Przekaźnik impulsowy do sterowania oświetleniem: zasada działania, rodzaje, oznaczenia i połączenia

Aby sprostać współczesnym wymaganiom oświetleniowym mieszkań, biur i przedsiębiorstw, stosowane są złożone systemy elektryfikacji. Przy ich projektowaniu wykorzystuje się szereg urządzeń do rozwiązywania poszczególnych problemów, co jest stale udoskonalane.

Dlatego stosunkowo niedawno zaczęto stosować przekaźnik impulsowy do sterowania oświetleniem z kilku miejsc. Stopniowo zastępuje standardowe obwody przełącznikami przelotowymi.

Gdzie można zastosować przekaźnik impulsowy?

Wprowadzenie tego urządzenia do użytku domowego tłumaczy się prostą wygodą. Przecież pozwala sterować oświetleniem z co najmniej dwóch punktów.

W mieszkaniu może to być sypialnia, gdzie wyłącznik znajduje się przy wejściu, a wyłącznik obok łóżka. W biurach znajdują się długie korytarze, ciągi schodów i duże sale konferencyjne.

Zastosowanie dwóch włączników do oświetlenia schodów stało się koniecznością. Po włączeniu światła na parterze logiczne jest wyłączenie go drugim włącznikiem na piętrze

Zadanie sterowania trójpozycyjnego można zrealizować w trybie przelotowym i przełączniki krzyżowe. Schemat ten jest nadal szeroko stosowany. Ale ma też oczywiste wady.

Po pierwsze, jest to dość skomplikowany w instalacji system, w którym prąd przepływa przez główny wyłącznik, skrzynkę rozdzielczą, same wyłączniki, a następnie do lamp oświetleniowych.Podczas instalacji często pojawiają się błędy. Jeśli potrzebne są więcej niż trzy miejsca kontrolne, schemat staje się bardziej skomplikowany.

Na schemacie wyraźnie widać zwarcie przewodami: od pierwszego przełącznika - pięć, od drugiego - sześć, od pierwszego i drugiego podświetlenia - po trzy kable

Po drugie, wszystkie przewody mają ten sam przekrój, ponieważ wykorzystują to samo napięcie, co wpływa na całkowite koszty. Do nich należy także cena przełączników przelotowych, kilkukrotnie wyższa od kosztu przełączników konwencjonalnych.

Jednak konieczność stosowania przekaźnika impulsowego wynika nie tylko ze względów komfortu. Służy również do sygnalizacji i ochrony.

Na przykład w przedsiębiorstwie przemysłowym, aby rozpocząć procesy produkcyjne wymagające dużej mocy elektrycznej, urządzenie to pozwala chronić operatora. Ponieważ działa na prądy o niskim napięciu lub jest całkowicie sterowany zdalnie.

Urządzenie i zasada działania

W ogólnym znaczeniu tego słowa przekaźnik to mechanizm elektryczny, który zamyka lub przerywa obwód elektryczny w oparciu o pewne parametry elektryczne lub inne, które na niego wpływają.

Jego konstrukcja bez przełączania została wynaleziona w 1831 roku przez J. Henry'ego. A dwa lata później zaczęto wykorzystywać S. Morse'a do zapewnienia funkcjonowania telegrafu.

Można wyróżnić dwie główne grupy: elektromechaniczne i elektroniczne. W pierwszym typie urządzenia pracę wykonuje mechanizm, w drugim za wszystko odpowiada płytka drukowana z mikrokontrolerem. Wygodnie jest rozważyć jego działanie na przykładzie przekaźnika elektromechanicznego, który jest przekaźnikiem impulsowym.

Wybierając tryb pracy przekaźnika, należy kierować się częstotliwością włączania, rodzajem i wielkością prądu oraz charakterem testowanych obciążeń.

Strukturalnie można to przedstawić w następujący sposób:

1. Cewka - Jest to drut miedziany nawinięty na podstawę wykonaną z materiału niemagnetycznego. Można go zaizolować tkaniną lub pokryć lakierem uniemożliwiającym przepływ prądu.
2. Rdzeń, zawierający żelazo i aktywowany przez przepływ prądu elektrycznego przez zwoje cewki.
3. Ruchoma kotwica - jest to płytka przymocowana do twornika i wpływająca na styki zamykające.
4. System kontaktowy – bezpośrednio przełącza stan obwodu.

