Przekaźniki elektromagnetyczne: Budowa, Działanie i Zastosowania

Przekaźnik elektromagnetyczny to kluczowy element wielu obwodów. Jak działa to urządzenie? Gdzie znajduje szerokie zastosowanie? Poznaj jego budowę i zasadę działania.

Czym jest przekaźnik elektromagnetyczny?

Przekaźnik jest ważnym elementem w elektronice. To urządzenie elektryczne lub elektroniczne. Zaprojektowano je do zmiany stanu w obwodach wyjściowych. Przekaźniki elektromagnetyczne to przełączniki elektromechaniczne. Steruje się nimi elektrycznie. Urządzenie reaguje na zmianę wielkości fizycznej. Może to być napięcie lub natężenie prądu. Przekaźniki reagują także na temperaturę. Częstotliwość lub kąt fazowy również wywołują reakcję. Przekaźniki dzielą się na kontaktowe i bezkontaktowe.

Historia przekaźników

Pierwszy przekaźnik elektromagnetyczny powstał w 1835 roku. Wynalazł go Joseph Henry. Był to amerykański fizyk. Jego praca opierała się na elektromagnetyzmie. Prawo indukcji elektromagnetycznej sformułował Michael Faraday. Zrobił to w 1831 roku. Te odkrycia umożliwiły rozwój przekaźników.

Budowa przekaźnika elektromagnetycznego

Przekaźnik elektromagnetyczny ma prostą budowę. Składa się z kilku głównych części. Te części współpracują ze sobą. Zapewniają prawidłowe działanie urządzenia. Przekaźnik elektromagnetyczny zbudowany jest z cewki, kotwicy i styków. Posiada także rdzeń ferromagnetyczny.

Cewka przekaźnika

Cewka jest kluczowym elementem przekaźnika. To ona generuje pole magnetyczne. Dzieje się to, gdy płynie przez nią prąd. Elektromagnes generuje to pole. Wzór na indukcyjność cewki to L= ψ B/ I. Indukcyjność L podaje się w henrach [H]. Strumień magnetyczny ψ B podaje się w weberach [Wb]. Natężenie prądu I podaje się w amperach [A].

Styki przekaźnika

Styki przekaźnika mogą zewrzeć lub rozewrzeć obwód. Wpływa to na przepływ prądu. Przekaźniki mają zazwyczaj 1 lub 2 komplety styków. Istnieją różne konfiguracje styków. Styki NO są normalnie otwarte. Styki NC są normalnie zamknięte. Styki COM to styki wspólne. Oznaczenia styków obejmują również SPDT, SPST, DPDT.

• SPDT: pojedynczy styk przełączany
• SPST: pojedynczy styk zwierny
• DPDT: podwójny styk przełączany
• NO: styki rozwarte w stanie beznapięciowym
• NC: styki zamknięte w stanie beznapięciowym

Kotwica i rdzeń

Kotwica to ruchomy element. Elektromagnes przyciąga kotwiczkę. Rdzeń ferromagnetyczny wzmacnia pole magnetyczne. Kotwica porusza stykami. Umożliwia to przełączenie obwodów.

Obudowa przekaźnika

Obudowa chroni elementy wewnętrzne przekaźnika. Zabezpiecza przed uszkodzeniami mechanicznymi. Chroni także przed kurzem. Obudowy mają różny stopień ochrony. Typowy stopień ochrony to IP20.

Zasada działania przekaźnika elektromagnetycznego

Przekaźnik działa na zasadzie przełączania styków. Wykorzystuje do tego prąd o niewielkim natężeniu. Przekaźnik elektromagnetyczny używa elektromagnesu. Wykonuje on pewną czynność. Elektromagnes przyciąga kotwiczkę. Ruch kotwiczki przełącza styki.

Proces przełączania

Podanie napięcia na cewkę powoduje przepływ prądu. Prąd tworzy pole magnetyczne. Pole przyciąga kotwicę. Kotwica jest ruchoma. Jej ruch powoduje zmianę stanu styków. Styki normalnie otwarte (NO) zamykają się. Styki normalnie zamknięte (NC) otwierają się. Odłączenie napięcia od cewki powoduje zanik pola. Kotwica wraca do pozycji spoczynkowej. Styki wracają do stanu początkowego.

