Jaké jsou minimální hodnoty energie, spínanatelné kontaktem relé?

[Hynek Havliš]

Jaké jsou minimální hodnoty energie, spínanatelné bezpotenciálovým kontaktem relé?

Narazil jsem na zajímavou maličkost. Potřebuji spínat 12 V DC / 1 A pomocí reléového výstupu PLC karty řady Siemens Simatic ET200S (např. typu 6ES7132-4HB50-0AB0, 6ES7132-4HB12-0AB0, 6ES7132-4HB01-0AB0). Výrobce deklaruje v datasheetu spínací napětí kontaktů od 24 V DC. Neoficiálně mi sdělil, že nevidí důvod, proč by relé na kartách nemohla spínat nižší napětí (já ho také nevidím).
Zjistil jsem, že i pro jiná relé se uvádí minimální spínací napětí (např. relé Phoenix Contact obj. č. 2834481 - od 5 V DC). Pravděpodobně bude problém při proražení vrstvy oxidů na kontaktech.
Máte praktické zkušenosti (odkaz na literaturu apod.) s tím, jaký je minimální spínatelný výkon/proud/napětí pomocí relé? Spíš pro zajímavost.

[Patrik Mlynar]

Zrejme zalezi aj na konstrukcii rele a jeho urceni.
Bezne sa pouzivaju v digitalnych osciloskopoch vo vstupnom delici a funguje to.

[Martin Kurka]

Nejvíce záleží na typu kontaktů a jejich kontaktnímu tlaku.
Výkonová relé s kontaktním materiálem Wolfram, AgCd a AgSnO2 nejsou určena pro spínání malých proudů a napětí a jejich minimální spínací hodnoty se pohybují kolem 1/100 maximálních hodnot proudů a cca 1/3 max. napětí (spíše kolem 110V, které už zapálí oblouk, který vrstvu oxidů prorazí). Takže relé a kontaktem 250V/12A se předpokládá pro spínání nejníže cca 0,1-0,2A a 80-100V.

Pomocná průmyslová relé se dělají většinou s kontakty AgNi, AgCd a AgSno2, které ale jsou pokoveny různě tenkou zlatou vrstvičkou. Tedy kontakty na bázi stříbra, které se bez ochrany povrchu stříbra v klidu rády pokrývají nevodivými černajícími sirníky. Ty umí prorazit jen vyšší napětí na kontaktech a odpařují se až při vyšších hodnotách proudu v oblouku.

Je-li vrstvička cca 0,2µm, jde v podstatě jen o konzervační vrstvu, aby během skladování kontakry nezkorodovaly. Při prvních mechanických otřeních kontaktů se prodře a při první elektrické zátěži se odpaří. To jsou v podstatě zase jen výkonová relé s dlouhou skaldovatelností.

Je-li vrstvička zlata cca jednotky (1-3µm), jde již o univerzální relé, která umí pracovat jak s velkými, tak malými proudy a napětími. Minimální spínací hodnoty se u nich pohybují kolem 10mA a 12V. Ovšem po překročení proudu a napětí přes jistou mez, se kontaktní zlato propálí a odpaří a zůstane jenom podkladní stříbrná slitina. V tu chvíli se navěky a nenávratně z tohoto relé stává výkonové a výše uvedeným cca  1/3 napětím z maxima na kontaktech  a 1/10 proudem z maxima proudu kontakty.

Z těchto důvodů je nutné matlákům, kteří bez přemýšlení mezi sebou přehazují relé v paticích, tahají z brašny použitá relé, tak těm je třeba urazit ruku.

Je-li vrstvička zlata cca desítky (10µm), jde o plátované zlacené kontakty a o pomocná průmyslová relé primárně používaná pro spínání malých napětí (a o to dražší relé). U takových je minimální hodnota proudů a napětí 20mV a 1mA.
Ovšem, jakmile propálíte plátovaný kontakt vyšším proudem, nebo na oblouku z vyššího napětí uděláte do zlata dírku, je z tohoto dražšího relé zase relé výkonové.

