Przekaźnik czy stycznik - na co zwrócić uwagę? Poruszamy najważniejsze zagadnienia. Czy zastanawialiście się kiedyś jaka - poza ceną i nazwą - występuje różnica pomiędzy przekaźnikiem, a stycznikiem? Styczniki i przekaźniki to łączniki, które służą przede wszystkim złączaniu, wyłączaniu i przewodzeniu prądu. Co ważne, mogą pracować w normalnych warunkach pracy obwodu, jak i przy tych większych przeciążeniach. Jakie są więc różnice pomiędzy stycznikiem, a przekaźnikiem, których nie widać na pierwszy rzut oka? Sprawdźmy na poniższych przykładach. Różnica w budowie Zastanawiałeś się kiedyś jaka (poza ceną i nazwą) występuje różnica pomiędzy przekaźnikiem, a stycznikiem? Sprawdźmy na poniższym przykładzie: Przekaźnik instalacyjny 16A 2Z 0R 230V AC ERC216 Napięcie zasilania Liczba i rodzaj styków Obudowa Stycznik modułowy 16A 2Z 0R 230V AC iCT A9C22712 230 V AC 2Z 0R Modułowa Znamionowy prąd 16A Stopień ochrony IP IP20 Zasadnicze różnice w budowie styczników i przekaźników: W przekaźniku w jednym torze występuje przerwa zestykowa, natomiast w styczniku występują dwie przerwy łączeniowe, co pozwala mu lepiej radzić sobie z rozłączaniem większych prądów i obciążeń o charakterze indukcyjnym. Różnica pomiędzy przekaźnikiem i styczniem jest już znana, przeanalizujmy więc ich działanie w praktyce. Przykład Mamy do załączenia tylko jeden obwód 1-fazowy (wykorzystamy tylko jeden styk zwierny) w którym podłączone są LED-owe źródła światła o mocy 10 W, w ilości 184 sztuk o łącznej mocy 1 840 W. Czy możemy użyć zamiennie poniższych produktów? W tym wypadku koszty i gabaryty nas nie interesują. Przekaźnik instalacyjny 40A 2Z 230V 5TT4462-0 Napięcie zasilania cewki Stycznik modułowy 40A 4Z 0R 230V AC 5TT5840-0 230 V AC Prąd podany na urządzeniu Stycznik mocy 40A AC3 3P 100-250V AC/DC 0Z 0R BF4000E230 40 A Liczba i rodzaj styków 2Z 4Z 0R 3Z Zwróć uwagę, że wszystkie produkty mają podany prąd o wartości 40 A. Przeanalizuj poniższą tabelę, z której wynika, że dla LED-owych źródeł światła producent podaje różne wartości prądów. Przekaźnik instalacyjny Stycznik modułowy 40A 4Z Stycznik mocy 40A AC3 3P 100-250V AC/DC 0Z 0R Różnica 40A 2Z 230V 5TT4462- 0R 230V AC 5TT5840-0 BF4000E230 0 pomiędzy Prąd podany na urządzeniu 40 A prądem LED-owe źródła światła (dane orientacyjne) Max 12 A na biegun Max 11 A na biegun Max 26,8 A na biegun podawanym na obudowie urządzenia, lub w nazwie w stosunku do maksymalnego prądu obciążenia LED-ami wynika z faktu, że styczniki modułowe najczęściej mają podany na obudowie i w nazwie prąd cieplny Ith lub prąd w kategorii pracy AC-1 (tak samo jak przekaźniki). Natomiast styczniki mocy najczęściej mają podany prąd w kategorii AC-3. Sprawdźmy przykład: stycznik modułowy Siemens 5TT5840-0 Dobór urządzeń do odpowiedniej kategorii pracy to podstawowe zagadnienie dla projektanta. Dobór produktów np. przekaźnik lub stycznik do konkretnego zastosowania powinna dokonywać osoba z odpowiednią wiedzą techniczną, a montażu wszystkich urządzeń należy dokonywać na podstawie projektu. Wracając do omawianego przykładu: posiadamy w obwodzie moc 1 840 W, jak ustalić wartość prądu? Do obliczeń należy użyć wzoru: Wartość cos Ø w przypadku LED-ów, zależy od elektroniki zamieszczonej w źródle światła. Markowi