Руководство по выбору реле с блокировкой: номиналы контактов, импульсный привод и размер счетчика

Однофазный настенный счетчик A 100 А должен сохранять свое последнее коммутационное состояние в течение 12-часового отключения электроэнергии, проводить полный рабочий ток домашнего хозяйства без сварки контактов и выдерживать тысячи циклов включения и отключения. Компонент, который выполняет все три функции, представляет собой реле с фиксацией, и он выполняет их, вообще не потребляя энергии после переключения.

Что такое реле с блокировкой? Двухпозиционный переключатель с механической памятью

Реле с фиксацией представляет собой двухпозиционный электромеханический переключатель, который меняет состояние коротким электрическим импульсом, а затем удерживает это состояние механически, без тока в катушке, пока второй импульс не изменит его.

Это определение имеет больший инженерный вес, чем кажется на первый взгляд. Обычное силовое реле зависит от возвратной пружины, которая возвращает его контакты в исходное положение, поэтому его катушка должна оставаться под напряжением до тех пор, пока нагрузка остается подключенной. Реле с магнитной фиксацией заменяет возвратную пружину постоянным магнитом, который обеспечивает удерживающее усилие в обоих положениях. Катушке достаточно преодолеть этот магнит всего на несколько миллисекунд, необходимых для перемещения якоря.

Реле с одной и двумя обмотками с фиксацией работают по-разному.

В конструкциях с двумя катушками используются отдельные обмотки установки и сброса. Достаточно полевого МОП-транзистора нижней стороны на каждой обмотке, полярность никогда не меняется, а прошивка остается простой. В конструкциях с одной катушкой экономятся контакты, но вынуждается драйвер менять ток через ту же обмотку, что означает Н-мост или биполярное питание. В счетчике, где реле расположено рядом с шунтом и измерительной ASIC, схему с двумя катушками обычно легче поддерживать в чистоте.

• Контакты сохраняют свое последнее положение при пропадании вспомогательного питания, поэтому неисправность на стороне управления не прерывает обслуживание потребителя.
• Путь нагрузки и путь управления остаются отдельными, а цепь катушки пропускает только импульсный ток, что упрощает ширину дорожек и тепловую конструкцию.
• Удерживающая сила исходит от магнита, а не от пружины, поэтому вибрация рельса корпуса на DIN-рейке не вызывает вибрации контактов.
• Положение контакта не может быть считано с катушки, поэтому для подтверждения состояния обычно требуется второй слаботочный контакт или проверка тока нагрузки.

Импульсы установки и сброса: почему от 10 до 20 миллисекунд — это полная характеристика

Подайте на катушку определенный импульс длительностью от 10 до 20 мс, а затем снимите ее. Более длинный импульс не сильнее прижимает контакты; он нагревает только обмотку, которая никогда не была рассчитана на непрерывную работу.

Катушка реле с блокировкой измерительного класса рассчитана на прерывистую работу. При напряжении 12 В постоянного тока и сопротивлении катушки в десятки Ом он потребляет несколько сотен миллиампер за длительность импульса. При 300 мА и 12 В это мгновенное рассеивание составляет 3,6 Вт, но только в течение примерно 20 мс, что составляет примерно 0,07 Дж энергии на операцию. Даже при 10 000 электрических операций за пятнадцатилетний срок службы катушка никогда не потребляет в общей сложности более доли килоджоуля.

Это сравнение является причиной того, что реле с фиксацией доминируют в учете электроэнергии. Весь внутренний бюджет интеллектуального счетчика составляет всего пару ватт, которые распределяются между измерительным интерфейсом, дисплеем и модулем связи. Катушка, постоянно потребляющая от 1,5 до 2 Вт, будет потреблять больше, чем все остальное в счетчике вместе взятое.

Практические замечания по приводу: дайте каждой катушке собственный обратноходовой диод или RC-демпфер, генерируйте импульс с помощью аппаратного таймера, а не программной задержки, и убедитесь, что повторно запускаемое прерывание не может его растянуть. Внутри герметичного корпуса счетчика некуда уходить рассеянному теплу катушки, и обмотка, оставленная под напряжением из-за ошибки прошивки, в конечном итоге испортит собственную изоляцию.

Выбор номиналов контактов реле с блокировкой: 60 А, 80 А, 100 А, 120 А или 150 А

Выбирайте реле с блокировкой по максимальному току счетчика Imax и по категории его использования. Номинальный базовый ток Ib почти ничего не говорит о том, какая контактная система действительно нужна приложению.

IEC 62055-31, стандарт, охватывающий реле с блокировкой для учета электроэнергии, распределяет эти устройства по категориям использования от UC1 до UC5. Более высокая категория означает более высокую замыкающую и отключающую способность, более строгую последовательность испытаний и, как правило, более тяжелую внутреннюю контактную систему. На практике однофазные детали на 60 А и 80 А устанавливаются в UC2, а детали на 100–120 А, соответствующие требованиям UC3, содержат больше серебряного сплава и более жесткие контактные пружины, чтобы выдержать испытания на переключение.

Спецификация State Grid 25-го издания Китая для интеллектуальных счетчиков электроэнергии перевела конструкции трехфазных счетчиков на контактные системы на 120 А. Деталь, имеющая обозначение 25-го издания, изготавливается и тестируется в соответствии с этим документом, а не в соответствии с общим рейтингом каталога, что имеет значение, когда в тендере на коммунальные услуги она упоминается по имени.

Шаг от 100 А до 150 А не является разницей округления. Контактное усилие, масса серебряного сплава, поперечное сечение клеммы и внутренняя шина увеличиваются вместе. Вот почему часть на 150 А обычно резервируется для трехфазного переключения или для цепи нагрузки 48 В постоянного тока зарядной батареи постоянного тока, в то время как однофазное измерение в быту остается в диапазоне от 60 до 120 А.

