رله و سایر دستگاه های سیم پیچ چند سوال گیج کننده دارند: اگر منبع DC را به صورت معکوس وصل کنید، چگونه رله می تواند همچنان کار کند؟ چگونه یک ولتاژ متناوب می تواند بار را به طور مداوم جذب و نگه دارد؟
رله ها و سایر دستگاه های مبتنی بر سیم پیچ القایی در تمام سیستم های کنترل رایج هستند. بیشتر اوقات، ما آن ها را به هم وصل می کنیم و آن ها را فراموش می کنیم – به نظر می رسد که آن ها برای چندین سال به درستی کار می کنند. اما اگر توقف کنیم و به اصل عملکرد میدان های مغناطیسی فکر کنیم، چند سوال گیج کننده پیدا می کنیم که می توانیم آن ها را درک کنیم یا به سادگی نادیده بگیریم.
🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل
آیا قطبیت سیم پیچ DC مهم است؟
پاسخ به این سوال به نوع رله بستگی دارد، اما برای بخش مرموز پاسخ، ما فقط از یک رله مکعب یخ DC استاندارد بدون افزودنی های محافظ یا نشانگرهای LED استفاده می کنیم.
رله سیم پیچ 24 ولت DC استاندارد در سبک “مکعب یخ”.
این افزونه ها که شامل دیودهای فلای بک و MOV علاوه بر نشانگرهای وضعیت LED هستند، می توانند با اتصالات پلاریزه یا کلیددار متصل شوند. این کار تکنسین را مجبور می کند که دستگاه را به درستی نصب کند یا خطر خرابی را به همراه دارد.
با این حال، برای یک رله DC همه منظوره، سیم پیچ با ولتاژ 5، 12 یا 24 ولت مشخص می شود و نمودار سیم کشی اغلب فاقد نمادهای مثبت (+) و منفی (-) است. از طریق آزمون و خطا می توان ثابت کرد که مهم نیست از کدام راه منبع DC را وصل می کنید، رله با موفقیت کنتاکت ها را روشن و سوئیچ می کند.
میدان های مغناطیسی: مخالفان جذب می شوند
من در ابتدا نگران این مشاهده بودم. در تجربه قبلی، هنگامی که با عبور جریان الکتریکی به دور یک هسته آهنی، میدان الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنید، طبق قانون سمت راست هر متن فیزیک، میدان مغناطیسی قطب شمال و جنوب خاصی را ایجاد می‌کند.
اگر جریان اطراف یک سیم پیچ معکوس شود، قطبیت میدان مغناطیسی نیز معکوس می شود.
اگر بار فلزی (کنتاکت های سوئیچ یا پیستون شیر برقی) را در این میدان مغناطیسی قرار دهید، در مقابل فنر برگشتی معمولی هنگام روشن شدن جذب می شود.
اگر سیم های تغذیه و در نتیجه میدان مغناطیسی معکوس شده باشند، آیا نباید بار را به جای کشیده شدن در موقعیت خود، بیشتر دور انداخت؟
پاسخ به این رمز و راز این است که دستگاه بار، در این مورد، مجموعه تماس یا پیستون را در نظر بگیرید. این جسم از فلز آهنی و حاوی آهن ساخته شده است. این یک آهنربای دائمی نیست. آهنربای دائمی شامل یک قطب شمال و جنوب از پیش تعیین شده است که اغلب بر روی خود آهنربا مانند صفحه قطب نما برچسب گذاری شده است.
در یک نمونه پروژه علمی کلاسیک، یک میخ با سیم پیچیده شده و ولتاژ DC اعمال می شود. میخ برای نشان دادن ایجاد یک سیم پیچ الکترومغناطیسی، براده های آهن را جذب می کند.
این فلز آهنی در جزء متحرک در جای خود قفل نشده است – وقتی میدان مغناطیسی انرژی می گیرد، قطبیت هم تراز می شود. در لحظه‌ای که اتفاق می‌افتد، عناصر آهنی خود را به گونه‌ای هماهنگ می‌کنند که جذب میدان شوند، مهم نیست کدام قطب از میدان انرژی‌زا خود را نشان می‌دهد.
به این ترتیب، بدون توجه به قطبیت، هنگام اعمال میدان مغناطیسی، کنتاکت های سوئیچ یا پیستون در برابر نیروی فنر جذب می شوند.
