MiniElektrikář 26. - Stykače a relé

1. Stykač

je zařízení pro spínání nebo rozepínání elektrického spojení. Stykače se používají v ovládacích obvodech, např. jako řídicí stykače pro střední výkony. Zařízení s větším výkonem, například motory, jsou napájena přes výkonové stykače.

Stykač je spínač, který má zajištěnu jednu klidovou polohu (obvykle vypnuto), ve druhé poloze ho drží cizí síla (obvykle zapnuto). Používají se pro časté spínání (až 3000 sepnutí za hodinu) a pro dálkové a automatické ovládání. Je schopen spínat velké výkony.

Podle použití rozlišujeme stykače na:

• výkonové
• pomocné

podle druhu spínaného proudu

• na stykače pro střídavý proud (AC)
• stykače pro stejnosměrný proud (DC).

Styka če dělíme:

• podle přídržné síly na - elektromagnetické, vačkové, pneumatické
• elektromagnetické - vzduchové, olejové, (SF6)
• podle druhu proudu - střídavé, stejnosměrné, střídavé i stejnosměrné
• podle funkce - zapínací, rozpínací

Zařazení do kategorie použití usnadňuje volbu vhodného stykače. Stejnosměrný stykač je rozdílný v cívce, která je navinuta na magnetické jádro (tudíž nemá el. plechy), která má severní a jižní pól. Střídavý stykač má vinutí navinuté na el. plechy tvaru E a I. Při popisu stykače, na schematech i na skutečných stykačích se označují: A1, A2 - svorky ovládací cívky; NO (Normaly Open) pomocné kontakty spínací; NC (Normaly Closed) pomocné kontakty rozpínací.

Stykače nevyžadují téměř žádnou údržbu. Při 500 sepnutích za hodinu a provozu 8 hodin denně se doporučuje kontrola funkce stykače jednou za rok. Doba údržby stykačů se většinou stanoví podle namáhání a podle životnosti udávané výrobcem. Při častějším spínání se doporučue použít polovodičové relé (solid strate relé) - neobsahuje žádné mechanické pohyblivé součásti, které se mohou opotřebit a vydávat hluk (Další výhody jsou menší rozměry, rychlost přepínání. Nevýhody - nutnost chlazení a vyšší cena).

Princip činnosti 
Ovládací cívku připojíme ke zdroji napětí, začne procházet proud, který vytvoří magnetické pole, jádro cívky přitáhne kotvu a sepnou se hlavní kontakty. Přerušením proudu v cívce se magnetické pole zeslabí a vratná pružina odtáhne kotvu s pohyblivým kontaktem, obvod je rozpojen.
Hlavní a pomocné kontakty
Stykač má ploché palcové nebo můstkové kontakty. Moderní stykače mají kontaktní plochy zhotoveny ze stříbra. Kromě e vybaveny jedním nebo několika pomocnými kontakty, které slouží k ovládání, blokování a signalizaci. Pomocné kontakty jsou zapínací a rozpínací. Jejich zatížitelnost bývá max. 6 až 10 A.
Stykač není zařízení pro samočinné vypínání zkratového proudu. Proto musí mít vždy předřazeny pojistky. Pojistky však vypínají jen při několikanásobku jmenovitého proudu a nechrání před dlouhotrvajícím přetížením. Proto se stykače vybavují nadproudovým tepelným relé. Při přetížení stykač vypne. Pokud je předřazen místo pojistky jistič, vypne jistič (obsahuje tepelnou spoušť) i stykač. Vypnutí jističe je nežádoucí - nedá se vždy dálkově zapnout jako stykač.

2. Elektromagnetické relé

je elektrická součástka, která obsahuje elektromagneticky ovládané vypínače. Bylo vynalezeno v roce 1835 Josefem Henrym.

Součástka byla původně využívána jako mechanický zesilovač na telegrafních linkách. Název pochází z přepřahací stanice na kurýrních cestách.

Relé se používá v mnoha aplikacích, byť jeho funkci v mnoha případech přebírají obvody založené na polovodičích.