Rodzaje przekaźników

Istnieją różne rodzaje przekaźników. Dzielimy je ze względu na zasadę działania. Wyróżniamy przekaźniki elektromagnetyczne i elektroniczne. Są też przekaźniki czasowe. Przekaźniki prądowe reagują na prąd. Przekaźniki napięciowe reagują na napięcie.

Przekaźniki elektromagnetyczne

Przekaźniki elektromagnetyczne działają na zasadzie elektromagnesu. Są precyzyjne i niezawodne. Dzielą się ze względu na moc. Wyróżniamy przekaźniki małej mocy. Mają one mniej niż 1 W. Przekaźniki średniej mocy mają do 9 W. Przekaźniki dużej mocy mają ponad 10 W. Prędkość sterowania może być różna. Są przekaźniki wolne, szybkie, bezinercyjne. Niektóre wymagają regulacji. Ustawia się wtedy optymalne parametry pracy.

Przekaźniki elektroniczne (statyczne, półprzewodnikowe)

Przekaźniki elektroniczne nie mają ruchomych części. Wykorzystują technologie półprzewodnikowe. Stosują triaki, tranzystory, tyrystory. Pozwalają na znacznie większą częstotliwość pracy. Działają szybciej niż przekaźniki elektromagnetyczne.

Inne typy przekaźników

Przekaźniki czasowe wprowadzają opóźnienie. Reagują z pewnym opóźnieniem czasowym. Przekaźniki priorytetowe sterują zasilaniem. Priorytetyzują odbiory. Przekaźniki bezpieczeństwa służą do ochrony. Zapewniają bezpieczne wyłączanie obwodów. Przekaźniki zatrzaskowe utrzymują stan. Pozostają w danym stanie po zaniku sygnału sterującego.

Zastosowania przekaźników elektromagnetycznych

Przekaźniki elektromagnetyczne mają szerokie zastosowanie. Stosuje się je w różnych dziedzinach. Znajdują miejsce w przemyśle samochodowym. Używa się ich w telekomunikacji. Są obecne w energetyce. Stosuje się je w medycynie. Używa się ich w wielu innych branżach. Są stosowane we wszelkiego rodzaju urządzeniach. Dotyczy to sprzętu przemysłowego. Stosuje się je także w sprzęcie gospodarstwa domowego.

Zastosowania w motoryzacji

Przekaźnik samochodowy to kluczowy element układu elektrycznego pojazdu. Zapewnia właściwy przepływ prądu. Kieruje prąd z akumulatora do odbiornika. Służy do sterowania prądem w obwodach samochodowych. Przekaźniki są odpowiedzialne za różne funkcje. Sterują elektryczne szyby. Otwierają i zamykają centralny zamek. Odpowiadają za ogrzewanie wnętrza samochodu. Przekaźnik rozrusznika odpowiada za przekazywanie prądu do rozrusznika. Współczesne samochody stosują trzy główne rodzaje przekaźników elektrycznych. Przykłady zastosowania obejmują rozrusznik, światła, klimatyzację, wycieraczki, systemy alarmowe.

Zastosowania w automatyce przemysłowej

Przekaźniki są stosowane w automatyce. Dotyczy to zastosowań domowych i komercyjnych. Umożliwiają kontrolę i sterowanie różnymi urządzeniami elektrycznymi. Używa się przekaźników do podawania sygnałów sterujących. Kieruje się je do programowalnych sterowników logicznych (PLC). Przekaźniki umożliwiają izolację sygnałów. Separują obwody sterujące od obwodów wykonawczych. Zapewnia to bezpieczeństwo i niezawodność systemu.

Zalety i parametry przekaźników elektromagnetycznych

Przekaźniki elektromagnetyczne oferują wiele korzyści. Są proste w budowie. Cechuje je niezawodność i trwałość. Mają długą żywotność. Nie mają elementów narażonych na zużycie mechaniczne. Są odporne na ekstremalne warunki środowiskowe. Dotyczy to wilgoci, pyłu czy wibracji. Zapewniają ochronę układu elektrycznego. Zwiększają niezawodność systemów. Mogą przyczynić się do oszczędności energii.

