Világításvezérlő impulzusrelé: működés, típusok, jelölések és bekötés

A lakások, irodák és vállalkozások modern világítási követelményeinek kielégítésére összetett villamosítási rendszereket használnak. Tervezésük során az egyes feladatok megoldására számos berendezést alkalmaznak, amelyet folyamatosan fejlesztenek.

Így a világítás több helyről történő vezérlésére szolgáló impulzus relé viszonylag nemrég kezdett elterjedni. Fokozatosan kiszorítja a hagyományos, átmenő kapcsolókkal működő kapcsolásokat.

Hol alkalmazható az impulzus relé?

Ennek az eszköznek a háztartási használatba vétele az egyszerű kényelemmel magyarázható. Lehetővé teszi ugyanis a világítás legalább két pontból történő vezérlését.

Lakásban lehet ez a hálószoba, ahol a bekapcsolás a bejáratnál, a kikapcsolás pedig az ágy mellett történik. Irodákban hosszú folyosók, lépcsőházak és nagy konferenciatermek.

Két kapcsoló használata a lépcső világításához szükségszerűvé vált. Az első emeleten felkapcsolt világítást teljesen logikus a második kapcsolóval leoltani a felső szinten.

A háromállású vezérlés feladatát az átmenő és keresztkapcsolók is elláthatják. Ez a kapcsolás a mai napig széles körben használatos. Vannak azonban nyilvánvaló hátrányai is.

Először is, ez egy meglehetősen bonyolult szerelési rendszer, amelyben az áram a főkapcsolón, az elosztó dobozon, magukon a kapcsolókon halad át, majd a világító lámpákhoz jut. Beépítésekor gyakran előfordulnak hibák. Ha azonban háromnál több vezérlési helyre van szükség, a kapcsolás tovább bonyolódik.

A rajz szemléletesen mutatja a vezetékek túlterheltségét: az első kapcsolótól öt, a másodiktól hat, az első és második háttérvilágítástól három-három kábel.

Másodszor, az összes vezeték azonos keresztmetszetű, mivel azonos feszültségű áramot használnak, ami kihat a teljes költségekre. Ebbe beletartozik az átmenő kapcsolók ára is, amely többszöröse a hagyományos kapcsolók árának.

Az impulzusrelé alkalmazása azonban nemcsak a kényelem miatt szükséges. Jelzésre és védelemre is használják.

Például egy ipari üzemben a nagy elektromos teljesítményt igénylő gyártási folyamatok indításához ez a készülék lehetővé teszi a kezelő biztonságát. Mivel kis feszültségű áramokról működik, vagy akár távvezérléssel is irányítható.

Felépítés és működési elv

A relé szó általános értelmében egy elektrotechnikai mechanizmus, amely az őt érő bizonyos elektromos vagy egyéb paraméterek alapján zárja vagy szakítja meg az elektromos áramkört.

A nem kapcsoló jellegű szerkezetét még 1831-ben találta fel J. Henry. Két évvel később pedig S. Morse távírójának működéséhez kezdték alkalmazni.

Két fő csoportot különböztethetünk meg: az elektromechanikus és az elektronikus típusokat. Az első típusban egy mechanizmus végzi a munkát, a másodikban pedig egy mikrokontrolleres nyomtatott áramköri lap felel mindenért. A működését kényelmesen megvizsgálhatjuk egy elektromechanikus relé példáján, amely impulzusrelé.

A relé üzemmódjának kiválasztásakor a kapcsolások gyakoriságát, az áram nemét és nagyságát, valamint a fellépő terhelések jellegét kell figyelembe venni.

Szerkezetileg a következőképpen képzelhető el:

1. Tekercs – egy nem mágneses anyagú alapra tekercselt rézvezeték. Lehet szövetszigetelésű, vagy elektromosságot nem vezető lakkal bevont.
2. Vasmag, amely vasat tartalmaz, és a tekercs menetein áthaladó elektromos áram hatására lép működésbe.
3. Mozgó armatúra – egy lemez, amely az armatúrához rögzül, és hatást gyakorol a záró érintkezőkre.
4. Érintkezőrendszer – közvetlenül az áramköri állapot kapcsolója.

A relé működésének alapja az elektromágneses erő jelensége. Ez a tekercs ferromágneses magjában jelenik meg, amikor áramot vezetnek át rajta. A tekercs ebben az esetben behúzó szerkezetként működik.

