Elektroniikan komponentit ja materiaalit Releet

Transkriptio

1 Elektroniikan komponentit ja materiaalit Releet 2006 Erkka Koski

2 Sähkömekaaniset releet Ominaisuudet Releet ovat yleensä sähkömekaanisia kytkimiä, joissa kelaan johdettava virta saa aikaan koskettimia liikuttavan magneettikentän. Nykyään on myös puolijohteilla toteutettuja Kuva 1 Releen piirrosmerkki releitä, joissa galvaaninen erotus aikaansaadaan optisesti. Näissä kytkimenä käytetään yleensä mosfetteja tai triakkeja. Ne soveltuvat hyvin useasti toistuvaan Sisältö Ominaisuudet... 1 Ohjausvirtapiiri... 1 Työvirtapiiri... 2 Logiikka... 3 Koskettimien materiaalit... 4 Releiden rakenne... 5 Kuluminen... 5 kytkemiseen mutta niitä ei käsitellä enempää tässä. Mikrosähkömekaniikan avulla voidaan tehdä äärimmäisen pieniä kytkimiä esimerkiksi piistä. Tällaisia mems-releitä käytetään esimerkiksi suurtaajuisten piirien kytkemiseen. Kuva 2 Rele 12 V 30 A Perinteisillä sähkömekaanisilla releillä on joitain hyviä ominaisuuksia, joiden vuoksi niitä kaikkia ei ole korvattu puolijohteilla. Esimerkiksi releiden ohjausvirtapiiri on käytännössä täysin eristetty työvirtapiiristä. Ohjaus- ja työvirtapiirin välinen jännitekesto on yleensä suurempi kuin 1 kv, eristysresistanssi yli gigaohmin ja kapasitanssi muutamia pikofaradeja. Samoin myös koskettimien välinen resistanssi niiden ollessa auki on hyvin suuri, kapasitanssi tavallisilla releillä noin pikofaradi ja läpilyöntijännite tyypillisesti yli 500 volttia. Myös erityisesti suurjännite- ja suurtaajuuskäyttöön tehtyjä releitä on olemassa. Sähkömekaaniset releet eivät tarvitse erillisiä jäähdytyssiilejä toisin kuin tehopuolijohteet usein. Releet isohkoina mekaanisina laitteina kestävät hyvin satunnaisia ylijännitteitä ja ylikuormituksia. Tämän takia releet soveltuvat hyvin käytettäväksi huonolaatuisissa sähköjärjestelmissä, kuten yleisessä sähköverkossa tai ajoneuvojen sähköjärjestelmissä. Vastaavissa paikoissa puolijohdekytkimet vaatisivat paljon paremman suojauksen ylijännitteitä ja häiriöitä vastaan. Sähkömekaaniset releet ovat yleensä hinnaltaan edullisia vastaavan jännitteen- ja virrankeston omaaviin puolijohdereleisiin verrattuna. Sähkömekaanisten releiden suurin ongelma on se, että ne kuluvat jokaisella kytkentä- ja katkaisukerralla toisin kuin puolijohdereleet. Releiden kestoksi ilmoitetaan yleensä kymmenestä tuhannesta miljoonaan kytkentäkertaa nimelliskuormalla. Kestoikä riippuu kuitenkin hyvin voimakkaasti kuormasta. Jos esimerkiksi releen kestoksi on ilmoitettu kytkentäkertaa 25 ampeerin 240 voltin vaihtovirtakuormalla, jonka tehokerroin on 0,8, rele saattaa hyvinkin kestää yli 1 miljoona kytkentäkertaa 120 V 5A resistiivisellä kuormalla. Toinen ongelma joillain reletyypeillä on koskettimien likaantuminen ja hapettuminen pitkän käyttämättömyyden aikana. Kytkentäresistanssi voi nousta tällöin niin suureksi, ettei rele enää luotettavasti kytke. Tällaista ongelmaa ei ole puolijohdekytkimillä. Releet ovat hitaita. Niiltä menee noin millisekunnista muutamiin kymmeniin millisekunteihin reagoida käskyihin. Koska rele on