با این حال، لطفاً توجه داشته باشید که یک شماتیک باید نحوه سیم کشی دستگاه را تعیین کند. دانستن فیزیک اجازه اتصال نادرست دستگاه را نمی دهد، که می تواند به سایر دستگاه های افزودنی یا عناصر کنترل سری آسیب برساند.
چرا یک کویل AC به طور مداوم روشن و خاموش نمی شود؟
با توجه به پاسخ قبلی ما، منطقی است که سیم پیچی که با ولتاژ AC عرضه می شود، مجموعه تماس را بدون توجه به قطبیت جذب کند.
با این حال، ولتاژ AC در یک دستگاه میدانی مشکل جدیدی را ارائه می دهد.
هر نیم چرخه (که برای ولتاژ 60/50 هرتز 120 یا 100 بار در ثانیه است)، ولتاژ به 0 ولت کاهش می یابد، سپس دوباره شروع به افزایش می کند. حتی با تغییر فاز هسته القایی، کاهش مداوم ولتاژ مهندس را به این باور می رساند که نیروی جذب به طور مکرر محو می شود و احتمالاً به فنر اجازه می دهد قبل از اینکه دوباره جذب شود، تماس را به حالت عادی برگرداند. دستگاه کوچک و به اندازه کافی سریع برای پاسخ دادن است.
نتایج این یک فاجعه خواهد بود. نه تنها رله با صدای بلند صحبت می‌کند، بلکه طول عمر به شدت کاهش می‌یابد و باز و بسته شدن جزئی کنتاکت‌ها قوس می‌شود و بدون تسکین جرقه می‌زند.
رله های AC صنعتی را می توان با 12 (نشان داده شده در بالا)، 24، 120 یا 220 ولت AC، بسته به مدل، برق داد. حتی کنتاکتورهای دارای سیم پیچ AC نیز از همان عملکرد فیزیکی پیروی می کنند.
بنابراین سیم پیچ AC چگونه کار می کند تا از بهم خوردن سریع کنتاکت های باز/بستن با عبور ولتاژ از صفر در هر نیم چرخه جلوگیری کند؟
تغییر فاز در مدارهای القایی AC
در بسیاری از دستگاه های AC، سیم پیچ اولیه نیروی نگهدارنده لازم برای حرکت مجموعه تماس یا پیستون را فراهم می کند. بخشی از سیم پیچ با یک حلقه محافظ مسی، معمولاً در اطراف لبه سیم پیچ طراحی شده است. این به عنوان “سایه زدن” بخشی از سیم پیچ شناخته می شود، درست مانند سایه که نور و انرژی گرمایی را مسدود می کند.
نتیجه این “سایه دهی” روی سیم پیچ، تغییر فاز جزئی فقط بخشی از میدان مغناطیسی از سلف است. افست زمان تضمین می کند که میدان مغناطیسی ناشی از جریان هرگز به طور کامل از بین نمی رود، بنابراین از صدا و صدای تماس یا پیستون جلوگیری می کند.
این مفهوم سایه‌زنی همچنین در موتورهای تک‌فاز «قطب سایه‌دار» استفاده می‌شود، که از همان تغییر فاز جزئی برای اطمینان از شروع چرخش موتور در جهت ثابت (CW یا CCW) استفاده می‌کنند. این نیاز به خازن و سوئیچ گریز از مرکز را نفی می کند تا پس از رسیدن به سرعت چرخش کامل باز شوند، مانند مواردی که در موتور استارت خازن فاز تقسیم می شوند.
یک رله مکعب یخ کویل AC کلاسیک با ولتاژ کاری 220/240 AC.
دستگاه های الکترومکانیکی در مدارهای کنترلی
بدون شک، مفهوم حرکت رانده شده توسط میدان های مغناطیسی، که توسط جریان الکتریکی ایجاد می شود، مطلقاً رایج ترین روش تامین انرژی برای رانش دستگاه های بار است.
در حین کار کردن دستگاه‌ها، به راحتی می‌توان دستگاه‌های صحرایی را مسلم دانست. با این حال، صرف زمان برای درک علم می‌تواند به تشخیص خرابی‌ها و بازگرداندن سریع ماشین‌ها به سرویس کمک زیادی کند و حتی می‌تواند با استفاده از دستگاه‌های مناسب برای هر موقعیت، از خرابی‌های آینده جلوگیری کند.
برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.
منبع:
