Fungsi Dan Senario Aplikasi Geganti

I. Fungsi Teras Geganti

Fungsi geganti berkisar pada tiga aspek teras: 'penukaran isyarat', 'kawalan litar', dan 'perlindungan keselamatan'. Melalui on-off sesentuh mekanikal atau struktur tanpa sentuh, mereka mencapai fungsi kawalan elektrik pelbagai dimensi. Secara khusus, mereka boleh dikelaskan kepada lima kategori utama berikut:

(1) Penguatan isyarat dan penukaran kuasa

Ini adalah salah satu fungsi paling asas bagi geganti. Dalam gelung kawalan, isyarat yang dikeluarkan oleh pengawal (seperti mikrokomputer cip tunggal, PLCS dan penderia) selalunya lemah dan arus kecil (biasanya pada tahap miliampere), yang tidak dapat memacu secara langsung beban kuasa tinggi seperti motor dan pemanas. Relay menukar isyarat elektrik yang lemah kepada daya elektromagnet melalui gegelung elektromagnet, memacu sesentuh untuk menutup atau membuka, dan dengan itu mengawal on-off arus besar (paras ampere atau bahkan paras kiloampere) dalam litar utama. Sebagai contoh, isyarat pencetus 10mA yang dikesan oleh sensor, selepas dikuatkan oleh geganti, boleh mengawal permulaan motor 10A, mencapai penukaran kuasa 'isyarat kecil mengawal kuasa tinggi', dan menyelesaikan masalah ketidakpadanan antara kapasiti output pengawal dan permintaan beban.

(2) Pengasingan litar dan perlindungan keselamatan

Litar gegelung dan litar sesentuh geganti diasingkan sepenuhnya secara elektrik, satu ciri yang menjadikannya komponen utama untuk perlindungan keselamatan litar. Di satu pihak, asingkan litar voltan tinggi dan rendah untuk mengelakkan voltan tinggi daripada memasuki litar kawalan dan merosakkan peranti kawalan ketepatan. Sebagai contoh, dalam peralatan industri, litar utama 380V dan litar kawalan 24V diasingkan melalui geganti untuk mengelakkan voltan tinggi daripada memecahkan PLC atau mikrokomputer cip tunggal. Sebaliknya, asingkan litar isyarat kuat dan lemah, kurangkan gangguan elektromagnet, dan pastikan kestabilan isyarat kawalan. Di samping itu, apabila sesentuh geganti diputuskan, ia boleh menahan kekuatan kerosakan voltan yang agak tinggi, memotong litar yang rosak dengan berkesan, menghalang penyebaran risiko seperti litar pintas dan kebocoran, dan meningkatkan keselamatan sistem litar.

(3) Kawalan Logik dan Penukaran Isyarat

Geganti boleh mencapai operasi logik yang kompleks dan fungsi penukaran isyarat melalui reka bentuk seperti gabungan berbilang kenalan dan struktur kelewatan. Sebagai contoh, dengan menggunakan gabungan siri dan selari berbilang geganti, kawalan logik asas seperti 'dan', 'ATAU', dan 'tidak' boleh dicapai, memenuhi keperluan pautan proses dalam sistem automasi. Geganti masa boleh menukar isyarat pencetus serta-merta kepada isyarat hidup-mati tertunda, membolehkan permulaan tertunda dan kawalan berjujukan peralatan (seperti penukaran tertunda dalam permulaan delta bintang motor). Geganti perantaraan boleh mengembangkan satu isyarat kepada berbilang output, membolehkan satu isyarat kawalan untuk memacu operasi segerak bagi berbilang beban dan memudahkan reka bentuk litar kawalan.