Elektromagnetické relé je příkladem využití elektromagnetu v zařízení, které je důležitým funkčním prvkem v automatizovaných soustavách a řídících systémech.

Relé je spínač, který lze dálkově ovládat malým proudem a napětím, slouží pro spínání malých výkonů. Jeho kontakty ovládají další obvody – zpravidla ovládací a signalizační.

Popis činnosti:

V blízkosti elektromagnetu tvořeného cívkou a jádrem z magneticky měkké oceli je pohyblivá kotva, rovněž z magneticky měkké oceli. Kotva se dotýká pružných kontaktů, k nimž je připojen obvod ovládaného zařízení. Jakmile elektromagnetem začne procházet ovládací proud, jádro cívky se zmagnetizuje a přitáhne kotvu relé, čímž se sepnou pružné kontakty. Tím je ovládané zařízení uvedeno do chodu. Přitom k přitažení kotvy postačuje mnohem menší ovládací proud, než je proud, který prochází obvodem ovládaného zařízení.

Relé pracuje na stejném principu jako stykač – přivedení proudu do cívky se vytvoří magnetické pole, které přitáhne kotvu a kontakty se sepnou (nebo přepnou) a tím ovládají obvod, do kterého jsou zapojeny.
Relé mají určitý počet zapínacích, vypínacích nebo přepínacích kontaktů podle druhu, konstrukce a účelu.

Relé dělíme (rozlišujeme):

• druhů kontaktů (spínací, rozpínací, přepínací)
• dle velikosti
• spínaných výkonů, napětí a proudů (a schopnosti fungovat na střídavý proud)
• podle činnosti (polarizované, bistabilní, se zpožděným přítahem, krokové relé)

Jako relé se často označují i složitější montážní bloky obsahující kromě vlastního relé i další elektroniku:

• časovací relé
• nadproudová relé
• světelné relé (soumrakové stmívače)
• kmitočtově citlivé relé
• ... a další

3. Stykače a relé - srovnání a shrnutímají podobnou konstrukci, princip i charakteristické parametry. Když přivedeme napětí na svorky cívky, vzniká magnetické pole. Kotva s pohyblivými kontakty je přitažena. Pohyblivé kontakty se spojí s pevnými kontakty nebo přeruší stávající spojení. U stykačů jsou hlavní proudové kontakty spínací. Pomocné kontakty jsou spínací nebo rozpínací. Výměnou jednotlivých částí, například sady kontaktů nebo cívky, je možno stykač upravit pro jiné napětí nebo vybavit jiným typem kontaktů. Stykače se rozdělují do kategorií podle druhu proudu a použití. Příslušná kategorie musí být na stykači uvedena.

Stykač je spínač silových obvodů.
Obsahuje cívku, do které je přiveden proud o "malém" napětí (třeba jen 12 V). Když cívkou protéká elektrický proud, vznikne magnetické pole, které přitáhne kotvu, kotva je část, na které jsou kontakty, ke terým jsou přivedeny další vodiče silového obvodu, kde může být napětí třeba 1000 V.
Stykač je často vyráběn jako 3fázový pro proudy nad 6A - pro velkých zátěží (motory, topení). Stykačem se také řeší přepínání hvězda-trojúhelník pro rozběh motorů nad 5kW, kdy přepínají vinutí motorů i reverzace chodu motoru. Stykač má často pomocné kontakty pro signály do ovládacích částí zařízení.
Typickou aplikací v domech je spínání elektrického topení stykačem přes výstupní kontakt v termostatu a často i kontaktem z HDO v době nízkého tarifu, někdy nazýváno jako "noční proud" i když to není zcela přesné. Spínání vodárny stykačem ovládaným z tlakového spínače je úplná klasika.
V průmyslu jde zejména o spínání motorů/topení/osvětlení všeho druhu stykačem od ovládacího tlačítka, PLC, termostatu a jiných výstupů.
Relé často spíná malé zátěže - do 6-10A, např. žárovky, ventily, malé motory, výstupy z PLC, stykače pro velké zátěže. Relé má třeba jen 1 spínací (NO), rozpínací (NC) nebo přepínací kontakt.