producenci LED-owych źródeł światła (w zależności od serii produktów) wartość tą podają w zakresie od 0,5 do 0,8. Jeśli zamontowane LED-y posiadają: cos Ø 0,5 cos Ø 0,8 I = 16 A I = 10 A Sytuacja staje się prostsza w momencie, kiedy producent LED-ów na opakowaniu lub w dokumentacji technicznej podaje wartość prądu jaki pobiera dane źródło światła. W takiej sytuacji wystarczy zsumować podane wartości. Rzeczywistość niestety jest taka, że znaczna część osób kupuje produkt, montuje go i nie zwraca uwagi na zapisy, które zamieszczone są w dokumentacji technicznej. Dobierając stycznik lub przekaźnik zacząć należy od określenia kategorii użytkowania. Kategorie użytkowania Określenie rodzaju kategorii użytkowania stycznika lub przekaźnika jest ważnym parametrem, a prawidłowy dobór sprzyja długiej i bezawaryjnej pracy. W poniższej tabeli przedstawione są najpopularniejsze rodzaje używanych kategorii dla prądu przemiennego AC. Kategoria pracy AC-3 Określa kategorię prądu przemiennego AC, których typowym obszarem zastosowań łączeniowych jest: rozruch, wyłączanie przy pełnej prędkości obrotowej silników indukcyjnych zwartych (klatkowych). AC-4 rozruch, impulsowanie, hamowanie przeciwprądem, rewersowanie (nawrót) silników indukcyjnych zwartych. AC-5a sterowanie lampami wyładowczymi. AC-5b łączenie żarówek. AC-6a łączenie transformatorów. AC-6b łączenie baterii kondensatorów. AC-7a obciążenie mało indukcyjne w gospodarstwie domowym i w podobnych zastosowaniach. AC-7b łączenie silników stosowanych w gospodarstwie domowym. AC-8a sterowanie silników sprężarek hermetycznych czynnika chłodzącego, z ręcznym przestawianiem wyzwalaczy przeciążeniowych. AC-8b sterowanie silników sprężarek hermetycznych czynnika chłodzącego, z samoczynnym przestawianiem wyzwalaczy przeciążeniowych. AC-1 obciążenie nieindukcyjne lub mało indukcyjne. Przykładem mogą być grzałki oporowe (rezystancyjne). Przykład: AC-7a - np. miksery, blendery AC-7b - np. wentylatory Źródło: https://www.schneider-electric.pl/pl/faqs/FA279430/ Na pewno nie jest to kategoria AC-5b, ponieważ dotyczy ona tradycyjnych żarowych źródeł światła. Wśród producentów LEDów zdania na ten temat są podzielone. Część producentów sugeruje, aby obwody oświetleniowe LED zaliczyć do kategorii AC6b. Wszystkich zainteresowanych pełną listą kategorii użytkowania odsyłam do Polskich Norm On-line. Tajemnice przekaźnika Gdy spoglądamy na przekaźnik, nie widzimy z jakiego materiału są wykonane styki. Często w takiej samej obudowie występują przekaźniki ze stykami, które są wykonane z rożnych materiałów. Styki najczęściej wykonuje się z: AgNi - Srebro-Nikiel Styki AgNi dedykowane są do obciążenia rezystancyjnego oraz niewielkiego obciążenia indukcyjnego. AgNi+Au - Srebro-Nikiel powlekane złotem Styki AgNi+Au dedykowane są do mniejszych obciążeń, typowo 1 mW (0,1 V – 1 mA) obciążenie rezystancyjne. W przypadku większych od zalecanych przez producenta obciążeń, po pewnej liczbie cykli łączeń właściwości materiału bazowego styku AgNi stają się dominujące (złote pokrycie styku eroduje). AgCdO - Srebro-tlenek kadmu Styki AgCdO dedykowane do obciążeń indukcyjnych oraz do sterowania silnikami. Charakteryzują się dobrą odpornością na zgrzewanie oraz dużą odpornością na zużycie z większymi