(4) Kawalan jauh dan hubungan automasi

Relay menyokong alat kawalan jauh melalui isyarat elektrik, menghapuskan keperluan untuk sentuhan manual terus dengan litar voltan tinggi dan berisiko tinggi. Ia adalah komponen teras sistem automasi dan alat kawalan jauh. Dalam automasi industri, isyarat elektrik yang dihantar oleh pengendali melalui konsol kawalan memacu pengendalian peralatan pengeluaran melalui geganti. Di rumah pintar, isyarat wayarles yang dihantar oleh aplikasi telefon mudah alih ditukar kepada isyarat elektrik dan kemudian digunakan untuk mengawal hidup dan mati peranti seperti lampu, penghawa dingin dan kunci pintu melalui geganti. Dalam sistem kuasa, arahan jauh dari pusat penghantaran dihantar melalui geganti untuk menutup dan membuka saluran transmisi dan transformer dari jauh, meningkatkan kemudahan dan fleksibiliti kawalan.

(V) Lebihan Beban dan Perlindungan Kerosakan

Beberapa geganti khusus (seperti geganti haba, geganti arus lebih dan geganti voltan bawah) dilengkapi dengan fungsi pengesanan dan perlindungan kerosakan. Mereka boleh memantau parameter seperti arus dan voltan dalam litar dalam masa nyata. Apabila keabnormalan berlaku, mereka akan memotong litar secara automatik untuk melindungi keselamatan peralatan dan talian. Sebagai contoh, geganti terma mengesan arus dalam belitan motor. Apabila arus terlebih beban, jalur dwilogam dalaman berubah bentuk akibat haba, mendorong sesentuh untuk membuka dan memutuskan bekalan kuasa motor, menghalang motor daripada terbakar akibat terlalu panas. Relay bawah voltan secara automatik tersandung apabila voltan grid terlalu rendah, menghalang peralatan daripada beroperasi di bawah beban lampau pada voltan rendah. Geganti arus lebih boleh memotong arus litar pintas dengan cepat dan mengelakkan kemalangan keselamatan seperti kebakaran talian.

ii. Senario Aplikasi Biasa Geganti

Senario aplikasi geganti meliputi pelbagai bidang seperti pengeluaran perindustrian, rumah pintar, pengangkutan, sistem kuasa dan peralatan elektronik. Pemilihan dan fungsi mereka disesuaikan dengan tuntutan teras senario yang berbeza. Berikut ialah penjelasan terperinci tentang senario aplikasi yang paling mewakili:

(1) Bidang automasi industri

Automasi industri ialah senario aplikasi paling teras untuk geganti. Hampir semua peralatan pengeluaran automatik tidak boleh dilakukan tanpa kawalan dan perlindungan geganti. Aplikasi teras termasuk:

Pautan sistem kawalan PLC: PLC (Pengawal Logik Boleh Diprogram) ialah teras kawalan industri, tetapi kapasiti beban antara muka keluaran PLC adalah terhad (biasanya ≤0.5A), dan ia tidak boleh memacu secara langsung penggerak seperti penyentuh dan injap solenoid. Pada ketika ini, geganti perantaraan diperlukan sebagai 'geganti'. Isyarat keluaran PLC mencetuskan gegelung geganti perantaraan, dan sesentuh berkapasiti besar geganti perantaraan kemudian memacu gegelung penyentuh, dengan itu mengawal mula dan berhenti peralatan berkuasa tinggi seperti motor, tali pinggang penghantar dan lengan mekanikal. Sebagai contoh, dalam barisan pengeluaran automotif, PLC mengawal pergerakan robot kimpalan, hidup/mati peralatan mengecat, dan pelarasan kelajuan talian pemasangan melalui geganti perantaraan, mencapai hubungan yang tepat dalam proses pengeluaran automatik.

