Impulzné relé pre riadenie osvetlenia: ako funguje, typy, značenie a zapojenie

Na splnenie moderných požiadaviek na osvetlenie bytov, kancelárskych priestorov a podnikov sa používajú zložité systémy elektrifikácie. Pri ich navrhovaní sa na riešenie jednotlivých úloh používa rad zariadení, ktoré sa neustále zdokonaľujú.

Takže impulzné relé na ovládanie osvetlenia z viacerých miest sa začalo používať pomerne nedávno. Postupne vytláča štandardné schémy s prepínacími vypínačmi.

Kde sa môže používať impulzné relé?

Zavedenie tohto zariadenia do domáceho používania sa vysvetľuje jednoduchým pohodlím. Veď umožňuje ovládať osvetlenie najmenej z dvoch miest.

V byte to môže byť spálňa, kde zapnutie prebehlo pri vchode a vypnutie pri posteli. V kanceláriách sú to dlhé chodby, schodiskové priestory a veľké konferenčné sály.

Použitie dvoch vypínačov na osvetlenie schodiska sa stalo nevyhnutnosťou. Zapnutím svetla na prvom poschodí je celkom logické zhasnúť ho druhým vypínačom hore.

S úlohou trojpolohového ovládania si poradia prepínacie a krížové vypínače. Táto schéma má dodnes široké uplatnenie. Sú v nej však aj zjavné nedostatky.

Po prvé, je to pomerne zložitý systém na montáž, v ktorom elektrina prechádza cez hlavný istič, rozvodnú skrinku, samotné vypínače a potom na žiarovky osvetlenia. Pri jeho inštalácii často vznikajú chyby. Ak je potrebných viac ako tri miesta ovládania, schéma sa stáva zložitejšou.

Schéma názorne ukazuje preťaženie vodičmi: od prvého vypínača – päť, od druhého – šesť, od prvého a druhého podsvietenia – po tri káble

Po druhé, všetky vodiče majú rovnaký prierez, pretože používajú prúd rovnakého napätia, čo sa prejavuje na celkových nákladoch. Zahŕňajú tiež cenu prepínacích vypínačov, ktorá je niekoľkonásobne vyššia ako cena bežných.

Potreba použitia impulzného relé nevyplýva len z dôvodov pohodlia. Používa sa tiež na signalizáciu a ochranu.

Napríklad v priemyselnom podniku na spúšťanie výrobných procesov vyžadujúcich vysoký elektrický výkon tento prístroj umožňuje chrániť operátora. Pretože pracuje s prúdmi nízkeho napätia alebo je dokonca ovládaný diaľkovo.

Zariadenie a princíp činnosti

Vo všeobecnom zmysle slova je relé elektrotechnický mechanizmus, ktorý zatvára alebo rozopína elektrický obvod na základe určitých elektrických alebo iných parametrov, ktoré naň pôsobia.

Jeho nekomutačná konštrukcia bola vynájdená už v roku 1831 J. Henrym. O dva roky neskôr sa začala používať na zabezpečenie fungovania telegrafu S. Morseho.

Možno rozlíšiť dve hlavné skupiny: elektromechanické a elektronické. V prvom type zariadenia prácu vykonáva mechanizmus, zatiaľ čo v druhom za všetko zodpovedá doska plošných spojov s mikrokontrolérom. Jeho činnosť je vhodné preskúmať na príklade elektromechanického relé, ktoré je impulzné.

Pri výbere režimu činnosti relé je potrebné riadiť sa frekvenciou zapínaní, druhom a veľkosťou prúdu, povahou skúšaných záťaží.

Konštrukčne si ho možno predstaviť nasledovne:

1. Cievka – je medený drôt navinutý na základni z nemagnetického materiálu. Môže byť v textilnej izolácii alebo pokrytý lakom, ktorý neprepúšťa elektrinu.
2. Jadro, obsahujúce železo a uvádzané do činnosti pri prechode elektrického prúdu cez závity cievky.
3. Pohyblivá kotva – je doska, ktorá je pripevnená ku kotve a pôsobí na zapínacie kontakty.
4. Kontaktný systém – priamy prepínač stavu obvodu.

