A kioldókra és relékre vonatkozó meghatározásokat az MSZ EN 60947 Kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőkészülékek és az MSZ EN 60255 Erősáramú relék szabványsorozatból merítjük:

Villamos (erősáramú) relé, a készüléket vezérlő villamos bemenő áramkörökben bizonyos feltételek teljesülése esetén, egy vagy több villamos kimenő áramkörben hirtelen, előre meghatározott változások létrehozására kialakított készülék. A meghatározásból következik, hogy az általunk használt relék mérő-, védelmi-, vezérlési-, áramkör sokszorozó-, (galvanikus leválasztás-) stb. feladatot láthatnak el.

Mechanikus kapcsolókészülék kioldója a mechanikus kapcsolókészülékhez mechanikusan kapcsolódó szerkezet, amely kioldja a kilincsművet és lehetővé teszi a kapcsolókészülék nyitását vagy zárását. A meghatározás szerint a kioldó önálló készülékként-(ld. hőkioldó, túlterheléskioldó…), vagy készülék elemként (ld. megszakító, motorvédő kapcsoló …) kerül felhasználásra.

Segéd- és időrelé, olyan erősáramú relé, amelynek gerjesztése olyan mennyiséggel történik, amelynek értéke:

– vagy magasabb, mint az az érték, ahol a relé meghúz (lásd később, megszólalási érték),

– vagy alacsonyabb, mint az az érték, ahol a relé elejt (lásd később, elengedési érték).

(Bizonyos területeken minden relé segédrelé; itt a „segéd” jelző elmaradhat)

Meghatározott működési idejű relé (időrelé), olyan erősáramú relé, amelynek egy vagy több jellemző időértéke van és ezek pontossága meghatározott követelmény.

Nem meghatározott működési idejű relé (segédrelé), olyan erősáramú relé, amelynek időértékeire nincs pontossági előírás.

Elektromechanikus relé, olyan relé, amelynél a kívánt reakció mechanikus elemek elmozdulása által áll elő, amit a bemeneti áramkör(ök)ben folyó villamos áram vált ki.

Statikus relé, olyan relé, amelynél a kívánt reakció elektronikus, mágneses, optikai vagy egyéb elemek által áll elő, mechanikai mozgás nélkül.

Statikus relé kimeneti érintkezővel, olyan statikus relé, amelynek kimeneti áramkörei közül egy vagy több érintkezőt tartalmaz.

Részletesen csak a túláramvédelemben használt kioldókkal és relékkel foglalkozunk.

A túláramvédelmek a leggyakoribb és legegyszerűbb kivitelű védelmek. Érzékelik a zárlat (hálózati hiba) esetén általában jelentősen megnövekvő áramerősséget. Ezen kívül túlterhelés (üzemszerű körülmények között jön létre) elleni védelemül is alkalmazhatók, ugyanis túlterhelés esetén is többnyire áramnövekedés tapasztalható, bár ez nem olyan nagy mértékű, mint zárlat esetén. Túláramrelé vagy –kioldó, olyan relé vagy kioldó, amely kiváltja a mechanikus kapcsolókészülék nyitását késleltetéssel vagy anélkül, ha az áram a relében vagy kioldóban egy előre meghatározott értéket elegendő ideig meghalad.

Csoportosítsuk a kioldókat és reléket:

o táplálásuk szerint:

Az 1. ábra bal oldala primer kioldót ábrázol, vagyis az érzékelt villamos mennyiség, ( jelen esetben áram ) átfolyik a kioldó tekercsén. A jobb oldali ábra szekunder kioldót mutat, itt a tekercset mérőváltón ( jelen esetben áramváltón ) keresztül tápláljuk. Az utóbbi esetben az áramváltó telítődéséből származó „védelemmel” is rendelkezünk.

1. ábra

A 2. ábra primer relé által vezérelt kioldót mutat.

