Przekaźniki elektromagnetyczne

Niezmiennie od dziesiątków lat przekaźniki elektromagnetyczne łączą obwody w urządzeniach elektronicznych i elektrycznych, zapewniając wysokie parametry użytkowe za niewielką cenę. Ich trwałość i duża odporność na przeciążenia okazują się na tyle ważne dla inżynierów, że nie tylko nie zastępują ich w wielu obwodach przez wersje półprzewodnikowe, ale z powodzeniem aplikują je w nowych obszarach. Przekaźniki elektromagnetyczne są fenomenem techniki, bo mimo przeszło 150-letniej historii cały czas uznawane są za produkty perspektywiczne, zawsze obecne i istotne, a nowe pomysły w zakresie miniaturyzacji, wysokiej jakości wykonania, niskiego poboru mocy przez cewkę elektromagnesu w tych elementach ciągle budzą zainteresowanie.

Od wielu lat jednym z najważniejszych trendów rozwojowych rynku przekaźników elektromagnetycznych jest miniaturyzacja. Nowe wykonania wchodzące na rynek nie tylko mają mniejsze wymiary, ale także nierzadko jednocześnie zwiększoną obciążalność styków, przez co moc łączeniowa przypadająca na jednostkę objętości (gęstość mocy) tego elementu z każdą generacją się zwiększa.

Ocena stopnia specjalizacji dostawców w zakresie przekaźników

 

Dla prawie dwóch trzecich dostawców przekaźniki elektromagnetyczne są jedną z wielu grup produktów będących w ofercie. Dla jednej trzeciej mają one większe znaczenie, są istotne z punktu widzenia biznesowego i często tworzą wydzielony pion, determinując specjalizację rynkową. Tylko dla 5% dostawców są to podzespoły najważniejsze. Pole to zawiera wyłącznie producentów tych elementów, firmę Relpol oraz biura przedstawicielskie producentów zagranicznych (np. Finder, Zettler). Stopień specjalizacji na rynku można ocenić jako duży w odniesieniu do samego produktu, który jest masowy i o ogólnym przeznaczeniu.

Miniaturyzacja w przekaźnikach wiąże się ponadto z pogłębiającą się specjalizacją tych elementów. Im mniejszy komponent, tym parametry maksymalne są ściślej określone. Miejsce wersji zdolnych do przełączania zarówno napięć stałych, jak i przemiennych, niskich i wysokich wartości jednocześnie zajmują konstrukcje specjalizowane, ukierunkowane np. na małe napięcia, sterowanie obciążeniem indukcyjnym o dużej zdolności do chwilowego przeciążania i podobne. To samo dotyczy liczby styków, które coraz rzadziej występują w dwóch parach przełączających – nierzadko jest to tylko jeden styk zwierny. Wersje specjalizowane są przeznaczone do odpowiednich zastosowań: instalacji fotowoltaicznych, załączania silników, gdzie prąd rozruchowy ma dużą wartość, są wersje bistabilne, bezpieczeństwa i podobne.

Wysokiej jakości materiały, duża dokładność wykonania odpowiadająca możliwościom mechaniki precyzyjnej niczym z zegarków i pełna automatyzacja produkcji eliminująca wiele błędów produkcyjnych pozwalają sprowadzić przekaźnik do wielkości, w której nie dominuje on w systemie nad innymi komponentami, a więc nie jest problemem integracyjnym. Nowe wykonania mechaniczne to także wersje w obudowach do montażu SMT, które są dostępne nawet wówczas, gdy moc komutowana jest duża. To także konstrukcje ciche, takie, które nie zwracają uwagi użytkownika głośnym stukaniem.

