Przekaƒniki i prze│╣czniki

Elementy │╣czeniowe, albo │╣czniki, to og≤lna nazwa urz╣dze± s│u┐╣cych do │╣czenia, od│╣czania lub prze│╣czania obwod≤w pr╣du elektrycznego, uruchamianych rΩcznie lub zdalnie.
Konstrukcja │╣cznika, czyli materia│y izolacyjne, z kt≤rych jest zbudowany oraz przerwa miΩdzystykowa jest zale┐na od napiΩcia pracy urz╣dzenia. Wa┐na jest wysoko£µ natΩ┐enia pr╣du. Nale┐y zwr≤ciµ uwagΩ na fakt, ┐e w momencie wtaczania urz╣dze± wystΩpuj╣ du┐e udary pr╣dowe przy wielu obci╣┐eniach.
Zdolno£µ do przewodzenia pr╣du (wytrzyma│o£µ pr╣dowa) zale┐y od kszta│tu powierzchni styk≤w, rodzaju materia│u oraz sity dociskaj╣cej wsp≤│pracuj╣ce styki. Nale┐y zwr≤ciµ uwagΩ na to, ┐e wytrzyma│o£µ pr╣dowa jest r≤┐na dla pr╣du sta│ego i zmiennego. Ma to bezpo£redni zwi╣zek z mo┐liwo£ci╣ gaszenia tuku powstaj╣cego podczas przerywania pr╣du. Aby zgasiµ tuk nale┐y rozsun╣µ styki na odpowiedni╣ odleg│o£µ, lub zmniejszyµ odpowiednio warto£µ pr╣du. W przypadku pr╣du zmiennego natΩ┐enie pr╣du zmniejsza siΩ okresowo do zera, co u│atwia gaszenie │uku.
Pr╣d przemienny nie powoduje przemieszczania siΩ materia│u z jednego styku na drugi. W przypadku pr╣du sta│ego niekt≤rzy producenci zaznaczaj╣ biegunowo£µ styk≤w. Wtedy jeden styk jest posrebrzony, a drugi wykonany z litego srebra. Polaryzacja ustalona jest w ten spos≤b, aby materia│ wΩdrowa│ z kontaktu zrobionego z litego srebra do posrebrzanego.
Na materia│ izolacyjny prze│╣cznika powinno siΩ zwracaµ szczeg≤ln╣ uwagΩ gdy ma byµ on zastosowany w obwodach wysok¡iej czΩstotliwo£ci. Wynika to ze strat w materia│ach izolacyj¡nych, kt≤re rosn╣ z czΩstotliwo£ci╣. Urz╣dzenia stosowanie w obwodach pr╣du wielkiej czΩstotliwo£ci wymagaj╣ u┐ywania materia│≤w ceramicznych lub PTFE. Dla bardzo wysokich czΩs¡totliwo£ci, powinny byµ r≤wnie┐ odpowiednio kszta│towane dro¡gi przewodzenia pr╣du, a tak┐e musz╣ byµ dopasowywane i dostrajane impedancje obwod≤w, aby straty i odbicia sygna│≤w byty jak najmniejsze.
Ze wzglΩdu na konstrukcjΩ mechaniczn╣ rozr≤┐niamy nas¡tΩpuj╣ce typy prze│╣cznik≤w:

Prze│╣czniki przechylne (dƒwigienkowe)
Wymagaj╣ zwykle znacznej sity do prze│╣czania oraz odznaczaj╣ siΩ du┐ym skokiem, ale za to po│o┐enia i szybko£µ prze│╣czania s╣ jednoznacznie okre£lone.

Prze│╣czniki suwakowe
Nie maj╣ r≤wnie jednoznacznych po│o┐e±. U┐ywa siΩ ich w obwodach niskonapiΩciowych i niskopr╣dowych, np. jako miniaturowe prze│╣czniki w obudowach DIL.

Mikroprze│╣czniki
S╣ idealnym rozwi╣zaniem w sytuacjach, gdy wymagana jest mata sita prze│╣czenia przy niewielkim skoku. DziΩki oryginalnej konstrukcji, droga przemieszczenia styk≤w jest wielokrotnie wiΩksza ni┐ odcinek przebyty przez dƒwigniΩ wywo│uj╣c╣ ten ruch. Istota konstrukcji polega na za¡stosowaniu p│ytki sprΩ┐ystej do│╣czonej do styku ruchomego, kt≤ra mo┐e przyjmowaµ tylko dwa po│o┐enia skrajne, przemieszczaj╣c wraz ze sob╣ styk. Ka┐de po│o┐enie po£rednie jest niestabilne, DziΩki temu uzyskuje siΩ dok│adne i jednoznaczne po│o┐enia robocze styku, a przy tym czas prze│╣czenia jest bardzo kr≤tki.

