Релетата в автомобила действат като електромагнитни ключове, които позволяват на слаби електрически сигнали безопасно да управляват големи електрически товари. Представете си, че някой включва предни фарове или стартира горивния насос – обикновено само сигнал от 5 до 12 волта се изпраща към медната намотка в релето. Това създава магнитно поле, което премества части вътре в релето. Движещата се част (наречена якор) след това свързва или разграничава контактите вътре, което затваря или прекъсва веригата, която има нужда от обслужване. Това, което прави цялата система толкова умна, е, че позволява на малките бутони по таблото да управляват големи компоненти, без да се налага директно да пропускат през тях опасния ток. Повечето майстори ще ви кажат, че тази конструкция е предотвратявала електрически пожари в автомобили в продължение на десетилетия.
Четири основни компонента работят заедно, за да осигурят надеждно комутиране:
| Компонент | Функция |
|---|---|
| Намотка | Създава магнитно поле при захранване |
| Арматура | Премества за да свърже или раздели контактите |
| Контакти | Провежда ток когато е затворен (нормално отворен) |
| Терминали | Свързва към веригата за управление и към веригата на товара |
Намотката (клеми 85/86) и контактната група (клеми 30/87) са електрически изолирани, което осигурява, че товарите с висок ток не пречат на чувствителните системи за управление.
Функцията за изолация всъщност предпазва важни електронни компоненти, включително блокове за управление на двигателя (ECU) и модули за управление на трансмисията (PCM), от опасни скокове на напрежението и онези досадни индуктивни обратни удари, които всички знаем, че могат да причинят сериозни повреди. Когато става въпрос за управление на товари от около 40 ампера, като при това изискват по-малко от 1 ампер за целите на управление, тези реле изпълняват няколко функции едновременно и го правят много добре. Те предотвратяват искренето на ключовете при внезапното изключване, което води до икономия от гледна точка на разходи за подмяна с течение на времето. Освен това те значително опростяват електропроводката, тъй като в цялата система се изискват по-малко електрически връзки. Това означава и значително по-голяма надеждност на системата като цяло. Вземете например съвременните превозни средства с компютърно управляеми системи като горивните инжектори или интелектуалните фарове. Релетата служат като ключов мост между деликатните вериги с ниско напрежение в компютрите и тежкото оборудване, което изисква значителна мощност, за да работи правилно. Без тях нашите коли нямаше да работят толкова плавно и безопасно, колкото работят днес.
Релетата по същество позволяват на вериги с малък ток, от типа, който се среща на таблото с ключове, да управляват големи мощности като фарове или стартерни двигатели. Представете си това по следния начин: само 0,5 ампера входящ ток всъщност могат да управляват комутирането на нещо, което използва над 30 ампера. Какво означава това? Производителите не са длъжни да прокарват тези тежки кабели отвътре в колата до мястото под капака, където са необходими. Какъв е резултатът? Колата става по-лека. Някои оценки сочат към около 15% намаление в теглото на определени части на автомобила, където се използват тези релета. И знаете ли какво? Производителността изобщо не страда, въпреки тези спестявания в тегло.
Чрез физическо разделяне на веригите за управление и захранване, релетата предпазват чувствителната електроника от електрически смущения и пренапрежения. Според проучване на индустрията от 2023 г., това разделяне намалява електрическите повреди на горивните помпи с 62% в сравнение с директното комутиране. Освен това централизираните кутии с релета опростяват разпределението на електрозахранването, като заменят множество успоредни електрически пътища с организирано и ефективно маршрутизиране.
Опитът за захранване на енергоемки компоненти като охлаждащи вентилатори директно от ключове с превключватели означава работа с големи, тежки компоненти, изчислени за висок ток, които не издържат дълго, преди да започнат да се износват. Тук идват на помощ релетата. Те осигуряват протичането на тока през собствените си издръжливи контакти, което всъщност води до понижаване на температурата на превключвателите с около 40 градуса по Целзий според проучване на Ponemon от 2023 г. Допълнителното предимство е, че можем да използваме по-тънки жици с калибър 18 до 22 за сигналите на управление. Това помага за поддържането на самите превключватели и удължава общия живот на цялата система, включително и на жиците, които минават през нея.
Релетата осигуряват възможността осветителните системи да се управляват безопасно, като се използва само малко количество входна мощност. Тези малки устройства поемат цялата сериозна работа при неща като предни фарове, които могат да използват до около 15 ампера, както и стопове. По този начин тънките жици в кормилната колона не се претоварват. Повечето съвременни превозни средства използват едно реле, за да контролират няколко външни светлини едновременно, което значително намалява количеството проводници, които трябва да се поставят в тялото на автомобила – между 30% и дори половината от общия брой връзки, които иначе биха били необходими. Друга предимства идват от избягването на онези дразнещи искри, които възникват при включването и изключването на указателите на завой през дълъг период от време. Всеки механик ще каже, че този прост избор в дизайна прави голяма разлика за това колко дълго тези компоненти ще служат, преди да се наложи подмяната им.
