Przekaźnik pośredniczący: jak działa, oznaczenia i rodzaje, niuanse regulacji i podłączenia

Większość schematów elektrycznych jest opracowywana i używana w systemach niskoprądowych. Głównym przeznaczeniem tego rodzaju schematów jest transformacja sygnałów wejściowych zgodnie z założonym algorytmem działania.

Do galwanicznego odizolowania obwodów niskiego i wyższego napięcia znamionowego stosuje się przekaźnik pośredni. Dzięki niewielkim rozmiarom i niezawodności urządzenia te są szeroko rozpowszechnione w różnych dziedzinach.

Przeznaczenie i funkcje urządzenia

Taki rodzaj przekaźnika jest elementem pomocniczym w obwodzie elektrycznym. Wielofunkcyjność modeli pozwala na stosowanie ich w układach automatyki, zabezpieczeń i regulacji.

Jest używany w przypadkach, gdy zachodzi potrzeba synchronicznego zamykania lub otwierania kilku niezależnych obwodów elektrycznych, innymi słowy – zwielokrotnienia kanałów przewodzących prąd.

Schemat podłączenia przycisku awaryjnego samochodu: za pomocą jednej linii stykowej przekaźnika elektromagnetycznego można wyłączyć przełącznik, a drugą – wywołać w module alarmowym sygnalizację dźwiękową

Stycznik może być również używany jako regulator mocniejszego przekaźnika, dzięki któremu realizowane jest przełączanie obwodu o wysokim napięciu.

Weźmy na przykład taką sytuację: istnieje potrzeba podania prądu na cewkę indukcyjną wyłącznika, gdzie maksymalna chwilowa wartość siły elektromotorycznej przy załączeniu wynosi 63 A. Jednak wykonanie takiego zadania przy użyciu jednego urządzenia elektromagnetycznego nie jest możliwe.

Dlatego początkowo należy podać zasilanie na cewkę rdzenia urządzenia separującego, wykorzystującego własne połączenia, załączyć stycznik o większej mocy, na który zostanie nałożone zadanie przełączania większej mocy elektrycznej.

Również ten element można wykorzystać do stworzenia sztucznego opóźnienia działania przekaźnika zabezpieczającego lub, jak się mówi, do formowania zwłoki czasowej.

Budowa konstrukcyjna urządzenia

Urządzenia elektromagnetyczne są podłączane do obwodu elektrycznego, który kontroluje lub reguluje produkty podłączone do węzła zasilania w celu przekształcenia. Uruchomienie może nastąpić pod wpływem różnego rodzaju czynników: zasilania elektrycznego, energii świetlnej, ciśnienia hydrostatycznego lub gazowego.

Budowa konstrukcyjna przekaźnika elektromagnetycznego:1 – sprężyna; 2 – ruchomy zwora; 3 – pręt ferromagnetyczny (rdzeń); 4 – cewka; 5 – podstawa; 6 – jeden lub kilka nieruchomych styków; 7 – element wykonawczy

Zgodnie z normami, najprostsze urządzenie stykowe jest koordynowane przez trzy główne części: czujnikową, pośredniczącą i wykonawczą. Każda z nich jest reprezentowana przez indywidualny mechanizm odpowiedzialny za określone działania w systemie przełączania.

Pierwotny, tak zwany czuły element, reaguje na parametr wejściowy i przekształca go w wielkość fizyczną wymaganą do działania stycznika.

Taki mechanizm czujnikowy jest zrealizowany w postaci cewki elektromagnetycznej z rdzeniem — na schemacie oznaczony numerem 4. W zależności od sieci, może być do niego podłączone napięcie zmienne lub stałe.

Człon pośredniczący rozpoczyna analizę porównawczą przekształconej wielkości z zadanym wzorcem. Gdy tylko zostanie osiągnięta zadana wartość, węzeł przekazuje sygnał z mechanizmu czujnikowego do wykonawczego. Ta część składa się ze sprężyn przeciwdziałających (1) i tłumików.

Elementy tłumiące w styczniku są używane do eliminowania drgań ruchomych segmentów, a w przekaźniku czasowym – do zapewnienia wymaganego odstępu czasu.