Základom činnosti relé je jav elektromagnetickej sily. Tá vzniká vo feromagnetickom jadre cievky, keď cez ňu prechádza prúd. Cievka je v tomto prípade vťahovacím zariadením.

Jadro v nej je spojené s pohyblivou kotvou, ktorá uvádza do činnosti silové kontakty, čím vykonáva komutáciu. Môžu byť normálne otvoreného/normálne zatvoreného typu. Niekedy môže blok kontaktov obsahovať súčasne rozpojené a spojené druhy spojenia.

Pri zapnutí obvodu mechanizmus zafixuje túto polohu, ktorá sa zmení pri opätovnom privedení impulzu a znova sa zafixuje až do ďalšej zmeny.

K cievke môže byť dodatočne pripojený rezistor, zvyšujúci presnosť spínania, ako aj polovodičová dióda, obmedzujúca prepätie na vinutí. Okrem toho môže byť v konštrukcii prítomný kondenzátor, zapojený paralelne ku kontaktom, na zníženie iskrenia.

Prácu zariadenia si možno jasnejšie predstaviť rozdelením na niekoľko blokov:

• vykonávacie – je to kontaktná skupina, ktorá zatvára/otvára elektrický obvod;
• prenosové – cievka, jadro a pohyblivá kotva aktivujú vykonávací blok;
• riadiaci – v tomto relé premieňa elektrický signál na magnetické pole.

Keďže na prepnutie polohy kontaktov je potrebný jednorazový elektrický impulz, možno konštatovať, že tieto zariadenia spotrebúvajú napätie iba v okamihu prepnutia. To výrazne šetrí elektrickú energiu na rozdiel od bežných prechodových vypínačov.

Druhým variantom impulzného relé je elektronický typ. Za jeho prácu zodpovedá mikrokontrolér. Prenosovým blokom je tu cievka alebo polovodičový spínač. Použitie prvkov, ako sú programovateľné logické regulátory, v schéme umožňuje doplniť relé napríklad o časovač.

V zariadení tohto typu nie sú žiadne mechanické pohyblivé prvky. Prácu vykonáva senzor, ktorý rozpoznáva riadiaci signál, a polovodičová elektronika, ktorá prepína obvod.

Druhy, označenie a výhody

Základnými typmi impulzných relé sú elektromechanické a elektronické. Elektromechanické sa ďalej klasifikujú podľa princípu činnosti.

Druhy impulzných zariadení

To znamená, že prepínanie silových kontaktov môže byť vykonávané silami odlišnými od sily magnetu.

Delia sa na:

• elektromagnetické;
• indukčné;
• magnetoelektrické;
• elektrodynamické.

Elektromagnetické prístroje v systémoch automatizácie sa používajú častejšie ako ostatné. Sú dostatočne spoľahlivé vďaka jednoduchej metóde práce založenej na pôsobení elektromagnetických síl vo feromagnetickom jadre za predpokladu, že cievkou preteká prúd.

Vplyv na kontakty elektromagnetických relé vykonáva rámček, ktorý je v jednej polohe priťahovaný jadrom a do druhej je vrátený pružinou.

Kotva, t. j. platnička s magnetickými vlastnosťami, je priťahovaná elektromagnetom, ktorým je medený drôt navinutý na cievke s jarmom.

Indukčné majú princíp činnosti založený na kontakte prúdov – striedavého s indukovanými magnetickými tokmi a samotnými tokmi. Táto interakcia vytvára rotačný moment, ktorý uvádza do pohybu medený kotúč umiestnený medzi dvoma elektromagnetmi. Otáčaním zatvára a otvára kontakty.

Práca magnetoelektrických zariadení sa vykonáva vďaka interakcii prúdu v otočnom rámčeku s magnetickým poľom vytvoreným permanentným magnetom. Riadenie zatvárania/otvárania kontaktov sa uskutočňuje vďaka jeho otáčaniu.

V porovnaní so svojím typom sú také relé veľmi citlivé. Avšak nerozšírili sa veľmi kvôli času odozvy 0,1–0,2 s, ktorý sa považuje za dlhý.

