Przekaźniki sterujące elektromagnesem, jak działa przekaźnik
Przekaźnik jest urządzeniem elektrycznym przeznaczonym do przełączania obwodów elektrycznych (nagłej zmiany wartości wyjściowych) przy określonych zmianach elektrycznych lub nieelektrycznych wartości wejściowych.
Elementy przekaźnikowe (przekaźniki) są szeroko stosowane w obwodach sterowania i automatyki, ponieważ mogą służyć do sterowania dużymi mocami wyjściowymi przy sygnałach wejściowych o małej mocy; spełnić operacje logiczne; tworzenie wielofunkcyjnych urządzeń przekaźnikowych; przeprowadzać przełączanie obwodów elektrycznych; naprawić odchylenia kontrolowanego parametru od ustawionego poziomu; pełni funkcje elementu pamięci itp.
Pierwszy przekaźnik został wynaleziony przez Amerykanina J. Henry'ego w 1831 roku i opierając się na elektromagnetycznej zasadzie działania należy zauważyć, że pierwszy przekaźnik nie był przekaźnikiem przełączającym, ale pierwszy przekaźnik przełączający został wynaleziony przez Amerykanina S.Breeze Morse'a w 1837 roku, który później użył w aparacie telegraficznym... Słowo sztafeta pochodzi od sztafety angielskiej, co oznacza zmianę zmęczonych koni pocztowych na stacjach lub przekazanie pałeczki (pałeczki) zmęczonemu sportowcowi.
Klasyfikacja przekaźników
Przekaźniki są klasyfikowane według różnych kryteriów: według rodzaju wejściowych wielkości fizycznych, na które reagują; przez funkcje, jakie pełnią w systemach zarządzania; według projektu itp. W zależności od rodzaju wielkości fizycznych rozróżnia się elektryczne, mechaniczne, termiczne, optyczne, magnetyczne, akustyczne itp. przekaźnik. Należy zauważyć, że przekaźnik może reagować nie tylko na wartość określonej wielkości, ale także na różnicę wartości (przekaźniki różniczkowe), na zmianę znaku wielkości (przekaźniki spolaryzowane) lub na szybkość zmian wielkości wejściowej.
Urządzenie przekaźnikowe
Przekaźnik zazwyczaj składa się z trzech głównych elementów funkcjonalnych: sensownego, pośredniego i wykonawczego.
Element postrzegający (pierwotny) postrzega kontrolowaną wielkość i przekształca ją w inną wielkość fizyczną.
Element pośredni porównuje wartość tej wartości z wartością zadaną i po jej przekroczeniu przekazuje pierwszą akcję do napędu.
Siłownik przenosi efekt z przekaźnika na sterowane obwody. Wszystkie te elementy można wyrazić lub połączyć ze sobą.
Element czuły w zależności od przeznaczenia przekaźnika i rodzaju wielkości fizycznej, na którą reaguje, może mieć różną konstrukcję, zarówno pod względem zasady działania, jak i urządzenia.Na przykład w przekaźniku nadprądowym lub przekaźniku napięciowym element czuły jest wykonany w postaci elektromagnesu, w przełączniku ciśnieniowym - w postaci membrany lub tulei, w przełączniku poziomu - w pływaku itp.
Przez urządzenie napędu przekaźniki są podzielone na stykowe i bezdotykowe.
Przekaźniki stykowe działają na sterowany obwód za pomocą styków elektrycznych, których stan zamknięty lub otwarty umożliwia zapewnienie albo całkowitego zwarcia, albo całkowitego mechanicznego przerwania obwodu wyjściowego.
Przekaźniki bezstykowe oddziałują na sterowany obwód poprzez nagłą (nagłą) zmianę parametrów wyjściowych obwodów elektrycznych (rezystancja, indukcyjność, pojemność) lub zmianę poziomu napięcia (prądu).
Charakterystyka przekaźnika
Główne charakterystyki przekaźnika są określone przez zależności pomiędzy parametrami wielkości wyjściowych i wejściowych.
Wyróżnia się następujące główne cechy przekaźnika.
1. Wielkość zadziałania przekaźnika Xcr — wartość parametru wartości wejściowej, przy której następuje załączenie przekaźnika. Gdy X < Xav, wartość wyjściowa jest równa Umin, gdy X ³ Xav, wartość Y gwałtownie zmienia się z Umin na Umax i następuje załączenie przekaźnika. Akceptowana wartość, o którą regulowany jest przekaźnik, nazywana jest wartością zadaną.
2. Moc zadziałania przekaźnika Psr — minimalna moc, jaką należy dostarczyć narządowi odbierającemu, aby przeszedł on ze stanu spoczynku do stanu działania.
