Przekaźniki elektromagnetyczne – zawsze są atrakcyjnym wyborem w układach automatyki

Współczesny przekaźnik elektromagnetyczny to miniaturowy element przełączający o dużej odporności elektrycznej i środowiskowej oraz o szerokim spektrum aplikacyjnym. Zapewnia wysoką funkcjonalność za niewielką cenę, przez co niezmiennie jest uznawany za produkt perspektywiczny, użyteczny, a nowe rozwiązania producentów w zakresie miniaturyzacji, wysokiej jakości wykonania, niskiego poboru mocy przez cewkę elektromagnesu sprawiają, że zawsze jest też dla projektantów atrakcyjnym wyborem. Z każdą kolejną wersją elementy te ulegają licznym zmianom, gdyż na rynku jest wielu producentów zabiegających o klientów i proponujących coraz lepsze wykonania.

Na rynku przekaźników widoczny jest zwrot zainteresowania klientów w stronę produktów o wysokiej jakości i tych produkowanych przez renomowanych producentów. Proces ten zachodzi, mimo że cały czas są dostępne przekaźniki klasyfikowane jako podróbki oraz tanie chińskie marki, a silna konkurencja zapewnia wiele rozwiązań o zbliżonych parametrach.

Przyczyn tego zjawiska jest wiele, na przykład rosnące koszty pracy i tym samym drożejący serwis i 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. Rozwój produkcji inicjuje też popyt na systemy kontroli i sterowania, co zawsze stymuluje popyt na przekaźniki. Wiele krajowych firm produkuje i eksportuje urządzenia dla przemysłu, takie jak sterowniki, regulatory, urządzenia pomiarowe, styczniki, systemy bezpieczeństwa i nadzoru. W ramach inwestycji i modernizacji starszych zakładów i linii produkcyjnych kupowane są nowe maszyny i budowane do nich instalacje oraz systemy. Strumień sprzedaży dla przemysłu tworzą też elektronika profesjonalna, energoelektronika, motoryzacja, systemy alarmowe. Nie są to filary rynku odpowiedzialne za zbyt przekaźników, ale z pewnością mające znaczenie.

Zainteresowanie jakością w branży bierze się też z tego, że krajowych przedsiębiorców obecnie stać na lepsze produkty, bo sytuacja w gospodarce jest dobra, a rynek się rozwija, zapewniając im niezłe dochody. Innymi słowy, nie muszą oni oszczędzać na wszystkim i na te lepsze produkty ich stać. Liczne inwestycje producentów europejskich w automatyzację produkcji spowodowały, że wytwarzanie przekaźników wymaga mniej pracy ręcznej niż dawniej, więc jakość jest lepsza przy jednocześnie niższej cenie. Ceny przekaźników markowych nie są już dzisiaj w dużej dysproporcji w stosunku do tych tańszych i nierzadko różnica pomiędzy wersjami 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 oszczędzania.

Paradoksalnie rynek jest też dzisiaj znacznie bardziej wyedukowany w zakresie podejścia do jakości właśnie dzięki temu, że kiedyś była ona drugorzędna w stosunku do niskiej ceny. 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 ułamek złotówki.

Najważniejsze cechy przekaźników brane pod uwagę przy kupnie przez klientów

 

Listę najbardziej istotnych cech oferty handlowej branych pod uwagę przy selekcji produktu i dostawcy otwiera jakość i niezawodność, cena jest na drugiej pozycji i jak widać z wykresu, różnica wskazań procentowych jest wyraźna. Proces, w ramach którego na rynku krajowym pogłębia się zainteresowanie klientów produktami i usługami o wysokiej jakości, widoczny jest od kilku lat. Po długich latach oszczędzania i presji na niskie ceny obecnie coraz więcej klientów stać na to, aby płacić nieco drożej, ale za produkty niesprawiające kłopotów (i kosztów). Z kolei krótki termin dostawy to znak obecnych czasów i kłopotów z zaopatrzeniem, a bardzo małe znaczenie wersji specjalizowanych oraz nowości to wyraźny symptom konserwatywnego charakteru branży.