Системите, които изискват много енергия, разчитат на релета, за да контролират тези големи токове, вариращи от около 20 до 40 ампера. Вземете като пример релетата на горивните помпи – те се включват само при стартиране на автомобила или при превъртане на двигателя. Това предотвратява това, което механиците наричат сухо каране, което според някои проучвания отговаря за около 74 процента от всички преждевременни повреди на помпите (според доклад на Института Понемън от 2022 г.). Когато става въпрос за релета на вентилаторите за охлаждане, тези малки работни коне реагират изключително бързо на сигнали от PCM относно температурните промени. Те могат да задвижат вентилаторите само за 2 до 3 секунди, за да предотвратят прегряването на двигателя. Не трябва да забравяме и релетата на стартерите. Тези издръжливи устройства трябва да поемат масивни токови върхове по време на превъртане, които могат да достигат от 150 до 200 ампера. Без тях, ключовете за запалване ще бъдат сериозно изложени на риск от повреди поради нещо, наречено контактно заваряване, при което металните части се слягат вследствие на прекомерна топлина.
Релетата днес действат като работни коне, които изпълняват инструкциите от системите PCM и ECU, осигурявайки възможността за различни интелигентни функции, като автоматично изключване на предните фарове след паркиране и контрол на температурата, която се адаптира към условията. Тези устройства преобразуват миниатюрните цифрови сигнали от 5 волта до напрежение между 12 и 48 волта, за да могат да захранват различни компоненти в цялата кола. Автомобилната индустрия също е постигнала сериозни успехи благодарение на тази технология. Производителите съобщават за намаление с около 12 до 18 процента в теглото на електрическите усукани кабели, особено при хибридните и електрическите коли. Освен това има и друга предимство, за което малко хора говорят, но което е наистина важно – тези съвременни релета помагат за по-предвидимото разпределяне на електрическите натоварвания в различните системи в автомобила, предотвратявайки претоварвания и гарантирайки гладко съвместно функциониране на всички компоненти.
Анализ на автопарка от 2023 г. разкри, че 61% от инцидентите с прегряване на седани са предизвикани от отказали релета на вентилаторите за охлаждане. Залепнали контакти попречили на активирането на вентилатора при прага от 90°C, което довело до превишаване на температурата на охлаждащата течност с 8–12°C за четири минути. Това продължително термично напрежение увеличило с 300% честотата на откази на прокладки на главата в сравнение с правилно охлажданите двигатели.
Релетата за коли идват в различни настройки, в зависимост от това какво трябва да правят. Типът SPST (Single-Pole Single-Throw) осигурява просто включване и изключване, така че те често се използват за управление на неща като фарове и горивни помпи в повечето превозни средства. След това идва моделът SPDT (Single-Pole Double-Throw), който има допълнителен терминал, обозначен като 87a. Това позволява превключване между две различни електрически вериги едновременно, което го прави отличен за преминаване между дълги и къси светлини при шофиране през нощта. За системи, които изискват множество действия да се изпълняват заедно, релетата с двойно включване вършат чудеса, като активират две вериги едновременно. И накрая, релетата с времево закъснение добавят програмируеми паузи към операциите. Те поддържат удобни функции като постепенно изключване на светлините след напускане на колата или преминаване на чистачките в прекъснат цикъл по време на слаб дъжд вместо постоянно движение.
Електромеханичните реле работят с действително движещи се части и метални контакти. Те също са доста достъпни, обикновено струват между пет до петнадесет долара, но няма да траят вечно, защото повечето могат да издържат само около петдесет хиляди до сто хиляди операции, преди да се износят. Транзисторните реле използват различен подход, като използват полупроводници вместо механични компоненти. Те осигуряват много по-бързи отговори под една милисекунда, служат значително по-дълго време в сравнение с електромеханичните си аналогове (обикновено повече от половин милион цикъла), и работят напълно безшумно, без никакви щракания. Недостатъкът? Те струват три до пет пъти повече от самото начало и често се нуждаят от допълнителни решения за охлаждане, когато се справят с големи електрически товари. Въпреки че традиционните електромеханични модели все още доминират в много проекти на производители на оригинални оборудвания, наблюдаваме как алтернативите с транзисторни реле набират бързо скорост, особено в новаторски приложения като управлението на батерии в електрически превозни средства, където надеждността и тихата работа са от най-голямо значение.
Стандартизираното номериране на клеми осигурява еднаква инсталация:
Правилното свързване е от съществено значение за безопасността и функционалността. Например, свързването на клема 30 директно към линия на батерия с предпазител осигурява стабилното захранване, докато клема 85 обикновено се свързва с превключвател, който се захранва чрез таблото. Неправилни връзки могат да доведат до късо съединение, разтопени компоненти или неправилна работа на релето.
Как автономните релета използват електромагнити?
Автономните релета използват електромагнити, за да управляват електрически вериги, като позволяват на слаби електрически сигнали безопасно да управляват по-големи електрически компоненти чрез магнитно поле, създадено от медната намотка на релето.
Какви са основните компоненти на автономно реле?
Основните компоненти включват бобината, якоря, контактите и клемите, като всеки изпълнява важна роля при надеждното електрическо комутиране в системите на превозното средство.
Защо релетата са критични в модерните превозни средства?
Релетата осигуряват управление с ниска мощност на високотокови системи на превозното средство, предлагайки изолация на веригата, защита на ключовете и електропроводите и интеграция с разпределението на енергията и автоматизацията, управлявана от компютър, за ефективна и безопасна работа на превозното средство.
EN