mekaaninen, se on 2 herkkä iskuille. Yleensä releiden ilmoitetaan toimivan ainakin 100 m/s hetkellisiin kiihtyvyyksiin asti. Jos isku kuitenkin on riittävän kova, esimerkiksi jos laite tiputetaan, rele voi kytkeä tai katkaista omia aikojaan. Releet napsuvat toimiessaan, tosin joskus se on hyväkin ominaisuus. Ohjausvirtapiiri Releitä ohjataan kytkemällä kelaan sopiva jännite. Katkaisu- Indukt- teho Releen kela on käämitty hyvin ohuesta käämilangasta. kyky anssi Jos siihen kytketään liian suuri jännite, kela kuumenee G6B 250Vac/8A 1,1 H 200 mw liikaa ja käämikierrosten välinen eriste hajoaa. Releestä G5V-1 24Vdc/1A 1,6 H 150 mw riippuen ohjausjännite voi poiketa muutamia kymmeniä G8JR 12Vdc/50A 3 W prosentteja nimellisestä ylös- tai alaspäin. Useimmissa Taulukko 1 Omronin releitä, releissä valmistajat takaavat niiden kytkevän, kun jännite nimellisjännite 12 V. Ks.lähde [6] on vähintään 75 % nimellisestä ja päästävän, kun jännite on alle 10 % nimellisestä. Ohjauksen tehontarve (taulukko 1) on pienillä alle parinkymmenen 1

3 ampeerin releillä noin sadasta milliwatista yhteen wattiin. Yleisimmin käytetyissä releissä koskettimet palaavat alkuasentoonsa, kun ohjausjännite poistetaan. Harvinaisemmissa bistabiileissa releissä on yleensä erilliset nollaus- ja asetuskäämit. Tällaiselle releelle riittää noin kymmenen millisekunnin mittainen pulssi vastaavaan käämiin tilan muuttamiseksi. Vielä harvinaisemmat sysäysreleet vaihtavat tilaansa aina, kun niille annetaan ohjauspulssi. Releen kelan induktanssi on suuri, usein henryjä tai jopa kymmeniä henryjä, lisäksi vielä osa jouseen varastoituneesta energiasta muuttuu sähköksi katkaistaessa releen virtaa. Jos tällaisen induktanssin läpi menevää virtaa yritetään katkaista transistorilla, jännite nousee kunnes transistorissa tapahtuu läpilyönti (kuva 3H). Transistorit yleensä kestävät tällaisia pienellä virralla tapahtuvia läpilyöntejä jossain määrin, mutta jotta kytkennästä tulisi luotettava, tulee jännite rajoittaa alle transistorin läpilyöntijännitteen. Koska virran muutosnopeus on suoraan verrannollinen induktanssin yli vaikuttavaan jännitteeseen, jännitteen rajoitus väkisinkin hidastaa magneettikentän heikkenemistä ja siten releen koskettimien liikettä. Normaalisti kiinni (NC) olevissa releissä tämä on A B C D E) 20 V zenerdiodiodi F) 500Ω vastus Huomaa koskettimien liikkeestä johtuva virran kasvu G) Diodi H) Ei mitään vaimennusta Aluksi hetki oskillointia,sitten jännite nousi yli 150 voltin Transistori oli Bc337 Keltainen: jännite transistorin yli Vihreä: koskettimen asento 1 ms/div 10 V/div, viimeisessä 50 V/div Kuva 3 Erilaisia tapoja vaimentaa kelan jännitepiikki ja niiden vaikutus releen päästöaikaan oikeastaan etu, koska se vähentää koskettimien pomppimista kosketushetkellä ja siten vähentää myös koskettimien kulumista. Normaalisti auki (NO) olevissa releissä se on haitta, koska koskettimet etääntyvät hitaammin toisistaan ja katkaisuvalokaari palaa pitempään. Joissain tapauksissa koskettimet saattavat jäädä kokonaan avautumatta, kun hitaasti liikkuva koskettimen varsi ei jaksa murtaa