SZEROKI ASORTYMENT

Wiele zmian na rynku, jakie zaszły w ostatnich latach, też można uznać za czynniki sprzyjające dla przekaźników i także pośrednio dla jakości. Przykładem może być wzrost znaczenia specjalizacji, odchodzenie od wytwarzania długich serii na rzecz produkcji elastycznie dopasowującej się do chwilowych potrzeb rynku bądź wręcz realizowanej na zlecenie. Sprawne realizowanie projektów, zleceń integracji i usług produkcyjnych preferuje firmy lokalne, a więc zdolne do zapewnienia szybkich dostaw komponentów. Im szerszy asortyment, im więcej typów wykonań i możliwości w zakresie przekaźników mamy na rynku, tym pozycja rynkowa dużych lokalnych graczy jest lepsza, bo oni mają magazyny fabryczne blisko klienta.

ROSNĄCY ASORTYMENT WERSJI SPECJALISTYCZNYCH

W ofertach producentów przekaźników widocznych jest coraz więcej typów o funkcjonalności i parametrach dostosowanych do wymagań aplikacji. Do niedawna przekaźnik był postrzegany jako coś bardzo uniwersalnego, co 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. Czasy, gdy przekaźnik dobierało się na podstawie paru parametrów, już dawno się skończyły – poza obszarem aplikacyjnym, typem, trzeba też zająć się wymaganiami środowiskowymi, obudowie, opcjach dodatkowych jak np. wskaźnik zadziałania, wbudowanym elemencie gaszącym przepięcia, systemie gaszenia łuku elektrycznego, przycisku testującym itp. Do tego dochodzą opcje montażu, parametry cewki przekaźnika oraz jej moc (nominalna i obniżona). Kryteriów selekcji jest mnóstwo.

Warto dostrzec, że liczba wersji przekaźników z obniżonym poborem mocy przez cewkę także systematycznie się powiększa. Doszliśmy do momentu, że większość popularnych typów jest już dostępnych w wersji oszczędnej, a redukcja poboru mocy sięga 30‒50%. Poza redukcją energii elektrycznej niski pobór mocy przez cewkę przekłada się na mniejsze nagrzewanie i możliwość pracy w szerszym zakresie temperatur. To kolejny czynnik sprzyjający jakości.

Najważniejsze trendy techniczne w przekaźnikach

 

Miniaturyzacja przekaźników została uznana za najważniejsze zjawisko techniczne zmieniające rynek, nie tylko przekaźników, ale wszystkich komponentów elektromechanicznych. Kolejne generacje urządzeń są coraz mniejsze i jednocześnie bardziej złożone, miejsca na płytkach drukowanych i w obudowach jest coraz mniej, co tworzy oczekiwania na produkty "mniejsze, ale wydajniejsze". Niski pobór mocy przez cewkę elektromagnesu także wpisuje się w to zjawisko wraz ze zwiększającym się udziałem elektroniki mobilnej, aplikacji niskomocowych itp. Przekaźnik nie może obecnie dominować nad innymi elementami od strony gabarytów ani też stanowić głównego odbiornika energii.

STYK CZY ZESTYK?

Warto zauważyć, że poszczególne typy przekaźników opisywane są terminami, których znaczenie zmienia się w zależności od docelowej branży, a na dodatek funkcjonujące określenia nie są ścisłe. Poszukiwanie przekaźnika oraz sprawne poruszanie się po katalogach producentów wymaga przez to nieco uwagi. I tak termin przekaźnik miniaturowy oznacza zwykle element o średniej wielkości i obciążalności z punktu widzenia elektroników, przeznaczony do montażu na płytce drukowanej. Elementy takie przeznaczone są do załączania obciążeń od 5 do 10 A przy napięciu sieci 230 V_AC i zawierają jedną lub maksymalnie dwie pary styków.

