przekaźniki.doc

                                                         Sprawozdanie

Temat: Poznanie możliwości praktycznego wykorzystania

Przekaźnika.

Mateusz Nowak

Kamil Kurek

Część teoretyczna:

Przekaźnik elektryczny - urządzenie elektryczne lub elektroniczne zaprojektowane do wywołania ustalonej nagłej zmiany stanu w jednym lub więcej obwodach wyjściowych przy spełnieniu odpowiednich warunków wejściowych. Przekaźnik reaguje na zmianę pewnej wielkości fizycznej wejściowej (np. napięcia, natężenia prądu, ciśnienia płynu, temperatury itp.) w taki sposób, że po przekroczeniu pewnej jej wartości sygnał wyjściowy zmienia się skokowo (z reguły pomiędzy jedną z dwóch wartości: załącz/wyłącz).

Zastosowanie

Dzięki przekaźnikom sygnały o większej amplitudzie większym poziomie napięć, prądów mogą wywoływać skutki w obwodach, w których obowiązują inne poziomy sygnałów. Przekaźniki stosuje się również do zwielokrotniania sygnałów.

Przekaźniki mogą reagować na odpowiednie kryterium wielkości wejściowej. Przykładowo, przekaźnik nadprądowy pobudzi się (zadziała) wtedy, gdy wartość płynącego przezeń prądu przekroczy nastawioną wartość, czyli kryterium zadziałania wygląda następująco:

przy czym  jest wielkością nastawioną przekaźnika (tzw. wartością rozruchową).

Rozróżnia się przekaźniki nadmiarowe (czyli reagujące na wzrost wielkości mierzonej), jak i niedomiarowe (reagujące na spadek wielkości mierzonej, poniżej określonego poziomu).

Przekaźniki mogą reagować nie tylko na sygnały typu prąd czy napięcie, ale także na temperaturę, częstotliwość, kąt fazowy między prądem a napięciem itd.

Typy przekaźników

Przekaźniki elektromagnetyczne

Zasada działania przekaźnika elektromagnetycznego
1. Cewka (elektromagnes)
2. Kotwica
3. Styki robocze

Przekaźnik elektromagnetyczny załączający obwód prądu zmiennego

Przekaźniki elektromagnetyczne działają na zasadzie elektromagnesu: prąd płynący w cewce przekaźnika wywołuje pole magnetyczneprzyciągające żelazną kotwiczkę, która zamyka (lub otwiera) odpowiedni styk lub grupę styków.

Zasada działania przekaźnika

§                     Przekaźnik ma trzy układy:

§                                układ odbiorczy - przeznaczony do odbioru zasilania prądu stałego lub przemiennego małej częstotliwości i składający się ze zwojnicy nawiniętej na stalowym rdzeniu.

§                                układ pośredniczący – zmienia energie elektryczna układu odbiorczego na energię strumienia magnetycznego, który pojawia się w obwodzie magnetycznym złożonym z: rdzenia, kotwicy i jarzma.

§                                układ wykonawczy, który uruchamia pod działaniem kotwicy zestawy sprężyn stykowych.

§                     Przepływający prąd w cewce wytwarza strumień magnetyczny w cewce, który przyciąga jarzmo do rdzenia w wyniku tego następuje ruch kotwicy, który uruchamia zestaw sprężyn stykowych.

§                     Rodzaje styków:

§                                styki zwierne: „T” (zamykają się przy działaniu kotwicy),

§                                zestyk rozwierny: „R” (otwierający się pod działaniem kotwicy,

§                                zestyk przełączający: „RT”, „PR”,

§                                zestyk przełączny bezprzerwowy (przełącza się przy przeciągnięciu kotwicy, przy czym zestyk zwierny zamyka się przed rozwarciem styku rozwiernego.

Przekaźniki elektroniczne (SSR)

Do ich budowy wykorzystuje się elementy elektroniczne.

Przekaźniki cyfrowe

Przykładem elektronicznego przekaźnika sterowanego cyfrowo jest bramka transmisyjna.

Przekaźniki czasowe

elektromagnetyczny przekaźnik czasowy; obciążalność styków 5A

Przekaźnik czasowy jest to przekaźnik, którego mechanizm lub układ realizuje różne funkcje czasowe, np: opóźnione załączanie, opóźnione odpadanie, impulsowanie itp.

Przekaźniki priorytetowe

Przekaźnik priorytetowy – urządzenie nadzorujące w sposób ciągły pobór prądu w obwodzie priorytetowym pozwalające na ograniczenie mocy przyłączeniowej; w czasie uruchomienia się jednego z urządzeń (odbiorników priorytetowych) o dużej mocy (np. czajnika czy przepływowego podgrzewacza wody), po przekroczeniu nastawionej wartości przekaźnik wyłącza inny odbiornik energochłonny niepriorytetowy (np. elektryczne ogrzewanie akumulacyjne, matę grzejną)[3]. Przekaźniki takie stosowane są między innymi wtedy, gdy w obwód prądowy podłączone są co najmniej dwa odbiorniki dużej mocy mogące pracować niezależnie, ale ich jednoczesna praca spowodowałaby zadziałaniezabezpieczeń nadprądowych (przeciążeniowych)[4]. Przekaźnik priorytetowy może być też używany do sygnalizacji nadmiernego poboru mocy.

