Prawo indukcji elektromagnetycznej, które zostało sformułowane w 1831 r. na podstawie doświadczeń laboratoryjnych Michaela Faradaya, znalazło liczne zastosowania praktyczne. Na podstawie tego prawa, działają takie maszyny i urządzenia jak generatory energii elektrycznej, transformatory, silniki elektryczne, głośniki, mikrofony, a także przekaźniki elektromagnetyczne.
Przekaźniki elektromagnetyczne w układach elektronicznych
Niniejszy artykuł przedstawia podstawy dotyczące budowy, zasady działania i zastosowań przekaźników elektromagnetycznych przeznaczonych do aplikacji w układach elektronicznych.
Czym jest przekaźnik elektromagnetyczny?
Przekaźnik elektromagnetyczny jest w istocie elektrycznie sterowanym przełącznikiem elektromechanicznym. Jego zadaniem jest załączanie, wyłączanie lub przełączanie obwodów elektrycznych za pośrednictwem osobnego obwodu elektrycznego, który jest elektrycznie odseparowany od obwodu sterowania docelowego. Pierwszy przekaźnik elektromagnetyczny wynalazł w 1835 roku amerykański fizyk imieniem Joseph Henry, który niezależnie od Michaela Faradaya odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej, a od jego nazwiska w układzie SI, została nazwana jednostka indukcyjności (Henr) – wielkości określającej zdolność cewki indukcyjnej do gromadzenia energii w polu magnetycznym. Indukcyjność w jednostkach układu SI można w uproszczony sposób wyliczyć z zależności (1.1):
L=ψB/I (1.1)
gdzie:
L – indukcyjność [H];
ψB – strumień indukcji pola magnetycznego [Wb];
I – prąd płynący przez uzwojenie cewki [A].
Budowa i zasada działania przekaźnika elektromagnetycznego
Typowy przekaźnik elektromagnetyczny posiada dwa obwody – obwód sterujący i obwód sterowany. Obwód sterujący stanowi cewka indukcyjna, która w zależności od rodzaju przekaźnika, wymaga zasilania napięciem stałym lub przemiennym. Natomiast obwód sterowany stanowią styki robocze, których konfiguracja może się różnić pod kątem ilości obwodów sterowanych. Przykładowe oznaczenia dla konfiguracji styków przekaźników to:
- SPDT – pojedynczy styk przełączany
- SPST – pojedyczny styk zwierny
- DPDT – podwójny styk przełączany
Dodatkowym oznaczeniem świadczącym o konstrukcji przekaźnika, jest oznaczenie informujące o pozycji styków obwodu sterowanego, kiedy obwód sterujący (cewka) jest w stanie beznapięciowym. Wówczas oznaczenie “NO” oznacza styki rozwarte w stanie beznapięciowym, a oznaczenie “NC” – styki zamknięte w stanie beznapięciowym. Zasada działania przekaźnika polega na podaniu napięcia zasilania na cewkę obwodu sterującego. Kiedy uzwojenie cewki znajduje się pod napięciem o wartości znamionowej lub zbliżonej do niej, prąd płynący przez cewkę powoduje indukowanie pola magnetycznego, które zostaje odpowiednio wzmocnione przez ferromagnetyczny rdzeń, na który jest nawinięte uzwojenie cewki – jest to przykład konstrukcji elektromagnesu. Powstające w ten sposób pole magnetyczne powoduje przyciągnięcie kotwicy, która jest mechanicznie sprzężona ze stykami obwodu sterowanego i zmienia ich położenie. Kiedy cewka przekaźnika zostanie wyłączona spod napięcia, kotwica ze stykami jest dodatkowo odciągana w położenie spoczynkowe za pomocą sprężyn.
Zastosowania przekaźników elektromagnetycznych
Pierwsze konstrukcje przekaźników były wykorzystywane do nadawania sygnałów elektrycznych drogą przewodową za pomocą alfabetu Morse’a. Obecnie, zakres zastosowań przekaźników elektromagnetycznych we współczesnej elektronice jest bardzo szeroki. Choć w wielu przypadkach zostały one wyparte przez elementy półprzewodnikowe, to w dalszym ciągu mają one wiele zalet praktycznych. Przekaźniki elektromagnetyczne możemy spotkać w urządzeniach elektronicznych, w których zachodzi konieczność bezpiecznego odizolowania obwodów sterujących niskiego napięcia stałego (np. 9V-12V) od obwodów napięcia przemiennego pracujących na wyższym napięciu, tj. np. 230V lub 400V. Przekaźniki pełnią istotną rolę w rozbudowanych systemach automatki i sterowania w układach kontroli procesów technologicznych w przemyśle, w automatyce zabezpieczeniowej systemów elektroenergetycznych, a także w układach sterowania oświetleniem, klimatyzacją i ogrzewaniem. Zakres zastosowań przekaźników jest w zasadzie nieograniczony i zależy od specyfiki aplikacji docelowej.
$desc
Przekaźniki elektromagnetyczne to proste i wszechstronne elementy przełączające – odwiedź blog Botland i poznaj budowę, zasadę działania i zastosowania praktyczne przekaźników!