A benne lévő vasmag a mozgó armatúrához kapcsolódik, amely az erősáramú érintkezőket működteti, ezzel kapcsolást végezve. Ezek lehetnek alaphelyzetben nyitott/alaphelyzetben zárt típusúak. Néha az érintkezőblokk egyidejűleg tartalmazhat nyitott és zárt csatlakozási típusokat is.

Az áramkör bekapcsolásakor a mechanizmus rögzíti ezt az állapotot, amely az impulzus újbóli leadásakor változik meg, és a következő változásig ismét rögzítésre kerül.

A tekercshez kiegészítésképpen csatlakoztatható egy ellenállás, amely növeli a működési pontosságot, valamint egy félvezető dióda, amely korlátozza a tekercs túlfeszültségét. Ezen kívül a szerkezetben lehet egy, az érintkezőkkel párhuzamosan kapcsolt kondenzátor a szikrázás csökkentésére.

A készülék működését érthetőbbé tehetjük, ha több blokkra bontjuk:

• végrehajtó – ez egy érintkezőcsoport, amely zárja/nyitja az elektromos áramkört;
• köztes – a tekercs, a mag és a mozgó horgony működteti a végrehajtó blokkot;
• irányító – ebben a relében alakítja át az elektromos jelet mágneses mezővé.

Mivel az érintkezők helyzetének átkapcsolásához egyetlen elektromos impulzus szükséges, arra lehet következtetni, hogy ezek a készülékek csak a kapcsolás pillanatában fogyasztanak feszültséget. Ez jelentősen energiát takarít meg, ellentétben a hagyományos átmenő kapcsolókkal.

Az impulzusrelé második fajtája az elektronikus típus. A működéséért a mikrokontroller felel. A köztes blokk itt egy tekercs vagy félvezető kapcsoló. Az olyan elemek, mint a programozható logikai vezérlők használata az áramkörben lehetővé teszi a relé kiegészítését, például időzítővel.

Az ilyen típusú készülékben nincsenek mechanikus mozgó alkatrészek. A működést egy, a vezérlőjelet felismerő érzékelő és a szilárdtest-elektronika végzi, amely kapcsolja az áramkört.

Típusok, jelölések és előnyök

Az impulzusrelék fő típusai az elektromechanikus és az elektronikus. Az elektromechanikusak továbbá a működési elv szerint osztályozhatók.

Az impulzus eszközök fajtái

Ez azt jelenti, hogy az erőátviteli érintkezők átkapcsolása a mágnes erejétől eltérő erők felhasználásával is történhet.

Az alábbiakra oszthatók:

• elektromágneses;
• indukciós;
• magnetoelektromos;
• elektrodinamikus.

Az elektromágneses berendezéseket az automatikai rendszerekben gyakrabban használják, mint a többieket. Ezek elég megbízhatóak a működés egyszerű módszerének köszönhetően, ami a ferromágneses magban ható elektromágneses erőkön alapul, feltéve, hogy a tekercsben áram folyik.

Az elektromágneses relék érintkezőire a keret fejt ki hatást, amely az egyik helyzetben a maghoz húzódik, a másikba pedig a rugó visszahúzza.

A horgony, azaz a mágneses tulajdonságokkal bíró lemez, az elektromágneshez húzódik, amely egy, a járommal ellátott tekercre tekert rézhuzal.

Az indukciós típusok működési elve az áramok – a váltakozó áram és az indukált mágneses flususok, illetve maguk a flususok – kölcsonhatásán alapul. Ez a kölcsönhatás forgatónyomatékot hoz létre, amely mozgásba hozza a két elektromágnes között elhelyezkedő rézkorongot. A korong forogva zárja és nyitja az érintkezőket.

A magnetoelektromos készülékek működése a forgó keretben folyó áram és az állandó mágnes által létrehozott mágneses mező kölcsönhatásán alapul. Az érintkezők zárását/nyitását a keret forgása vezérli.

A típusukhoz képest az ilyen relék nagyon érzékények. Azonban nem terjedtek el széles körben, mert a kioldási idejük 0,1-0,2 másodperc, ami hosszúnak számít.