A 3. ábra kapcsolókészülékbe épített kioldókat és reléket tartalmaz. A felső ábrarészek primer és szekunder kioldókat ábrázolnak. A működést a két spirális húzó rúgó biztosítja. Mindkét esetben ha az áram egy előre meghatározott értéket elegendő ideig túllép, akkor a kioldó a húzó rúgó ellenében nyitja az érintkező zárszerkezetét. A másik húzó rúgó feladata az érintkezők szétválasztása. Az alsó ábra-részek primer és szekunder relék által vezérelt kapcsolókészülékeket mutatnak. Mindkét esetben munkaáramú érintkezőkkel vezéreljük a kapcsolókészülék vezérlő áramkörét.

Primer (közvetlen) túláramrelé vagy –kioldó, olyan túláramrelé vagy -kioldó, amelyet a mechanikus kapcsolókészülék főáramkörében folyó áram közvetlenül táplál.

Szekunder (közvetett) túláramrelé vagy –kioldó, olyan túláramrelé vagy -kioldó, amelyet a mechanikus kapcsolókészülék főáramkörében folyó áram áramváltón vagy söntön keresztül táplál.

2. ábra

3. ábra

o jelfeldolgozásuk szerint:

A 4. ábrának megfelelően, a kioldók és relék vagy elektromechanikusak ( hőrelé, hőkioldó, TM termomágneses kioldó stb.) vagy elektronikusak. Az utóbbiak a kioldókkal kapcsolatban néni magyarázatra szorulnak, itt csak a jelfeldolgozás elektronikus, a beavatkozás gyakorlatilag elektromágnes segítségével történik. Az elektronikus kioldók és relék vagy analóg vagy digitális jelfeldolgozásúak. Analóg jelfeldolgozású pl. hőmérsékletmérésen alapuló hőrelé…., digitális feldolgozású lehet a már korábban említett hőmérsékletmérésen alapuló hőrelé, motorvédő relék, megszakító, időrelék….

o Jelleggörbéjük szerint:

Idő-áram jelleggörbe, olyan görbe, amely az időt pl. a működési időt a független áram függvényében adja meg, meghatározott működési feltételek mellett.

Rövid idejű késleltetés, bármely működésbeli szándékos késleltetés a névleges termikus határáram határain belül.

Az 5. ábra a leggyakoribb túláramvédelmi elemek jelleggörbéjét tartalmazza.  Az a. ábra a független késleltetésű-, a b. ábra a függően késleltetett- (inverz karakterisztikájú) , míg a c. ábra a korlátoltan-függően késleltetett készülék jelleggörbéjét ábrázolja. Az ábrán az előre meghatározott értéket az I_i indulási áramérték jelenti. Az a. ábra szerinti megoldást főleg szelektivitási feladatok megoldásához használjuk.

Késleltetés nélküli relé vagy kioldó, olyan relé vagy kioldó, amely mindenfajta késleltetés nélkül működik.

Független késleltetésű túláramrelé vagy –kioldó, olyan túláramrelé vagy -kioldó, amely meghatározott időkésleltetéssel működik, amely lehet beállítható, azonban az független a túláram értékétől.

A b. megoldást elsősorban túlterhelésvédelmekben alkalmazzuk, míg a c. elrendezésnél az I>I_h tartományban független késleltetés lép életbe, ezt a megoldást túlterhelés- és zárlatvédelem kombinációjakor alkalmazunk.

Függő (inverz) késleltetésű túláramrelé vagy –kioldó, olyan túláramrelé vagy -kioldó, amely a túláram értékétől fordítottan (inverz módon) függő időkésleltetés után működik.

Túlterhelésrelé vagy –kioldó, olyan túláramrelé vagy -kioldó, amely túlterhelés elleni védelemre szolgál.

Termikus túlterhelésrelé vagy –kioldó, olyan inverz késleltetésű túlterhelésrelé vagy -kioldó, amelynek működése (a késleltetést is beleértve) a relében vagy kioldóban folyó áram hőhatásától függ.

Mágneses túlterhelésrelé vagy –kioldó, olyan túlterhelésrelé vagy -kioldó, amelynek működése attól az erőtől függ, amelyet a főáramkörben folyó áram hoz létre az elektromágnes tekercsének gerjesztésével. (Az ilyen relének vagy kioldónak rendszerint inverz késleltetésű jelleggörbéje van.)

