Na prvi pogled, releji možda ne djeluju kao pretjerano zanimljiva tema, no ovi mali elektronički elementi nisu toliko jednostavni kako se čine. Postoje određeni tehnički aspekti releja koji zahtijevaju dublje razumijevanje, osobito zato što predstavljaju ključni dio elektroničkog sustava ubrizgavanja goriva (EFI). Zato je važno imati temeljito znanje o tim jednostavnim, ali iznimno korisnim komponentama. U ovom tekstu obradit ćemo što je relej, čemu služi i kako se koristi, koje vrste postoje te kako se ispravno ugrađuje.
Što je relej i zašto ga treba koristiti?
Kao što i sam naziv sugerira, relej jednostavno prenosi električni signal na drugi dio sustava i zapravo funkcionira kao prekidač koji se aktivira električki, a ne mehanički. Postoji nekoliko razloga zašto se koriste releji:
- Omogućuju upotrebu jeftinijih prekidača male struje, jer ti prekidači ne moraju podnositi puni strujni opterećenje uređaja velike snage koje relej napaja.
- Omogućuju korištenje tanjih vodiča između releja i fizičkog prekidača, dok se deblji kabeli postavljaju samo u blizini akumulatora i potrošača. Time se štedi na trošku i težini instalacije.
- Pružaju mogućnost upravljanja s više uređaja jednim prekidačem, tako da se svaki uređaj napaja putem vlastitog releja koji osigurava potreban protok struje.
Kako relej funkcionira?
Standardni relej za vozila ima četiri priključka označena brojevima 85, 86, 30 i 87. Iako ti brojevi možda ne djeluju logično na prvi pogled, dio su standardiziranog označavanja u automobilskoj industriji i prisutni su gotovo na svakom releju.
Priključci 85 i 86 povezani su sa zavojnicom za uključivanje releja – upravo nju napajamo preko prekidača male struje, čime se ona pretvara u elektromagnet. Kada se zavojnica aktivira, relej zatvara strujni krug na strani visoke struje, povezujući ulazni priključak 30 (12 V) s izlaznim priključkom 87.
Otpornost zavojnice je relativno visoka, što znači da pri primjeni napona od 12 volti kroz nju teče vrlo mala struja. Upravo zbog toga moguće je koristiti vodiče manjeg presjeka na strani upravljanja.
Elektromagnetska zavojnica predstavlja induktivno opterećenje, što znači da pri njezinom uključivanju – a osobito pri isključivanju – može generirati naponske udare koji mogu izazvati ozbiljne smetnje u električnim sustavima vozila. Takvi udari mogu stvarati elektroničke smetnje, uzrokovati nepravilna očitanja senzora ili čak izazvati nepredvidivo uključivanje i isključivanje dijelova sustava elektroničkog ubrizgavanja goriva (EFI).
Jedan od načina kako spriječiti te probleme jest korištenje uređaja nazvanog snubber, koji se spaja između priključaka 86 i 85 na releju. On apsorbira energiju nastalu uslijed induktivnog naponskog udara. U većini slučajeva snubber je izveden kao otpornik i ugrađen je u gotovo svaki automobilski relej.
Drugo rješenje za ublažavanje naponskih udara je uporaba diode, elektroničkog elementa koji propušta struju samo u jednom smjeru – poput jednosmjernog ventila. Kada se relej isključi i magnetsko polje u zavojnici se uruši, dioda omogućuje struji da kruži unutar kruga zavojnice i tako se disipira bez štetnih posljedica. No, pri korištenju diode vrlo je važan pravilan polaritet spojeva između priključaka 86 i 85. Ako se napajanje dovede na 85, a masa na 86, struja će proći kroz diodu i napraviti kratki spoj prema masi. Stoga je važno da se napajanje dovede na priključak 86, a masa na 85.
Vrste releja
Postoji nekoliko različitih vrsta automobilskih releja. Prvi je standardni relej, kao što je prikazano na slici, koji dolazi u varijantama „normalno otvoren“, „normalno zatvoren“ i „preklopni“. Kada nije napajan, standardni relej s normalno otvorenim kontaktom nalazi se u otvorenom položaju, što znači da je veza između pinova 30 i 87 prekinuta dok se ne uključi napajanje.