pieniä hitsautumia koskettimien välillä. Näitä hitsaumia muodostuu normaalisti aina, kun rele kytkee suuria kuormia. Vähiten releen toimintaan vaikuttava tapa rajoittaa jännitepiikkiä on laittaa kelan yli zener-diodi ja lisäksi tavallinen diodi estämään virta zenerin läpi myötäsuuntaan (kuvat 3A&E). Zener voidaan sijoittaa myös ohjaavan transistorin yli, jolloin ei tarvita diodia (kuva 3B). Näissä tavoissa käämin yli vaikuttaa koko ajan suurehko jännite, ja magneettikenttä purkautuu nopeasti. Toinen kohtuuhyvä tapa on kytkeä vastus ja diodi sarjaan kelan yli (kuvat 3C&F). Vastuksen resistanssia muuttamalla voidaan jännitepiikin suuruutta säätää, mutta jännite laskee virran myötä ja kenttä heikkenee hitaammin kuin zenerin kanssa (zenerin kanssa jännite on koko ajan suurin kytkimen kestämä). Diodi on ainoastaan estämässä virtaa vastuksen läpi, kun rele on vetäneenä. Se voidaan jättää pois, jos suurempi virrankulutus ja lämmöntuotto ei haittaa. Myös pelkkä diodi on mahdollinen, mutta se helposti moninkertaistaa releen päästöajan (kuvat 3D&G) ja voi aiheuttaa releen satunnaisia jumittumisia. Se ei ole suositeltu tapa, jos releellä ohjataan suuria kuormia. Releen valmistajat ilmoittavat releen katkaisukyvyn useimmiten ilman mitään jännitepiikin vaimennusta. 2 Työvirtapiiri Koskettimien elinikä riippuu suuresti katkaisuhetkellä ja kytkettäessä koskettimen pomppiessa mahdollisesti esiintyvän valokaaren voimakkuudesta. Mitä suurempi valokaari, sitä lyhyempi elinikä, mutta ei valokaarta ollenkaan hajottaa myös jotkin (hopeapohjaiset) koskettimet. Valokaaren voimakkuuteen ja kestoon vaikuttavat virta, jännite, kuorman induktiivisuus, onko virta 2

4 Kuva 4 RC-vaimennin kytkettynä kytkimen yli vaihto- vai tasavirtaa ja koskettimien nopeus. Jos virta tai jännite jää tietyn materiaalikohtaisen arvon alle, valokaari ei syty, mutta jotain pientä kipinöintiä voi silti esiintyä. Tasavirralla valokaari palaa huomattavasti helpommin, koska virta ei laske välillä nollaan. Tämän takia releen katkaisukyky voi olla esimerkiksi 10 A/250 V vaihtovirralla, mutta vain 10 A ja 30 V tasavirralla. Yleensä releiden koskettimet ovat vaihtokoskettimia (form C eli SPDT). Näissä on yksi yhteinen napa, joka yhdistää toiseen koskettimeen releen ollessa vetäneenä ja toiseen muulloin. Normaalisti avoimissa (form A eli SPNO tai SPST) releissä rele kytkee, kun ohjauskäämille tuodaan jännite. Normaalisti suljetuissa (form B eli SPNC tai SPST) releissä vastaavasti avaa, kun käämille tuodaan jännite. Yhteen käämiin voi olla kytketty myös useita koskettimia. Näistä kaksoisvaihtokoskettimellinen rele (DPDT) on varsin yleinen. Induktiiviset laitteet pyrkivät pitämään virran vakiona vaikka rele yrittäisi katkaista sitä. Jos virralle ei ole mitään helppoa tietä, se menee valokaarena releen koskettimien yli. Yksi yleinen tapa estää tämä on tarjota virralle vaihtoehtoinen kulkutie releen koskettimien yli sijoitetun vastuksen ja kondensaattorin kautta (kuva 4). Vastuksen tarkoituksena on estää kondensaattorin liian nopea purkautuminen, kun rele kytkee. Tällaisia