Działanie przekaźnika opiera się na zjawisku siły elektromagnetycznej. Pojawia się w ferromagnetycznym rdzeniu cewki, gdy przepływa przez niego prąd. Cewka w tym przypadku jest urządzeniem zwijającym.

Rdzeń w nim jest połączony z ruchomą zworą, która aktywuje styki mocy, wykonując przełączanie. Mogą być typu normalnie otwartego/normalnie zamkniętego. Czasami blok stykowy może zawierać zarówno połączenia otwarte, jak i zamknięte.

Po włączeniu obwodu mechanizm ustala tę pozycję, która zmienia się po ponownym zastosowaniu impulsu i jest ponownie ustalana aż do następnej zmiany

Do cewki można podłączyć dodatkowy rezystor, co zwiększa dokładność działania, a także diodę półprzewodnikową, która ogranicza przepięcia na uzwojeniu. Ponadto konstrukcja może zawierać kondensator zainstalowany równolegle do styków, aby zmniejszyć iskrzenie.

Działanie urządzenia można jaśniej przedstawić dzieląc je na kilka bloków:

• działający – jest to grupa styków zamykająca/otwierająca obwód elektryczny;
• mediator – cewka, rdzeń i ruchomy twornik uruchamiają jednostkę wykonawczą;
• menedżer – w tym przekaźniku przetwarza sygnał elektryczny na pole magnetyczne.

Ponieważ do przełączenia położenia styków potrzebny jest pojedynczy impuls elektryczny, można stwierdzić, że urządzenia te pobierają napięcie tylko w momencie przełączenia. Pozwala to znacznie zaoszczędzić energię, w przeciwieństwie do konwencjonalnych przełączników przelotowych.

Drugi typ przekaźnika impulsowego to typ elektroniczny. Za jego działanie odpowiedzialny jest mikrokontroler. Blokiem pośrednim jest tutaj cewka lub przełącznik półprzewodnikowy. Zastosowanie w obwodzie elementów takich jak programowalne sterowniki logiczne umożliwia uzupełnienie przekaźnika np. o timer.

Urządzenia tego typu nie posiadają ruchomych elementów mechanicznych. Pracę wykonuje czujnik rozpoznający sygnał sterujący oraz elektronika półprzewodnikowa przełączająca obwód

Rodzaje, oznakowanie i zalety

Główne typy przekaźników impulsowych są elektromechaniczne i elektroniczne. Elektromechaniczne natomiast klasyfikuje się ze względu na zasadę działania.

Rodzaje urządzeń impulsowych

Oznacza to, że przełączenie styków mocy może odbywać się siłami innymi niż siła magnesu.

Dzielą się na:

• elektromagnetyczny;
• wprowadzenie;
• magnetoelektryczny;
• elektrodynamiczny.

Urządzenia elektromagnetyczne w systemach automatyki są stosowane częściej niż inne. Są dość niezawodne ze względu na prosty sposób działania oparty na działaniu sił elektromagnetycznych w rdzeniu ferromagnetycznym, pod warunkiem, że w cewce płynie prąd.

Wpływ na kontakty przekaźniki elektromagnetyczne odbywa się za pomocą ramy, która jest przyciągana przez rdzeń w jednym położeniu i powraca do drugiego za pomocą sprężyny.

Kotwica, tj.płytkę o właściwościach magnetycznych przyciąga elektromagnes, którym jest drut miedziany nawinięty na cewkę z jarzmem

Indukcyjne mają zasadę działania opartą na kontakcie prądów przemiennych z indukowanymi strumieniami magnetycznymi z samymi strumieniami. Ta interakcja wytwarza moment obrotowy, który porusza miedzianym dyskiem umieszczonym pomiędzy dwoma elektromagnesami. Obracając się, zamyka i otwiera styki.

Działanie urządzeń magnetoelektrycznych odbywa się w wyniku oddziaływania prądu w obracającej się ramie z polem magnetycznym wytwarzanym przez magnes trwały. Zamykanie/rozwieranie styków sterowane jest poprzez ich obrót.

Przekaźniki te są bardzo czułe w stosunku do swojego typu. Nie są one jednak powszechnie stosowane ze względu na czas reakcji wynoszący 0,1-0,2 s, który uważany jest za długi.

