Przekaźniki elektromagnetyczne
Zastosowanie przekaźników elektromagnetycznych jest koniecznością w rozwiązaniach inteligentnych budynków, projektach stacji ładowania samochodów elektrycznych i pomp ciepła. Niezmiennie duże zapotrzebowanie na przekaźniki generują systemy BMS, HVAC, rynek AGD, automatyka czy energetyka. Rozwój rynku przekaźników determinują głównie zastosowania przemysłowe, co wynika po prostu z tego, że niezmiennie od lat ta branża jest czołowym odbiorcą tych komponentów, wykorzystując je w instalacjach, urządzeniach i maszynach oraz systemach automatyki przemysłowej.
Wiele krajowych firm produkuje i eksportuje urządzenia dla przemysłu, takie jak sterowniki, regulatory, urządzenia pomiarowe, styczniki, systemy bezpieczeństwa i nadzoru. Rośnie nieustannie skomplikowanie procesów wytwarzania, które wykorzystują coraz więcej urządzeń i sprzętu technicznego. W ramach inwestycji i modernizacji starszych zakładów i linii produkcyjnych kupowane są nowe maszyny i budowane do nich instalacje i systemy. Takie aktywności leżą u podstaw popytu na omawiane elementy.
Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku
Listę najważniejszych czynników pozytywnie wspierających rynek otwiera szeroki asortyment dostępnych produktów, pozwalający dobrać element przełączający bez konieczności kompromisu. Kolejne miejsce to coraz większe znaczenie jakości, zwiększające się wymagania (potrzeby) klientów. Czwarta pozycja to szeroki i chłonny rynek. 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 małych kosztów posiadania.
Przepięcia, prądy udarowe, komutacja obwodów dużej mocy w sieciach trójfazowych załączanie elementów indukcyjnych, jak silniki oraz elektromagnesy, to przykłady aplikacji, które są sterowane przede wszystkim za pomocą przekaźników elektromagnetycznych. Elementy te są odporne na stany nieustalone, wyładowania, zapewniają doskonałą izolację w stanie otwartym, mają małe pojemności własne, minimalną rezystancję przejścia, a więc z punktu widzenia inżyniera i projektanta zapewniają niezawodną komutację. Co więcej, klasyczne przekaźniki zapewniają tolerancję na przeciążenia, bo przekroczenie napięć lub prądów, nawet znaczne, nie powoduje od razu uszkodzenia, ale przenosi się jedynie negatywnie na trwałość. Podczas obsługi technicznej taki naruszony element można wymienić i zapewnić nieprzerwane prawidłowe działanie przez lata.
Janusz Komecki
dyrektor zarządzający w firmie Dold
Jaka jest obecnie sytuacja w przekaźnikach, patrząc z Waszej perspektywy na rynek?
Przekaźniki produkowane przez naszą firmę to w większości przekaźniki z wymuszeniem prowadzenia styków, tzw. safety, do wymagających aplikacji, a więc tam, gdzie liczy się przede wszystkim niezawodność. Przekaźniki marki Dold trafiają do aplikacji w branży kolejowej, sterowania ruchem, budowy pojazdów specjalnych, techniki okrętowej, sterowania windami i robotyki. Jednym z najważniejszych sektorów są układy bezpieczeństwa maszyn, gdzie stosowanie przekaźników safety jest obligatoryjne.
Wraz z popularyzacją przekaźników półprzewodnikowych niektórzy prognozowali zmierzch tradycyjnych przekaźników elektromechanicznych. Okazuje się jednak, że obie technologie mają w pewnych aspektach swoje zalety i mogą koegzystować na rynku. Co więcej, dostępne są rozwiązania hybrydowe łączące zalety obu technologii, jak np. IK3070/200 produkcji firmy Dold.
