Mágneskapcsolók, relék

Az előadások a következő témára: "Mágneskapcsolók, relék"— Előadás másolata:

1 Mágneskapcsolók, relék
-          mágneskapcsolók, -          relék, -          mágnesszelepek, -          villamos motorok, -          pneumatikus munkahengerek, -          hidraulikus munkahengerek.

2 Érintkező kombinációk
A RELÉS rendszerek alapját a villamos jelfogók (relék) és a mágneskapcsolók (kontaktorok) képezik. A relé tekercsében a rákapcsolt feszültség hatására gerjesztő áram folyik. Az áram felmágnesezi a vasat, s az elektromágneses tér hatására erő ébred, ami az elmozdulni képes záró vasat a rugóerő ellenében az állórészhez zárja. Ezáltal az érintkezők is váltanak. Egy vagy több érintkezőt működtetnek. Relének, mágneskapcsolóknak két jól megkülönböztetett állapot: Logikai 0  relé gerjesztetlen állapot Logikai 1  relé gerjesztett állapot Érintkezők jelképei Érintkező kombinációk záró érintkezők bontó vagy nyitó érintkezők váltó vagy (morse) érintkezők Egy nyugalmi állapot, gyakori működés, zárt állapotban az üzemi áramot tartósan, a túlterhelési és zárlati áramot korlátozott ideig bírja. A üzemi, üresjárási, túlterhelési áramok ki-be kapcsolása. Alaphelyzetben nyitott érintkező Normally open Záró érintkező Alaphelyzetben zárt érintkező Normally close Bontó érintkező Morse érintkező Váltó érintkező

3 RELÉ A relé az áram mágneses hatásán alapuló kapcsolóeszköz. Elektromágneses úton működtetett kapcsolóeszközök, amelyek viszonylag kis teljesítményt képesek kapcsolni. A híradástechnikában általában csak a kisebb működtető teljesítményű jelfogókat használják (néhány wattig), amelyek maximálisan néhány száz voltos feszültséget szakítanak meg, és legfeljebb 1–2 amper tartós áramot kapcsolnak. A nagyobb teljesítményű jelfogókat mágneskapcsolónak nevezik. Van egyenárammal és váltóárammal működő jelfogó, kisfeszültségű és 240 voltos hálózati feszültséggel működő. Létezik szilárdtest-relé is, amiben nincs mozgó alkatrész.  elektronikus relék

4 JELE Relé felépítés A relé fő elemei: T gerjesztő tekercs, V vasmag, H horgony, ÁÉ álló érintkezők, MÉ mozgóérintkező.

5 Elektromechanikus jelfogó relé
Az elektromágnesen (egyenáramú vagy váltóáramú) áram indul, akkor felmágneseződik. A relé tartalmaz egy vastestet, amely a fluxust vezeti, egy horgonyt, amely a mágneses tér erőhatására a rugóerő ellenében elmozdul, egy rugót (R), amely a horgonyt alaphelyzetbe viszi és tartja, valamint mozgó és álló érintkezőket.(horgony meghúzásakor a záró érintkezők zárják, a bontó érintkezők pedig bontják a vezérlési áramkör) A horgonyon több érintkező kombináció is elhelyezhető, amelyek működésben eltérhetnek egymástól. Nincsenek főérintkezői. rugó tekercs Tartólemez, horgony mozgó fegyverzet Jelkép két váltó érintkezővel vasmag Szigetelő Mozgó érintkező Álló érintkezők

6 elektromechanikus időzítéssel
A relékben a rugalmas, sok hajlítást kibíró, jól vezető anyagból készült kontaktusokat egy működtető mechanika nyitja (bontja) vagy zárja. A mechanika mozgótengelyét az egyik irányba rugó, a másik irányba mágneses tér működteti. A zárt kontaktus a rajta keresztül folyó áram számára rövidzár. Emiatt a kontaktusokból felépített áramköri ágban kell lennie egy terhelésnek is. Ha a kontaktusok bontanak, akkor a rajtuk keresztül folyó áram megszakad. záró bontó váltó Kontaktusok jelei elektro-mechanikus Tekercsek jelei elektrotermikus elektromechanikus időzítéssel A relék működési elvűkből adódóan alkalmasak kontaktusok nyitására, zárására, és jelsokszorozásra (egynél több kontaktust működetve). Logikai eszközként ezen tulajdonságait használják ki. Ugyancsak működési elvűkből adódóan alkalmasak galvanikus leválasztásra (a tekercs és a kontaktus tápellátása független azaz a vezérlő és a főáramkör szét van választva), teljesítményillesztésre, és jelváltásra (váltakozóból egyenfeszültségre, vagy fordítva), illetve jelszint váltásra. Végrehajtó eszközökben, és kapcsolók kimeneti elemeként elsősorban ez utóbbi tulajdonságait használják ki. Képes az egyen-, és váltóáramkörök elválasztására. Jelerősítést és jelkésleltetés is elvégezhető vele. A relé elektromágnesesen működtetett kapcsoló, amely kis energiaráfordítás mellett kapcsol. A reléket elsősorban a jelfeldolgozás területén használják (vezérlés, szabályozás). A tekercs feszültség alá helyezésével elektromágneses tér keletkezik. Ezáltal a mozgó kengyelt a vasmag magához húzza. A kengyel mozgatja a relé érintkezőit, melyek kialakítástól függően nyitnak, illetve zárnak. Amikor a tekercs árama megszakad, egy rugó segítségével visszaáll kiinduló helyzetébe a kengyel. Egy relétekercsről egy vagy több érintkezőt is lehet kapcsolni. A fent leírt relé típuson kívül még további változatai vannak az elektromágneses működtetésű kapcsolóknak, (remanencia relé, időrelé, mágneskapcsoló), de ezek működési elve minden esetben azonos.

7 Az áramok hányadosa a relék jellemzői
A relé működéséből kitűnik, hogy mind meghúzásra, mind elengedésre a horgony mozgása egy önmagára visszaható pozitív visszacsatolás folyamata, ami gyors kapcsolást, azaz kis kapcsolási időket eredményez. A relé kapcsolás technikailag egy Schmitt-triggerhez hasonlítható, amely jelentős hiszterézissel rendelkezik. A relé elengedési árama Ie jóval kisebb, mint a meghúzási árama Im. Az áramok hányadosa a relék jellemzői I e Im Ejtési viszony: I m Ie Tartó viszony A tartóviszony a megszólalási érték és az elengedési érték hányadosa, fontos jellemzője a reléknek. Értéke általában 1-1,25 között van. A megszólalási és elengedési idők azok az idők, amelyek a relé működését kiváltó ok fellépése és a relé behúzása, illetve kikapcsolása között telnek el.

8 Egyenáramú relé A bekapcsoló nyomógomb megnyomásával a tekercsen egyenáram folyik keresztül, amely mágneses teret létesít, amely húzóerőt fejt ki a vasmagra, ami a rugóerő ellenében a tekercs belseje felé mozdul el. A vasmaghoz kapcsolódó érintkezők is elmozdulnak, a nyitó érintkező kontaktusokat megszakít (nyit), a záró érintkező kontaktusokat összekapcsol (zár). A nyomógomb elengedése után az áram megszűnik, és visszaáll az alaphelyzet.

9 Az elektromágneses jelfogó segítségével nagy távolságokból is lehet irányítani berendezéseket. El lehet indítani és megállítani a villamos motort, gépet vagy szerkezetet. Automatikus vezérlésre alkalmas. A jelfogó – relé legfontosabb része az elektromágnes (EM), előtte egy laprugóhoz erősített lágyvas van (K). Amikor bekapcsoljuk a gyenge vezérlőáramot a kapcsolóval (K), az elektromágnes magához vonzza a lágyvasat K1 és K2 érintkezők zárják az erősáram áramkörét, és kigyullad az izzólámpa. Ha megszakítjuk a gyengeáram áramkörét, a rugó (O) magához húzza a lágyvasat és megszakítja az erősáram áramkörét.

10 A villanycsengőnél is az elektromágneses relét alkalmazzák
A villanycsengőnél is az elektromágneses relét alkalmazzák. Az áramkörben a relével sorba van kapcsolva a nyomógombos kapcsoló (csengőkapcsoló) a csengőkalapácson keresztül. A kapcsoló nyomógombját megnyomva zárul az áramkör, az elektromágnes EM magához vonzza a kalapácsot K, ami ráüt a csengőre CS, de egyidejűleg megszakad az áramkör is. A rugó visszahúzza a kalapácsot a kezdeti helyzetbe, és újra zárul az áramkör.

