Impulsrelæ til lysstyring: hvordan det fungerer, typer, mærkning og tilslutning

For at opfylde moderne krav til belysning i lejligheder, kontorer og virksomheder anvendes komplekse elektrificeringssystemer. Ved deres design bruges en række udstyr til at løse specifikke opgaver, som løbende forbedres.

Således er impulsrelæet til lysstyring fra flere steder begyndt at blive brugt relativt for nylig. Det erstatter gradvist standardkredsløb med gennemgangskontakter.

Hvor kan impulsrelæet anvendes?

Indførelsen af denne enhed til husholdningsbrug forklares med en simpel bekvemmelighed. Det gør det nemlig muligt at kontrollere belysningen fra mindst to punkter.

I en lejlighed kan det være et soveværelse, hvor tænding sker ved indgangen, og slukning ved sengen. På kontorer er det lange gange, trappeopgange og store konferencelokaler.

Brugen af to kontakter til belysning af trappen er blevet en nødvendighed. Ved at tænde lyset på første sal er det logisk at slukke det med den anden kontakt ovenpå.

Trepunktsstyring kan klares af gennemgangs- og krydskontakter. Dette kredsløb er stadig meget udbredt. Men det har også åbenlyse ulemper.

For det første er det et ret kompliceret system at installere, hvor elektriciteten går gennem hovedafbryderen, fordelerboksen, kontakterne selv og derefter til belysningslamperne. Fejl opstår ofte under installationen. Hvis der kræves mere end tre styringssteder, bliver kredsløbet mere komplekst.

Kredsløbet viser tydeligt overbelastningen af ledninger: fra den første kontakt – fem, fra den anden – seks, fra den første og anden baggrundsbelysning – tre kabler hver.

For det andet har alle ledninger samme tværsnit, da de bruger strøm med samme spænding, hvilket påvirker de samlede omkostninger. Det inkluderer også prisen på gennemgangskontakter, som er flere gange højere end prisen på almindelige kontakter.

Men behovet for at bruge et impulsrelæ kommer ikke kun fra komforthensyn. Det bruges også til signalering og beskyttelse.

For eksempel på en industrivirksomhed, til at starte produktionsprocesser, der kræver høj elektrisk effekt, gør dette apparat det muligt at beskytte operatøren. Da det fungerer med lavspændingsstrømme eller styres helt fjernbetjent.

Opbygning og funktionsprincip

I ordets almindelige betydning er et relæ en elektroteknisk mekanisme, der lukker eller åbner et elektrisk kredsløb baseret på bestemte elektriske eller andre parametre, der påvirker det.

Hans ikke-kommutative konstruktion blev opfundet allerede i 1831 af J. Henry. To år senere blev den taget i brug til at understøtte S. Morses telegraf.

Man kan skelne mellem to hovedgrupper: elektromekaniske og elektroniske. I den første type udfører en mekanisme arbejdet, mens i den anden står et printkort med mikrocontroller for alt. Det er praktisk at se på dets funktion ved hjælp af et eksempel på et elektromekanisk relæ, som er et impulsrelæ.

Ved valg af relæets driftsform skal man tage hensyn til tændfrekvensen, strømmens art og størrelse samt arten af de testede belastninger.

Konstruktionsmæssigt kan det beskrives som følger:

1. Spole – en kobbertråd viklet på en base af ikke-magnetisk materiale. Den kan være i stofisolering eller belagt med lak, der ikke leder elektricitet.
2. Kerne, der indeholder jern og aktiveres, når elektrisk strøm løber gennem spolens vindinger.
3. Bevægeligt anker – en plade, der er fastgjort til ankeret og påvirker slutkontakterne.
4. Kontaktsystem – direkte omskifter af kredsløbets tilstand.

Relæets funktion er baseret på fænomenet elektromagnetisk kraft. Den opstår i spolens ferromagnetiske kerne, når der sendes strøm gennem den. Spolen fungerer i dette tilfælde som et trækorgan.

Kernen i den er forbundet med det bevægelige anker, som aktiverer effektkontakterne og udfører omskiftning. De kan være af typen normalt åben/normalt lukket. Nogle gange kan kontaktblokken indeholde både åbne og lukkede forbindelsestyper.

Når kredsløbet tændes, låser mekanismen denne position, som ændres ved gentagen impulsafgivelse og låses igen indtil næste ændring.

Til spolen kan der yderligere tilsluttes en modstand, der øger udløsningsnøjagtigheden, samt en halvlederdiode, der begrænser overspænding på viklingen. Derudover kan konstruktionen indeholde en kondensator monteret parallelt med kontakterne for at reducere gnistdannelse.