A relék működésük során a segédáramkört tehát zárják, vagy megszakítják. Az első esetben a segédáramkörben csak a relé működésekor, a munka elvégzésekor folyik rövid ideig áram, azaz a relé munkaárammal dolgozik. A második esetben a segédáramkörben nyugalmi állapotban folyik áram és az csak a relé megszólalásakor szakad meg, azaz a nyugalmi árammal dolgozik.

A kioldók és relék szerkezetileg három fő elemből állhatnak:

a) mérő-, ill. érzékelőelem;

b) jelfeldolgozó elem;

c) beavatkozó elem.

A mérő/érzékelő elem feladata a kérdéses villamos mennyiség megváltozásának az érzékelése és a jelfeldolgozáshoz az adatok biztosítása.

A jelfeldolgozó elem feladata az érzékelt villamos mennyiség előre meghatározott értékének túllépésekor a jel feldolgozása és a beavatkozó elem működésbe hozatala. A jelfeldolgozó elem a kioldó, ill. relé helyes kiválasztó-képességét (szelektivitását) biztosítja, azaz meghatározza a kérdéses villamos mennyiség megváltozásának érzékelése (mérése) és a beavatkozás megtörténte között eltelt időt.

A beavatkozó elem kioldónál közvetlenül oldja a kapcsoló reteszelését, míg reléknél segédáramkört zár vagy nyit. A relék beavatkozó vagy kapcsoló eleme vagy érintkezős vagy félvezetős.

Az egyszerű kioldóknál és reléknél az érzékelés-, jelfeldolgozás- és beavatkozás feladatát ugyanaz a szerkezeti elem is elvégezheti.

Nagyteljesítményű hálózatok feszültségének, áramának, teljesítményének közvetlen mérésére alkalmas műszerek elkészítése költséges, használatuk pedig nehézkes lenne. Ezért a feszültséget vagy áramot un. mérőtranszformátorokkalvagy más néven mérőváltókkal olyan értékűre transzformáljuk, amilyenhez mérőműszereink vannak (100 V, ill. 1-5 A…). Ilyen esetekben gyakran a hálózat védelmét is mérőváltók segítségével valósítjuk meg.

A kioldók és relék működésével szemben támasztott fontosabb követelmények a következők:

a) kicsi legyen a pontatlanságuk, vagyis ha bizonyos beállított értékeknél (pl. áramerősség és idő) kell működniük, kicsi legyen az eltérés a beállított értékhez képest, amellyel valóban működnek;

b) jellegük és érzékenységük a megkívánt értékhatárokon belül maradjon;

c) érzéketlenek legyenek a működtető jellemzőiken kívül eső tényezőkkel (pl. periódusszám, környezeti hőmérséklet) szemben;

d) feleljenek meg az EMC, elektromágneses összeférhetőség követelményeinek. ( működésükkel ne okozzanak káros hatást más készülékekben és viseljék el más készülékek zavaró hatását)

e) kellő hőtechnikai- és mechanikai ellenálló-képességük legyen az üzemszerűen előforduló igénybevételekkel (pl. rázkódás, szennyeződés stb.) szemben;

f) teljesítőképességük nagy, viszont fogyasztásuk kicsi legyen.

A kioldók- és relék áramköreinek csoportosítása:

Kapcsolókészülék főáramköre, a kapcsolókészülék azon áramkörhöz tartozó valamennyi vezető része, amelynek zárására, illetve nyitására a kapcsolókészüléket kialakították.

Kapcsolókészülék vezérlőáramköre, a kapcsolókészülék (főáramkörön kívüli) minden vezetőrésze, amelyet a készülék zárási vagy nyitási, vagy mindkét művelethez alkalmazott áramköre magában foglal.

Kapcsolókészülék segédáramköre, a kapcsolókészülék minden vezetőrésze, amelyet a készülék főáramkörén és vezérlőáramkörén kívüli áramköre magában foglal.

A jellemzésükre szolgáló villamos alapadatok a következők:

Anévleges és határértékek:

Névleges érték , általában a gyártó által megadott mennyiségi érték egy alkatrész, készülék vagy berendezés előírt működési feltételeire.

Névleges adatok , a névleges értékek és működési feltételek összessége.

Mind a kioldóknak, mind a reléknek külön adatai vannak a bemenő és beavatkozó részeikre, másként, más adatok vonatkoznak a működtető- és a működtetett áramkörökre.