11

12 Kontaktorok A kontaktorok szerkezeti felépítésük és saját (általában) elektromágneses működtetésük alapján a mechanikus kapcsolók külön csoportját alkotják. Még mielőtt bemutatnánk a kontaktorok szerkezeti felépítését és működését, meg kell említenünk, hogy azok távműködtetésre is alkalmasak, és gyakori működtetés (max c/óra) mellett nagy mechanikai, és villamos élettartammal (max c) rendelkeznek. A kisfeszültségű kontaktorokat széles névleges áramhatárok között ( U n =400 V feszültségen I n = A), minden alkalmazási kategóriára gyártják. A motorok kapcsolására vonatkozó AC és a DC- 3...DC-5 kategória kiemelten kezelendő. A kisfeszültségű motorok kapcsolását és védelmét ugyanis szinte kizárólagosan a védelmi egységgel kiegészített kontaktorok (motorvédő kapcsolók) illetve védelemmel működtetett kontaktorok látják el. Ez alól kivételt csak a félvezetős kontaktorok alkalmazása, valamint az igen nagy és ritkán kapcsolt motorok kapcsolása és védelme jelent, ahol megszakítókat használnak. A kontaktorok a kézi működtetésű kapcsolók alkalmazási területein is előnyösebben használhatók, sőt az elektromágneses relék vezérlési feladatait is gyakran helyettesítik. Mindezekből következik, hogy a kapcsolók legnagyobb családját a kontaktorok alkotják. Kontaktor szerkezeti részletrajz Pólusonként az áramút tartalmazza a csatlakozó kapcsok (1) között elhelyezkedő egy pár álló (2) és mozgó (3) főérintkezőt (esetleg külön ívhúzó érintkezőket is), valamint esetleg az ívoltó szerkezetet (4).

13 Kontaktor axonometrikus rajz
A csatlakozó kapcsok (1) kisebb névleges áramerősségig vezetékek befogadására szolgáló csavaros szorítók, nagyobb áramerősségeknél lapos sínek kábelsaruk csavarral történő rögzítésére. Mivel bekapcsoláskor a kontaktor mozgó főérintkezői (3) nagy (max. 1,5 m/s) sebességgel ütköznek az álló főérintkezőkhöz (2) , ügyelni kell a pattogás csökkentésére illetve a gyakorlatilag pattogásmentes állapot létrehozására. A főérintkezők felületén keletkező oxidok részben elbomlanak az ív hőhatása következtében, de ezt a folyamatot öntisztulást elősegítő érintkező anyagok választásával (pl. AgCdO vagy Ag SnO) és/vagy öntisztító érintkezők (pl. az ábra szerinti szerkezet) használatával is kell támogatni. Annak érdekében, hogy az ív által létrehozott sérülések és az oxidáció a főérintkezők áramvezetési tulajdonságát ne rontsák, nagyobb névleges áramú (váltakozó áramon I e >;160 A) érintkezők esetén külön ívhúzó érintkezőt (pl. WAg anyagból) is alkalmaznak. Ívoltó szerkezetet (4) nagyobb névleges áramú és fokozott igénybevételre alkalmas ún. nehézüzemű kontaktorok esetében (AC-4, DC-4 és DC-5 alkalmazási kategóriák) használnak általában. Az ívoltó szerkezet nagyon hasonlít a kisfeszültségű megszakítóknál használt szerkezetekhez, csak kevésbé robosztus kivitelű, hiszen itt csak terhelési áramok megszakításáról van szó. Váltakozóáramú kontaktoroknál az ívoltó szerkezet (rézből vagy vasból) készült deionlemezes oltókamra, az egyenáramúaknál pedig szigetelő anyagból előállított (rés, keresztirányú vagy labirintus) oltókamra. Az ívoltó szerkezeteket hőálló anyagból (pl. kerámia) készült ház veszi körül. Az ívnek az oltókamrába való terelését minden esetben támogatják az áramutak önfúvó mágneses hatásával, amit még kiegészítenek (a rézből készült deionlemezes vagy szigetelő anyagból lévő oltókamráknál) fúvótekercs alkalmazásával is. A vázszerkezet (5) fogadja be, illetve azon helyezkedik el a kontaktor valamennyi szerkezeti eleme, és ennek segítségével lehet a kontaktort kapcsolóberendezésbe beépíteni, illetve kapcsolótábla függőleges síkjára felszerelni. A vázszerkezet általában hőre keményedő műgyantából, vagy (nagyobb névleges áramerősségnél) esetleg alumíniumöntvényből készül.

14 Kontaktor (Mágneskapcsoló)
A Kontaktor, mágneskapcsolók működési elve a relékéhez hasonló. Mágnes-kapcsolók, olyan nagyélettartamú vezérléstechnikai végrehajtó szervek, melyek egy tekercs segítségével érintkezőket működtetnek. A kialakításuk olyan, hogy rendelkeznek a nagy áramok megszakításakor keletkező elektromos ívek kioltására szolgáló mechanizmussal. A lényeg az ív kialakulásának korlátozása. A korszerű mágneskapcsolók moduláris kialakításúak. A kontaktor a mágneskapcsoló főkészüléke. A kontaktorokban vannak a főérintkezők, amelyek csak záró jellegűek (NO) lehetnek, és egy számmal jelzettek. A főáramkörű érintkezők nagy teljesítmények kapcsolására alkalmasak. A kontaktor önállóan vagy védelemmel (pl.: hőrelé) kiegészítve villamosmotorok vagy más kisfeszültségű villamos berendezés távvezérelt működtetésére, kapcsolására alkalmas. A villamosmotorokat a tápellátás, és a megfelelő fázis sorrend kapcsolásával működtetik. A kontaktor típusa egyen, vagy váltakozó áramú aszerint, hogy a tekercse egyen-, vagy váltakozó feszültséggel működtethető. Katalógusokból - teljesítményszint szerint csoportosítva - szabványos működtető feszültségű tekercsek választhatók. Ezektől eltérő működtető feszültségértékek is rendelhetők, de ez jelentős többletköltséggel jár. A kontaktusai értelemszerűen egyen és váltakozó áramot egyaránt kapcsolhatnak. A kontaktor frontfelületére segédérintkezőket, más néven segéd kontak-torokat – a jegyzetben, a továbbiakban kontaktorreléket – lehet csatlakoztatni. A kontaktorrelék (a mágneskapcsolók segédérintkezői) a hozzájuk tartozó főáramköri kontaktuson folyó áram mágneses terének hatására kapcsolnak. Ilyen értelemben érzékelők, hiszen visszajelzést adnak arról, hogy a főáramköri kontaktuson áram folyik. A segédérintkezők egyaránt lehetnek záró (NO) és bontó (NC) jellegű érintkezők, és darabszámúk modulárisan bővíthető. 13 14 21 22 31 32 43 44 A1 A2 24 VAC A négypólusú kontaktorrelék lehetséges konfigurációi például a 4(NO)+0(NC); 3(NO)+1(NC); 2(NO)+2(NC).

15 Elektromágneses működtetésű kontaktor, mágneskapcsoló

16 Elektromágneses működtetésű kontaktor, mágneskapcsoló
Működési elve ugyanaz, mint a relé esetében, csak itt az érintkező hidat mozgatja el az elektromágnes, mivel a mozgó vasmag összekötetésben van az érintkezőhíddal, így az érintkezők a másik állapotukat veszik fel. Munkaáramú (záró, alaphelyzetben nyitott) és nyugvóáramú (bontó, nyitó, alaphelyzetben zárt) érintkezővel rendelkezik, váltó érintkezője nincs Érintkezők nagyobb teljesítmények kapcsolására alkalmas Működésük biztonságosabb  mivel az áramköröket kétszeresen szakítják meg Főérintkezőn kívül segédérintkezőkkel is el vannak látva különféle vezérlési feladatok valósíthatóak meg vele Nagyobb teljesítményűeknél ívoltó szerkezettel is rendelkezhetnek Főként automatizált, távvezérelt erősáramú fogyasztók működtetésére használják. (motor, szelep) Nagy kapcsolási gyakoriság mellett is megbízható üzemelés, túlterhelést is elviselő kapcsolókészülékek Gazdaságos kábelezés

17 Elektromágneses működtetésű kontaktor, mágneskapcsoló
Olyan, mint a relé, de sokkal nagyobb áramok vezetésére alkalmas (250 – 400 V,akár 1000A) -  egyen- vagy váltakozó áramú elektromágnes (vasmagos tekercs) rugó ellenében működteti a fegyverzeteket. -  rendszerint 4 de legalább 3 villamos teljesítmény-átvitelre alkalmas főérintkezőt és egyéb vezérlési célokra felhasználhat segédérintkezőket (2 záró, 2 bontó) tartalmaz. ( háromfázisra alkalmazható, öntartásra is alkalmas, vezérlésre is alkalmazható) A kontaktor olyan mechanikus kapcsolókészülék, amelyet: Távvezérléssel működtetnek (általában elektromágnessel) Egy nyugalmi helyzete van Gyakori működésre alkalmas Ha a tekercsen át folyik a gerjesztő áram, akkor a meghúz a tekercs. A horonyra szerelt mozgó csatlakozók az álló csatlakozórészéhez feszülnek, így a főáramkör záródik. (pl. motor) Segédkontaktusok is működésbe lépnek, amelyekkel vezérlő- vagy jelzőáramok kapcsolhatóak. Ezek reteszmentes kapcsolók nem rendelkeznek mechanikus zárással meghúzott állapotban. Segédérintkezőket elsősorban szabályozási, vezérlési körökben alkalmazzák Egyenáramú működtetésű kapcsolók: nagyobbak, mint a váltóáramúak, kisebb meghúzó erő, hosszabb elengedési és meghúzó idő, de cserébe zajmentes