Kluczowe parametry

Wybierając przekaźnik, zwróć uwagę na parametry. Podstawowe parametry to napięcie sterujące cewki. Ważny jest maksymalny prąd przełączania styków. Istotna jest maksymalna częstotliwość pracy. Należy sprawdzić rezystancję cewki. Liczy się też wytrzymałość napięciowa. Obciążalność styków wynosi od 1 do 10 A. Napięcie cewki to często 12 V lub 24 V. Trwałość przekaźników sięga kilkudziesięciu milionów łączeń. Rezystancja styków to typowo 100 mΩ. Maksymalne napięcie pracy może wynosić 12 V lub więcej. Typowy przekaźnik ma 5 wyprowadzeń. Niektóre mają 4 wyprowadzenia. Typowy pobór mocy to 100mW.

Parametr	Zakres/Wartość
Obciążalność styków	1 do 10 A
Napięcie cewki	12 V lub 24 V
Trwałość łączeniowa	Do kilkudziesięciu milionów
Rezystancja styków	100 mΩ
Typowy pobór mocy	100mW

Typowe wartości parametrów przekaźników

Na co zwrócić uwagę przy wyborze przekaźnika?

Dobór odpowiedniego przekaźnika jest kluczowy. Zapewni to długowieczność urządzenia. Należy sprawdzić, czy przekaźnik przełączy obciążenia. Dotyczy to obciążeń indukcyjnych lub pojemnościowych. Nie stosuj przekaźników AC w obwodach DC. Nie stosuj przekaźników DC w obwodach AC. Przed podłączeniem sprawdź napięcie zasilania cewki. Sprawdź także wartość obciążenia na stykach. Zapewnij prawidłowe zasilanie dla cewki. Poprawnie podłącz linię obciążeniową. Uwzględnij polaryzację, jeśli występuje. Sprawdź działanie przekaźnika po podłączeniu.

• Sprawdź typ obciążenia (indukcyjne/pojemnościowe).
• Używaj przekaźników zgodnych z typem prądu (AC/DC).
• Weryfikuj napięcie cewki i obciążenie styków.
• Podłączaj zgodnie ze schematem.
• Sprawdź działanie po instalacji.

W urządzeniach o dużym poborze mocy stosuj styczniki. Są one przeznaczone do większych prądów.

Przekaźniki a styczniki – różnice

Przekaźniki i styczniki to urządzenia załączające. Oba wykorzystują elektromagnes. Styczniki są przeznaczone do większych prądów. Stosuje się je do załączania silników. Przekaźniki są mniejsze. Służą do sterowania sygnałami. Przełączają mniejsze obciążenia. Styczniki mają często dodatkowe styki pomocnicze.

Przekaźniki w praktyce – przykłady i dostawcy

Przekaźniki są powszechnie używane. Znajdują zastosowanie w automatyce przemysłowej. Są elementem sterowników PLC. W motoryzacji sterują kluczowymi funkcjami. Awaria przekaźnika rozrusznika objawia się problemami z zapłonem. Rozrusznik może się nie wyłączać. Mogą wystąpić nieregularne starty. Czasem słychać tykanie z przekaźnika. Czyszczenie przekaźnika rozrusznika pomaga. Należy robić to regularnie. Koszt wymiany przekaźnika rozrusznika to około 150 złotych.

Na rynku działa wielu producentów przekaźników. Firma Finder pracuje od 1954 roku. Oferuje ponad 12.000 różnych produktów. Pepperl+Fuchs to pionier w technologii czujników. Weidmuller dostarcza rozwiązania od ponad 160 lat. Relpol to znany producent przekaźników. Portale takie jak iAutomatyka.pl dostarczają wiedzy o automatyce.

Podsumowanie

Przekaźniki elektromagnetyczne to wszechstronne urządzenia. Ich prostota i niezawodność czynią je popularnymi. Znajdują zastosowanie od domowej automatyki po przemysł ciężki. Znajomość ich budowy i działania jest kluczowa. Pozwala to na prawidłowy dobór i eksploatację. Dzięki swojej trwałości służą przez lata.

Dzięki swojej prostocie, niezawodności i trwałości przekaźniki znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach.