Cewki przekaźników i ich właściwości

Fot. 1. Przekaźnik R15-2P

Najbardziej znaną grupą produktów firmy są przekaźniki elektromagnetyczne. Wyroby te są powszechnie stosowane w automatyce i przemyśle elektrotechnicznym - można wręcz stwierdzić, że nowoczesna automatyka i elektrotechnika nie istniałyby bez nich.

Każdy przekaźnik elektromagnetyczny można umownie podzielić na dwie części: układ wejściowy, sterujący oraz układ wyjściowy, czyli zespół stykowy. Przekaźniki służą do:

• zapewnienia separacji galwanicznej pomiędzy obwodem sterującym, a obwodem zasilania,
• zwiększenia obciążalności obwodu wyjściowego,
• sterowania przy pomocy jednego obwodu sterującego kilkoma obwodami wyjściowymi, które mogą mieć różne napięcia i obciążenia,
• separacji obwodów wyjściowych.

CEWKA - OBWÓD WEJŚCIOWY

Fot. 2. Cewka przekaźnika R15-2P

Cewka stanowi podstawowy element przekaźnika i służy do przekształcania energii elektrycznej w mechaniczną. Bardzo ważny jest więc jej poprawny dobór do aplikacji. Podstawowymi parametrami są w tym przypadku: napięcie znamionowe, rezystancja i pobór mocy. Relpol w bardzo czytelny sposób zamieszcza te informacje w swoich kartach katalogowych.

Zawarte w tabeli 1 oznaczania dotyczącą następujących parametrów cewek przekaźników R15:

• Kod cewki - jest on intuicyjny i łatwy do zapamiętania. Cyfra 1 na początku oznacza napięcie DC, z kolei 5 to napięcie AC. Pozostałe trzy cyfry informują nas o wartości napięcia.
• Druga kolumna zawiera wykaz napięć znamionowych cewek, które zapewniają włączenie styków przekaźnika. Przykładowy przekaźnik R15 może mieć cewki o bardzo różnych wykonaniach - 10 wersji dla napięć DC oraz 14 dla AC.
• Wartość rezystancji cewki dotyczy jej oporności dla temperatury 20°C, do czego dochodzi tolerancja podana w kolejnej kolumnie. W przypadku cewki przekaźnika R15 wysoka rezystancja zapewnia dużą odporność na zakłócenia, zaś małe prądy indukujące się w długich przewodach z reguły nie powodują załączania się przekaźnika.
• Ostatnie dwie kolumny tabeli zawierają informacje o roboczych napięciach zasilania cewki. Najniższe napięcie, przy którym przekaźnik musi przełączyć styki wynosi w tym przypadku 0,8 U_n (napięcia znamionowego), zaś napięcie maksymalne to 1,1 U_n.

Tabela 1. Parametry cewek przekaźników R15

Mając powyższe dane w tabeli łatwo możemy obliczyć znamionowy pobór mocy cewki, który wynosi P=U²/R, gdzie U to napięcie na cewce, zaś R to jej rezystancja.

W kartach katalogowych znajdują się też informacje o klasie izolacji cewek przekaźników. Dla wspomnianego powyżej przekaźnika R15 klasa izolacji cewek wynosi F:155°C. Oznacza to, że cewka przekaźnika wytrzyma temperaturę 155°C i zachowa izolację pomimo tego, że cały przekaźnik pracuje przy napięciu AC w maksymalnej temperaturze 55°C, a przekaźnik z cewką DC w maksymalnej temperaturze 70°C.

Fot. 3. Napięcie na cewce przekaźnika podczas jego włączania

Przy projektowaniu układów automatyki, chcąc zapewnić poprawność pracy cewki, należy brać pod uwagę kilka zależności związanych z temperaturą:

• wzrost temperatury cewki powoduje wzrost rezystancji uzwojenia,
• wzrost temperatury uzwojenia powoduje spadek wartości prądu przepływającego przez cewkę przekaźnika,
• obniżony prąd podwyższa progi napięcia włączenia i wyłączenia przekaźnika.

Wobec powyższego przekaźnik może być zasilany z zadaną tolerancją, różną dla różnych typów przekaźników. Dodatkowo prąd płynący przez styki przekaźnika nagrzewa cały przekaźnik, przez co nagrzewana jest również jego cewka.

CEWKI A OCHRONA PRZECIWPRZEPIĘCIOWA

Fot. 4. Przekaźnik R4N

Stosując przekaźnik powinniśmy wiedzieć, że cewka jest źródłem znacznych przepięć, które mogą być przyczyną zakłóceń pracy innych urządzeń. Cewki przekaźników w stanie zadziałania mają dużą indukcyjność, co sprawia, że po wyłączeniu na cewce przekaźnika występuje raptowny wzrost napięcia. Takie zaburzenie wpływa negatywnie na działanie pobliskich układów elektronicznych.

Przekaźniki R2N, R3N, R4N, R15 dwu- i trójstykowe mogą być wykonane z elementami przeciw-przepięciowymi wewnątrz przekaźnika. Cewki na napięcie stałe zamontowane mają diody gaszące, z kolei cewki na napięcie przemienne mogą mieć zamontowane warystory. W przypadku gdy nie stosujemy warystorów i diod w przekaźnikach, możemy użyć modułów z elementami przeciw-przepięciowymi montowanymi w gniazdach.

Na uwagę zasługuje fakt, iż przekaźniki elektromagnetyczne będące w ofercie Relpolu dopuszczają zasilanie cewek prądem w dowolnie długim czasie (wyjątkiem jest przekaźnik bistabilny RSM850B, ale w tym przypadku ma on inną zasadę działania).

PODSUMOWANIE

Fot. 5. Cewka przekaźnika R4N

Przekaźnik elektromagnetyczny jest wyrobem powszechnie stosowanym, zaś jego właściwe zastosowanie zapewnia długotrwałą i prawidłową pracę.

W artykule przedstawione zostały podstawowe zasady właściwego doboru cewek. Z kolei w poprzednio prezentowanym artykule opisano tematykę właściwego doboru styków do aplikacji.

Relpol