Automobilinės relės - tai maži elektriniai komponentai, dar vadinami elektromagnetiniais jungikliais, kurie yra neatsiejama kiekvieno šiuolaikinio automobilio dalis. Jos atlieka lemiamą vaidmenį transporto priemonės elektros sistemos veikime ir visų elektros energijos vartotojų, tokių kaip žibintai, varikliai ir oro kondicionieriai, valdyme.
Šiuolaikinių automobilių elektros sistemos yra labai išplėstinės, jose gausu elektros energijos vartotojų. Dauguma lengvųjų automobilių elementų (išskyrus kai kuriuos, pvz., 5V kaitinimo žvakes ar multimedijos įrenginius) yra maitinami 12 V įtampos srove. Relės supaprastina šių sistemų konstrukciją ir padaro jas saugesnes.
Relės veikimo principas
Elektromagnetinė relė yra prietaisas, kurio veikimo principas grindžiamas elektromagnetizmo dėsniais. Kai per laidininką teka elektros srovė, aplink jį susiformuoja magnetinis laukas. Būtent šis reiškinys ir yra relės širdis.
Relė veikia kaip mechaninis stiprintuvas. Nedidelė srovė valdymo grandinėje (dažnai vos kelių miliamperų) gali valdyti daug galingesnę srovę darbo grandinėje.
Pagrindinės dalys:
- Elektromagnetas - tai varinė ritė, suvyniota ant geležies šerdies. Kai per relės ritę praleidžiama elektros srovė, ji tampa magnetu.
- Armatūra - tai judantis metalinis elementas (plokštelė), kuris pritraukiamas prie elektromagneto, kai šis įjungiamas. Ji mechaniškai sujungta su kontaktų sistema.
- Spyruoklė - užtikrina, kad armatūra grįžtų į pradinę padėtį, kai elektromagnetas išjungiamas. Išėjimo būsenoje inkaras prilaikomas spyruoklės.
- Kontaktai - sunkios perjungimo vietos, pagamintos iš tvirtos, laidžios medžiagos, skirtos atlaikyti didelę srovę. Kai armatūra sukasi, ji sujungia didelės-galios kontaktų rinkinį (30 ir 87 kaiščius).
- Korpusas - visa konstrukcija įmontuota į plastikinį arba metalinį korpusą, kuris apsaugo vidaus dalis nuo dulkių, drėgmės ir mechaninių pažeidimų.
Veikimo eiga:
- Poilsio būsena (išjungta): Kai, pavyzdžiui, priekiniai žibintai išjungti, į relės ritę neteka srovė. Spyruoklė laiko armatūrą vietoje, todėl didelės galios kontaktai yra atskirti.
- Aktyvinimas (įjungta): Vairuotojas, pavyzdžiui, perjungia priekinių žibintų jungiklį prietaisų skydelyje. Maža srovė pasiekia relės ritę, kuri sukuria magnetinį lauką ir pavirsta elektromagnetu.
- „Spragtelėjimas“: Ritės sukuriama magnetinė jėga dabar yra pakankamai stipri, kad įveiktų spyruoklės įtempimą. Ji staigiu judesiu traukia metalinę armatūrą link savęs.
- Galia teka: Kai armatūra sukasi, ji sujungia didelės galios kontaktų rinkinį, užbaigdama didelės galios grandinę ir srovė ima tekėti į vartotoją (pvz., priekinius žibintus).
- Išjungimas (išjungta): Kai jungiklis išjungiamas, maža srovė į ritę nutrūksta. Magnetinis laukas akimirksniu žlunga. Spyruoklė traukia armatūrą atgal į ramybės padėtį, kontaktai atsiskiria, ir srovė nustoja tekėti į vartotoją.
Relių privalumai ir trūkumai
Relės pasižymi keliais svarbiais privalumais, dėl kurių jos plačiai naudojamos:
- Galvaniška izoliacija: Valdymo grandinė ir darbo grandinė yra visiškai atskirtos, sujungtos tik magnetiniu lauku. Tai užtikrina saugumą.
- Didelės srovės perjungimas: Relės gali perjungti labai didelius srovės kiekius - kai kurios pramonės relės išlaiko šimtus amperų.
- Atsparumas trukdžiams: Jos atsparesnės elektromagnetiniams trukdžiams nei puslaidininkiai ir gali dirbti plačiame temperatūrų diapazone.
- Supaprastina sistemą: Relės leidžia naudoti plonesnius laidus ir paprastesnius jungiklius, sumažinant sistemos sudėtingumą ir kaštus.
Tačiau relės turi ir trūkumų:
- Mechaninis dėvėjimasis: Kadangi relės yra mechaninės, jos dėvisi - kontaktai gali oksiduotis, spyruoklės nusilpti.
- Ribotas perjungimo greitis: Tipinė relė perjungia per kelis milisekundžius, o puslaidininkis - per mikrosekundžių dalis.
- Energijos suvartojimas: Ritė nuolat vartoja srovę, kad palaikytų magnetinį lauką.
