Impulsrelais voor verlichtingsregeling: werking, typen, markering en aansluiting

Om te voldoen aan de moderne eisen voor verlichting van appartementen, kantoren en bedrijven worden complexe elektriciteitssystemen gebruikt. Bij het ontwerp ervan wordt voor het oplossen van specifieke taken een reeks apparatuur gebruikt die voortdurend wordt verbeterd.

Zo wordt het impulsrelais voor verlichtingsregeling vanaf meerdere plaatsen relatief recent gebruikt. Het verdringt geleidelijk de standaardschema's met wisselschakelaars.

Waar kan het impulsrelais worden toegepast?

De invoering van dit apparaat voor huishoudelijk gebruik wordt verklaard door het eenvoudige gemak. Het maakt het immers mogelijk om de verlichting vanaf minimaal twee punten te bedienen.

In een appartement kan dit de slaapkamer zijn, waar de inschakeling bij de ingang plaatsvindt en de uitschakeling naast het bed. In kantoren zijn dit lange gangen, trappenhuizen en grote conferentiezalen.

Het gebruik van twee schakelaars voor de trapverlichting is een noodzaak geworden. Door het licht op de begane grond in te schakelen, is het heel logisch om het met de tweede schakelaar boven uit te schakelen.

Met de taak van driepositieschakeling kunnen doorvoer- en kruisschakelaars omgaan. Dit schema wordt tot op heden nog veel toegepast. Maar er zitten ook duidelijke nadelen aan.

Ten eerste is het een vrij complex systeem om te monteren, waarbij de elektriciteit een traject doorloopt via de hoofdschakelaar, de verdeelkast, de schakelaars zelf en vervolgens naar de verlichtingslampen. Bij de installatie treden vaak fouten op. Als er meer dan drie bedieningspunten nodig zijn, wordt het schema gecompliceerder.

Het schema toont duidelijk de overbelasting met draden: van de eerste schakelaar – vijf, van de tweede – zes, van de eerste en tweede achtergrondverlichting – elk drie kabels

Ten tweede hebben alle draden dezelfde doorsnede, omdat ze stroom van één spanning gebruiken, wat gevolgen heeft voor de totale kosten. Deze omvatten ook de prijs van wisselschakelaars, die enkele malen hoger is dan die van gewone schakelaars.

Maar de noodzaak om een impulsrelais te gebruiken komt niet alleen voort uit comfortoverwegingen. Het wordt ook gebruikt voor signalering en beveiliging.

Bijvoorbeeld, in een industriële onderneming voor het starten van productieprocessen die een hoog elektrisch vermogen vereisen, maakt dit apparaat het mogelijk de operator te beschermen. Omdat het werkt op laagspanning of volledig op afstand wordt bediend.

Opbouw en werkingsprincipe

In algemene zin is een relais een elektrotechnisch mechanisme dat een elektrisch circuit sluit of opent op basis van bepaalde elektrische of andere parameters die erop van invloed zijn.

Zijn niet-schakelende constructie werd al in 1831 uitgevonden door J. Henry. En twee jaar later werd het gebruikt om de werking van de telegraaf van S. Morse te waarborgen.

Er kunnen twee hoofdcategorieën worden onderscheiden: elektromechanische en elektronische. Bij het eerste type voert een mechanisme het werk uit, en bij het tweede zorgt een printplaat met een microcontroller voor alles. Het is handig om de werking te bekijken aan de hand van een elektromechanisch relais, dat een impulsrelais is.

Bij het kiezen van de bedrijfsmodus van het relais moet men zich laten leiden door de schakelfrequentie, de aard en grootte van de stroom, en de aard van de te verwerken belastingen.

Constructief kan het als volgt worden voorgesteld:

1. Spoel – dit is een koperdraad gewikkeld op een basis van niet-magnetisch materiaal. Het kan in textielisolatie zijn of bedekt met een lak die geen elektriciteit doorlaat.
2. Kern, die ijzer bevat en in werking treedt wanneer er elektrische stroom door de windingen van de spoel vloeit.
3. Beweegbaar anker – dit is een plaat die aan het anker is bevestigd en invloed uitoefent op de sluitcontacten.
4. Contactsysteem – de directe schakelaar van de circuitstatus.

De werking van het relais is gebaseerd op het fenomeen van elektromagnetische kracht. Deze verschijnt in de ferromagnetische kern van de spoel wanneer er stroom doorheen wordt gestuurd. De spoel is in dit geval een trekinrichting.

De kern is erin verbonden met het beweegbare anker, dat de vermogenscontacten in werking stelt en zo de schakeling uitvoert. Deze kunnen van het type normaal open/normaal gesloten zijn. Soms kan het contactblok tegelijkertijd open en gesloten verbindingen bevatten.

Bij inschakeling van het circuit vergrendelt het mechanisme deze positie, die verandert bij een volgende puls en opnieuw wordt vergrendeld tot de volgende verandering.

Aan de spoel kan extra een weerstand worden aangesloten, die de nauwkeurigheid van het aanspreken verhoogt, en ook een halfgeleiderdiode die overspanning op de wikkeling begrenst. Daarnaast kan in de constructie een condensator aanwezig zijn, parallel aan de contacten geplaatst, om vonkontwikkeling te verminderen.

Om de werking van het apparaat duidelijker te maken, kunnen we het in verschillende blokken opsplitsen:

• Uitvoerend – een contactgroep die een elektrische stroomkring sluit/opent;
• Tussenliggend – de spoel, de kern en het beweegbare anker activeren het uitvoerende blok;
• Sturend – in dit relais zet het elektrische signaal om in een magnetisch veld.

Aangezien voor het omschakelen van de contacten een eenmalige elektrische puls nodig is, kan worden geconcludeerd dat deze apparaten alleen spanning verbruiken op het moment van omschakelen. Dit bespaart aanzienlijk elektriciteit, in tegenstelling tot gewone wisselschakelaars.

Een tweede variant van het impulsrelais is het elektronische type. Een microcontroller regelt de werking. Het tussenliggende blok is hier een spoel of een halfgeleiderschakelaar. Het gebruik van componenten zoals programmeerbare logische controllers in de schakeling maakt het mogelijk om het relais uit te breiden met bijvoorbeeld een timer.

In dit type apparaat zijn er geen mechanische bewegende delen. De werking wordt uitgevoerd door een sensor die het stuursignaal herkent en door solid-state elektronica die de stroomkring schakelt.

Soorten, markering en voordelen

De belangrijkste soorten impulsrelais zijn elektromechanisch en elektronisch. Elektromechanische relais worden op hun beurt geclassificeerd op basis van het werkingsprincipe.

Varianten van impulsapparaten

Dit betekent dat het omschakelen van vermogenscontacten kan worden uitgevoerd door krachten die verschillen van de magnetische kracht.

Zij worden onderverdeeld in:

• elektromagnetisch;
• inductie;
• magneto-elektrisch;
• elektrodynamisch.

Elektromagnetische inrichtingen worden in automatiseringssystemen het vaakst gebruikt. Ze zijn voldoende betrouwbaar vanwege de eenvoudige werkmethode, gebaseerd op de werking van elektromagnetische krachten in een ferromagnetische kern onder de voorwaarde dat er stroom in de spoel is.

De invloed op de contacten van elektromagnetische relais wordt uitgeoefend door een frame dat in de ene stand door de kern wordt aangetrokken en in de andere stand door een veer wordt teruggebracht.

Het anker, d.w.z. een plaat met magnetische eigenschappen, wordt aangetrokken door een elektromagneet, die bestaat uit een koperdraad gewikkeld rond een spoel met een juk.

Inductierelais hebben een werkingsprincipe dat is gebaseerd op de interactie van stromen – wisselstroom met geïnduceerde magnetische fluxen en met de fluxen zelf. Deze interactie creëert een koppel dat een koperen schijf, geplaatst tussen twee elektromagneten, in beweging brengt. Door te draaien, opent en sluit deze de contacten.

De werking van magneto-elektrische apparaten vindt plaats door de interactie van de stroom in een draaibaar frame met het magnetische veld dat door een permanente magneet wordt gecreëerd. Het sluiten/openen van de contacten wordt gestuurd door de rotatie ervan.

In verhouding tot hun type zijn dergelijke relais zeer gevoelig. Ze zijn echter niet wijdverspreid vanwege de reactietijd van 0,1-0,2 s, die als lang wordt beschouwd.

Elektrodynamische relais werken door de kracht die ontstaat tussen een beweeglijke en een vaste stroomspoel. De manier waarop de contacten worden gesloten is dezelfde als bij een magneto-elektrisch apparaat. Het enige verschil is dat de inductie in de werkspleet op elektromagnetische wijze wordt opgewekt.

Elektronische modellen volgen qua constructie bijna de elektromechanische. Ze hebben dezelfde blokken: uitvoerend, tussenliggend en besturend. Het verschil zit alleen in het laatste. De schakelbesturing wordt uitgevoerd door een halfgeleiderdiode in een microcontroller op een printplaat.

In dit apparaat fungeren transistoren en thyristoren als halfgeleiders. Hoewel ze bestand zijn tegen zware omstandigheden van stof en trillingen, zijn ze gevoelig voor kortstondige overbelasting van stroom en spanning.

Dit type relais wordt uitgerust met extra modules. Een timer maakt het bijvoorbeeld mogelijk om een verlichtingsprogramma na een bepaalde tijd uit te voeren. Dit is handig om energie te besparen wanneer de apparatuur niet nodig is. Indien nodig kan het licht worden uitgeschakeld door tweemaal op de knop te drukken.

Voor- en nadelen van de belangrijkste relaistypen

In tegenstelling tot halfgeleiderschakelaars hebben elektromechanische schakelaars de volgende voordelen:

1. Relatief lage kosten door goedkope componenten.
2. Vorming van een geringe hoeveelheid warmte op de ingeschakelde contacten door een lage spanningsval.
3. Aanwezigheid van een sterke isolatie van 5 kV tussen de spoel en de contactgroep.
4. Ongevoeligheid voor schadelijke invloeden van overspanningspulsen, storingssignalen van bliksem en schakelprocessen van krachtige elektrische installaties.
5. Besturing van leidingen met een belasting tot 0,4 kV bij een klein apparaatvolume.

Bij het sluiten van een circuit met een stroom van 10 A in een relais met klein volume wordt over de spoel minder dan 0,5 W verdeeld. Terwijl bij elektronische tegenhangers dit vermogen meer dan 15 W kan bedragen. Hierdoor ontstaan er geen koelingsproblemen en wordt het milieu niet belast.

Tot de nadelen van deze voorzieningen behoren:

1. Slijtage en problemen bij het schakelen van inductieve belastingen en hoge spanningen bij gelijkstroom.
2. Het in- en uitschakelen van het circuit gaat gepaard met het ontstaan van radiostoringen. Dit vereist het aanbrengen van afscherming of het vergroten van de afstand tot storingsgevoelige apparatuur.
3. Relatief lange schakeltijd.

Een ander nadeel is de voortdurende mechanische en elektrische slijtage bij het schakelen. Hiertoe behoren oxidatie van contacten en schade door vonkontladingen, evenals vervorming van veerblokken.

Bij de montage moet men er rekening mee houden dat de elektromechanische uitvoering van contactoren niet correct kan werken als deze in horizontale positie wordt geplaatst.

In tegenstelling tot elektromechanische relais, sturen elektronische relais de tussenliggende blok aan via een microcontroller.

De voor- en nadelen van elektronica kunnen worden geanalyseerd aan de hand van apparaten van het merk F&F in vergelijking met het merk ABB, dat mechanica produceert.

De voordelen van het eerste type schakelaars zijn:

• grotere veiligheid;
• hoge schakelsnelheid;
• beschikbaarheid op de markt;
• indicatie meldingen over de bedrijfsmodus;
• uitgebreide functionaliteit;
• stille werking.

Bovendien ligt het onbetwistbare voordeel in de meerdere montagemogelijkheden — installatie is niet alleen mogelijk op een DIN-rail van de verdeelkast, maar ook in een inbouwdoos.

Nadelen van F&F elektronica in vergelijking met ABB mechanica:

• storing bij onderbrekingen in de stroomvoorziening;
• oververhitting bij het schakelen van grote stromen;
• er kunnen zich 'glitches' voordoen zonder duidelijke reden;
• uitschakeling van het apparaat bij een kortstondige spanningsuitval;
• hoge weerstand in gesloten toestand;
• sommige relais werken alleen op gelijkstroom;
• de halfgeleiderschakeling laat de stroom niet onmiddellijk in de normale richting door.

