Coś nie łączy? Krótka encyklopedia doboru przekaźnika - Część 2: cewki

Rys. 1. Przekaźniki PI84 i PIR4

Temat cewek z pozoru jest prosty. Zakładamy bowiem, że po podaniu napięcia układ musi po prostu zadziałać. Okazuje się jednak, że w rozdzielnicach mogą wystąpić różnego rodzaju zjawiska fizyczne, które wpływają na pracę cewek przekaźników. Na ich działanie mają też wpływ inne komponenty, dlatego warto już na etapie projektowania przewidzieć przynajmniej część mogących wystąpić czynników. Zagwarantuje nam to prawidłową pracę podczas uruchomienia oraz pewność eksploatacji.

Cewka stanowi serce przekaźnika i służy do przekształcania energii elektrycznej na mechaniczną. Podstawowymi parametrami, które ją charakteryzują, są napięcie znamionowe, znamionowy pobór mocy oraz rezystancja i zawsze są one podawane w katalogach Relpol SA. Z napięciem znamionowym nierozerwalnie wiążą się również wartości robocze napięcia zasilania oraz napięcie odpadania - są to bardzo istotne parametry dla stabilności pracy układu, dane te również znajdują się w kartach katalogowych. Ze względu na konstrukcję cewek możemy przytoczyć parę zależności, które pomogą w rozwiązywaniu nietypowych sytuacji:

• przy wzroście temperatury cewki wzrasta oporność uzwojenia,
• wzrost temperatury uzwojenia powoduje zmniejszenie wielkości prądu przepływającego przez cewkę przekaźnika,
• obniżenie prądu roboczego wywołuje wzrost progów napięcia włączenia i wyłączenia przekaźnika.

Indukcja w linii sterowniczej - jak ją poznać?

Rys. 2. Przekaźniki R4N oraz R15

Jest to najczęstsze zjawisko, z jakim mamy do czynienia, dlatego poświęcimy mu najwięcej uwagi. Łatwo je rozpoznać po wzbudzeniu się przekaźnika lub żarzeniu się diod kontrolnych bez podania sygnału sterującego. Czasami zdarza się, że przekaźnik nie odpuszcza po zaniku napięcia, a w skrajnym wypadku może dojść do sytuacji, w której sam się wzbudza, pomimo braku sygnału sterującego.

Jest to informacja, że prawdopodobnie spotykamy się ze zjawiskiem indukcji w linii sterowniczej. Najczęstsze powody występowania tego typu zjawiska to: długi obwód, położenie przewodów sterowniczych obok przewodów prądowych, występowanie silnych zakłóceń elektromagnetycznych wywoływanych przez inne urządzenia.

W sytuacji, gdy zdiagnozujemy silną indukcję, powinniśmy podjąć wszelkie działania w celu wyeliminowania tego typu zjawisk lub dążyć do jego ograniczania. Jest to szczególnie ważne dla zachowania bezpieczeństwa układu. Jeśli jednak z jakiegoś powodu nie jesteśmy w stanie tego wykonać, warto wykorzystać parę sprawdzonych metod.

Pierwsz ą z nich jest zamiana linii sterowniczej na niższe napięcie - wzbudzanie najczęściej występuje w liniach na 230 V_AC, przy zmianie napięcia na 24 V_DC rezystancja cewki przekaźnika zmniejsza się zależnie od typu nawet 25-krotnie. Dzięki temu małe prądy indukcyjne nie są w stanie zakłócić nam pracy układu.

Rys. 3. Przekaźnik PIR6W-1P do długich linii

Drugą metodą również opierającą się na zmniejszeniu rezystancji jest zastosowanie "większego" przekaźnika. Dla porównania R4N 230 V_AC ma ponad dwukrotnie większą rezystancję niż R15 230 V_AC, więc po zastosowaniu sprawdzonej Piętnastki naturalnie zmniejszymy tendencję do wzbudzania się cewki.

