Impulzni rele za krmiljenje osvetlitve: kako deluje, vrste, označevanje in priključitev

Za izpolnjevanje sodobnih zahtev razsvetljave stanovanj, pisarniških prostorov in podjetij se uporabljajo kompleksni električni sistemi. Pri njihovem načrtovanju se za reševanje posameznih nalog uporablja vrsta opreme, ki se nenehno izboljšuje.

Tako se je impulzni rele za upravljanje razsvetljave z več mest začel uporabljati relativno nedavno. Postopoma izpodriva standardne sheme s prehodnimi stikali.

Kje se lahko uporablja impulzni rele?

Uvedba te naprave v gospodinjsko uporabo je pojasnjena s preprostim udobjem. Saj omogoča nadzorovanje razsvetljave z najmanj dveh točk.

V stanovanju je to lahko spalnica, kjer je vklop potekal pri vhodu, izklop pa poleg postelje. V pisarnah so to dolgi hodniki, stopnišča in velike konferenčne dvorane.

Uporaba dveh stikal za razsvetljavo stopnišča je postala nuja. Ko prižgete luč v prvem nadstropju, je povsem logično, da jo ugasnete z drugim stikalom zgoraj.

S tripozicijskim upravljanjem se lahko spopadejo prehodna in križna stikala. Ta shema ima še vedno široko uporabo. Vendar ima tudi očitne pomanjkljivosti.

Prvič, to je precej zapleten sistem za montažo, v katerem elektrika potuje skozi glavno avtomatsko stikalo, razdelilno omarico, sama stikala in nato do svetilk razsvetljave. Pri njegovi namestitvi pogosto prihaja do napak. Če pa je potrebno več kot tri mesta upravljanja, se shema zaplete.

Shema nazorno prikazuje preobremenjenost z žicami: od prvega stikala – pet, od drugega – šest, od prve in druge podsvetljave – po tri kable.

Drugič, vse žice imajo enak presek, saj uporabljajo tok enake napetosti, kar vpliva na skupne stroške. Vanje je všteta tudi cena prehodnih stikal, ki je nekajkrat višja od cene običajnih.

Toda potreba po uporabi impulznega releja ne izhaja le iz udobja. Uporablja se tudi za signalizacijo in zaščito.

Na primer, v industrijskem obratu za zagon proizvodnih procesov, ki zahtevajo visoko električno moč, ta naprava omogoča zaščito operaterja. Deluje namreč z nizkonapetostnimi tokovi ali pa se upravlja na daljavo.

Naprava in načelo delovanja

Relé je v splošnem elektrotehniški mehanizem, ki sklene ali prekine električni tokokrog glede na določene električne ali druge parametre, ki nanj vplivajo.

Njegova nekomutacijska konstrukcija je bila izumljena že leta 1831, in sicer J. Henry. Dve leti kasneje so jo začeli uporabljati za delovanje telegrafa S. Morse.

Ločimo dve glavni skupini: elektromehanske in elektronske. Pri prvem tipu naprave delo opravlja mehanizem, pri drugem pa vse nadzira tiskano vezje z mikrokrmilnikom. Njegovo delovanje je priročno prikazati na primeru elektromehanskega releja, ki je impulzni.

Pri izbiri načina delovanja releja se morate ravnati po pogostosti vklopov, vrsti in velikosti toka ter naravi obremenitev, ki jim je izpostavljen.

Konstrukcijsko ga lahko predstavimo na naslednji način:

1. Tuljava je bakrena žica, navita na podlago iz nemagnetnega materiala. Lahko je v tekstilni izolaciji ali prevlečena z lakom, ki ne prepušča elektrike.
2. Jedro vsebuje železo in se aktivira, ko električni tok teče skozi ovoje tuljave.
3. Premična kotva je plošča, ki je pritrjena na sidro in vpliva na zapiralne kontakte.
4. Kontaktni sistem je neposredno stikalo stanja tokokroga.