Elektrodynamické relé fungujú vďaka sile vznikajúcej medzi pohyblivou a pevnou cievkou prúdu. Spôsob zopnutia kontaktov je rovnaký ako v magnetoelektrickom zariadení. Rozdiel je len v tom, že indukcia v pracovnej medzere je vytváraná elektromagnetickým spôsobom.

Elektronické modely konštrukčne takmer opakujú elektromechanické. Majú rovnaké bloky: vykonávací, medziľahlý a riadiaci. Rozdiel spočíva iba v poslednom. Riadenie komutácie sa uskutočňuje polovodičovou diódou v rámci mikrokontroléra na doske plošných spojov.

V úlohe polovodičov v tomto zariadení vystupujú tranzistory a tyristory. Hoci znášajú zložité podmienky zaprášenia a vibrácií, sú náchylné na krátke preťaženia prúdom a napätím.

Tento typ relé je vybavený prídavnými modulmi. Napríklad časovač umožňuje vykonať program na riadenie osvetlenia po určenom časovom intervale. Je to pohodlné pre úsporu elektrickej energie, keď nie je potrebná prevádzka zariadenia. V prípade potreby vypnúť svetlo je možné dvojitým stlačením tlačidla.

Výhody a nevýhody hlavných typov relé

Líšiac sa od polovodičových spínačov, elektromechanické prepínače majú nasledujúce výhody:

1. Relatívne nízka cena vďaka lacným súčiastkam.
2. Tvorba malého množstva tepla na zapnutých kontaktoch v dôsledku slabého poklesu napätia.
3. Prítomnosť silnej izolácie 5 kV medzi cievkou a kontaktnou skupinou.
4. Odolnosť voči škodlivému vplyvu prepäťových impulzov, rušeniu od bleskov, procesom komutácie výkonných elektrických zariadení.
5. Riadenie liniek so záťažou do 0,4 kV pri malom objeme zariadenia.

Pri zopnutí obvodu s prúdom 10 A v relé malého objemu sa na cievke rozdeľuje menej ako 0,5 W. Zatiaľ čo na elektronických analógoch môže tento ukazovateľ dosahovať viac ako 15 W. Vďaka tomu nevzniká problém chladenia a poškodenia atmosféry.

Medzi ich nedostatky patrí:

1. Opotrebenie a problémy pri komutácii induktívnych záťaží a vysokých napätí pri jednosmernom prúde.
2. Zapínanie a vypínanie obvodu je sprevádzané vznikom rádiového rušenia. To si vyžaduje inštaláciu tienenia alebo zväčšenie vzdialenosti od zariadenia náchylného na rušenie.
3. Relatívne dlhý čas aktivácie.

Ďalší mínus — prítomnosť nepretržitého mechanického a elektrického opotrebenia pri komutácii. Patrí k nim oxidácia kontaktov a ich poškodenie od iskrových výbojov, deformácia blokov pružín.

Pri montáži treba zohľadniť, že elektromechanický variant vyhotovenia kontaktorov môže pracovať nesprávne, ak je v horizontálnej polohe

Na rozdiel od elektromechanických, elektronické relé vykonávajú riadenie medziľahlého bloku prostredníctvom mikrokontroléra.

Výhody a nevýhody elektroniky je možné rozobrať na príklade prístrojov firmy F&F v porovnaní so značkou ABB, ktorá vyrába mechaniku.

Z plusov prvého typu prepínačov možno vyzdvihnúť:

• väčšiu bezpečnosť;
• vysokú rýchlosť prepínania;
• dostupnosť na trhu;
• indikačné upozornenia o režime prevádzky;
• rozšírenú funkcionalitu;
• tichú prevádzku.

Okrem toho, nesporná výhoda spočíva v niekoľkých variantoch montáže — je možná inštalácia nielen na DIN-lištu rozvádzača, ale aj do podomietkovej krabice.

Nevýhody elektroniky F&F v porovnaní s mechanikou ABB:

• porucha činnosti pri výpadkoch v dodávke elektriny;
• prehrievanie pri spínaní veľkých prúdov;
• možné sú „glitche“ bez viditeľných príčin;
• vypnutie prístroja pri krátkodobom vypnutí napätia v sieti;
• veľký odpor v zatvorenej polohe;
• niektoré relé pracujú len na jednosmerný prúd;
• polovodičová schéma neprepúšťa prúd späť do bežného smeru okamžite.

