Stiskněte "Enter" pro přeskočení obsahu

Jak zapojit stykač

0

Na otázku „Jak zapojit stykač“ neexistuje a ani nemůže existovat jednoznačná odpověď. Stykač, stejně jako jiné elektrické zařízení/součástka má pouze jednoduchou funkci, a tak se jeho zapojení liší vždy podle aplikace, kde je použit.

Stejně jako při zapojení jističe, tranzistoru, nebo třeba i umístění cihly platí vždy nějaká pravidla, která je nutné dodržet. Aby stykač plnil svojí funkci a nedošlo k jeho zničení, nebo např. k předčasnému opotřebení je potřeba dodržet jeho připojovací podmínky a přihlédnout k jeho parametrům. Po přečtení tohoto článku by vám mělo být jasné jak stykač funguje, jaké jsou jeho základní parametry a podle toho určit správný výběr a zapojení stykače.

 

Popis a princip stykače

Stykač je poměrně jednoduché elektromechanické zařízení, které slouží ke spínání výkonových obvodů pomocí malého ovládacího výkonu. Po přivedení malého výkonu na cívku stykače (např. signál od tlačítka, HDO, PLC, …) lze sepnout řádově násobné proudy např. do motoru, bojleru atd. Ovládací obvod pak není zatěžován velkými proudy a lze jeho konstrukci zjednodušit. Eventuálně je snadné opotřebovaný stykač vyměnit bez zásahu do řídící logiky.

Stykač se podobně jako relé skládá z kontaktů, magnetického jádra a cívky. Přivedením poměrně malého výkonu na cívku se v ní vytvoří magnetické pole, které přitáhne jádro. S jádrem jsou mechanicky spojeny kontakty, které spínají, nebo rozpínají výkonový obvod. Stykač má na rozdíl od relé výkonové (hlavní) kontakty doplněné pomocnými kontakty (často má stykač alespoň jeden kontakt pomocný, další lze osadit jako příslušenství, viz níže). Relé mívá všechny kontakty stejné – pouze ovládací, které nelze zatížit velkým výkonem.

V dnešní době se čím dál více prosazují polovodičové relé a stykače (SSR – Solid-State Relay). Ta na rozdíl o mechanických stykačů nemají žádné pohyblivé čísti. Obsahují již nějakou řídící elektroniku a jako spínací prvek slouží polovodič. Absence pohyblivých částí umožňuje velmi časté spínání bez opotřebení. Nevýhodou je jejich vyšší cena, negalvanické rozpojení obvodu, větší výkonová ztráta a tedy i nutnost použití dodatečného chladiče.

 

 

Důležité parametry stykačů

Při použití stykače v obvodu je vždy nutné dodržet jeho mezní parametry a doporučení výrobce. Podle těchto parametrů může být rozhodnuto zda-li je stykač vhodný pro použití v požadované aplikaci.

Důležité parametry stykače

 

Napětí ovládacího obvodu

Jeden z nejdůležitějších parametrů je napájecí napětí ovládacího obvodu. V případě mechanického stykače je to napětí cívky. Přivedením tohoto napětí na svorky cívky (nejčastěji A1 a A2; některá relé mají svorku A2 zdvojenou) dojde k sepnutí stykače. Často bývá uveden i proud, který může být řádově stovky mA.

Některé stykače umožňují výměnu cívky, takže při jejím poškození ji lze jednoduše vyměnit za stejnou, případně s jinou hodnotou. U větších stykačů se lze setkat s cívkou s dvojím napájením – je přivedeno trvalé napájení 230 V a ovládací napájení 24 V. Cívka samotná je na 230 V, ale navíc obsahuje ovládací obvod, který je možné sepnout malým proudem přímo z PLC. Není tedy nutné používat výkonový výstup z PLC, nebo oddělovací relé.