Elektrodinamikus relék a mozgó és álló áramtekercsek között fellépő erő hatására működnek. Az érintkezők zárásának módja ugyanaz, mint a magnetoelektromos készülékben. A különbség csak annyi, hogy a munkarésben az indukció elektromágneses úton jön létre.

Az elektronikus modellek szerkezetileg szinte megegyeznek az elektromechanikusokkal. Ugyanazokkal a blokkokkal rendelkeznek: végrehajtó, közbenső és vezérlő. A különbség csak az utóbbiban van. A kapcsolás vezérlése a nyomtatott áramköri lapon lévő mikrokontroller részét képező félvezető diódával történik.

Ebben a készülékben a félvezetők szerepét tranzisztorok és tirisztorok töltik be. Bár elviselik a poros és vibrációs körülményeket, érzékenyek a rövid idejű áram- és feszültség-túlterhelésekre.

Ez a relétípus kiegészítő modulokkal van felszerelve. Például egy időzítő lehetővé teszi a világításvezérlési program végrehajtását egy adott időintervallum után. Ez kényelmes az energia megtakarításához, amikor nincs szükség a berendezés működésére. Ha szükséges a lámpa kikapcsolása, a gomb dupla megnyomásával megtehető.

A fő relé típusok előnyei és hátrányai

A félvezető kapcsolóktól eltérően az elektromechanikus kapcsolók a következő előnyökkel rendelkeznke:

1. Viszonylag alacsony költség az olcsó alkatrészek miatt.
2. Kis hő keletkezik a bekapcsolt érintkezőkön a gyenge feszültségesés miatt.
3. Erős, 5 kV-os szigetelés jelenléte a tekercs és az érintkezőcsoport között.
4. Nem érzékeny a túlfeszültség-impulzusok, villámzavarok, nagy teljesítményű elektromos berendezések kapcsolási folyamataainak káros hatására.
5. Legfeljebb 0,4 kV terhelésű vezetékek vezérlése kis készülékméret mellett.

10 A-es áramú áramkör zárásakor egy kis méretű relében a tekercsen kevesebb mint 0,5 W oszlik el. Míg az elektronikus megfelelőnnél ez az érték meghaladhatja a 15 W-ot. Ennek köszönhetően nem merül fel hűtési probléma, és nincs káros hatás a környezetre.

A hátrányai közé tartozik:

1. Kopás és problémák induktív terhelések és nagy egyenfeszültségek kapcsolásakor.
2. Az áramkör be- és kikapcsolása rádiózavarokat generál. Ez árnyékolás beépítését vagy a zavarérzékeny berendezésektől való távolság növelését teszi szükségessé.
3. Viszonylag hosszú bekapcsolási idő.

Egy másik hátrány a folyamatos mechanikai és elektromos kopás a kapcsolás során. Ide tartozik az érintkezők oxidációja és szikrakisülések okózta sérülése, valamint a rugóblokok deformációja.

A szerelés során figyelembe kell venni, hogy a kontaktor elektromechanikus kivitele hibásan működhet, ha vízszintes helyzetben van.

Az elektromechanikusokkal ellentétben az elektronikus relék a mikrovezérlőn keresztül irányítják a közbenső blokkot.

Az elektronika előnyei és hátrányai az F&F cég készülékeinek példáján keresztül elemezhetők az ABB márkához viszonyítva, amely mechanikát gyárt.

Az első típusú kapcsolók előnyei közül kiemelhetők:

• nagy biztonság;
• magas kapcsolási sebesség;
• piaci elérhetőség;
• működési módot jelző visszajelzések;
• kiterjesztett funkcionalitás;
• csendes működés;

Ezenkívül a vitathatatlan előny több szerelési lehetőségben rejlik – nemcsak az elosztószekrény DIN-sínjére, hanem aljzatdobozba is lehetséges a felszerelés.

Az F&F elektronika hátrányai az ABB mechanikájához viszonyítva:

• működési zavar áramellátási hibák esetén;
• túlmelegedés nagy áramok kapcsolásakor;
• látható ok nélküli hibák lehetségesek;
• a készülék lekapcsolása a hálózati feszültség rövid idejű kikapcsolásakor;
• nagy ellenállás zárt állapotban;
• egyes relék csak egyenáramon működnek;
• A félvezető áramkör nem engedi át azonnal az áramot a szokásos irányba.