vastus-kondensaattoriyhdistelmiä on saatavilla valmiina komponenttina. Toinen tapa vaimentaa valokaarta on laittaa koskettimen yli varistori. Moottoreissa ja muuntajissa on huomioitava induktiivisuuden lisäksi suuri käynnistysvirta, jotteivat koskettimet hitsaantuisi yhteen. Induktiivisen kuorman kytkeminen vaihtovirralla jännitteen nollakohdassa voi aiheuttaa normaaliin verrattuna monikymmenkertaisen virtapiikin, jos kuorman 3 rautasydän kyllästyy. Vaikka hehkulamput ovatkin resistiivisiä, releet eivät kestä nimellisvirran suuruista hehkulamppukuormaa. Hehkulankojen resistanssi kylmänä on noin kymmenesosa niiden resistanssista kuumana. Tämän vuoksi releen nimellisvirran on oltava noin kymmenen kertaa hehkulamppukuorman nimellisvirtaa suurempi. Myös kapasitiiviset kuormat käyttäytyvät samaan tapaan ja vaativat paljon virtaa kestävän releen. Normaalit releet eivät toimi luotettavasti hyvin pienillä virroilla tai kokonaan ilman kuormaa. Tällaisiin kytkentöihin tarvitaan erikoisreleitä, joissa on esimerkiksi kultaiset koskettimet. Lämpösähköisen jännitteen ilmoitetaan releillä olevan yleensä alle 10 µv. Releiden virrankestoa ei voi helposti kasvattaa kytkemällä niitä rinnan. Jos esimerkiksi kaksi 10 A relettä kytketään rinnan, niin kytkennän katkaisukyky ei ole 20 A. Tämä johtuu siitä, että releet aukeavat hyvin todennäköisesti eri aikaan. Viimeisenä aukeavalle jää näin koko virta katkaistavaksi. Samoin ensimmäisenä sulkeutuvan kautta kulkee hetken aikaa koko kuorman virta. Koska releiden kytkentäresistansseissa on eroja, virta ei jakaudu tasaisesti koskettimien kesken. Virran saa jakautumaan tasaisemmin kytkemällä erillisen vastuksen jokaisen koskettimen kanssa sarjaan. Tämä lisää myös kytkennän katkaisukykyä, mutta aiheuttaa tehohäviöitä. Suurinta katkaisujännitettä sitä vastoin voidaan kasvattaa kytkemällä koskettimia sarjaan. Kuva 5 Kaksoiskoskettimellisen releen katkaisukyvyn lisääminen kytkemällä koskettimet sarjaan Logiikkaa 4 Relelogiikkaa on ennen käytetty paljon teollisuusautomaatiossa, mutta nykyään tietokoneet ovat korvanneet releet lähes kaikkialla. Seuraavalla sivulla olevassa kuvassa on esitetty relelogiikkapiirejä. Itsepitävä rele (releen ohjausvirta ohjataan sen oman koskettimen kautta, kuva 6D) on edelleenkin näppärä, koska sillä voidaan estää koneen päällekytkeytyminen sähkökatkon jälkeen. Kääntäjä (Ei-piiri) saadaan vaihtoreleen NC-koskettimesta. 3

5 Kuva 6 Relelogiikkaa A) Ja B) Tai C) Poissulkeva tai D) Itsepito Sisään Ulos E) Kun sisääntuloon kytketään jännite, piiri antaa lyhyen pulssin ulos Koskettimien materiaalit 1 Hopea (Ag) johtaa hyvin sähköä, mutta se hapettuu ja sulfatoituu helposti. Sulfidikerros ei johda sähköä, joten koskettimien on rikottava se jokaisella kosketuskerralla. Tähän tarvitaan riittävän kova kosketuspaine, joka taas kuluttaa koskettimia. Myös katkaisuhetkellä esiintyvät valokaaret auttavat polttamalla likaa pois koskettimilta. Koskettimien väliin väkisinkin jäävä ohut sulfatoitunut kerros aiheuttaa muutamien voltin kymmenysten jännitehäviön ja kerää itseensä likaa. Hopeakoskettimet eivät