Czy ktoś z Was liczy trwałość mechaniczną styczników?

@Piotr Kubaszewski: Więc poprosimy o rozszerzenie tematu :)

@Piotr Kubaszewski:
W sumie i zgodzę sie i nie zgodzę.
WIem, ze każdy stycznik ma podawana ilość łączeń - w określonych warunkach. 
W pewnych sytuacjach faktycznie i ja sprawdzam, szacuję szanse na to, czy stycznik wytrzyma. Obliczaniem, to bym tego nie nazwał. 
I czasem, biorąc doświadczenie pod uwagę, stosuję przewymiarowane styczniki aby unikać awarii. Ale uważam, że w realnych układach z obciążeniem nieliniowym liczenie czasu "życia"  jako iloraz trwałości łączeniowej i średniej ilości łączeń jest bez sensu. Bo jednak na trwałość aparatu ma wiele czynników. 
Może też rozpatrując układ o dużej częstotliwości łączeń zastanowiłbym się, jak długo ten stycznik wytrzyma. Ale to bardzo rzadkie przypadki, gdy mam takie sytuacje. A w przypadku szybkich łączeń zazwyczaj staram się stosować łączniki energoelektroniczne - o ile się da zastosować. Właśnie po to aby unikać problemów z awariami spowodowanymi zbyt dużą ilością łączeń.

@artel electric:

Na początku musimy zaznaczyć jak są sparametryzowane przekaźniki, styczniki modułowe i styczniki mocy.

Trwałość elektryczna przekaźników to ilość cyki łączeniowych przy prądzie znamionowym przy obciążeniu AC1. W przypadku styczników modułowych w większości przypadków jest to również kategorie AC1, natomiast w przypadku styczników mocy jest to kategorie AC3. Na obudowie styczników w większości przypadków jest nadruk jaki jest maksymalny prąd dla danego obciążenia.

I tutaj jest pierwsza uwaga. Producenci przekaźników w różny sposób badają trwałość elektryczną w zależności od normy. Często w kartach katalogowych niektórych producentów możecie spotkać dwie wartości trwałości elektrycznej. Jedna wynosi np. 100 tys. cykli, druga 30 tys. cykli. Spowodowane to jest tym, że trwałość elektryczna była sprawdzana przy prądzie znamionowym, lecz w temperaturze pokojowej (23*C) i w cyklu trwającym 1 sekunda załącz, 9 sekund wyłącz. Natomiast druga dana trwałość elektryczna była już sprawdzana w maksymalnej temperaturze pracy przekaźnika (zazwyczaj 80-85*C) i krótszym cyklu załączenia. Dlaczego ma to takie znaczenie ? Temperatura w szafie sterowniczej raczej rzadko ma temperaturę na poziomie 23*C, a zazwyczaj około 40-45 stopni, natomiast w lato temperatury sięgają do 60-70 stopni (nie mówię o szafach klimatyzowanych, które czasami można spotkać), a weźmy jeszcze pod uwagę, że cewki przekaźników również się grzeją i zwiększają temperaturę w okolicy samego przekaźnika. Tutaj wyróżnia się firma FINDER, która jasno określa w jaki sposób określana jest trwałość elektryczna przekaźników: "Test przeprowadzono w maksymalnej dopuszczalnej temperaturze otoczenia, Częstotliwość przełączania dla podstawowych typów przekaźników: 900 cykli/h z 50% wypełnieniem cyklu (w niektórych wypadkach 25% lub mniej, dla przekaźników o prądzie znamionowym ≥16 A)"

Kategorie AC1 i DC1 jest to obciążenia rezystancyjne, natomiast kategorie AC3 jest to uruchamianie i hamowanie silników klatkowych oraz zmiana obrotów tylko po zatrzymaniu silnika.

Wymienię jeszcze kategorie obciążenia:

AC14 - Kontrola małych obciążeń elektromagnetycznych (< 72 VA), styczników, zaworów elektromagnetycznych i elektromagnesów

AC15 - Kontrola małych obciążeń elektromagnetycznych (> 72 VA), styczników, zaworów elektromagnetycznych i elektromagnesów

Automatycy, projektanci oraz elektrycy i instalatorzy mają głównie do czynienia z charakterem obciążenia pojemnościowym i indukcyjnym. 

Pokażę to na pierwszym przykładzie. Mamy pomieszczenie, gdzie mamy 40  sztuk żarówek PHILIPS FILAMENT LED: 4 W; E27. Według producenta żarówka zużywa 10W mocy co daję nam około 0,02 A. Więc gdy wszystkie są załączone do zużywają około 0,8A. Więc czy w takim przypadku gdy do załączenia tych opraw użyję przekaźnika https://www.tim.pl/przekaznik-miniaturowy-1p-16a-230v-ac-agcdo-40-61-8-230-0000 to wszystko będzie działało ? Otóż nie... Przedstawiona żarówka podczas rozruchu przez kilka ms. zużywa wielokrotność prądu znamionowego i zużywa nawet 1A przez 1-3 ms. Jak pomnożymy to razy 40 żarówek to mamy około 40A przez parę ms. i sklejone styki przekaźnika. Wówczas należy użyć przekaźnik ze stykami wzmocnionym, który może wytrzymać 120A przez 5ms. https://www.tim.pl/przekaznik-miniaturowy-1p-16a-230v-ac-styk-agsno2-40-61-8-230-4000

To był przykład obciążenia pojemnościowego z indukcją jest inna sytuacja. 

