Rozdíl mezi relé a stykačem: vlastnosti a rozdíly

Při plánování napájecích sítí různých stupňů složitosti (zahrnujících nejen počet koncových spotřebičů, ale i jejich elektrické charakteristiky) se projektanti setkávají s nutností automatizovat otevírání a zavírání obvodů. Naštěstí není nouze o vhodná zařízení. Na trhu jsou k dispozici desítky modelů relé a kontaktů pro slaboproudé i silnoproudé systémy.

Ale v tom je právě ten problém. Ne vždy je zřejmé, které zařízení je nejlepší pro otevření nebo zavření napájecího zdroje. Zatímco elektrické vlastnosti jsou jasné, princip fungování není jasný.

V tomto obsahu se tedy podíváme na rozdíl mezi relé a stykačem, na specifika jejich použití a na principiální rozdíly mezi těmito dvěma kategoriemi zařízení.

Vlastnosti sítí s různými úrovněmi indukčnosti

Jedním z hlavních problémů při návrhu elektrických sítí jsou obloukové poruchy na spínacích kontaktech. Mohou se objevit i v domácnosti – například když připojíte vadnou nabíječku chytrého telefonu nebo notebooku, můžete vidět malý, krátký záblesk. Nazývá se oblouková porucha.

Obloukové poruchy (elektrické oblouky) se vyznačují vysokým napětím v důsledku rozdílu potenciálů mezi stranami oblouku. Intenzita proudu může být velmi nízká. Obloukové výboje lze pozorovat například při česání dlouhých vlasů hřebenem ze syntetického materiálu – a vznikající „jiskry“ nemohou nikoho zabít. A jejich napětí může dosahovat desítek tisíc voltů.

Obloukové výboje z kontaktů spínačů (vypínačů, relé, dokonce i zásuvek) mají podobný charakter, ale jsou mnohem ničivější. Protože krátkodobě zvyšují teplotu povrchu, na kterém vznikají, mohou kov roztavit. Právě proto se používají při svařování.

A podle Jouleova-Lenzova zákona se intenzita proudu výrazně zvýší, jakmile se oblouk rozběhne. V podstatě dochází k určitému druhu zkratu, ale bez (krátkodobého) poškození zařízení nebo obvodu.

Ve střídavých sítích vznikají oblouky především indukcí. Přesněji řečeno, při připojování koncových spotřebičů se značnou indukčností. To je způsobeno několika fyzikálními zákony najednou, včetně vzniku reaktivních proudů.

V sítích, kde jsou instalovány koncové spotřebiče s vysokou úrovní indukčnosti, je použití relé nepraktické nebo dokonce nebezpečné. Klasický mechanismus tohoto spínače spočívá v jednoduchém propojení dvou kontaktů, které vytvoří obvod – časem, povely, teplotou nebo jinými vnějšími faktory v závislosti na typu a účelu zařízení. V každém případě však tento spínací mechanismus vede k obloukovému výboje. To se zase vyznačuje vysokým rizikem pro samotné relé.

Kdy je vhodné použít relé?

Nepředpokládejte, že klasická relé jsou určena výhradně pro použití ve slaboproudých obvodech (domácích nebo některých průmyslových). Osvědčují se v různých podmínkách. Například v letectví se relé často používají ke spínání stejnosměrných proudů o velikosti až stovek ampérů.

Hlavním rysem těchto elektromechanických zařízení je, že nejsou konstruována pro oblouk. Jejich kontakty mohou být tímto vlivem fyzicky poškozeny, což může vést ke ztrátě funkce a dalším negativním důsledkům – až ke zkratům nebo zničení konečného zařízení.

Relé jsou vhodná pro spínání sekundárních obvodů, ve kterých jsou připojeny koncové spotřebiče s nízkou indukčností. Například lampy a osvětlovací systémy, poplašné systémy, zařízení s nízkou spotřebou energie atd. V ideálním případě, pokud v připojeném zařízení nejsou elektromotory nebo jiné funkční prvky s významnou úrovní indukce.

Zároveň nezáleží na napětí a proudu. Existují slaboproudá relé pro použití v domácích elektrických sítích a silnoproudá relé zaměřená na spínání trvalých proudů s velkým počtem ampérů. Hlavním bodem je právě otázka indukce a z ní vyplývajícího vzniku „jisker“.

Mimochodem, zdroje, které převádějí střídavý proud na stejnosměrný při sníženém napětí a síle, patří mezi zařízení s poměrně vysokou indukčností. Proto je lepší pro tyto aplikace relé nepoužívat. To je také důvod, proč někdy při zapojení „jiskří“.

Kdy je vhodné použít stykače

Stykače se používají pro spínání střídavých sítí, v nichž jsou připojeny zátěže s vysokou indukčností. Nejsou odolné proti obloukovým poruchám, ale snaží se jim co nejvíce předcházet. Za tímto účelem jsou vybaveny různými typy volitelných ochranných prvků, jedním nebo více:

1. obloukové hasicí komory. Jedná se o speciální mřížky, které neutralizují „jiskry“. Oblouk, který prochází mezi kovovými deskami, se prodlužuje – a tím se ochlazuje až do úplného zhasnutí;

2. Mechanicky pohyblivé kontakty vhodné pro aktivní spínání. Většina stykačů pro domácnost a průmyslové aplikace je navržena pro spínací frekvenci 30 až 3600 operací (cyklů zapnutí/vypnutí) za hodinu;

3. Samostatný řídicí obvod. Obíhá v něm pomocný elektrický proud o mnohem nižším napětí, než je hlavní proud.

Díky všem těmto konstrukčním a technologickým vlastnostem jsou stykače vhodné pro ovládání sítí s připojenými spotřebiči s velkou indukční kapacitou: od domácích spotřebičů s elektromotory (ledničky, pračky, ventilátory) až po průmyslové stroje.

Kromě toho stojí za zmínku, že zařízení s elektromotory mají tendenci odebírat výrazně vyšší proudy při startu než během provozu. Při spouštění motoru dochází k nárůstu výkonu – stejně jako k nárůstu proudu (v ampérech) – a tím k přetížení vedení. Relé určená pro použití v nízkonapěťových obvodech často nejsou schopna takové přetížení zvládnout. U stykačů takový problém neexistuje.

Stejně tak nelze předpokládat, že stykač je zařízení pro použití v silnoproudých sítích. Existují modely určené pro použití v domácnosti. Na trhu lze nalézt například stykače se jmenovitým napětím 230 V a jmenovitým proudem 10 A. V tomto případě jsou jejich cívky připojeny k pomocným obvodům 110 V.

Relé vs. stykače

Shrňme si tedy porovnání těchto dvou typů zařízení pro spínání elektrických obvodů.

Pokud se plánují stroje, které při rozběhu odebírají vysoké proudy nebo se vyznačují vysokým indukčním a/nebo jalovým napětím během provozu, doporučuje se použít stykače. V ostatních případech postačí předávání.