Napriek uvedeným nevýhodám sa elektronické spínače neustále vyvíjajú a vďaka väčšiemu potenciálu funkcionality v porovnaní s elektromechanickými sa očakáva ich prevládajúce použitie.

Aby sa predišlo nejasnostiam, výrobca poskytuje maximálne podrobné charakteristiky výrobku v katalógoch predajne a v technickom pase zariadenia

Základné charakterizujúce parametre

V závislosti od účelu a oblasti použitia možno relé klasifikovať podľa niekoľkých znakov:

• návratný koeficient – pomer hodnoty prúdu výstupu kotvy k prúdu vtiahnutia;
• výstupný prúd – jeho maximálna hodnota na svorkách cievky pri výstupe kotvy;
• vtiahnutý prúd – jeho minimálna hodnota na svorkách cievky pri návrate kotvy do pôvodnej polohy;
• nastavená hodnota – úroveň veľkosti zopnutia v stanovených medziach, nastavená v relé;
• veľkosť zopnutia – hodnota vstupného signálu, na ktorú zariadenie automaticky reaguje;
• nominálne hodnoty – napätie, prúd a ďalšie veličiny, ktoré sú základom činnosti relé.

Tiež elektromagnetické zariadenia možno rozdeliť podľa času zopnutia. Najdlhšie oneskorenie má časové relé – viac ako 1 s, s možnosťou nastaviť tento parameter. Potom nasledujú pomalé – 0,15 s, normálne – 0,05 s, rýchle – 0,05 s. A najrýchlejšie bezotrvačnostné – menej ako 0,001 s.

Dešifrovanie označenia výrobkov

Šifra označovania kontaktuora sa často dá nájsť v katalógoch obchodov a na samotnom zariadení. Poskytuje úplný opis konštrukčných vlastností, účelu a podmienok ich použitia.

Označenie možno rozobrať na elektromagnetickom medziľahlom relé REP-26. Používa sa v obvodoch striedavého prúdu do 380 V a jednosmerného do 220 V.

Aby sme sa zorientovali v značení, je potrebné rozdeliť nápis na bloky a použiť popisné tabuľky, ktoré možno nájsť v špecializovaných príručkách.

V takejto podobe môže vyzerať označenie výrobku v obchode: REP 26-004A526042-40UCHL4.

REP 26 – XXX X X X XX XX X – 40XXX4. Tento typ označenia možno rozobrať nasledovne:

• 26 – číslo série;
• XXX – typ kontaktov a ich počet;
• X – trieda odolnosti spínania;
• X – typ zapínacej cievky, typ návratu relé a druh prúdu;
• XX – konštrukcia podľa spôsobu montáže a pripojenia vodičov;
• XX – hodnota prúdu alebo napätia cievky;
• X – doplnkové konštrukčné prvky;
• 40 – stupeň ochrany podľa normy IP alebo GOST 14254;
• XXX4 – klimatická oblasť použitia v súlade s GOST 15150.

Klimatické prevedenie môže byť: UCHL – pre chladné a mierne podnebie alebo O – pre tropické alebo všeobecné klimatické prevedenie.

Podľa špeciálnych tabuliek označení predstavuje dané zariadenie elektromagnetické medziľahlé relé so štyrmi prepínacími kontaktmi, triedou odolnosti spínania A, používajúce jednosmerný prúd. Má upevnenie zásuvky s lamelami na spájkovanie vonkajších vodičov, cievku s napätím 24 V a ručný manipulátor.

Niekoľko druhov schém zapojenia

Existuje niekoľko variantov montáže, každý z nich má svoje osobitosti, výhody a nevýhody.

Označenie kontaktov relé RIO-1 má nasledovné dešifrovanie:

• N – nulový vodič;
• Y1 – vstup zapnutia;
• Y2 – vstup vypnutia;
• Y – vstup zapnutia a vypnutia;
• 11-14 – spínacie kontakty normálne otvoreného typu.

