Relės yra maži elektriniai komponentai (elektromagnetiniai jungikliai), naudojami kiekviename šiuolaikiniame automobilyje. Automobilinės relės turi lemiamą įtaką transporto priemonės elektros sistemos veikimui ir visiems elektros energijos vartotojams automobilyje. Jų gedimas gali veiksmingai sustabdyti automobilį.

Mūsų straipsnyje aptarsime tokias temas:

Kas yra automobilinė relė?

Kokiu tikslu naudojamos relės automobilio elektros sistemoje?

Automobilinės relės konstrukcija

Kam naudojamos relės automobilių elektros sistemoje?

Šiuolaikinių automobilių elektros sistemos yra labai išplėstos. Elektros energijos vartotojų skaičius yra didelis. Čia galima įtraukti:

• Valdiklius, įskaitant pagrindinį valdantįjį kompiuterį, variklio kompiuterį, saugos sistemų SRS valdiklį, komforto sistemų valdiklį;
• Elektrinius variklio starterius;
• Uždegimo sistemą benzininiuose varikliuose ir paleidimo pagalbos sistemą dyzeliniuose varikliuose;
• Elektrines degalų pompas;
• Išorinį apšvietimą, posūkius, vidinį apšvietimą;
• Prietaisų skydelius, monitorius, ekranus, apšvietimą;
• Valytuvus;
• Šildymą (ventiliatorius ir valdymą);
• Įvairių tipų jutiklius;
• Vykdomuosius elementus, pvz., langų aktuatorius.

Lengvųjų automobilių atveju beveik kiekvienas elementas (išskyrus kai kuriuos, kaip 5V kaitinimo žvakės, kai kurie multimedijos įrenginiai) maitinamas 12 V įtampos srove. Tačiau kiekvienas mazgas reikalauja skirtingo stiprumo srovės.

• Srovės suvartojimas stovint paprastai svyruoja nuo 0,03 iki 0,05 A, šiuo metu veikia valdiklių atmintis, centrinis užraktas, taip pat automobilio signalizacija;
• Įjungta automobilio signalizacija, su įjungta sirena, reikia nuo 1 iki 3 A stiprumo srovės.
• Vidaus degimo varikliui, veikiančiam tuščiąja eiga, reikia nuo 20 iki 40 A stiprumo srovės, kuri maitina valdiklį, jutiklius, degalų pompą, uždegimo sistemą arba paleidimo pagalbos sistemą su kaitinimo žvakėmis.
• Elektriškai valdomų langų aktuatorius ir elektriškai šildomas sėdynės reikalauja 3 A srovės.
• Automobilio valytuvams reikia nuo 2 iki 10 A stiprumo srovės, priklausomai nuo jų darbo greičio.
• Oro kondicionierius, įjungtas pilnu pajėgumu, reikia nuo 20 iki 30 A stiprumo srovės.
• Priekiniai automobilio žibintai su halogeninėmis lemputėmis paprastai reikalauja nuo 10 iki 12 A stiprumo srovės.

Automobilinės relės žymiai supaprastina automobilio elektros sistemos konstrukciją ir padaro ją saugesnę. Elektros sistema be relių atrodytų taip:

Elektros energijos šaltinis (akumuliatorius/generatorius/ arba akumuliatorius/traukinė baterija/žemos įtampos baterija) – jungiklis – saugiklis – elektros energijos vartotojas. Be to, reikėtų naudoti storo laido visame ilgyje, užtikrinančio didelio stiprumo srovės tekėjimą, pvz., 20 A. Jungikliai būtų veikiami didelio stiprumo srovės tekėjimo, kuris sukeltų jų pagreitintą nusidėvėjimą.

Elektros sistema su rele atrodo taip:

Elektros energijos šaltinis (akumuliatorius/generatorius/ arba akumuliatorius/traukinė baterija/žemos įtampos baterija) – plonas laidas – jungiklis – plonas laidas – relė.

Antra grandinė: elektros energijos šaltinis (akumuliatorius/generatorius/ arba akumuliatorius/traukinė baterija/žemos įtampos baterija) – storas laidas – relė – storas laidas – elektros energijos vartotojas.

Relių naudojimas lemia tai, kad sistemoje yra mažiau storų laidų, jungikliai yra patvaresni, kontaktai nesudega, egzistuoja mažesnė tikimybė sugadinti sistemą, galima naudoti paprastesnius, o kartu ir pigesnius jungiklius. Be to, sumažėja srovės suvartojimas, kuris sumažina generatoriaus apkrovą vidaus degimo automobilyje / traukinės baterijos apkrovą elektromobilyje.

Kas yra automobilinė relė?

