Električni releji se mogu podijeliti u dvije kategorije, a to su elektromehanički releji i poluprovodnički releji.
Elektromehanički releji
Elektromehanički releji su uređaji koji su po prirodi elektromagnetski i pretvaraju magnetski tok, koji generira DC ili AC signal niske ulazne snage oko releja, u mehaničku silu koja se koristi za upravljanje električnim kontaktima u relejima. Najčešće korišteni elektromehanički releji imaju strujni krug; omotan oko upijajuće željezne jezgre; koji je poznat kao primarni krug.
Željezna jezgra ima i fiksni dio koji se naziva jaram i armaturu koja je pokretni dio s oprugom, koji zatvara zračni raspor između pokretne armature i fiksne električne zavojnice, čime se dovršava krug magnetskog polja. Armatura zatvara kontakte koji su pričvršćeni na nju i može se slobodno kretati između generiranog magnetskog polja zbog svog zakretnog ili zglobnog položaja. Opruga ili opruge spojene su između armature i jarma kako bi se stvorio povratni hod kako bi se spojevi vratili u njihov izvorni položaj kada je zavojnica releja bez napona ili je u isključenom stanju.
Konstrukcija elektromehaničkog releja
Gornja slika prikazuje jednostavan relej koji ima dva seta električno vodljivih kontakata. Releji mogu biti 'Normalno otvoreni' ili 'Normalno zatvoreni'. Par kontakata je okarakteriziran kao normalno otvoren ili pravi kontakt, a jedan par je okarakteriziran kao normalno zatvoren ili prekidajući kontakt. U normalno otvorenim kontaktima kontakti su otvoreni kada nema ulaznog napajanja, zatvoreni su samo kada postoji struja polja, dok su u normalno zatvorenim kontaktima kontakti zatvoreni kada nema ulaznog napajanja, otvoreni su samo kada postoji struja polja. Ovi pojmovi se prema zadanim postavkama koriste za strujne krugove bez napona koji su u isključenom stanju.
Kontakti releja su električno vodljivi komadi metala, kada se međusobno dodiruju, oni zaokružuju strujni krug i provode struju kroz krug baš kao i prekidači. U otvorenom stanju imaju vrlo visok otpor u mega ohmima i ponašaju se kao otvoreni strujni krug, dok u zatvorenom stanju djeluju kao zatvoreni prekidač, a idealno bi bilo da imaju otpor nula, ali uvijek postoji određena količina kontaktnog otpora što se naziva 'ON otpor'.
Novi kontakti i releji imaju vrlo nizak otpor pri uključivanju jer su njihovi vrhovi uredni i novi, ali s vremenom će se taj otpor povećati. U kontaktima se opaža učinak lučenja koji se naziva oštećenjem vrhova kontakata ako nisu pravilno zaštićeni od velikih kapacitivnih i induktivnih opterećenja. Budući da će struja teći kroz kontakte kada su spojeni, učinak lučenja ako se ne kontrolira nastavit će se povećavati čineći otpor velikim što na kraju rezultira pokidanim i nevodljivim kontaktima čak i kada su u zatvorenom stanju.
Kako bi se smanjili efekti savijanja i visoka 'otpornost na uključivanje' u vodičima, te produžio njihov životni vijek, moderni vrhovi vodiča izrađeni su od različitih legura srebra ili su obloženi njima. Neki od njih uključuju Ag (fino srebro), AgCu (srebro bakar), AgCdO (srebro kadmij oksid), AgW (srebro volfram), AgNi (srebro nikal), platinu, zlato i srebrne legure i AgPd (srebro paladij).
Dugi vijek trajanja kontakata releja može se postići korištenjem tehnike filtriranja, koja se izvodi dodavanjem mreže otpornika kondenzatora poznatog kao prigušivački krug paralelno s vrhovima kontakata releja. Ovaj RC krug će kratko spojiti visoki napon, što će na kraju potisnuti bilo kakav učinak lučenja.
