Zasada działania i rodzaje przekaźników elektrycznych

Specjalne urządzenie służy do domowych i przemysłowych sieci energetycznych, sterowania i oświetlenia ICE. Przekaźnik to wyłącznik typu elektromagnetycznego lub elektrycznego, który jest wyzwalany impulsem mechanicznym, elektronicznym lub elektrycznym. Zrozumienie zasad działania i cech konstrukcyjnych urządzenia pomoże Ci samodzielnie rozwiązać szereg problemów w elektrotechnice.

Historia stworzenia

Niektóre źródła podają, że rosyjski naukowiec P. Schilling (1830-1832) zainstalował przekaźnik jako element dzwoniący w telegrafie. Istnieje inna opinia, przypisująca autorstwo regulatora J. Henry'emu. Amerykański fizyk stworzył w 1835 roku urządzenie stykowe z elektromagnetyczną zasadą działania.

Jeśli weźmiemy pod uwagę znaczenie tego słowa, „sztafeta” jest tłumaczona z francuskiego jako przekazanie pałeczki na zawodach lub wymiana koni pocztowych. Po raz pierwszy o regulatorze jako samodzielnym elemencie wspomniał S. Morse, który stworzył telegraf.

Teoria urządzeń typu przekaźnikowego zaczęła się rozwijać w latach 1925-1930, a później w latach 1936-1938. V. Shestakov, A. Nakashima i K. Shannon zastosowali logikę matematyczną do rozwiązania problemu przekaźnika i uruchomiono podstawy teoretyczne.

Na międzynarodowych sympozjach wielokrotnie podnoszono problemy teoretycznej wartości wyłącznika przekaźnikowego, automatów skończonych. Pierwsza konsultacja odbyła się w 1957 roku w USA, druga w ZSRR (1962).

Specyfika elementów przekaźnikowych

Element przekaźnikowy rozumiany jest jako zbiór węzłów i połączeń, który zmienia się w postaci skoków podczas oddziaływania na wejście. Z tego powodu do scharakteryzowania elementów stosuje się kryteria wpływu na dane wyjściowe i dane wejściowe:

• Wyzwalanie - na wejściu efekt jest minimalny, narasta powoli, co prowadzi do zmiany stanu elementu i jednoczesnego wpływu na wyjście.
• Puszczanie - zmniejszenie minimalnej akcji wejściowej, aby element powrócił do swojego pierwotnego stanu.
• Return to parametr określający maksymalny wpływ akcji w przypadku wzrostu, przy którym węzeł przekaźnikowy powraca do stanu pierwotnego.
• Szybkość - zależy od stosunku czasu odpowiedzi do czasu zwrotu lub zwolnienia.

Przekaźnik elektryczny to element, którego rodzaj działania zależy od przepływu prądu lub przewodności.

Jak działa przełącznik

Przekaźnik to urządzenie przełączające, które łączy lub rozłącza obwód obwodu w przypadku wahań parametrów prądu. Urządzenie aktywuje się po osiągnięciu wartości granicznej warunku (napięcia lub prądu), zamykając lub otwierając linię.

Aby zrozumieć zasadę działania przekaźnika, konieczne jest wyjaśnienie jego zespołów składowych. Konstrukcja urządzenia obejmuje cewkę indukcyjną, twornik i kanały komutacyjne. Po podłączeniu do obwodu cewki indukcyjnej za pomocą namagnesowanego drutu występuje pole elektromagnetyczne indukcji własnej, tj. faza pozostaje w tyle za napięciem. W procesie dostarczania prądu do cewki element przyciąga zworę ze stykami, co zamyka obwód.

Urządzenie posiada dwa rodzaje obwodów:

• kontrolowane - zamykane kotwicą w momencie wyzwolenia;
• kontrola - przez nią prąd płynie do cewki.

Sterowanie dużymi prądami w obwodzie sterowania odbywa się za pomocą niskoprądowego połączenia sterującego.

Aparatura przekaźnikowa typu elektromagnetycznego działa na zasadzie histerezy - aktywacja po pewnym czasie po przyjściu impulsu prądowego. Prąd w cewce wzrasta w pętli, osiągając wymaganą wartość. Ze względu na histerezę urządzenia przekaźnikowe nie są wykorzystywane w urządzeniach o szybkiej odpowiedzi.

Styki sterownicze i sterowane, dopuszczalne parametry napięciowe i prądowe podane są na obudowie.

Opcje czułości

Czułość - zasada działania przekaźnika, w której urządzenie reaguje nawet na drobne odchylenia wskaźników i szybko wraca do trybu standardowego.

Modele o wysokiej czułości odbierają wartości poniżej 10 mW, normalne - od 1 do 5 W, o niskiej czułości - od 10 do 20 W.

Odmiany przekaźników

Aby rozwiązać praktyczne problemy, stosuje się typy przekaźników różniące się charakterystyką działania, włączaniem i obecnością ochrony.