Delovanje releja temelji na pojavu elektromagnetne sile. Pojavi se v feromagnetnem jedru tuljave, ko skozenj teče tok. Tuljava je v tem primeru vlečna naprava.

Jedro je povezano s premično kotvo, ki upravlja močnostne kontakte in izvaja komutacijo. Kontakti so lahko normalno odprtega ali normalno zaprtega tipa. Včasih blok kontaktov lahko vsebuje hkrati odprte in zaprte vrste povezave.

Pri vklopu tokokroga mehanizem fiksira ta položaj, ki se spremeni ob ponovnem impulzu in ponovno fiksira do naslednje spremembe.

K tuljavi je lahko dodatno priključen upor, ki povečuje natančnost proženja, ter polprevodniška dioda, ki omejuje prenapetost na navitju. Poleg tega je lahko v konstrukciji prisoten kondenzator, nameščen vzporedno s kontakti, za zmanjšanje iskrenja.

Bolj jasno si lahko delovanje naprave predstavimo, če jo razdelimo na več blokov:

• izvršilni – to je kontaktna skupina, ki sklepa/razklepa električni tokokrog;
• vmesni – tuljava, jedro in premična kotva aktivirajo izvršilni blok;
• krmilni – v tem releju pretvarja električni signal v magnetno polje.

Ker je za preklop položaja kontaktov potreben enkraten električni impulz, lahko sklepamo, da te naprave porabljajo napetost le v trenutku preklopa. To znatno prihrani električno energijo v primerjavi z navadnimi prehodnimi stikali.

Druga različica impulznega releja je elektronski tip. Za delo v njem skrbi mikrokrmilnik. Vmesni blok tu predstavlja tuljava ali polprevodniško stikalo. Uporaba elementov, kot so programirljivi logični krmilniki, v shemi omogoča dopolnitev releja, na primer s časovnikom.

V napravi te vrste ni mehanskih premičnih elementov. Delo opravlja senzor, ki prepozna krmilni signal, in polprevodniška elektronika, ki preklaplja tokokrog.

Vrste, označevanje in prednosti

Glavni vrsti impulznih relejev sta elektromehanska in elektronska. Elektromehanski tipi se nadalje delijo po principu delovanja.

Različice impulznih naprav

To pomeni, da se lahko preklapljanje močnostnih kontaktov izvaja s silami, ki niso enake sili magneta.

Delijo se na:

• elektromagnetne;
• indukcijske;
• magnetoelektrične;
• elektrodinamične.

Elektromagnetne naprave se v sistemih avtomatike uporabljajo pogosteje kot druge. So dovolj zanesljive zaradi preproste metode delovanja, ki temelji na delovanju elektromagnetnih sil v feromagnetnem jedru, pod pogojem, da je v tuljavi tok.

Vpliv na kontakte elektromagnetnih relejev izvaja okvir, ki se v enem položaju privlači z jedrom, v drugem pa ga vrne vzmet.

Kotva, tj. plošča z magnetnimi lastnostmi, se privlači z elektromagnetom, ki ga predstavlja bakrena žica, navita na tuljavo z jarmom.

Indukcijske imajo princip delovanja, ki temelji na stiku tokov – izmeničnega z induciranimi magnetnimi pretoki s samimi pretoki. To medsebojno delovanje ustvarja vrtilni moment, ki poganja bakren disk, nameščen med dvema elektromagnetoma. Ko se vrti, sklepa in razmika kontakte.

Delo magnetoelektričnih naprav poteka s pomočjo interakcije toka v vrtljivem okvirju z magnetnim poljem, ki ga ustvarja trajni magnet. Upravljanje sklepanja/razklepanja kontaktov poteka zaradi njenega vrtenja.

Glede na svoj tip so takšni releji zelo občutljivi. Vendar niso pridobili široke uporabe zaradi odzivnega časa 0,1–0,2 s, ki velja za dolgega.

