Przekaźniki dla energetyki

Relpol to firma z 60 letnim doświadczeniem. W maju 1958 roku rozpoczęła się historia firmy Relpol SA, która przez lata funkcjonowania zmieniła swoją nazwę, niezmiennie jednak od początku istnienia do dziś podstawą działalności jest produkcja przekaźników.

Niezmiennie jednak od początku istnienia podstawową działalnością była i jest produkcja przekaźników. Jedną z podstawowych branż, do której firma dedykuje swoje przekaźniki, jest energetyka, gdzie przekaźniki stosowane są w procesach sterowania urządzeniami. Przekaźniki elektromagnetyczne to dobrze znane urządzenia odkąd ponad 180 lat temu Samuel Mors stworzył przy ich pomocy aparat telegraficzny. Oczywiście to już nie te same urządzenia. Przez lata przekaźniki mocno ewoluowały, a wprowadzone normy oraz produkcja masowa doprowadziła do ich unifikacji. Mimo powszechnego stosowania urządzeń elektronicznych przekaźniki mają nadal ważne miejsce w elektrotechnice, a tym samych w procesach sterowania w energetyce. W ofercie Relpol SA znajduje się kilka typów przekaźników, które z powodzeniem wykorzystywane są w energetyce. Do najczęściej stosowanych należą: R15, RUC, RUC-M, R2N, R3N R4N oraz przekaźniki wąskoprofilowe PIR6WB. O wyborze przekaźnika do poszczególnych aplikacji decyduje cały szereg parametrów, ale do podstawowych należy odpowiedni dobór cewki i styków przekaźnika.

Cewka – obwód wejściowy lub sterujący

Do analizy parametrów cewek użyto dane przekaźnika R15 2P oraz 3P. (Fot. 1. Przekaźnik R15 2P) W tabeli znajdziemy informacje o: y Kodzie cewki y Napięciu znamionowym. Napięcie cewki, dla którego przekaźnik został wykonany. y Rezystancji cewki - wartość rezystancji jest podana przy temperaturze 20°C, wraz z tolerancją. Stosunkowo mała rezystancja cewki przekaźników R15 daje dobrą odporność na zakłócenia w liniach sygnałowych

cewki. Mały prąd indukujący się w długich przewodach z reguły nie powoduje niekontrolowanego załączenia przekaźnika R15. y Roboczym zakresie napięcia zasilania – jest to napięcie, w którym przekaźnik działa w całym zakresie temperatury pracy y Napięcie zadziałania. Najniższe napięcie, przy którym przekaźnik musi przełączyć styki, w tym przypadku jest to 0,8 Un napięcia znamionowego, oraz maksymalne napięcie działania w tym przypadku 1,1 Un napięcia znamionowego.

Cewki a ochrona przeciwprzepięciowa.

Gdy stosujemy przekaźniki powinniśmy wiedzieć, że cewki są źródłem znacznych przepięć, które mogą być przyczyną zakłóceń w pracy innych urządzeń. Cewki przekaźników w stanie zadziałania mają dużą indukcyj-

Rys. 1. Przekaźnik R15 2P Rys. 2. Przekaźnik R4N

Tab. 1. Parametry wybranych cewek przekaźnika R15 2P

Tab. 2. Opis parametrów styków przekaźnika R4N

Tab. 3. Dane wybranych styków przekaźników RUC-M

Rys. 3. Przekaźnik RUC-M

Kod cewki

Napięcie znamionowe Rezystancja cewki przy 20°C [Ω] Tolerancja rezystancji

Roboczy zakres napięcia zasilania Min. przy 20°C. Maks. przy: DC 70°C, AC 55°C

1012 1024 5024 5230 12 V DC 24 V DC 24 V AC 230 V AC 110 430 75 7080

Materiał zestyków

Liczba i rodzaj zestyków

Znamionowe / Maks. napięcie zestyków Znamionowy prąd (moc) obciążenia w kategorii: - AC1 - AC15 - DC1 - DC13 Obciążenie silnikowe AC3 wg. IEC 60947-4-1 Obciążalność prądowa trwała zestyku Maksymalna moc łączeniowa w kategorii AC1 ±10% ±10% ±15% ±15% 9,6 13,2