Produkcja przekaźników pod względem kosztowym jest bardzo powiązana z cenami metali szlachetnych. Znaczny w ostatnich latach wzrost ceny złota oraz miedzi ma istotny wpływ na ceny produktów ze względu na duży udział tych surowców w wyrobie gotowym. Na szczęście skończyły się problemy ogólne z pozyskiwaniem surowców, z którymi mierzyliśmy się w okresie pandemii. Wiążemy duże nadzieje na wzrost rynku wysokiej jakości przekaźników w związku z realizowanymi dużymi projektami infrastrukturalnymi w kolejnictwie oraz energetyce, a także w rozwiązaniach elektromobilnych.
Rozwój rynku
Rozwój rynku przekaźników determinują głównie zastosowania przemysłowe, co wynika po prostu z tego, że niezmiennie od lat branża ta jest wiodącym odbiorcą tych komponentów, wykorzystując je w instalacjach, urządzeniach i maszynach oraz komponentach automatyki przemysłowej. Wiele krajowych firm produkuje i eksportuje urządzenia dla przemysłu, takie jak sterowniki, regulatory, urządzenia pomiarowe, systemy bezpieczeństwa i nadzoru. Rośnie nieustannie skomplikowanie procesów wytwarzania, które wykorzystują coraz więcej urządzeń i sprzętu technicznego. W ramach inwestycji i modernizacji starszych zakładów i linii produkcyjnych kupowane są nowe maszyny i budowane do nich instalacje i systemy. W wielu z nich gdzieś jest zwykle jakiś przekaźnik.
Poza przemysłem strumień sprzedaży tworzą też elektronika profesjonalna, energoelektronika, motoryzacja, systemy alarmowe. Nie są to filary rynku odpowiedzialne za zbyt, ale z pewnością mające znaczenie. Niemniej rynek AGD wyraźnie stracił na znaczeniu, co jest skutkiem ekspansji przełączników elektronicznych i popularyzacji sterowania silnikami z wykorzystaniem falowników. Motoryzacja też nie jest już tak dużym odbiorcą jak dawniej, niemniej nadal w każdym samochodzie jest ich kilkanaście. Do tego dochodzą elementy w produktach powiązanych, np. w ładowarkach.
Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku
Listę problemów dla branży otwiera pozycja związana z silną konkurencją na rynku przekaźników w kraju wynikającą z wielu firm aktywnych w tej branży oraz dużej popularności takich elementów, a dalej oszczędności i cięcia kosztów u klientów. Negatywnym czynnikiem są też kiepskie produkty dalekowschodnie, niestabilna sytuacja geopolityczna oraz ogólny wzrost kosztów działalności gospodarczej i cen. Wspólnym mianownikiem dla prezentowanego wykresu są czynniki ekonomiczne.
Wiele parametrów do rozważenia
Podstawowe cechy przekaźników od strony technicznej to: napięcie znamionowe cewki, liczba i konfiguracja styków i ich obciążalność prądowo- -napięciowa. Ważną rzeczą jest wybór materiału, z którego wykonane są styki, gdyż wpływa to na żywotność przekaźnika i jego cenę. W dalszej kolejności przy doborze odpowiedniego komponentu liczą się takie cechy jak trwałość przełączeniowa, odporność na udary, parametry cewki (pobór mocy), minimalna moc przełączana i napięcie. Bardzo ważna jest wysoka niezawodność potwierdzona wieloma certyfikatami i uznaniami międzynarodowymi: UL, CSA, cURUs, EAC i normami branżowymi, jakimi są np. dla przemysłu stoczniowego DNV, GL.
Bartłomiej Szydłowski
dyrektor handlu i marketingu w firmie Relpol
Jakie zjawiska na rynku przekaźników warto wymienić?
W ostatnich latach rynek przekaźników rozwija się bardzo dynamicznie, a głównym trendem jest miniaturyzacja przy zachowaniu wysokich parametrów elektrycznych i mechanicznych. W branżach rozwijających się najszybciej, takich jak elektromobilność i OZE, trwa wyścig o stworzenie przekaźników łączących małe wymiary z dużymi mocami łączeniowymi, odpornością na temperaturę i długą trwałością. Równocześnie rozwijane są cewki niskomocowe i materiały stykowe o wysokiej trwałości. Coraz większe znaczenie mają certyfikaty międzynarodowe, w tym zwłaszcza UL, które potwierdzają parametry w autoryzowanych laboratoriach. Zgodność z normami środowiskowymi i bezpieczeństwa, takimi jak RoHS, REACH, staje się standardem eliminującym wyroby bez odpowiednich atestów.
