Automobilio relės veikia kaip elektromagnetiniai jungikliai, kurie leidžia mažyčiams energijos signalams saugiai atlikti didelius elektros darbus. Įsivaizduokite, kai kažkas įjungia savo priekinius žibintus ar paleidžia kuro siurblį – paprastai 5–12 voltų signalas siunčiamas į relės viduje esančią varinę ritę. Tai sukuria magnetinį lauką, kuris perkelia dalis viduje esančioje relėje. Judanti dalis (vadinama armatūra) tada sujungia arba atjungia kontaktus viduje, kurie užbaigia arba nutraukia bet kokį reikiamą grandinės darbą. Visa šią sistemą daro protinga yra tai, kad ji leidžia mažyčiams mygtukams valdyti masyvias dalis, nereikia, kad per jas tekėtų pavojinga elektros srovė. Daugelis mechanikų pasakys, kad tokia konfigūracija jau dešimtmečius išgelbsti automobilius nuo elektros gaisrų.
Keturi pagrindiniai komponentai, kurie kartu užtikrina patikimą perjungimą:
| Komponentas | Funkcija |
|---|---|
| Spirala | Sugeneruoja magnetinį lauką, kai yra tiekiama energija |
| Konstrukcija | Perjungia arba atjungia kontaktus |
| KONTAKTAI | Leidžia srovei tekėti uždarytuose kontaktuose (paprastai atviri) |
| Terminalai | Jungiasi prie valdymo grandinės ir apkrovos grandinės |
Ritė (gnybtai 85/86) ir kontaktų rinkinys (gnybtai 30/87) yra elektriškai izoliuoti, kad būtų užtikrinta, jog stiprios srovės apkrova netrukdytų jautrių valdymo sistemų
Izoliacijos funkcija iš esmės apsaugo svarbias elektronines dalis, įskaitant variklio valdymo vienetus (ECU) ir varos perdavimo valdymo modulius (PCM), nuo pavojingų įtampos šuolių ir tų nepageidaujamų indukcinės atatrankos efektų, kurie gali sukelti rimtus pažeidimus. Kai reikia valdyti apkrovas apie 40 amperų, tuo tarpu valdymui reikia mažiau nei 1 amperas, šie relės vienu metu atlieka kelias funkcijas iš karto labai gerai. Jos neleidžia jungikliams kibirkščiuoti, kai jie staiga išjungiami, todėl ilgainiui sutaupoma pinigų pakeitimams. Be to, jos supaprastina elektros laidus, kadangi visoje sistemoje reikia mažiau sujungimų. Tai taip pat reiškia geresnį bendrą patikimumą. Paimkime, pavyzdžiui, modernias automobiles su kompiuterinėmis valdymo sistemomis, tokias kaip kuro įpurškimo ar prožektorių valdymo sistemos. Relės tarnauja kaip svarbus tiltas, jungiantis kompiuterių vidinius žemos įtampos grandines su sunkiai apkraunamomis dalimis, kurios reikalauja daugiau energijos, kad tinkamai veiktų. Be jų, mūsų automobiliai nebūtų tokie sklandžiai ir saugiai valdomi, kaip šiandien.
Relės iš esmės leidžia mažos galios grandinėms, tokio tipo, kurios yra automobilių skydeliuose su jungikliais, valdyti didelės galios įrenginius, tokius kaip žibintai ar paleisties varikliai. Pažvelkite į tai šitaip: tik 0,5 ampero srovė gali iš tikrųjų valdyti kažką, kas vartoja daugiau nei 30 amperų. Ką tai reiškia? Na, gamintojams nereikia tempti sunkių laidų iš automobilio vidaus į variklio skyrių. Koks rezultatas? Automobiliai tampa lengvesni. Kai kurios įvertinimo duomenys rodo, kad tam tikrose automobilio dalyse, kur naudojamos šios relės, svoris sumažėja apie 15 %. Ir dar štai kas? Na ir tai, kad našumas nuo to nenukentėja.
Fiziskai atskirdami valdymo ir galios grandines, relės apsaugo jautrias elektronikos dalis nuo elektros triukšmo ir įtampos šuolių. Pagal 2023 m. pramonės tyrimą, tokia izoliacija sumažina kuro siurblio elektros gedimų atvejus 62 % lyginant su tiesioginiu perjungimu. Be to, centralizuotos relės dėžutės supaprastina galios paskirstymą, keisdamos kelias lygiagrečias laidų trasas organizuota ir efektyvia routingu.