Ondanks de genoemde nadelen worden elektronische schakelaars voortdurend verbeterd en vanwege het grotere functionele potentieel in vergelijking met elektromechanische, wordt verwacht dat ze overheersend zullen worden gebruikt.

Om verwarring te voorkomen, geeft de fabrikant de meest gedetailleerde productspecificaties in de winkelscatalogi en in het technische gegevensblad van het apparaat.

Belangrijkste karakteristieke parameters

Afhankelijk van de functie en het toepassingsgebied kunnen relais worden geclassificeerd op basis van verschillende kenmerken:

• retourfactor – de verhouding van de uittrekstroom van het anker tot de aantrekstroom;
• uittrekstroom – de maximale waarde aan de klemmen van de spoel bij het uittrekken van het anker;
• aantrekstroom – de minimale waarde aan de klemmen van de spoel bij het terugkeren van het anker naar de beginpositie;
• instelpunt – het niveau van de schakelwaarde binnen de ingestelde grenzen van het relais;
• schakelwaarde – de waarde van het ingangssignaal waarop het apparaat automatisch reageert;
• nominale waarden – spanning, stroom en andere grootheden die de basis vormen van de werking van het relais.

Ook kunnen elektromagnetische apparaten worden onderverdeeld op basis van schakeltijd. De langste vertraging hebben tijdrelais – meer dan 1 seconde, met de mogelijkheid om deze parameter in te stellen. Daarna komen vertraagde – 0,15 sec., normale – 0,05 sec., snelle – 0,05 sec. En de snelste traagheidsloze – minder dan 0,001 sec.

Uitleg van de productmarkering

De coderingscode van de contacter is vaak te vinden in winkelscatalogi en op het apparaat zelf. Deze geeft een volledige beschrijving van de constructiekenmerken, functie en gebruiksomstandigheden.

De samenstelling van de aanduiding kan worden verklaard aan de hand van het elektromagnetisch tussenrelais REP-26. Het wordt gebruikt in wisselstroomcircuits tot 380 V en gelijkstroomcircuits tot 220 V.

Om de markering te begrijpen, moet u de tekst in blokken verdelen en beschrijvingstabellen gebruiken die te vinden zijn in gespecialiseerde naslagwerken.

In een dergelijke vorm kan de productaanduiding in de winkel eruitzien: REP 26-004A526042-40UChL4.

REP 26 – XXX X X XX XX X – 40XXX4. Deze typeaanduiding kan als volgt worden verklaard:

• 26 – serienummer;
• XXX – type contacten en hun aantal;
• X – class schakelduurzaamheid;
• X – type inschakelspoel, type terugkeer van het relais en stroomsoort;
• XX – constructie volgens montagewijze en aansluiting van geleiders;
• XX – waarde van stroom of spanning van de spoel;
• X – extra constructie-elementen;
• 40 – beschermingsgraad volgens IP-norm of GOST14254;
• XXX4 – klimaatzone voor toepassing volgens GOST 15150.

De klimaatuitvoering kan zijn: UChL – voor koud en gematigd klimaat, of O – voor tropisch of algemeen klimaat.

Volgens speciale aanduidingstabellen is het beschouwde apparaat een elektromagnetisch hulprelais, met vier wisselcontacten, schakelduurzaamheidsklasse A, gebruikmakend van gelijkstroom. Het heeft een voetbevestiging met lamellen voor het solderen van externe geleiders, een spoel met een spanning van 24 V en een handbediende bedieningsknop.

Enkele soorten aansluitschema's

Er bestaan verschillende montagemogelijkheden, elk met zijn eigen kenmerken, voor- en nadelen.

De aanduiding van de contacten van relais RIO-1 heeft de volgende ontcijfering:

• N – nulgeleider;
• Y1 – inschakelingang;
• Y2 – uitschakelingang;
• Y – in- en uitschakelingang;
• 11-14 – schakelcontacten van het normaal open type.

Deze aanduidingen worden gebruikt op de meeste relaismodellen, maar voordat u het in de schakeling aansluit, dient u deze in het productpaspoort te raadplegen.