3. Moc kontrolowana Rupr — moc kontrolowana przez elementy przełączające przekaźnika w procesie przełączania.Jeśli chodzi o moc sterowania, rozróżnia się przekaźniki do obwodów małej mocy (do 25 W), przekaźniki do obwodów średniej mocy (do 100 W) oraz przekaźniki do obwodów dużej mocy (powyżej 100 W), które należą do do przekaźników mocy i nazywane są stycznikami.
4. Czas odpowiedzi przekaźnika tav — czas od podania sygnału Xav na wejście przekaźnika do rozpoczęcia działania na sterowanym obwodzie. W zależności od czasu odpowiedzi istnieją normalne, szybkie, opóźnione przekaźniki i przekaźniki czasowe. Zwykle dla normalnych przekaźników tav = 50 ... 150 ms, dla szybkich przekaźników tav 1 s.
Zasada działania i urządzenie przekaźników elektromagnetycznych
Ze względu na prostą zasadę działania i wysoką niezawodność przekaźniki elektromagnetyczne znajdują szerokie zastosowanie m.in systemy automatyki oraz w schematach ochrony instalacji elektrycznych. Przekaźniki elektromagnetyczne dzielą się na przekaźniki DC i AC. Przekaźniki prądu stałego dzielą się na neutralne i spolaryzowane. Przekaźniki neutralne reagują jednakowo na prąd stały w obu kierunkach przepływający przez jego cewkę, a przekaźniki spolaryzowane reagują na polaryzację sygnału sterującego.
Działanie przekaźników elektromagnetycznych opiera się na wykorzystaniu sił elektromagnetycznych, które powstają w metalowym rdzeniu, gdy prąd przepływa przez zwoje jego cewki. Części przekaźnika są zamontowane na podstawie i osłonięte pokrywą. Ruchoma zwora (płytka) z jednym lub kilkoma stykami jest zamontowana nad rdzeniem elektromagnesu. Naprzeciwko nich znajdują się odpowiednie sparowane styki stałe.
W pozycji początkowej kotwica jest utrzymywana przez sprężynę. Po przyłożeniu napięcia elektromagnes przyciąga zworę, pokonując jego siłę i zamyka lub otwiera styki, w zależności od konstrukcji przekaźnika.Po odłączeniu zasilania sprężyna przywraca twornik do pierwotnego położenia. Niektóre modele mogą mieć wbudowane elementy elektroniczne. Jest to rezystor podłączony do uzwojenia cewki w celu wyraźniejszego zadziałania przekaźnika lub/i kondensator równoległy do styków w celu zmniejszenia wyładowań łukowych i szumów.
Obwód sterowany nie jest w żaden sposób połączony elektrycznie z obwodem sterowniczym; ponadto w obwodzie sterowanym wartość prądu może być znacznie większa niż w obwodzie sterującym. Oznacza to, że przekaźniki zasadniczo działają jako wzmacniacz prądu, napięcia i mocy w obwodzie elektrycznym.
Przekaźniki prądu przemiennego działają, gdy do ich cewek doprowadzany jest prąd o określonej częstotliwości, to znaczy, że głównym źródłem energii jest sieć prądu przemiennego. Konstrukcja przekaźnika AC jest podobna do przekaźnika DC, tylko rdzeń i zwora są wykonane z blach ze stali elektrotechnicznej w celu zmniejszenia strat histerezy i prądy wirowe.
Zalety i wady przekaźników elektromagnetycznych
Przekaźnik elektromagnetyczny ma szereg zalet, których nie mają konkurenci półprzewodnikowi:
- możliwość przełączania obciążeń do 4 kW przy objętości przekaźnika mniejszej niż 10 cm3;
- odporność na przepięcia udarowe i zaburzenia niszczące wynikające z wyładowań atmosferycznych oraz w wyniku procesów łączeniowych w elektrotechnice wysokich napięć;
- wyjątkowa separacja galwaniczna między obwodem sterującym (cewką) a grupą styków — najnowszy standard 5 kV to nieosiągalne marzenie większości łączników półprzewodnikowych;
- mały spadek napięcia na zwartych stykach, a co za tym idzie mała emisja ciepła: przy przełączaniu prądu 10 A mały przekaźnik rozprasza łącznie mniej niż 0,5 W na cewce i stykach, podczas gdy przekaźnik triakowy emituje ponad 15 W do atmosfery, która po pierwsze wymaga intensywnego chłodzenia, a po drugie pogarsza efekt cieplarniany na planecie;
- wyjątkowo niski koszt przekaźników elektromagnetycznych w porównaniu do przełączników półprzewodnikowych
Dostrzegając zalety elektromechaniki, zwracamy również uwagę na wady przekaźnika: mała prędkość działania, ograniczone (choć bardzo duże) zasoby elektryczne i mechaniczne, powstawanie zakłóceń radiowych przy zamykaniu i otwieraniu styków, wreszcie ostatnia i nieprzyjemna właściwość — problemy z przełączaniem obciążeń indukcyjnych i wysokonapięciowych obciążeń DC.