Elektrodinamični releji delujejo zaradi sile, ki nastane med premičnima in nepremičnima tuljavama toka. Način zapiranja kontaktov je enak kot v magnetoelektrični napravi. Razlika je le v tem, da indukcija v delovni reži nastaja z elektromagnetnim načinom.

Elektronski modeli konstrukcijsko skoraj ponavljajo elektromehanske. Imajo iste bloke: izvršilni, vmesni in krmilni. Razlika je le v zadnjem. Krmiljenje komutacije se izvaja s polprevodniško diodo v sestavi mikrokontrolerja na tiskanem vezju.

V vlogi polprevodnikov v tej napravi nastopajo tranzistorji in tiristorji. Čeprav prenesejo težke pogoje prašnosti in vibracij, so podvrženi kratkim preobremenitvam toka in napetosti.

Ta vrsta releja je opremljena z dodatnimi moduli. Na primer, časovnik omogoča izvajanje programa za upravljanje osvetlitve po določenem časovnem intervalu. To je priročno za varčevanje z električno energijo, ko delovanje opreme ni potrebno. Po potrebi lahko luč ugasnete z dvojnim pritiskom na gumb.

Prednosti in slabosti glavnih tipov releja

Za razliko od polprevodniških stikal imajo elektromehanska stikala naslednje prednosti:

1. Relativno nizka cena zaradi poceni komponent.
2. Nastanek majhne količine toplote na vklopljenih kontaktih zaradi nizkega padca napetosti.
3. Prisotnost močne izolacije 5 kV med tuljavo in kontaktno skupino.
4. Ni izpostavljen škodljivemu vplivu impulzov prenapetosti, motnjam od strel in procesom komutacije močnih električnih naprav.
5. Upravljanje linij z obremenitvijo do 0,4 kV pri majhnem obsegu naprave.

Pri zapiranju tokokroga s tokom 10 A se v releju majhnega obsega po tuljavi porazdeli manj kot 0,5 W. Medtem ko lahko pri elektronskih analogih ta vrednost znaša več kot 15 W. Zaradi tega ni težav s hlajenjem in škode za ozračje.

Med njihove pomanjkljivosti spadajo:

1. Obraba in težave pri komutaciji induktivnih obremenitev in visokih napetosti pri enosmernem toku.
2. Vklop in izklop tokokroga spremlja nastajanje radijskih motenj. To zahteva namestitev zaščite ali povečanje razdalje do opreme, ki je dovzetna za motnje.
3. Relativno dolg odzivni čas.

Še en minus je stalna mehanska in električna obraba pri komutaciji. Sem spadajo oksidacija kontaktov in njihova poškodba zaradi iskrenja, deformacija vzmetnih blokov.

Pri montaži je treba upoštevati, da lahko elektromehanska izvedba kontaktorjev deluje nepravilno, če je v vodoravnem položaju

Za razliko od elektromehanskih, elektronski releji upravljajo vmesni blok prek mikrokontrolerja.

Prednosti in slabosti elektronike lahko analiziramo na primeru naprav podjetja F&F v primerjavi z znamko ABB, ki proizvaja mehaniko.

Med prednostmi prvega tipa stikal lahko izpostavimo:

• veliko varnost;
• visoko hitrost preklapljanja;
• dostopnost na trgu;
• indikacijska obvestila o načinu delovanja;
• razširjen funkcionalni obseg;
• tiho delovanje.

Poleg tega je nesporna prednost v več možnostih montaže — možna je namestitev ne samo na DIN-letev omarice, ampak tudi v podometno dozo.

Slabosti elektronike F&F v primerjavi z mehaniko ABB:

• motnje delovanja ob izpadih električnega napajanja;
• pregrevanje pri stikljaju velikih tokov;
• možne so motnje brez vidnega vzroka;
• izklop naprave ob kratkotrajnem izklopu napetosti v omrežju;
• velik upor v zaprtem položaju;
• nekateri releji delujejo samo na enosmernem toku;
• polprevodniško vezje ne prepušča toka takoj nazaj v običajno smer.

