Miniaturowe przekaźniki elektromagnetyczne

1 | Miniaturowe przekaźniki elektromagnetyczne, Jerzy Gołaszewski
Miniaturowe przekaźniki elektromagnetyczne
Przekaźniki elektromagnetyczne to jedne z najstarszych
elementów umożliwiających wzmacnianie sygnałów. Ich działanie jest
najczęściej dwustanowe – sygnał sterujący powoduje przełączenie styku
lub grupy styków. Zależnie od wykonania przekaźnika umożliwia to zamknięcie lub rozwarcie
obwodu sterowanego.
Fizyczna zasada działania przekaźnika jest nieskomplikowana. Elektromagnes zasilany
sygnałem sterującym powoduje przyciągnięcie żelaznej lub stalowej kotwicy/popychacza,
która dzięki sprzężeniu mechanicznemu przełącza styki. Rys. 1 przedstawia uproszczoną
budowę przekaźnika. W praktyce często stosuje się jeszcze sprężynę odciągającą popychacz,
co zwiększa szybkość wyłączania po zaniku prądu cewki.
Obecnie przekaźniki elektromechaniczne coraz częściej zastępuje się elementami
półprzewodnikowymi. Jednak, dzięki szeregowi zalet, są nadal produkowane i powszechnie
wykorzystywane. Wśród najważniejszych plusów przekaźników elektromechanicznych
znajdują się:
– niski koszt,
– łatwa implementacja,
– izolacja galwaniczna między obwodem sterowania a stykami wykonawczymi,
– odporność na przeciążenia i przepięcia,
– bardzo mały spadek napięcia na zwartych stykach.
Do wad przekaźników elektromechanicznych można zaliczyć:
– generowanie przepięcia przez cewkę przy wyłączaniu prądu,
Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
93-350 Łódź, ul. Ustronna 41, Polska
Tel.: 42 645 55 55, fax: 42 645 55 00, e-mail: [email protected]
2 | Miniaturowe przekaźniki elektromagnetyczne, Jerzy Gołaszewski
– niedużą żywotność (przeciętnie od kilkudziesięciu tysięcy do miliona cykli łączenia),
– często głośną pracę,
– niewielką częstotliwość przełączania,
– znaczące moce potrzebne do załączenia przekaźnika,
– możliwość iskrzenia styków przy przełączaniu.
Aktywacja cewki przekaźnika najczęściej odbywa się poprzez doprowadzenie napięcia
stałego DC lub przemiennego AC (gdy przekaźnik posiada wewnętrzny prostownik).
Zależnie od ich przeznaczenia, można dobrać przekaźniki sterowane różnymi napięciami, np.:
5, 12, 24, 48, 110, lub 230 V. Oczywiście są dostępne też elementy o innych parametrach.
Cewka przekaźnika posiada dużą indukcyjność, co w momencie przerywania jej prądu
powoduje zaindukowanie przepięcia o znacznej amplitudzie, które może uszkodzić
współpracujące elementy. W celach ochrony współpracujących obwodów, do cewki
przekaźnika podłącza się równolegle diodę krzemową (o prądzie znamionowym około
0,2…1 A), która podczas normalnej pracy jest spolaryzowana zaporowo.
Żywotność styków przekaźnika szybko maleje wraz ze wzrostem przełączanego prądu. Z tego
powodu nie jest zalecane eksploatowanie przekaźników z ich maksymalnym prądem.
Dodatkowo różne rodzaje obciążeń mogą powodować chwilowe przeciążenia, co może
wpłynąć na przyspieszone zużycie styków. W Tabeli nr 1 zamieszczono przybliżone dane
pomocne przy dobieraniu przekaźnika w zależności od rodzaju obciążenia.
Typ obciążenia
Rezystancyjne
Indukcyjne
Silnik
Żarnik, grzałka
Obciążalność styków [%]
70-80
30-40
20-30
10-20
Tabela nr 1
Należy również zwracać uwagę na minimalny łączony prąd, konieczny do prawidłowego
działania styków. Ułatwia on przebicie elektryczne warstwy tlenków powstającej na stykach
i zmniejsza ich rezystancję. Jego wartość jest podawana w katalogach i z reguły wynosi od
kilku do kilkuset mA. Czasami zamiast prądu podaje się moc minimalną.
Istotnym problemem jest przełączanie prądów stałych o znacznej wartości. Przerwanie prądu
może spowodować zapalenie łuku elektrycznego między stykami przekaźnika. Jego gaszenie
powinno następować samoistnie po pewnym czasie. W celu ochrony przekaźnika stosuje się
obwody gaszące niedopuszczające do powstania łuku elektrycznego. W skład takich
obwodów mogą wchodzić: diody, warystory, transile, dwójniki RC. W przypadku prądów
przemiennych problem jest znacznie mniejszy, ponieważ łuk z reguły gaśnie przy przejściu
prądu przez zero.