W części produkcyjnej za pośrednictwem linii łączeniowych (6), umieszczonych na obudowie nad listwą, wywierany jest wpływ na linię podrzędną i styki są zwarte.

Zasada działania stycznika

W algorytmie działania tego rodzaju przekaźnika zastosowano siły elektrodynamiczne, wytwarzane w ferromagnetyku podczas przepływu prądu przez spiralę zwojów izolowanego przewodu cewki.

W zależności od cech technicznych łącznika i liczby umieszczonych w nim połączeń stykowych, zwora albo je zwiera, albo rozwiera.

Początkowe położenie płytki w kształcie litery L (zwory) jest ustalane przez sprężynę. Podając prąd na magnes, zwora wraz z umieszczonym na niej stykem przełączającym pokonuje siły sprężyny i przyciąga się do namagnesowanego pola.

Podczas ruchu trzpień znajdujący się na płaszczyźnie styku zaczepia o dolną listwę stykową, przesuwając ją w dół. Jeśli dopływ prądu do cewki zostanie przerwany, sprężyna odciąga jarzmo do tyłu i urządzenie powraca do swojego początkowego stanu.

Rozważmy na przykładzie, jak działa przekaźnik elektromagnetyczny w samochodzie.

Jeżeli zostanie on podłączony do trójfazowego silnika asynchronicznego, zostaną wykonane następujące czynności:

1. Start – włączenie sygnalizacji.
2. Zadziałanie stycznika.
3. Zamknięcie ostatniej pary styków w rezultacie – uruchomienie mechanizmu silnika.

Ponadto to właśnie przekaźnik odpowiada za wyłączenie silnika przy przerwaniu rewersu. W ten sposób eliminuje się problem nagłego zatrzymania silnika.

Do rozpoznania typu stycznika elektromagnetycznego w produkcji stosuje się wartości oznakowania składające się z zestawu liter i cyfr naniesionych na urządzenie.

Ważne jest również, że przekaźnik elektromagnetyczny może być wyposażony w kilka grup styków regulacyjnych. Ilość tych ostatnich zależy całkowicie od przeznaczenia konkretnego modelu urządzenia.

Rodzaje przekaźników pośrednich

Styczniki typu pośredniego odciążają podstawowe urządzenia wykonawcze. W przeciwnym razie warunki gaszenia łuku staną się bardziej rygorystyczne, co spowoduje nieopłacalność produkcji, na przykład takich potężnych źródeł jak elektrownie cieplne.

Stosowane metody załączania

Klasyfikacja łączników elektromagnetycznych odbywa się według podstawowych cech i charakterystyk, a mianowicie:

• według sposobu załączania;
• cechy konstrukcyjne – liczba i typ uzwojeń, a także ilość, stan i moc linii stykowych;
• według zasady działania;
• według czasu zadziałania i powrotu do położenia początkowego.

W zależności od przeznaczenia, styczniki są produkowane z uzwojeniem napięciowym lub prądowym albo obiema odmianami jednocześnie. Wyróżnia się dwie ujednolicone metody ich podłączania.

Urządzenie elektromagnetyczne musi załączać się nie tylko przy standardowym trybie funkcjonowania źródła zasilania, ale także przy parametrach awaryjnych, pracując na obniżenie prądu do 40%.

Pierwszy typ podłączenia – szeregowy. Urządzenie jest włączone szeregowo w sekcjach uzwojeń innych urządzeń i funkcjonuje od prądu płynącego przez obwód tego łańcucha.

Następny – bocznikowy. Załącza się na nominalne wartości napięcia źródła prądu roboczego.

Cechy konstrukcyjne urządzenia

Cechy urządzenia obejmują modele z jednym uzwojeniem napięciowym lub prądowym (RP-23, RP-252), dwoma (RP-11) i rzadko z trzema.

Przekaźniki prądu stałego (RP-23) są produkowane na następujące nominalne wartości napięcia: 12, 24, 48, 110 i 220 V, prądu przemiennego (RP-24) – 127, 220 i 380 V.

Urządzenie RP-23: elektromagnes z uzwojeniem, zwora z trzpieniem, nieruchome i ruchome styki, sprężyna, płytka regulacyjna. Stycznik jest zamontowany na podstawie i zamknięty osłoną.

