Een relais is een elektrisch bediende schakelaar die wordt gebruikt om hoogspanning of hoge stroom te regelen met behulp van een klein signaal. Het zorgt voor elektrische scheiding tussen besturings- en belastingscircuits, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid worden verbeterd. Relais worden gebruikt in energiesystemen, machines, voertuigen en automatisering. In dit artikel wordt in detail uitgelegd hoe relais werken, hun onderdelen, typen, classificaties, toepassingen, storingen en ontwerptips.
Overzicht van relais
Een relais is een elektrisch bediende schakelaar die is ontworpen om een kleine stroom met een laag vermogen een veel grotere stroom te laten regelen, waardoor het een basisonderdeel is in moderne elektrische en elektronische circuits. Deze mogelijkheid is vereist in toepassingen waar directe besturing van hoogspannings- of hoogstroomapparaten veiligheidsrisico's kan opleveren of de efficiëntie kan verminderen. Door de bedieningszijde te isoleren van de voedingszijde, beschermen relais gevoelige circuits met een laag vermogen tegen spanningspieken, pieken en andere potentieel schadelijke elektrische spanningen. Naast veiligheid maken relais automatisering mogelijk, waardoor controllers, microcontrollers en sensoren op betrouwbare wijze zware lasten kunnen bedienen, zoals motoren, verlichtingssystemen, HVAC-units en industriële machines.
Functies van het relais
Een relais is een type schakelaar dat elektriciteit gebruikt om andere elektrische circuits aan te sturen. In een relais zit een draadspoel. Wanneer elektriciteit door de spoel stroomt, ontstaat er een magnetisch veld. Dit magnetische veld trekt aan een klein metalen stukje, een anker genaamd, dat beweegt en de positie van de contacten verandert. De contacten zijn gesloten om elektriciteit door te laten of open om de stroom te stoppen.
Het proces werkt in stappen:
• Spoel ontvangt elektriciteit - er vormt zich een magnetisch veld.
• Anker beweegt - contacten worden in- of uitgeschakeld.
• Spoel wordt uitgeschakeld - een veer verplaatst het anker terug naar zijn startpositie.
Onderdelen van een relais
Relais is een elektrische schakelaar die een elektromagneet gebruikt om te werken. Het belangrijkste inductieve deel is de spoel en kern, die een magnetische kracht genereert wanneer een elektrische stroom een magnetisch veld creëert. Deze assemblage wordt vaak beschermd door een behuizing.
Het mechanische schakelmechanisme omvat de armatuur, die beweegt als reactie op de magnetische kracht en zorgt voor een mechanische bias voor de bediening. Een veer werkt om het anker in zijn oorspronkelijke positie te herstellen wanneer het magnetische veld wordt verwijderd; Deze veer is vaak gemaakt van een zilverlegering voor de geleidbaarheid.
De elektrische schakelactie vindt plaats bij de contacten: het bewegende contact wordt fysiek verplaatst door het anker om circuits aan te sluiten of los te koppelen, terwijl de vaste contacten (NO/NC) de normaal open (NO) of normaal gesloten (NC) toestand van het relais vertegenwoordigen, die de standaardverbinding van het circuit bepalen.
Specificaties van de relaisspoel
| Parameter | Wat het betekent | Voorbeeld (5 V Relais) |
|---|---|---|
| Spoel weerstand | De weerstand van de spoel, berekend als spanning gedeeld door stroom. | R = 5V ÷ 0,07A = 71Ω |
| Spoel Kracht | De hoeveelheid elektrisch vermogen die de spoel gebruikt, berekend als spanning maal stroom. | P = 5V × 0,07A = 0,35W |
| Pull-In Spanning | De spanning waarbij het relais begint te schakelen. Meestal rond de 75-80% van de nominale spanning. | 3,8-4 V |
| Uitval Spanning | De spanning waaronder het relais wordt uitgeschakeld. Meestal ongeveer 10-30% van de nominale spanning. | 1-1,5 V |
Schakelen van relaiscontact
AC-schakeling
Bij het schakelen van wisselstroombelastingen gaat de stroom op natuurlijke wijze door nul in elke cyclus van de wisselstroom. Dit helpt elektrische bogen te stoppen die zich kunnen vormen wanneer contacten worden geopend, waardoor AC-schakeling gemakkelijker en minder schadelijk voor de relaiscontacten wordt.
DC-schakeling
DC is constant en gaat niet door nul. Dit maakt het waarschijnlijker dat er een boog ontstaat wanneer contacten worden geopend. Deze bogen kunnen de contacten beschadigen of lassen, dus speciale zorg is nodig bij het gebruik van relais met DC-belastingen.
Methoden om vonkvorming te voorkomen
• Flyback-diodes: Vaak gebruikt voor DC-belastingen om stroom veilig om te leiden.
• RC snubbers: Gebruikt voor zowel AC als DC om spanningspieken te beperken.
• Metaaloxidevaristoren (MOV's): Onderdrukken hoogspanningstransiënten en beschermen contacten.