Kawalan dan perlindungan motor: Motor ialah sumber kuasa teras dalam pengeluaran perindustrian. Putaran permulaan, berhenti, ke hadapan dan belakang, serta perlindungan kerosakan semuanya memerlukan penyertaan geganti. Sebagai contoh, apabila motor dihidupkan, penyentuh (pada asasnya geganti kuasa tinggi) digunakan untuk mengawal hidup-mati litar utama, geganti terma menyediakan perlindungan beban lampau, dan geganti masa menyedari penukaran tertunda permulaan delta bintang (mengurangkan kesan arus permulaan pada grid kuasa). Dalam peralatan alat mesin, geganti juga boleh mencapai kawalan putaran ke hadapan dan belakang motor (seperti putaran ke hadapan dan belakang gelendong mesin pelarik dan pensuisan gerakan suapan), dan mengelakkan kerosakan litar pintas melalui hubungan saling mengunci.

Kawalan jujukan barisan pengeluaran: Dalam pengeluaran barisan pemasangan, geganti digunakan untuk mencapai permulaan dan pemberhentian berurutan peralatan, memastikan kesinambungan proses pengeluaran. Sebagai contoh, dalam barisan pengeluaran pembungkusan makanan, tali pinggang penghantar perlu dimulakan terlebih dahulu, diikuti dengan peralatan pengisian, peralatan pengedap, peralatan pelabelan, dan akhirnya peralatan pengesanan. Melalui gabungan geganti masa dan geganti perantaraan, kelewatan mula setiap peranti ditetapkan untuk mencapai kawalan berurutan bagi 'mula dahulu dan kemudian berhenti'. Dalam pengeluaran kimia, geganti mengawal pemanasan, kacau, suapan dan jujukan salur tindak balas. Sementara itu, tekanan dan suhu di dalam bekas tindak balas dipantau melalui geganti tekanan dan geganti suhu. Apabila parameter melebihi standard, peralatan yang berkaitan secara automatik dipotong untuk memastikan keselamatan pengeluaran.

(2) Bidang automasi rumah dan bangunan pintar

Dengan perkembangan teknologi Internet of Things (iot), geganti telah menjadi komponen kawalan teras dalam rumah pintar dan automasi bangunan, membolehkan 'kawalan tanpa sentuh' dan 'operasi jauh'. Aplikasi teras termasuk:

Perkakas rumah dan kawalan pencahayaan: Dalam sistem rumah pintar, modul geganti adalah kunci untuk menyambungkan isyarat wayarles (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee) dengan peralatan rumah. Sebagai contoh, suis pintar dilengkapi dengan geganti terbina dalam. Melalui arahan yang dikeluarkan oleh apl telefon mudah alih atau pembantu suara (seperti Xiaoai dan Tmall Genie), mereka boleh mengawal hidup dan mati peranti seperti lampu, soket, penghawa dingin dan TVS. Tirai pintar merealisasikan pembukaan dan penutupan automatik tirai dengan memacu motor untuk berputar ke hadapan dan ke belakang melalui geganti. Kunci pintu pintar mengawal suis elektromagnet badan kunci melalui geganti untuk mencapai buka kunci jauh dan penutupan kunci pintu selepas buka kunci kata laluan.

Keselamatan bangunan dan saling mengunci perlindungan kebakaran: Dalam bangunan pejabat, komuniti kediaman dan bangunan lain, geganti digunakan untuk kawalan saling kunci keselamatan dan sistem perlindungan kebakaran. Sebagai contoh, apabila penderia asap atau penggera inframerah mengesan keabnormalan, ia mencetuskan geganti untuk bertindak, yang seterusnya mengaktifkan penggera bunyi dan cahaya untuk membunyikan penggera, lif untuk membuat pendaratan kecemasan, pintu pengatup bergolek kalis api untuk ditutup, dan lampu kecemasan untuk dihidupkan. Dalam sistem perlindungan kebakaran, geganti juga boleh mengawal permulaan pam pemercik dan kipas ekzos asap, serta tekanan pili bomba, memastikan pemindahan kakitangan dan keperluan memadam kebakaran sekiranya berlaku kebakaran.