Przekaźniki elektrodynamiczne działają dzięki sile generowanej pomiędzy ruchomymi i stałymi cewkami prądowymi. Sposób zamykania styków jest taki sam jak w urządzeniu magnetoelektrycznym. Jedyna różnica polega na tym, że indukcja w szczelinie roboczej powstaje elektromagnetycznie.

Modele elektroniczne mają prawie identyczną konstrukcję jak modele elektromechaniczne. Mają te same bloki: wykonawczy, pośredni i kontrolny. Jedyna różnica polega na tym ostatnim. Przełączanie jest kontrolowane przez diodę półprzewodnikową stanowiącą część mikrokontrolera na płytce drukowanej.

Tranzystory i tyrystory pełnią w tym urządzeniu rolę półprzewodników. Chociaż są odporne na trudne warunki pyłu i wibracji, są podatne na krótkotrwałe przeciążenia prądowe i napięciowe

Ten typ przekaźnika wyposażony jest w dodatkowe moduły.Na przykład timer pozwala na uruchomienie programu sterującego oświetleniem po określonym czasie. Jest to wygodne rozwiązanie, ponieważ umożliwia oszczędzanie energii, gdy nie ma potrzeby obsługi sprzętu. W razie potrzeby można wyłączyć światło, naciskając dwukrotnie przycisk.

Zalety i wady głównych typów przekaźników

W przeciwieństwie do przełączników półprzewodnikowych, przełączniki elektromechaniczne mają następujące zalety:

1. Stosunkowo niski koszt ze względu na niedrogie komponenty.
2. Na przełączanych stykach wytwarza się niewielka ilość ciepła z powodu niskiego spadku napięcia.
3. Obecność mocnej izolacji 5 kV między cewką a grupą styków.
4. Nie podlega szkodliwym wpływom impulsów przepięciowych, zakłóceniom powodowanym przez wyładowania atmosferyczne lub procesy przełączania w instalacjach elektrycznych o dużej mocy.
5. Sterowanie liniami o obciążeniu do 0,4 kV przy małej objętości urządzenia.

Kiedy obwód jest zamknięty prądem 10 A w przekaźniku o małej pojemności, na cewkę rozprowadzane jest mniej niż 0,5 W. W przypadku analogów elektronicznych liczba ta może wynosić ponad 15 W. Dzięki temu nie ma problemu wychłodzenia i zanieczyszczenia atmosfery.

Do ich wad należą:

1. Zużycie i problemy podczas przełączania obciążeń indukcyjnych i wysokich napięć prądem stałym.
2. Załączaniu i wyłączaniu obwodu towarzyszy powstawanie zakłóceń radiowych. Wymaga to zainstalowania ekranowania lub zwiększenia odległości od sprzętu podlegającego zakłóceniom.
3. Stosunkowo długi czas reakcji.

Kolejną wadą jest obecność ciągłego zużycia mechanicznego i elektrycznego podczas przełączania. Należą do nich utlenianie styków i ich uszkodzenia w wyniku wyładowań iskrowych, deformacja bloków sprężyn.

Podczas montażu warto wziąć pod uwagę, że elektromechaniczna wersja styczników może nie działać prawidłowo, jeżeli znajduje się w pozycji poziomej

W przeciwieństwie do przekaźników elektromechanicznych, przekaźniki elektroniczne sterują jednostką pośrednią za pomocą mikrokontrolera.

Zalety i wady elektroniki można przeanalizować na przykładzie urządzeń firmy F&F w porównaniu do marki ABB, która zajmuje się produkcją mechaniki.

Do zalet pierwszego typu przełączników zalicza się:

• większe bezpieczeństwo;
• wysoka prędkość przełączania;
• dostępność na rynku;
• wskaźnik ostrzega o trybie pracy;
• zaawansowana funkcjonalność;
• cicha praca.

Dodatkowo niewątpliwą zaletą jest kilka możliwości montażu – istnieje możliwość montażu nie tylko na szynie DIN panelu, ale także w skrzynka z gniazdkami.

Wady elektroniki F&F w porównaniu z mechaniką ABB:

• zakłócenia pracy spowodowane awariami zasilania;
• przegrzanie podczas przełączania dużych prądów;
• „Błędy” są możliwe bez wyraźnego powodu;
• wyłączenie urządzenia podczas krótkotrwałej przerwy w dostawie prądu;
• wysoka odporność w pozycji zamkniętej;
• niektóre przekaźniki działają tylko na prąd stały;
• Obwód półprzewodnikowy nie umożliwia natychmiastowego przepływu prądu z powrotem do normalnego kierunku.

