Elektromechanická (EMR) a elektronická relé (ESR) se využívají v mnoha průmyslových aplikacích. Pokud se budeme bavit o standardních napěťových úrovních – 24 V DC a 230 V AC a patřičné zátěži, jsou schopny spolehlivě fungovat v rozváděčích po dlouhou dobu.
Pokud ovšem potřebujeme spínat větší proudy, obzvláště pak pro DC napětí, je to pro běžně používaná relé velký problém. Snadno se opotřebují a selhávají.
Aplikací, kde je třeba spínat náročné DC zátěže je v elektrotechnice celá řada a výrobci vyvíjí a uvádí na trh spousty speciálních modulů. Typickými příklady pro jejich uplatnění jsou: motory pro elektrická vozidla (800 V DC), bateriové systémy v kolejových vozidlech (různí se dle země např. 72 V DC, 96 V DC, 110 V DC a fotovoltaické systémy (až do 1500 V DC). Velice často se stává, že výše zmíněné speciální moduly a stykače nejsou, ať už kvůli rozměrům, váze nebo přespřílišné naddimenzovanosti, vhodné pro použití ve std. rozváděčích.
Přímé DC spínání z bateriových systémů
Ve většině případů jsou řídicí systémy napájeny napětími 24 V DC a 230 V AC, pro napájení motorů pak 3f 400 V AC. Ve zvláštních provozech se ovšem mohou vyskytovat i DC napájecí systémy pracující s napětími vyššími než 100 V DC. Většinou se jedná o bateriové záložní systémy v počítačových centrech, letištích, chemických provozech a elektrárnách. Pojďme si vzít za příklad poslední zmíněnou elektrárnu a trochu si ji rozebrat.
K zajištění nepřerušeného chodu v případě poruchy mají elektrárny záložní generátory. Těmto generátorům ovšem trvá nějakou dobu, než naběhnou. Tento čas je překlenut právě z baterií. Další věcí je porucha těchto generátorů. I v tomto případě musí bateriové systémy napájet po určitou dobu důležité systémy. V Evropě se vedle nejvíce používaného 220 V DC vyskytuje i 110 V DC a v různých koutech světa i 125 V DC. Pro zajištění potřebného množství energie je zapojeno velké množství aku článků do bateriových polí. Na toto bateriové pole je napřímo napojeno nespočet řídicích systémů včetně spojovacích relé, která jsou umísťována na DIN lišty v rozváděči.
DC napětí neprochází nulou
Často se v podobných aplikacích potkáváme s nevhodně použitými relé. Běžné relé vykazuje poruchu po velmi krátké době. Čím je toto způsobeno? Zde si musíme uvědomit, že spínání AC a DC zátěží, které jsou větší než 40 V DC, se potýkají s jinými fyzikálními zákonitostmi. Téměř většina dnešních spojovacích relé je konstruována s mezerou mezi kontakty 0,3 – 0,4 mm při vypnutém stavu (obr. 1). Tato mezera je dostačující pro střídavé napětí i u větších proudů. Případný oblouk je zhašen při průchodu 0V automaticky. U DC proudů přirozeně žádný průchod nulou nenajdeme, a tudíž případný oblouk nemá co zhasit (obr. 2). V katalogových listech se uvádí maximální hodnota proudu pro AC napětí, často tedy může dojít k omylu. Pokud vezmeme std. spojovací relé, nalezneme na něm hodnotu 10 A pro 230 V AC, pro 220 V DC je tato hodnota pouze 0,3 A. Jak vidíte, rapidně se snižuje maximální povolený proud. Přesnou hodnotu pro různá napětí a charakteristiky zátěží můžete nalézt ve spínacím diagramu.
Použití zhášecích magnetů
Z předchozího vyplývá, že mechanická relé nejsou vhodná k spínání DC proudů, částečně je to pravda. Jelikož tato relé jsou jednak relativně levná a malá je škoda se jich v těchto aplikacích zcela vzdát. Pro potlačení nežádoucích jevů se využívá zhášecích magnetů. Princip fungování je jednoduchý. Magnet se umístí co nejblíže mezeře mezi kontakty. Magnetické pole pak ovlivní jiskru a ta nevznikne mezi kontakty přímo, ale laterálně po magnetických drahách. Vypadá to, jako by jiskra byla vyfouknuta, v angličtině se používá termín „magnetic blowout relay“. Relé této konstrukce jsou schopna zhasit cca 30krát větší proud než bez přídavného magnetu. V našem sortimentu naleznete tyto relé pod označením REL-PR1- …/1/MB (obr. 3).
Čistě elektronická relé
Další možností, která se nabízí pro spínání DC proudů, je užití elektronických SSR relé. Základním a nejdůležitějším prvkem je zde vysokonapěťový MOSFET. V malém, tj. standardním provedení na DIN lištu, je schopen pracovat do napětí cca 300 V DC. Spínaní je zde realizováno pouze elektronicky, tudíž zde odpadá problém jiskření mezi kontakty. Dalšími výhodami jsou dlouhá životnost (nejsou zde mechanické části), rychlost a bezhlučnost spínání. Speciálně navržené 6mm relé PLC- OSC- …/300DC/ 1 až 30násobnou životnost oproti mechanickým a je schopno spínat napětí do 300 V DC a proudu do 1 A, což je pro spojovací relé dostačující (obr. 4).
Třetí možností pro spínání vyšších DC proudů je zapojení více pólů jednoho relé do série. Můžete tak dosáhnout spínací kapacity kolem několika ampér až do 220 V DC. Tyto hodnoty a specifika zapojení jsou zmíněna v datasheetech.
Závěrem
Pro bezproblémové spínání DC zátěží je vhodné volit elektromechanické relé s vyfukovacími magnety, které poslouží do cca 250 V DC, 10 A. Volbou těchto speciálních relé se vyhnete problémů s přeskakujícími jiskrami mezi kontakty při vypínání. Zabrání tak dlouhému vypínání a ničení kontaktních plošek, které se mohou po čase spéct, a tím způsobit poruchu. Pro aplikace do 10 A nabízíme alternativu v podobě SSR relé, které je naprosto bezúdržbové s dlouhou životností v 6,2mm provedení.
PHOENIX CONTACT, s.r.o.
Dornych 47, 617 00 Brno
Tel.: +420 542 213 401
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.phoenixcontact.cz
