Az alaphelyzetben nyitott és alaphelyzetben zárt érintkezők alkalmazásának elemzése ipari vezérlőrendszerekben

A modern elektromos vezérlőrendszerekben az alaphelyzetben nyitott (NO) és az alaphelyzetben zárt (NC) érintkezők a legalapvetőbb és legkritikusabb vezérlőegységek közé tartoznak. Széles körben használják váltakozó áramú mágneskapcsolókban, közbenső relékben, időrelékben, fáziskimaradásvédőkben{1}} és PLC vezérlőrendszerekben, amelyek különböző mozgó érintkezőkkel és állóérintkezőkkel együtt alkotják az elektromos áramkörök mag-végrehajtási struktúráját. A normál nyitott és alaphelyzetben zárt érintkezők működési logikájának megfelelő megértése alapvető fontosságú a rendszer biztonsága, megbízhatósága és vezérlési logika kialakítása szempontjából.

 

 

Az áramellátó rendszerekben és az ipari szabványokban minden érintkező állapotmeghatározása a természetes állapoton alapul (nem feszültség alatt áll, nincs külső erő ható).

 

A természetes állapotban nyitott érintkezőket normál nyitottnak (NO) nevezzük. A természetes állapotban zárt érintkezőket normál zártnak (NC) nevezzük.

Amikor a relé tekercs feszültség alá kerül, a belső elektromágneses rendszer aktiválódik, megfordítva az érintkezők állapotát: az alaphelyzetben nyitott érintkezők záródnak, az alaphelyzetben zárt érintkezők pedig kinyílnak.

 

Ez a tekercs{0}}vezérelt érintkezőkapcsoló szerkezet a relé mozgóérintkezője és a helyhez kötött elektromos érintkező közötti koordinált működés tipikus formája.

 

 

Szerkezetileg a relék vagy kontaktorok jellemzően mozgó és álló érintkezőkből állnak. A mozgó érintkezők gyakran ezüst mozgóérintkezőt vagy ezüstötvözetből készült mozgóérintkezőt használnak, míg az álló érintkezők helyhez kötött ezüstérintkezőt vagy helyhez kötött érintkezőszegecs formát használnak.

 

Az alaphelyzetben nyitott érintkező működési elve az, hogy amikor a tekercs feszültség alá kerül, az elektromágneses erő a mozgó érintkezőt az állóérintkező felé hajtja, ami vezetőképességet ér el. Az alaphelyzetben zárt érintkező viszont feszültségmentes állapotban is vezető marad a rugó vagy a mechanikai előfeszítés miatt; amikor a tekercs feszültség alatt van, az érintkező felhúzódik.

 

Ez a szerkezeti különbség határozza meg a két típusú érintkező eltérő szerepét az áramkörvédelemben és a vezérlési logikában.

 

 

A gyakorlati ipari alkalmazásokban az alaphelyzetben nyitott és zárt érintkezők nem egyszerűen felcserélhetők; hanem más-más rendszerfunkciós szerepet töltenek be.

 

Az alapesetben nyitott érintkezőket általában logikára, például indításra, végrehajtásra és jelkimenetre használják, mint például a berendezés indítási parancsai és a relé aktiválási visszacsatolása. Ha a szabályozási feltételek teljesülnek, az érintkező zár, és az áramkör aktiválódik.

 

Az alaphelyzetben zárt érintkezőket gyakrabban használják biztonsági védelemre, reteszelésre és hibaérzékelésre. Például olyan forgatókönyvekben, mint a fáziskiesés elleni védelem és a motor túlterhelés elleni védelme, amint a vezérlő áramkör áramellátása megszűnik vagy meghibásodik, az alaphelyzetben zárt érintkező automatikusan visszatér a vezető állapotba, ezáltal riasztást vagy leállítási logikát vált ki. Ezek az alkalmazások rendkívül magas megbízhatósági követelményeket támasztanak az elektromos mozgó érintkezőkkel szemben.

 

 

A váltakozó áramú mágneskapcsolókban és a közbenső relékben az érintkezők készlete jellemzően egy pár alaphelyzetben nyitott és egy pár alaphelyzetben zárt érintkezőből áll, és az állapotváltás ugyanazon a tekercsen keresztül történik. Ezt a struktúrát széles körben használják motorvezérlő áramkörökben, szekvenciavezérlő áramkörökben és reteszelő vezérlő áramkörökben.

 

Az érintkezőanyagok elsősorban érintkezőcsúcsokat használnak (relékhez/kapcsolókhoz). Az ezüstöt és az ezüstötvözeteket vezetőképességük és ívellenállásuk miatt széles körben használják a kapcsolók/relék ezüstérintkezőiben és a lapos elektromos érintkezőszerkezetekben.

 

 

A PLC hardver huzalozási szintjén az alaphelyzetben nyitott és zárt érintkezők továbbra is a "természetes állapot" elvét követik.

A PLC programozásban azonban az alaphelyzetben nyitott és zárt érintkezőket gyakrabban logikai szimbólumokkal jelölik.

Egy PLC programban a "normál nyitott érintkező" azt jelzi, hogy a logika igaz, ha a megfelelő bemeneti jel igaz.

A "normál zárt érintkező" azt jelzi, hogy a logika igaz, ha a megfelelő bemeneti jel hamis.

 

Fontos megjegyezni, hogy a PLC programozásban az alaphelyzetben nyitott és alaphelyzetben zárt fogalmak nem közvetlenül egyenértékűek a fizikai érintkezési állapottal, sokkal inkább a bemeneti jel logikai állapotának leképezése. Ez a leképezés különösen fontos külső komponensek, például mozgó érintkezők és megszakítók állóérintkezői kezelésekor.

 

 

Az automatizált vezérlőrendszerekben a normál zárt érintkezők megfelelő használata kulcsfontosságú biztonsági tervezési elv. A normál zárt érintkezőkkel épített védelmi áramkörök automatikusan indíthatnak biztonsági intézkedéseket vezetékszakadás, áramkimaradás vagy a berendezés meghibásodása esetén, megakadályozva ezzel a rendszer feletti irányítás elvesztését.

 

Ezért a nagy-megbízhatóságú forgatókönyvek esetén a mérnökök általában a normál zárt logikát részesítik előnyben a rendkívül stabil álló érintkezőszerkezetekkel kombinálva, hogy növeljék a rendszer belső biztonsági szintjét.

 

 

Az ipari automatizálás, a magasabb frekvenciájú elektromos berendezések iránti növekvő igények és a hosszabb élettartam miatt az érintkező anyagokkal és szerkezetekkel szembeni követelmények folyamatosan emelkednek. Kiváló-teljesítménymozgó érintkezőkaz állóérintkezőknek pedig egyensúlyt kell teremteniük a vezetőképesség, a kopásállóság és az ívellenállás között, ezért az ezüst és ezüstötvözet érintkezők régóta dominánsak.

 

A relékben, megszakítókban és vezérlőmodulokban az alaphelyzetben nyitott és alaphelyzetben zárt érintkezők továbbra is a legalapvetőbb és pótolhatatlan vezérlőegységként szolgálnak az ipari vezérlés, az energiarendszerek és az automatizálás területén.

 

 

Az alaphelyzetben nyitott és normál zárt érintkezők nem egyszerűen „be” és „kikapcsolva”, hanem a logika, a biztonság és a megbízhatóság alapvető hordozói az ipari vezérlőrendszerekben. Működési állapotaik, alkalmazási forgatókönyveik, valamint az érintkező anyagok szerkezetével való kapcsolatuk alapos ismerete előfeltétele a jó-minőségű elektromos tervezésnek és rendszerintegrációnak.