Pomimo tych niedociągnięć przełączniki elektroniczne podlegają ciągłej ewolucji i ze względu na większy potencjał funkcjonalności w stosunku do przełączników elektromechanicznych przewiduje się ich dominujące zastosowanie.

Aby uniknąć nieporozumień, producent podaje najbardziej szczegółową charakterystykę produktu w katalogach sklepowych oraz w karcie technicznej urządzenia

Główne parametry charakteryzujące

W zależności od celu i obszaru zastosowania przekaźniki można klasyfikować według kilku kryteriów:

• współczynnik zwrotu – stosunek wartości prądu wyjściowego twornika do prądu wycofania;
• prąd wyjściowy – jego maksymalna wartość w zaciskach cewki na wyjściu z twornika;
• prąd wciągający – jego minimalny wskaźnik w zaciskach cewki, gdy twornik powraca do pierwotnego położenia;
• wartość zadana – poziom wartości odpowiedzi w określonych granicach ustawionych w przekaźniku;
• wartość uruchomienia – wartość sygnału wejściowego, na który urządzenie automatycznie reaguje;
• wartości nominalnei – napięcie, prąd i inne wielkości warunkujące działanie przekaźnika.

Urządzenia elektromagnetyczne można również podzielić ze względu na czas reakcji. Najdłuższe opóźnienie dla przekaźnika czasowego wynosi ponad 1 sekundę, z możliwością konfiguracji tego parametru. Następnie są wolne - 0,15 sekundy, normalne - 0,05 sekundy, szybkie - 0,05 sekundy. A najszybsze, pozbawione bezwładności, trwają mniej niż 0,001 sekundy.

Dekodowanie etykiet produktów

Kod do oznaczenia stycznika często można znaleźć w katalogach sklepów oraz na samym urządzeniu. Zawiera pełny opis cech konstrukcyjnych, celu i warunków ich stosowania.

Skład oznaczenia można zobaczyć na elektromagnetycznym przekaźniku pośrednim REP-26. Stosowany jest w obwodach prądu przemiennego do 380 V i prądu stałego do 220 V.

Aby zrozumieć oznaczenia, należy rozbić napis na bloki i skorzystać z tablic opisowych, które można znaleźć w specjalistycznych podręcznikach

Oznaczenie produktu w sklepie może wyglądać następująco: REP 26-004A526042-40UHL4.

REP 26 – ХХХ Х Х ХХ ХХ Х – 40ХХХ4. Ten typ notacji można przeanalizować w następujący sposób:

• 26 – numer seryjny;
• XXX – rodzaj kontaktów i ich liczba;
• X – klasa odporności na zużycie wyłącznika;
• X – typ cewki przełączającej, rodzaj powrotu przekaźnika i rodzaj prądu;
• XX – projektowanie według sposobu ułożenia i podłączenia przewodów;
• ХХ – wartość prądu lub napięcia cewki;
• X – dodatkowe elementy konstrukcyjne;
• 40 – stopień ochrony według normy IP lub GOST 14254;
• ХХХ4 – strefa klimatyczna zastosowania zgodnie z GOST 15150.

Projekt klimatyczny może być: UHL - dla klimatu zimnego i umiarkowanego lub O - dla projektu w klimacie tropikalnym lub ogólnym.

Według specjalnych tabel oznaczeń dane urządzenie jest elektromagnetyczny przekaźnik pośredni, z czterema stykami przełączającymi, klasa rezystancji przełączania A, na prąd stały. Posiada uchwyt gniazda z lamelami do lutowania przewodów zewnętrznych, cewkę 24 V oraz manipulator ręczny.

Kilka rodzajów schematów połączeń

Istnieje kilka opcji instalacji, z których każda ma swoje własne cechy, zalety i wady.

Oznaczenie styków przekaźnika RIO-1 ma następujące znaczenie:

• N – przewód neutralny;
• Y1 – włączenie wejścia;
• Y2 – wejście wyłączające;
• Y – wejście załącz/wyłącz;
• 11-14 – styki przełączające typu normalnie otwartego.