18 Mágneskapcsolóhoz tartozó segédérintkező blokk
Általunk használt mágneskapcsoló Főérintkezők betáplálás felöli oldala Mágneskapcsolóhoz tartozó segédérintkező blokk Mágneskapcsoló Működtető tekercs Alaphelyzetben nyitott (NO) érintkező Általában a mágneskapcsoló saját öntartására használjuk Főérintkezők fogyasztó felöli oldala Jelölése Alaphelyzetben nyitott (NO) érintkező záróérintkező Alaphelyzetben zárt (NC) érintkező Nyitó, bontóérintkező

19 Mágneskapcsolók moduláris felépítése
A DILM7 - DILM170 (AC-3/400V) közepes teljesítménykategóriájú (90 kW-ig) kontaktorok moduljai: 1. Kontaktorok. 2. Védőkapcsolások 3. Motorvédő relék 4. Segédérintkező modulok 5. Segédérintkező modulok 6. Segédérintkező modulok

20 A relék és mágneskapcsolók főbb jellemzői
A relék kiválasztása katalógus adatok alapján történik. A legfontosabb katalógus adatok az alábbiak: Működtető (gerjesztő) névleges feszültség (egyenfeszültség, váltakozó feszültség), Működtető (gerjesztő) névleges áram (egyenáram, váltakozó áram), Megszólalási és elengedési értékek (Meghúzási áram, tartó áram) Tartóviszony, Megszólalási és elengedési idők, Kapcsolási teljesítmény, Működtető frekvencia, Tekercs ellenállás Érintkezők száma, típusa, távolsága Élettartam (kapcsolási szám) Rugónyomás Átmeneti ellenállás (pogácsák között, működés közben: 10-6 – 100 m) Érintkezőkkel kapcsolható feszültség és áram Megszakítási teljesítmény Működési sebesség kapcs/sec Hátrány: kikapcsoláskor ív keletkezik  érintkezők miatt nagyobb helyigény, zavart generál(elektromágneses, kapcsolási sebbeség, szennyeződésre érzékeny) Mechanikus felépítés miatt lomha Előny: galvanikus leválasztás vezérlő és főáram között, több független áramkör kapcsolható, nagy ellenállás a kikapcsolt érintkezők között, nagy hőmérséklettűrés

21 Relé és mágneskapcsoló különbsége
Fontos észben tartani, a mágneskapcsoló érintkezői két ponton kapcsolnak és bontanak is, így az estek jelentős részében nagyobb légréssel bírnak, mint például a relék. Ezen eszközök leginkább minimális légréssel rendelkeznek és csakis egy ponton érintkeznek. Ezeknek a hátránya, hogy sajnos hajlamosak az összehegesedésre, azonban manapság már kaphatóak azok a változatok is, amelyek megfelelő módon működnek ezen tekintetben. Ezzel ellentétben, a mágneskapcsoló sokkal komplexebb és drágább eszköz, ami egyértelműen használható a teljesítmény kapcsolásra. Ez gondmentesen helytáll az induktív terhelések kapcsolásakor is. Érintkezők távolsága a mágneskapcsolónál nagyobb Relék kisebb méretűek Relék és a mágneskapcsolók NO, NC és váltóérintkezőkkel is rendelkezhet Mágneskapcsoló rendelkezik főérintkezőkkel nagy teljesítmény kapcsolható vele, még a relével csak kisteljesítmény kapcsolható, azaz jelfogóként működik Mind a kettőt elektromágnes működteti ( működési elv megegyezik) Reléket vezérlésre használjuk, kontaktorok főérintkezőit főáramkörbe is bekötjük

22 Működési diagram A tb1 bekapcsolási megszólalási időn belül a horgony nyugalomban van. A tb2 bekapcsolási mozgási időben a horgonyt a mágneses erő gyorsítja, így az egy sebességre tesz szert. A mágneses tér energiájának egy része mozgási energiává alakul át, amellyel a horgony rendelkezik. A zárás pillanatában a mozgási energia dinamikus hatást vált ki. Az ütközés hatására visszapattanás következik be, amely azon túl, hogy mechanikai deformációt okoz, a kapcsolt áramkörben többszöri áramkör zárást és megszakítást eredményez. A relé mechanikus érintkezői segítségével bontanak vagy zárnak áramköröket, és ezekhez vagy nyitott állapothoz logikai értékek ( 0 vagy 1) rendelhetők. A vezérlésekben az érintkezők állapotát mindig a nyugalmi (feszültségmentes) helyzetükben ábrázoljuk. A tekercsre kapcsolt egyenfeszültség hatására áram indul meg. Tekintettel arra, hogy a tekercs ellenállással és induktivitással rendelkezik az áram exponenciálisan R-L kör bekapcsolási áramának megfelelően indul. A mágneses tér és így a behúzó erő is növekedik. Amíg mágneses tér erőhatása a rugó erőnél kisebb a horgony nyugalomban van. Eddig az állapotig az áram állandó villamos T idő állandó szerint növekedik. A gerjesztés növekedésével a mágneses erő és a rugó erő különbsége a horgonyt gyorsítja és a mágneses körben a légrés csökken. A légrés csökkenése miatt adott gerjesztés mellett a mágneses tér erőhatása nagyobb mértékben nő, mint a rugó erő visszatérítő hatása, ezért a horgony egyre nagyobb gyorsulással zár. A légrés csökkenése a fluxus gyors növekedését eredményezi, ami ellenfeszültséget indukál a tekercsben, és ezáltal az áram exponenciális növekedése megváltozik. Az áram időbeli változását (x, y) ábra követhetjük nyomon.

23 A jelenséget idegen szóval prellnek (pergésnek) nevezzük
A jelenséget idegen szóval prellnek (pergésnek) nevezzük. Az áramkör megszakadása az érintkezők közötti ív keletkezését eredményezi. A hosszantartó prell hatás az érintkezők olyan mértékű felmelegedésével járhat, hogy a teljes bekapcsolási idő után az érintkezőket összeszorító erő hatására azok összehegedése következik be. A tb3 pergés/prell káros hatásai: Mechanikai deformációt ezáltal mechanikai élettartam csökkenést okoz A villamos ívben anyag vándorlás, oxidáció következik be, amely az érintkezés megbízhatóságát és villamos élettartam csökkenést eredményez. A ki/bekapcsolások hamis információt adhatnak a további információt feldolgozó szervek részére (hazárd) A villamos ív ( szikrák) elektromágneses hullámokat hoznak létre, ami az EMC szempontjából káros.  Párhuzamos RC ággal védhető A gyártók különböző konstrukciós megoldást alkalmaznak a tb3 bekapcsolási pergési idő csökkentésére. A prell elektromágneses zavarását az érintkezőkkel párhuzamosan kötött RC taggal lehet csökkenteni. Az RC tag paramétereit a gyártó katalógus adatként adja meg. A relé kikapcsolásakor a folyamat megfordítva játszódik le. Az áram nem tud ugrásszerűen változni, mivel a mágneses tér energiájának átalakulásához időre van szükség. A horgony egy adott Ie elengedési áram alatt távolodik el a vastesttől. A légrés növekedésével a mágneses erő tovább csökken, és egy pozitív visszacsatolási folyamat eredményeképpen gyorsan kikapcsol. Ekkor a rugóban felhalmozódott energia alakul át mozgási energiává. Nyugalmi vagy bontó érintkezőkre a prell hatás ugyanúgy érvényes, mint a záró érintkezőkre bekapcsoláskor. Az Ie elengedési áram eléréséig, tk1 kikapcsolási megszólalási ideig a horgony nem mozdul és a záró érintkezők zárt állapotban maradnak. A tk2 kikapcsolási mozgási időben következik be a záró érintkezők bontása, ami induktív kör megszakításakor ívhuzással járhat. A kikapcsolási idő tk=tk1+tk2 után befejeződik záró érintkezők bontása és a nyugalmi érintkezők zárása. Az átlapoltan működő morse érintkezőknél előbb következik be a nyugalmi érintkezők zárása, mint a záró érintkezők bontása. Ilyen érintkezők használata esetén számolni kell azzal, hogy rövid időre mind három, a mozgó, a bontó és a záró érintkezők galvanikusan össze vannak kötve. Bizonyos vezérlési feladatokban az átlapoltan érintkező váltóérintkezők jól felhasználhatóak, más esetekben igen nagy működési bizonytalanságot okozhatnak a vezérlés feladatának ellátásában, ezért ezek alkalmazása nagy körültekintést igényel.