Z těchto důvodů je nutné matlákům, kteří bez přemýšlení mezi sebou přehazují tato speciální relé v paticích, za ostatní pomocná relé, tak těm je třeba už urazit obě ruce.

[Martin Kurka]

Pokračování:
A pak jsou relé primárně určená pouze pro nízká napětí. Zde jsou stříbrné kontakty pokrývány vrstvou paladia, iridia a platiny. Tak to mívají telefonní relé analogových ústředen. Primárním úkolem těchto kontaktů je stabilní přenos malých  analogových signálů, bez praskání a šumu. To znamená stabilní povrch kontaktů. Z těchto důvodů jsou tyto kontakty zdvojené (vidličky s párem kontaktů) jejich kontaktní styk během přítlačování není bodový, ale kontakty po sobě sklouznou a tím se každé sepnutí mechanicky očistí.  
U těchto relé se uvádí i kontaktní šum, výstupní práce kovů, termoelektrické napětí na kontaktech a stabilita sepnutí v čase, odskoky, mikrofoničnost... Prostě parametry, které by jednoho ani nenapadly.
Hi-tech v této oblasi byla u nás relé Tesly Karlín pro reléové ústředny s posuvnými registry a křížovými spínači místo krokových voličů, skupinářů a střadačů. Tuším, že se dělala i s různými typy kontaktů v jednom relé - část kontaktů  pro reléovou logiku a část pro přenos signálu.
Tato kdysi Hi-tech technologie je dnes beznadějně v propadlišti dějin.

Naprosto nejnižší hodnoty už mají pouze relé, jejichž kontakty pracují v ochranné atmosféře. Jejich spínací schopnost je z hlediska silnoproudaře zoufalá (např. max 60V/50mA) ale spínací vlastnosti malých proudů a napětí jsou excelentní. Dostáváte se do oblasí jednotek mV a µA
Zástupci těchto relé jsou jazýčková relé a např kdysi oblíbená "hliníková dusíková" relé Mechaniky Teplice.
Jazýčkové kontakty se navíc vyznačují malou hmotností a tím možností vysoké spínací frekvence.
Této vlastnosti spolu s vlastností minimálních spínacích proudů a napětí se používalo (i požívá) pro synchronní modulátory a demodulátory velmi malých µV stejnosměrných napětí. Například tenzometry apod. Tak lze "odfiltrovat" rušivé signály i značně převyšující úrovně užitečného signálu nesoucího informaci.

[Fuk Tomáš]

Na spínání malých měřicích signálů se mi báječně osvědčila miniaturní jazýčková relé Clare PRME v patici DIL, spínaná výkonovým hradlem TTL.

[Jan Bocek]

Zástupci těchto relé jsou jazýčková relé a např kdysi oblíbená "hliníková dusíková" relé Mechaniky Teplice.

Připomíná mi to dobu 70-80 let, kdy jsme s těmito vakuovými hliníkovými kostičky osazovali mnohé reléovky v průmyslu. Do rámečku URS vlezlo pohodlně 6 kusů relé.
O nějakém PLC se nám ani nezdálo....
Spolehlivost těchto relátek byla výborná.
Používal jsem je i na vstupy přijímačů a vysílačů do kmitočtu 30 MHz
To znamená velice malé vysokofrekvenční proudy a napětí.

[Hynek Havliš]

Děkuji_ za informace pánové. Zejména panu Kurkovi.

[Pavel Král Gargula]

Pro spolehlivé sepnutí napětí menších než 24 VDC je možné použít elektronický výkonový spínač - třeba RSE KT G4A (trvalý jmenovitý proud 4 A, spíná proti zemi, galvanicky neoddělený). Spínač má hysterezi - sepne při 10,8 V a rozepne při 9,3 V. Pouzdro spínače se neohřívá - ztrátový výkon se odvede připojenými vodiči.