Weźmy przekaźnik 40.61.9.024.4000 (karta katalogowa w linku na dole tekstu). Widzimy tutaj taki zapis:

Maks. moc łączeniowa dla AC1 - 4000 VA

Maks. moc łączeniowa dla AC15 (230 V AC) - 1000 VA

Więc gdy na stykach przekaźnika pojawi się 250 VAC to w kategorii obciążenia AC1 maksymalny prąd wynosi 16A, natomiast w przypadku kategorie obciążenia AC15A jest to "tylko"4A. Jak to jest możliwe ?

Kategoria obciążenia AC15 tak jak napisałem wyżej to np. załączenie cewek elektrozaworów i styczników, które mają charakter typowo indukcyjny. Podczas wyłączenia obciążeń typowo indukcyjnych spodziewane jest przetężenie w wysokości ok.10 krotnego prądu znamionowego. Więc załóżmy, że przekaźnik ma za zadanie sterować "dużym" stycznikiem, które cewka zużywa 5A przy 230 VAC. Przekaźnik powyżej podczas wyłączania cewki zostanie uszkodzony, a dokładniej zniszczone/sklejone zostaną styki przekaźnika. 

Teraz wyznaczania trwałości łączeniowej. W katalogu przekaźnika widzimy, trwałość elektryczna wynosi 100 tys. łączeń. Jak zatem wyliczyć trwałość np. dla obciążenia mniejszego, niż znamionowe ? Z pomocą przychodzą nam wykresy na stronie 7(Trwałość łączeniowa (dla AC) w funkcji prądu na zestykach). Gdy załączamy cewkę stycznika/elektrozaworu (charakter indukcyjny AC15) i przez zestyki płynie prąd o natężeniu 2A to trwałość łączeniowa wynosi 300 tys. łączeń. Gdy jest to 1A to trwałość łączeniowa przekaźnika wynosi nawet 500 tys. łączeń.

Jak to wygląda w przypadku gdy załączany obwodów o charakterze indukcyjnym jest na napięcie stałe 24VDC ? Nie są spodziewane przetężenia, aczkolwiek wyłączenie może spowodować przepięcie, które może być 15 razy większe niż napięcie nominalne. Jak sobie z tym radzić ? W przypadku obciążenia indukcyjnego DC13 połączenie równolegle diody z obciążeniem pozwoli na uzyskanie podobnej trwałości elektrycznej jak w przypadku obciążenia DC1. I wówczas patrzymy na trwałość łączeniową jak przy kategorie DC1. 

Czy przewymiarowanie przekaźników i styczników jest słuszne ? I tak i nie. Znając podstawowe parametry obiekty, którymi chcemy sterować za pomocą przekaźników lub styczników możemy dobrać taki, który posłuży nam lata i nie będziemy musieli przepłacać za przewymiarowany stycznik czy przekaźnik. W przypadku mieszkań czy domów nie ma to dużego znaczenia, lecz w przypadku przemysłu gdzie przekaźników w hali produkcyjnej są setki lub nawet tysiące może dać to nam wymierne oszczędności.

Karta katalogowa przekaźnika

@artel electric:
Dodam jeszcze wilgotnośc i skład atmosfery, zapylenie.

Producent określa trwałość, ale w ściśle określonych warunkach. Nie robi się badań np. w atmosferze pyłu cementowego, albo środowisku gdzie występuje np. amoniak czy mgła olejowa. A to wszystko ma wpływ na urządzenie.

I każdy z tych czynników może bardzo mocno wpłynąć na trwałość aparatu. 
A nawet - zbyt małe obciążenie może wpłynąć negatywnie na trwałość aparatów. i z tym zjawiskiem spotkałem się nie raz i nie dwa w przypadku przekaźników, które "padały" pomimo braku obciążenia na stykach.
KTO WIE DLACZEGO [a Panowie z Relpolu, Findera i Schracka pomilczą chwilę ;) ] ?

Zwróccie uwagę jeszcze na jedno, pytanie dotyczy trwałości mechanicznej stycznika. I wszyscy skupili się na zużyciu styków. A mechanika stycznika, to nie tylko styki.

@boss: Jak dobrze zwróciłeś uwagę może specjaliści firm produkujących aparaty powinni się wypowiedzieć w jakich warunkach przeprowadzają badania i jak mają się one do rzeczywistości.

@boss:

Wszystko zależy od aplikacji. Wiadomo, że jak robisz magazyn/hale i styczniki załączają oświetlenie to nie będziesz liczył ilości cykli. Lecz gdy stycznik mocy załącza bardzo ważny układ, od którego zależy funkcjonowania danego obwodu to musi wiedzieć ile taki stycznik wytrzyma i co jaki czas trzeba go wymienić przed uszkodzeniem. Chwila przerwy w zakładzie z powodu uszkodzenia stycznika jest bardzo kosztowna. 

Gdyby liczenie cykli i trwałości nie było istotne to po co są przekaźniki półprzewodnikowe, które są bardzo popularne, a ich trwałość łączeniowa jest wielokrotnie większa od przekaźnika czy stycznika ?

Oczywiście wszystko zależy od wykonywanej pracy i z czym macie do czynienia w swojej codziennej pracy. Niektóre układy oczywiście można dobierać "na czuja" lub doświadczenie, lecz nie można wszystkiego wrzucać do jednego worka.