Wiarygodna definicja przekaźnika to „połączenie urządzeń monitorujących i pomiarowych”. Przekaźnik jest uruchamiany przez zmianę warunków w jednym obwodzie elektrycznym (sterującym), aby wpłynąć na działanie urządzeń elektrycznych w tym samym lub innym obwodzie elektrycznym (obciążeniu).

Zapoznaj się z naszym ekskluzywnym e-bookiem: Kompletny przewodnik po przekaźnikach!

 

Czym jest przekaźnik pośredniczący?

Przekaźnik pośredniczący to po prostu przekaźnik pomocniczy, stosowany głównie w obwodach sterowania i oprzyrządowania do łączenia, izolowania lub rozdzielania dwóch różnych obwodów albo urządzeń. Elementy przekaźnika obejmują cewkę zasilaną prądem stałym, która służy do aktywowania styków przekaźnika (normalnie otwartych lub normalnie zamkniętych) w celu wyzwolenia innego obwodu.

Należy pamiętać, że przekaźniki pośredniczące różnią się od przekaźników zabezpieczeniowych i sterowniczych, z których każdy pełni inne funkcje i role w systemach zasilania i sterowania. Główną funkcją przekaźnika zabezpieczeniowego jest ochrona instalacji przed przerwami w działaniu lub zapobieganie uszkodzeniom urządzeń. Przekaźnik sterowniczy realizuje zadania związane z obsługą logiki, a we współczesnych systemach sterowania jest często zastępowany przez sterownik PLC.

 

Rysunek 1. Widok z przodu i z boku przekaźnika ABB RXMM 1 z 2 cewkami, z których każda ma 3 styki NO o napięciu znamionowym 48–55 VDC, przeznaczonego do zastosowań, w których potrzebnych jest niewiele styków.

 

Przekaźniki pośredniczące mogą być zasilane różnymi napięciami, a poszczególne styki mogą być używane dla różnych poziomów napięcia. Inżynierowie mogą projektować elastyczne i bezpieczne obwody oraz układy logiczne do sterowania urządzeniami elektrycznymi i ich obsługi. Najważniejsze parametry, które należy uwzględnić przy wyborze przekaźników pośredniczących do danego obwodu, to:

• Napięcie używane do zasilania cewki musi być zgodne z napięciem obwodu sterowania: 24/50/230 VDC lub 115/230 VAC.
• Liczba styków przekaźnika pośredniczącego oraz ich znamionowe wartości prądu i napięcia muszą być co najmniej równe wymaganiom obwodu obciążenia.

   

Rysunek 2. Przekaźnik ABB RXME 1 o znamionowym napięciu stałym 220–250 V z 4 wytrzymałymi stykami: 2 NO i 2 NC.

 

Jak stosuje się je z wejściami i wyjściami cyfrowymi?

W elektrowni akwizycja danych obejmuje trzy rodzaje danych: analogowe, dyskretne i impulsowe. Często w systemach SCADA/DCS sygnały polowe są doprowadzane do paneli krosowych w celu sterowania urządzeniami elektrowni, monitorowania ich oraz raportowania stanów, takich jak włączenie/wyłączenie wyłącznika krańcowego, uruchomienie/zatrzymanie, sprzężenie zwrotne, pompy, odłączniki, wyłączniki lub położenie przełącznika zaczepów.

Wskazania są lokalnie podłączone do karty wejść cyfrowych w terminalu (RTU). Raportowanie nowego stanu wskazania odbywa się po spełnieniu jednego z następujących warunków:

1. Stan wskazania uległ zmianie, na przykład wyłącznik zmienił stan z otwartego na zamknięty.
2. Wskazanie zostało aktywowane.
3. Zimny lub ciepły rozruch RTU/PLC/sterownika.

 

Innym rodzajem informacji przesyłanych z centrum sterowania do terminala są polecenia. Wyjścia poleceń terminala służą do sterowania obiektem w lokalnej instalacji lub zdalnym urządzeniem sterującym bezpośrednio albo za pośrednictwem przekaźników pośredniczących.