Łączniki typów RP-23 i RP-24 są przeznaczone do działania na prądzie stałym i posiadają po 5 linii stykowych, które mogą być stosowane w różnych kombinacjach. Różnice między nimi polegają na ich budowie.

Drugi rodzaj urządzeń wyposażony jest w wbudowany mechaniczny wskaźnik wyzwolenia. Ich pobór mocy przy napięciu podstawowym wynosi 6 W. Serie RP-25 i RP-26 działają wyłącznie na prądzie zmiennym i są zbudowane w podobny sposób jak poprzednie przyrządy.

Dodatkowym elementem jest zwarty zwój na rdzeniu z cewką, przeznaczony do eliminacji drgań ruchomej części mechanizmu. Ich pobór energii jest taki sam – 10 W.

W ostatnim czasie CJSC CzEAZ (zakład produkcji aparatury elektrycznej w Czeboksarach) zamiast wyżej wymienionych modyfikacji przestawia się na zmodernizowane modele. Są to łączniki RP16-1 (prąd stały) i RP16-7 (prąd zmienny), wyposażone w dwie grupy styków rozwiernych i cztery grupy styków zwiernych.

Rozdzielacz nowej generacji RP16-7 jest przeznaczony do włączania w selektywne układy zabezpieczeń i automatyki do przełączania obciążeń elektrycznych.

Urządzenia peryferyjne z dwoma i trzema uzwojeniami są zwykle używane w kilku przypadkach.

Rozważmy, jakie zadania rozwiązują i jaki typ urządzenia będzie do tego potrzebny:

1. W przypadku potrzeby aktywacji trybu pracy prądem i podtrzymania napięciem, na przykład seria RP-232 z jednozwojową cewką roboczą.
2. Jeśli konieczne jest działanie urządzenia napięciem i wstrzymanie od prądu — RP-233 z dwoma podtrzymującymi zwojami prądowymi.

W ten sam sposób, zamiast opisanych powyżej styczników, CzEAZ wprowadza nowe modele RP-16-2 – RP16-4 oraz RP17-1 – RP17-5.

Zasada działania przekaźników

Urządzenia stykowe stosowane są w segmencie łączności i automatyki. Ze względu na zasadę działania dzielą się na neutralne i spolaryzowane (impulsowe) typy.

Podstawowa różnica między nimi – w pierwszych przesunięcie zwory nie podlega polaryzacji sygnału sterującego, w drugich — odwrotnie, mają bezpośrednią zależność od kierunku ruchu naładowanych cząstek w uzwojeniu.

Wyłączniki neutralne mają najprostszą budowę, składającą się z dwóch układów: stykowego i magnetycznego. W grupie styków są dwa nieruchome i jeden ogólny ruchomy styk. Zespół magnetyczny składa się ze zwory, elektromagnesu i jarzma.

Schemat przekaźnika elektromagnetycznego neutralnego typu: c) ze zworą wciąganą do wnętrza cewki. Gdy sygnał sterujący znajduje się w maksymalnej odległości – zwora jest odsunięta od rdzenia – jedna para styków jest zwarta, a druga rozwarta

Dodatkowo przekaźniki elektromagnetyczne są podzielone ze względu na charakter ruchu zwory: kątowy (pływakowy) i wciągany. W celu zmniejszenia sił rezystancyjnych magnetycznego kanału powietrznego między ruchomą płytką a rdzeniem. Ten ostatni jest wyposażony w nabiegunnik.

Takie przekaźnikowe elektroschematy stosowane są w systemach sterowania maszyn produkcyjnych i urządzeń. RES-6 jest jednym z przedstawicieli słaboprądowych styczników klasy neutralnej. Urządzenie może mieć postać dwupozycyjnego lub jednostabilnego. Jego napięcie znamionowe pracy wynosi 80-300 V, prąd łączeniowy – 0,1-3 A-V.

Kategoria impulsowa składa się z tych samych systemów. Jednak część magnetyczna przekaźników impulsowych jest dodatkowo wyposażona w dwa pręty z uzwojeniem, a także w cięgno stykowe i magnes trwały, wytwarzający strumień polaryzujący.

Dzięki takiemu rodzajowi zasilania kierunek siły elektromagnetycznej działającej na zworę zmienia się w zależności od kierunku strumienia mocy w cewce.