24  a prell-jelenséget jól csökkenti; nem rendelkezik memóriával

25 Különleges relék -Többtekercses relék, a tekercsek gerjesztésével logikai műveletek (VAGY, ÉS, NEM) végezhetők el. Billenő relé: állapotát a tekercsekre adott impulzusok határozzák meg (mágneses reteszelésű, polarizált, támasztó relé). polarizált relé (csak megfelelő polaritásra kapcsol be, kis kapcsolási teljesítmény), Tartórelék: tapadórelé, támaszrelé (aktuális állapot megtartók) A tartó relék, amelyeknél a kontaktusokat vezérlő működtető mechanikát egy ék megakasztja, és így a rugó nem tudja visszaállítani a rudat a nyugalmi helyzetébe. A tartó-reléknek két (engedélyező és elengedő) tekercse van. Az engedélyező tekercsen egy impulzus szükséges, hogy a tartó-relék meghúzott állapotba kerüljenek, és abban is maradjanak. Az elengedő tekercs impulzusa kiakasztja az éket, és a tartó-relé visszaáll alaphelyzetbe. Léptető relé (szelektor, impulzus relé). Több stabil állapota van, amelyek szigorúan egymást követik. Legalább két együtt mozgó érintkező rendszere van, egyik a továbblépés feltételét biztosítja, a másik a vezérlésnek ad parancsot. . A tekercsre adott feszültség lépteti egy önmagát megszakító érintkezőn keresztül a következő állapotba. A léptető relének minimum két együtt mozgó érintkező rendszere van, amelyből az egyik a továbblépés feltételét biztosítja a másik, pedig a vezérlésnek ad parancsot. A feltétel vagy lefutó vezérlések kialakításánál célszerűen alkalmazható. Reed relé: üvegbúrában, védőgázban elhelyezett ferromágneses anyagból készített érintkezők, amelyek mágneses gerjesztés vagy külső mágneses tér hatására zárnak. Permanens mágnessel működtetett reed érintkezőket alkalmaznak helyzetérzékelőként. A mágnesesen előfeszített morze érintkezős kialakítású reed relé alkalmas a mágneses polaritás megkülönböztetésére. - Időrelék: A tekercs-feszültség be- vagy kikapcsolásától számított rögzített vagy változtatható idő múlva következik be az érintkezők kapcsolása. Rendelkezhet záró és bontó érintkezőkkel. ellenálláson keresztül töltődik a kondenzátor (kis késleltetéshez) Meghúzásos késleltetés Elengedés késleltetés Meghúzás és elengedés késleltetés Fáziskimaradás védőrelé: háromfázisú feszültségrendszerben bármelyik fázis feszültségének adott mértékű csökkenése esetén kapcsolást végez. Alapállapota a bekapcsolt állapot amikor a három fázis szimmetriája fennáll. Háromfázisú berendezések, motorok védelmére használják. Túláramvédő relé: a beállított áram pillanatnyi vagy tartós túllépése esetén kapcsol. Villamos berendezések, motorok túlterhelésének védelmére használják. Ez a kismegszakító. Földáram-védő relé: egyfázisú hálózatokban kapcsol ha a fázis és nullvezeték árama között eltérés keletkezik. Balesetvédelmi szerepe van.

26 Polarizált, bistabil, támaszrelé
Ezek a relék nyugalmi állapotban nulla fogyasztással is rendelkezhetnek. Napjainkban, amikor általános szándék a készülékek fogyasztásának csökkentése, használatuk egyre aktuálisabbá válik. Remanens mágneses érintkezők. Az elektromágneses relé, mint kapcsolóelem, egyike a legrégibbi elektromos alkatrészeknek. Az egyre jobban teret hódító félvezető relékkel szemben, az elektromágneses reléknek van néhány előnyös tulajdonsága, melyek miatt használata számos berendezésben előnyösebb. Említsük meg pl. a magas szigetelő szilárdságot a tekercs/érintkezők és az érintkezők között, a minimális teljesítmény veszteséget az érintkezőkön és a lineáris, torzítás nélküli átvitelt alacsony jelszinteknél is. Annak ellenére, hogy a relék tekercsei mindig minimális fogyasztásra vannak optimalizálva, ez a fogyasztás nem elhanyagolható, különösen több reléből álló mezőknél vagy elemről táplált berendezések esetében. A megoldás bistabil (polarizált) relé használata. Ahogy a neve is mutatja, a bistabil relé úgy van kialakítva, hogy két nyugalmi állapottal rendelkezik, tehát csak akkor fogyaszt energiát, amikor állapotot vált, nyugalmi állapotban (be- vagy kikapcsolva) nulla a fogyasztása. Általában a bistabil relé tekercse kettős, az egyik szolgál az érintkezők összekapcsolására, a másik pedig a szétkapcsolására. Tehát ugyanazt a vezérlőfeszültséget csak egy impulzus erejéig kell rávezetni az adott tekercsre az állapotváltáshoz. Léteznek bistabil relék egyetlen tekerccsel is, ahol az állapotváltásokhoz szükséges impulzusok fordított polaritásúak. A bistabil relé mindenhol alkalmazható ahol az általános relék, kivéve azokban az áramkörökben, ahol az érintkezőknek szét kell kapcsolnia a tápfeszültség megszűnése esetén. A bistabil relék már több évtizede ismertek, de a vezérlő áramkör magasabb ára miatt kevésbé terjedtek el (kettős áramkör szükséges hozzájuk). Ezt a hátrányt gyakorlatilag kiküszöbölte a félvezető alkatrészek relékhez képest mára jelentősen kedvezőbbé vált ára. Továbbá sokkal fontosabbnak tűnik az a hatalmas előnyük is, hogy nyugalmi állapotban nem fogyasztanak energiát.

27 REED relé A villamos érintkezők nyitásánál és bontásánál gyakran képződik villamos ív, amely az érintkező felületeket erodálja. Ebben nagy szerepe van az oxidációnak, amit viszont ki lehet védeni, ha az érintkezőket oxigénmentes közegbe helyezzük. Így jutunk el a reed kapcsolóhoz, ami védett érintkezőjű kontaktusokhoz. A hermetikusan zárt üvegcsőben védőgáz vagy nemesgáz van. A kivezetésekhez merev, ill. rugalmas kapcsolattal ferromágneses (lágymágneses) belső maggal rendelkező, így mágnesezhető érintkező nyelveket hegesztenek, az érintkezőket pedig jól és stabilan vezető, sokszor nemesfém felületi réteggel látják el. Külső mágneses tér hatására az érintkező nyelvek felmágneseződnek, közöttük vonzóerő keletkezik, és záródnak, így létrejön az elektromos kontaktus. A mágneses kör az érintkezőkön keresztül záródik. Jelen esetben a mágneses teret elektromágnes hozza létre. Részletes ismertetés előző órák diáin.

28 Időrelék: Az időrelék működése: Az időrelék a relék egyik gyakran alkalmazott típusa, amelyek működése (kapcsolása) meghatározott késleltetési idő szerint történik: a tekercsen meginduló áram után adott idővel húz csak be a relé. Azaz tekercsre adott vagy lekapcsolt feszültségtől számított fix (rögzített) vagy változtatható idő múlva következik be az érintkezők kapcsolása. Tehát a kontaktusai meghatározott idődiagram alapján nyitnak, illetve zárnak. Különböző folyamatok időtartamát, illetve sorrendiségét lehet velük biztosítani. Az időreléket konstrukciójuk alapján négy csoportba sorolják: villamos (elektronikus) késleltetésű relék, mechanikus (óraszerkezetes) késleltetésű relék, termikus (ikerfémes) késleltetésű relék, pneumatikus késleltetésű relék. -          egy folyamatot egy megelőző folyamathoz képest meghatározott időtartammal késlelteti; -          az időzítések típusai a gerjesztés kezdete és megszűnése szerint: Kivitelezési formái: - elektromechanikus, óraszerkezettel ellátott időrelé (több óra késleltetés)                               - elektronikus időrelék (1s – 10perc). - digitális időrelék. (0,01s – több óra

29 Ha az időrelét feszültség alá helyezve készenléti állapotba kerül
Ha az időrelét feszültség alá helyezve készenléti állapotba kerül. Az időrelé elindításához általában egy elektromos impulzusra van szükség. Az impulzus hatására az előre beállított funkció (esetleg program) szerint fog eljárni. Az készülék fejlettségétől függően az alábbi funkciókat képes megvalósítani. Zárójelben az elterjedt jelölésük található. késleltetett kapcsolás (AI): nullától akár egy hét időtartamig, akár óránkénti, de jellemzően 5% pontossággal késleltetett bontás (BE): az alaphelyzetben zárt kapcsolót egy adott idő elteltével bontja csak késleltetett elengedés (DI): vagyis a bekapcsolást törlő relé az azonnal végrehajtott kapcsolást a beállított idő után visszaállítja eredeti helyzetbe impulzusadás (LI LE): a kapcsolást–bontást csak egy rövid időtartamra hajtja végre, akár késleltetéssel villogás (SW): az impulzus hatására egy megadott ütemben kapcsolgat egy megadott ideig csillag-delta indító relé (SD): nagy teljesítményű háromfázisú motorok indításához időkapcsoló: általában 24 óra időtartamban 10 perces időközönként beállítható hogy mikor zárja az érintkezőjét. A vezérelt érintkezők funkciótól függően vannak megjelölve.(NC; NO) Az NC jelentése "Natural close", vagyis amint a relé tekercse feszültség alá kerül, zárja az áramkört, a beállított idő leteltével nyitja az áramkört. Az NO jelentése "Natural open", vagyis amint a relé tekercse feszültség alá kerül, nyitja az áramkört, a beállított idő leteltével zárja az áramkört. A CO jelentése: „Change-over”, vagyis érintkezői a beállított idő tartamára átváltanak az ellenkező állásba (a zárt érintkező nyit, a nyitott érintkező zár).