  • ac, dc, ac/dc – ovládací obvod střídavý, stejnosměrný, stejnosměrný, nebo střídavý.
  • 6, 12, 24, 42, 48, 110, 220, 230, 400 – běžné napájecí napětí cívky (buď ac, nebo dc).
  • 6 – 30 ac/dc, … – možný rozsah napájecího napětí u SSR.
Běžný instalační stykač (2pólový a 4pólový)

 

Ovládaný proud, nebo výkon

Tento parametr udává, jak velký proud, nebo výkon je možné stykačem sepnout. Je to hodnota proudu, kterou dokáží bez poškození přenést kontakty stykače. Často bývá uvedena i kategorie užití, která charakterizuje druh zátěže – proud, který je stykač schopný sepnout do topné spirály se liší od proudu připojeného motoru. Je tedy vždy nutné ke konkrétnímu účelu použít správný stykač. Také je důležité, zda je stykačem spínán stejnosměrný, nebo střídavý proud. Protože zhášení stejnosměrného oblouku je velice obtížné, je nutné buď použít speciální stejnosměrný stykač, nebo dostatečně redukovat proud stykačem – tuto hodnotu udává výrobce.

U starších stykačů bývá v katalogovém listě udaný maximální proud při zapínání a proud trvalý. To je v podstatě náhrada kategorie užití (tabulka níže). Např. zapínací proud v kategorii AC-3 je až 7× větší než v kategorii AC-1.

  • AC-1 25A/400V – je možné sepnout neinduktivní zátěž (např. topné těleso) 25 A při 400 V. To odpovídá cca 17 kW výkonu.
  • AC-3 4kW/400V – je možné sepnout motor o výkonu 4 kW. To odpovídá proudu cca 6 A. Popis je ze stejného stykače, jako řádek výše.
Některé kategorie užití
Druh proudu Kategorie užití Popis
Střídavý proud AC-1 Neinduktivní nebo mírně induktivní zátěže, odporové pece
AC-2 Kroužkové motory, spouštění, vypínání motorů v chodu
AC-3 Motory s kotvou nakrátko, spouštění, vypínání motorů v chodu
AC-4 Motory s kotvou nakrátko, spouštění, reverzace, krátkodobý chod
AC-5a Spínání elektrických výbojek
AC-5b Spínání elektrických žárovek
AC-6a Spínání transformátorů
AC-6b Spínání kondenzátorů
AC-7a Nepatrně induktivní zátěže v domácnostech a podobné použití
AC-7b Motorové zátěže v domácnostech
Stejnosměrný proud DC-1 Neinduktivní nebo mírně induktivní zátěže, odporové pece
DC-2 Derivační motory, spouštění, reverzace, krátkodobý chod, dynamické brzdění motorů
DC-3 Sériové motory, spouštění, reverzace, krátkodobý chod, dynamické brzdění motorů

 

Konstrukce stykače

Konstrukce stykače udává mechanický tvar a krytí stykače. Pro různé aplikace se hodí jiný tvar a a velikost stykače. Běžné jsou instalační stykače, které mají velikost a tvar podobný jističi. Mají krytí svorek minimálně IP20 a při zabudování do „domovního“ rozvaděče jde vidět pouze čelní strana se signalizací stavu (na obrázku níže je to druhý stykač zleva EPM A25.40).

Dnes je v drtivé většině možné umístit stykač na DIN lištu. U větších stykačů je nutné jej přišroubovat pomocí montážních otvorů na podklad. Většinou je možné stykač nainstalovat na svislou plochu, některé stykače umožňují i montáž na vodorovnou plochu.

Pokud je použito více stykačů bezprostředně vedle sebe, je potřeba redukovat jejich maximální proud – stykače se navzájem zahřívají jak oteplením kontaktů, tak cívky. Kolem stykačů je nutné tedy nechat větrací otvory. U instalačních stykačů je pak běžné, že se mezi skupinou např. dvou, třech stykačů nechává 1/2 pólu větrací mezera.

Různá provedení stykačů – některé nemají silové kontakty – jedná se tedy o pomocná relé

 

Možnost osazení pomocnými kontakty

Pomocný kontakt stykače neslouží k samotnému zapínání zátěže, ale k ovládání různých ovládacích obvodů, slouží jako zpětná vazba, nebo jako blokování např. jiného stykače. Většina stykačů má alespoň jeden pomocný kontakt vestavěný. Kromě vyloženě malých stykačů a elektroinstalačních stykačů je možné pomocné kontakty doplnit buď z přední, nebo boční strany.