Konstrukcja polaryzowanego przekaźnika IMSZ1-0,3: cewka, magnes trwały z nabiegunnikami i płytką, stojak, sprężyna, linie połączeniowe. Zwiększenie szybkości reakcji urządzenia osiąga się dzięki materiałowi, z którego wykonany jest rdzeń – blacha stalowa.

Styczniki IMSZ1-0,3 są szeroko rozpowszechnione jako torowy mechanizm przekaźnikowy w impulsowych schematach zabezpieczających (RZ) prądu galwanicznego. IMSz-110 są używane w obwodach prądu przemiennego. Technicznie składa się z mostka diodowego, który przekształca prąd przemienny na stały.

Czas zadziałania i powrotu

Czas zadziałania mechanizmu pośredniego (t przyciągania) – okres od momentu otrzymania polecenia zadziałania do początku wzrostu parametrów wyjściowych. Ta wartość jest całkowicie zależna od cech konstrukcyjnych przekaźnika, schematu jego podłączenia i sygnału wejściowego.

Czas wyłączenia (t opuszczania) – interwał od podania sygnału wyłączenia do osiągnięcia przez parametr wyjściowy najmniejszej wartości.

Schemat bloku opóźnienia przy zadziałaniu przekaźnika RP18. Proces opóźnienia jest zapewniany przez układy półprzewodnikowe, do wyjścia których podłączone są uzwojenia przekaźnika.

Do omawianego typu przekaźników stawiane są podwyższone wymagania dotyczące szybkości działania.

W zależności od czasu zadziałania, urządzenia klasyfikuje się w następujący sposób:

• szybkobieżne – czas opóźnienia przyciągania i wyłączania do 0,03 s (np. REP37-13, RP 17-4M);
• normalne – 0,15–0,20 s (seria RE);
• wolne – 1,0-1,5 s (NMM4–250, NMM4–500);
• czasowe – powyżej 1,5 s (RP18-2-RP18-5).

Na rynku takie modyfikacje są reprezentowane przez różnych producentów. Dlatego w zależności od marki, konstrukcja przekaźnika może się nieznacznie różnić. Jednak za pomocą oznaczenia naniesionego na urządzenie można dokładnie określić parametry wyrobu.

O czym mówi oznakowanie?

W oznaczeniu styczników podany jest pełny zestaw danych o przeznaczeniu i cechach konstrukcji, w tym informacje o wykonaniu klimatycznym.

Dekodowanie modelu TKE520DG: urządzenie z napięciem cewki do 30 V, a styków – do 5 A, posiada dwa styki zwierające, konstrukcja urządzenia przewiduje długotrwały tryb pracy, wykonane hermetycznie

Przyjrzyjmy się szczegółowo strukturze oznaczenia symbolicznego na przykładzie PE41(N) (*)(*)(*)(*)(*)/(*)(*)(*)(*)5:

1. REP – przekaźnik elektromagnetyczny pośredniczący.
2. 37 (N) – numer opracowania.
3. (*) – oznaczenie rodzaju prądu w obwodzie cewki załączającej: 1 – prądu stałego; 2 – prądu przemiennego.
4. (*) – rodzaj opóźnienia: 1 – opóźnione przy załączaniu; 2 – opóźnione przy wyłączaniu.
5. (*) – wartość wynikająca z liczby cewek;
6. (*)(*) – wartość liczbowa styków zwierających i rozwierających;
7. (*)(*) – napięcie lub prąd uzwojenia mocy: stały (D) i przemienny (A);
8. (*)(*) – oznaczenie napięcia cewek podtrzymujących;
9. (*) – rodzaj i technologia przyłączania tylnych linii przewodzących: 1 – z lamelami do lutowania; 2 – montaż z mocowaniem śrubowym; 3 – mocowanie zaciskami do listwy rozłącznej.
10. (*)5 – wykonanie klimatyczne i kategoria umieszczenia według GOST: UCh – umiarkowanie zimny; W – wszechklimatyczny.

Przy wyborze odpowiedniego modelu urządzenia łączeniowego bierze się pod uwagę nie tylko jego parametry elektrotechniczne, ale także środowisko, w którym będzie pracować.