sovellu pienille signaaleille, vaan niitä käytetään lähinnä yli 12 voltin ja puolen ampeerin kuormien kytkentään. Ohut kultaus Hopeakoskettimet voidaan pinnoittaa hyvin ohuella kultakerroksella sulfatoitumisen estämiseksi, jos releet joutuvat olemaan pitkään käyttämättömänä. Kultapinnoite takaa hyvän kosketuksen, mutta kuluu nopeasti pois, varsinkin jos releellä ohjataan niin suurta kuormaa, että koskettimet kipinöivät. Kultapinnoitteen poiskulumisen jälkeen rele toimii kuin normaali hopeakoskettiminen rele, eli voi sulfatoitua käyttökelvottomaksi pitkän käyttämättömyyden ja sopivien ilmansaasteiden vaikutuksesta. Kultaus Kullattuja koskettimia käytetään kullan korroosionkeston takia kytkettäessä pieniä tai olemattomia virtoja, kuten erilaisia analogisia signaaleja. Kultakoskettimellisilla releillä ei saa kytkeä niin suurta kuormaa, että se aiheuttaa valokaaren, koska muutoin kultaus kuluu puhki. Hopea-nikkeli (AgNi0.15) Lisäämällä noin 0,15 % nikkeliä hopean joukkoon saadaan materiaalin siirtyminen koskettimelta toiselle tapahtumaan tasaisemmin koko koskettimen alueella. Tällöin koskettimiin ei muodostu niin suuria kuoppia ja kraattereita, joten koskettimet kestävät pidempään. Hopeakadmiumoksidi (AgCdO) Kadmiumoksidilla seostettua hopeaa käytetään erityisesti suurten kuormien kytkennässä, koska aine kestää hyvin valokaaria ja vastustaa materiaalin kulkeutumista koskettimelta toiselle. Kytkentäresistanssi on näissä vastaavaa hopeasta tehtyä kosketinta suurempi. Koskettimien hopea sulfatoituu niin kuin pelkästä hopeasta tehdyissäkin koskettimissa, joten releet eivät sovellu pienille kuormille. Hopeatinaindiumoksidi (AgSnInO) kestää valokaaria ja vastustaa materiaalin siirtymistä vielä hopeakadmiumoksidiakin paremmin. Niiden kytkentäresistanssi on tosin 4

6 hopeakadmiumoksidikoskettimia suurempi. Hopeatinaindiumoksidikoskettimet soveltuvat erityisesti suuren käynnistysvirran vieville kuormille, kuten hehkulampuille ja kondensaattoreille Hopeakuparinikkelikoskettimet (AgCuNi) eivät hitsaannu helposti. Näillä kytketään suuren käynnistysvirran ottavia tasavirtakuormia, kuten lamppuja ja kondensaattoreita. Kultahopeanikkelikoskettimia (AgAuNi) käytetään alle ampeerin kuormien kytkentään. Ne aiheuttavat vähemmän kohinaa katkaistaessa ja kytkettäessä kuin vastaavat hopeakoskettimet. Diffuusiokullatuilla hopeakoskettimilla on samanlaiset ominaisuudet, mutta ne ovat halvempia. Palladiumkoskettimet (Pd) eivät hapetu tai sulfatoidu helposti. Niiden elinikä on noin kymmenenkertainen hopeakoskettimiin verrattuna, mutta huonon johtavuuden vuoksi ne eivät sovellu suurille virroille. Volframikoskettimia (W) käytetään suurilla jännitteillä tarvittaessa tiheästi toistuvia kytkentöjä. Korkean sulamispisteensä ansiosta ne kestävät hyvin valokaaria. Volframikoskettimille voi muodostua oksidikerros, varsinkin jos sitä käytetään tasavirralla anodikoskettimena. Tämän vuoksi releissä usein käytetään volframia katodilla ja palladiumseosta anodilla. Elohopealla (Hg) kostutetuilla koskettimilla ei tapahdu pysyvää materiaalin siirtymistä koskettimelta