Kljub navedenim pomanjkljivostim se elektronska stikala nenehno razvijajo in zaradi večjega funkcionalnega potenciala v primerjavi z elektromehanskimi se pričakuje njihova prevladujoča uporaba.

Da bi se izognili zmedi, proizvajalec navaja čim bolj podrobne značilnosti izdelka v katalogih trgovine in v tehničnem listu naprave.

Glavni značilni parametri

Glede na namen in področje uporabe lahko releje razvrstimo po več merilih:

• povratni koeficient – razmerje med vrednostjo izhodnega toka armature in vlečnim tokom;
• izhodni tok – njegova največja vrednost na sponkah tuljave ob izstopu armature;
• vlečni tok – njegova minimalna vrednost na sponkah tuljave ob vrnitvi armature v prvotni položaj;
• nastavitev – raven vrednosti sprožitve v določenih mejah, ki je nastavljena v releju;
• sprožilna vrednost – vrednost vhodnega signala, na katero naprava samodejno odgovori;
• nazivne vrednosti – napetost, tok in druge količine, na katerih temelji delovanje releja.

Prav tako lahko elektromagnetne naprave razdelimo po času sprožitve. Najdaljši zamik ima časovni rele – več kot 1 sek, z možnostjo nastavitve tega parametra. Nato sledijo počasni – 0,15 sek., normalni – 0,05 sek., hitri – 0,05 sek. In najhitrejši brez vztrajnosti – manj kot 0,001 sek.

Razlaga označevanja izdelkov

Kodo označevanja kontaktorja lahko pogosto najdemo v katalogih trgovin in na sami napravi. Podaja celoten opis konstrukcijskih značilnosti, namena in pogojev njihove uporabe.

Sestavo oznake lahko razberete na elektromagnetnem vmesnem releju REP-26. Uporablja se v tokokrogih izmeničnega toka do 380 V in enosmernega do 220 V.

Da bi razumeli označevanje, morate napis razdeliti na bloke in uporabiti opisne tabele, ki jih najdete v specializiranih priročnikih.

V taki obliki je lahko oznaka izdelka v trgovini: REP 26-004A526042-40UHL4.

REP 26 – XXX X X XX XX X – 40XXX4. To vrsto oznake lahko razberete na naslednji način:

• 26 – številka serije;
• XXX – vrsta kontaktov in njihovo število;
• X – razred iztrošljivosti preklapljanja;
• X – vrsta vklopne tuljave, vrsta povratka releja in vrsta toka;
• XX – izvedba glede na način namestitve in povezave vodnikov;
• XX – vrednost toka ali napetosti tuljave;
• X – dodatni konstrukcijski elementi;
• 40 – raven zaščite po standardu IP ali GOST 14254;
• XXX4 – klimatsko območje uporabe v skladu z GOST 15150.

Klimatska izvedba je lahko: UHL – za hladno in zmerno podnebje ali O – za tropsko ali splošno klimatsko izvedbo.

V skladu s posebnimi tabelami oznak je obravnavana naprava elektromagnetni vmesni rele, s štirimi preklopnimi kontakti, razredom stikalne vzdržljivosti A, ki uporablja enosmerni tok. Ima pritrditev vtičnice z lamelami za spajkanje zunanjih vodnikov, tuljavo napetosti 24 V in ročni manipulator.

Več vrst shem priključitve

Obstaja več možnosti montaže, od katerih ima vsaka svoje posebnosti, prednosti in slabosti.

Oznaka kontaktov releja RIO-1 ima naslednjo razlago:

• N – ničelni vodnik;
• Y1 – vhod za vklop;
• Y2 – vhod za izklop;
• Y – vhod za vklop in izklop;
• 11-14 – preklopni kontakti normalno odprtega tipa.

Te oznake se uporabljajo na večini modelov relejev, vendar se je pred priključitvijo v tokokrog treba dodatno seznaniti z njimi v potnem listu izdelka.

Predstavljena shema elektrifikacije se uporablja za upravljanje luči s treh mest prek releja in treh tipkalnih stikal brez fiksacije položaja.