Klasifikacija elektromehaničkih releja prema vrsti kontakta
Budući da NO i NC opisuju kako su kontakti povezani, oni se također mogu klasificirati na temelju njihovih radnji. Mogu se izraditi spajanjem jednog ili više kontakata prekidača koji se također nazivaju polovima, koji se mogu dalje povezati uključivanjem svitaka releja, što dovodi do četiri različite vrste kontakata danih kao:
| Tip | Opis | Primjena |
| Single Pole Single Throw (SPST) | Ima jedan pol i jedan izlaz. Bit će ili zatvoren ili potpuno isključen, nema između. | Savršeni su za uključivanje i isključivanje. |
| Jednopolno dvostruko bacanje (SPDT) | Ima jedan ulaz i dva različita izlaza. Može kontrolirati dva različita kruga putem jednog ulaza. | Koriste se u upravljačkim krugovima i izlaznim sklopkama PLC sustava. |
| Double Pole Single Throw (DPST) | Ima dva ulaza i dva izlaza. Svaki od njegovih terminala može biti ili u isključenom položaju (otvoren) ili u uključenom položaju (zatvoren). | Koriste se kao termostati za kontrolu električnih grijaćih opterećenja. |
| Double Pole Double Throw (DPDT) | Ima dva ulaza i četiri izlaza. Svaki od ulaza odgovara dvama izlazima. Može kontrolirati dva različita kruga istovremeno. | Koriste se za odabir napajanja i kontrolu rasvjete itd. |
Čvrsti releji
Releji čvrstog stanja nemaju pokretne dijelove, ali koriste optičke i električne karakteristike poluvodiča čvrstog stanja za stvaranje izolacije i izvođenje funkcija prebacivanja. Budući da nemaju pomičnih dijelova za razliku od elektromehaničkih releja, nema trošenja i habanja komponenti. Oni također pružaju potpunu izolaciju između izlaznih i ulaznih kontakata, imaju vrlo visok otpor u otvorenom stanju i vrlo nizak u vodljivom stanju. Funkcionalno su slični elektromehaničkim relejima, jer također obavljaju operacije prebacivanja. Kompatibilni su s većinom IC logičkih obitelji bez upotrebe dodatnih pojačala, pogonskih programa ili međuspremnika, zbog svojih malih zahtjeva za ulaznom upravljačkom snagom. Međutim, potrebno ih je prikladno montirati na hladnjake kako bi se izbjeglo pregrijavanje.
Solid State Relay
Na točki prijelaza nule sinusoidnog valnog oblika izmjenične struje, poluprovodnički relej tipa izmjenične struje se uključuje 'ON' i sprječava visoke ulazne struje. Tijekom prebacivanja visokih kapacitivnih i induktivnih opterećenja, RC prigušivački krug se koristi za uklanjanje buke i prolaznih skokova napona. Budući da je izlazni sklopni uređaj poluvodički relej u čvrstom stanju, pad napona na izlazu je vrlo visok što uzrokuje potrebu za toplinskom oblogom kako bi se izbjeglo pregrijavanje kruga i oštećenje.
Moduli ulazno/izlaznog sučelja
Ulazno/izlazni moduli sučelja poseban su dizajn poluprovodničkih releja za spajanje mikrokontrolera, računala i PIC-ova na sklopke i opterećenja u stvarnom svijetu. Postoje četiri osnovne vrste I/O modula, CMOS logički izlaz na razini ili AC/DC ulazni napon za TTL, CMOS logički ulaz za AC ili DC izlazni napon i TTL. Ovi moduli sadrže sve obvezne sklopove za pružanje izolacije i potpunog sučelja unutar jednog malog uređaja. Dostupni su kao zasebni solid-state moduli ili su integrirani u uređaje od 4, 8 ili 16 kanala.
Tablica usporedbe između elektromehaničkih i poluvodičkih releja
Elektromehanički releji koriste mehaničke kontakte za preklapanje i imaju pokretne dijelove, dok poluvodički releji za preklapanje koriste poluvodičke uređaje i nemaju pokretne dijelove.
| Elektromehanički releji | Poluvodički releji u čvrstom stanju |
| Za prebacivanje koriste magnetska polja, zavojnice, opruge i mehaničke kontakte. | Ne koriste pokretne dijelove, umjesto toga koriste optička i električna svojstva poluvodiča čvrstog stanja. |
| Zbog pokretnih dijelova dolazi do oštećenja komponenti. | Ne podliježu habanju komponenti. |
| Imaju ograničen životni ciklus kontakta i zauzimaju veliku prostoriju. Također, imaju sporu brzinu prebacivanja. | Nema tih ograničenja većeg prostora i male brzine. |
| Napon s malim ulazom može se koristiti za kontrolu velikog izlaznog napona. | Napon s malim ulazom može se koristiti za kontrolu velikog izlaznog napona. |
| Oni su isplativi. | Oni su skupi. |
| Mogu prebacivati mala naponska opterećenja i visokofrekventne signale kao što su audio i video signali. | Ne mogu prebacivati signale visoke frekvencije i opterećenja malog napona kao što su video i audio signali. |
| Imaju najčešće primjene u automobilima i kućanskim elektroničkim uređajima itd. | Imaju najčešće primjene u preklapanju AC opterećenja kao što su prigušivanje svjetla, kontrola brzine motora itd. |
Zaključak
Električni relej je prekidač koji uključuje i isključuje električni krug putem vanjskog električnog signala. Oni mogu kontrolirati jaku električnu struju putem signala niske snage, također se klasificiraju kao pretvornici, zbog svoje sposobnosti mijenjanja jedne fizičke veličine u drugu. Elektromehanički releji koriste magnetska polja, zavojnice, opruge i mehaničke kontakte za izvođenje prebacivanja. Zbog pokretnih dijelova dolazi do oštećenja komponenti.
Imaju ograničen životni ciklus kontakta i zauzimaju puno prostora, također imaju sporu brzinu prebacivanja dok poluvodički releji u čvrstom stanju ne koriste pokretne dijelove umjesto da koriste električna i optička svojstva poluvodiča u čvrstom stanju. Ne podliježu habanju komponenti, ali su skupi.