toiselle, koska elohopea on nestemäistä. Isotkin elohopeareleet kestävät miljoonia kytkentäkertoja. Releiden ongelmana on elohopean myrkyllisyys. Luontoon päästessään elohopea muuttuu metyylielohopeaksi ja rikastuu ravintoketjussa. Elohopeareleiden käyttö normaalissa kulutuselektroniikassa on kielletty. Releiden rakenne Releitä voidaan tehdä monella tavalla, mutta esimerkiksi ankkuri- ja kielireleet ovat yleisiä. Kielirele eli reed-rele muodostuu kahdesta tiiviissä lasiputkessa olevasta ferromagneettisesta kielestä. Kun kytkin joutuu magneettikenttään, kielet vetävät toisiaan puoleensa ja koskettimet sulkeutuvat. Kun magneettikenttä poistetaan, kielet toimivat kuin jouset ja palautuvat alkuasentoonsa. Kielirele on releeksi nopea. Se pystyy toimimaan alle millisekunnissa, mutta ei kytkemään suuria virtoja. Kielireleitä käytetään lähinnä signaalien kytkentään. Ankkurireleet ovat paljon kielireleitä raskastekoisempia. Niissä on käämi, jonka aiheuttama magneettikenttä vetää ankkuria puoleensa. Releen koskettimet on kytketty ankkuriin Kuva 7 12V autosähköjärjestelmään tarkoitettu ankkurirele joko suoraan tai eristävän vipuvarren välityksellä tarvittavasta eristystasosta riippuen. Ankkurireleet ovat kielireleitä hitaampia, mutta pystyvät kytkemään kohtuullisen suuria kuormia. Niitä käytetään paljon ajoneuvojen elektroniikassa. Kuluminen 5 Releiden ensimmäisenä hajoavat osat ovat sen koskettimet. Releiden mekaniikan kestävyys on yleensä yli sata kertaa sähköistä kestävyyttä suurempi. Kun releeseen (NO) kytketään jännite, alkaa magneettikenttä liikuttaa koskettimia toisiaan kohti. Koskettimet ovat epätasaisia ja niiden pinnalla on kalvo epäpuhtauksia, oksideja ja sulfideja. Koskettimet koskettavat aluksi vain yhdestä pienestä kohdasta. Tässä kohtaa paine ja virta rikkovat epäpuhtauskalvon koskettimien välistä. Koska koko virta kulkee nyt hyvin pienen pisteen kautta, se sulaa. Virta kulkee nyt niin pienen alueen kautta, että se pystyy räjäyttämään sulan metallipatsaan koskettimien väliltä. Jos sähkökenttä räjähdyshetkellä on riittävän voimakas, alkaa ionisoitunut ilma johtaa sähköä koskettimien välillä ja jos virta on tarpeeksi suuri, koskettimien välille syttyy 5

7 valokaari. Valokaaren syttymiseen tarvittava virta riippuu koskettimien materiaalista. Valokaari kuumentaa katodia enemmän kuin anodia ja irrottaa katodista ainetta, joka kulkeutuu viileämmälle anodille. Tapahtuma kestää kymmenisen nanosekuntia. Valokaari sammuu, kun koskettimen seuraavat korkeat kohdat ottavat kiinni toisiinsa. Nämäkin saattavat sulaa virran vaikutuksesta, mutta samalla resistanssi laskee, kun pehmenneet huiput leviävät. Kun koskettimet vielä lähenevät, sula metalli saattaa roiskua ympäriinsä. Tämä aiheuttaa aineshukkaa koskettimissa. Kohta kosketusresistanssi tippuu niin pieneksi ja ala suureksi, että äsken sulanut metalli alkaa jäähtyä ja muuttuu takaisin kiinteään olomuotoon. Koskettimet hitsaantuvat yhteen, mutta niin heikosti, että releen jousi pystyy irrottamaan ne toisistaan. A B Kun releen koskettimet alkavat erkaantua toisistaan, virta