Przekaźniki DC i AC — charakterystyka i różnice
W najszerszym tego słowa znaczeniu przekaźnik jest rozumiany jako urządzenie elektroniczne lub elektromechaniczne, którego celem jest zamknięcie lub otwarcie obwodu elektrycznego w odpowiedzi na określoną akcję wejściową. Sztafeta klasyczna — elektromagnetyczny.
Podczas przepływu prądu przez cewkę takiego przekaźnika powstaje pole magnetyczne, które działając na zworę ferromagnetyczną przekaźnika powoduje ruch tej zwory, podczas gdy ta, mechanicznie połączona ze stykami, zamyka je lub otwiera jako wynikiem jego ruchu. W ten sposób za pomocą przekaźnika można wykonać zamykanie lub otwieranie, czyli mechaniczne przełączanie zewnętrznych obwodów elektrycznych.
Przekaźnik elektromagnetyczny składa się z co najmniej trzech (głównych) części: elektromagnesu stacjonarnego, ruchomej zwory i przełącznika. Elektromagnes jest zasadniczo cewką nawiniętą drutem miedzianym wokół rdzenia ferromagnetycznego. Rolą twornika jest zwykle płytka wykonana z metalu magnetycznego, która ma oddziaływać na styki przełączające lub na grupę takich styków, które faktycznie tworzą przekaźnik.
Do dziś przekaźniki elektromagnetyczne znajdują szerokie zastosowanie w urządzeniach automatyki, telemechanice, elektronice, technice komputerowej oraz w wielu innych dziedzinach, w których wymagane jest automatyczne przełączanie. W praktyce przekaźnik stosowany jest jako sterowany wyłącznik mechaniczny lub wyłącznik. Specjalne przekaźniki zwane stycznikami służą do przełączania dużych prądów.
W tym wszystkim przekaźniki elektromagnetyczne dzielą się na przekaźniki prądu stałego i przekaźniki prądu przemiennego, w zależności od tego, jaki prąd należy przyłożyć do cewki przekaźnika, aby zadziałał jego przełącznik. Następnie przyjrzyjmy się różnicom między przekaźnikiem DC a przekaźnikiem AC.
Przekaźnik elektromagnetyczny prądu stałego
Mówiąc o przekaźniku prądu stałego, z reguły mają na myśli przekaźnik neutralny (niespolaryzowany), który reaguje jednakowo na prąd w każdym kierunku w swoim uzwojeniu - zwora jest przyciągana do rdzenia, otwierając (lub zamykając) styki. Pod względem budowy twornika przekaźniki są dostępne ze zworą wysuwaną lub ze zworą obrotową, ale w każdym przypadku funkcjonalnie produkty te są całkowicie podobne.
Dopóki w cewce przekaźnika nie płynie prąd, jego zwora jest umieszczona jak najdalej od rdzenia dzięki działaniu sprężyny powrotnej. W tym stanie styki przekaźnika są otwarte (dla przekaźnika normalnie otwartego lub dla grupy styków normalnie otwartych tego przekaźnika) lub zamknięte (dla przekaźnika normalnie zwartego lub dla grupy styków normalnie zamkniętych).
Kiedy prąd stały przepływa przez cewkę przekaźnika, w rdzeniu iw szczelinie powietrznej między rdzeniem przekaźnika a twornikiem powstaje strumień magnetyczny, inicjując siłę magnetyczną, która mechanicznie przyciąga twornik do rdzenia.
Zwora porusza się, przenosząc styki do stanu przeciwnego do początkowego — zamykając styki, jeśli były początkowo otwarte, lub otwierając je, jeśli początkowy stan styków był zamknięty.
Jeśli przekaźnik zawiera dwa zestawy styków o przeciwnych stanach początkowych, to te, które były zamknięte, otwierają się, a te, które były otwarte, zamykają. Tak działa przekaźnik prądu stałego.
Przekaźnik elektromagnetyczny prądu przemiennego
W niektórych przypadkach to wszystko, co się dzieje prąd przemienny… Wtedy nie pozostaje nic innego, jak zastosować przekaźnik przełączający prądu przemiennego, to znaczy przekaźnik, którego cewka może oddziaływać na zworę, gdy przepływa przez nią prąd przemienny, a nie prąd stały.
W przeciwieństwie do przekaźnika prądu stałego, przekaźnik prądu przemiennego o tych samych wymiarach i z taką samą średnią indukcją magnetyczną w rdzeniu zapewnia połowę siły magnetycznej działającej na twornik w porównaniu z przekaźnikiem prądu stałego.
Wniosek jest taki, że siła elektromagnetyczna, w przypadku prądu przemiennego, przyłożona do cewki konwencjonalnego przekaźnika, miałaby wyraźny charakter pulsacyjny i dwukrotnie zwróciłaby się do zera w okresie oscylacji przemiennego napięcia zasilającego.
Oznacza to, że kotwica będzie doświadczać wibracji. Ale tak by się stało, gdyby nie zostały podjęte dodatkowe środki. Stosowane są również dodatkowe środki, które tylko tworzą różnice w budowie przekaźników AC i DC.
Przekaźnik AC jest ustawiony i działa w następujący sposób. Zmienny strumień magnetyczny głównego uzwojenia przechodzący przez szczelinową część rdzenia jest podzielony na dwie części.Część strumienia magnetycznego przechodzi przez ekranowaną część bieguna dzielonego (przez tę, na której zamontowany jest zwarty uzwojenie przewodzące), natomiast druga część strumienia magnetycznego jest kierowana przez nieekranowaną część dzielonego bieguna.
Ponieważ w zwarciu indukuje się EMF, a co za tym idzie prąd, strumień magnetyczny danej pętli (indukowany w niej prąd) przeciwstawia się strumieniowi magnetycznemu, który ją wywołuje, co prowadzi do tego, że strumień magnetyczny w części rdzeń z pętlą pozostaje w tyle za strumieniem w części rdzenia bez konturu 60-80 stopni.
W rezultacie całkowita siła oporu działająca na twornik nigdy nie zanika, ponieważ oba strumienie przekraczają zero w różnym czasie i nie występują żadne znaczące wibracje w tworniku. Powstała siła działająca na twornik w ten sposób uformowany może spowodować działanie komutacyjne.