Druga grupa kierowana do elektroniki to przekaźniki subminiaturowe. Są to elementy o małych wymiarach i obciążalności przeznaczone do montażu na płytkach drukowanych w wersjach THT i SMD. Ich prąd przewodzenia styków zawiera się typowo w zakresie 0,5‒2 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.

Ciekawostką jest też to, że to, co elektronicy nazywają stykami, formalnie producenci nazywają zestykami. Racja jest po ich stronie, bo styk to element z materiału kontaktowego, który realizuje połączenie obwodu elektrycznego. Razem z dźwignią i mechanizmem ruchu ten kontakt tworzy zestyk, a więc coś więcej niż tylko główkę ze stopu metalu. Zestyk zatem to element przełączający zawierający styki. Wystarczy przejrzeć katalogi firm elektronicznych, aby zauważyć, że w świecie elektroniki "zestyk" nie istnieje i obojętnie o czym mówimy, jest to styk. Tworząc zapytania ofertowe warto pamiętać o tej ułomności, aby uniknąć nieporozumień. Podobnie zresztą jest z "przyłączem", które elektronicy nazywają złączem zasilającym, wtyczką, gniazdem itp.

Kolejna ważna grupa to przekaźniki przemysłowe. Są to elementy o jeszcze większych wymiarach niż miniaturowe, zwykle są one przeznaczone do montażu w podstawce lub z końcówkami do lutowania lub mają końcówki pod konektory. Zawierają kilka par styków o dużej obciążalności, z reguły trzy do każdej fazy po jednym, mogą one włączać obciążenia indukcyjne, pracują przy napięciu do 400 V itp. Wyróżniają się odpornością, trwałością, dodatkami takimi jak przycisk testowy lub kontrolka oraz wzmocniona izolacja. Przekaźniki przemysłowe montuje się w przezroczystych obudowach po to, aby można było łatwo ocenić ich stan techniczny.

Poza wymienionymi typami kolejne grupy produktowe w zakresie przekaźników są już dostępne w obudowach instalacyjnych. Są to wersje do montażu na szynie DIN lub przykręcane do płaskiej powierzchni w skrzynce instalacyjnej. To samo dotyczy wersji specjalizowanych, nadzorczych, czasowych. Są to konstrukcje, w których oprócz przekaźnika elektromagnetycznego jest coś jeszcze: logika sterująca lub układy interfejsu.

Branże o największym potencjale zakupowym

 

Tradycyjnie dla polskiego rynku obszar przemysłowy został uznany za najbardziej wartościowy w przekaźnikach i padło na niego ponad dwukrotnie więcej wskazań w ankietach niż na całą resztę, a więc elektronikę konsumencką, profesjonalną oraz energoelektronikę. Mimo tej dużej dysproporcji relatywnie wysoka pozycja na wykresie elektroniki konsumenckiej warta jest odnotowania, gdyż z aplikacji tego typu przekaźniki elektromagnetyczne są często eliminowane przez wersje półprzewodnikowe. Wydaje się, że zjawisko to nie jest aż takie silne, o wiele bardziej dzieje się to w obszarze motoryzacji lub AGD.

WERSJE Z WBUDOWANĄ ELEKTRONIKĄ

Inną rozwijającą się grupą przekaźników aplikacyjnych są wykonania z wbudowaną elektroniką, czyli wersje czasowe oraz nadzorcze. Terminy te kryją tak naprawdę sterowniki elektroniczne o niewielkiej funkcjonalności z możliwością ustawienia pokrętłami czasów, progów i histerezy reakcji na zdarzenia, takie jak przekroczenie ustalonego poziomu. W sumie już nie są to przekaźniki elektromagnetyczne, tylko ogólnie "przekaźniki". Takie wersje to użyteczne komponenty dla automatyki, pozwalające na modernizację i budowę instalacji oraz urządzeń. Zapewniają sterowanie oświetleniem w garażu, wentylacją w hali, załączanie oświetlenia przeszkodowego i podobne zadania, nie wymagają programowana, ale jednocześnie są więcej, niż samym przekaźnikiem.

