Przekaźniki

-- niedziela, 15 listopad 2009

Przekaźniki są w szerokim zakresie wykorzystywane w zakładach produkcyjnych i nie tylko.

Obecnie spotyka się przekaźniki o różnorodnej budowie. W przypadku przekaźników elektrycznych mogą to być: przekaźniki elektromagnetyczne, elektroniczne, cyfrowe, czasowe oraz przekaźniki bezpieczeństwa. Wśród przekaźników elektronicznych coraz większym zainteresowaniem cieszą się przekaźniki półprzewodnikowe (SSR – Solid State Relay). Sterują one obciążeniem prądowym przy wykorzystaniu półprzewodnika mocy sterowanego obwodem elektrycznym. W praktyce coraz częściej zastępują przekaźniki elektromagnetyczne. Ich zaletą jest mała rezystancja w stanie aktywnym, są również zdecydowanie mniejsze od ich elektromagnetycznych odpowiedników.

Równocześnie brak elementów zużywających się mechanicznie gwarantuje im bardzo długą żywotność i wysoką niezawodność. Kolejną cechą przekaźników półprzewodnikowych jest ich cicha praca. W niektórych zastosowaniach ma to też znaczenie.

Przekaźniki elektromagnetyczne cały czas podlegają udoskonaleniom. Pojawiają się modele o coraz bardziej złożonej konstrukcji przy zachowaniu konkurencyjnych cen. Część produkcji przeniesiono na Daleki Wschód, co pozwoliło ograniczyć koszty i obniżyć cenę przynajmniej typowych popularnych modeli. Automatyzacja produkcji i lepsza kontrola jakości pozwala na zwiększenie niezawodności. Stale wprowadzane są zmiany technologiczne i konstrukcyjne przekaźników elektromechanicznych, takie jak miniaturyzacja, zastępowanie lutowania zgrzewaniem, co zdecydowanie wpływa na ich niezawodność w wyższych temperaturach pracy. Stosuje się lepsze materiały, a konstrukcja styków zapewnia większą powierzchnię kontaktu. Zwraca się uwagę na pobór energii elektrycznej przez przekaźnik, choć nie są to duże wartości, to przy stałym wzroście cen energii i dużej liczbie przekaźników zaczyna to mieć znaczenie. Produkty spełniają wymagania dyrektywy RoHS 2002/95/WE dotyczącej ograniczenia użycia niebezpiecznych substancji w sprzęcie elektrycznym i elektronicznym oraz ochrony zdrowia i środowiska.

Nawet przekaźniki przenoszące duże moce są obecnie dostępne w wersjach do montażu powierzchniowego.

Kiedy półprzewodnikowe?
Zapytaliśmy czytelników o ich opinie na temat przekaźników półprzewodnikowych. W wypowiedziach zwracano uwagę na to, że przekaźniki półprzewodnikowe są mniej odporne na zakłócenia elektromagnetyczne w stosunku do tradycyjnych i tam, gdzie ma to znaczenie, nie są konkurencyjne. Podkreślano też, że są zbyt drogie. Jeśli w konkretnych warunkach użytkowania często ulegają spaleniu lub uszkodzeniu, to lepiej wymienić na tani, elektromagnetyczny. Wielu respondentów ankiety podkreślało, że nie widzi powodów do wymiany przekaźników na półprzewodnikowe, bowiem elektromagnetyczne dobrze spełniają swoją rolę. Są też takie zastosowania, gdzie nie ma możliwości technicznych takiej zamiany przekaźników (na przykład zastosowania trakcyjne). Z kolei tam, gdzie występuje duża liczba łączeń lub impulsy łączeniowe są stosunkowo krótkie, stosowanie przekaźników półprzewodnikowych jest według naszych respondentów uzasadnione. Trudno się nie zgodzić z tymi opiniami. Sama przewaga nowej technologii nie powinna przeważać nad zdrowym rozsądkiem i doświadczeniem wynikającym z praktyki. Niektórzy uważają też, że z użyciem przekaźników tradycyjnych łatwiej jest zaprojektować różne aplikacje. W zakładach „jak się stare przekaźniki wyeksploatują, to zostaną wymienione na przekaźniki półprzewodnikowe”. Szczególną cechą przekaźników półprzewodnikowych jest ich praktycznie nieograniczona trwałość. Krytyczne jest tu odprowadzanie ciepła. Należy uwzględniać to przy ich montażu, zostawiając wolną przestrzeń nad radiatorem dla swobodnej cyrkulacji powietrza. Ważny jest też dobór samych radiatorów i dbanie o ich dobry kontakt z przekaźnikiem poprzez specjalną, przewodzącą ciepło podkładkę lub pastę termoprzewodzącą.

Również typowe bezpieczniki nie zabezpieczą przekaźników półprzewodnikowych przed skutkami przeciążenia lub zwarcia. Dlatego należy stosować w tym przypadku specjalne, ultraszybkie bezpieczniki. Warto wspomnieć też o konstrukcjach hybrydowych łączących przekaźniki półprzewodnikowe z przekaźnikami klasycznymi. Początkowo prąd przewodzony jest przez triak (tylko w krótkim czasie załączania), a następnie przewodzenie przejmuje przekaźnik elektromechaniczny. Zalety to brak iskrzenia w czasie załączenia oraz brak ciągnięcia łuku przy rozłączaniu.

Nie trzeba też stosować radiatora, bo czas pracy półprzewodnika jest bardzo krótki.

Przekaźniki
Na naszym rynku dostępne są przekaźniki wielu różnych producentów. Jeśli chodzi o przekaźniki pneumatyczne, to większość osób odpowiadających na naszą ankietę korzysta z produktów marki Festo. Jeśli chodzi o przekaźniki elektromagnetyczne, to najczęściej pojawiały się nazwy marek, takich jak: Finder, Relpol, Omron, Siemens.

Często też korzysta się z przekaźników różnych firm. Wynika to też ze specjalizacji producentów w różnych rodzajach przekaźników. Zwiększa się liczba producentów mających w swoich ofertach bardziej zaawansowane przekaźniki wyposażone w sterujący układ elektroniczny. Są to wszelkiego rodzaju przełączniki czasowe i programowalne. Nie wszędzie jest konieczne od razu stosowanie sterowników PLC. Dużym obecnie zainteresowaniem cieszą się przekaźniki przystosowane do montażu na szynie. Związane jest to z wygodą, jaką dają modułowe rozwiązania w praktyce.

Wszyscy biorący udział w ankiecie korzystają w swoich zakładach z przekaźników elektrycznych, a tylko jedna czwarta z pneumatycznych. W większości firm preferuje się też konkretne marki przekaźników. Liczy się głównie jakość ich wykonania i trwałość.

Producenci przekaźników eksponują w swoich produktach takie cechy, jak: wszechstronność zastosowań, możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur, korzystanie z różnych napięć i uniwersalne systemy mocowania. Wskazuje się też na łatwy montaż, czytelną sygnalizację stanu pracy (diodami LED).

Podsumowanie
Powszechność zastosowań i coraz szersza oferta różnorodnych przekaźników dostępnych na rynku powoduje, że rynek jest duży, zróżnicowany i warto o niego walczyć. Stale pojawiają się nowe rozwiązania. Odbiorcy zwracają uwagę na oszczędzanie energii. Można tu wspomnieć na przykład o zainteresowaniu przełącznikami bistabilnymi, w których po podaniu napięcia następuje przełączenie styków i ten stan może być utrzymany dowolnie długo bez pobierania przez przekaźnik prądu. Wśród firm, dostawców przekaźników są zarówno krajowi producenci, jak choćby

Relpol, oraz przedstawicielstwa znanych zagranicznych producentów. Na rynku działa też znaczna grupa firm, dla których przekaźniki są tylko na przykład częścią oferty elementów elektronicznych. Widać specjalizację w dostarczaniu niektórych grup przekaźników. Jak mówi Katarzyna Jochemska, marketing manager w firmie SABUR, ma ona w swojej ofercie wyłącznie przekaźniki czasowe, a ich producentem jest szwajcarska firma Saia-Burgess.

Dostępne są przekaźniki na przykład wielofunkcyjne z kilkoma zakresami czasowymi (do 10 funkcji i 12 zakresów czasowych). Do ich cech charakterystycznych należy według Katarzyny Jochemskiej na przykład to, że do wszystkich nastaw, regulacji oraz mocowania wystarczy tylko jedno narzędzie (wkrętak płaski lub krzyżowy pozidrive 2). Wszystkie modele rodziny KOL Saia-Burgess przystosowane są do montażu na szynie DIN.

Specjalizacja w określonej grupie przekaźników pomaga w bardziej fachowej obsłudze rynku, pod warunkiem że dział ten traktuje się z należną uwagą. Wielu dystrybutorów, dla których przekaźniki nie są znaczącym produktem, wprowadza i wycofuje je ze swojej oferty, co z punktu widzenia obsługi klienta nie jest dobrą sytuacją.

Duża konkurencja na rynku przekaźników powoduje nacisk na obniżanie cen, zwłaszcza obecnie w okresie ogólnoświatowego kryzysu ekonomicznego. W produkcji przekaźników stosuje się na przykład surowce, takie jak metale szlachetne, miedź, których cena utrzymuje się stale na wysokim poziomie. Producenci zmuszeni są do szukania oszczędności, nawet kosztem jakości, by nie tracić klientów.

Jednak nie należy kierować się tym trendem. W wielu aplikacjach koszt przekaźnika w stosunku do całego urządzenia lub instalacji jest znikomo mały. Natomiast jego uszkodzenie może być przyczyną przestoju i generować znaczne straty, nie licząc kosztu obsługi serwisowej. Niestety, z jednej strony oczekujemy wysokiej jakości przy bardzo niskiej cenie, co nie zawsze jest możliwe. Również miniaturyzacja, choć w wielu sytuacjach bardzo pożądana, ma czasem negatywny wpływ na ogólną trwałość przekaźnika.

Rozwój technologii w przypadku przekaźników jest dość szybki. Należy oczekiwać przede wszystkim ograniczenia poboru przez nie energii w czasie pracy i poprawy niezawodności. Na pewno będą powstawały bardziej złożone konstrukcje, wyposażone w wiele elementów elektronicznych nadzorujących ich pracę. Również łatwość montażu i standaryzacja są tu ważnym elementem. Na pewno w najbliższych latach produkty z tej grupy będą miały coraz ciekawsze parametry użytkowe i eksploatacyjne.

Autor: Bohdan Szafrański