19,2 26,4

19,2 184 26,4 253

AgNi, AgNi złocenie twarde 250 V /250 V

4P

7 A / 230V AC (VDE) 6A / 250V AC 1,5 A /120 V 0,75 A / 240 V (C300) 6 A / 24 V DC (wykres) 0,22 A /120V 0,1 A /250 V (R300) 0,125 kW 240 V AC silnik jednofazowy 7 A 1500 VA

Dane styków RUC-M

Znamionowy prąd obciążenia w kategorii DC1 16A / 24 V DC 14A / 11OV DC 12A / 220V DC

1Z

16A / 24 V DC 10,5A / 11OV DC 4,5A / 220V DC

2Z

ność co powoduje powstanie raptownego wzrostu napięcia podczas wyłączenia cewki. Takie zakłócenie wpływa negatywnie na działanie pobliskich układów elektronicznych. Przepięcia generowane przez cewki przekaźników możemy ograniczyć stosując przekaźniki z wbudowanymi elementami przeciwprzepięciowymi (diody gaszące dla cewek DC, warystory dla cewek AC) lub zastosować zewnętrzne moduły sygnalizacyjno/przeciwprzepięciowy montowane w gniazdach.

Styki i ich parametry

Styki przekaźników elektromagnetycznych przełączają różnego typu obciążenia , które możemy podzielić na: y obciążenia o charakterze: rezystancyjnym, pojemnościowym i indukcyjnym y obciążenia na podstawie wartości pobieranego prądu. Mały dla przekaźników sygnałowych RSM822 do 2A, średni jak w przypadku omawianego przekaźnika R4N- 7A oraz wysoki jak przy przekaźnikach RS50 - 48A. y obciążenia ze względu na napięcia

AC i DC.

Rys. 4. Wykres trwałości łączeniowej przekaźnika RUC-M Rys. 5. Wykres współczynnika redukcji trwałości łączeniowej przekaźnika RUC-M

Rys. 6. Wykres maksymalnej zdolności łączeniowej dla prądu DC przekaźnika RUC-M 1Z Rys. 7. Wykres maksymalnej zdolności łączeniowej dla prądu DC przekaźnika RUC-M 2Z

Tabela nr 2 opisuje parametry styków przekaźnika R4N. (Fot. 2 Przekaźnik R4N) y R4N, to przekaźnik z czterema zestykami przełącznymi. y Materiał stykowy to srebro 90% i nikiel 10% odpowiedni do przełączania obciążeń prądu stałego. W przypadku gdy, zastosujemy pokrywę złota tzw „twardą” uzyskujemy zabezpieczenie styków przed utle-

nianiem oraz polepszamy jakość w przypadku przełączania obwodów sygnałowych poprzez zmniejszenie rezystancji styków. y Kategorie użytkowania zgodne są z normami PN-EN 60947-4-1 i PN-EN 60947-5-1. Poszczególne kategorie odnoszą się do: AC1 obciążenia rezystancyjnego o małej indukcyjności (AC) , AC15 sterowania obciążeniami elektromagnetycznymi (AC), DC1 obciążenia rezystancyjnego o małej indukcyjności (DC),

DC13 sterowania elektromagnesami (DC). Analizując charakter obciążeń obserwujemy zmianę wartości obciążenia w zależności od kategorii użytkowania. y Obciążalność prądowa trwała zestyku, to maksymalny prąd, który mogą załączyć i przewodzić styki w kategorii AC1.

Rys.8. porównanie zdolności łączeniowej prądu DC przekaźników RUC i RUC-M (A- obciążenie rezystancyjne DC1, B – obciążenie indukcyjne L/R=40 ms)

Przekaźnik RUC-M przekaźnik do przełączania wysokich DC

W przypadku napięć DC przy otwieraniu styków przekaźnika pojawia się łuk elektryczny. Przy małej szczelinie i wysokim napięciu łuk nie gaśnie, zaczynają nagrzewać się styki, które w efekcie ulegają zniszczeniu. W celu uniknięcia takich zjawisk możemy łączyć szeregowo styki, aby zwiększyć szczelinę powietrzną i podzielić łuk na kilka mniejszych. Można też spowodować wygaszenie łuku poprzez zastosowanie magnesów, które wydmuchują łuk elektryczny. Oba te sposoby zostały użyte w przekaźnikach RUC-M. Dało to kilkunastokrotne zwiększenie możliwości rozłączania prądów DC o wysokim napięciu. (Fot. 3. Przekaźnik RUC-M) Relpol n