Névleges- feszültség és áramaz a feszültség, ill. áram, amelyre a készüléket méretezték, s amely az adattábláján szerepel. A névleges áram a szabadon szerelt kivitelre vonatkozik.

Névleges teljesítmény felvétela névleges feszültség és a névleges áram szorzata, egyenfeszültség esetén (W), váltakozóáram esetén (VA) (tehát váltakozóáram esetén, szigorúan véve, a látszólagos teljesítmény).

Üzemi teljesítményfelvétel a készülék kapcsain uralkodó feszültség és a működése közben felvett áram szorzata. Ennek két szélső értéke lehet, az egyik az alkatrészek nyugalmi helyzete mellett, az indulás pillanatában felvett indulási teljesítményfelvétel, a másik a készülék működésének befejezésekor az alkatrészek akkori helyzete mellett felvett kioldási teljesítményfelvétel.

Alkalmazási kategória (relé kapcsoló elemére vonatkozóan), az előírt követelmények kombinációja azokra a feltételekre vonatkozóan, amelyek között a relé megfelel céljának és amelyeket úgy választottak meg, hogy a gyakorlati alkalmazások jellemző csoportját alkossák.

Az előírt követelmények vonatkozhatnak például a be / kikapcsolóképesség értékeire (ha alkalmazható), a megszakítóképesség vagy más jellemzők értékeire, a hozzájuk tartozó áramkörökre, valamint a felhasználásra és a viselkedésre vonatkozó feltételekre. (pl. főáramkörre AC1…, DC3…)

Kioldási művelet, a mechanikus kapcsolókészülék relé vagy kioldó által kezdeményezett nyitási művelete.

Szabadkioldású mechanikus kapcsolókészülék, olyan mechanikus kapcsolókészülék, amelynek mozgóérintkezői a zárási művelet kezdeményezése után meginduló nyitási (azaz kioldási) művelet esetén nyitott helyzetbe térnek vissza és maradnak akkor is, ha a zárási parancs fennáll. ( hőrelénél, megszakítónál a kioldási parancs győz a kézi bekapcsolási működtetéssel szemben)

Határérték, adatközlésben valamely mennyiség legnagyobb vagy legkisebb megengedett értéke.

Lökőfeszültség-állóság, előírt alakú és polaritású lökőfeszültség legnagyobb csúcsértéke, amelynél előírt vizsgálati feltételek mellett nem következik be a szigetelés letörése.

Üzemi frekvenciájú feszültségállóság, üzemi frekvenciájú szinuszos feszültség effektív értéke, amelynél előírt vizsgálati feltételek mellett nem következik be a szigetelés letörése.

Szennyeződés, szilárd, folyékony vagy gáznemű (ionizált gázok) idegen anyagnak bármilyen jelenléte, amely a villamos szilárdságot vagy a felületi ellenállást befolyásolhatja.

A környezeti feltételek szennyeződési fokozata, olyan egyezményes szám, amely vezető vagy higroszkópikus por, ionizált gáz, vagy só mennyiségén és a relatív légnedvességen, valamint ezek előfordulási gyakoriságán alapul, amelyek a higroszkópikus abszorpció vagy a légnedvesség lecsapódás következtében és a villamos szilárdság és/vagy a felületi ellenállás csökkenéséhez vezetnek. ( A szennyeződési fokozat, amelynek a készülék ki van téve – egyes eszközök által nyújtott védelem (pl. tokozás vagy a légnedvesség abszorpciójának vagy lecsapódásának megakadályozása céljából alkalmazott belső fűtés) miatt – különbözhet a makrokörnyezetétől, ahol a készülék el van helyezve.)

Rövid idejű határáram, (Termikus határáram), az az áram, amelyet az áramkör vagy kapcsolókészülék meghatározott rövid ideig az előírt használati és viselkedési feltételek között, zárt helyzetben vezetni képes.

Határáram-csúcs, (Dinamikus határáram), azon áramcsúcs-érték, amelyet az áramkör vagy kapcsolókészülék az előírt használati és viselkedési feltételek között, zárt helyzetben elviselni képes.