30 Meghúzás (bekapcsolást) késleltető időrelé
Alapvetően három típusba sorolhatóak az időrelék: Meghúzásos késleltetés Elengedés késleltetés Meghúzás és elengedés késleltetés Meghúzás (bekapcsolást) késleltető időrelé Elemei: változtatható ellenállás, kondenzátor, relé Működése:Meghúzás késleltetésű időrelé a gerjesztést követően meghatározott idő után végzi az érintkezők kapcsolását. A gerjesztés megszűnése után azonnal alaphelyzetbe áll.

31 Elengedés késleltető időrelé
Elemei: változtatható ellenállás, kondenzátor, relé Működése: Elengedés késleltetésű időrelé a gerjesztést követően azonnal kapcsol, és a gerjesztés megszűnése után beállítható vagy rögzített idő után végzi az érintkezők bontását vagy zárását.

32 Meghúzás és elengedés késleltetésű relé a gerjesztést követően rögzített vagy beállítható idő után végzi a kapcsolást, míg a gerjesztés megszűnését követően szintén megadott idővel késleltetve kerül alaphelyzetbe. Mindegyik időrelé rendelkezhet záró és bontó érintkezőkkel. Időrelék érintkezői

33 Általunk használt multifunkciós ütemező időrelé
Elko CRM-61

34 Meghúzás késleltető csillag/delta időrelé - CRM-2T .
A CRM-2T a motor fokozatos felpörgését segíti elő időzített kapcsolással, ha a motor túl nagy ahhoz, hogy azonnal elinduljon. Motorok indításánál csillag/delta időzítésre szolgál motorok csillag/delta üzemmódjának késleltetett átkapcsolásához

35 Általában az ütemadás funkció a multifunkciós időrelék része!
Elko PDR-2/A/UNI programozható digitális időrelé Ezeknél az elektronikus időreléknél a működés alatt mindenképp feszültség alatt kell folyamatosan lennie a meghúzótekercsnek. (A késleltetés a start bemenetre adott Feszültségimpulzus után aktiválódik. A készüléket programozni kell. Általában az ütemadás funkció a multifunkciós időrelék része! Meghatározott ideig be- és kikapcsol a kimenet, mint egy bistabil villogó. (multivibrátor)

36 Vezérléseknél használatos védelmek

37 Olvadóbiztosítók: Az olvadóbiztosítók feladata a hálózat, illetve a fogyasztó túlterhelés- és zárlatvédelme. Elsődleges feladata az áramköri elemek (vezetékek, villamos motorok, elektronikai berendezések) védelme a túláramok és zárlati áramok káros hatása ellen. A legrégebben használt zárlatvédelmi eszköz. Az olvadóbiztosítók „lelke” az olvadószál, amelynek keresztmetszete lényegesen kisebb, mint az áramkör nagyobb keresztmetszetű vezetékeinek. Emiatt az olvadószál adott túláram hatására hamarabb túlmelegszik, megolvad és ezáltal megakadályozza az áramkör többi vezetékének a túlmelegedését. Diazed Csöves Jele: Diazed Penge Késes

38

39 Jelen esetben a motor védelmét szolgálják a főáramköri biztosítók
Példa MOTOR VÉDELME biztosítókkal Főáramkör levédése Vezérlőkör levédése Jelen esetben a motor védelmét szolgálják a főáramköri biztosítók és a mágneskapcsoló védelmét a vezérlő áramköri biztosítók.

40 Hőrelék(HŐKIOLDÓ) -          villamos berendezésék, főleg motorok túláramvédelmét biztosítja; -          felépítése: - áramtekercs, - Leggyakrabban bimetall lemez (ikerfém) – két különböző hőtágulási együtthatójú fémréteg alkotja - áramhatár beállító [ hőellenállással összekapcsolt elektronika is lehet] - kioldó mechanizmus. A főáramkörbe sorosan kapcsolt áramtekercsen áthaladó áram fűti a bimetall lemezt, amely túláram esetén a kisebb hőtágulási együtthatójú réteg irányába elhajlik és bontja a mechanikai reteszt. Bontó és záró érintkezőkkel egyaránt rendelkezhet.

41 Hőkioldó Olyan kapcsolókészülék, amely alkalmas a motor indítási áramának bekapcsolására, a névleges áramának üzembiztos vezetésére, a motor káros túlmelegedése esetén a beépített hőérzékelő (ikerfém, hőellenállás stb.) segítségével az önműködő kikapcsolására. A hőkioldók a villamos áram hőhatására működnek. Legtöbbször a túláramvédelmet szolgálják. Leginkább az ikerfém-hőkioldók terjedtek el. Az ikerfém két különböző hőtágulású fém összehengerlésével készül. Működési elve az, hogy az ikerfémszalag meleg hatására elhajlik a kisebb hőtágulási együtthatójú fém felé és érintkezőket működtet. Azaz amikor üzemzavar következtében a fogyasztó irányába haladó áram megnő a termikus áram erőssége is emelkedik, ami a bimetall lemez további elhajlásához vezet. Ha az áramerősség meghaladja a meghatározott határértéket a bimetall lemez működésbe hozza a kikapcsolási mechanizmust és megszakítja a működtető áramkört. Segédérintkezőivel érintésvédelmi, reteszelési feladatok megoldására, különféle jelzések adására, és zárt állapotban véges ideig el tudják viselni a rajtuk átfolyó zárlati áram hatásait. A megfelelően választott védelem azáltal, hogy felfüggeszti a motor működését szélsőséges hőmérséklet esetén maximálisra növeli a szünetmentes működés időtartamát és hatékonyságát, meghosszabbítja a gép élettartamát. Rendeltetés: váltóáramú fogyasztók kikapcsolása túláram esetén áramfogyasztók szabályozására szolgáló rendszerek létrehozása alkalmazható védő-vezérlő komponensként aszinkron villanymotorok szabályozására szolgáló szekrényekben az áramparaméterek magas fokú megbízhatóságának biztosítása MEGJEGYZÉS: A fogyasztó rövidzárlat elleni védelme érdekében a kontaktor – hőrelé kombináció elé megfelelően méretezett megszakítót vagy biztosítékot kell beépíteni.

42 Hőrelé és biztosítókkal
Példa MOTOR VÉDELME Hőrelé és biztosítókkal Főáramkör 3 fázisának a levédése biztosítóval Vezérlőkör levédése Biztosítóval MOTOR és egyben a vezérlő áramkör levédése hőrelével A hőrelé segédérintkezője oldja a vezérlő áramkört és ezzel együtt a főáramkör is megszakad.

43 Bojler hőkioldó, hőkorlátozó feladata
A bojler hőkioldója igen fontos szerepet tölt be a szerkezet életében. Amikor ugyanis a készülék tartályában lévő víz túlmelegszik, a bojler hőfokszabályozójának meghibásodása, vagy egyéb ok miatt, akkor a hőkorlátozó, mintegy védelmi feladatot betöltve közbelép, és lekapcsolja a fűtőrendszert. Ezzel megakadályozza azt, hogy a víz begőzösödjön, ami egyébként számos kockázatot rejt magában. A lélektani határ 110 fok környékén mozog, amikor a víz hőmérséklete eléri ezt a szintet, akkor a bojler hőkioldó elvégzi a feladatát. Ön is láthatja, hogy mennyire lényeges, hogy a hőkioldó tökéletesen üzemeljen, ellátva balesetmegelőző funkcióját. Ezt a maximális hatékonyságot, egyetlen módon tudja garantálni, mégpedig, ha rendszeresen ellenőrizteti a Hajdú bojler állapotát, és ha szükséges biztosítja karbantartását, javítását, cseréjét. Amikor a bojler hőfokszabályzója meghibásodik, vagy más okokból túlhevül a víz, a hőkorlátozó közbelép, lekapcsolja a fűtőrendszert. Így nem kerül sor a víz begőzösödésére, amely igencsak sok veszélyt rejt magában. Amint a tartályban lévő víz eléri a 110 Celsius fokot, a hőkorlátozó – ha megfelelően működik – megelőzi a bajt, nem engedi, hogy tovább forrósodjon a víz. Ahhoz azonban, hogy mindig megfelelően működjön, időnként le kell ellenőriztetni, és karban kell tartatni ezt az alkatrészt.

