Stykače na střídavý a stejnosměrný proud: Pochopení jejich typů a funkcí

Úvod

Definice slova Contactor

Elektrický stykač je elektromechanické zařízení používané k řízení toku elektrického proudu ve výkonových obvodech. Funguje jako spínač, který může otevírat nebo zavírat spoje v obvodu, což umožňuje dálkové ovládání elektrických zařízení, jako jsou motory, osvětlovací systémy a topná zařízení.

Klíčové součásti stykače

1. Elektromagnetická cívka: Jedná se o součást jádra, která při napájení vytváří magnetické pole. Toto magnetické pole přitahuje pohyblivou kotvu, která následně rozepíná nebo spíná kontakty uvnitř stykače.
2. Kontakty: Jedná se o vodivé prvky, které fyzicky vytvářejí nebo přerušují elektrické spojení. Stykače mají obvykle dva typy kontaktů:
   • Hlavní napájecí kontakty: Odpovídá za přenos silnoproudu do zátěže.
   • Pomocné kontakty: Používá se pro řídicí a signalizační účely, často ve spojení s jinými zařízeními.
3. Skříň: Stykač je umístěn v krytu, který chrání jeho vnitřní součásti před vlivy prostředí, jako je prach a vlhkost, a zajišťuje bezpečnost tím, že zabraňuje náhodnému kontaktu s částmi pod napětím.
4. Mechanismus potlačení oblouku: Aby se zabránilo vzniku oblouku při rozepnutí nebo sepnutí kontaktů, obsahují stykače často mechanismy, jako jsou obloukové žlaby určené k rychlému zhášení oblouků.

Pro třífázové napájení střídavým proudem je k dispozici 6 napájecích svorek a 2 svorky cívky (A1 a A2). Ze 6 svorek jsou 3 svorky L1, L2 a L3 připojeny jako vstup s hlavním napájením zpravidla z MCB a další 3 svorky T1, T2 a T3 jako výstup s motorem, ORL, časovačem a jiným řídicím obvodem.

Dodatečné zajištění pomocného bloku je zajištěno pomocí "NO" a "NC" podle použití přístroje, jak je znázorněno na schématu svorek stykače AC.

Zásluhy na https://peacosupport.com/blog/what-is-contactor

Princip fungování

Jak je znázorněno na obrázku, proud přiváděný ve formě střídavého nebo stejnosměrného proudu na svorku cívky A1 dodává cívce energii tím, že vytváří elektromagnetické pole, které přivádí pohyblivou část cívky do kontaktu s pevnou částí. Nyní začne ze vstupní svorky "R Y B" stykače protékat proud na výstup stykače a působí jako spínač. Zatímco další svorka cívky A2 je připojena k nulovému vodiči, čímž se obvod uzavře.

Po zastavení napájení stykače se pohyblivá cívka stykače vrátí do původní polohy díky síle, kterou působí vratná pružina. V tomto okamžiku nepoteče žádný proud ze vstupu na výstup stykače a ten bude fungovat jako vypínač.

Následuje schéma ovládacích vodičů pro DOL.

Typy stykačů

• Stykače na střídavý proud: Jsou určeny pro aplikace střídavého proudu, které se běžně vyskytují v průmyslových strojích a osvětlovacích systémech.
• Stykače stejnosměrného proudu: Speciálně pro stejnosměrné aplikace, jako jsou elektrická vozidla a systémy obnovitelných zdrojů energie.

Rozdíl mezi stykači na střídavý a stejnosměrný proud

Rozdíly mezi Stykače na střídavý proud a Stykače na stejnosměrný proud jsou významné, především kvůli jejich konstrukčním a provozním vlastnostem. Zde je podrobné srovnání:

Hlavní rozdíly

Funkce	Stykač střídavého proudu	Stykač stejnosměrného proudu
Konstrukce cívky	Tenká a dlouhá cívka z mědi.	Krátký a tlustý závit, často vyrobený z litiny nebo pevného materiálu.
Materiál jádra	Vyrobeno z laminovaných křemíkových ocelových plechů pro snížení vířivých proudů.	Vyrobeno z masivní měkké litiny nebo lité oceli, bez nutnosti laminování.
Elektrický odpor	Nižší odpor, generuje více tepla.	Vyšší odpor, generuje méně tepla.
Potlačení oblouku	Používá mřížková oblouková hasicí zařízení.	Používá magnetická hasicí zařízení pro dmýchání oblouku.
Provozní frekvence	Obvykle pracuje až 600krát za hodinu.	Může pracovat až 2000krát za hodinu.
Počáteční proud	Vyšší startovací proud, nevhodné pro častý provoz.	Nižší startovací proud, určený pro častý provoz.
Případ použití	Používá se především pro obvody střídavého proudu (např. motory, osvětlení).	Používá se pro stejnosměrné obvody (např. elektrická vozidla, fotovoltaické systémy).
Konfigurace kontaktů	Obecně má více pólů (např. třífázový).	Obvykle má méně pólů (např. dva póly).

Podrobné vysvětlení

1. Konstrukce a odolnost cívky: Stykače na střídavý proud mají cívky s menším počtem závitů a nižším odporem ve srovnání se stykači na stejnosměrný proud, které mají více závitů a vyšší odpor, protože pro efektivní provoz ve stejnosměrných obvodech je potřeba silnější magnetické pole.
2. Materiál jádra: Jádro stykače na střídavý proud je vyrobeno z vrstvených plechů z křemíkové oceli, aby se minimalizovaly ztráty způsobené vířivými proudy, když jím protéká střídavý proud. Naproti tomu stejnosměrné stykače mohou používat pevné materiály, protože u nich nedochází ke stejným ztrátám.
3. Mechanismus potlačení oblouku: Stykače na střídavý proud obvykle používají mřížková zhášecí zařízení, zatímco stykače na stejnosměrný proud používají magnetické foukací mechanismy k zhášení oblouků, které vznikají při rozepínání nebo zavírání kontaktů.
4. Provozní frekvence a zpracování proudu: Stykače na střídavý proud jsou kvůli svým konstrukčním omezením omezeny na přibližně 600 operací za hodinu, zatímco stykače na stejnosměrný proud zvládnou až 2000 operací za hodinu, takže jsou vhodné pro aplikace vyžadující časté spínání.
5. Vhodnost použití: Stykače na střídavý proud jsou ideální pro ovládání střídavých zátěží, jako jsou motory a osvětlovací systémy, zatímco stykače na stejnosměrný proud jsou nezbytné v aplikacích využívajících stejnosměrný proud, jako jsou elektromobily a systémy obnovitelných zdrojů energie.

Jak vybrat správný stykač

Výběr správného stykače pro vaši aplikaci zahrnuje několik zásadních aspektů, které zajistí optimální výkon a bezpečnost. Zde je strukturovaný přístup, který vás provede procesem výběru:

Klíčová hlediska pro výběr stykače

1. Charakteristiky zatížení:
   • Aktuální hodnocení: Určete provozní proud (le) zátěže. Stykač musí být dimenzován tak, aby tento proud zvládl bez přehřátí.
   • Jmenovité napětí: Ujistěte se, že jmenovité napětí stykače (Ue) odpovídá nebo je vyšší než napájecí napětí vaší aplikace.
   • Typ zatížení: Určete, zda je zátěž odporová, induktivní nebo kapacitní, protože to ovlivňuje výběr typu stykače a jeho jmenovité hodnoty.
2. Velikost stykače:
   • Velikost stykače zvažte podle výkonu motoru a jeho pracovního cyklu. Časté zapínání a vypínání může vyžadovat větší stykač kvůli vyšším rozběhovým proudům při spouštění.
3. Specifikace cívky:
   • Zkontrolujte jmenovité napětí cívky, abyste zajistili kompatibilitu s vaším řídicím obvodem. Jmenovité napětí cívky by mělo odpovídat napětí dodávanému k napájení cívky.
   • Rozumějte napětím při sepnutí a rozepnutí, která udávají provozní prahové hodnoty pro sepnutí a rozepnutí kontaktů.
4. Konfigurace kontaktů:
   • Na základě požadavků na obvody odhadněte počet potřebných hlavních kontaktů (normálně otevřených nebo normálně uzavřených).
   • Zvažte pomocné kontakty pro další ovládací a signalizační funkce, které nemusí přenášet stejný proud jako hlavní kontakty.
5. Podmínky prostředí:
   • Zhodnoťte okolní teplotu, vlhkost a možné vystavení prachu nebo chemikáliím. Zvolte stykač s vhodnými hodnotami prostředí a krytem, který těmto podmínkám odolá.
6. Typ aplikace:
   • Různé aplikace mohou vyžadovat specifické typy stykačů (např. stykače pro určité účely pro systémy HVAC). Ujistěte se, že jste vybrali stykač vhodný pro potřeby konkrétní aplikace.
7. Bezpečnostní prvky:
   • Hledejte vestavěné bezpečnostní prvky, jako jsou mechanismy pro potlačení elektrického oblouku, ochrana proti přetížení a případně tepelná relé. Tyto funkce zvyšují spolehlivost a zabraňují poškození při poruchách.
8. Pověst výrobce:
   • Vyberte si renomovaného výrobce, který je známý kvalitou a spolehlivostí svých výrobků. To může významně ovlivnit životnost a náklady na údržbu v průběhu času.

Jak otestovat stykač

Testování stykače střídavého proudu je nezbytné pro zajištění jeho správné funkce a spolehlivosti v elektrických systémech. Zde je návod krok za krokem, jak účinně otestovat stykač střídavého proudu:

Potřebné nástroje

• Multimetr: Pro měření napětí, odporu a spojitosti.
• Šroubovák: Přístup ke stykači.
• Ochranné rukavice a brýle: Pro osobní ochranu během testování.

Postup testování

Krok 1: Vypněte napájení

Před zahájením jakéhokoli testování se ujistěte, že je vypnuto napájení jednotky střídavého proudu. Vyhledejte jistič nebo odpojovač a vypněte jej, abyste zabránili jakémukoli elektrickému nebezpečí.

