A Przekaźnik elektromagnetyczny ogólnego przeznaczenia to elektromechaniczne urządzenie przełączające, które wykorzystuje niewielki sygnał sterujący, zwykle zasilanie cewki DC lub AC o niskim napięciu, do otwierania lub zamykania oddzielnego, często znacznie większego obwodu obciążenia poprzez działanie elektromagnetyczne, a nie bezpośredni kontakt elektryczny. Kiedy prąd przepływa przez cewkę wewnętrzną, wytwarza pole magnetyczne, które przyciąga ruchomą zworę do sprężyny, a zwora ta mechanicznie przełącza zestaw styków, aby zakończyć lub przerwać obwód obciążenia. Taka konstrukcja zapewnia przekaźnikowi dwie właściwości, które czynią go przydatnym w niemal każdej branży: izolacja elektryczna pomiędzy stroną sterującą a stroną obciążenia oraz możliwość sterowania dużym obciążeniem za pomocą bardzo lekkiego sygnału sterującego. Słowo „ogólny cel” wyraźnie odróżnia go od przekaźników specjalnego przeznaczenia, ponieważ jednostka ogólnego przeznaczenia jest zbudowana tak, aby niezawodnie pracować w szerokim zakresie standardowych napięć, obciążeń i stylów montażu, a nie być zaprojektowana do jednego wąskiego zastosowania.
Jak faktycznie działa działanie przełączania elektromagnetycznego
Wewnętrzny mechanizm przekaźnika elektromagnetycznego ogólnego przeznaczenia ma spójną sekwencję niezależnie od producenta i kształtu. Cewka nawinięta wokół rdzenia magnetycznego jest zasilana napięciem sterującym, które wytwarza pole magnetyczne wystarczająco silne, aby pokonać napięcie sprężyny powrotnej utrzymującej zworę w pozycji spoczynkowej. Gdy zwora się porusza, mechanicznie steruje zestawem styków przekaźnika, zamykając styki, które były otwarte, otwierając styki, które były zamknięte, lub przełączając wspólny styk między dwoma położeniami, w zależności od konfiguracji przekaźnika. Kiedy cewka jest pozbawiona napięcia, sprężyna wciąga zworę z powrotem do stanu spoczynkowego, a styki powracają do pierwotnego położenia.
Podstawowa sekwencja działania
- Napięcie sterujące podawane jest na zaciski cewki
- Cewka pod napięciem wytwarza pole magnetyczne wokół rdzenia
- Pole magnetyczne ciągnie zworę, pokonując sprężynę powrotną
- Ruch twornika mechanicznie przełącza styki po stronie obciążenia
- Usunięcie napięcia sterującego pozwala sprężynie przywrócić styki do stanu spoczynkowego
Kluczowe specyfikacje definiujące przekaźnik ogólnego przeznaczenia
Wybór lub określenie odpowiedniego przekaźnika sprowadza się do małego zestawu podstawowych parametrów, które pojawiają się w zasadzie w każdym arkuszu danych. Błędne ustawienie jest najczęstszą przyczyną przedwczesnej awarii przekaźnika, ponieważ przekroczenie wartości znamionowych cewki może spowodować spalenie cewki, a zbyt małe wartości znamionowe styku dla podłączonego obciążenia mogą z czasem spowodować zespawanie styków lub wyładowanie łukowe.
Odniesienie do specyfikacji rdzenia
| Specyfikacja | Co definiuje | Wspólne wartości |
| Napięcie cewki | Sygnał sterujący potrzebny do zasilenia przekaźnika | 5 V, 12 V, 24 V, 48 V, 110 V, 220 V, AC lub DC |
| Ocena kontaktu | Maksymalny prąd i napięcie, jakie styki mogą bezpiecznie przełączać | 3A, 6A, 10A, 16A przy 250VAC lub 30VDC |
| Konfiguracja kontaktu | Układ styków normalnie otwartych, normalnie zamkniętych lub przełącznych | SPDT, DPDT, 3PDT, 4PDT |
| Styl montażu | Sposób fizycznego montażu przekaźnika w panelu lub obudowie | Gniazdo wtykowe, szyna DIN, PCB, mocowanie śrubowe |
Parametry te i metody ich testowania są sformalizowane w standardach branżowych, takich jak BS EN 61810-1 , który obejmuje ogólne wymagania dotyczące podstawowych przekaźników elektromechanicznych, oraz SAE AS5363 , ogólna specyfikacja elektromechanicznych przekaźników sterownika mocy, do obu przywołanych w wytycznych GlobalSpec dotyczących wyboru przekaźników elektromechanicznych.
Zrozumienie konfiguracji kontaktów
Konfiguracja styków opisuje, ile oddzielnych obwodów może przełączać pojedynczy przekaźnik i w jaki sposób. Styk normalnie otwarty pozostaje otwarty, gdy cewka jest pozbawiona napięcia i zamyka się po zasileniu, podczas gdy styk normalnie zamknięty działa odwrotnie, a styk przełączny łączy oba w jednym zespole, dzięki czemu przekaźnik może skierować moc do jednej z dwóch ścieżek. Przekaźniki wielobiegunowe rozszerzają tę samą logikę na kilka niezależnych zestawów styków sterowanych pojedynczą cewką, dlatego też istnieją konstrukcje takie jak DPDT, 3PDT i 4PDT do zastosowań, które wymagają jednoczesnego przełączania wielu obwodów na podstawie jednego sygnału sterującego.
