Przekaźnik, stycznik czy SSR – co wybrać?

Czym różnią się przekaźnik, SSR i stycznik?

Przekaźnik ma cewkę, która przyciąga ruchomy styk. Strona sterująca i strona obciążenia są od siebie galwanicznie odizolowane. Przekaźniki interfejsowe na szynę DIN pozwalają wyjściu sterownika PLC sterować zaworem lub lampką.

Przekaźnik półprzewodnikowy (SSR) nie ma ruchomych części. Sygnał sterujący zaświeca diodę LED w transoptorze, a światło wyzwala tyrystor, triak lub tranzystor MOSFET, który przewodzi prąd obciążenia. Łączenie jest ciche i nie powoduje zużycia. Ceną są straty cieplne i niewielki prąd upływu nawet w stanie wyłączenia.

Stycznik to w gruncie rzeczy przekaźnik zbudowany do dużych mocy. Zwykle ma trzy styki główne do sieci trójfazowej, komory gaszeniowe i miejsce na styki pomocnicze. Styczniki AC bada się według IEC 60947-4-1 w kategoriach użytkowania, np. AC-1 dla obciążeń rezystancyjnych i AC-3 dla rozruchu i zatrzymywania silników indukcyjnych.

Ciepło, radiatory i przejście przez zero – co warto wiedzieć o SSR

SSR z tyrystorami ma spadek napięcia około 1–1,5 V. W przybliżeniu daje to 1–1,5 W ciepła na amper, więc SSR przewodzący 25 A wydziela 25–40 W. Wydajność radiatora podaje się jako rezystancję termiczną w K/W – im niższa, tym lepiej. W przykładzie obliczeniowym Celduc jeden z ich przekaźników SSR przewodzący 40 A przy temperaturze otoczenia 30 °C wymaga radiatora 1,2 K/W.

SSR z załączaniem w zerze włącza się dopiero wtedy, gdy napięcie przemienne przechodzi przez zero. Zmniejsza to zakłócenia elektryczne i dobrze sprawdza się przy obciążeniach rezystancyjnych, takich jak grzałki. SSR z załączaniem natychmiastowym włącza się od razu i nadaje się do obciążeń indukcyjnych, np. transformatorów, w których załączenie w zerze może powodować duże prądy rozruchowe.

AC czy DC: dlaczego prąd stały trudniej wyłączyć

Gdy styki otwierają się pod obciążeniem, powstaje łuk elektryczny. Prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz przechodzi przez zero 100 razy na sekundę, a łuk gaśnie przy najbliższym przejściu przez zero. Prąd stały nie ma przejścia przez zero. Łuk może palić się dalej i zniszczyć styki. Dlatego przekaźnik o parametrach 250 V AC często wytrzymuje przy tym samym prądzie tylko 30 V DC.

W systemach bateryjnych, pojazdach elektrycznych i instalacjach fotowoltaicznych stosuje się więc styczniki wysokonapięciowe DC na 400–1500 V. Styki znajdują się w hermetycznej, wypełnionej gazem komorze ceramicznej, a magnesy wydmuchują łuk. Niektóre modele wyłączają pełny prąd tylko w jednym kierunku. Bateria, która jest zarówno ładowana, jak i rozładowywana, wymaga stycznika dwukierunkowego. Półprzewodnikowe styczniki DC wyłączają całkowicie bez łuku.

Przekaźniki czasowe, kontrolne i bezpieczeństwa

• Przekaźnik czasowy – opóźnia załączenie lub wyłączenie, generuje impulsy lub steruje rozruchem silnika w układzie gwiazda-trójkąt. Przykład: wybieg wentylatora.
• Przekaźnik kontrolny – nadzoruje napięcie, prąd, częstotliwość, kolejność faz lub cos φ i zadziała, gdy wartość wyjdzie poza próg. Przykład: kontrola częstotliwości agregatu rezerwowego.
• Przekaźnik bezpieczeństwa – nadzoruje wyłączniki awaryjne, drzwi osłon i kurtyny świetlne. Ma styki wymuszone i dwa kanały, a dobiera się go do poziomu zapewnienia bezpieczeństwa (PL według EN ISO 13849-1) wymaganego przez ocenę ryzyka.