HJE11D-100A UC2 Однофазное реле с блокировкой 100 Однофазное реле с фиксацией, соответствующее требованиям UC2, с катушкой с импульсным управлением и компактным креплением на печатной плате для интеллектуального измерения и энергосберегающего переключения. Посмотреть продукт →

Согласование реле с блокировкой с устройством, которое оно переключает

Одна и та же платформа магнитного реле с защелкой на 100 А может обслуживать настенный счетчик, счетчик на DIN-рейке и трехфазный конденсаторный переключатель, но форм-фактор, путь тока и метод сброса изменяются в зависимости от применения.

HJE33D-120A Трехфазное реле с фиксацией государственной сети Трехфазное магнитное реле с фиксацией, созданное в соответствии со стандартами государственных электросетей для цепей защиты, поддержания состояния при отключениях и установки распределительных и промышленных панелей управления. Посмотреть продукт →

Читайте эту таблицу по столбцам, а не по строкам. Номинал контактов и напряжение переключения определяют, какое семейство реле подходит. Форм-фактор определяет, может ли деталь физически располагаться рядом с шунтом, трансформатором тока или клеммной колодкой на 7-контактной рейке без изменения конструкции шасси счетчика.

Поставка компонентов — это вторая половина спецификации. Компания Huajin Technology Jiaxing Co., Ltd., расположенная в Юйчэне, уезд Хайянь, Цзясин, провинция Чжэцзян, была основана в мае 2021 года и управляет заводом площадью 8000 квадратных метров, на котором работают более 120 сотрудников, а годовая мощность превышает 10 миллионов магнитных реле с блокировкой, примерно 30 процентов из которых идет на экспорт. Компания ссылается на сертификаты ISO 9001-2015, CCC и TUV, а также на квалификацию Государственной электросети для своих измерительных реле. Для покупателя вопрос, определяющий награду, уже, чем сертификация: он заключается в том, сможет ли поставщик обеспечить согласованность контактного сопротивления, времени и импульсной чувствительности для миллиона единиц, а не только для первой партии образцов.

HJE12A-150A Реле с блокировкой 48 В постоянного тока для зарядки постоянным током 150 А, 48 VDC latching relay with double contacts and auxiliary status switch for EV charging, solar, and industrial DC switching. Посмотреть продукт →

Если спецификация еще открыта, это сравнение Типы реле с фиксацией и выбор для счетчиков на DIN-рейке параллельно рассматривает разделенный, интегрированный, шунтирующий и трансформатор тока.

Контрольный список из пяти пунктов, прежде чем заморозить номер детали

Выполните эти пять проверок образца, прежде чем номер детали будет включен в спецификацию. Каждый из них обнаруживает режим отказа, который никогда не появляется в рейтинге каталога.

1. Подтвердите категорию использования. Попросите классификацию UC и отчет об испытаниях, а не только текущую печать на корпусе. Деталь UC2, введенная в рабочий цикл UC3, не пройдет стенд и выйдет из строя в полевых условиях.
2. Проверьте Imax, а также условия включения и отключения. Номинальный ток 100 А ничего не значит без коэффициента мощности, количества операций и температуры окружающей среды, использованной в тесте.
3. Измерьте контактное сопротивление до и после езды на велосипеде. Зарегистрируйте значения в миллиомах при номинальном токе. Дрейф в несколько миллиом на 1000 операций является самым ранним сигналом эрозии контактов и миграции серебра на контактных поверхностях.
4. Проверьте характеристики импульса катушки. Проверьте номинальную ширину импульса, допуск сопротивления катушки и поведение на нижнем конце вспомогательного источника питания, где многие счетчики фактически работают во время отключения питания.
5. Проверьте изоляцию, утечку и сертификационные документы. При напряжении 250 В переменного тока внутренние пути утечки и воздушные зазоры должны соответствовать степени загрязнения счетчика и категории перенапряжения, и каждый сертификат должен относиться к производственной линии, а не к лабораторному образцу.

Часто задаваемые вопросы о реле с блокировкой

Нужно ли реле с блокировкой питание, чтобы оставаться закрытым?

Нет. Как только заданный импульс переместит якорь, постоянный магнит удерживает контакты в этом положении с нулевым током в катушке. Питание требуется только в течение 10–20 мс, необходимых для изменения состояния, поэтому устройство также называют бистабильным или магнитным реле с фиксацией.

Что происходит с реле с блокировкой при отключении питания?

Оно остается именно там, где было. При сбое питания отключается импульс катушки, но не магнитная удерживающая сила, поэтому счетчик, оснащенный реле с фиксацией, продолжает подавать питание на нагрузку даже при отключении питания и возобновляет нормальную работу при возобновлении подачи питания. Обычное реле размыкает свои контакты в тот момент, когда катушка теряет ток.

Может ли микроконтроллер напрямую управлять катушкой реле с фиксацией?

Не напрямую. Катушка измерительного класса потребляет ток в несколько сотен миллиампер при напряжении 12 В, что намного превышает безопасный выход для вывода GPIO общего назначения. Используйте полевой МОП-транзистор или отдельный драйвер для каждой катушки, управляйте импульсом с помощью аппаратного таймера и добавьте обратный путь, чтобы коллапсирующее поле не повредило драйвер.

Сколько операций может выдержать магнитное реле с блокировкой?

Детали измерительного класса рассчитаны примерно на 10 000 электрических операций при номинальном токе и на гораздо большее количество механических операций. В электрическом сроке службы преобладает энергия дуги в момент размыкания контактов, поэтому деталь на 100 А, коммутирующая нагрузку 250 В переменного тока, стареет гораздо быстрее, чем та же деталь, коммутирующая слаботочную цепь управления.