44 Nem elektromechanikus
Szilárdtest relé Nem elektromechanikus A szilárdtest relét (solid state relay) azért hívják szilárd-testűnek, mert nincs benne mozgó alkatrész. Nagy előnyük hogy gyorsan én hangtalanul kapcsolnak. Nagyon egyszerű őket vezérelni, mert egyszerűen úgy kell tekintenünk őket, mint egy LED-nek. Csak még előtét ellenállás sem kell. Egyszerűen áram alá helyezzük a bemenetet és máris kapcsol. A szilárdtest relék 99%-ában a fototriakot egy áramgenerátor hajtja. Egy egyszerű szilárd test relé egy optotriakból és egy teljesítmény triakból áll.

45 - Galvanikus elválasztást biztosít Főbb hátrányok:
Főbb előnyök: - Nincs benne mozgó alkatrész: nagy kapcsolási ciklusszám. - Gyors kapcsolási idő - Létezik nullátmenet kapcsolású. - Egyszerű bekötés és rögzíthetőség - Sávos tartomány (pl: 5-24V bemenet) - Nagyon kicsi fogyasztás a vezérléstől - Nagy áram kapcsolása viszonylag kis méretben - Prellmentes - Galvanikus elválasztást biztosít Főbb hátrányok: - Szivárgási áram: sajnos a szilárdtestrelében levő félvezető kiegészítők átengednek magukon némi áramot. Ez egy kapacitív tápegységnél el-elindulásokat okozhat, illetve egy Kress főorsó fordulatszám szabályozó elektronikáját megzavarja, ami által instabil lesz az elindulása. - AC/DC: nem mindegyik szilárdtest relé alkalmas DC kapcsolására, főként a kikapcsolására. Beszerzéskor már gondolnunk kell rá, hogy mire lesz használva később. - Nem látványos a kikapcsolt állapot - Túlfeszültség hatására átütés keletkezhet - Nem túlterhelhető - Hűtést igényel

46 Kismegszakítók A kisfeszültségű hálózat vagy egyes villamos berendezések védelmét a kismegszakítók látják el, amelyek zárlat és túlterhelés ellen védik meg a hálózatot. A kikapcsolást kézi, automatikus és védelmi működés végezheti. A bekapcsolás kézzel történik. Feladatuk az üzemszerű áramok bekapcsolása, vezetése és kikapcsolása és zárlat esetén az áram bekapcsolása, meghatározott ideig való vezetése, és megszakítása. A kismegszakítók feladata, hogy túláram, és zárlat védelemmel lássák el az elektromos hálózatot, és a hálózatra kapcsolt elektromos eszközöket, maximum 400V-os hálózaton. Tehát a kismegszakító névlegesnél nagyobb áramon felül az elektromos berendezést automatikusan lekapcsolja a hálózatról. Két, egymástól függetlenül működő kioldó, ugyanarra a kapcsoló mechanikára fejti ki hatását. A kismegszakítókból több típust különböztetünk meg felhasználási terület szerint. Megkülönböztetjük a névleges áram, névleges feszültség, pólusszám, kioldási karakterisztika, névleges megszakítási képesség alapján. A kismegszakító praktikus a kis mérete, és az egyszerű kezelhetősége miatt. A kismegszakító a tartós túlterhelést egy bimetál (ikerfémes) segítségével kapcsolja le (hőkioldó). A kioldás időtartalma függ az átfolyó áram nagyságától. Zárlat esetén egy elektromágnes oldja ki a kapcsolót (elektromágneses gyorskioldó), amelyekre pontos idő korlátok érvényesek. A kismegszakító alkalmas az áramkörök kézi működtetéssel való zárására, és nyitására. A hiba megszüntetése után, a kioldott automata egyszerűen, azonnal visszakapcsolható.

47 Háromféle automatikus kioldószerve van:
Kikapcsoló-képesség és a Joule-hő A kismegszakítók egyik legfontosabb jellemzője a kikapcsoló-képesség. A kismegszakítók kis mérete korlátot szab a nagyobb kikapcsoló-képességnek. A feladat megoldása érdekében a korszerű kismegszakítókat ma már igen gyors működésű áramkorlátozó ívoltó rendszerrel és mechanizmussal készítik. A gyors működés, ill. az áramkorlátozó hatás eredményeként a készülék termikus és dinamikus igénybevétele zárlatok esetén viszonylag kisebb, és e megoldás lehetővé teszi azt, hogy a kis méret ellenére akár A zárlati kikapcsoló-képesség is elérhető. Ismeretes, hogy az áramkorlátozó megszakítók működésekor a zárlati áram a csúcsértéket nem éri el, mert az érintkezők gyors nyitása következtében az érintkezők közötti ívfeszültség-növekedés nagyobb, mint a hálózat feszültsége. Az áramkorlátozó kismegszakítók működésekor felszabaduló hőmennyiség a hagyományos ívoltású kismegszakítók kikapcsolásakor keletkező hőmennyiségnek csak törtrészét teszi ki. Az áramkorlátozó gyors működése teszi lehetővé azt, hogy a viszonylag kis méretű kismegszakító igen nagy zárlati teljesítmények kikapcsolására alkalmas. A kismegszakítók értékelésekor a kapcsolóképességen kívül a zárlati kikapcsoláskor a megszakítón átfolyó zárlati áram Joule-értékét is számításba kell venni (Joule-integrál). Ez a kismegszakító zárlati kikapcsolásakor a zárlati áramkörben folyó áram négyzetének idő szerinti integrálja a kismegszakító teljes működési idejére. Háromféle automatikus kioldószerve van: Túláramkioldó: általában közvetlen fűtésű, ikerfémes működtetésű. (Ezt a hőkioldóknál tárgyaltuk) Zárlati gyorskioldó: egy kis elektromágnes, amit a megszakítón átfolyó áram gerjeszt, és a beállított áramerősség esetén a kioldószerkezetet működteti. (Következő diáknál tárgyaljuk) Feszültségcsökkenési kioldó: egy kis elektromágnes, ami adott feszültség csökkenésekor elejt, és a kioldó mechanizmust működteti. Az áram megszakításakor ív keletkezik, ezt az ívoltó kamra köteles oltani. (deion lemezes kamrában) A kismegszakítók rendelkezhetnek segédérintkezőkkel, amelyekkel jelzés lehet generálni.

48 Túláramkioldók Primer (közvetlen) túláramrelé vagy –kioldó, olyan túláramrelé vagy -kioldó, amelyet a mechanikus kapcsolókészülék főáramkörében folyó áram közvetlenül táplál. Szekunder (közvetett) túláramrelé vagy –kioldó, olyan túláramrelé vagy -kioldó, amelyet a mechanikus kapcsolókészülék főáramkörében folyó áram áramváltón vagy söntön keresztül táplál.

49 Túláramkapcsoló lágyvasmagos tekercs U D I É K rugós érintkezőpár
A túláramkapcsoló az elektromos áram mágneses hatásának elvén működő túláramvédő-berendezés. A védendő berendezés áramkörében, azzal sorosan kapcsolva kötik be. A védendő berendezés árama átfolyik a túláramkapcsoló lágyvasmagos tekercsén és rugós érintkezőpárján. K rugós érintkezőpár horgony rugó kézi kapcsolókar A túláramkapcsoló az elektromos áram mágneses hatásának elvén működő túláramvédő-berendezés. A védendő berendezés áramkörében, azzal sorosan kapcsolva kötik be. A védendő berendezés árama átfolyik a túláramkapcsoló lágyvasmagos tekercsén és rugós érintkezőpárján.

50 Túláramkapcsoló kioldása
lágyvasmagos tekercs U K Amennyiben az átfolyó áram erőssége a beállított értéket túllépi, a lágyvasmagos tekercs körül kialakuló mágneses tér ereje legyőzi a rugó erejét és a túláramkapcsoló rugós érintkezőpárja megszakítja az áramkört. A túláramkapcsoló megszólalási áramerőssége, ami meghatározza, hogy mikor lépjen működésbe, a rugó előfeszítésével változtatható. Az áramkör ismételt zárása az áramkörnek a „K” kapcsolóval történő megszakítása után mechanikusan, a kézi működtetésű kapcsolókarral történik. rugós érintkezőpár kézi kapcsolókar Amennyiben az átfolyó áram erőssége a beállított értéket túllépi, a lágyvasmagos tekercs körül kialakuló mágneses tér ereje legyőzi a rugó erejét és a túláramkapcsoló rugós érintkezőpárja megszakítja az áramkört. A túláramkapcsoló megszólalási áramerőssége, ami meghatározza, hogy mikor lépjen működésbe, a rugó előfeszítésével változtatható. Az áramkör ismételt zárása az áramkörnek a „K” kapcsolóval történő megszakítása után mechanikusan, a kézi működtetésű kapcsolókarral történik.