Krok 2: Vizuální kontrola

Zkontrolujte, zda stykač nevykazuje viditelné známky poškození, jako např.:

• Spálené nebo roztavené kontakty
• Zbarvení nebo vrypy na kontaktních plochách
• Uvolněné spoje nebo nadměrné znečištění

Pokud zjistíte poškození, bude možná nutné stykač vyměnit.

Krok 3: Zkouška odporu cívky

1. Nastavte multimetr na hodnotu odporu (Ω).
2. Změřte odpor na svorkách cívky stykače.
   • Čtení 0 Ω signalizuje zkrat.
   • Čtení nekonečno (OL) znamená rozpojený obvod.
   • Normální hodnota by se měla pohybovat v rozmezí stanoveném výrobcem.

Krok 4: Testování napětí

1. Po opětovném zapnutí napájení nastavte multimetr na měření střídavého napětí.
2. Umístěte sondy na vstupní svorky stykače.
3. Zkontrolujte, zda napětí odpovídá specifikacím uvedeným na stykači. Pokud je výrazně nižší nebo vyšší, může být problém v napájení.

Krok 5: Kontrola kontinuity

1. Nastavte multimetr do režimu kontinuity (je-li k dispozici).
2. Při vypnutém napájení připojte sondy k výstupním svorkám stykače.
3. Po zapnutí aktivujte stykač (buď ručně, nebo prostřednictvím jeho ovládacího obvodu).
4. Multimetr by měl při sepnutých kontaktech ukazovat spojitost (nízký odpor).

Krok 6: Kontrola kontaktů

Při aktivaci vizuálně zkontrolujte, zda kontakty:

• Známky oblouku nebo důlkové vady
• Hladký provoz bez zaváhání

Pokud zjistíte nesrovnalosti, může to znamenat, že jsou kontakty opotřebované a vyžadují výměnu.

Krok 7: Proveďte zátěžový test (volitelně)

1. Odpojte vodiče na straně zátěže stykače.
2. Změřte odpor mezi stranou vedení a stranou zátěže v otevřené i zavřené poloze.
3. Údaje by měly vykazovat výrazné rozdíly; pokud tomu tak není, znamená to, že je stykač vadný.

Názorný návod najdete v tomto videu.

Běžné značky a modely stykačů

VIOX Elektrický

Výhoda značky: Čínská značka uznávaná pro své konkurenceschopné ceny, spolehlivost a rozsáhlý sortiment výrobků.

Doporučené modely:

• Stykač VIOX CJX2-2510 AC
• Stykač VIOX CJX2-3211 AC

EATON

Eaton Corporation plc je globální společnost pro řízení energie se sídlem v irském Dublinu, která se specializuje na energeticky účinná elektrická, hydraulická a mechanická řešení pro různá průmyslová odvětví po celém světě.

Doporučené modely:

• XTCE015B01B: Magnetický stykač EATON IEC: Nezvratný, 3 póly, 15 A, cívka 240 V AC, 1NC, velikost rámu B
• CE15DNS3AB: Stykače IEC řady Eaton Freedom
• W+201K5CF: Stykač Eaton W+201K5CF 3pólový stykač s jmenovitým proudem 270 A a jmenovitým napětím 600 V.
• XTCF200G00T: Magnetický stykač EATON IEC: Velikost rámečku G, bez reverzace, 4 póly, 115 A, cívka 24 V AC

Siemens AG

Společnost Siemens, světový lídr v oblasti elektrotechniky a automatizace, nabízí ucelenou řadu vysoce kvalitních stykačů, včetně typů pro střídavý a stejnosměrný proud, určených pro různé průmyslové aplikace, s důrazem na energetickou účinnost, spolehlivost a inovativní řešení v oblasti rozvodu energie a řídicích systémů.

Doporučené modely:

• 3RT20181BB41: Magnetický stykač SIEMENS IEC: Velikost rámu S00, 3 póly, 16 A, cívka 24V DC, 1NO, bez reverzace.
• LEN00C003120B: Stykač Siemens třídy LE 3pólový 3fázový 600V 30A 120V cívka
• 3RT2027-1AK60: Stykač FURNAS SIEMENS, 120V, 3pólový: 3RT2027-1AK60, vhodný pro značku Furnas Siemens.

Závěr

Stykače hrají v moderních elektrických systémech klíčovou roli a slouží jako základ řízení a distribuce energie. Ať už se jedná o střídavý nebo stejnosměrný proud, tato zařízení nabízejí jedinečné výhody vhodné pro různé aplikace. Porozumět rozdílům mezi stykači na střídavý a stejnosměrný proud, vědět, jak vybrat ten správný pro vaše potřeby, a umět je správně testovat a udržovat jsou základní dovednosti elektrotechnických profesionálů.

S technologickým pokrokem pokračují značky jako VIOX Electric, EATON a Siemens v inovacích a nabízejí účinnější, spolehlivější a univerzálnější řešení stykačů. Pokud budou inženýři a technici neustále informováni o nejnovějším vývoji a osvědčených postupech v oblasti stykačové techniky, mohou zajistit bezpečnější a účinnější elektrické systémy v různých průmyslových odvětvích.