Bandom paleisti per perjungimo jungiklius veikti galingus prietaisus, tokius kaip aušinimo ventiliatoriai, reiškia susidurti su dideliais, sunkiais komponentais, kurie yra pritaikyti dirbti didelės jėgos srove, ir kurie greitai nusidėvi. Čia puikiai padeda relės. Jos leidžia srovei tekėti per jų pačių tvirtus kontaktus, dėl ko jungiklių temperatūra sumažėja maždaug 40 laipsnių pagal Celsijų, kaip nurodyta Ponemon tyrimuose iš 2023 metų. Papildomas privalumas yra tas, kad valdymo signalams galime naudoti plonesnius laidus – 18–22 kalibrų. Tai padeda išlaikyti pačius jungiklius ir padaro visą sistemą ilgaamžiškesnę, įskaitant laidus, einančius per visą sistemą.
Relės leidžia saugiai valdyti apšvietimo sistemas naudojant tik nedidelį kiekį energijos. Šie mažyčiai įrenginiai atlieka visą sunkų darbą, pvz., priekinėms žibintams, kurie gali naudoti iki 15 amperų, taip pat stabdžių žibintams, kad ploni laidai vairavimo kolonėlėje neperkrautų. Daugelyje šiuolaikinių automobilių naudojama viena relė, kad vienu metu būtų valdomos kelios išorinės lempos, todėl laidų, kurie turi būti pritempiami per automobilio korpusą, skaičius sumažėja nuo 30 % iki net 50 %. Kitas privalumas yra tai, kad išvengiama nepageidaujamų kibirkščių, atsirandančių perjungiant posūkių signalus per ilgą laiką. Meistrai bet kam pasakys, kad toks paprastas konstrukcijos pasirinkimas labai padeda pratęsti šių komponentų tarnavimo laiką.
Didžiulius srovių kiekius valdantys relės naudojami sistemose, kurios reikalauja daug energijos, valdant sroves, kurios svyruoja nuo maždaug 20 iki 40 amperų. Pavyzdžiui, kuro siurblio relės įsijungia tik tada, kai automobilis pradedamas paleisti arba variklis sukamas. Tai neleidžia specialistams vadinamam sausam veikimui, kuris, pagal kai kurias studijas, sudaro apie 74 procentus visų ankstyvų siurblių gedimų (Ponemon institutas pranešė tai dar 2022 metais). Kai kalba eina apie aušinimo ventiliatoriaus relės, šios mažos, bet ištvermingos relės labai greitai reaguoja į signalus iš PCM apie temperatūros pokyčius. Jos gali pradėti sukti ventiliatorius vos per 2–3 sekundes, užkertant kelią variklio perkaitimui. Negalima pamiršti ir starterio relės. Šios stiprios relės turi susidoroti su milžiniškomis srovių viršūnėmis paleidimo metu, kurios gali pasiekti nuo 150 iki 200 amperų. Be jų, užvedimo jungikliai būtų rimtoje pavojingumo būklėje dėl reiškinio, vadinamo kontaktų suvirinimu, kai metalinės dalys sujungiamos kartu dėl pernelyg didelio karščio.
Šių dienų relės veikia kaip darbo arkliai, vykdantys nurodymus iš PCM ir ECU sistemų, todėl tampa įmanomos įvairios protingos funkcijos, tokios kaip automatinis priekinių žibintų išjungimas po automobilio pastatymo ir temperatūros valdymas, prisitaikantis prie sąlygų. Šios relės paima tų mažų 5 voltų skaitmeninių signalų ir padidina juos nuo 12 iki 48 voltų, kad galėtų maitinti įvairius automobilio komponentus. Ir automobilių pramonė iš tokios technologijos taip pat sulaukė tikrų pasiekimų. Gamintojai nurodo apie 12–18 procentų laidų harnessų svorio sumažėjimą, ypač hibridiniuose ir elektriniuose automobiliuose. Be to, yra dar viena nauda, apie kurią mažai kalbama, tačiau ji yra labai svarbi – šios modernios relės padeda elektros apkrovą paskirstyti prognozuojamiau tarp skirtingų automobilio sistemų, neleidžiant perkrovai ir užtikrinant, kad viskas kartu veiktų sklandžiai.