Tieto označenia sa používajú na väčšine modelov relé, ale pred pripojením do obvodu je potrebné sa s nimi dodatočne oboznámiť v pase výrobku.

Predložená schéma elektrizácie sa používa na ovládanie svetla z troch miest pomocou relé a troch tlačidlových vypínačov bez aretácie polohy.

V tejto schéme silové kontakty relé používajú prúd 16 A. Ochrana riadiacich obvodov a systémov osvetlenia je realizovaná automatickým ističom 10 A. Vodiče majú preto priemer najmenej 1,5 mm².

Spojenie tlačidlových prepínačov je realizované paralelne. Červený vodič – fáza, prechádza cez všetky tri tlačidlové vypínače na silový kontakt 11. Oranžový vodič – spínacia fáza, prichádza na vstup Y. Potom vychádza zo svorky 14 a ide na žiarovky. Nulový vodič z prípojnice sa spája so svorkou N a so svietidlami.

Ak je svetlo pôvodne zapnuté, potom pri stlačení ľubovoľného spínača svetlo zhasne – dôjde ku krátkodobej komutácii fázového vodiča na svorku Y a kontakty 11-14 sa rozpoja. To isté sa stane pri následnom stlačení iného spínača. Ale kontakty 11-14 zmenia polohu a svetlo sa zapne.

Výhoda uvedenej schémy oproti prechodovým a krížovým spínačom je zrejmá. Avšak pri skrate bude zisťovanie poruchy predstavovať určité ťažkosti, na rozdiel od nasledujúceho variantu.

Takáto schéma umožní ušetriť na vodičoch, pretože prierez riadiacich káblov možno zmenšiť na 0,5 mm². Bude však potrebné dokúpiť druhý ochranný prístroj.

Toto je menej rozšírený variant zapojenia. Je rovnaký ako predchádzajúci, ale riadiace a osvetľovacie obvody majú vlastné ističe s menovitým prúdom 6 a 10 A. To uľahčuje identifikáciu porúch.

Ak vznikne potreba ovládať niekoľko skupín osvetlenia samostatným relé, schéma sa mierne zmení.

Tento spôsob zapojenia je vhodné použiť na zapínanie a vypínanie osvetlenia po celých skupinách. Napríklad naraz zhasnúť viacúrovňový luster alebo osvetlenie všetkých pracovísk v dielni.

Ďalším variantom použitia impulzných relé je systém s centralizovaným ovládaním.

Schéma je výhodná v tom, že pri odchode z domu je možné vypnúť všetko osvetlenie jedným tlačidlom. A po návrate ho rovnakým spôsobom zapnúť.

Do tejto schémy sa pridávajú dva spínače na zopnutie a rozpojenie obvodu. Prvé tlačidlo môže iba zapnúť skupinu osvetlenia. Pritom fáza z vypínača „ZAP" príde na svorky Y1 každého relé a kontakty 11-14 sa zopnú.

Vypínač rozpojenia funguje analogicky ako prvý spínač. Ale komutácia sa uskutočňuje na svorky Y2 každého spínača a jeho kontakty zaujmú polohu rozpojenia obvodu.

Závery a užitočné video k téme

Video materiál hovorí o konštrukcii, fungovaní, použití a histórii vzniku tohto druhu zariadení:

Nasledujúca reportáž podrobne opisuje princíp činnosti polovodičových alebo elektronických relé:

Použitie impulzných relé nachádza čoraz širšie uplatnenie v moderných elektrifikačných systémoch. Zvyšovanie požiadaviek na funkcionalitu a flexibilitu ovládania osvetlenia, úsporu materiálov a bezpečnosť vytvára neustály impulz na zdokonaľovanie kontaktov.

Zmenšujú sa, konštrukčne sa zjednodušujú, čím sa zvyšuje spoľahlivosť. Použitie zásadne nových technológií v základe činnosti umožňuje ich použitie v náročných podmienkach prašných prevádzok, vibrácií, magnetických polí a vlhkosti.

Prosím, píšte komentáre do bloku nižšie. Pýtajte sa, zdieľajte užitočné informácie k téme článku, ktoré poslúžia návštevníkom stránky. Povedzte, ako ste vyberali a inštalovali impulzný vypínač.