Wzrosło także zapotrzebowanie na opakowania przekaźników dostosowanych do automatycznych podajników, co pozwala ograniczyć koszty i przestoje w procesach montażu. Jednocześnie rynek odczuwa coraz silniejszą presję cenową wynikającą z rosnącej liczby producentów z Dalekiego Wschodu oferujących konkurencyjne cenowo wyroby. Obecnie sukces na rynku przekaźników zależy nie tylko od samego produktu, lecz także od pakietu obejmującego innowacyjną konstrukcję, certyfikaty, dostępność, jakość oraz cenę.
Od strony aplikacyjnej ważne są wymiary przekaźnika i sposób jego montażu, obudowa, zakres temperatur pracy, a także odporność środowiskowa i zabezpieczenia konstrukcyjne przekaźnika, co można tłumaczyć jako zdolność do pracy w trudnych warunkach otoczenia, np. przy obecności wibracji.
Specjalną kategorię do rozważenia tworzą przekaźniki przeznaczone do łączenia obwodów napięcia stałego o dużej wartości, z uwagi na trudne warunki do gaszenia łuku elektrycznego w takim przypadku. Elementy takie mają styki wykonane z AgCdO i systemy wydmuchu magnetycznego łuku z grzebieniowym gasikiem, które dają gwarancję długiej i niezawodnej pracy. Kryteriów selekcji jest mnóstwo.
Najważniejsze cechy przekaźników brane pod uwagę przy kupnie
Trzy kryteria wyraźnie wybijają się ponad resztę w zestawieniu najważniejszych cech ofert handlowych w zakresie przekaźników elektromagnetycznych: cena oraz jakość i niezawodność. Nieco mniejsze wskazanie, ale nadal bardzo duże mają marka producenta oraz krótki termin dostawy. Cena i jakość zawsze plasują się na górnych pozycjach tego typu zestawień, stąd też wykres nie zaskakuje. Zainteresowanie jakością to efekt zmian w całej technice w ostatnich dwóch dekadach, podobnie jak marka oraz kompetencje dostawcy. Jeśli dany producent istnieje na rynku od wielu lat, ma kompetentnych dystrybutorów, jego marka jest znana i ma pewną renomę na rynku, wówczas klienci przychylniej oceniają takie produkty.
Podział produktowy i terminologia branżowa
Poszukiwanie przekaźnika oraz sprawne poruszanie się po katalogach producentów wymaga ponadto zwrócenia nieco uwagi na terminologię. Powszechnie stosowany termin "przekaźnik miniaturowy" oznacza zwykle element o średniej wielkości i obciążalności, przeznaczony do montażu na płytce drukowanej. Takie wersje przeznaczone są do załączania obciążeń od 5 do 10 A przy napięciu sieci 230 V AC i zawierają jedną lub maksymalnie dwie pary styków. Z punktu widzenia elektroników to raczej nie jest "miniaturowy" element. Te małe to "przekaźniki subminiaturowe". Są to elementy przeznaczone do montażu na płytkach drukowanych w wersjach THT i SMD. Ich prąd przewodzenia styków zawiera się typowo w zakresie do 2 A, napięcia pracy sięgają 120 V, a więc nie są to elementy przeznaczone do pracy z napięciem sieci energetycznej. To takie typowe przekaźniki do aplikacji w elektronice, do pracy z małymi sygnałami o wielkości kondensatora elektrolitycznego lub złącza.
Druga uwaga dotyczy styków. To, co elektronicy nazywają stykami, formalnie producenci nazywają zestykami. Formalnie styk to element z materiału kontaktowego, który realizuje połączenie obwodu elektrycznego. Razem z dźwignią i mechanizmem ruchu ten kontakt tworzy zestyk. W świecie elektroniki "zestyk" nie istnieje, stąd w zapytaniach ofertowych warto pamiętać o tej różnicy pojęciowej, aby uniknąć nieporozumień.