Dopasowanie przekaźnika do rodzaju obciążenia
Podana wartość styku w arkuszu danych zakłada obciążenie rezystancyjne, ale obciążenia w świecie rzeczywistym nie zawsze są rezystancyjne, a to rozróżnienie znacząco wpływa na dobór przekaźnika. Zgodnie z wytycznymi dotyczącymi wyboru opublikowanymi dla nabywców przekaźników przemysłowych, przełączane obciążenie decyduje o około 80 procent prawidłowego doboru przekaźnika, a różne typy obciążeń wymagają różnych podejść do obniżania wartości znamionowych:
- Obciążenia rezystancyjne, takie jak elementy grzejne i lampy żarowe, zwykle wymagają styku o wartości znamionowej ok 1,25 razy maksymalny prąd obciążenia
- W obciążeniach indukcyjnych, takich jak silniki, cewki i transformatory, należy stosować materiały stykowe odporne na łuk elektryczny, takie jak AgSnO2 lub AgNi, o wartości znamionowej styku 2 do 3 razy prąd obciążenia w stanie ustalonym, aby poradzić sobie z prądem rozruchowym i zwrotną siłą elektromagnetyczną
- Obciążenia pojemnościowe, takie jak zasilacze i sterowniki LED, wymagają zwrócenia uwagi na odporność na prąd udarowy, aby uniknąć zespawania styków podczas uruchamiania
Gdzie faktycznie używane są przekaźniki elektromagnetyczne ogólnego przeznaczenia
Cechą charakterystyczną przekaźnika ogólnego przeznaczenia jest to, że pojawia się prawie wszędzie tam, gdzie konieczne jest oddzielenie elektrycznych obwodów sterowania i obciążenia. Typowe obszary zastosowań obejmują przemysłowe panele sterowania i przełączanie sygnałów PLC, sprzęt automatyki, systemy HVAC i sterowanie oświetleniem, urządzenia domowe i komercyjne, zasilacze oraz sprzęt bezpieczeństwa i automatyki biurowej. Większość scenariuszy przełączania od niskiego do średniego obciążenia do prądu znamionowego około 12 A mieści się w praktycznym zakresie standardowego przekaźnika ogólnego przeznaczenia, zanim aplikacja zacznie zamiast tego wymagać urządzenia o większym obciążeniu lub urządzenia specjalnego przeznaczenia.
Mechaniczne a półprzewodnikowe: dlaczego konstrukcja elektromagnetyczna wciąż dominuje
Przekaźniki ogólnego przeznaczenia są zwykle budowane jako urządzenia elektromechaniczne lub półprzewodnikowe i chociaż oba przełączniki są obciążone, nie można ich stosować wymiennie. Typ elektromechaniczny lub elektromagnetyczny fizycznie porusza zworą napędzaną cewką w celu przełączania styków, co czyni go prostym, opłacalnym i łatwym do sprawdzenia rozwiązaniem, chociaż części ruchome są bardziej podatne na zużycie mechaniczne w zastosowaniach przełączania o bardzo wysokiej częstotliwości. Przekaźniki półprzewodnikowe zastępują cewkę i twornik przełączaniem półprzewodnikowym, co pozwala na mniejszą, cichszą i często trwalszą konstrukcję do zastosowań wymagających dużej liczby cykli, ale zazwyczaj wiąże się to z wyższym kosztem jednostkowym. W zdecydowanej większości standardowych zastosowań w sterowaniu, automatyce i urządzeniach, gdzie częstotliwość przełączania jest umiarkowana, typ elektromagnetyczny pozostaje domyślnym wyborem ze względu na jego niezawodność, prostą diagnostykę i niższy koszt jednostkowy.
Lista kontrolna wyboru przekaźnika elektromagnetycznego ogólnego przeznaczenia
- Potwierdź napięcie cewki i typ zasilania, ponieważ cewka AC i cewka DC o tym samym numerze napięcia nie są zamienne
- Dopasuj parametry styku do rzeczywistego typu obciążenia, w razie potrzeby obniż wartości znamionowe dla obciążeń indukcyjnych lub pojemnościowych
- Wybierz konfigurację styków, SPDT, DPDT, 3PDT lub 4PDT, w zależności od liczby obwodów, które przekaźnik musi kontrolować
- Wybierz sposób montażu, gniazdo wtykowe, szynę DIN lub płytkę drukowaną, które pasują do Twojego panelu lub projektu obudowy
- Sprawdź czynniki środowiskowe, takie jak temperatura, wilgotność i wibracje, w odniesieniu do znamionowych warunków pracy przekaźnika
Przekaźnik elektromagnetyczny ogólnego przeznaczenia wykorzystuje pole magnetyczne napędzane małą cewką do mechanicznego przełączania oddzielnego obwodu obciążenia, zapewniając inżynierom niezawodny, izolowany elektrycznie sposób kontrolowania wszystkiego, od oświetlenia i sprzętu HVAC po automatykę przemysłową i obwody urządzeń za pomocą jednego znormalizowanego urządzenia. Prawidłowe ustawienie napięcia cewki, wartości znamionowych styków, konfiguracji styków i obniżania wartości znamionowych obciążenia odróżnia przekaźnik, który działa latami, od tego, który ulega wcześniejszej awarii w wyniku przepalenia cewki lub zespawania styków. Odpowiednio określony Przekaźnik elektromagnetyczny ogólnego przeznaczenia zapewnia konstruktorom paneli sterowania i projektantom sprzętu niezawodny, ekonomiczny komponent przełączający, który spełnia większość standardowych wymagań dotyczących napięcia, prądu i montażu występujących w przemysłowych i komercyjnych systemach elektrycznych.