51 Működése A kismegszakítók túlterhelés- és zárlatvédelemre is alkalmasak. A kismegszakító túláram-kioldójának beállítása a gyár feladata a megrendelésnek megfelelően. Utólagos beállításra nincs lehetőség. A mágneses gyorskioldó késleltetés nélkül old ki. Működése független a hőkioldótól. A mágneses gyorskioldón a főérintkező árama folyik át. A zárlati áram keletkezésének pillanatától a főérintkezők nyitásáig a működési idő 0,5...3 ms. Az áramkorlátozó kismegszakítók gyorskioldója ún. ütőmágnes, amely a kioldással egyidejűleg a főérintkezőkre közvetlenül dinamikus ütőhatást ad. A gyors működés előnye az, hogy a megszakító kikapcsolása alatt keletkező Joule-hő kicsi, és a készülék kisebb névleges áramerősségű olvadóbiztosítóval kapcsolható sorba, és kisebb keresztmetszetű vezetékek védelmére alkalmas. A kismegszakítók kilincsszerkezetét úgy készítik, hogy a hőkioldó és gyorskioldó egymástól független működésű, és a kikapcsolás idejét a két kioldó esetleges egymásra hatása sem befolyásolhatja. A hőkioldó és a mágneses gyorskioldó kölcsönös védőhatást nyújt. A gyorskioldó gyors működésével zárlatkor megvédi a hőkioldót a termikus és dinamikus igénybevételtől. A hőkioldó viszont a mágneses gyorskioldót a túlmelegedéstől védi meg, a gyorskioldó megszólalási áramánál kisebb áramerősségeken. Kézi működtetéssel üzemszerű be- és kikapcsolás, valamint az áramútjukba sorosan beépített ikerfémes túlterhelési és mágneses gyorskioldójuk segítségével nemcsak zárlat, hanem túlterhelés elleni védelem feladatát is ellátják. Ezen utóbbi funkciójuk és csere nélküli többszöri használhatóságuk (mechanikai élettartamuk eléri c-t) miatt, fogyasztói leágazásoknál sokkal előnyösebben alkalmazhatók mint az olvadó biztosítók, amelyeket (fedővédelemként) a tápoldalon célszerű használni. Ehhez az is hozzátartozik, hogy a kismegszakítók viszonylag olcsók is, mert tömeggyártásban készülnek. Szerkezeti egységeik zárt műanyagházban foglalnak helyet (kompakt felépítés).

52 Zárlati kioldó tekercs
Ívoltó kamra Bimetál Csatlakozó csavarok

53 Kismegszakítók pólusszám alapján:
A pólusszám szerint csoportosítva a kismegszakító lehet egy, kettő, három illetve négypólusú. A kismegszakítókat kisteljesítményű, általában világítási fogyasztók túlterhelés- és zárlatvédelmére használják. Ikerfém-hőkioldóval és mágneses gyorskioldóval készülnek. Bekapcsolásuk mechanikus: nyomógombbal vagy emeltyűvel történik.

54 Kismegszakítók kioldási karakterisztikája:
3 Fő csoportba soroljuk kioldási karakterisztikájuk szerint: B, C, D jelleggörbe. A jelleggörbék meghatározott környezeti hőmérséklet esetén érvényesek. Az elektromágneses zárlati kioldó késleltetés nélkül működik mindegyik típusnál. A "B" jelölésű gyors kioldású kismegszakítók főként világítási és dugaszoló aljzat áramköreinek a vezeték és kábelek védelmére alkalmazzák. A "C" jelölésű lassúbb kioldású kismegszakítók főként, általános bekapcsolási áramfelvételű elektromos készülékek vezeték védelmére alkalmazzák. A "D" jelelésű kismegszakítókat igen nagy bekapcsolási áramfelvételű elektromos eszközök vezeték védelmére alkalmazzák.

55 Alkalmazási terület: - Alkalmazható egyenáramú ív oltására és áramkör megszakítására egyenáramú fogyasztó védelmének érdekében - A kimeneti áramkör védelme túlterhelés vagy rövidzárlat ellen váltakozó-, illetve egyenáramú betáp áramkör esetében áramkörök közötti átkapcsolás, áramkörök irányítása - Kiegészítő berendezésekkel kombinálva - a védett áramkör távirányítása, átkapcsolása, megfigyelése ipari épületekben alkalmazható - Olyan váltakozó árammal működő fogyasztók védelme, amelyeknél a rövidzárlati áram nem haladja meg a 6000А-t

56 Ívoltáskor megfelelő sebességgel kell mozogniuk az érintkezőknek
Amikor belépünk a csillapítási zónába, már nem szabad vissza- gyújtania az ívnek Mozgásdiagramból kiolvasható paraméterek A kapcsolási út A mozgóérintkező behatolási mélysége az állóérintkezőbe Az érintkező túlfutása A görbe két, megadott pontja között számítható az átlagsebesség Korszerű berendezéseknél a mérés az oltótér bontása nélkül elvégezhető Jellegzetes mérések: kikapcsolás, bekapcsolás, bekapcsolás-kikapcsolás, kikapcsolás-∆t-bekapcsolás-kikapcsolás Önidők mérése Ki önidő: külső vezérlő impulzus kiadásától a megszakító főérintkezőinek villamos szétválásáig eltelt idő Be önidő: külső vezérlő impulzus kiadásától a megszakító főérintkezőinek villamos érintkezéséig eltelt idő Valós bekapcsolásnál a közeledő érintkezők közötti átütés, kikapcsolásnál az ívmegszakítás ideje módosítja Együttfutás mérése Kikapcsolásnál nem egyszerre szakad meg az áram, aszimmetrikus viszonyok maradnak, általában súlyosbítva a körülményeket Bekapcsolásnál előátívelés jöhet létre, hasonlóképpen aszimmetrikus viszonyok miatt kedvezőtlen helyzetet eredményezve Csillapítás mérése: a nagy sebességre felgyorsított érintkezőket a megfelelő helyen meg kell állítani

57 Kismegszakítók beazonosítása és jelölései:
1. A kismegszakító gyártója. 2. Típus szám. 3. Állapotjelző. Ha zöld az áramkőr nyitva, ha piros, az áramkőr zárva van. 4. "C" kioldási karakterisztika. Általános fogyasztok vezetékeinek védelmére. 5. 10A névleges áram. Folyamatos üzemben 10A vezetésére van méretezve. 6. 240/415V váltakozó feszültség. Névleges üzemi feszültség 7. 50/60Hz-es frekvencia. A kismegszakító névleges üzemi frekvenciája. 8. Bekötési rajz. 1. Fogyasztóhoz 2. Kismegszakítóhoz 9. Vonatkozó specifikációk, háztartási és ahhoz hasonló felhasználás esetén. 10. A kismegszakító hálózati csatlakozó pontja. 11. Névleges zárlati áram kapcsoló, megszakító képesség (Icn). 12. Kétálású kapcsolókar. 13. A kismegszakító kétállású kapcsolója. 14. CE jelölés tanúsítja, a kismegszakító megfelel az európai előírásoknak.

58 Egyenáramú kismegszakítók DC:
A kismegszakítóknak létezik DC, azaz egyenáramú változata, melyet egyenáramú hálózatok védelmére fejlesztettek ki, mivel az egyenáram megszakítása nehezebb, mint a váltakozó áramnak. A DC kismegszakítóknál ügyelni kell, a polaritás helyes bekötésre. A DC kismegszakítókkal háztartásokban ritkán találkozunk, az ipari felhasználása a jellemző. 1. A DC kismegszakító gyártója. 2. Típus jelőlés. 3. "C" kioldási karakterisztikájú. 4. 63A névleges áram. 5. 250V egyenfeszültség. A kisautomata névleges üzemi feszültsége. 6. A DC kismegszakítóra vonatkozó specifikációk. 7. Maximális megszakító képesség (10kA). 8. A áramkőr nyitva "OFF". Az áramkőr zárva "ON" 9. Polaritás helyes bekötési rajz. 10. Hálózati csatlakoztatási pontok (két polusú). 11. Kétállású kapcsolókar

59 Kioldási jelleggörbék

60 Védelmi eszközök jelölése

61 Motorvédő kapcsolók A motorvédő kapcsolók villamos motorokkal hajtott fogyasztók áramköreinek védelmére, kapcsolására és leválasztására kifejlesztett készülékek. A motorvédő kapcsolók a motorok beragadása és túlterhelése, illetve a háromfázisú hálózat egyik fázisának kimaradása esetén is védelmet nyújtanak. A motor tekercseinek védelmét termikus kioldó (túlterhelés elleni védelem) és elektromágneses gyorskioldó (zárlatvédelem) biztosítja. Az ikerfémek (termobimetallok) kihajlási jelleggörbéje a motorok melegedési jelleggörbéjéhez hasonló. Az ikerfémes hőrelében a két különböző hőtágulási együtthatójú, két végén ponthegesztett fém alkatrész deformációja, kihajlása vagy elfordulása adja a motorárammal arányos jelet, és áramfüggő késleltetésű lekapcsolást tesz lehetővé. A kioldási áram rendszerint állítható értékű. A motorvédő kapcsolókra legtöbbször a következő kiegészítő elemek szerelhetők fel: nagyteljesítményű mágneskapcsoló (kompakt motorvédő kapcsolók esetén), feszültségcsökkenési kioldó, munkaáramú kioldó, segédérintkezők, kioldásjelző.