Zgodnie z zasadą pracy

Do tych typów przekaźników należą:

• Elektromagnetyczne - modele typu elektromechanicznego, działające z pola magnetycznego prądu uzwojenia działającego na twornik. Przełącznik elektromagnetyczny może być neutralny w odpowiedzi na parametry prądu i spolaryzowany w odpowiedzi na wielkość i polaryzację prądu.
• Elektroniczna - sprawdzi się pod dużym obciążeniem. Konstrukcję reprezentują elementy półprzewodnikowe do zasilania i wyłączania napięcia.
• Reed - wykonany w formie cylindra z próżnią lub cewki wypełnionej gazem obojętnym. Kontaktron znajduje się w środku magnesu lub jest wystawiony na działanie pola. Ten typ jest aktywowany po przyłożeniu prądu do uzwojenia. Po utworzeniu strumienia magnetycznego i namagnesowaniu sprężyn styki zamykają się.
• Elektrotermiczne - działają na podstawie różnicy współczynnika rozszerzalności podczas ogrzewania płyt bimetalicznych. Rodzaj przypisania przekaźnika zależy od liczby faz w sieci.

Modele elektrotermiczne nadają się do produkcji lub jako silnik elektryczny.

Według rodzaju włączenia elementu postrzegającego

Istnieją modyfikacje:

• Pierwotny - podłączony do obwodu elementu. Mogą być stosowane bez transformatorów pomiarowych, kabli, źródeł szybkich prądów.
• Wtórny - połączony za pomocą transformatorów reagujący na wahania prądu i napięcia.
• Pośredni - umieszczony jako urządzenie pomocnicze, wzmacnia lub przekształca sygnały modeli wtórnych.

Typ elementu pomiarowego zależy od urządzenia przekaźnikowego. Może to być układ elektromagnesowy, magnetoelektryczny, indukcyjny, elektrodynamiczny.

W drodze ekspozycji

W zależności od tego, jak siłownik działa na sterowany wskaźnik, istnieją urządzenia:

• działanie bezpośrednie - siłownik działa bezpośrednio na obwód sterujący;
• działanie pośrednie - urządzenia pomocnicze służą do wpływania na łańcuch.

Aktywny system styków jest używany jako element uruchamiający dla urządzeń elektromechanicznych.

Urządzenia zabezpieczające

Automatyzacja jest wyzwalana przez wahania rezystancji, mocy i napięcia. Istnieją takie typy przekaźników:

• zabezpieczenie prądem maksymalnym - zabezpieczenie nadprądowe jest wyzwalane, gdy prąd osiągnie ustawiony limit;
• zabezpieczenie kierunkowe - oprócz prądu monitorowana jest moc;
• ochrona różnicowa - urządzenia reagują, gdy napięcie sprzętu gwałtownie się zmienia lub na awarie w samej sieci;
• urządzenia zdalne - ochrona jest realizowana ze standardową i wysoką częstotliwością w przypadku wykrycia spadku rezystancji lub zwarcia;
• urządzenia różnicowo-fazowe - DFZ sterują fazami z obu końców linii zasilającej.

W warunkach domowych dozwolone jest stosowanie urządzeń MTZ typu elektromagnetycznego.

Oznaczenie na schematach

Klasyfikator międzynarodowy pozwala na naprawę lub projektowanie sprzętu. Schemat wyróżnia się markerami alfanumerycznymi:

• prostokąt z poziomymi liniami po bokach, oznaczony literami A i A1 - uzwojenie elektrozaworu z przewodami zasilającymi; czasami oznaczone literą K;
• styki przełącznika - styki stabilizatora;
• prostokąt z pogrubioną kropką na jednym z pinów lub literą P wewnątrz figury jest modyfikacją spolaryzowaną;
• prostokąt z dwiema ukośnymi liniami - obecność dwóch uzwojeń.

Schematy oznaczeń przekaźnika domowego wskazują również rodzaj styków, cechy otwierania i obecność samopowrotu.

Obszary zastosowania

Urządzenie kontaktowe służy do:

• sterowanie układami elektrycznymi - można dostarczyć stabilizator DC, AC lub zabezpieczenie;
• zapobieganie wpływowi przepięć na węzły urządzeń gospodarstwa domowego - przełącznik tworzy stabilny rodzaj połączenia;
• nieprzerwana praca urządzeń przemysłowych i produkcyjnych;
• automatyzacja urządzeń elektrycznych używanych w życiu codziennym;
• wzmocnienie sygnałów sterujących w obwodach.

Rozdzielnica jest ustawiona przez producenta tak, aby mogła zostać uruchomiona w określonych sytuacjach.

Wymagania dotyczące stabilizatora

Niezależnie od metody ekspozycji, włączenia i obecności ochrony, przy wyborze należy wziąć pod uwagę parametry techniczne:

• czas odpowiedzi - czas od otrzymania sygnału sterującego na wejściu do momentu wpływu na parametry sieci;
• moc przełączania - dopuszczalny limit mocy dla sprzętu lub sieci;
• moc wyzwalania - minimalny wskaźnik, przy którym urządzenie zacznie działać;
• wartość zadana to zmienny parametr wskazujący wielkość prądu roboczego.

Modele współczesnych producentów mają prosty typ konstrukcji lub są wyposażone w mikroprocesory, układy sterowania, czujniki.

Przestrzegając wymagań dotyczących doboru i znając zakres zastosowania przekaźnika, łatwo jest zapewnić nieprzerwaną pracę sieci elektroenergetycznej w warunkach wahań napięcia i mocy.