Kawalan HVAC: Dalam sistem penyaman udara pusat bangunan, geganti digunakan untuk mengawal mula dan berhenti unit penyaman udara, melaraskan kelajuan kipas, dan membuka dan menutup injap solenoid. Sebagai contoh, sensor suhu mengesan suhu dalaman. Apabila suhu melebihi nilai yang ditetapkan, pengawal mencetuskan geganti untuk memulakan pemampat dan kipas. Apabila ia jatuh di bawah nilai yang ditetapkan, bekalan kuasa terputus. Dalam sistem udara segar, geganti mengawal permulaan dan penghentian kipas udara segar dan pelarasan isipadu udara, dan pada masa yang sama, ia menghubungkan hidup dan mati penulen udara untuk meningkatkan kualiti udara dalaman.

(3) Sektor pengangkutan

Sistem elektrik kenderaan pengangkutan (kereta, kereta api, kapal, pesawat) adalah kompleks, dan mereka mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk kebolehpercayaan, rintangan getaran, dan rintangan suhu tinggi dan rendah geganti. Aplikasi teras termasuk:

Sistem elektrik automotif: Geganti dalam kereta digunakan secara meluas dalam kawalan lampu, sistem permulaan, sistem penyaman udara, sistem anti-kecurian, dll. Contohnya, kawalan lampu depan kereta, isyarat belok dan lampu brek perlu dijalankan melalui geganti (geganti khusus automotif mempunyai ciri kalis air dan anti-getaran) untuk mengelakkan suis keluar daripada arus besar dan tertakluk kepada arus besar secara terus. Dalam sistem permulaan, suis pencucuhan mencetuskan geganti permulaan, dan sesentuh kuasa tinggi geganti permulaan menyambungkan bekalan kuasa pemula, memacu enjin untuk dihidupkan (arus kerja pemula boleh mencapai beberapa ratus ampere, dan geganti diperlukan untuk mencapai kawalan arus kecil). Di samping itu, klac pemampat penghawa dingin kereta, motor pengangkat pintu elektrik dan Tingkap, dan peranti penggera sistem anti-kecurian, dsb., semuanya dikawal dan dilindungi melalui geganti.

Sistem transit rel: Sistem kawalan elektrik kereta api berkelajuan tinggi, kereta api bawah tanah dan sistem transit rel lain bergantung pada geganti untuk mencapai rangkaian isyarat dan perlindungan keselamatan. Sebagai contoh, dalam sistem daya tarikan kereta api, geganti mengawal permulaan, peraturan kelajuan dan brek motor tarikan. Dalam sistem isyarat, isyarat pengesanan litar trek ditukar kepada isyarat kawalan melalui geganti untuk mencapai bahagian menyekat kereta api (untuk mengelakkan perlanggaran bahagian belakang). Dalam kawalan pintu, geganti menghubungkan motor suis pintu dan kunci keselamatan untuk memastikan pintu dibuka dan ditutup dengan tepat apabila kereta api tiba di stesen dan kekal terkunci semasa operasi kereta api. Selain itu, geganti juga digunakan untuk mengawal penyaman udara, pencahayaan dan sistem pengudaraan kereta api bagi memastikan keselesaan penumpang.

Sistem elektrik kapal dan pesawat: Sistem kuasa, sistem navigasi dan sistem komunikasi kapal semuanya memerlukan kawalan geganti. Sebagai contoh, permulaan dan pemberhentian enjin utama kapal, kawalan stereng gear stereng, dan pemacu peralatan dek (kren, kren sauh) semuanya dicapai melalui geganti untuk mengawal peralatan berkuasa tinggi dengan voltan rendah, dan ia juga mempunyai ciri-ciri kalis air dan tahan terhadap kakisan semburan garam. Dalam sistem avionik pesawat, geganti digunakan untuk mengawal peralatan seperti permulaan enjin, penarikan balik dan sambungan gear pendaratan, penyaman udara kabin, dan lampu penerbangan. Mereka dikehendaki mempunyai kebolehpercayaan yang sangat tinggi (dengan toleransi kerosakan yang sangat rendah) dan keupayaan untuk menahan persekitaran yang melampau (suhu tinggi dan rendah, altitud tinggi dan getaran kuat).