Gangbare relaistypen en hun toepassingen
| Type relais | Voordelen | Typische toepassingen |
|---|---|---|
| Elektromechanisch Relais (EMR) | Kosteneffectief, zorgt voor een duidelijke elektrische scheiding tussen besturings- en belastingscircuits | Gebruikt in industriële besturingen, huishoudelijke apparaten en autosystemen |
| Het Relais van het riet | Hoge schakelsnelheid, compact formaat, afgedicht voor bescherming en geschikt voor laagstroomsignalen | Wordt vaak gebruikt in communicatieapparatuur, testinstrumenten en signaalrouteringssystemen |
| Solid-state relais (SSR) | Geen bewegende delen, stille werking, hoge schakelsnelheid en lange levensduur | Ideaal voor automatisering, verwarmingssystemen en toepassingen die vaak moeten worden geschakeld |
| Vergrendeling Relais | Behoudt zijn positie, zelfs nadat de stroom is uitgeschakeld, energiezuinig | Gebruikt in geheugencircuits, batterijgevoede systemen en afstandsbedieningen |
Wat is beter?
Elk type relais is het meest geschikt voor specifieke situaties, afhankelijk van de vereisten van het circuit. Elektromechanische relais zijn eenvoudig en betaalbaar, waardoor ze nuttig zijn voor veel basisbesturingssystemen. Reed-relais zijn beter wanneer een snelle respons en een lage stroomsterkte vereist zijn, omdat ze snel schakelen en ter bescherming zijn afgedicht.
Solid-state relais staan bekend om hun stille en efficiënte prestaties omdat ze geen bewegende delen hebben, waardoor ze geschikt zijn voor circuits die vaak moeten worden geschakeld. Vergrendelingsrelais helpen energie te besparen, omdat ze in één positie kunnen blijven zonder continu stroom te gebruiken.
Relaisstoringen en hun oplossingen
| Veelvoorkomende storing | Oorzaak | Fix / Preventieve maatregel |
|---|---|---|
| Contact Putten of Lassen | Treedt op wanneer overmatige stroom of vonkvorming de relaiscontacten beschadigt | Gebruik contacten die geschikt zijn voor de juiste belasting en gebruik vlamboogonderdrukkingsapparaten zoals dempercircuits |
| Spoel Burn-out | Gebeurt wanneer de spoel wordt blootgesteld aan een hogere spanning of continue overstroom | Werk binnen de nominale spoelspanning en gebruik beschermende componenten om de piek te beperken |
| Contact Bounce of Chatter | Gevolg van trillingen, slechte montage of zwakke magnetische kracht van de spoel | Zorg voor een stevige relaismontage, de juiste spanning van de spoelaandrijving en een hoogwaardig relaisontwerp |
| Oxidatie of corrosie | Veroorzaakt door vocht, stof of blootstelling aan ruwe omgevingen | Gebruik afgedichte relais of relais met vergulde contacten voor laagstroomsignalen |
Verschillende toepassingen van relais
• Koplampen en mistlampen
• Besturing startmotor
• Motorstarters
• Besturing van de transportband
• Slimme lichtregeling
• Schakelen tussen apparaten
• Beveiliging tegen overstroom
• Bescherming tegen aardlek
• Lijn schakelen
• Routebepaling van seinen
• Luidspreker beveiligingscircuits
• Koelkasten (compressorrelais)
•Wasmachines
Conclusie
Relais zijn de basis voor een veilige en betrouwbare besturing van elektrische circuits. Hun vermogen om signalen te isoleren, verschillende belastingen aan te kunnen en automatisering te ondersteunen, maakt ze nuttig in veel systemen. Met de juiste selectie, de juiste bedrading en goede ontwerppraktijken bieden relais een lange levensduur en stabiele prestaties. Inzicht in hun werking en specificaties is vereist voor het bouwen van veilige en efficiënte circuits.
Veelgestelde vragen [FAQ]
1e kwartaal. Wat is relaiscontactmateriaal?
Het is het metaal dat wordt gebruikt op relaiscontacten, zoals zilver, goud of wolfraam. Het beïnvloedt de geleidbaarheid, de weerstand tegen vonken en de levensduur van het contact.
Vraag 2. Wat is relaishysterese?
Het is het verschil tussen de spanning die het relais inschakelt (pull-in) en de spanning die het uitschakelt (drop-out). Het voorkomt geklapper.
3e kwartaal. Kan één relais zowel AC- als DC-belastingen schakelen?
Ja, maar de AC- en DC-classificaties zijn verschillend. DC-belastingen zijn moeilijker te schakelen en hebben lagere spannings- en stroomlimieten nodig.
4e kwartaal. Waarom een relaisaansluiting gebruiken?
Het maakt eenvoudige vervanging van het relais mogelijk, beschermt de relaispennen tegen beschadiging en verbetert de veiligheid van de bedrading.
5e kwartaal. Wat betekent SPDT of DPDT in relais?
Deze beschrijven contactconfiguraties. SPDT stuurt één circuit aan met twee uitgangen. DPDT stuurt twee afzonderlijke circuits tegelijk aan.
Vraag 6. Wat is het verschil tussen NO- en NC-contacten?
GEEN (normaal open) contacten sluiten wanneer het relais wordt ingeschakeld. NC (normaal gesloten) contacten gaan open wanneer het relais wordt ingeschakeld.