Najbardziej dochodowa grupa przekaźników

 

Spojrzenie na poszczególne typy przekaźników pod kątem tego, które typy są najbardziej dochodowe, tym razem przyniosło nieco zaskakujący wynik w postaci wersji miniaturowych, które wyprzedziły rozwiązania przemysłowe. To w dużej mierze wynik specyficznej terminologii i nazewnictwa, gdyż wersje miniaturowe nie są z reguły tymi małymi przekaźnikami, które elektronicy montują na płytkach. Takie to wersje subminiaturowe, zaś terminem miniaturowe określa się większe rozwiązania, które trafiają już do większych aplikacji. Niemniej dalej są to w większości przekaźniki przeznaczone do montażu na PCB, przez co kategoryzacja taka jest jedynie przybliżona i posługiwanie się nią wymaga czujności.

W największej części elementy te pełnią zadania ochronne, a więc wyłączają zasilanie przy przekroczeniu temperatury, napięcia, prądu w obwodzie i przeznaczone są do pracy w instalacjach 1-fazowych prądu przemiennego, ale spotyka się też wersje dla sieci trójfazowej. Z kolei wersje czasowe to elementy, które załączają lub odłączają obwód po zadanym czasie, realizują opóźnienie załączenia lub wyłączenia. Liczba kombinacji i wersji oraz możliwości tych komponentów są imponujące, co zapewne jest podstawą ich użyteczności. Elektronizacja przekaźników daje też możliwości poprawy parametrów oraz jest sposobem na zwiększenie zainteresowania danym typem, np. bistabilnym.

Mimo wielu innowacyjnych produktów, które zaprezentowano w ostatnich latach, znaczenie rynkowe przekaźników z wbudowaną elektroniką, co pokazało nasze badanie ankietowe, jest ułamkiem tego, co zapewniają wersje elektromagnetyczne. Ale na pewno jest to dla producentów przekaźników istotny kierunek rozwoju, poszerzający rynek. To zapewne wynika ze specyfiki omawianej branży, gdzie ewolucja produktów przebiega dość wolno i na ich przyjęcie przez rynek trzeba zapewne sporo poczekać.

Najbardziej konkurencyjna grupa produktów

 

W zestawieniu typów przekaźników, w których na rynku panuje największa konkurencja, czołowe pozycje przypadły na wersje montowane na płytkach drukowanych, te o średniej wielkości i obciążalności (miniaturowe) oraz te najmniejsze, subminiaturowe, których obciążalność to typowo 1 A. Powodem jest dość duża standaryzacja takich rozwiązań, to, że są one produkowane na liniach automatycznych na Dalekim Wschodzie, a wielu innych producentów je jedynie sygnuje własnym logo. Takie przekaźniki nierzadko konkurują głównie cena, bo cała reszta jest identyczna. Podobnie jest z wersjami na szynę DIN, a więc tych w obudowie kierowanych na rynek elektroinstalacyjny.

STYCZNIK KONTRA PRZEKAŹNIK

Poza przekaźnikami na rynku funkcjonują tzw. styczniki. Nazwa ta określa specjalizowany przekaźnik dużej mocy przeznaczony do pracy w aplikacjach przemysłowych i energoelektronicznych. Styczniki są komponentami 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, trójfazowych silników, dużych grzejników oraz całych 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, ale czasem też i jedną małą parę do sygnalizacji.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku

 

Zestawienie czynników negatywnie wpływających na rozwój rynku zawiera trzy mniej więcej jednakowo istotne kryteria: silną konkurencję w tym sektorze rynku, długie czasy dostaw oraz dużą liczbę funkcjonujących zamienników i rozwiązań klasyfikowanych jako podróbki. Jak wynika z innego wykresu ich oddziaływanie jest najsilniejsze w zakresie produktów standardowych, podstawowych typów i wersji produkowanych automatycznie, tj. subminiaturowych i miniaturowych. Silna konkurencja i zamienniki to problemy znane od lat, ale długie czasy dostaw to zjawisko ostatnich miesięcy i na szczęście przemijające.