For en mere forståelig fremstilling af apparatets funktion kan man opdele det i flere blokke:

• udførende – en kontaktgruppe, der lukker/åbner et elektrisk kredsløb;
• mellemliggende – spolen, kernen og det bevægelige anker aktiverer den udførende enhed;
• styrende – i dette relæ omdannes det elektriske signal til et magnetfelt.

Da der kræves en enkelt elektrisk impuls for at skifte kontakternes position, kan man konkludere, at disse enheder kun forbruger spænding på skiftetidspunktet. Dette sparer betydeligt på elektriciteten i modsætning til almindelige trappeafbrydere.

En anden type impulsrelæ er den elektroniske type. En mikrokontroller styrer dens funktion. Den mellemliggende blok er her en spole eller en halvledernøgle. Brugen af elementer som programmerbare logiske controllere i kredsløbet gør det muligt at supplere relæet med f.eks. en timer.

I denne type enhed er der ingen mekaniske bevægelige dele. Funktionen udføres af en sensor, der genkender styresignalet, og faststof-elektronik, der kobler kredsløbet.

Typer, mærkning og fordele

De vigtigste typer impulsrelæer er elektromekaniske og elektroniske. De elektromekaniske klassificeres efter deres funktionsprincip.

Varianter af impulsanordninger

Det betyder, at omskiftning af strømkontakter kan ske med andre kræfter end magnetens kraft.

De opdeles i:

• elektromagnetiske;
• induktions-;
• magnetoelektriske;
• elektrodynamiske.

Elektromagnetiske anordninger bruges oftest i automatiseringssystemer. De er tilstrækkeligt pålidelige på grund af den enkle arbejdsmetode, der er baseret på virkningen af elektromagnetiske kræfter i en ferromagnetisk kerne, når der er strøm i spolen.

Påvirkningen af kontakterne i elektromagnetiske relæer udføres af en ramme, der i én position tiltrækkes af kernen og i den anden returneres af en fjeder.

Ankeret, dvs. en plade med magnetiske egenskaber, tiltrækkes af en elektromagnet, som er en kobbertråd viklet om en spole med et åg.

Induktionsrelæer har et funktionsprincip baseret på kontakt af strømme – vekselstrøm med inducerede magnetiske fluxer og fluxerne selv. Denne vekselvirkning skaber et drejningsmoment, der sætter en kobberdisk mellem to elektromagneter i bevægelse. Ved at rotere lukker og åbner den kontakterne.

Funktionen af magnetoelektriske enheder udføres ved vekselvirkning af strøm i en drejelig ramme med det magnetfelt, der skabes af en permanent magnet. Styring af kontakternes lukning/åbning sker ved dens rotation.

I forhold til deres type er sådanne relæer meget følsomme. De har dog ikke opnået stor udbredelse på grund af en reaktionstid på 0,1-0,2 sekunder, som anses for at være lang.

Elektrodynamiske relæer fungerer ved hjælp af kraften mellem en bevægelig og en fast strømspole. Kontakternes slutningsmetode er den samme som i et magnetoelektrisk apparat. Forskellen er kun, at induktionen i arbejdsluftspalten skabes elektromagnetisk.

Elektroniske modeller er konstruktionsmæssigt næsten identiske med elektromekaniske. De har de samme blokke: udførende, mellemliggende og styrende. Forskellen ligger kun i den sidste. Koblingsstyringen udføres af en halvlederdiode i en mikrocontroller på et printkort.

I dette apparat fungerer transistorer og tyristorer som halvledere. Selvom de modstår vanskelige støv- og vibrationsforhold, er de følsomme over for kortvarige strøm- og spændingsoverbelastninger.

Denne type relæ er udstyret med ekstra moduler. For eksempel gør en timer det muligt at udføre et belysningsprogram efter et bestemt tidsinterval. Det er praktisk til at spare strøm, når udstyret ikke er i brug. Hvis lyset skal slukkes, kan det gøres ved at trykke dobbelt på knappen.

Fordele og ulemper ved de vigtigste relætyper

I modsætning til halvlederkontakter har elektromekaniske omskiftere følgende fordele:

1. Relativt lav pris takket være billige komponenter.
2. Dannelse af en lille mængde varme på tændte kontakter på grund af lavt spændingsfald.
3. Tilstedeværelsen af kraftig isolation på 5 kV mellem spolen og kontaktgruppen.
4. Immunitet over for skadelig påvirkning fra overspændingsimpulser, lynforstyrrelser og koblingsprocesser i kraftige elektriske anlæg.
5. Styring af linjer med belastning op til 0,4 kV i en kompakt enhed.

Ved slutning af et kredsløb med en strøm på 10 A i et kompakt relæ spredes mindre end 0,5 W over spolen. Hos elektroniske modstykker kan dette tal være over 15 W. Derfor opstår der ingen problemer med køling og skade på atmosfæren.