Relės masiškai naudojamos elektros sistemose visame pasaulyje, daugelyje įrenginių. Automobilinė relė yra elektromagnetinis jungiklis, kurį galima valdyti silpnu signalu, maitinamų mažo stiprumo srove. Dėl to automobilinė relė gali atidaryti ir uždaryti elektros grandinę, per kurią teka didelio stiprumo srovė į vartotoją.

Kur montuojamos relės automobilyje?

• Saugiklių dėžutėje po automobilio gaubtu;
• Saugiklių dėžutėje po vairalaižiu (arba keleivio pusėje);
• Saugiklių dėžutėje bagažinėje (papildoma, trečia dėžutė, naudojama elektromobiliuose ir hibriduose).

Kokią konstrukciją turi automobilinė relė?

Automobilinė relė atrodo kaip mažas plastikas kubas. Apatinėje dalyje yra metaliniai kontaktai, kurie įkišami į relės montavimo vietą. Elektromagnetinė relė susideda iš dviejų pagrindinių dalių:

• Elektromagnetinio jungiklio;
• Elektrinio jungiklio.

Elektromagnetinis jungiklis susideda iš ritės (varinės vielos apvijos ant izoliacinės medžiagos ritės), feromagnetinio šerdies, feromagnetinio jungo ir judančios feromagnetinės inkaros.

Elektrinis jungiklis pastatytas iš metalinių spyruoklių, kontaktų, stūmoklio, kontaktinės plokštelės ir montažinių junginių. Viskas uždaryta dulkėms atspariame korpuse, pagamintame iš plastiko.

Kaip relė veikia praktikoje?

• Vairuotojas juda svertį po vairalaižiu, kad įjungtų tam tikrą elektros energijos vartotoją (pvz., valytuvus). Mažo stiprumo srovė teka į relę.
• Srovė pasiekia ritę, kurioje susidaro elektromagnetinė jėga. Ritė pavirsta elektromagnetu. Elektromagnetinė jėga juda inkarą.
• Spaudimas iš inkaros pusės sukelia kontaktų uždarymą.
• Relė uždaro elektros grandinę ir didelio stiprumo srovė teka į valytuvų variklį.
• Vairuotojas išjungia valytuvus. Mažo stiprumo srovė nustoja tekėti į relę. Ritės magnetinis laukas išnyksta. Inkara grįžta į savo vietą. Kontaktai atsiskiria. Srovė nustoja tekėti į vartotoją. Įrenginys nustoja veikti.

Relės žinoma taip pat aktyvuojamos valdiklių, pvz., variklio valdiklio, kaitinimo žvakių valdiklio ir t.t.

Relių rūšys, naudojamos automobilio sistemoje

Įprastai atvira relė (NO) – veikia taip pat, kaip aprašyta aukščiau. Kontaktai užsidaro po aktyvavimo. Naudojama pvz., apšvietimo, oro kondicionieriaus, elektriškai valdomų langų aktyvavimui.

Įprastai uždaryta relė (NC) – veikia atvirkščiai. Kontaktai joje yra uždaryti. Atsidaro po aktyvavimo. Naudojama pvz., automobilio signalizacijų ir blokavimų maitinimui. Po signalo išsiuntimo nutraukia grandinę.

Perjungimo relė (SPDT), kuri perjungia tarp dviejų grandinių. Naudojama pvz., posūkių ir elektriškai valdomų langų maitinimui.

Relės hibridiniuose automobiliuose HEV/PHEV ir elektromobiliuose EV

Elektrifikuotuose automobiliuose naudojamos dviejų tipų relės:

• Standartinės, žemos įtampos, 12 voltų, atliekančios panašias funkcijas kaip vidaus degimo automobiliuose;
• Aukštos įtampos, naudojamos variklio maitinimui arba baterijos įkrovimui.

Elektromobiliuose ir hibriduose naujosios kartos vis dažniau naudojamos puslaidininkių relės. Tai specialus relių tipas, kurios neturi mechaninių dalių (kaip inkaros, spyruoklės). Dėl to jos yra patikimesnės.

Kiek relių yra tipiniame automobilyje?

• Automobilis su benzininiu/dyzeliniu varikliu kompaktiškoje klasėje – nuo 10 iki 20 žemos įtampos relių
• Automobilis su benzininiu/dyzeliniu varikliu E klasėje – nuo 20 iki 40 žemos įtampos relių
• Hibridinis automobilis Toyota Prius, Ford Escape Hybrid – nuo 30 iki 40 žemos įtampos relių ir nuo 3 iki 5 aukštos įtampos relių
• Elektromobilis Tesla Model 3 – iki 20 žemos įtampos relių ir iki 4 aukštos įtampos.

Ar relės genda?

Taip, relės genda. Kiekviena iš elektromagnetinių relių turi tam tikrą patvarumą. Relės nusidėvėjimas gali būti pagreitintas vibracijos, drėgmės, teršalų patekimo į ją, netinkamo montavimo. Taip pat gamybos kokybė turi įtakos relės patvarumui.