Współczesny przekaźnik elektromagnetyczny jest też konstrukcją znacznie bardziej odporną na wpływ środowiska i warunki występujące podczas produkcji (takie jak automatyczny montaż, mycie płytek i zalewanie obudowy), a także na narażenia mechaniczne. Przekaźniki dostępne w handlu występują obecnie praktycznie wyłącznie w wersji obudowanej, standardem staje się też dodatkowa hermetyzacja krawędzi obudów za pomocą żywicy. Poprawia to z pewnością trwałość i jakość tych elementów i eliminuje całkowicie dawne problemy, takie jak pokrywanie się styków tlenkami od znajdujących się w powietrzu atmosferycznym związków (siarka, kwasy).

Najważniejsze cechy przekaźników brane pod uwagę przy kupnie przez klientów

 

Trzy kryteria wyraźnie wybijają się ponad resztę w zestawieniu najważniejszych cech ofert handlowych w zakresie przekaźników elektromagnetycznych: jakość i niezawodność, cena oraz krótki termin dostawy. Oczywiście jakość i cena zawsze lokują się na górnych pozycjach tego typu analiz, stąd też w zestawieniu nie ma żadnego zaskoczenia. Zainteresowanie jakością to efekt zmian w całej technice w ostatnich latach i wysokie notowania są normalne dla większości komponentów. Z kolei krótki termin dostawy to znak obecnych czasów i kłopotów z zaopatrzeniem. Co więcej, różnice procentowe w trzech najwyższych słupkach na wykresie są pomijalne. Liczy się również marka i historia firmy. Jeśli dany producent istnieje na rynku od wielu lat, jest doświadczony, jego marka jest znana i ma pewną renomę na rynku, wówczas klienci chętniej kupują jego produkty.

Efektem ubocznym tych procesów jest to, że oferta rynku w zakresie typów i wykonań jest imponująca, a portfolio produktów czołowych producentów liczy mnóstwo pozycji, co nie tylko utrudnia inżynierom selekcję produktu, a działom marketingu promocję konkretnych pozycji, ale także negatywnie wpływa na czasy dostaw. Wersje mało popularne nie są magazynowane przez dystrybutorów, co powoduje, że czasy dostaw potrafią się znacznie wydłużać.

Mała moc cewki, czyli niewielkie nagrzewanie

Poza zmianami w konstrukcji mechanicznej producenci kładą dzisiaj nacisk na obniżenie poboru mocy przez elektromagnes. Dla typowych wersji o obciążalności styków na poziomie 8 A waha się ono w zależności od liczby styków od 200 do 400 mW. Jest to spora redukcja ważna nie tylko w elektronice, bo wiele układów sterujących nierzadko pobiera mniej mocy niż ten jeden element, ale także w aplikacjach przemysłowych. Tam, gdzie przekaźników pracuje dużo, wydzielające się z cewek ciepło negatywnie wpływa na trwałość a pozytywnie na możliwość pracy w szerszym zakresie temperatur. Nie jest to może tak bardzo istotne w przypadku przekaźników umieszczonych w dużych obudowach, a więc takich, które mają możliwość rozproszenia ciepła, niemniej wersje miniaturowe zyskują wiele na jakości właśnie dzięki obniżaniu mocy pobieranej przez cewkę. Dwie dekady temu przekaźnik z cewką zasilaną z sieci 230 V AC pobierał 1–1,5 wata, dzisiaj jest to ok. 0,5 W, czyli znacznie mniej. Wystarczy dotknąć ręką obu tych wersji podczas pracy, aby przekonać się, jak dużą różnicę w temperaturze obudowy zapewnia ta zmiana.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku

 

Listę problemów dla omawianej branży otwierają przede wszystkim czynniki ekonomiczne: oszczędności i cięcia kosztów u klientów, rosnące koszty działalności (materiały, praca) oraz czynnik związany z dużą konkurencją na rynku wynikającą z wielu firm aktywnych w tej branży oraz dużą popularnością takich produktów. Na czwartej pozycji są długie czasy dostaw, co pokazuje, że problemy z zaopatrzeniem jeszcze się nie skończyły.