Co wybrać? Przykłady zastosowań

• Zakłady produkcyjne – przekaźniki interfejsowe do zaworów elektromagnetycznych, SSR do szczęk zgrzewających w maszynach pakujących, styczniki do przenośników.
• Pojazdy i maszyny mobilne – styczniki główne w wózkach widłowych z napędem elektrycznym, autobusach elektrycznych i maszynach górniczych.
• Energetyka – magazyny energii i farmy fotowoltaiczne 1000–1500 V DC, kontrola częstotliwości generatorów.
• Infrastruktura – przepompownie z przekaźnikami do przemiennej pracy pomp oraz przekaźniki czasowe w wentylacji.
• Lotnictwo i obronność – hermetyczne przekaźniki do pracy od −70 do +125 °C.
• Laboratoria i medycyna – ciche SSR do grzania w inkubatorach i analizatorach.

Pięć typowych błędów

1. SSR bez odpowiedniego radiatora. Prąd znamionowy obowiązuje tylko przy właściwym chłodzeniu. Do obliczeń należy przyjąć temperaturę wewnątrz szafy.
2. Przekaźnik AC zastosowany do DC. Parametry 10 A 250 V AC nic nie mówią o DC. Trzeba sprawdzić dane DC w karcie katalogowej.
3. Niewłaściwa kategoria użytkowania. Stycznik przewodzi większy prąd przy obciążeniach rezystancyjnych (AC-1) niż przy silnikach (AC-3). Należy dobrać go do rodzaju obciążenia.
4. Pominięty prąd upływu. Wyłączony SSR przepuszcza kilka miliamperów – wystarczająco, by lampka LED się żarzyła, a wejście PLC odczytało jedynkę.
5. Brak układu ochronnego. Obciążenia indukcyjne powodują przepięcia przy wyłączaniu, a lampy i kondensatory – duże prądy załączania. Warto zastosować diodę gaszącą, układ RC lub warystor.

Przekaźniki i styczniki w ofercie SCN

Oferujemy przekaźniki interfejsowe Mibbo i Tele Haase, przekaźniki półprzewodnikowe Celduc, Mibbo i Nominal Controls, radiatory i akcesoria do SSR firmy Celduc oraz wysokonapięciowe styczniki DC Gigavac i Rincon Power. Przekaźniki czasowe i kontrolne pochodzą od Tele Haase, a hermetyczne przekaźniki dla lotnictwa – od Leach.

Przykłady z naszej oferty

Najczęściej zadawane pytania

Czym różni się przekaźnik od stycznika?

Oba mają cewkę, która przyciąga styki mechaniczne. Stycznik jest zbudowany do większych prądów i często ma trzy styki główne do sieci trójfazowej. Przekaźniki służą głównie do sygnałów sterujących i mniejszych obciążeń.

Czy przekaźnik półprzewodnikowy może zastąpić stycznik?

Często tak, jeśli obciążenie jest łączone często i da się odprowadzić ciepło. Do silników oraz tam, gdzie w stanie wyłączenia potrzebna jest przerwa powietrzna, zwykle lepszy jest stycznik.

Dlaczego przekaźnik półprzewodnikowy się nagrzewa?

Spadek napięcia około 1–1,5 V daje 1–1,5 W ciepła na amper. Bez radiatora SSR przegrzewa się już przy kilku amperach.

Czy przekaźnik AC można stosować do DC?

Tylko w granicach parametrów DC podanych w karcie katalogowej, które są często znacznie niższe, ponieważ łuk przy prądzie stałym trudniej zgasić.

Co to jest przekaźnik interfejsowy?

Przekaźnik między systemem sterowania a obciążeniem. Izoluje wyjście PLC i pozwala słabemu wyjściu łączyć większy prąd lub inne napięcie.