obciążeniami prądem przemiennym. AgSnO2 - Srebro-tlenek cyny. Styki AgSnO2 dedykowane są do obwodów w których występuje bardzo duży, chwilowy prąd obciążenia np. lampy i obciążenia pojemnościowe. Charakteryzują się doskonałą odpornością na zgrzewanie. Przeanalizuj poniższą tabelę, zwróć uwagę na maksymalny prąd chwilowy oraz na minimalną moc styków. Model 40.61/40.52 Rodzaj styku Prąd w kategorii AC-1 Maksymalny prąd chwilowy Minimalna moc styków Nr referencyjny AgNi+Au 8A 15 A 50 mW (5 V / 2 mA) 40.52.9.024.5000 AgNi 8A 15 A 300 mW (5 V / 5 mA) 40.52.9.024.0000 AgCdO 8A 15 A 300 mW (5 V / 5 mA) 40.52.9.024.1000 AgCdO 16 A 30 A 500 mW (10 V / 5 mA) 40.61.9.024.0000 16 A 120 A 500 mW (10 V / 5 mA) 40.61.9.024.4000 AgSnO2 Jeśli uważnie przeanalizowałeś tabelę może nasunąć się wątpliwość odnośnie wartości 300 mW (5 V/5 mA) Oczywiście, wszystko jest w porządku - 300 mW to minimalna wartość mocy, którą zestyki mogą pewnie przełączać, ale muszą zostać spełnione jeszcze dwa dodatkowe warunki: • napięcie nie może być mniejsze niż 5 V • prąd nie może być mniejszy niż 5 mA. Minimalną wartość 300 mW (5 V / 5 mA) osiągniemy: • przy napięciu 5 V prąd musi mieć wartość co najmniej 60 mA, • przy prądzie 5 mA napięcie musi mieć wartość co najmniej 60 V, • przy napięciu 24 V prąd musi mieć wartość co najmniej 12,5 mA. Gniazda do przekaźników Gniazda dedykowane do przekaźników umożliwiają wymianę przekaźnika bez konieczności ingerencji w oprzewodowanie. W zależności od potrzeb, wyróżniamy gniazda montowane na szynę DIN oraz gniazda montowane do płyty. Gniazda mogą różnić się pod względem połączenia elektrycznego. Najczęściej spotykamy: • połączenia śrubowe, • zaciski sprężynowe, • połączenia wtykowe, • połączenia lutowane Przekaźniki montowane są w gnieździe poprzez wciśnięcie. Część gniazd posiada zabezpieczenie (metalowe lub z tworzywa sztucznego), które dociska przekaźnik i zapobiega jego wypadnięciu z gniazda. Niektóre gniazda posiadają dźwignię, która ułatwia wyjęcie przekaźnika, zwaną powszechnie wyrzutnikiem. Jak działa obejma wyrzutnikowa? Część gniazd, poza samym przekaźnikiem, umożliwia również montaż akcesoriów dodatkowych. Akcesoria do przekaźników Do gniazd przekaźnikowych (w zależności od marki) dostępne są różne akcesoria dodatkowe np.: • Moduły bezpiecznikowe (są również wykonania z wskaźnikiem LED). • Zaciski zwiększające możliwość podłączenia liczby przewodów. • Tabliczki oznacznikowe. • Mostki grzebieniowe. • Moduły czasowe. • Moduły przeciwprzepięciowe. Rodzaje styków Jaka jest różnica pomiędzy stykiem 1NO a stykiem 1Z? Budowa i sposób działania styczników Styczniki możemy podzielić na wiele różnych sposobów. Wyróżniamy: • styczniki modułowe, • styczniki mocy, • styczniki pomocnicze. Rodzaje przekaźników Przekaźniki możemy podzielić na wiele sposobów. Często spotykany jest podział ze względu na sposób działania. Wyróżniamy: • Przekaźniki monostabilne, • Przekaźniki bistabilne. Przekaźniki monostabilne, to takie w których np. po podaniu napięcia następuje przełączenie styków (zmiana stanu). Po wyłączeniu napięcia przekaźnik powraca do swojego pierwotnego stanu. Przekaźnik bistabilny, to taki w którym po podaniu np. napięcia następuje przełączenie styków (zmiana stanu). Stan ten jest utrzymywany po