Při koupi stykače je nutné rozmyslet si, zda bude potřeba kontakt spínací, nebo rozpínací. Spínací může sloužit v obvodu jako „samodrž“ – lze tedy stykač zapnout a vypnout tlačítkem. Rozpínací kontakt může sloužit jako blokování druhého stykače, aby nedošlo ke zkratu např. při reverzaci motoru. Pokud je třeba tyto funkce kombinovat je nutné použít pomocných kontaktů více.

Různé pomocné kontakty. Vlevo pro boční, ostatní pro čelní montáž

 

Četnost spínání a životnost

Dalším z parametrů je možná četnost spínání a mechanická a elektrická životnost. Četnost spínání je udaná vždy v datasheetu stykače a bývá okolo několika sepnutí za minutu. Stykač po vypnutí jmenovitého proudu potřebuje nějakou dobu na odvětrání zhášecích komor (pokud je má) a ochlazení kontaktů a případně i cívky elektromagnetu. Pokud je tato četnost překračována, může docházet k nadměrnému opotřebování stykače.

Mechanická životnost udává, kolikrát je možné stykač během jeho životnosti sepnout. Po tomto počtu sepnutí již mohou být vydřené mechanické části stykače – může docházet k pomalejšímu sepnutí/odpadnutí kontaktů, k nedoléhání, vrčení apod.

Pokud je třeba obvod spínat často, nebo pravidelně dlouhou dobu, je možné použít SSR, které nemá mechanické části. Tohoto se využívá např. u topných spirál řízených PID regulací. Četnost spínání je pak i několik sepnutí za sekundu. SSR většinou mají obvod, který zaručuje sepnutí zátěže „v nule“. K sepnutí tedy dojde, až když je síťové napětí blízké 0 V a nedochází tak k velkým proudovým rázům.

Různá SSR. Vlevo na montáž na DIN lištu (černá část je chladič), ostatní pro montáž na chladič.

 

Ostatní parametry stykačů

Dalším parametrem stykače by mohla být hlučnost. Při zapnutí/vypnutí stykač cvakne. Pokud je napájen střídavým proudem tak může (zejména starší kus) vydávat brum.

Požadavek na tichý chod u běžných stykačů není tak obvyklý. Jestli ve stroji jednou za čas cvakne stykač asi nikdo neřeší… Pokud stykač cvaká často (např. regulace teploty) je důležitější než hlučnost velká životnost – takže se použije SSR, které při sepnutí nevydává zvuk žádný – ale to je spíše benefit navíc.
Jedno z míst, kde se řeší hlučnost stykače je stykač HDO v domovních instalacích. Hlasité cvaknutí stykače za stěnou ložnice, nebo pokoje není úplně ideální. Výrobci proto vyrábí instalační stykače se sníženým akustickým projevem. Proti síťovému brumu mají v sobě zabudovaný usměrňovač, případně další elektroniku – stykač je „z venku“ na střídavé napájení, ale uvnitř je stejnosměrný.

 

Tiché instalační stykače s manuálním ovládáním

 

Dalším benefitem u stykače může být možnost manuálního ovládání. U většiny stykačů je na čelní straně „tlačítko“, které je mechanicky spřaženo s kontakty. Po jeho stisknutí se stykač nuceně sepne. Spíše než k manuálnímu ovládání toto slouží k osazení pomocnými kontakty. Existují však stykače, které manuální ovládání přímo umožňují.
Některé instalační stykače mají na čelní straně přepínač O(OFF) – AUTO – 1(ON). Přepnutím přepínače do příslušné polohy lze stykač buď nuceně vypnout, zapnout a nebo ho ponechat v automatickém provozu, kdy je ovládán signálem cívky. Přepínač většinou funguje tak, že když se stykač nuceně zapne, tak po příchodu napětí na cívku se opět automaticky sepne do režimu AUTO. Není tedy třeba hlídat, jestli „někdo nezapomněl ten bojler vypnout“.

