Przekaźniki są używane do zdalnego sterowania obwodami elektrycznymi od ponad 180 lat. Technologia ta sprawdza się w swojej niezawodność i dziś jest nadal pierwszym wyborem dla wielu zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym.

Przekaźniki zostały po raz pierwszy użyte na większą skalę w 1837 roku, jako sygnał wzmacniacze do telegrafów rejestrujących Samuela Morse’a.  Umożliwiły one później powszechne stosowanie telefonów i stał się kamieniem milowym dla poprawy bezpieczeństwa w kolejnictwie. W 1941 roku Konrad Zuse wykorzystał 2000 przekaźników w jego legendarnym Z3, pierwszym komputerze cyfrowym. HELLA wyprodukowała pierwszy przekaźnik samochodowy w 1960 roku. Obecnie HELLA produkuje ponad 100 milionów przekaźników rocznie we własnych zakładach – dzięki zoptymalizowanej produkcji w atrakcyjnej cenie i jednemu z najniższych wskaźników awaryjności w całej branży.

Gdy elektronika mocno rozwinęła się w XX wieku, przekaźniki były często postrzegane jako technologia przestarzała i nierozwojowa. Niemniej jednak nadal znajdują zastosowanie w konkretnych dziedzinach. Przemysł motoryzacyjny, dla przykładu, potrzebuje przekaźników, ponieważ funkcjonalność przekaźnika nie zawsze może być zastąpiona elektronicznymi jednostkami sterującymi. Przekaźniki wykonują izolację galwaniczną między wejściem a wyjściem prądów o dużym natężeniu. Półprzewodniki, które zastępują wiele starszych rozwiązań nie są w stanie, na tym etapie ich rozwoju, zastąpić przekaźników w tym względzie. Dodatkowo, koszty produkcji przekaźnika są znacznie niższe, niż elektronicznych „konkurentów”.

Przekaźniki są używane w branży motoryzacyjnej do przełączania prądów o dużym natężeniu. Na przykład jednostka sterująca silnika jest załączana przez przekaźnik elektromechaniczny. Ponieważ przekaźniki są solidne i niezbyt podatne na awarie i zakłócenia, mogą być instalowane w otoczeniu innych urządzeń elektrycznych. Kolejną zaletą przekaźnika jest to, że jest szybki i łatwy do wymiany. Te pozytywne cechy to powód, dla którego przekaźniki są nadal w użyciu teraz, oraz będą używane w przyszłości.

Kluczowe elementy przekaźnika elektromechanicznego

Zasada działania przekaźników

Przekaźniki są w zasadzie przełącznikami sterowanymi elektrycznie, które wykorzystują elektromagnes do poruszania przełącznikiem poprzez przełączanie jednego lub więcej styków. Są one stosowane tam, gdzie musi być jeden lub więcej obwodów obciążenia włączane lub wyłączane za pomocą sygnału sterującego. Charakterystyka przekaźnika elektromechanicznego stanowi kompletna (galwaniczna) izolacja między obwodem sterującym a obwodem kontrolowanym.

Przekaźniki załączające

Przekaźniki służą do zamykania obwodu elektrycznego między źródłem zasilania a jednym lub więcej obciążeniami elektrycznymi, tzn. obciążenia są włączone. Przekaźniki obsługiwane są za pomocą przełączników, generatorów impulsów lub sterowania Urządzeń. Typowe zastosowania dla pojazdów to reflektory, światła dodatkowe i przeciwmgielne, klaksony, nagrzewnice, układy klimatyzacji itp.

Jak działają przekaźniki załączające?

Zasada działania została zobrazowana poniższymi rysunkami.

Przekaźniki przełączające

Przekaźniki przełączające przełączają obwód obciążenia z jednego obciążenia elektrycznego na drugie. Przekaźniki te mogą być obsługiwane na przykład za pomocą przełącznika na desce rozdzielczej. Przekaźniki przełączające są używane do przełączania z dwoma stopniami/prędkościami, takimi jak podgrzewane tylne szyby lub silniki wentylatorów chłodnicy itp.

Jak działają przekaźniki przełączające?