Áramkör vagy kapcsolókészülék feltételes zárlati árama, az a független áram, amelyet a meghatározott zárlatvédelmi eszközzel védett áramkör vagy kapcsolókészülék az eszköz teljes működési idejéig megfelelően elviselni képes előírt használati és viselkedési feltételek között. (ez a fogalom határozza meg a kioldók-, relék bemeneti- és kimeneti áramköreinek megengedett zárlati igénybevételét, ehhez adják meg a gyártók a szükséges túláramvédelmi eszköz adatait.)

Mechanikai tartósság, a mechanikai elhasználódással szembeni ellenállás szempontjából a készüléket a vonatkozó termékszabványban meghatározott, terhelés nélküli (azaz a főérintkezőknél áram nélküli) műveleti ciklusok száma jellemzi, amely teljesíthető, mielőtt bármely mechanikai rész karbantartása vagy cseréje szükségessé válna; a gyártó útmutatásai szerinti rendes karbantartás azonban megengedhető a karbantartásra tervezett készülékek esetében. Az egyes műveleti ciklusok egy zárási műveletből állnak, amelyet egy nyitási művelet követ. A készüléket a gyártó útmutatásai szerint kell felszerelni a vizsgálathoz. A terhelés nélküli műveleti ciklusok ajánlott számát a vonatkozó termékszabványban kell előírni.

Villamos tartósság, a villamos elhasználódással szembeni ellenállás szempontjából a készüléket a vonatkozó termékszabványban megadott üzemi feltételeknek megfelelő, terheléses műveleti ciklusok javítás vagy csere nélkül végezhető száma jellemzi. A terheléses műveleti ciklusok ajánlott számát a vonatkozó termékszabványban kell előírni.

A beállítás és a működés jellemzésére szolgáló fogalmak és adatok a következők:

Túláramrelé vagy -kioldó megszólalási árama, az az áramérték, amelynél vagy amely felett a relé vagy kioldó működni fog.

a főáramkör áramának az az értéke, amelyre a relé vagy kioldó működési jellemzői vonatkoznak és amelyre a relé vagy kioldó be van állítva.

(Egy relének vagy kioldónak egynél több árambeállítási értéke lehet, amelyet beállító tárcsa, cserélhető fűtőelemek stb. tesznek lehetővé.) (ld. még 5. ábra I_i, I_h, I_k.)

Túláramrelé vagy -kioldó, illetve túlterhelésrelé vagy -kioldó árambeállítási tartománya, a legkisebb és legnagyobb érték közötti azon tartomány, amelyben a relé vagy kioldó árambeállítási értéke beállítható.

Túláramrelé vagy -kioldó egyezményes nemkioldó árama, olyan meghatározott áramérték, amelyet a relé vagy kioldó az előírt ideig (egyezményes ideig) működés nélkül vezetni képes.

Túláramrelé vagy -kioldó egyezményes kioldó árama, olyan meghatározott áramérték, amely a relé vagy kioldó előírt időn (egyezményes időn) belüli működését váltja ki.

Késleltetés, azon időtartam, amely a mozgórész megmozdulásának időpontjától az

érintkezők zárásáig eltelik.

Ideális készülék pontosan a beállítási értéken szólalna meg. A valóságban azonban a kioldók és relék működését különféle okokból származó pontatlanságok zavarják, amelyek természetéről és mértékéről a következők adnak felvilágosítást.

Skálahiba, az indulási és a beállítási érték különbségének abszolút értékének a beállítási értékhez viszonyított százalékos értéke, tíz mérés átlaga alapján számítva. Ez a helyes beállítás szempontjából fontos, mert ha ismert, akkor a skálát az indulási értékre lehet beállítani.

A skálahiba kiszámítására szolgáló összefüggés:

ahol x_b a skálán beállított érték, x_n pedig a megszólalási érték, amelynél a kioldó, ill. relé ténylegesen működésbe lép.

Működési szórás, azonos beállítási érték esetén bekövetkezett legnagyobb és legkisebb indulási érték százalékos eltérése, tíz indulási értékből számított átlagértékhez viszonyítva.