Relių tipai automobiliuose
Automobilių relės yra įvairios ir pritaikomos skirtingiems poreikiams:
- Įprastai atvira relė (NO): Kontaktai užsidaro po aktyvavimo.
- Įprastai uždaryta relė (NC): Kontaktai yra uždaryti, atsidaro po aktyvavimo. Naudojama, pavyzdžiui, automobilio signalizacijų ir blokavimų maitinimui.
- Perjungimo relė (SPDT): Perjungia tarp dviejų grandinių.
Pagal funkcijas automobiliuose skiriamos šios relės:
- Starterio relė: Leidžia silpnu rakteliu valdyti galingą starterio motorą, reikalingą automobilio varikliui užvesti.
- Šviesos relės: Valdo automobilio apšvietimo sistemos jungiklį, įjungdamos priekines ir galines šviesas.
- Kondicionieriaus relė: Valdo kompresoriaus įjungimą ir išjungimą.
- Integruotos relės: Pavyzdžiui, kai kuriuose automobiliuose priekinių žibintų sistemoje integruota relė atlieka automatinį priekinių, rūko žibintų ir galinių rūko žibintų gesinimą.
- Impulsinės relės: „Atsimena“ savo būseną net ir nutrūkus maitinimo srovei. Jos valdomos spyruokliniais grįžtamaisiais jungikliais (mygtukais), sujungtais lygiagrečiai vienas su kitu.
all different types of relays explained and their uses
Relių naudojimas automobiliuose
Kukli elektromechaninė relė dešimtmečius buvo automobilių darbo arkliukas. Kiekvieną kartą užvedę automobilį, įjungę priekinius žibintus arba paspaudę garsinį signalą, naudojate relę. Tai girdite kaip silpną spragtelėjimą iš po prietaisų skydelio arba gaubto.
Automobilių relė veikia kaip mažas, galingas jūsų automobilio subtilių jungiklių apsaugas. Ši paprasta funkcija yra šiuolaikinių automobilių elektros sistemų pagrindas. Tai leidžia saugiai ir patikimai veikti galingoms dalims, pvz., kuro siurbliams, starteriams ir aušinimo ventiliatoriams.
Didelės galios įrenginiams jūsų automobilyje reikia daug elektros energijos. Priekiniai žibintai gali vartoti 10-15 amperų srovę, radiatoriaus ventiliatorius gali ištraukti daugiau nei 20 amperų. Ploni laidai ir subtilūs vidiniai kontaktai akimirksniu perkaistų, išsilydytų, lankuotų ir galėtų lengvai sukelti gaisrą. Įprastas prietaisų skydelio jungiklis gali valdyti tik nedidelę stiprintuvo dalį, dažnai mažiau nei 0,5 ampero. Relė elegantiškai išsprendžia šį pavojingą neatitikimą. Prietaisų skydelyje esantis jungiklis siunčia tik labai mažą signalo srovę į relę, o ši atlieka sunkų didelės galios grandinės perjungimą.
Relės automobilyje naudotinos visais atvejais, kai reikia valdyti didelės galios elektros prietaisus, kurių srovė viršija 10A, arba kai norite apsaugoti originalius jungiklius nuo perkrovos. Taip pat relės būtinos montuojant papildomą įrangą, tokią kaip LED šviestuvai, papildomi žibintai, elektriniai suktuvai ar garso sistemos. Šiuolaikiniuose automobiliuose galima rasti nuo 15 iki 30 skirtingų relių, atliekančių įvairias funkcijas.
Relių ir automobilio elektros sistemos supaprastinimas
Automobilinės relės žymiai supaprastina automobilio elektros sistemos konstrukciją ir padaro ją saugesnę. Vietoje to, kad kiekvienam didelės galios elektros energijos vartotojui būtų tiesiami stori laidai per visą ilgį, relės leidžia:
- Sistemoje naudoti mažiau storų laidų.
- Jungikliai yra patvaresni, o kontaktai nesudega.
- Egzistuoja mažesnė tikimybė sugadinti sistemą.
- Galima naudoti paprastesnius, o kartu ir pigesnius jungiklius.
Relių gedimai ir diagnostika
Relės genda dėl įvairių priežasčių, o tinkama diagnostika gali sutaupyti laiko ir pinigų. Kiekviena iš elektromagnetinių relių turi tam tikrą patvarumą, tačiau jos nusidėvėjimas gali būti pagreitintas vibracijos, drėgmės, teršalų patekimo ar netinkamo montavimo.
Dažni relių gedimai:
- Prastas kontaktas dėl oksidacijos.
- Grandinės perkrova.
- Pačios relės pažeidimas (pvz., nutrūkusi ritė, sugadinti kontaktai).
- Mechaninis susidėvėjimas (spyruoklės nusilpimas, kontaktų pažeidimas).
Dėl šių gedimų komponentas gali nustoti veikti visiškai, veikti su pertrūkiais, likti įjungtas, kai neturėtų, arba greitai spragtelėti saugiklių dėžutėje be jokio komponento suaktyvinimo.
Diagnostikos žingsniai:
- Vizuali apžiūra: Patikrinkite, ar relės korpusas nepažeistas, ar nėra degėsių ar korozijos žymių.