2023 metų flotų analizė parodė, kad 61 % sedano perkaitimo incidentų atsirado dėl sugedusių ventiliatoriaus relės. Užstrigę atidaryti kontaktai neleido paleisti ventiliatoriaus esant 90°C ribai, todėl aušinimo skysčio temperatūra per 4 minutes viršijo normą 8–12°C. Dėl šio ilgalaikio terminio poveikio cilindro galvutės tarpinės gedimų rodiklis padidėjo 300 % lyginant su tinkamai aušinamais varikliais.
Automobilio relės būna įvairių konfigūracijų priklausomai nuo jų funkcijų. SPST tipo (Single-Pole Single-Throw) relės suteikia paprastą įjungimo/išjungimo kontrolę, todėl jos dažnai naudojamos valdyti tokiems komponentams kaip priekiniai žibintai ir kuro siurbliai daugelyje automobilių. Tada yra SPDT modelis (Single-Pole Double-Throw), kuris turi papildomą 87a žymėtą kontaktą. Tai leidžia perjungti tarp dviejų skirtingų grandinių vienu metu, todėl jos puikiai tinka perjungimui tarp artimųjų ir tolimųjų žibintų naktį vairuojant. Sistemoms, kurios reikalauja kelių veiksmų atlikimo vienu metu, dvigubo jungimo relės puikiai aktyvuoja dvi grandines vienu metu. Ir galiausiai, laiko relės prideda programuojamus laikotarpio pauzes. Jos palaiko naudingas funkcijas, tokias kaip šviesos pamažu išnykimas išėjus iš automobilio ar valytuvų periodinis veikimas lengvame lietuje, o ne nuolatinis judėjimas.
Elektromechaniniai relės veikia su tikromis judančiomis detalėmis ir metaliniais kontaktai. Jos taip pat gana prieinamos kainos, paprastai kainuojančios nuo penkių iki penkiolikos dolerių, tačiau ne amžinos, nes daugelis gali atlaikyti tik apie penkiasdešimt tūkstančių–šimtą tūkstančių operacijų, kol nusidėvi. Kietojo būvio relės pasirenka kitokį metodą – naudoja puslaidininkius vietoj mechaninių komponentų. Jos siūlo kur kas greitesnį atsaką per mažiau nei vieną milisekundę, tarnauja kur kas ilgiau nei jų elektromechaninės kolegės (paprastai daugiau nei pusę milijono ciklų), be to, veikia visiškai tyliai, be jokio spragsėjimo. Tačiau trūkumas yra tas, kad jos kainuoja tris–penkis kartus daugiau iš pradžių ir dažnai reikia papildomų aušinimo sprendimų, kai valdomos didelės elektros apkrovos. Nors tradicinės elektromechaninės relės vis dar dominuoja daugelyje originaliųjų įrangos gamintojų konstrukcijų, kietojo būvio alternatyvos sparčiai įsiteršia, ypač pažangių technologijų srityse, tokiose kaip elektromobilių baterijų valdymas, kur svarbiausia patikimumas ir tylus veikimas.
Standartizuotas galutinių signalų numeravimas užtikrina nuoseklų diegimą:
Tinkamas laidų išdėstymas yra būtinas saugumui ir funkcionalumui. Pvz., prijungus 30 kontaktą tiesiogiai prie saugikliu apsaugotos baterijos linijos užtikrinamas stabilus energijos tiekimas, o 85 kontaktas dažnai jungiasi prie per prietaisų skydelį įžeminto jungiklio. Netinkami sujungimai gali sukelti trumpąjį jungimą, ištirpusius komponentus ar relės gedimą.
Kaip automobilių relės naudoja elektromagnetus?
Automobilių relės panaudoja elektromagnetus, kad valdytų elektrines grandines, leisdamos mažam energijos signalui saugiai valdyti didesnių elektrinių komponentų per relės varinės ritmės sukuriamą magnetinį lauką.
Kokie yra pagrindiniai automobilių relės komponentai?
Pagrindiniai komponentai apima ritę, armatūrą, kontaktus ir terminus, kurių kiekvienas svarbus patikimam elektros jungimui automobilio sistemose.
Kodėl automobilių relės yra svarbios šiuolaikiniuose automobiliuose?
Automobilių relės leidžia valdyti aukštos srovės automobilio sistemas naudojant mažą galią, užtikrina grandinės izoliavimą, apsaugo jungiklius ir laidus bei integruojasi su energijos paskirstymo ir kompiuteriu valdoma automatika, kad būtų užtikrinta efektyvi ir saugi automobilio veikla.
EN