A működési szórás tehát a tíz megszólalási érték maximumából (x_max) és minimumából (x_min) az alábbi összefüggéssel számítható:

Amíg a skálahiba egymagában - ha ismert, és ezért figyelembe vehető - e készülék használhatóságát nem befolyásolja, addig a működési szórás és az időszórás olyan bizonytalanságot visz be a működésbe, amely - ha bizonyos értéket túllép - a készüléket hasznavehetetlenné teszi.

Késleltetési skálahiba a késleltetésnek a beállítási értékhez viszonyított százalékos eltérése, t&´z mérés átlaga alapján számítva.

Időszórás azon időeltérés másodpercben, amely azonos késleltetés - beállítási értékkel, tíz egymás utáni működés indulási idejének középértékéhez képest mutatkozik.

A skálahiba és a működési szórás együttes értéke adja a kioldók, ill. relék hibáját:

h = s+b

Ez az érték szekunder reléknél nem lehet nagyobb, mint 5%, primer reléknél pedig 10% a hiba határértéke.

A készülék helyes működése és használhatósága azonban nemcsak a szórásoktól függ, hanem attól is, hogy a megszólalt készülék szerkezete haladéktalanul és fennakadás nélkül ismét nyugalmi alaphelyzetbe tér vissza, mihelyt feladatát elvégezte, és a működését kiváltó tényező a beállítási érték, alá csökken. Erre vonatkozóan a következő értékek jellemzők:

Elengedési érték, azon érték, amelyen a készülék adott beállítási érték mellett, működési véghelyzetéből nyugalmi alaphelyzetébe biztosan visszatér.

Ejtőviszony, az elengedési érték és az ugyanazon beállítási értékhez tartozó indulási érték viszonya:  ahol x_e az elengedési-, x_i pedig az indulási érték ugyanazon beállítási érték esetén.

Szekunder reléknél az ejtőviszony értéke legalább 0,8; primer reléknél legalább 0,7 kell, hogy legyen.

Tartóviszony, az ejtőviszonya reciprok értéke, tehát adott beállítási értékhez tartozó indulási és elengedési érték viszonyszáma. Szekunder reléknél legfeljebb 1,25; primer reléknél legfeljebb 1,43 legyen.

A készülék annál jobb, minél inkább megközelíti e két viszonyszám az egységet.

Visszatérési idő, azon időtartam, amely alatt a működését befejezett időmű, a kiváltó ok megszűnte után, ismét nyugalmi alaphelyzetébe tér vissza. A beállítási időértéknél mindig sokkal rövidebb legyen.

A kioldók és relék működtető szerkezetei –mint azt a következő fejezetekben látni fogjuk – ugyanazon elven épülnek fel mint a mérőműszerek.

Ez az elvi rokonság azonban nem jelent szerkezeti hasonlóságot is. A műszerek feladata ugyanis csak jelzés, amely jóformán ellenállás nélkül történik. Ezzel szemben a kioldóknak és reléknek mindig erőt kell kifejteniük (pl. érintkezők zárása, nyitása stb.). Emellett a legtöbb kioldónak és relének olyan feladatot is kell teljesítenie, amely a műszerek terén ismeretlen, ti. meghatározott, de változtatható időre kell igen pontosan működnie, mert elsősorban is a pontos időlépcsőzés biztosítja a helyes kiválasztó-képességet (szelektivitást), vagyis azt, hogy a kioldó vagy relé okvetlenül azokat, de csakis azokat a készülékeket hozza működésbe, amelyek az áramkör viszonyainak már meg nem engedhető változása által veszélyeztetett rész védelmére szolgálnak.

Mindezen okoknál fogva, a működési elvek rokonsága ellenére, a kioldók és relék szerkezeti megoldása a műszerektől lényegesen különbözik és egészen önálló technika tárgya.

A továbbiakban ismerjünk meg néhány kioldó és relé fajtát:

A korábban felsorolt kioldókon és reléken kívül, még néhányat megemlítünk:

Söntkioldó (munkaáramú kioldó), feszültségforrás által táplált kioldó.