V tej shemi uporabljajo močnostni kontakti releja tok 16 A. Zaščito krmilnih tokokrogov in sistemov osvetlitve zagotavlja avtomatski odklopnik 10 A. Zato imajo vodniki premer najmanj 1,5 mm².

Povezava tipkalnih stikal je izvedena vzporedno. Rdeči vodnik – faza, gre skozi vsa tri tipkalna stikala na močnostni kontakt 11. Oranžni vodnik – faza preklapljanja, pride na vhod Y. Nato izstopi iz priključka 14 in gre na žarnice. Ničelni vodnik z zbiralke se poveže s priključkom N in s svetilkami.

Če je bila luč prvotno vklopljena, bo ob pritisku na katero koli stikalo luč ugasnila – prišlo bo do kratkotrajne komutacije faznega vodnika na sponko Y in kontakti 11-14 se bodo odprli. Enako se bo zgodilo pri naslednjem pritisku na katero koli drugo stikalo. Toda kontakti 11-14 bodo spremenili položaj in luč se bo vklopila.

Prednost prikazane sheme pred prehodnimi in križnimi stikali je očitna. Vendar bo ob kratkem stiku odkrivanje okvare povzročilo nekaj težav, za razliko od naslednje možnosti.

Takšna shema bo omogočila prihranek pri žicah, ker se presek krmilnih kablov lahko zmanjša na 0,5 mm². Vendar bo treba kupiti drugi zaščitni aparat.

To je manj razširjena možnost priključitve. Enaka je prejšnji, vendar imata krmilno in svetlobno vezje svoja zaščitna avtomata za 6 A oziroma 10 A. To olajša odkrivanje napak.

Če se pojavi potreba po upravljanju več skupin osvetlitve z ločenim relejem, se shema nekoliko spremeni.

Ta način priključitve je priročno uporabiti za vklapljanje in izklapljanje osvetlitve v celih skupinah. Na primer, takoj ugasniti večstopenjski lestenec ali osvetlitev vseh delovnih mest v delavnici.

Še ena možnost uporabe impulznih relejev je sistem s centraliziranim upravljanjem.

Shema je priročna, ker lahko z enim gumbom izklopite vso osvetlitev, ko odhajate od doma. Ob vrnitvi pa jo na enak način vklopite.

V to shemo se dodata dva stikala za zapiranje in odpiranje vezja. Prvi gumb lahko samo vklopi skupino osvetlitve. Pri tem bo faza od stikala »VKL« prišla na sponke Y1 vsakega releja in kontakti 11-14 se bodo zaprli.

Stikalo za odpiranje deluje podobno kot prvo stikalo. Vendar se komutacija izvaja na sponke Y2 vsakega komutatorja in njegovi kontakti zavzamejo položaj odprtega vezja.

Zaključki in koristen video na to temo

Video gradivo pripoveduje o napravi, delovanju, uporabi in zgodovini nastanka te vrste naprav:

Naslednji prispevek podrobno opisuje princip delovanja polprevodniških ali elektronskih relejev:

Uporaba impulznih relejev najde vedno širšo uporabo v sodobnih električnih sistemih. Povečanje zahtev glede funkcionalnosti in prilagodljivosti upravljanja osvetlitve, varčevanja z materiali in varnosti ustvarja stalen impulz k izboljšanju kontaktorjev.

Zmanjšujejo se v velikosti, konstrukcijsko se poenostavljajo, s čimer se povečuje zanesljivost. Uporaba povsem novih tehnologij v osnovi delovanja pa omogoča njihovo uporabo v zahtevnih pogojih prašnih obratov, vibracij, magnetnih polj in vlage.

Prosimo, napišite komentarje v spodnjem bloku. Postavljajte vprašanja, delite koristne informacije o temi članka, ki bodo prišle prav obiskovalcem spletnega mesta. Povejte o tem, kako ste izbrali in namestili impulzno stikalo.