Standardni relej s normalno zatvorenim kontaktom u nedostatku napajanja nalazi se u zatvorenom položaju, što znači da je veza između pinova 30 i 87 uspostavljena dok se ne uključi napajanje. Preklopni relej, osim uobičajenih pinova 30 i 87, ima i pin 87A. U zadanoj poziciji veza je između pinova 87 i 30, a kada se uključi napajanje elektromagnetske zavojnice, veza se prebacuje između pinova 87A i 30.
Sljedeći su mikro releji, koji se posebno često koriste u vozilima određenih proizvođača. Imaju iste funkcije kao i standardni releji, ali su pinovi u drugačijem formatu, a kućište im je znatno manje — otprilike upola manje od standardnog releja.
Nakon mikro releja, dolazimo do još manjih, kao što je ISO 280 mikro relej, koji je otprilike dvije trećine veličine mikro releja. Ovi releji postaju sve popularniji u novim vozilima jer su kompaktni, jeftiniji za proizvodnju i dolaze u potpuno zatvorenom kućištu.
Ako ni to nije dovoljno malo, postoji i ISO 280 ultra-mikro relej, koji je otprilike upola manji od prethodne verzije.
Releji s krutim sklopom
Kao što naziv sugerira, releji s krutim sklopom nisu mehanički uređaji, već sav prijenos preklapanja obavljaju elektronički, što donosi nekoliko prednosti:
- Povećana pouzdanost u odnosu na releje s mehaničkim preklapanjem.
- Brže uključivanje i isključivanje, jer nema kašnjenja uzrokovanog fizičkim pomicanjem dijelova.
- Zbog odsutnosti elektromagnetske zavojnice za preklapanje, ne stvaraju induktivne naponske udare.
- Ako upravljačka jedinica koristi niskonaponsku stranu releja za uključivanje visokostručne strane, obje strane bit će električki odvojene pomoću optičke izolacije. Kada se na niskonaponsku stranu dovede struja, aktivira se LED dioda unutar releja, koju zatim očitava visokostručna strana.
Kao i mehanički releji, i releji s krutim sklopom dolaze u nekoliko različitih izvedbi. Prva opcija uključuje one koji imaju isti oblik i raspored pinova kao standardni relej. Međutim, pri ugradnji ovih releja treba biti oprezan, jer zamjena nije uvijek izravna.
Ako vaš standardni relej koristi niskonaponsko uključivanje elektromagnetske zavojnice — što znači da se stalno dovodi napon na jednu stranu, a masa se spaja kada relej treba uključiti — tada je moguća jednostavna zamjena. No, ako se elektromagnetskoj zavojnici dovodi 12 volti u trenutku uključivanja, tada ovaj tip releja neće funkcionirati ispravno.
Druga opcija su releji koji prihvaćaju napon između 4 i 32 volta na ulaznoj, niskonaponskoj strani. To omogućuje veliku fleksibilnost, osobito ako se gradi sustav za rad na 24 volta. Ipak, estetski uredna ugradnja može biti izazovna kod ovih releja zbog vijčanih priključaka na sve četiri strane.
Na kraju, moguće je nabaviti i releje s krutim sklopom koji imaju isti raspored pinova i dimenzije kao ISO 280 releji. Ovi se modeli mogu izravno zamijeniti s mehaničkim relejima iste veličine, bez potrebe za dodatnim prilagodbama. Osim toga, podržavaju komunikaciju putem CAN sabirnice, što omogućuje njihovo uključivanje i isključivanje putem digitalne upravljačke mreže vozila.
Kako odabrati odgovarajući relej?
Najvažniji čimbenik pri odabiru releja je strujna potrošnja uređaja s visokim opterećenjem koje relej treba upravljati. Na primjer, snažna električna pumpa za gorivo može tijekom intenzivnog rada povlačiti između 10 i 15 ampera. U takvom slučaju preporučljivo je koristiti relej koji podržava do 30 ampera, kako biste imali sigurnosnu marginu i osigurali dugotrajan, pouzdan rad.