(4) Sistem Tenaga dan Medan Tenaga

Penjanaan kuasa, penghantaran dan pautan pengedaran sistem kuasa mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk keselamatan dan kestabilan. Relay, sebagai kawalan teras dan komponen perlindungan, memastikan operasi grid kuasa yang boleh dipercayai.

Kawalan talian penghantaran dan pengedaran: Dalam talian penghantaran voltan tinggi, geganti (seperti geganti vakum dan geganti SF6) digunakan untuk menutup dan membuka kawalan talian. Pusat penghantaran mencetuskan geganti untuk bertindak melalui isyarat jauh, mencapai kawalan jauh bagi talian penghantaran. Dalam transformer pengedaran, geganti digunakan untuk perlindungan beban lampau dan perlindungan gas (untuk transformer tenggelam minyak). Apabila beban lampau atau kerosakan dalaman berlaku pada pengubah, geganti dengan cepat memotong bekalan kuasa untuk mengelakkan kerosakan daripada mengembang.

Automasi pencawang: Pencawang ialah 'hab' sistem kuasa, dan kawalan automatiknya bergantung pada sejumlah besar geganti. Sebagai contoh, geganti voltan memantau voltan bas dan mencetuskan peranti pengawal selia voltan untuk bertindak apabila voltan terlalu tinggi atau terlalu rendah. Geganti semasa memantau arus talian untuk mencapai perlindungan arus lebih. Geganti masa digunakan dalam menutup semula peranti (selepas gangguan talian, ia ditutup secara automatik selepas kelewatan untuk meningkatkan kebolehpercayaan bekalan kuasa). Selain itu, geganti juga digunakan dalam kawalan peranti pampasan kuasa reaktif di pencawang. Dengan menukar bank kapasitor, mereka mengawal faktor kuasa grid kuasa dan mengurangkan penggunaan tenaga.

Sistem penjanaan kuasa tenaga baharu: Dalam sistem penjanaan kuasa tenaga baharu seperti kuasa fotovoltaik dan angin, geganti digunakan untuk pensuisan litar dan perlindungan keselamatan. Sebagai contoh, pensuisan grid-disambungkan/luar-grid antara penyongsang fotovoltaik dan grid kuasa perlu dicapai melalui geganti. Apabila kegagalan grid kuasa berlaku, geganti dengan cepat memotong litar bersambung grid untuk menghalang sistem fotovoltaik daripada menghantar arus kerosakan ke grid kuasa. Dalam sistem kuasa angin, geganti mengawal mula dan berhenti turbin angin, arah sistem yaw (menjejak arah angin), dan pada masa yang sama, geganti arus lebih melindungi penjana untuk mengelakkan operasi beban lampau apabila kelajuan angin terlalu tinggi.

(V) Peralatan elektronik dan bidang komunikasi

Dalam peralatan ketepatan seperti elektronik pengguna, peranti komunikasi dan elektronik perubatan, geganti digunakan terutamanya untuk penukaran isyarat, pengasingan litar dan kawalan. Aplikasi teras termasuk:

Kawalan elektronik pengguna: Dalam perkakas rumah seperti televisyen, mesin basuh dan peti sejuk, geganti digunakan untuk pensuisan kuasa, penukaran mod dan perlindungan kerosakan. Sebagai contoh, permulaan dan penghentian injap salur masuk air, pam longkang dan motor mesin basuh dikawal oleh geganti untuk mencapai hubungan program membasuh, membilas dan dehidrasi. Permulaan dan penghentian pemampat peti sejuk dikawal oleh geganti. Apabila suhu di dalam kotak mencapai nilai yang ditetapkan, geganti memotong bekalan kuasa kepada pemampat. Selepas suhu meningkat semula, ia dimulakan semula. Geganti kuasa set televisyen boleh mencapai penukaran pantas antara mod siap sedia dan hidup, mengurangkan penggunaan kuasa siap sedia.