A jelzett hiányosságok ellenére az elektronikus kapcsolók folyamatosan fejlődnek, és az elektromechanikusokhoz képest nagyobb funkcionális potenciáljuk miatt várhatóan ezek lesznek az elterjedtebbek.

Az összezavarodás elkerülése végett a gyártó a termék lehető legrészletesebb jellemzőit tünteti fel a bolt katalógusaiban és a készülék műszaki adatlapján.

Alapvető jellemző paraméterek

A relék a rendeltetésük és alkalmazási területük függvényében több ismérv szerint osztályozhatók:

• visszatérési tényező – a horgony kilépési áramának és a behúzási áramának aránya;
• kilépési áram – maximális értéke a tekercs kapcsain a horgony kilépésekor;
• behúzási áram – minimális értéke a tekercs kapcsain a horgony visszatérésekor az eredeti helyzetbe;
• beállítási érték – a relében beállított működési szint a megadott határokon belül;
• működési érték – a bemeneti jel értéke, amelyre a készülék automatikusan válaszol;
• névleges értékek – a feszültség, áram és egyéb, a relé működésének alapját képező mennyiségek.

Az elektromágneses eszközök a működési idő szerint is osztályozhatók. A leghosszabb késleltetés az időreléknél van – több mint 1 másodperc, annak lehetőségével, hogy ezt a paramétert beállíthassuk. Ezt követik a lassúak – 0,15 másodperc, a normálak – 0,05 másodperc, a gyorsak – 0,05 másodperc. És a leggyorsabbak, a tehetetlenségmentesek – kevesebb mint 0,001 másodperc.

A termékjelölések értelmezése

A kontaktor jelölésének kódja gyakran megtalálható a boltok katalógusaiban és magán a készüléken. Teljes leírást ad a szerkezeti jellemzőkről, a rendeltetésről és az alkalmazási feltételeikről.

A jelölés összetétele bontható a REP-26 elektromágneses közbenső relén. Váltakozó áramú áramkörökben használják 380 V-ig, egyenáramúban 220 V-ig.

A jelölés megértéséhez a feliratot blokkokra kell bontani, és alkalmazni kell a szakreferenciákban található leíró táblázatokat.

Ilyen formában nézhet ki a termék megjelölése a boltban: REP 26-004A526042-40UHL4.

REP 26 – XXX X X XX XX X – 40XXX4. Ez a fajta jelölés a következőképpen bontható:

• 26 – sorozatszám;
• XXX – az érintkezők típusa és száma;
• X – a kapcsolás kopásállósági osztálya;
• X – a bekapcsoló tekercs típusa, a relé visszatérési típusa és az áram neme;
• XX – a beépítési mód és a vezetékcsatlakozás szerinti kivitel;
• XX – a tekercs áramának vagy feszültségének értéke;
• X – kiegészítő szerkezeti elemek;
• 40 – az IP szabvány vagy a GOST 14254 szerinti védelmi szint;
• XXX4 – a GOST 15150 szerinti alkalmazási klímazóna.

A klímakivitel lehet: UHL – hideg és mérsékelt éghajlatra, vagy O – trópusi vagy általános klímakivitel.

A speciális jelölési táblázatok szerint a vizsgált eszköz egy elektromágneses közbenső relé, négy váltóérintkezővel, A kapcsolási szilárdsági osztállyal, egyenáramot használ. Aljzatrögzítéssel rendelkezik, lamellákkal a külső vezetékek forrasztásához, 24 V feszültségű tekercsel és kézi kezelőszervvel.

Többféle bekötési kapcsolási rajz

Többféle szerelési változat létezik, mindegyiknek megvannak a maga sajátosságai, előnyei és hátrányai.

A RIO-1 relé érintkezőinek jelölése a következő megfejtéssel rendelkezik:

• N – nullavezető;
• Y1 – bekapcsolási bemenet;
• Y2 – kikapcsolási bemenet;
• Y – be- és kikapcsolási bemenet;
• 11-14 – normálisan nyitott típusú kapcsolóérintkezők.

Ezeket a jelöléseket a relé modellek többségén használják, de az áramkörbe való csatlakoztatás előtt további tájékozódás céljából érdemes megtekinteni a termék adatlapján.

A bemutatott villamosítási rajz a világítás három helyről történő vezérlésére szolgál, relé és három rögzítés nélküli nyomógombos kapcsoló segítségével.