Het gepresenteerde elektriciteitsschema wordt gebruikt om het licht vanaf drie plaatsen te bedienen met behulp van een relais en drie drukknopschakelaars zonder positievastlegging.

In dit schema gebruiken de vermogenscontacten van het relais een stroom van 16 A. De beveiliging van de stuurcircuits en verlichtingssystemen wordt uitgevoerd door een automatische schakelaar van 10 A. Bijgevolg hebben de draden een diameter van niet minder dan 1,5 mm².

De verbinding van de drukknopschakelaars is parallel uitgevoerd. De rode draad is de fase en loopt door alle drie de drukknopschakelaars naar vermogenscontact 11. De oranje draad is de schakelfase en komt op ingang Y aan. Vervolgens verlaat hij klem 14 en gaat naar de lampen. De nulgeleider van de rail wordt verbonden met klem N en met de armaturen.

Indien het licht initieel aan was, zal bij het indrukken van een willekeurige schakelaar het licht uitgaan — er vindt een kortstondige omschakeling van de fasedraad naar klem Y plaats en de contacten 11-14 worden geopend. Hetzelfde gebeurt bij een volgende indrukking van een andere schakelaar. Maar de contacten 11-14 veranderen van positie en het licht gaat aan.

Het voordeel van de getoonde schakeling ten opzichte van wisselschakelaars en kruisschakelaars is duidelijk. Echter, bij kortsluiting zal het opsporen van de fout enige moeilijkheden opleveren, in tegenstelling tot de volgende variant.

Een dergelijk schema bespaart op bedrading, omdat de doorsnede van de stuurkabels kan worden verminderd tot 0,5 mm². U zult echter een tweede beveiligingsapparaat moeten aanschaffen.

Dit is een minder gebruikelijke aansluitvariant. Het is hetzelfde als de vorige, maar de stuur- en verlichtingscircuits hebben hun eigen beveiligingsautomaten van respectievelijk 6 en 10 A. Dit vergemakkelijkt het opsporen van fouten.

Indien het nodig is om meerdere verlichtingsgroepen met afzonderlijke relais te besturen, wordt het schema enigszins aangepast.

Deze aansluitmethode is handig om verlichting in hele groepen aan en uit te schakelen. Bijvoorbeeld om in één keer een meerlaagse kroonluchter uit te schakelen of de verlichting van alle werkplekken in een werkplaats.

Een andere toepassing van pulsrelais is een systeem met centrale aansturing.

Het schema is handig omdat u alle verlichting met één knop kunt uitschakelen wanneer u het huis verlaat. En bij terugkeer kunt u het op dezelfde manier inschakelen.

In dit schema worden twee schakelaars toegevoegd om het circuit te sluiten en te openen. De eerste knop kan alleen de verlichtingsgroep inschakelen. De fase van de schakelaar 'AAN' komt dan op de klemmen Y1 van elk relais en de contacten 11-14 worden gesloten.

De uitschakelschakelaar werkt op dezelfde manier als de eerste schakelaar. Maar de omschakeling vindt plaats naar de klemmen Y2 van elke schakelaar en de contacten nemen de positie van het openen van het circuit in.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Het videomateriaal gaat over de constructie, werking, toepassing en ontstaansgeschiedenis van dit type apparaten:

Het volgende onderwerp beschrijft gedetailleerd het werkingsprincipe van halfgeleider- of elektronische relais:

Het gebruik van pulsrelais vindt steeds bredere toepassing in moderne elektriciteitsystemen. De toenemende eisen aan functionaliteit en flexibiliteit van verlichtingsbesturing, materiaalbesparing en veiligheid creëren een voortdurende impuls voor de verbetering van contactoren.

Ze worden kleiner in omvang, constructief eenvoudiger, waardoor de betrouwbaarheid toeneemt. En het gebruik van fundamenteel nieuwe technologieën in de werkwijze maakt het mogelijk om ze toe te passen in zware omstandigheden van stoffige productie, trillingen, magnetische velden en vochtigheid.

Schrijft u alstublieft opmerkingen in het onderstaande blok. Stelt u vragen, deelt u nuttige informatie over het onderwerp van het artikel die van pas zal komen voor de bezoekers van de site. Vertelt u hoe u de impulsschakelaar hebt gekozen en geïnstalleerd.