Wymagania jakościowe stale się zwiększają

Od przeszło dekady na rynku przekaźników widoczny jest zwrot zainteresowania klientów w stronę produktów wysokiej jakości i tych produkowanych przez renomowanych producentów. Proces ten dzieje się, mimo że cały czas są dostępne przekaźniki klasyfikowane jako tanie marki, a silna konkurencja zapewnia wiele rozwiązań o zbliżonych parametrach.

Przyczyn tego zjawiska jest wiele, w tym rosnące koszty działalności firm i tym samym drożejący serwis oraz obsługa techniczna urządzeń. To także coraz większy eksport krajowych przedsiębiorstw, coraz więcej urządzeń i aparatury w fabrykach oraz większe skomplikowanie techniczne nowych instalacji. W Polsce szybko rozwijają się rynki związane z produkcją maszyn, sektorem budowlanym i postępuje automatyzacja wielu dziedzin gospodarki. Rozwój produkcji jest też źródłem popytu na systemy kontroli i sterowania, co zawsze stymuluje zapotrzebowanie na przekaźniki. Wiele krajowych firm produkuje i eksportuje urządzenia dla przemysłu, takie jak sterowniki, regulatory, urządzenia pomiarowe, styczniki, systemy nadzoru. W ramach inwestycji kupowane są nowe maszyny i budowane do nich instalacje oraz systemy. Strumień sprzedaży dla przemysłu tworzy też elektronika profesjonalna, energoelektronika, elektromobilność i sektor energii odnawialnej.

Najważniejsze trendy techniczne w przekaźnikach

 

Miniaturyzacja przekaźników została po raz kolejny uznana za najważniejsze zjawisko techniczne zmieniające rynek przekaźników. Podobnie było w przypadku naszych analiz dotyczących innych komponentów elektromechanicznych, co pozwala uznać to kryterium za wspólne. Wszystkie urządzenia elektroniczne z każdą kolejną generacją są coraz mniejsze i jednocześnie bardziej złożone. Jest ich też w naszym otoczeniu coraz więcej, przez co miejsca na płytkach drukowanych, w obudowach, szafach instalacyjnych jest coraz mniej. W takich warunkach rynek oczekuje produktów mniejszych po to, aby spiąć ze sobą wiele przeciwstawnych wymagań, np. te znajdujące się na drugim miejscu związane z dużą obciążalnością. Mały pobór mocy przez cewkę elektromagnesu to także stały od dekady dla branży trend. Przekaźnik ma pobierać mało mocy po to, aby się nie nagrzewać, nie wpływać negatywnie na zużycie energii i także aby w porównaniu do wersji półprzewodnikowych był możliwie najbardziej funkcjonalny.

Zainteresowanie jakością w branży bierze się też z tego, że krajowych przedsiębiorców obecnie stać na lepsze produkty, bo sytuacja w gospodarce ogólnie jest dobra. Inwestycje producentów w automatyzację produkcji spowodowały, że wytwarzanie przekaźników wymaga minimalnych nakładów pracy ręcznej, więc jakość jest lepsza przy jednocześnie mniejszych kosztach. Ceny przekaźników markowych nie są już dzisiaj w dużej dysproporcji w stosunku do tych tańszych i nierzadko różnica pomiędzy wersjami markowymi i resztą staje się niewarta starań. Co więcej, w ostatniej dekadzie w technologii przekaźników zaszło sporo korzystnych zmian poprawiających jakość i trwałość tych elementów, przez co działy utrzymania ruchu w przemyśle kupują obecnie relatywnie mniej tych elementów niż kiedyś. To też ogranicza zapędy do oszczędności. Paradoksalnie rynek dzisiaj ma znacznie większą świadomość w zakresie podejścia do jakości właśnie dzięki temu, że kiedyś była ona mniej istotna, a liczyła się cena. Nic tak nie edukuje klientów i nie zmienia kierunku myślenia firm, jak pojawiające się problemy z urządzeniami w okresie gwarancyjnym i ponoszone koszty serwisu z powodu elementu, na którym oszczędzono złotówkę.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku

 

Listę najważniejszych czynników pozytywnie wspierających rynek otwierają rosnące wymagania klientów, na które wskazało 67% specjalistów. Kolejne miejsca to coraz większe znaczenie jakości, pojawiające się nowe sektory rynku, takie jak elektromobilność oraz szeroki asortyment dostępnych produktów, pozwalający dobrać element przełączający bez konieczności kompromisu. Wysokiej jakości produkty zapewniają trwałość projektów oraz ich bezusterkowość, a co za tym idzie, reklamacje oraz ewentualne zwroty lub koszty serwisu są sprowadzone do minimum, co pokazuje, że wiele kryteriów można sprowadzić do wspólnego mianownika o nazwie "małe koszty".

Branże o największym potencjale zakupowym w zakresie przekaźników

 

Tradycyjnie dla polskiego rynku, obszar przemysłowy został uznany za najbardziej wartościowy dla przekaźników – w ankiecie padło na niego aż 90% wskazań. Na kolejnych pozycjach mamy energetykę odnawialną, sektor elektroniki profesjonalnej i energoelektronikę, czyli dalej branże klasyfikowane jako profesjonalne. Branża AGD, telekomunikacja, motoryzacja i elektronika konsumencka to sektory, w których przekaźników elektromagnetycznych jest coraz mniej, gdyż komutacją sygnałów zajmują się przełączniki elektroniczne (SSR i IPS).

Elektronika wkracza do przekaźnika

Szybki rozwój automatyki budynkowej oraz aplikacji przemysłowych w zakresie tzw. małej automatyki tworzy zapotrzebowanie na przekaźniki z wbudowaną elektroniką, np. czasowe, programowalne. Są to ministerowniki do oświetlenia w garażu, sterowania wentylacją w hali, załączania oświetlenia przeszkodowego i podobnych zadań. Takie aplikacje wymagają czegoś więcej niż zwykły przekaźnik, ale jeszcze nie jest to sterownik PLC. Wbudowana elektronika realizuje sterowanie czasowe, współpracuje z czujnikami itp. Elementy takie są zazwyczaj umieszczane w obudowie do montażu na szynie DIN i pracują w skrzynkach elektroinstalacyjnych. Z roku na rok jest takich wersji więcej.

Przekaźniki – typy najbardziej dochodowe i konkurencyjne

 

Najbardziej dochodowe dla dostawców są przekaźniki przemysłowe, a największa konkurencja jest w przekaźnikach subminiaturowych do PCB. Od wersji przemysłowych wymaga się najwięcej, tam najbardziej liczy się jakość, funkcjonalność oraz niezawodność potwierdzona wieloma certyfikatami i uznaniami. Konkurencja w wersjach subminiaturowych do PCB wynika z tego, że są to standardowe rozwiązania w zakresie wielkości i obciążalności. Elementy te są produkowane na liniach automatycznych na Dalekim Wschodzie, a wielu innych producentów jedynie sygnuje je własnym logo. Takie przekaźniki konkurują głównie ceną, bo cała reszta jest identyczna.

Wersje pod aplikacje

Nietrudno zauważyć, że rośnie liczba przekaźników specjalizowanych, takich, których parametry i funkcjonalność zostały ściśle dopasowane do wymagań aplikacyjnych: do załączania obciążeń indukcyjnych i oświetlenia żarowego, aplikacji fotowoltaicznych, wersji bistabilnych, bezpieczeństwa itp. Do niedawna przekaźnik był postrzegany jako coś bardzo uniwersalnego, którego można było używać w zasadzie dowolnie, obecnie okazuje się, że czasem warto sięgnąć po rozwiązanie aplikacyjne. Tego typu przekaźniki coraz liczniej pojawiają się w ofertach dostawców i ich potencjał rynkowy się zwiększa razem z potencjałem sektorów, do których trafiają.