استفاده از اصول جبران دما، باید ولتاژ مورد انتظار باید-در 105 درجه محاسبه شود. افزایش 80 درجه ای (105 درجه - 25 درجه) به طور قابل توجهی مقاومت سیم پیچ و در نتیجه ولتاژ مورد نیاز را افزایش می دهد. یک محاسبه دقیق ممکن است نشان دهد که کشش لازم-در ولتاژ 105 درجه به تقریباً 11.8 ولت افزایش یافته است.

بررسی نهایی این است که حداقل ولتاژ مطلق سیستم شما (9 ولت از مرحله 1) را با بدترین{2}}کشش{3}} مورد نیاز رله در ولتاژ (11.8 ولت از این مرحله) مقایسه کنید. در این سناریو، 9 ولت کمتر از 11.8 ولت است. این رله انتخاب مناسبی نیست. در دمای اتاق به‌طور قابل‌اطمینانی روی میز آزمایش فعال می‌شود، اما به احتمال بسیار{10}}در حالت استارت{11}}در وسیله نقلیه به داخل کشیده نمی‌شود.

اقدام صحیح این است که یا یک رله متفاوت با درصد کارکرد کمتر- (مثلاً 65%) پیدا کنید یا یک مدار محرک قوی‌تر، مانند مبدل تقویت‌کننده کوچک یا یک درایور ولتاژ تنظیم‌شده، پیاده‌سازی کنید که می‌تواند ولتاژ بالای 11.8 ولت را همیشه به سیم‌پیچ تضمین کند.

عیب یابی مشکلات رایج

هنگامی که مدار رله بد رفتار می کند، این مشکل اغلب به سوء تفاهم یا استفاده نادرست از کشش{0}}در اصول ولتاژ بازمی گردد. یک رویکرد سیستماتیک برای تشخیص می تواند به سرعت علت اصلی را شناسایی کند.

تسلط بر کشش{0}}در ولتاژ

ما ثابت کرده‌ایم که کشش{0}}ولتاژ یک رله بسیار بیشتر از یک عدد استاتیک در یک صفحه داده است. این یک پارامتر دینامیکی است که اساساً با فیزیک الکترومغناطیس و مکانیک مرتبط است و به شدت تحت تأثیر عوامل واقعی- جهان مانند دما و یکپارچگی منبع تغذیه است.

یک طراحی موفق و قابل اعتماد نه بر مشخصات ایده آل، بلکه بر تجزیه و تحلیل دقیق و محافظه کارانه بدترین شرایط-مورد تکیه دارد. نکات کلیدی این است که همیشه برای ولتاژ باید-و نه مقدار معمولی طراحی شود، و اثرات دما بر آن نیاز را به دقت در نظر بگیرید.

با دنبال کردن یک فرآیند انتخاب سیستماتیک-تعریف محدودیت‌های سیستم، محاسبه عوامل محیطی، و تأیید ولتاژ لازم{1}در برابر حداقل منبع{2}}شما، مهندسان می‌توانند از مدارهایی که به سادگی کار می‌کنند حرکت کنند. آنها می توانند سیستم هایی را طراحی کنند که برای کل عمر عملیاتی مورد نظرشان واقعاً قوی، قابل پیش بینی و قابل اعتماد باشند.

همچنین ببینید

ولتاژ کششی و رهاسازی رله به چه معناست؟

کاربرد رله در سیستم های تولید برق خورشیدی

نحوه تشخیص بین کنتاکت های معمولی باز و معمولی بسته یک رله

نحوه انتخاب رله و جعبه فیوز مناسب خودرو