Dobór stycznika dokonuje się na podstawie wymaganych parametrów: napięcia zasilania (V), pobieranej mocy (W), prądu łączeniowego (A), grup styków, czasu zadziałania (s), wymiarów

Pomimo przewidzianej wysokiej jakości przełącznika, główna wada tkwi w systemie styków. Zakłada się, że czysta grupa styków może znajdować się tylko w hermetycznych warunkach próżni. Jeśli natomiast oddziałuje główny negatywny czynnik – kontakt z powietrzem – na nich zaczyna tworzyć się warstwa tlenkowa.

Niuansowe kwestie podłączenia i regulacji

Po zainstalowaniu mechanizmu pośredniego należy go podłączyć do schematu elektrycznego. W tym celu zostaną wykorzystane styki cewki, a także dodatkowe elementy łączące. Zazwyczaj w urządzeniu znajduje się kilka par styków: NO – normalnie otwarte i normalnie zamknięte (NC).

Rozkład grup w przedstawionym schemacie elektrycznym: 10-11 – styki normalnie zwarte; 11-12 – styki normalnie rozwarte; styki 1 (faza) – 3 (zero) – napięcie zasilania przekaźnika

W pierwszej pozycji zakłada się całkowite pozbawienie podawania sygnału na cewkę. Ponieważ nie ma w niej polaryzacji, wewnętrzne połączenie grupy styków może być wykonane w sposób chaotyczny.

Aby podłączyć mechanizm przeglądowy, rozważmy wskazówki schematyczne. Przewidywane napięcie w cewce może wynosić: 12, 24 lub 220 V.

Schemat elektryczny urządzenia bez podłączenia do sieci. Jego instalacja odbywa się w układach sterowania i automatyki. Lokalizacja – między głównym wykonawcą a źródłem zadania.

Regulację rozrusznika elektronicznego omówimy na przykładzie najpopularniejszego modelu RP-23.

Proces składa się z następujących etapów:

1. Sprawdzając napięcie rozruchu i powrotu z podaniem źródła prądu galwanicznego na cewkę, dokonujemy delikatnej regulacji.
2. W momencie przyciągania twornika, zespół ruchomy systemu powinien mieć wspólny skok 0,1-1,5 mm. Przez podginanie trzpienia do płyty w kształcie litery L przeprowadzamy procedurę korekcyjną.
3. Między stykami aktywnym i nieaktywnym poziom luzu ustawia się w zakresie 1,5-2,5 mm. Regulacja ugięcia odbywa się przez dociskanie kątownika styków nieruchomych oraz górnego ogranicznika układu ruchomego.
4. Przy końcowym położeniu twornika (zwarcie) zapad styków nieaktywnych będzie wynosić 0,3-0,4 mm.
5. W środku płaszczyzny styki ruchome i nieruchome powinny się pokrywać. Korekta dokonywana jest przez przesuwanie płyty i prowadnicy.

Tą samą metodą dokonuje się regulacji parametrów przekaźnika RP-25, jednak wyklucza się szczelinę między cewką z rdzeniem a twornikiem w stanie przyciągniętym.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Zasada działania przekaźnika elektromagnetycznego, gdzie są stosowane, a także omówiono podstawowe wskaźniki niezawodności urządzeń. Więcej w materiale wideo:

Po wybraniu potrzebnego modelu urządzenia przechodzimy do jego podłączenia i regulacji. Główne niuanse opisane są w przedstawionym materiale:

Technologiczne opracowania konstrukcji przekaźników pośrednich zawsze były ukierunkowane na zmniejszenie masy i gabarytów oraz zwiększenie stopnia niezawodności i wygody montażu urządzeń. W efekcie małe styczniki zaczęto umieszczać w hermetycznej obudowie wypełnionej sprężonym tlenem lub z dodatkiem helu.

Dzięki temu elementy wewnętrzne mają dłuższą żywotność, bezawaryjnie wykonując wszystkie zaprogramowane polecenia.

Proszę opowiedzieć, jak wybierali Państwo przekaźnik pośredni do domowej sieci elektrycznej. Podzielcie się własnymi kryteriami wyboru. Proszę pisać komentarze w bloku poniżej, zamieszczać zdjęcia związane z tematem artykułu, zadawać pytania.