Przekaźnik przełączający działa na tej samej zasadzie co przekaźnik załączający. Jedyna różnica polega na tym, że twornik jest podłączony do drugiego (alternatywnego) wyjścia (87a) po zwolnieniu. Gdy tylko obwód sterowania jest aktywny, twornik jest wciągany, otwiera styk przerywający (87a) i przełącza się na styk zwierający (87). Przekaźnik przełączający może być używany jako przekaźnik załączający lub rozłączający. Z założenia prąd przełączający styku jest zawsze wyższy niż prąd styku rozłączającego.

Istotne cechy przekaźników

Obciążenie znamionowe (w zależności od rodzaju obciążenia)

Obciążenie rezystancyjne

Prąd pozostaje mniej więcej taki sam dla włączenia i wyłączenia (np. ogrzewanie tylnej szyby).

Obciążenie indukcyjne

Prąd rozruchowy wzrasta do prądu znamionowego z określonym czasem opóźnienia spowodowanym nagromadzeniem pola magnetycznego cewki indukcyjnej, a następnie wyrównuje się (np. włączenie przełącznika elektromagnetycznego). Podczas wyłączania indukowane jest (teoretycznie) napięcie do kilku tysięcy woltów, co powoduje łuk elektryczny między właśnie otwartymi stykami przekaźnika.

Obciążenie pojemnościowe/żarówki

Prąd rozruchowy obciążenia pojemnościowego lub żarówki (jako zastępczy element obciążający) może wzrosnąć do dziesięciokrotności prądu znamionowego przed wyrównaniem do prądu znamionowego.

Obwód cewki

Aby zapobiec skokom napięcia spowodowanym wzajemną indukcyjnością podczas wyłączania prądu cewki, przekaźniki są częściowo wyposażone w rezystory lub diody równoległe do cewki.

Konfiguracje styków i złączy

• 30 Prąd obciążenia +, zacisk 15 (wejście)
• 85 Cewka przekaźnika – (wejście)
• 86 Cewka przekaźnika + (wejście)
• 87 Prąd obciążenia, styk (wyjście)
• 87a Prąd obciążenia, styk rozłączający (wyjście)

Rodzaje przekaźników

Przekaźniki typu mini

Przekaźniki typu zgodne z ISO 7588-1, piny ostrzowe zgodnie z ISO 8092-1. Układ kontaktów: styk zwierający, styk przełączający, maks. 40 A moc przełączania (zwierania), napięcie znamionowe: 12 V, 24 V Obszary zastosowania obejmują: reflektory, rozruszniki, pompy paliwa, silniki wentylatorów, klaksony i fanfary.

Przekaźniki typu micro

Przekaźniki typu micro zgodne z ISO 7588-3 (1988), piny ostrzowe zgodnie z ISO 8092-1. Układ kontaktów: styk zwierający, styk przełączający, maks. 20 A moc przełączania (zwierania), napięcie znamionowe: 12 V, 24 V Obszary zastosowania obejmują: pompy paliwa, systemy klimatyzacji, systemy spryskiwaczy szyb, silniki wycieraczek.

Przekaźnik dużej mocy

Piny ostrzowe zgodne z normą ISO 8092-1. Układ styków: styk zwierający, styk przełączający, maks. 60 A moc przełączania, napięcie znamionowe: 12 V, 24 V Obszary zastosowania obejmują: przekaźniki odłączające akumulator, rozruszniki, świece żarowe, układ zapłonowy, ogrzewanie elektryczne szyby.

Przekaźnik półprzewodnikowy

Mini przekaźniki półprzewodnikowe zgodne z ISO 7588-1, piny ostrzowe zgodnie z ISO 8092-1. Układ styków: styk, maks. 22 A moc przełączania (zwierania), napięcie znamionowe: 12 V Obszary zastosowania obejmują: pompy próżniowe wspomagające hamulce, światła do jazdy dziennej.

Przekaźnik odłączania akumulatora

Bistabilny przekaźnik elektromechaniczny z jedną lub dwiema cewkami. Układ styków: styk, maks. 180 A moc przełączania, napięcie znamionowe: 12 V Obszary zastosowania obejmują: odłączanie układu elektrycznego pojazdu od akumulatora w razie wypadku lub w celu konserwacji, utrzymywanie naładowania akumulatora poprzez wyłączenie prądu spoczynkowego.