Kontaktrony
S╣ hermetycznymi prze│╣cznikami czu│ymi na pole magnetyczne. W rurce szklanej zatopione s╣ styki wyko¡nane z materia│u magnetycznego, kt≤re pod wp│ywem przyk│adanego zewnΩtrznego pola magnetycznego zwieraj╣ siΩ lub rozwieraj╣. Kontaktrony wystΩpuj╣ jako samodzielne elementy lub w formie przekaƒnik≤w kontaktronowych.
Przy stosowaniu kontaktron≤w nale┐y zwr≤ciµ uwagΩ na nas¡tΩpuj╣ce sytuacje:
- skracanie lub zaginanie wyprowadze± kontaktronu powoduje zmniejszenie jego czu│o£ci,
- zaginanie i przeginanie wyprowadze± mo┐e spowodowaµ pΩkniΩcie lub wykruszenie rurki szklanej, w kt≤rej zatopione s╣ wyprowadzenia. Przy tego typu manipulacjach nale┐y zachowaµ szczeg≤ln╣ ostro┐no£µ i umieszczaµ szczypce od strony szk│a, tego problemu nie ma w kontaktronach z p│ask╣ obudow╣ i p│askimi wyprowadzeniami.


OPIS FUNKCJI

SP (Single Pole) = jednobiegunowy.
DP (double pole) = 2-bie¡gunowy.
ST (Single Throw) = dwustanowy, z wyj£ciem tylko w jednej pozycji, t.j. zwierny lub rozwierny
DT (Double Throw), CO (Change Over) - dwupozycyjny prze│╣czny

Forma A: styk zwierny.
Forma B: styk rozwierny.
Forma C: styk prze│╣czny, break-before-make.
Forma D: styk prze│╣czny, make-before-break.

Ewentualna cyfra przy oznaczeniu podaje liczbΩ styk≤w.

Zwieraj╣cy (make before break):
Kiedy prze│╣cznik zmienia po│o┐enia, najpierw nastΩpuje zwarcie z now╣ pozycj╣, potem roz│╣czenie z poprzedni╣. Oznacza to chwilowe zwarcie ze sob╣ obu pozycji Je£li prze│╣cznik nie ma osobnych styk≤w dla obu pozycji).

Nie zwieraj╣cy (break before make):
Kiedy prze│╣cznik zmieniaj╣c pozycjΩ najpierw rozwiera poprzedni╣, potem zwiera now╣. Nie ma w≤wczas zwarcia miΩdzy dwoma wyj£ciami. W wielu zastosowaniach istotne jest kt≤ry z wariant≤w zostanie wybrany :

Astabilny, chwilowy, samo powracaj╣cy, (wi.), (wyt.), normalnie zwarty (ang. NC), normalnie rozwarty (ang. NO).

Zwierny, rozwierny - okre£lenia u┐ywane dla styk≤w, kt≤re maj╣ pewne ustalone po│o┐enie wyj£ciowe i do niego powracaj╣ po zwolnieniu przycisku steruj╣cego. Terminu "samo powracaj╣cy" trzeba u┐ywaµ ostro┐nie, gdy┐ mo┐e on r≤wnie┐ oznaczaµ, ┐e do po│o┐enia wyj£ciowego powraca sam przycisk, a nie styki. Oznaczenia (wf) i (wyt) stosuje siΩ do styk≤w powracaj╣cych samoczynnie z pozycji roboczej wf. lub wyt. Terminy "zwierny" i "rozwierny" informuj╣, jak zmienia siΩ pozycja styku w stosunku do wyj£ciowej:

Termin "bistabilny" (latching action)
oznacza, ┐e przy pierwszym naci£niΩciu nastΩpuje zmiana po│o┐enia styk≤w, kt≤re powracaj╣ do po│o┐enia wyj£ciowego dopiero po drugim naci£niΩciu.

Prze│╣czniki wsp≤│zale┐ne (dzia│anie grupowe)
- oznacza to, ┐e kilka prze│╣cznik≤w po│╣czonych jest w grupΩ w taki spos≤b, ┐e po wci£niΩciu kt≤regokolwiek z nich, inne powracaj╣ do po│o┐enia wyj£ciowego.

Przekaƒniki i styczniki
S╣ to urz╣dzenia │╣czeniowe sterowane zdalnie zwykle za pomoc╣ przep│ywu pr╣du przez cewkΩ, kt≤ra Bit╣ elektromagnetyczn╣ powoduje przemieszczenie styk≤w.
Przekaƒniki i styczniki dzieli siΩ g│≤wnie ze wzglΩdu na funkcje styk≤w i parametry techniczne cewek.