(A feszültségforrás lehet független a főáramkör feszültségétől.) ( pl. feszültség rákapcsolásá´val tudjuk kezdeményezni a hozzá csatlakozó kapcsolókészülék kikapcsolását)

Feszültségcsökkenési relé vagy kioldó, olyan relé vagy kioldó, amely kiváltja a mechanikus kapcsolókészülék nyitását vagy zárását késleltetéssel vagy anélkül, ha feszültség a relé vagy kioldó kapcsain egy előre meghatározott érték alá esett. (ha a védett eszközre káros a túlzott feszültségcsökkenés pl. aszinkron motornál, ilyen kioldóval rendelhetjük védőkészülékünket.)

Visszáramrelé vagy -kioldó (csak egyenáram esetén), olyan relé vagy kioldó, amely kiváltja a mechanikus kapcsolókészülék nyitását vagy zárását késleltetéssel vagy anélkül, ha az áram ellenkező irányban folyik és egy előre meghatározott értéket meghalad.

Elsőként a jól ismert ikerfémes kioldót (hőrelét, túlterhelés kioldót…) vizsgáljuk meg:

A rajzjele a 6. ábrán, idő-áram jelleggörbéje a 7. ábrán látható. A kioldó alapja a két különböző hőtágulási együtthatójú összehengerelt lemezből álló ikerfém. Az átfolyó áram hatására elhajló ikerfém oldja az érintkező(k) zárszerkezetét. Az érintkezők kézi, vagy automatikus visszaállításúak lehetnek. A 7. ábrán látható, hogy az egyezményes nem kioldó áram=1.05·I_n, és a jelleggörbe inverz jellegű, ugyanis növekvő áramokhoz csökkenő működési idő tartozik. A kioldónak mind három-, mind kétfázisú táplálás esetén helyesen kell működnie. Egy lehetséges megoldást mutat a 8. ábra.

Másodszorra egy elektronikus, analóg jelfeldolgozású túláram relét vizsgáljunk meg:

A relé blokkvázlata és a működését bemutató időfüggvények a 10. ábrán láthatóak.

A relék bemenő áramköre általában galvanikus leválasztást biztosító áramköri megoldást tartalmaznak. A leválasztás többnyire vagy transzformátoros (esetünkben) vagy optikai. A bemenő jelet egyenirányítjuk, majd a K₁komparátorra vezetjük. A komparátor kétállapotú kimenettel rendelkezik ( 9. ábra), az U_m megszólalási és az U_e elengedési érték jellemző működésére. Ha U_be > U_m akkor U_ki maximális, ha U_be < U_e akkor U_ki minimális, ha U_be < U_e és folyamatosan növekszik, U_be > U_m esetén vált át a kimenet maximális értékre, ha U_be > U_m és folyamatosan csökken, akkor U_be < U_e esetén vált a kimenet minimális értékre. A 10. ábra első időfüggvénye az egyenírányított jelet mutatja, bejelölve a K₁ komparátor U_m és U_e értékét.

A K₁ kimenőjele megfelel a komparátorról írottaknak. Az Ny nyújtó áramkör tulajdonképpen egyenirányítást és simítást végez. Az Ny kimeneti jelébe berajzoltuk K₂ komparátor komparálási szintjét. A K₂ komparátor vezérli a V végrehajtó elemet, amely jelen esetben érintkezőjével tud előre meghatározott hirtelen változást létrehozni kimeneti áramkörökben.

Harmadszorra vizsgáljuk meg az elektronikus, digitális jelfeldolgozású kioldók/relék felépítését.

A 11. ábra mutatja ezen készülékek blokkvázlatát. Tulajdonképpen egy speciális számítógépet látunk. A készülék „lelke” a CPU amely tartalmazza a mikroprocesszort, és a működéshez szükséges egyéb áramköröket. A programot a ROM tartalmazza és átmeneti tárolásra a RAM szolgál. A I/O, BE/KI be és kimeneti áramkörök a szokásos 3 BUSZ-on keresztül csatlakoznak a CPU-hoz. A folyamatokat a CPU a VEZÉRLŐBUSZ-on keresztül irányítja, az egységeteket a CÍMBUSZ-on keresztül megszólítva és az adatforgalmat az ADATBUSZ-on keresztül bonyolítva le. A bemenetek két nagy csoportra oszthatóak, analóg és digitális bemenetek. Az analóg bemenetek jele, (feszültségek, áramok) transzformátoros (általában mérőváltók) leválasztáson jutnak a szűrő áramkörökre (a nagyfrekvenciás zavarokat szűri ki a hasznos jelből) (Filt), majd a mintavételező/tartó áramkörökre (S/H). A mintavételező áramkör a megfelelő időpillanatokban vesz mintát a bemenő jelből és kimeneti tartóáramkör a minta értékét tartja a következő mintavételig. A MUX multiplexer, időben egymás után kapcsolja a minta értékeket az A/D analóg/digitális átalakítóra. Az A/D átalakító az analóg jeleket a mikroprocesszor által feldolgozható számjegyekké alakítja. A számjegyek kötött sorrendjét a CPU feldolgozza, ill. eltárolja. A digitális bemenetek szintén galvanikus leválasztáson, többnyire a rajzon látható optikai csatoló segítségével csatlakoznak a BUSZ-okra.