Przekaźniki o największym potencjale rynkowym
Mimo dużego znaczenia branży przemysłowej za najbardziej dochodowe typy przekaźników uznano wersje miniaturowe, które wyprzedziły rozwiązania przemysłowe i aplikacyjne. To w dużej mierze wynik specyficznej terminologii branżowej, gdyż wersje miniaturowe nie są tymi małymi przekaźnikami, które elektronicy montują na płytkach drukowanych. Takie to wersje "subminiaturowe", zaś terminem "miniaturowe" określa się większe rozwiązania, które wielu elektroników nazwałoby bez namysłu "przemysłowymi". Mówiąc o przekaźnikach (wielkości, stykach), trzeba uważać, do kogo kierujemy swój przekaz, aby zostać dobrze zrozumianym.
Jak wspomniano, bardzo ważna grupa produktowa to przekaźniki przemysłowe. Mają one jeszcze większe wymiary niż miniaturowe, zwykle są one przeznaczone do montażu w podstawce lub mają końcówki do lutowania lub pod konektory. Zawierają kilka par styków o dużej obciążalności, mogą włączać obciążenia indukcyjne, pracują przy napięciu do 400 V AC. Wyróżniają się odpornością, trwałością, użytecznymi dodatkami, takimi jak przycisk testowy lub kontrolka oraz wzmocnioną izolacją między cewką a stykami. Warto zauważyć, że przekaźniki przemysłowe zamykane są zwykle w przezroczystych obudowach po to, aby można było łatwo ocenić ich stan techniczny. W innym wykonaniu są one w wersji na szynę DIN.
Oddzielną kategorię przekaźników tworzą styczniki. Jest to specjalizowany przekaźnik dużej mocy przeznaczony do pracy w aplikacjach przemysłowych i energoelektronicznych. Styczniki są komponentami przeznaczonymi do montażu w obudowie lub na szynie DIN i mają obudowę, która pozwala na zamocowanie w chassis. Są przeznaczone do łączenia dużych obciążeń, o mocy nawet wielu kilowatów, a więc silników, grzejników, systemów oświetlenia przemysłowego i obiektowego. Styczniki są łączone przewodami o dużym przekroju i mają wyprowadzenia przystosowane do montażu grubych kabli. Ich cewka z reguły jest zasilana napięciem 24 V DC lub napięciem przemiennym 230 V AC . Zawierają kilka styków, typowo trzy duże pary styków dla trzech obwodów fazowych.
Główne problemy rynku
Największym problemem dla rynku przekaźników jest nienajlepsza sytuacja w gospodarce europejskiej i krajowej, a w dalszej kolejności rosnące koszty działalności, tj. materiałów, pracy i energii. Wpływ wojny na Ukrainie, warunków na rynku motoryzacyjnym oraz sytuacja w Chinach nie zostały w tym obszarze biznesu wskazane jako bardzo ważne. Warto zwrócić uwagę, że kiepska sytuacja w gospodarce europejskiej została oceniona jako czynnik dużo ważniejszy od rynku krajowego. Od wielu lat sprzedaż usług i produktów na eksport, praca na rzecz firm z Europy Zachodniej były dla wielu polskich firm ważną częścią biznesu i łagodziły wahania koniunktury w kraju. Ten czynnik dzisiaj nie oddziałuje tak znacząco na rynek, bo za granicą sytuacja wcale nie jest lepsza.
Rosnący asortyment wersji specjalistycznych
Do niedawna przekaźnik był postrzegany jako coś bardzo uniwersalnego, czego można było używać w zasadzie dowolnie, obecnie okazuje się, że czasem warto sięgnąć po rozwiązanie aplikacyjne. Przykładem mogą być wersje solarne, zdolne do komutacji obwodów mocy prądu stałego, rozwiązania odporne na uderzenia prądu udarowego, o podwyższonej odporności izolacji, bistabilne i podobne.