62 Fi-relé, Áramvédő Kapcsoló
Működési Elve és Bekötése Több elnevezéssel is találkozhatunk Magyarországon, ha ezekről a védőkapcsolókról beszélgetünk. Fi-relé, áramvédő kapcsoló, életvédelmi relé. Fi-relét közvetlen érintésvédelemre fejlesztették ki. Az áramvédő kapcsoló érzékeli a föld felé folyó hibaáramot. Ha egy elektromos berendezés testje életveszélyes nagyságú feszültség alákerül, a Fi-relé automatikusan 0.2 mp belül lekapcsolja a védett hálózatot. Védelmet nyújt a közvetlen érintésre is, vagyis a villamos hálózat üzemszerűen feszültség alatt lévő részeinek érintésére. A Fi-relé, vagyis az áramvédő-kapcsoló, a leg korszerűbb, és manapság az egyik alappillérének számító eszköze a modern érintésvédelemnek. Új villamos hálózat kiépítésénél, vagy felújításnál az áramvédő kapcsoló beépítése alaptételnek számit. A régi hálózatok is felszerelhetők Fi-relével, ha rendelkeznek a beépítéshez szükséges feltételekkel. Fi-relé tűzvédelmi feladatot (feltételesen) is ellát, mivel észleli a szigetelés hibáit is. Fi-relék beépítését előírják építkezések elosztóiban, uszodákban, egészségügyi helyiségekben, laborokban, iskolákban, és tűzveszélyes üzemrészekben. Az áramvédő kapcsolókat minden esetben csak villanyszerelő telepítheti, cserélheti. Az áramvédő kapcsoló működési elve: Fi-relében egy áramváltó van, melynek vasmagján vezetjük át a beérkező fázisvezetőt, és az üzemi nulla vezetőt. Az áramkörben az átfolyó áramok pillanatnyi értékének összege nulla, gerjesztés ilyenkor nincs. Testzárlat esetén az eddigi egyensúly megbomlik. A megzavart áramegyensúly gerjeszti az áramváltó szekunder tekercsét. A szekunder tekercs egy relét táplál. Zárlat esetén a tekercs szekunder oldalán a hibaárammal arányos áram folyik, mely működésbe hozza a relét. A lekapcsolásnak 0,2 másodpercen belül meg kell történnie. Háromfázisú rendszerbe háromfázisú ÁVK építendő be.

63 Működési elv leírása: A hibaáram elleni védelem nem igényel kiegészítő tápfeszültséget a működtető szerkezet munkájához. A működési elv lényege a nulla és fázis vezetékekben folyó áram erősségének összehasonlítása. A vezetékek egy (toroid) gyűrűre vannak tekercselve és a szekunder tekerccsel együtt összefogó mérőtranszformátort alkotnak. Az erőátviteli vezetékek tekercselése olyan, hogy a villamos áram keltette mágneses mezők kölcsönösen kioltják egymást. Ha olyan vezeték szigetelése sérül meg, amely a megszakító után következik vagy ember kerül az áramkörbe a rendszer instabillá válik és a mágneses mezők nem semlegesítik egymást. A visszamaradó mágneses mező olyan feszültséget gerjeszt a szekunder tekercsben, amely az elektromágneses tekercsben a szivárgási árammal egyenesen arányos áramot hoz létre. Amikor ezen áram erőssége meghaladja a hibaáram megadott határértékét a védelem működésbe lép és a készülék megszakítja az áramkört. Rendeltetés: - áramkörök terhelés alatti kikapcsolása a betáp kábelek szigetelésének sérülése esetén - áramkörök terhelés alatti kikapcsolása, ha ember kerül az áramkörbe - külön fogyasztó / áramkör, illetve az egész áramelosztó szekrény védelme - magas fokon garantálja az áramparaméterek megbízhatóságát - vezérlés módja: kézi bekapcsolás és automata kikapcsolás kimeneti hiba esetén

64 Áramvédő kapcsolók pólusszám alapján:
Pólusszám alapján lehet 2 pólusú és 4 pólusú. A 2 pólusú áramvédő kapcsoló L1+N, a 4 pólusú áramvédő kapcsoló L1+L2+L3+N.

65 Áramvédő kapcsoló (Fi-Relé) beazonosítása:
1. Az áramvédő kapcsoló gyártója (ABB). 2. A Fi-relé típusa. 3. AC tipusú áramvédő kapcsoló. 4. Névleges áram (25A). 5. A Fi-Relé érzékenysége (30mA). 6. Névleges üzemi feszültség (230V). 7. Maximális megszakító képesség. 8. Rövidzár tűrés 100A-s előtét biztosítékkal. 9. Maximális zárlati áram (10000A). 10. Az áramvédő kapcsoló bekötésirajza. 11. Hibaáram tesztgomb. 12. Állapotjelző. Zöld: KI - Piros: BE 13. Környezeti hőmérséklet minimális értéke -25°C. 14. Kétálású kapcsolókar. 15. Hálózati csatlakozás. 16. Fogyasztói csatlakozás.

66 Membrán motoros szelep (Pneumatikus végrehajtó) Olyan szelep működtetési feladatokhoz jó, ahol a rendelkezésre álló működtető energia a levegő vagy gáz. A rugó zár-levegő nyit működés esetében a rugót úgy méretezzük, hogy a membránmotort működtető közeg elvételekor a rugóerő képes legyen a szelep zárására. A rugó nyit-levegő zár működés esetében a rugóerő a súrlódások leküzdésére fordítódik, így kisebb rugóerőre van szükség. Ha nincs levegő a rugó visszatér nyit a szelep A levegő nyit-levegő zár működés esetében a nyitást és a zárást a vezérlő levegő végzi. Alapvetően erre a típusra gyártják.

67 A rugó nyit-levegő zár

68 A pneumatikus végrehajtójel a membrán hatásos felületére ható
erővel mozgásra kényszeríti a membrán rudazatát. Az rugóerő az „F” erővel szemben fejti ki a hatását. Két erő azonossága esetén: a rudazat elmozdulása:

69 A membránmotoros végrehajtók alkalmazásának az előnyei:
Nagy erő kifejtésére képesek, Gyors működésűek. Robbanásveszélyes területeken is egyszerű az alkalmazásuk. Egyszerű a felépítésűk (áttétel alkalmazása nélkül egyenes vonalú elmozdulás kimeneti jelet szolgáltatnak), kezelésük és nem igényelnek magas karbantartási költségeket. Rugóval egyszerűen megvalósítható a tápenergia kimaradása esetén a beavatkozó szervek lezárása. Nagy üzembiztonsággal rendelkeznek. A membránmotoros végrehajtók alkalmazásának a hátrányai: Külön költséget jelent a levegő hálózat kiépítése, és a műszer levegő biztosítása. A műszerlevegő port, nedvességet, olaj szemcséket a szabványban előírtak szerint csak nagyon kis mértékben tartalmazhat. A pneumatikus vezetékek nem lehetnek tetszőleges hosszúságúak, és a légfogyasztáshoz méretezett cső átmérővel kell rendelkezniük. Megjegyzés: A csővezeték pneumatikus ellenállása az átmérő negyedik hatványával fordítottan arányos. A pneumatikus ellenállás nyomásesést okoz. A folyamatautomatizálás területén rendkívül elterjedt az alkalmazásúk, mert előnyei nagyobbak, mint a hátrányai.

70 Pneumatikus munkahengerek
Pneumatikus munkahengerek -         A pneumatikában a legfontosabb működtető szerkezet, végrehajtó elem a munkahenger. -         A munkahenger egy olyan energia-átalakító eszköz, amely az áramló közeg (levegő) nyomásának energiáját alakítja át lineáris vagy forgó mozgássá. Egyszeres működtetésű munkahenger -          csak az egyik hengertér kap energiaellátást; -          csak egy mozgásirányban végezhetnek munkát, a másik mozgásirányban rugóerő biztosítja a dugattyúmozgást. Kettős működtetésű munkahenger -          a levegő energiája a dugattyút két irányban mozgatja; -          ott alkalmazzák, ahol a dugattyúnak visszafutáskor is munkát kell végeznie.