A kimeneti áramkörök többnyire relés vagy félvezetős kimenetek, a megfelelő galvanikus leválasztással. Esetünkben a galvanikus leválasztást a relék végzik. A DIS jelűdisplay-ről kell még pár szót szólnunk. Ez az egység kijelzőként használható. Hátra van még a paraméterváltó- beállító bemenet, amelyet adatbeviteli eszközként használhatunk. A blokkvázlaton nincs külön feltüntetve a külső eszköz csatlakoztatására szolgáló valamilyen szabványos (RS232, RS485, PROFIBUSZ…) csatlakozási felület, mert ezzel nem minden készülék rendelkezik.

Ezek a digitális jelfeldolgozású kioldók és relék a legsokfélébbek, lehetnek:

Vizsgáljuk meg részletesebben a 12. ábrán látható túlterhelés relét/kioldót. HA az egységet kapcsolókészülékbe építik, kioldóként, egyébként reléként viselkedik. Az elektronika felépítését a korábbi bevezető alapján már ismerjük. A táplálás a három fázisba épített (ÁV) áramváltókon keresztül történik. Amennyiben a gyártó a rajz szerinti áramváltó földelést előírja, szigorúan tartsuk be az előírást, mert a transzformátor primer és szekunder tekercse közötti szórt kapacitás bizonytalan potenciálra hozza a szekunder tekercset, ami az elektronikánkra nézve veszélyes feszültséget jelenthet. Természetesen a földelt és földeletlen tekercs tapintása is más (érintésvédelem). Gyakorlatilag a relé működési áramtartományát az áramváltó meghatározza. HA más áramtartományra van szükségünk, csak az áramváltót kell kicserélnünk és a relében átállítani az új helyzetnek megfelelően az áramváltó áttételét. A tűlterhelés relén különböző késleltetési osztályokat tudunk beállítani. A hőrelé lehetséges idő-áram jelleggörbéje a 16. ábrán látható. A vízszintes tengely a beállítási áram n-szerese látható, míg a függőleges tengely a működési időt mutatja. A 6xI_e értéknél olvasható le a késleltetési osztályhoz tartozó késleltetési idő, ami egyben az osztály elnevezését is jelenti. Az ilyen relé gyakorlatilag minden áramváltozással járó túlterhelési feladat megoldására alkalmas.

A gyártók többnyire lehetővé teszik a 14. ábra szerinti karakterisztikájú, pl. a védet motorba épített termisztor csatlakoztatását a túlterhelés reléhez. Ha nincs termisztor beépítve a védett gépbe, berendezésbe, ezeket a kapcsokat rövidre kell zárnunk. A termisztorral kiegészített túlterhelésrelé mind az áramváltozással, mind a hőmérsékletváltozással, ill. mindkettővel járó túlterhelések elleni védelmet tudják biztosítani. A PTK (pozitív hőmérsékleti együtthatójú) termisztornak a υ_c un. Curie hőmérséklet értéktől rohamosan nő az ellenállása. Az elektronika az ellenállás változást érzékeli és kapcsolja le a védett eszközt a villamos hálózatról.

A relé különböző üzemmódokra kapcsolható. Pl. A modellezett hűlési folyamat végén automatikusan, vagy kézi nullázás után kapcsol csak vissza….. A relék tudják a motor csillag-háromszög indítását is vezérelni.