zaniku napięcia. Ponowna zmiana stanu (przełączenie styków) następuje po zaniku i ponownym podaniu napięcia. Czym jest przekaźnik interfejsowy? W uproszeniu, przekaźnik zamontowany w gnieździe wraz z modułem zabezpieczenia cewki nazywamy przekaźnikiem interfejsowym. Czy są sposoby na wydłużenie żywotności przekaźników i styczników? Zaznaczam, że mam tu na myśli żywotność, czyli bezawaryjną pracę stycznika lub przekaźnika. Zwróć uwagę, że producenci rozróżniają dwa rodzaje żywotności: • żywotność mechaniczna • żywotność elektryczna Przykład: Stycznik modułowy 40A 4Z 0R 230V AC 5TT5840-0, żywotność zależy od kategorii obciążenia oraz ilości łączeń w ciągu godziny. Żywotność Ilość łączeń mechaniczna 3 000 000 Maksymalna częstotliwość łączenia w ciągu godziny przy obciążeniu - elektryczna AC-1; AC-7a 100 000 600 elektryczna AC-3; AC-7b 150 000 Czas bezawaryjnej pracy przekaźnika lub stycznika szczególnie przy bardzo częstych cyklach załączania i wyłączania można skutecznie wydłużyć dzięki odpowiedniemu doborowi i przewymiarowaniu. Producenci w katalogach oraz kartach katalogowych (przekaźników i styczników) podają szczegółowe dane. Przykład przekaźnika marki Finder - grupa 40.52 W porównaniu do przekaźników, styczniki modułowe lub styczniki mocy przedstawiają się trochę inaczej, ponieważ przeznaczone są do działania w innych aplikacjach. Zobacz porównanie: Trwałość mechaniczna miliony cykli elektryczna przy znamionowym miliony obciążeniu w cykli kategorii AC-3 Stycznik mocy 25A 3P 230V AC 1Z 0R BF2510A230 Stycznik modułowy 32A 4Z 0R 220/240V AC/DC CN3210220 20 3 Przekaźnik miniaturowy 2P 8A 230V AC 40.52.8.230.0000 10 0,1 1,2 0,3 Styczniki mocy charakteryzuje o wiele wyższa trwałość, zarówno mechaniczna jak i elektryczna. Co więcej, w przypadku styczników przemysłowych producenci często podają maksymalną ilość operacji, jakie urządzenie może wykonać w przeciągu godziny. W przypadku styczników modułowych, parametr ten jest zazwyczaj pomijany. W kwestii trwałości łączeniowej, niezwykle istotną informacją jest prąd obciążania. Przewymiarowanie stycznika może znacząco wydłużyć jego żywotność. Przeanalizuj poniższy wykres, który przedstawia zależność trwałości elektrycznej styczników mocy od prądu obciążenia w kategorii AC-3: Trwałość łączeniowa styczników Lovato Electric w kategorii AC3 (≤440 VAC) Z wykresu widać, że w przypadku stycznika BF2510A230 trwałość łączeniowa w kategorii obciążenia AC-3 wynosi: • 1 200 000 cykli łączeniowych dla prądu 25 A • 5 000 000 cykli łączeniowych dla prądu 10 A. Warto zwrócić uwagę na inne różnice pomiędzy stycznikiem mocy, a stycznikiem modułowym (na przykładzie Lovato Electric). • Zakres temperatur pracy np.: o -50 oC do +70 oC – przemysłowe o -5 oC do +55 oC – modułowe. • Napięcia pracy: o styczniki mocy max. 690 V o modułowe 440 V Pamiętajmy, że styczników modułowych, które będą pracować ciągle pod obciążeniem (≥ 1 godziny) nie można montować obok siebie. Należy zapewnić im odpowiednią wentylację. W tym celu należy zastosować rozstaw podany przez producenta (min. 9 mm dla modułowych styczników Lovato). W artykule nie zostały omówione rozwiązania półprzewodnikowe. Powyższe opracowanie nie wyczerpuje tematu, a jedynie w dużym uproszczeniu omawia wybrane zagadnienia.