Oznaczenia te stosowane są w większości modeli przekaźników, jednak przed podłączeniem do obwodu należy dodatkowo zapoznać się z nimi w karcie katalogowej produktu.

Prezentowany obwód elektryzujący służy do sterowania światłem z trzech miejsc za pomocą przekaźnika i trzech przełączników przyciskowych bez ustalania położenia

W tym obwodzie styki przekaźnika mocy pobierają prąd 16 A. Ochrona obwodów sterujących i systemy oświetleniowe realizowane przez wyłącznik automatyczny 10 A.Dlatego druty mają średnicę co najmniej 1,5 mm².

Podłączenie przełączników przyciskowych odbywa się równolegle. Czerwony przewód to faza, przechodzi przez wszystkie trzy przyciski do styku zasilania 11. Pomarańczowy przewód to faza przełączania, dochodzi do wejścia Y. Następnie wychodzi z zacisku 14 i idzie do żarówek. Przewód neutralny z magistrali jest podłączony do zacisku N i do lamp.

Jeżeli światło było początkowo włączone, to po naciśnięciu dowolnego włącznika światło zgaśnie - nastąpi krótkotrwałe przełączenie przewodu fazowego na zacisk Y i rozwarcie styków 11-14. To samo stanie się po następnym naciśnięciu dowolnego innego przełącznika. Ale piny 11-14 zmienią położenie i światło się włączy.

Przewaga powyższego obwodu nad przełącznikami przejściowymi i zwrotnicowymi jest oczywista. Jednak w przypadku zwarcia wykrycie uszkodzenia spowoduje pewne trudności, w przeciwieństwie do następnej opcji.

Ten schemat pozwoli zaoszczędzić na przewodach, ponieważ przekrój kabli sterujących można zmniejszyć do 0,5 mm². Będziesz jednak musiał kupić drugie urządzenie zabezpieczające

Jest to mniej popularna opcja połączenia. Jest taki sam jak poprzedni, ale obwody sterujące i oświetleniowe mają własne wyłączniki odpowiednio na 6 i 10 A. Ułatwia to identyfikację usterek.

Jeżeli istnieje potrzeba sterowania kilkoma grupami oświetlenia osobnym przekaźnikiem, wówczas obwód ulega niewielkiej modyfikacji.

Ta metoda połączenia jest wygodna w użyciu do włączania i wyłączania świateł w całych grupach. Na przykład natychmiast wyłącz wielopoziomowy żyrandol lub oświetlenie wszystkich miejsc pracy w warsztacie

Inną możliwością wykorzystania przekaźników impulsowych jest system sterowany centralnie.

Schemat jest wygodny, ponieważ wychodząc z domu, możesz wyłączyć całe oświetlenie jednym przyciskiem. A kiedy wrócisz, włącz go w ten sam sposób

Do tego obwodu dodano dwa przełączniki, aby załączać i przerywać obwód. Pierwszy przycisk może jedynie włączyć grupę oświetlenia. W takim przypadku faza z przełącznika „ON” dotrze do zacisków Y1 każdego przekaźnika, a styki 11-14 zostaną zamknięte.

Wyłącznik wyzwalający działa podobnie do pierwszego wyłącznika. Ale przełączanie odbywa się na zaciskach Y2 każdego przełącznika, a jego styki zajmują położenie rozłączające.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Materiał wideo opowiada o urządzeniu, działaniu, zastosowaniu i historii powstania tego typu urządzenia:

Poniższa historia opisuje szczegółowo zasadę działania przekaźników półprzewodnikowych lub elektronicznych:

W nowoczesnych systemach elektryfikacji coraz częściej stosuje się przekaźniki impulsowe. Rosnące wymagania dotyczące funkcjonalności i elastyczności w sterowaniu oświetleniem, oszczędności materiałów i bezpieczeństwa stanowią ciągły impuls do udoskonalania styczników.

Są zmniejszone, uproszczone w konstrukcji, zwiększające niezawodność. Zastosowanie zasadniczo nowych technologii w sercu pracy pozwala na ich stosowanie w trudnych warunkach zapylonego przemysłu, wibracji, pól magnetycznych i wilgoci.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Zadawaj pytania, udostępniaj przydatne informacje na temat artykułu, które będą przydatne dla osób odwiedzających witrynę. Opowiedz nam o tym, jak wybrałeś i zainstalowałeś wyłącznik impulsowy.