Također je važno uzeti u obzir način rada pojedinih komponenti. Primjerice, ventilator za hlađenje tijekom normalnog rada povlači između 15 i 20 ampera. Međutim, prilikom uključivanja dolazi do kratkotrajnog, znatno većeg strujnog opterećenja poznatog kao početni udar struje (in-rush current). U tom slučaju, treba koristiti relej koji može podnijeti barem 40 ampera kako bi bez problema izdržao taj početni skok u struji.
Odabir releja koji može podnijeti ne samo radnu struju, već i povremene vršne vrijednosti, ključan je za sigurnost i pouzdanost cijelog sustava.
Kako montirati releje?
Kao i kod mnogih zadataka vezanih uz automobile, postoji više načina za montažu releja. Prva i najčešća metoda uključuje korištenje standardnog nosača za relej, u koji se relej jednostavno uškljocne, a zatim se cijela jedinica može pričvrstiti vijakom kroz otvor na stražnjem dijelu nosača.
Problem kod ovog sustava nastaje kada se više releja montira jedan do drugoga — tada cijela grupa postaje prilično glomazna i može biti teško pronaći dovoljno prostora za montažu unutar vozila.
Za uštedu prostora postoji i manji nosač namijenjen mikro relejima, koji zauzima znatno manje mjesta. Ovi nosači mogu se kombinirati s nosačima za standardne releje, što omogućuje fleksibilnije slaganje i bolju iskoristivost raspoloživog prostora, osobito u vozilima s ograničenim prostorom ispod poklopca motora ili u unutrašnjosti.
Još kompaktnije rješenje predstavljaju univerzalni nosači s razmakom pinova koji odgovara ISO 280 mikro i ultra-mikro relejima, kao i standardnim mini osiguračima. To znači da možete imati releje i osigurače za zaštitu strujnih krugova u jednom malom i jednostavnom paketu. Ovi nosači dolaze u različitim veličinama, uključujući i veće verzije s više priključaka, što omogućuje izradu složenih sustava distribucije napajanja.
Prilikom odabira mjesta za montažu releja treba dobro razmisliti, a najvažniji faktori su zaštita od vlage te udaljenost od izvora topline i vibracija.
Kao što se može zaključiti iz ranijeg prikaza unutrašnjosti standardnog releja, takvi releji nisu potpuno zatvoreni. Zato ih je preporučljivo montirati samo u unutrašnjosti vozila, gdje neće doći u dodir s vlagom. Ipak, takvi releji sve rjeđe se koriste, jer su danas široko dostupni i povoljni potpuno zatvoreni modeli.
Kod ugradnje potpuno zatvorenih releja važno je montirati ih u ispravnom položaju, odnosno “pravo gore” kako bi se spriječilo prodiranje vode kroz priključke ili nakupljanje vlage i korozija ako voda ostane zadržana oko pinova.
Kao što se može pretpostaviti s obzirom na to da su svi releji koje smo prikazali uglavnom izrađeni od plastike, važno je obratiti pažnju na toplinu prilikom njihove montaže, jer većina releja ima maksimalnu radnu temperaturu oko 85 stupnjeva Celzija. Ako je ikako moguće, najbolje ih je smjestiti izvan motornog prostora. Ako to nije izvedivo, potrebno ih je zaštititi i postaviti što dalje od izvora topline.
Budući da releji imaju mehanički način preklapanja, s vremenom će se trošiti. Kako biste usporili ovaj proces, trebate smanjiti izloženost vibracijama. Posebno je važno izbjegavati vibracije na rezonantnoj (harmoničnoj) frekvenciji jer one mogu uzrokovati da se relej samostalno uključuje i isključuje, što dovodi do iskrica i ubrzanog trošenja kontakata. Montaža releja na materijale poput gume može pomoći u izolaciji od vibracija i produljiti njihov vijek trajanja.
Zaključak
Releji su ključni elementi svakog modernog električnog sustava u vozilu, posebno u složenim sustavima kao što je EFI. Njihova pravilna funkcija ovisi o pažljivom odabiru, razumijevanju načina rada te ispravnoj montaži i zaštiti. Uzimajući u obzir sve ove aspekte, moguće je osigurati dugotrajnost, sigurnost i pouzdanost sustava. Stoga, nemojte ih podcjenjivati — kvalitetan relej i pravilna ugradnja mogu napraviti veliku razliku u performansama i stabilnosti vašeg vozila.