Funkcja stykowa
Styki mog╣ byµ:
- zwierne (typ A),
- rozwierne (typ B)
- prze│╣czne (typ C).

Konstrukcja mechaniczna styk≤w zale┐y od mocy maksymalnej, kt≤ra ma byµ przenoszona. Moc ta zale┐y od sity docisku styk≤w, wielko£ci powierzchni stykowych oraz rodzaju materia│u z kt≤rego s╣ wykonane. Pe│ne dane obejmuj╣ dopuszczalne warto£ci napiΩcia, pr╣du i mocy przenoszonej.

Dane techniczne cewek
Przekaƒniki i styczniki mog╣ mieµ cewki aktywuj╣ce, przys¡tosowane da pracy z pr╣dem sta│ym lub zmiennym. NapiΩcia zasilaj╣ce s╣ zwykle z zakresu 5-220 V. Przy doborze przekaƒnika, wa┐nym parametrem jest w│asny pob≤r mocy przez cewkΩ przekaƒnika. Przy pr╣dzie sta│ym bezpo£rednio zale┐y to od rezystancji uzwojenia: im jest ona wy┐sza tym mniejszy bΩdzie pob≤r mocy.
W katalogu podane s╣ warto£ci napiΩcia zasilaj╣cego (U) i rezystancje cewek (R). Moc w│asn╣ cewki mo┐na wyliczyµ ze wzoru: P =U2/R



PRZEKAÅNIKI SPECJALNE

Przekaƒniki blstabilne
S╣ to przekaƒniki, kt≤re maj╣ dwa po│o┐enia spoczynkowe i pozostaj╣ w ka┐dym z nich do momentu przy│o┐enia impulsu o przeciwnej polaryzacji. W przekaƒnikach dwucewkowych jedna z cewek s│u┐y do prze│╣czania w jedn╣ stronΩ, np. do │╣czenia obwodu, a druga cewka do roz│╣czania.

Prze│╣czniki p≤│przewodnikowe
sk│adaj╣ siΩ najczΩ£ciej z czΩ£ci steruj╣cej i czΩ£ci wykonawczej. Zazwyczaj miedzy tymi stopniami stosuje siΩ element izoluj╣cy np. transoptor (dioda £wiec╣ca - fototranzystor), lub kontaktron. W zale┐no£ci od rodzaju i wielko£ci pr╣du, wyj£ciowy stopie± mocy jest zrealizowany na tranzystorze, tricku, albo na dw≤ch przeciwnie skierowanych tyrystorach.

Przekaƒniki kontaktronowe
Zbudowane s╣ z opisanego wcze£niej kontaktronu i cewki elektromagnetycznej.


OCHRONA URZÑDZE╤ úÑCZENIOWYCH


Aby przekaƒnik lub prze│╣cznik pracowa│ d│ugo i pewnie, nale┐y bezwzglΩdnie przestrzegaµ parametr≤w pracy urz╣dzenia podanych przez wytw≤rcΩ. Nie nale┐y przekraczaµ zalecanych warto£ci maksymalnego napiΩcia, pr╣du i mocy, poniewa┐ mo┐e to znacznie skr≤ciµ czas ┐ycia urz╣dzenia.
Dane dotycz╣ce styk≤w podaje siΩ z regu│y przy za│o┐eniu obci╣┐enia rezystancyjnego. Przy obci╣┐eniach o charakterze pojemno£ciowym i indukcyjnym, maksymalne warto£ci parametr≤w prze│╣czanego obwodu powinny byµ ni┐sze. Obci╣┐enia, kt≤re przekaƒnik wytrzymuje przy obci╣┐eniu indukcyjnym zwykle zawarte s╣ w szczeg≤│owych danych technicznych.

Obci╣┐enia typu pojemno£ciowego
Przy w│╣czeniu ┐ar≤wki, silnika lub obci╣┐enia pojemno£cio¡wego np. £wietl≤wki, powstaje silny impuls pr╣dowy, kt≤rego warto£µ przekracza warto£µ znamionow╣ pr╣du 10-15 razy. Mo┐na temu przeciwdzia│aµ przy pomocy np., d│awika lub odpowiedniego termistora w│╣czonego szeregowo z obci╣┐eniem. Ten rodzaj zabezpieczenia mo┐na stosowaµ zar≤wno przy obwodach sta│opr╣dowych jak i zmiennopr╣dowych.