W przypadku tych napięć w panelach krosowych sygnałów widzimy, jak działa izolacja między dwoma poziomami napięcia. Załóżmy, że musimy uruchomić urządzenie wymagające napięcia 120 V AC, ale sterownik PLC może dostarczyć tylko 24 V DC. W takim przypadku cewka przekaźnika pośredniczącego zostanie zasilona napięciem 24 V DC. W rezultacie styki przekaźnika zadziałają (zamkną się), doprowadzając napięcie 120 V AC do urządzenia. Mówiąc prościej, używamy niskiego napięcia do sterowania urządzeniami wysokiego napięcia.

W tym scenariuszu przekaźnik pośredniczący zapewnia również pewną ochronę drogiego sterownika PLC przed przepięciem pochodzącym z drugiej strony. W najgorszym przypadku przekaźnik może ulec uszkodzeniu wskutek przepięcia — wtedy wystarczy go wymienić.

 

Rysunek 3. Przekaźnik pośredniczący Phoenix 220 VAC/DC z pojedynczym stykiem NO.

 

Na schemacie połączeń na rysunku 4 pokazano, jak zastosowano przekaźnik pośredniczący między obwodami o dwóch różnych poziomach napięcia, aby przesłać stan trybu regulacji napięcia „Automatyczny/Ręczny” do karty wejść cyfrowych sterownika. Obwód po prawej stronie działa przy napięciu 230 V DC, które zasila cewkę przekaźnika. Po zasileniu cewki przekaźnika jego styk NO (normalnie otwarty) zostaje zamknięty, a obwód 48 V DC przechodzi przez styk przekaźnika, ustawiając kanał wejścia cyfrowego po lewej stronie w stan wysoki.

 

Rysunek 4. Schemat połączeń przewodowych, na którym przedstawiono przekaźnik pośredniczący użyty do raportowania trybu „Automatyczna/Ręczna regulacja napięcia” do systemu SCADA

 

Zalety przekaźników pośredniczących

1. Jak wspomniano powyżej, przekaźniki pośredniczące łączą dwa systemy pracujące przy różnych poziomach napięcia, co może chronić stronę systemu sterowania, gdy druga strona ulegnie uszkodzeniu wskutek zwarcia.
2. Dobrze nadają się do blokad, zabezpieczeń i izolacji przemysłowych systemów sterowania o różnych wartościach znamionowych i specyfikacjach styków.
3. Najbardziej ekonomiczne i bezpieczne połączenie między niskonapięciowymi elementami sterowania a wysokonapięciowymi urządzeniami wykonawczymi, takimi jak silniki pomp.
4. Cewka przekaźnika pośredniczącego może być zasilana niskim napięciem, a styki przekaźnika mogą być używane w obwodach pracujących przy wysokim napięciu i wysokim prądzie.
5. Zapewniają izolację obwodów od skoków napięcia.
6. Pojedynczy przekaźnik może służyć do sterowania wieloma obwodami lub innymi przekaźnikami poprzez obsługę kilku styków NO/NC używanych w różnych obwodach.

 

Podsumowanie

Rola przekaźników pośredniczących w obwodzie sterowania polega na połączeniu obwodów o dwóch różnych poziomach napięcia w celu zapewnienia kompatybilności i izolacji. Z punktu widzenia bezpieczeństwa przekaźniki pośredniczące zapobiegają uszkodzeniom wrażliwych elementów, obsługując większe obciążenia. Typowe zastosowania przekaźników pośredniczących obejmują blokady, zabezpieczenia, raportowanie stanów oraz sterowanie urządzeniami za pomocą poleceń.

Parametry, które inżynier powinien uwzględnić przy wyborze przekaźników, to wartości znamionowe napięcia, konfiguracje styków oraz warunki środowiskowe, aby dobrać najlepszy przekaźnik do każdego zastosowania.

 

Wszystkie użyte obrazy udostępniono dzięki uprzejmości autora