kulkee yhä pienemmän ja pienemmän alueen kautta. Tämä kohta lämpenee ja sulaa. Koskettimet jatkavat erkanemistaan ja venyttävät mukanaan koskettimien välistä sulaa metallipatsasta. Patsas jatkaa kuumenemistaan ja ionisoi ympärillään olevan ilman. Lopulta patsas tulee niin ohueksi ja kuumaksi, että virta räjäyttää sen. Räjähdys levittää ympäriinsä metalli-ioneita. Jos jännite on riittävän suuri, koskettimien väliin syttyy nyt valokaari. Valokaari siirtää ainetta katodilta anodille. Tasavirralla valokaari sammuu vasta, kun koskettimet ovat riittävän etäällä toisistaan. Kuva 8 Aineen siirtyminen koskettimelta toiselle. Toiseen koskettimeen muodostuu piikki ja toiseen kraatteri. Vaihtovirralla valokaari sammuu, kun virta laskee nollaan, mutta voi syttyä helposti uudelleen jännitteen taas noustessa, elleivät koskettimet ole ehtineet tarpeeksi kauas toisistaan. Suurin osa materiaalin siirtymisestä johtuu valokaaresta. Koska tasavirralla sama kosketin toimii aina katodina ja toinen anodina, katodikoskettimelle muodostuu kuoppa ja anodille keko metallia (kuva 8). Vaihtovirralla tätä ei yleensä tapahdu, koska välillä aine siirtyy toiseen suuntaan ja välillä toiseen. Jos releen kytkentä on kuitenkin tahdistettu vaihtovirran kanssa tapahtumaan aina samassa vaiheessa, ainetta siirtyy koskettimelta toiselle samoin kuin tasavirralla. Ongelma voidaan välttää tahdistamalla rele avautumaan virran nollakohdassa. Releiden hitauden vuoksi tämä vaatii sopivan ennakon ottoa. Jos keko kasvaa sopivasti, koskettimet saattavat jumiutua toisiinsa kiinni. Jos ilmassa on orgaanisia aineita, ne muodostavat hiiltä joutuessaan valokaareen. Hiili kerääntyy sitten kalvoksi koskettimien päällä. Hiilikalvo ei estä kosketusta täysin, vaan nostaa vain resistanssin kymmeniin tai satoihin ohmeihin. Valokaaren kuumuudessa ilman typestä, hapesta ja vedestä muodostuu typpihappoa, joka syövyttää koskettimia. Platinapohjaisten koskettimien erityisongelma on, että ne katalysoivat ilmassa olevien orgaanisten yhdisteiden polymerisaatiota. Polymeroituneet aineet muodostavat koskettimen pinnalla sähköä eristävän kalvon. Silikoniyhdisteet hajoavat valokaareen joutuessaan piin oksideiksi (lasiksi) ja muodostavat eristävän kalvon koskettimien pinnalle. Hopeapohjaiset koskettimet sulfatoituvat helposti ilmassa olevan rikkivedyn vaikutuksesta. Näihin ilmasta käsin tuleviin ongelmiin auttaa suljettu rele, mutta niidenkin muovikuori hengittää jonkin verran. 16

8 Lähteet Kaikki asiakirjat on haettu marras-joulukuussa Tyco Electronics, Relay Contact Life 2.Tyco Electronics, The application of relay coil suppression with DC relays 3.Tyco Electronics, Beware of Zero-Crossover Switching of Transformers 4.Omron, Relay User s Guide, julkaistu vuonna Notes->Relay Users Guide 5.Tyco Electronics, Contact Arc Phenomenon 6.Omronin tuoteluettelo Lisää lukemista aiheesta. Seuraavista löytyvät kaikki releiden käytössä tarvittavat perustiedot Omronin Relay User s Guide, yllä [4] Tyco Electronicsin ohjeet releiden käytöstä Panasonic (Matsushita Electric Works) Relay Cautions For Use Erkka Koski 7