Typową praktyką stosowania przekaźników elektromagnetycznych dużej mocy jest przełączanie obciążeń przy 220 V AC lub 5 do 24 V DC przy prądach przełączania do 10-16 A. serwo), żarówek, elektromagnesów i innych odbiorników aktywnych, indukcyjnych i pojemnościowych energii elektrycznej w zakresie od 1 W do 2-3 kW.
Spolaryzowane przekaźniki elektromagnetyczne
Jednym rodzajem przekaźnika elektromagnetycznego jest spolaryzowany przekaźnik elektromagnetyczny. Ich główną różnicą w stosunku do przekaźników neutralnych jest zdolność reagowania na polaryzację sygnału sterującego.
Najpopularniejsza seria elektromagnetycznych przekaźników sterujących
Przekaźnik pośredni serii RPL. Przekaźniki przeznaczone są do stosowania jako elementy w instalacjach stacjonarnych, głównie w obwodach sterowania napędów elektrycznych na napięcia do 440 V DC i do 660 V AC o częstotliwości 50 i 60 Hz.Przekaźniki przystosowane są do pracy w układach sterowania wykorzystujących technologię mikroprocesorową, w których cewka załączająca jest otoczona ogranicznikiem ogranicznikiem lub ze sterowaniem tyrystorowym. W razie potrzeby na przekaźniku pośrednim można zainstalować jeden z poniższych elementów. wtyczki PKL i PVL… Prąd znamionowy styków — 16A
Przekaźnik pośredni serii RPU-2M. Przekaźniki pośrednie RPU-2M przeznaczone są do pracy w obwodach elektrycznych sterowania i automatyki przemysłowej prądu przemiennego o napięciu do 415V, częstotliwości 50Hz oraz prądu stałego o napięciu do 220V.
Seria przekaźników RPU-0, RPU-2, RPU-4. Przekaźniki produkowane są z cewkami odbiorczymi prądu stałego dla napięć 12, 24, 48, 60, 110, 220 V i prądów 0,4 - 10 A oraz cewkami prądowymi prądu przemiennego dla napięć 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 i prądach 1 — 10 A. Przekaźnik RPU-3 z cewkami zasilającymi DC — dla napięć 24, 48, 60, 110 i 220 V.
Przekaźniki pośrednie serii RP-21 przeznaczone są do stosowania w obwodach sterowania napędów elektrycznych prądu przemiennego o napięciu do 380V oraz w obwodach prądu stałego o napięciu do 220V. Przekaźniki RP-21 wyposażone są w gniazda do wlutowania, na din. szyna lub śruba.
Główne cechy przekaźnika RP-21. Zakres napięcia zasilania, V: DC — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 AC o częstotliwości 50 Hz — 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 AC o częstotliwości 60 Hz — 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Znamionowe napięcie obwodu styku, V: przekaźnik DC — 12 … 220, przekaźnik AC — 12 … 380 Prąd znamionowy — 6,0 A Ilość styków zamkniętych . / odpoczynek / przełącznik — 0 … 4/0 … 2/0 … 4 Trwałość mechaniczna — co najmniej 20 milionów cykli.
Przekaźnik elektromagnetyczny DC serii RES-6 jako przekaźnik pośredni na napięcie 80 — 300 V, prąd przełączania 0,1 — 3 A
Stosowany jest również jako pośrednia seria przekaźników elektromagnetycznych RP-250, RP-321, RP-341, RP-42 i szereg innych, które mogą być stosowane jako przekaźniki napięciowe.
Jak wybrać przekaźnik elektromagnetyczny
Napięcia robocze i prądy w cewce przekaźnika muszą mieścić się w dopuszczalnych wartościach. Spadek prądu roboczego w cewce prowadzi do zmniejszenia niezawodności styku i wzrostu przegrzania cewki, zmniejszenia niezawodności przekaźnika przy maksymalnej dopuszczalnej temperaturze dodatniej Nawet krótkotrwałe zasilanie ze zwiększonym napięciem roboczym do cewki przekaźnika jest niepożądane, ponieważ powoduje to mechaniczne przepięcia w częściach obwodu magnetycznego i grup styków, a przepięcie elektryczne cewki, gdy obwód jest otwarty, może spowodować uszkodzenie izolacji.
Przy wyborze trybu pracy styków przekaźnika należy wziąć pod uwagę wartość i rodzaj przełączanego prądu, charakter obciążenia, całkowitą liczbę i częstotliwość przełączania.
Podczas przełączania obciążeń czynnych i indukcyjnych najtrudniejszy dla styków jest proces otwierania obwodu, ponieważ w tym przypadku, w wyniku powstawania wyładowania łukowego, następuje główne zużycie styków.
Kontaktrony i przekaźniki kontaktronowe
Jak przewinąć uzwojenia cewek urządzeń elektrycznych do innego rodzaju prądu
Modułowe urządzenia elektryczne
Ręczne urządzenia przełączające. Przełączniki nożowe