Ebben a rajzban a relé teljesítményérintkezői 16 A áramot használnak. A vezérlőáramkörök és a világítási rendszerek védelmét egy 10 A-es megszakító biztosítja. Következésképpen a vezetékek átmérője nem lehet kisebb 1,5 mm²-nél.

A nyomógombos kapcsolók párhuzamosan vannak kötve. A piros vezeték – fázis, mindhárom nyomógombos kapcsolón keresztül megy a 11-es teljesítményérintkezőre. A narancssárga vezeték – a kapcsolási fázis, az Y bemenetre érkezik. Ezt követően kilép a 14-es kapocsból, és a lámpákhoz megy. A nullavezető a sínről csatlakozik az N kapocshoz és a lámpatestekhez.

Ha a fény eredetileg be volt kapcsolva, akkor bármelyik kapcsoló megnyomásakor a fény kialszik – a fázisvezeték rövid időre az Y kapocsra kapcsolódik, és a 11-14 érintkezők szétnyílnak. Ugyanez történik bármely másik kapcsoló későbbi megnyomásakor is. De a 11-14 érintkezők megváltoztatják a helyzetüket, és a fény bekapcsol.

A bemutatott kapcsolás előnye a váltó- és keresztkapcsolókkal szemben nyilvánvaló. Rövidzárlat esetén azonban a hiba észlelése némi nehézséget okoz, ellentétben a következő változattal.

Ez a kapcsolás lehetővé teszi a vezetékek megtakarítását, mivel a vezérlőkábelek keresztmetszetét 0,5 mm²-re lehet csökkenteni. Viszont meg kell vásárolni a második védelmi készüléket.

Ez egy kevésbé elterjedt bekötési változat. Ugyanolyan, mint az előző, de a vezérlő- és világítási áramkörök saját védelmi megszakítóval rendelkeznek, 6 A, illetve 10 A névleges áramerősséggel. Ez megkönnyíti a hibák felderítését.

Ha szükség van arra, hogy több világítási csoportot külön relékkel vezéreljünk, akkor a kapcsolás némileg módosul.

Ez a bekötési mód kényelmesen használható a világítás egész csoportokban történő be- és kikapcsolására. Például egy többszintű csillár vagy egy műhely összes munkahelyének világításának egyszerre történő leoltására.

Az impulzusrelék használatának egy másik változata a központi vezérlésű rendszer.

A kapcsolás azért kényelmes, mert egyetlen gombnyomással le lehet kapcsolni az összes világítást, amikor elhagyjuk a házat. Visszatérve pedig ugyanígy be lehet kapcsolni.

Ebbe a kapcsolásba két kapcsoló kerül az áramkör zárásához és nyitásához. Az első gomb csak a világítási csoportot kapcsolhatja be. Ekkor a «BE» kapcsoló fázisa az egyes relék Y1 kapcsaira kerül, és a 11-14 érintkezők záródnak.

A nyitó kapcsoló az első kapcsolóhoz hasonlóan működik. A kapcsolás azonban az egyes kapcsolók Y2 kapcsaira történik, és az érintkezői az áramkör nyitott állapotába kerülnek.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A videóanyag bemutatja az ilyen típusú eszközök felépítését, működését, alkalmazását és létrejöttének történetét:

A következő részletesen ismerteti a félvezetős vagy elektronikus relék működési elvét:

Az impulzusrelék használata egyre szélesebb körben terjed a modern villamosítási rendszerekben. A világításvezérlés funkcionalitásával és rugalmasságával, az anyagmegtakarítással és a biztonsággal szemben támasztott növekvő követelmények folyamatos lendületet adnak a kontaktorok tökéletesítésének.

Méretük csökken, szerkezetük egyszerűsödik, növelve a megbízhatóságot. Az alapvetően új technológiák alkalmazása a működésben lehetővé teszi, hogy poros gyártási környezetben, rezgés, mágneses terek és nedvesség jelenlétében is használhatóak legyenek.

Kérem, írja meg hozzászólását az alábbi blokkban. Tegye fel kérdéseit, ossza meg hasznos információit a cikk témájával kapcsolatban, amely hasznos lesz a weboldal látogatói számára. Meséljen arról, hogyan választotta ki és szerelte fel az impulzus kapcsolót.