Najważniejsze trendy w przekaźnikach
Miniaturyzacja przekaźników została uznana za najważniejsze zjawisko techniczne zmieniające rynek przekaźników. 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. Mamy coraz więcej sprzętu przenośnego, stąd rynek cały czas oczekuje produktów mniejszych, bez względu na obciążalność, moc wyjściową lub napięcie robocze. Mały pobór mocy przez cewkę elektromagnesu także wpisuje się w to zjawisko wraz ze zwiększającym się udziałem elektroniki mobilnej i sprzętu zasilanego z baterii. 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 możliwe najbardziej funkcjonalny.
Producenci eksperymentują też z wersjami hybrydowymi przekaźników, takimi, gdzie łączy się przekaźnik elektromechaniczny z półprzewodnikowym. Celem jest poprawa trwałości, ograniczenie nagrzewania lub zapewnienie tolerancji prądu rozruchowego o dużej wartości.
Warto też dostrzec, że rośnie liczba przekaźników z wbudowaną elektroniką do montażu na szynie DIN. W przypadku konieczności realizacji niezbyt skomplikowanych funkcji sterowania atrakcyjnym rozwiązaniem są przekaźniki programowalne, czyli znacznie tańsze i mniejsze odpowiedniki sterowników PLC i mikro PLC.
Branże o największym potencjale zakupowym
Pierwsza i wyraźnie dominująca nad całą resztą pozycja przemysłu razem z energetyką na liście branż o największym potencjale zakupowym dla przekaźników nie jest zaskoczeniem, gdyż dla tych komponentów klienci z tej grupy są najważniejsi. Kolejne trzy pozycje, tj. elektronika konsumencka, motoryzacja oraz elektronika profesjonalna (np. wojskowa), mają wyraźnie mniejsze znaczenie i zostały ocenione podobnie. Z uwagi na uniwersalność przekaźników i powszechność ich użycia w wielu aplikacjach wykres można traktować jako potencjał zakupowy poszczególnych branż w realiach Polski bez precyzowania, czego on dotyczy.
Do ich głównych zastosowań zaliczyć można systemy automatyki budynkowej (m.in. sterowanie oświetleniem, ogrzewaniem oraz klimatyzacją), kontroli dostępu oraz niewielkie instalacje przemysłowe.
To także wersje czasowe, nadzorcze, wykrywające brak fazy, włączające oświetlenie na noc itp. Są to takie rozwiązania klasy "małej automatyki". Świetnie sprawdzają się wszędzie tam, gdzie potrzebna jest realizacja prostych funkcji automatyki – przede wszystkim w systemach z ograniczoną liczbą wejść/wyjść oraz brakiem konieczności działania w sieci. Takie przekaźniki zawierają często zasoby, takie jak timery, liczniki, zegar czasu rzeczywistego, komparatory oraz potencjometr. Ograniczona funkcjonalność przełączników programowalnych z jednej strony jest ich zaletą – pozwala zredukować koszt tych urządzeń, z drugiej zaś stanowi pewną wadę – systemy oparte o tego typu urządzenia nie są zbyt otwarte na możliwości dalszej potencjalnej rozbudowy.
Mniejszy pobór mocy przez cewkę to już standard
Miarą postępu technicznego w przekaźnikach jest też coraz mniejszy pobór mocy przez cewkę elektromagnesu. Jest to stały trend, dotykający coraz szerszej grupy produktów, który wiąże się nie tylko z efektywnością energetyczną urządzeń, ale także jakością i trwałością i kluczowymi parametrami, takimi jak zakres temperatur pracy. Niski pobór mocy przez elektromagnes to wynik użycia zaawansowanych materiałów konstrukcyjnych oraz dopracowania konstrukcji mechanicznej. Mniejsza siła elektromagnesu będzie wystarczająca, gdy tor magnetyczny będzie miał jak najmniejszą szczelinę na dźwigni, a styki nie będą wymagać silnego docisku. Przykładem może być zastąpienie docisku sprężynowych styków za pomocą dźwigni (kotwicy) mechanizmem suwakowym, minimalizacja zakresu ruchu kotwicy, większa precyzja wykonania (mniejsze tolerancje wymiarowe) i podobne.
==========