- Pakeitimas žinoma veikiančia rele: Greičiausias diagnostikos žingsnis - įtariamą relę pakeisti identiška, veikiančia rele iš tos pačios saugiklių dėžutės.
- Testavimas multimetru:
- Ritės varžos matavimas (85 ir 86 kaiščiai): Nustatykite multimetrą varžos (Ω) matavimui. Palieskite zondus prie 85 ir 86 kaiščių. Turėtumėte matyti rodmenį, paprastai nuo 50 iki 120 omų. "OL" arba begalinis pasipriešinimas reiškia nutrūkusį laidą, o artimas nuliui - trumpąjį jungimą.
- Kontaktų tęstinumo testas ramybės būsenoje (30 ir 87 kaiščiai): Perjunkite multimetrą į tęstinumo nustatymą. Palieskite zondus prie 30 ir 87 kaiščių. Neturėtų pypsėti. Jei pypsi, kontaktai įstrigo uždaryti. Jei relė turi 87a kaištį, patikrinkite tarp 30 ir 87a kaiščio.
- Relės įjungimas ir kontaktų testas: Prijunkite 9V arba 12V maitinimo šaltinį prie 85 ir 86 kaiščių (poliškumas paprastai nesvarbu). Kol relė yra įjungta ir girdimas spragtelėjimas, vėl išbandykite kontaktus su multimetru tarp 30 ir 87 kaiščių. Dabar jis turėtų pypsėti, nurodant, kad vidinis jungiklis tinkamai užsidarė.
Jei po valymo ir remonto relė vis tiek neveikia, tai gali būti dėl vidinio elektromagneto arba relės kontaktinių taškų pažeidimo, tokiu atveju pirmenybė teikiama visos relės keitimui.
Relių priežiūra ir montavimas
Automobilių relės turi būti reguliariai prižiūrimos ir tikrinamos, kad būtų užtikrintas jų stabilus veikimas ilgą laiką.
Priežiūros rekomendacijos:
- Reguliarus valymas: Po tam tikro naudojimo laiko ant relės gali susikaupti dulkių ir nešvarumų, dėl kurių kontaktiniai taškai gali oksiduotis. Reikia reguliariai valyti ir tikrinti.
- Kontaktų tepimas: Relės kontaktinius taškus reikia gerai sutepti, kad srovė tekėtų lengvai ir stabiliai.
- Įtampos tikrinimas: Multimetru reguliariai tikrinkite relės įtampą, kad ji veiktų normalia įtampa.
Montavimo ypatumai:
- Tinkamos vietos parinkimas: Relė turi būti montuojama sausoje, apsaugotoje nuo karščio vietoje, apsaugotoje nuo vibracijų, drėgmės ir dulkių.
- Tinkamas laidų storis: Naudokite tinkamo storio laidus pagal apkrovos srovę.
- Patikimas įžeminimas: Užtikrinkite patikimą įžeminimą ir apsaugą saugikliais.
- Lizdai: Visada rinkitės relę su lizdais (socket) vietoj tiesioginio laidų prijungimo. Tai leidžia lengvai pakeisti sugedusią relę.
- Montavimo kryptis: Smūgio kryptį rekomenduojama padaryti statmeną kontakto ir armatūros judėjimo krypčiai, kad būtų efektyviai pagerintas normaliai uždaro kontakto atsparumas vibracijai ir smūgiams.
- Atstumas tarp relių: Kai kelios relės yra sumontuotos arti viena kitos, tai sukels neįprastą šilumos gamybą, todėl rekomenduojamas 2 mm žingsnis.
Relės ateitis automobiliuose
Nors elektromechaninės relės dešimtmečius buvo automobilių darbo arkliukas, šiuolaikinėje elektronikoje jos palaipsniui keičiamos puslaidininkių perjungikliais - tranzistoriais, tiristoriais, MOSFET. Šie komponentai yra greiti, tylūs, kompaktiški ir neturi judančių dalių. SSR (puslaidininkinės relės) naudoja puslaidininkius, kad elektroniniu būdu įjungtų ir išjungtų grandinę, neturėdami ritės, armatūros ir spragtelėjusių kontaktų.
SSR tampa įprasta ECU (variklio valdymo blokuose) ir BCM (kėbulo valdymo moduliuose), skirtuose valdyti kuro purkštukus ar uždegimo rites. Didelis greitis ir ilgas tarnavimo laikas yra labai svarbūs šiose programose. Tačiau ten, kur reikia perjungti labai didelius srovės kiekius arba aukštas įtampas, relės vis dar pranašesnės. Hibridinės sistemos, kuriose puslaidininkiai valdo reles, tampa vis populiaresnės, o išmaniosios relės su integruotais mikroprocesoriais atsiranda pramonės automatikoje.
Relės išlieka esminiu tarpiniu elementu, paverčiančiu švelnų vairuotojo prisilietimą galingu veiksmu, užtikrinančiu, kad sudėtingos šiuolaikinių automobilių elektros sistemos veiktų patikimai ir saugiai.