Pensuisan isyarat peralatan komunikasi: Dalam peranti komunikasi seperti penghala, suis dan stesen pangkalan, geganti digunakan untuk pensuisan pautan isyarat dan perlindungan kilat. Sebagai contoh, dalam peralatan stesen pangkalan, geganti digunakan untuk menukar isyarat frekuensi radio (seperti pensuisan pautan utama dan sandaran), memastikan kesinambungan isyarat komunikasi. Geganti dalam penghala digunakan untuk perlindungan kilat port Ethernet. Apabila disambar petir, geganti dengan cepat litar pintas untuk melepaskan arus kilat, melindungi cip dalaman peranti. Di pusat data, geganti juga digunakan untuk pensuisan berlebihan bekalan kuasa pelayan. Apabila bekalan kuasa utama gagal, ia cepat beralih kepada bekalan kuasa sandaran untuk memastikan data tidak hilang.

Kawalan peralatan elektronik perubatan: Peralatan elektronik perubatan (seperti ventilator, mesin elektrokardiogram dan instrumen diagnostik ultrasound) mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk keselamatan dan kestabilan elektrik. Geganti digunakan untuk pengasingan litar dan kawalan yang tepat. Sebagai contoh, dalam ventilator, geganti mengawal pembukaan dan penutupan injap aliran udara dan pelarasan isipadu penghantaran oksigen. Geganti pengasingan digunakan untuk mengelakkan gangguan elektrik antara litar kawalan dan litar sentuhan pesakit, memastikan keselamatan pesakit. Dalam elektrokardiograf, geganti digunakan untuk menukar isyarat (seperti menukar antara petunjuk yang berbeza) untuk memastikan pengumpulan isyarat pengesanan yang tepat. Dalam sistem bekalan kuasa peralatan perubatan, geganti juga digunakan untuk perlindungan beban lampau dan perlindungan kebocoran untuk mengelakkan kegagalan peralatan daripada menyebabkan kemudaratan kepada kakitangan perubatan dan pesakit.

(6) Bidang pertanian dan keselamatan

Kawalan automasi pertanian: Dalam pertanian moden, geganti digunakan dalam sistem pengairan, kawalan rumah hijau, dan kawalan automasi peralatan pembiakan. Sebagai contoh, di rumah hijau, sensor kelembapan mengesan kelembapan tanah. Apabila kelembapan menurun di bawah nilai yang ditetapkan, geganti mencetuskan pam air untuk dimulakan, mencapai pengairan automatik. Penderia suhu mengawal hidup dan mati lampu pemanasan dan kipas pengudaraan untuk mengekalkan suhu dan kelembapan yang malar di dalam rumah hijau. Dalam akuakultur, geganti mengawal permulaan dan penghentian pengudaraan (secara automatik bermula apabila oksigen terlarut dalam air tidak mencukupi) dan penyusuan makan mengikut masa, dengan itu meningkatkan kecekapan akuakultur.

Sistem pemantauan keselamatan: Dalam sistem keselamatan, geganti digunakan untuk penghubung antara peranti penggera dan penggerak. Sebagai contoh, apabila pengesan pancaran inframerah dan penderia magnet pintu dan tingkap mengesan penceroboh haram, ia mencetuskan tindakan geganti, yang seterusnya mencetuskan penggera bunyi dan cahaya, kamera pengawasan untuk merakam video dan sistem kawalan akses untuk dikunci. Di tempat-tempat penting seperti bank dan muzium, geganti juga boleh dikaitkan dengan sistem perlindungan kebakaran dan pintu laluan kecemasan. Apabila kecemasan berlaku, mereka akan membuka laluan kecemasan secara automatik dan pada masa yang sama memotong sumber kuasa yang tidak diperlukan.