Zaznacz stronę

Przekaźnikiem nazywamy urządzenie, które pod wpływem sygnałów elektrycznych sterujących o małej mocy załącza lub wyłącza kilka obwodów elektrycznych o mocy wielokrotnie większej.

Pod względem zasady budowy przekaźniki dzielimy na elektromechaniczne i bezstykowe. Przekaźniki elektromechaniczne dokonują łączenia obwodów elektrycznych za pomocą elementów ruchomych (zwory zwierającej styki), natomiast przekaźniki bezstykowe dokonują łączeń za pomocą zmiany rezystancji tranzystorów, tyrystorów lub lamp elektronowych — bez udziału elementów ruchomych. Stąd prędkość łączenia i trwałość przekaźników bezstykowych jest większa.

Przekaźniki elektromechaniczne mają bardzo prostą konstrukcję, a ponadto dzięki postępowi w technologii ich wytwarzania są bardzo trwałe i lanie. Są one odporne na krótkotrwałe przeciążenia i dzielą obwód rozwierany na dwie części odizolowane od siebie galwanicznie, co często jest konieczne. Dlatego w wielu dziedzinach są one powszechnie stosowane i nie opłaca się ich zastępować przekaźnikami bezstykowymi.

Istnieje wiele typów przekaźników elektromechanicznych, z których najbardziej rozpowszechnione są przekaźniki elektromagnetyczne.

Przekaźniki elektromagnetyczne mogą być pobudzane prądem stałym lub przemiennym. Więcej o tym można przeczytać na stronie www.falowniki.pl. W przekaźnikach prądu stałego rdzeń jest wykonany z litej stali lub z blach transformatorowych, natomiast w przekaźnikach prądu przemiennego rdzeń musi być wykonany z blach odizolowanych od siebie elektrycznie, ze względu na prądy wirowe.

W przekaźnikach prądu przemiennego należy zapobiegać drganiom kotwicy przekaźnika spowodowanym przez to, że siła przyciągania elektromagnesu zasilanego prądem przemiennym maleje do zera dwa razy w ciągu jednego okresu napięcia zasilającego uzwojenie. Drgań kotwicy unikamy przez wytworzenie dwu równoległych strumieni magnetycznych przesuniętych względem siebie w fazie . Dzięki nim siła wypadkowa działająca na kotwicę przekaźnika prądu przemiennego jest sumą dwu sił, z których jedna ma wartości zerowe w innych chwilach niż druga, a ponieważ obie siły są zawsze siłami przyciągającymi kotwicę, to siła wypadkowa nigdy nie maleje do zera (jeżeli tylko przez uzwojenie elektromagnesu z rozdzielonymi strumieniami płynie prąd przemienny).

W odróżnieniu od przekaźników ze sprężyną powrotną istnieją przekaźniki bez sprężyny powrotnej – tzw. przekaźniki polaryzowane. Zamiast sprężyny powrotnej mają one magnes trwały wbudowany w obwód magnetyczny przekaźnika tak, że zapewnia on dwa położenia stabilne kotwicy niezależnie od prądu płynącego w uzwojeniu cewki. Przekaźnik polaryzowany przypomina swym działaniem przerzutnik bistabilny. Zmianę położenia zestyków przekaźnika polaryzowanego osiągamy przez zmianę kierunku prądu magnesującego rdzeń elektromagnesu.

Zanik prądu magnesującego do zera nie zmienia położenia zestyków, ponieważ zwora jest utrzymywana stale w jednym z dwu stabilnych położeń, przez siłę przyciągania kotwicy przez magnes trwały przekaźnika polaryzowanego.

W układach sterowania programowego znalazły zastosowanie również przekaźniki działające ze zwłoką — tzw. przekaźniki czasowe.

Zwłokę czasu zwalniania przekaźników prądu stałego do ok. 1 s osiągamy przez zwieranie cewki lub nałożenie tulei miedzianej na rdzeń. Tuleja spełnia rolę zwartego zwoju i powoduje zwłokę zwalniania i zadziałania przekaźnika. Większe zwłoki zadziałania i zwalniania przekaźników uzyskujemy przez zastosowanie mechanizmów zegarowych. W tym przypadku czas zwłoki może być nastawiony dowolnie.

Odmianą przekaźników są styczniki. Można powiedzieć, że styczniki są przekaźnikami dużej mocy-. Styczniki są urządzeniami elektromechanicznymi przeznaczonymi do zamykania i przerywania obwodów elektrycznych z prądem od kilkunastu do kilkuset amperów.

Styczniki, podobnie jak przekaźniki, mają elektromagnes ze zworą zmieniającą stan zestyków. Przy przerywaniu dużych prądów powstaje łuk elektryczny. Powoduje on wypalanie styków, a nawet może uniemożliwić przerywanie prądu (jeśli zespawa styki lub nie zgaśnie). Dlatego zestyki w stycznikach są umieszczone w specjalnych komorach gaszących łuk. Niekiedy nawet zestyki są umieszczone w oleju gaszącym luk i chłodzącym zestyki.

Styczniki prądu stałego (pobudzane prądem stałym) wytrzymują większą liczbę łączeń w porównaniu ze stycznikami pobudzanymi prądem przemiennym. Jest to spowodowane lepszym dociskaniem zwory do styków w stycznikach prądu stałego.

O trwałości przekaźników i styczników decyduje jakość zestyków. Są one srebrzone lub złocone dla ochrony przed korozją i dla zapewnienia niezawodnych łączeń. Zestyki przekaźników i styczników należy chronić przed kurzem i innymi zanieczyszczeniami pogarszającymi jakość styku elektrycznego. Dlatego zestyki są zamykane w szczelne obudowy uniemożliwiające przedostawanie się zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu.

Zestyk kontaktronowy zwany kontaktronem, składa się z rurki szklanej 5 wypełnionej gazem chemicznie obojętnym względem styków. W rurce tej są zatopione dwie sprężyny stykowe 6 wykonane z materiału magnetycznie miękkiego o dużej przenikalności magnetycznej. Końce sprężyn stykowych zachodzą na siebie, ale tworzą szczelinę.

Jeżeli przez cewkę / przepuścimy prąd, to sprężyny stykowe magnesują się i ich końce przyciągają się zwierając styki. Po przerwaniu prądu w cewce pole magnetyczne wewnątrz zwojnicy zanika i sprężyny stykowe rozmagnesowują się. Na skutek siły sprężystości sprężyn, styki rozwierają się i sprężyny powracają do stanu poprzedniego.