Trzecią metodą jest zastosowanie modułów rezystancyjnych M103 - jest to element, który wpięty w podstawkę (opcja dla przekaźników RM84, RM85 i R2N, R3N i R4N) powoduje równoległe połączenie cewki i rezystora zawartego w module, a co za tym idzie rezystancja zastępcza tego układu jest mniejsza niż samego przekaźnika. Jest to idealne rozwiązanie w sytuacji, w której nie jesteśmy w stanie wygospodarować więcej miejsca w rozdzielnicy.

Ostatnią metodą jest zastosowanie przekaźników interfejsowych do długich linii takich jak PIR6W-1P-230VAC/ DC-10 zawierających aktywne filtry przeciwzakłóceniowe, mających na celu eliminację prądów indukcyjnych. Przekaźniki te można stosować do tzw. długich linii sterujących o długości maksymalnie 300 metrów.

Moduły typu M - przyjaciele naszej cewki

Rys. 4. Przekaźniki RM84 i RM85

Cewki przekaźników w stanie zadziałania mają dużą indukcyjność, co powoduje, że w czasie wyłączania przekaźnika na cewce występuje raptowny wzrost napięcia. Stosując przekaźniki w układach elektrycznych, powinniśmy zdać sobie sprawę, że cewki są źródłem przepięć, które mogą być przyczyną zakłóceń pracy innych urządzeń.

Dodatkowo przepięcia generowane przez cewki przekaźników mogą spowodować brak zgodności w zakresie badań związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną. Moduły przeciwprzepięciowe pełnią więc szczególnie ważną funkcję w naszych układach i poza wskazywaniem obecności napięcia na cewce mają dodatkowe funkcje. O jednej z nich, związanej z rezystancją, wspomniano już wcześniej.

Jeśli zależy nam na ochronie wyjść półprzewodnikowych w sterowniku oraz poprawie parametrów związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną, należy wybrać moduł zawierający diodę tłumiącą prądy zwrotne z cewki. W tym celu świetnie sprawdzi się moduł M42G na napięcie 24 V_DC. Stosując takie rozwiązanie, mamy dodatkową pewność, że zaburzenia wprowadzane przez przekaźnik nie wzbudzą innych elementów układu.

Tego typu moduły są standardowym wyposażeniem przekaźników PI84, PI85 oraz PIR2, PIR3, PIR4, stąd też szczególnie polecamy stosowanie tzw. interfejsów podczas projektowania układów automatyki.

Dodatkowo w modułach M zależnie od wykonania możemy znaleźć warystory, kondensatory lub diody polaryzacyjne pozwalające na zbudowanie układu o możliwie największej niezawodności i bezpieczeństwie.

Rys. 5. RM85 105°C sensitive oraz RM87 sensitive

Przekaźniki 6-milimetrowe typu PI6, PIR6W oraz PIR6WB mają już standardowo wbudowany w elektronice układ tłumiący prądy zwrotne z cewki, więc w tym wypadku nie musimy się martwić o dodatkowe zabezpieczenia.

Czasami zachodzi potrzeba zastosowania przekaźników o skrajnie małym poborze cewki oraz sporej obciążalności prądowej styków. Szczególnie na takie okazje w naszej ofercie można znaleźć przekaźniki w wykonaniu "sensitive" (np. RM85 105°C sensitive, RM87 sensitive) oznaczane literą "s" w kodzie napięcia sterującego. Są to przekaźniki, które przy zachowaniu gabarytów i wyprowadzeń swoich normalnych odpowiedników mają zastosowaną specjalną konstrukcję pozwalającą ograniczyć prąd zużywany przez nie w stanie załączenia.

Tradycyjnie zapraszamy do kontaktu z naszym działem technicznym. Z największą przyjemnością odpowiemy na nurtujące pytania i jeśli będzie taka potrzeba, pomożemy w doborze odpowiednich rozwiązań. Dokładamy szczególnych starań, aby w naszej ofercie i w naszym magazynie zawsze znajdowały się produkty, które pomagają rozwiązać nietypowe kłopoty naszych klientów

Stanisław Rak
Relpol
www.relpol.com.pl