Oznaczenia dotyczące konfiguracji styków są znormalizowane. Najczęściej spotyka się normę
amerykańską (rys. 2).
Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
93-350 Łódź, ul. Ustronna 41, Polska
Tel.: 42 645 55 55, fax: 42 645 55 00, e-mail: [email protected]
3 | Miniaturowe przekaźniki elektromagnetyczne, Jerzy Gołaszewski
Czasami zamiast liter S (single – pojedynczy) lub D (double – podwójny) stosuje się cyfrę
oznaczającą liczbę par styków. Dodatkowo stosuje się oznaczenia NO (normally open), jeśli
styki są otwarte w stanie spoczynkowym, lub NC (normally closed), gdy spoczynkowo styki są
zwarte.
W praktyce elektronicy najczęściej wykorzystują przekaźniki miniaturowe, przeznaczone
do lutowania w obwodach drukowanych. W celu prezentacji kilku grup przekaźników posłużę
się danymi z katalogów wybranych producentów (Tabela nr 2).
Producent
i seria
Prąd
[A]
Omron
G2R
0,1-16
Omron
G5LE
Omron
G5V-1
Omron
G6B
Omron
G6E
Omron
G6S
Omron
G7SA
0,1-10
styków Maksymalne Zasilanie
napięcie
cewki*
styków [V]
[V]
0,001-1
0,01-5 (8)*
3 A max
2 A max
0,001-6
380 AC/125 3-110
DC
DC/6240 AC
250 AC/125 3-48 DC
DC
125 AC/60 3-24 DC
DC
380 AC/125 5-24 DC
DC
250 AC/220 5-48 DC
DC
250 AC/220 3-24 DC
DC
250 AC/125 24 DC
DC
Moc cewki
0,36 W/
0,9 VA
Dostępne
Napięcie
konfiguracje izolacji
styków
cewkastyki
[kV]
SPDT, SPST, 10
DPDT, DPST
0,4 W
SPDT, SPST
4,5
0,15 W
SPDT
1 (1,5)*
0,2
W)*
0,2
W)*
0,14
W)*
0,36
W)*
(0,3 SPDT, SPST,
DPDT, DPST
(0,4 SPDT
2 (3)*
(0,2 DPDT
2
(0,5 SPST, DPST,
3PST, 4PST,
5PST
4
Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
93-350 Łódź, ul. Ustronna 41, Polska
Tel.: 42 645 55 55, fax: 42 645 55 00, e-mail: [email protected]
1,5
4 | Miniaturowe przekaźniki elektromagnetyczne, Jerzy Gołaszewski
Relpol
RM40
Relpol
RM50
Relpol
RM85
Rayex LT
380 AC/440 3-48 DC
AC*
0,015-12
240 AC/277 3-48 DC
AC*
0,005(0,01)*- 400 AC/300 3-110
16
DC
DC/12240 AC
0,002(0,005)*- 440 AC
5-110
8
DC
0,01(0,1)*-6
400 AC (30 5-60 DC
AC)*
10 A max
240 AC
3-48 DC
20 A max
250 AC
3-110
DC/6220 AC
10 A max
240 AC
3-48 DC
Rayex RSY
1 A max
Relpol
RM94
Relpol
RM699B
Rayex LEG
Rayex LM
0,01-5 (8)*
125 AC
3-24 DC
0,2 W
SPDT, SPST
4
0,36 (0,45
W)*
0,4 (0,48
W)*/
0,75 VA
0,5
(0,8
W)*
0,17
(0,217 W)*
0,36 W
0,53 W
1,2 VA
SPDT, SPST
1
SPDT, SPST
5
DPDT, DPST
4
SPDT
4
SPDT
SPDT, DPDT
1,5
5
0,33 (0,45 SPDT
W)*
0,15 W
SPDT
1,5
1
*) zależnie od modelu
Tabela nr 2
Więcej informacji na ten temat można znaleźć na stronach producentów: firm Omron
(www.components.omron.eu), Relpol (www.relpol.pl) i Rayex (www.relay-rayex.com). Noty
katalogowe dostępne są także na stronie oficjalnego dystrybutora – firmy Transfer Multisort
Elektronik (www.tme.eu), gdzie można znaleźć setki typów przekaźników wielu znanych
producentów.
Jerzy Gołaszewski
Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
93-350 Łódź, ul. Ustronna 41, Polska
Tel.: 42 645 55 55, fax: 42 645 55 00, e-mail: [email protected]