Deres ulemper omfatter:

1. Slid og problemer ved kobling af induktive belastninger og høje spændinger ved jævnstrøm.
2. Tænding og slukning af kredsløbet ledsages af generering af radiostøj. Det kræver installation af afskærmning eller øget afstand til støjfølsomt udstyr.
3. Relativt lang reaktionstid.

Endnu en ulempe er den kontinuerlige mekaniske og elektriske slitage ved kobling. Dette omfatter oxidation af kontakter og skader fra gnister samt deformation af fjederblokke.

Ved montering skal det bemærkes, at den elektromekaniske version af kontaktoren kan fungere forkert, hvis den er i vandret position.

I modsætning til elektromekaniske relæer, styrer elektroniske relæer mellemblokken via en mikrokontroller.

Fordele og ulemper ved elektronik kan belyses gennem eksempler på apparater fra F&F i forhold til mærket ABB, der producerer mekanik.

Af fordelene ved den første type kontakter kan fremhæves:

• større sikkerhed;
• høj koblingshastighed;
• tilgængelighed på markedet;
• indikatoralarmer om driftstilstand;
• udvidet funktionalitet;
• støjsvag drift.

Derudover består en ubestridelig fordel i flere monteringsmuligheder – installation er mulig ikke kun på DIN-skinne i tavlen, men også i dåse.

Ulemper ved elektronik fra F&F sammenlignet med mekanik fra ABB:

• driftsforstyrrelser ved fejl i strømforsyningen;
• overophedning ved kobling af store strømme;
• mulige 'fejl' uden synlig årsag;
• fraklobling af enheden ved kortvarig spændingsafbrydelse i nettet;
• stor modstand i lukket position;
• nogle relæer fungerer kun med jævnstrøm;
• halvlederkredsløbet leder ikke straks strøm tilbage til normal retning.

På trods af de nævnte ulemper udvikler elektroniske kontakter sig konstant, og på grund af deres større funktionalitetspotentiale sammenlignet med elektromekaniske, forventes de at blive dominerende anvendt.

For at undgå forvirring giver producenten så detaljerede specifikationer som muligt i butikkens kataloger og i enhedens tekniske datablad.

Vigtigste karakteristiske parametre

Afhængigt af formål og anvendelsesområde kan relæer klassificeres efter flere kriterier:

• returkoefficient – forholdet mellem ankerets udløsningsstrøm og tiltrækningsstrøm;
• udløsningsstrøm – dens maksimale værdi ved spolens klemmer, når ankeret frigøres;
• tiltrækningsstrøm – dens minimumsværdi ved spolens klemmer, når ankeret vender tilbage til udgangsposition;
• indstillingsværdi – niveauet for aktiveringsstørrelsen inden for de indstillede grænser i relæet;
• aktiveringsstørrelse – værdien af indgangssignalet, som enheden automatisk reagerer på;
• nominelle værdier – spænding, strøm og andre størrelser, der ligger til grund for relæets funktion.

Elektromagnetiske enheder kan også opdeles efter aktiveringstid. Den længste forsinkelse er hos tidsrelæer – mere end 1 sekund, med mulighed for at indstille denne parameter. Derefter kommer langsomme – 0,15 sek., normale – 0,05 sek., hurtige – 0,05 sek. Og de hurtigste, inertifrie – mindre end 0,001 sek.

Fortolkning af produktmærkning

Kontaktorens mærkningskode kan ofte ses i butikkernes kataloger og på selve enheden. Den giver en fuldstændig beskrivelse af konstruktionsdetaljer, formål og anvendelsesbetingelser.

Beteegnelsen kan analyseres på det elektromagnetiske mellemrele REP-26. Det bruges i vekselstrømskredsløb op til 380 V og jævnstrøm op til 220 V.

For at forstå mærkningen skal du opdele teksten i blokke og anvende beskrivende tabeller, som findes i specialiserede opslagsværker.

Sådan kan produktets betegnelse se ud i butikken: REP 26-004A526042-40UKhL4.

REP 26 – XXX X X XX XX X – 40XXX4. Denne type betegnelse kan analyseres som følger:

• 26 – serienummer;
• XXX – kontakttype og antal;
• X – slidstyrkeklasse for kontaktdrift;
• X – type af indkoblingsspole, relæets returtype og strømtype;
• XX – konstruktion efter monterings- og ledningsforbindelsesmetode;
• XX – spolens strøm- eller spændingsværdi;
• X – ekstra konstruktionselementer;
• 40 – beskyttelsesgrad efter IP-standard eller GOST14254;
• XXX4 – klimazone for anvendelse i overensstemmelse med GOST 15150.