SSR I IPS

W ofertach producentów przekaźników elektromagnetycznych pojawiają się też wersje półprzewodnikowe, niemniej nie znaczy to, że firmy te poszerzają w tym kierunku profil produkcji. Regułą jest to, że producent ma szeroką ofertę, ale produkuje samodzielnie tylko jej część, tę, w której ma największe kompetencje, maszyny i takie przekaźniki, które uznaje za strategiczne dla biznesu. Mniej strategiczne pozycje kupuje się jako elementy gotowe u innych wytwórców. To samo dotyczy elementów przekaźników, np. cewek, które też można kupić u specjalizowanych producentów. W tym wszystkim chodzi o koszty i specjalizację w biznesie. Najpopularniejsze przekaźniki miniaturowe wytwarzane są na liniach automatycznych, które są drogie, ale bardzo wydajne. Jednocześnie zapewniają one wysoką jakość, stąd bez sensu byłoby nie skorzystać z ich potencjału. Podobnie jest z popularnymi przekaźnikami SSR o niewielkiej obciążalności, które wyglądają identycznie, mają takie same parametry oraz różnią się jedynie oznaczeniem. To zjawisko jest pozytywne, gdyż pośrednio oznacza, że takie wspólne produkty są znakomitym komponentem o bezdyskusyjnej jakości, spełniającym wymagania wielu czołowych producentów. Z takich samych powodów kooperacja w produkcji ma znaczenie pozytywne dla branży, bo wzrost specjalizacji i automatyzacji prowadzi do lepszej jakości oraz jednocześnie zapewnia możliwie najniższe ceny wynikające z działania w dużej skali.

Przekaźniki półprzewodnikowe są produktem, który jest stosowany w aplikacjach automatyki budynkowej, osprzęcie instalacyjnym (termostaty, regulatory) i podobnych rozwiązaniach, gdzie elementy te załączają grzałki, oświetlenie. Rozwiązania o dużej mocy przeznaczone dla energoelektroniki to już inna klasa rozwiązań, co widać nawet na oko po obudowie, zaś w elektronice konsumenckiej, motoryzacji i innych urządzeniach o dużej skali złożoności raczej korzysta się z IPS-ów, a więc elektronicznych przełączników półprzewodnikowych zawierających poza samymi elementami mocy także logikę sterującą i zabezpieczenia.

WIELE NOWOŚCI I DROBNYCH INNOWACJI

Cały czas na rynku pojawiają się nowe rozwiązania, niemniej rozwój ma ewolucyjny charakter bez przełomowych premier i kamieni milowych w rozwoju. Dominują systematyczne usprawnienia – pojawiają się mniejsze wersje albo o większej obciążalności. Coraz więcej istniejących typów przekaźników można kupić w wersji energooszczędnej z czułą cewką, pojawiają się też wykonania ciche. Konstruktor ma coraz większy wybór wersji specjalistycznych, np. nadających się do przełączania wysokich napięć stałych, ze stykami odpornymi na sklejanie się od wysokich prądów udarowych lub też rozwiązań skutecznie komutujące małe prądy.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku

 

Zestawienie czynników pozytywnie wspierających rozwój rynku otwiera wzrost nacisku na jakość, który przejawia się w większym zainteresowaniu klientów produktami markowymi, zaawansowanymi technicznie i takimi, co do których nie ma wątpliwości, że będą długo i bezawaryjnie pracować. Na drugim miejscu uplasował się szeroki dostępny asortyment, co pozwala na wybór dobrze pasującego typu do aplikacji spośród wielu różnych wersji oraz propozycji różnych producentów. Innowacyjność przekaźników, wersje specjalizowane pod kątem nowych obszarów rynków nie mają tutaj takiego znaczenia.

Poza kwestiami technicznymi przekaźniki zyskują szczelne obudowy zapewniające odporność środowiskową, mające wzmocnioną izolację między cewką i stykami, a w ich kartach katalogowych pojawiają się kolejne certyfikaty jakości potwierdzające deklaracje producenta.