Przekaźniki bezpieczeństwa

Przekaźnik bezpieczeństwa jest to przekaźnik przeznaczony do ważnych pod względem bezpieczeństwa układów sterowania urządzeń elektrycznych (silników, maszyn przemysłowych), tzw. Emergency Shutdown System. Zawiera przeważnie dwa redundantne zestyki, które są załączane przez dwie niezależne linie obwodów bezpieczeństwa. Cewka obwodu zezwolenia na pracę zostaje załączona dopiero, gdy oba zestyki zostaną zwarte w tym samym czasie (czas między załączeniami tych zestyków będzie mniejszy od założonego). W przypadku awarii, tj. wciśnięcia przycisku bezpieczeństwa (tzw. grzybka), przecięciu bramki świetlnej, uaktywnienia innych zabezpieczeń, bądź w przypadku zwarciaobwodów bezpieczeństwa następuje rozwarcie obwodu dopuszczenia, maszyna przechodzi w stan Emergency Shutdown (Emergency Stop), tzn. jest odłączana od zasilania.

Przekaźniki zatrzaskowe

Elektromagnetyczny przekaźnik zatrzaskowy "bistabilny"

Przekaźnik zatrzaskowy ma dwa spoczynkowe stany (bistabilne). Przekaźniki te są również nazywane "impulsowymi", "podtrzymującymi", "bistabilnymi", "pamięciowymi". Gdy prąd zostanie wyłączony, przekaźnik pozostaje w ostatnim stanie. Osiąga się to za pomocą elektromagnesu pracującego z mechanizmem zapadkowym, lub za pomocą magnesu trwałego do przytrzymania styków w pozycji, gdy cewka jest niezasilana. W przekaźniku z mechanizmem zapadkowym, pierwszy impuls prądu podany na cewkę załącza przekaźnik, a drugi impuls rozłącza go. W przekaźniku z magnesem trwałym z dwoma uzwojeniami cewki, impuls na pierwsze uzwojenie załącza przekaźnik, a impuls na drugie uzwojenie rozłącza przekaźnik. Przekaźnik z jednym uzwojeniem cewki wymaga impulsów prądu o przeciwnej biegunowości, aby przełączyć stan. Ten rodzaj przekaźników ma tę zaletę, że zużywa energię tylko chwilowo, gdy jest on przełączany, a zachowuje ostatnie ustawienia przy zaniku zasilania.

Konfiguracja

W obwodach sterowania i automatyki często stosuje się skomplikowane systemy przekaźników. Jeden przekaźnik reaguje na przykład na wzrost prądu, drugi na spadek napięcia, zaś trzeci pobudzi się tylko wtedy, gdy zadziałają poprzednie dwa. Dzięki temu można stosować złożone systemy decyzyjne.

W automatyce elektroenergetycznej przekaźniki stosowane są do ochrony obiektów przed skutkami zwarć i innych niepożądanych zjawisk.

Wiedząc, że podczas zwarcia zazwyczaj znacznie rośnie prąd, można zabezpieczyć obiekt przed skutkami zwarć włączając w obwód przekaźnik nadprądowy. Jeżeli prąd w obwodzie wzrośnie powyżej nastawionej wartości (np. 120% wartość znamionowa), przekaźnik pobudzi się i zewrze obwód cewki wyłącznika. To spowoduje otwarcie wyłącznika i tym samym przerwanie obwodu głównego, w którym płynie prąd zwarciowy. Jednocześnie ten sam przekaźnik może zewrzeć obwód sygnalizacyjny, informując o awarii, a także np. doprowadzić do pobudzenia innych przekaźników, odpowiedzialnych za załączenie zasilania rezerwowego.

Różnica pomiędzy stycznikiem a przekaźnikiem

Styczniki jak i przekaźniki działają na takiej samej zasadzie - poprzez załączenie przekazują dalej sygnał, zależnie od konstrukcji może to być na przykład sygnał prądowy albo napięciowy. Zasadnicza różnica polega na tym, że stycznikami nazywa się urządzenia do załączania układów silnoprądowych podczas gdy przekaźnikami takie urządzenia, które załączają (czyli przekazują) sygnały niskoprądowe lub sygnały o potencjale zerowym. Innymi słowy stycznikami załącza się urządzenia elektryczne takie jak na przykład silniki elektryczne, przekaźniki natomiast stosowane są do podawania sygnałów sterujących przykładowo do lub od sterowników PLC. Zestyki przekaźników mają stosunkowo niewielką obciążalność prądową (prąd roboczy zestyków zwykle wynosi od 1 do 10 A a napięcie cewki 230V lub 400V). Dlatego przekaźnik jest wyposażony w znacznie mniejszy elektromagnes niż stycznik, a styki nie mają dodatkowych urządzeń do gaszenia łuku. Trwałość styczników jest bardzo wysoka (do kilkudziesięciu milionów łączeń) w porównaniu do przekaźnika (do kilkudziesięciu tysięcy łączeń).

Układami stycznikowo-przekaźnikowymi nazywa się takie układy, w których styczniki są elementami wykonawczymi (włączają i wyłączają w odpowiedniej chwili odpowiednie obwody robocze), przekaźniki natomiast sterują pracą styczników powodując wzbudzanie cewek styczników w zależności od określonych czynników - np. czasu, prędkości itp.

Część praktyczna:

Przekaźnik elektromagnetyczny

Przekaźnik w oparciu o układ sterowania

PZ1

PZ2