Klimaudførelsen kan være: UKhL – for koldt og tempereret klima, eller O – for tropisk eller generel klima.

Ifølge særlige betegnelsestabeller er den pågældende enhed et elektromagnetisk mellemrele med fire omskifterkontakter, slidstyrkeklasse A, der anvender jævnstrøm. Det har en stikmontering med lameller til lodning af eksterne ledninger, en spole med spænding 24 V og en manuel betjening.

Flere typer tilslutningsdiagrammer

Der findes flere monteringsmuligheder, hver med deres egne egenskaber, fordele og ulemper.

Betegnelsen for kontakterne på relæet RIO-1 er som følger:

• N – nulleder;
• Y1 – indkoblingsindgang;
• Y2 – udkoblingsindgang;
• Y – indgang til ind- og udkobling;
• 11-14 – kontakter af normalt åben type.

Disse betegnelser bruges på de fleste relæmodeller, men før tilslutning til kredsløbet bør du yderligere læse dem i produktets pas.

Det viste elektriske diagram bruges til at styre lyset fra tre steder ved hjælp af et relæ og tre trykknapper uden positionslåsning.

I dette diagram bruger relæets effektkontakter en strøm på 16 A. Beskyttelse af kontrolkredsløb og belysningssystemer sker med en 10 A automatsikring. Derfor har ledninger en diameter på mindst 1,5 mm².

Forbindelsen af trykkontakterne er parallel. Den røde ledning – fase, går gennem alle tre trykknapper til effektkontakt 11. Den orange ledning – koblingsfase, kommer til indgang Y. Derefter forlader den klemme 14 og går til pærerne. Nullederen fra samleskinnen forbindes til klemme N og til armaturerne.

Hvis lyset oprindeligt var tændt, vil lyset slukke, når man trykker på en hvilken som helst kontakt - der sker en kortvarig omskiftning af faseledningen til klemme Y, og kontakterne 11-14 åbner. Det samme sker ved efterfølgende tryk på en anden kontakt. Men kontakterne 11-14 skifter position, og lyset tænder.

Fordelen ved det viste diagram frem for trappe- og krydsomskiftere er indlysende. Men ved en kortslutning vil detektering af fejlen give nogle vanskeligheder, i modsætning til den næste mulighed.

Et sådant diagram sparer på ledningerne, da tværsnittet af styrekablerne kan reduceres til 0,5 mm². Man skal dog anskaffe en ekstra beskyttelsesanordning.

Dette er en mindre almindelig tilslutningsmetode. Den er den samme som den foregående, men styre- og belysningskredsløbene har deres egne beskyttelsesautomater på henholdsvis 6 A og 10 A. Dette gør fejlfinding lettere.

Hvis der er behov for at styre flere belysningsgrupper med et separat relæ, ændres diagrammet en smule.

Denne tilslutningsmetode er praktisk til at tænde og slukke belysning i hele grupper. For eksempel at slukke en flerlags lysekrone eller belysningen på alle arbejdspladser i en værksted med det samme.

En anden anvendelsesmulighed for impulsrelæer er et system med central styring.

Diagrammet er praktisk, fordi man kan slukke al belysning med én knap, når man går hjemmefra. Og når man vender tilbage, tænde det på samme måde.

I dette diagram tilføjes to kontakter til slutning og åbning af kredsløbet. Den første knap kan kun tænde belysningsgruppen. Samtidig vil fasen fra kontakten "TÆND" ankomme til klemme Y1 på hvert relæ, og kontakterne 11-14 lukkes.

Åbningskontakten fungerer på samme måde som den første kontakt. Men omskiftning sker til klemme Y2 på hver omskifter, og dens kontakter indtager positionen for kredsløbsåbning.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Videomaterialet fortæller om opbygning, funktion, anvendelse og historie bag denne type enheder:

Næste indslag beskriver detaljeret princippet for solid-state eller elektroniske relæer:

Brugen af impulsrelæer finder stadig bredere anvendelse i moderne elektrificeringssystemer. Øgede krav til funktionalitet og fleksibilitet i lysstyring, materialebesparelse og sikkerhed skaber et kontinuerligt incitament til forbedring af kontaktorer.

De bliver mindre og konstruktionsmæssigt enklere, hvilket øger pålideligheden. Brugen af helt nye teknologier i arbejdsgrundlaget gør det muligt at anvende dem under barske forhold med støv, vibrationer, magnetfelter og fugtighed.

Skriv gerne kommentarer i boksen nedenfor. Stil spørgsmål, del nyttig information om artiklens emne, som vil være nyttig for besøgende på webstedet. Fortæl om, hvordan du valgte og installerede impulsafbryderen.