Jako příslušenství k některým (průmyslovým) stykačům lze dokoupit mechanické blokování. Stykače se umístí vedle sebe a mechanicky se spojí tak, aby nemohlo dojít k sepnutí obou stykačů zároveň. Samozřejmě, že je nutné i elektrické blokování, ale mechanické je jistota. Tato funkce se hodí např. u reverzace motoru – dají se zakoupit přímo reverzační stykače, které mají blokování a propojky již z výroby.

Reverzační stykač Siemens

 

Schémata zapojení stykačů

„Schéma zapojení stykače“ je tak extrémně obecný pojem, že na něj nelze jednoduše odpovědět. Existuje však několik obvyklých zapojení stykačů/relé, které se neustále, avšak s malými obměnami používají.

Nejčastěji používané zapojení je buď pro bojler, nebo pro motor (a další). Zapojení pro bojler je téměř vždy stejné – schéma je podle výrobce elektroměrového rozvaděče, nebo od distributora el. energie. Na druhou stranu, zapojení motorů může být desítky druhů. Stykač slouží pouze jako spínací prvek, takže spíše než na stykači záleží na ovládacím obvodu který může být např. samodrž, reverzace, přepínač Y/D a mnoho dalších…

 

Zapojení stykače pro HDO

Myslím si, že toto je jedno z celkově nejpoužívanějších zapojení stykače. Každý, kdo má doma vícesazbový elektroměr, má v rozvaděči stykač, který spíná napájení např. pro bojler. Více o principu si můžete přečíst v mém článku HDO a noční proud – jak to vlastně funguje?

Přijímač HDO slouží pouze jako ovládací obvod a sám nemá výkonové kontakty. Jednak protože by byl o něco větší a jednak, protože výrobce HDO neví, jaký spotřebič bude k němu připojen. Často při použití elektrokotle není externí stykač potřeba, protože kotel je napájen stále a uvnitř má buď stykač, nebo nějakou logiku, která reaguje přímo na signál z HDO (přítomnost „nuly“). Naopak v případě připojení bojleru se může jednat o běžný jednofázový bojler (1f stykač) s příkonem okolo 2 kW, nebo i velký třífázový bojler (3f stykač) s příkonem přes 4 kW.

V případě použití stykače s HDO je princip jednoduchý – přijímač HDO spíná střední vodič („nulák“), ten je připojen v domovním rozvaděči na svorku A2. Na svorku A1 je připojena jedna z fází (je jedno která). Stykač (na obrázku níže KM1) je tedy stále pod napětím – je to netypické zapojení kvůli zamezení možným černým odběrům. Když dojde k připnutí „nuly“ stykač sepne a tím se i sepne spotřebič.

Schéma zapojení stykače HDO

 

Zapojení stykačů s motorem

Zapojení stykačů v kombinaci s motorem je velké množství a asi ani nemá cenu je zde znovu ukazovat. Vždy záleží na konkrétní situaci a použití. Některým zapojením se tu věnují samostatné články.

Obvyklé je stykač zapojovat tak, že na svorku A2 je stále připojen „N“, nebo mínusový pól zdroje. Veškerá logika spínání je připojena na svorku A1. Tento způsob je mimo jiné jednodušší na případnou diagnostiku poruchy. Výjimka je u spínání HDO (viz výše), kde je na stykač stále přivedena fáze (A1) a spínání probíhá „nulou“ na svorku A2.

Stykač pro přepínání motoru hvězda/trojúhelník – Přepínání motoru hvězda – trojúhelník.
Hlídání otáček motoru pomocí Alnico – Otáčkové relé ALNICO – princip a použití.

Rozběh Y/D pomocí Alnico

Spoustu dalších zapojení se stykači/relé lze nalézt v článku Reléové obvody, kam postupně přidávám další zajímavá zapojení.

Stykačový „samodrž“ – ovládání stykače dvěma tlačítky

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.