Obci╣┐enia indukcyjne
Przy wy│╣czeniu obci╣┐enia indukcyjnego, np. zaworu magne¡tycznego albo silnika elektrycznego, powstaje impuls przepiΩ¡ciowy, kt≤rego warto£µ mo┐e przekraczaµ wielokrotnie napiΩcie zasilania. Aby przeciwdzia│aµ powstawaniu tego typu im¡puls≤w powoduj╣cych zagro┐enia dla urz╣dze± i stanowi╣ce ƒr≤d│o zak│≤ce±, mo┐na u┐ywaµ r≤┐nego typu zabezpiecze±, jak iskierniki, warystory, podw≤jne diody Zenera, diody i dw≤jniki RC.

Iskierniki typu Compgap (arestery)
Iskiernik jest urz╣dzeniem zabezpieczaj╣cym przed przepiΩciami, typu plazmowego. Je┐eli napiΩcie na iskierniku przekracza warto£µ znamionow╣ nastΩpuje wy│adowanie i, w czasie kr≤tszym ni┐ i ms, zmniejsza siΩ jego rezystancja z ok. 10 MSZ do kilku mS2. Mo┐na go u┐ywaµ jako zabezpieczenie zar≤wno w uk│adach sta│o - jak i zmiennopr╣dowych.

Warystory
Przy pewnej warto£ci napiΩcia rezystancja zmienia siΩ szybko z bardzo wysokiej na bardzo nisk╣. Warystor absorbuje energiΩ z przebieg≤w stan≤w nieustalonych i utrzymuje napiΩcie na dopuszczalnym poziomie. WystΩpowanie warystora w obwodzie ma jednak nieko¡rzystny wpiyw na czas wy│╣czania.
Przy napiΩciach pracy rzΩdu 24-28V warystor powinno siΩ montowaµ na obci╣┐eniu, a przy napiΩciach 100-240 V r≤wnolegle do styk≤w przekaƒnika. Warystory mo┐na stosowaµ zar≤wno w obwodach pr╣du zmiennego jak i sta│ego.

Podw≤jne diody Zenera
Jako skuteczny element zabezpieczaj╣cy wykorzystuje siΩ dwie po│╣czone szeregowo, skierowane przeciwnie diody Zenera, w│╣czone r≤wnolegle do styk≤w elementu przetaczaj╣cego lub do obci╣┐eniu. Ze wzglΩdu na podobie±stwo charakterystyk, ich spos≤b pracy przypomina pracΩ warystora. Zabezpieczenie nadaje siΩ do pr╣du sta│ego i zmiennego.

Dioda
Zwyk│a dioda, lub specjalna ochronna, w│╣czana jest r≤wnolegle do obci╣┐enia. Je┐eli diodΩ Zenera po│╣czy siΩ szeregowo ze zwyk│╣ dioda, w≤wczas takie zabezpieczenie bΩdzie znacznie mniej wp│ywaµ na czas wy│╣czania pr╣du 'w obwodach z indukcyjno£ci╣ ni┐, kiedy u┐yje siΩ samej diody. Element wykorzystuje siΩ w obwodach pr╣du sta│ego. Niekt≤re typy diod ochronnych przepiΩciowych mo┐na r≤wnie┐ u┐ywaµ do pr╣du zmiennego.

Dw≤jnik RC
Dw≤jnik RC sk│ada siΩ z szeregowo po│╣czonej rezystancji i pojemno£ci. W│╣cza siΩ go r≤wnolegle do styk≤w lub do obci╣┐enia. W pewnych sytuacjach powinno siΩ go r≤wnie┐ u┐ywaµ przy czysto rezystancyjnych obci╣┐eniach np. kiedy siΩ u┐ywa przekaƒnik≤w o stykach zwil┐anych rtΩci╣. Dw≤jnik RC stanowi zabezpieczenie przed przepiΩciami, jak r≤wnie┐ eliminuje powstawanie niekt≤rych zak│≤ce± radiowych (elektromagnetycznych).
Przy dw≤jnikach RC obowi╣zuj╣ podobne zasady monta┐u jak dla warystor≤w, tzn. zesp≤│ zabezpieczaj╣cy powinien byµ montowany r≤wnolegle do obci╣┐enia przy napiΩciach pracy rzΩdu 24-28V, a przy napiΩciach 100-240 V, r≤wnole¡gle do styk≤w przekaƒnika. Zabezpieczenie spe│nia swoj╣ rolΩ zar≤wno do pr╣du sta│ego, jak i zmiennego. Dw≤jnik RC mo┐e byµ u┐ywany w po│╣czeniu z innymi elementami zabezpieczaj╣cymi, poprawiaj╣c wypadkow╣ charakterystykΩ.