Co to jest stycznik?

Stycznik to element elektromechaniczny służący do zdalnego załączania i wyłączania obwodów mocy zasilających najczęściej silniki, pompy, wentylatory, sprężarki, grzałki lub przenośniki.

Cewka stycznika steruje pracą elektromagnesu, a ten zwiera lub rozwiera główne styki stycznika. W trakcie pracy część energii jest zamieniana na ciepło i dlatego stycznik nagrzewa się. Jednak nadmierne albo miejscowe rozgrzanie powinno spowodować uruchomienie procedur diagnostycznych, ponieważ z czasem może doprowadzić do trwałego uszkodzenia.

Kiedy temperatura stycznika powinna budzić niepokój

Nie ma jednej temperatury, powyżej której stycznik należy uznać za uszkodzony. Parametr ten zależy od konstrukcji stycznika, obciążenia, temperatury otoczenia oraz zaleceń producenta.

Podejrzenia powinna jednak budzić sytuacja, w której nagrzewa się pojedynczy zacisk, jeden zacisk lub tor prądowy jest znacznie cieplejszy od pozostałych lub gdy zaczyna odbarwiać się i odkształcać obudowa stycznika. Uwagę powinny zwrócić też zapach przegrzanej izolacji, ślady łuku elektrycznego, trzaski, dym, głośne brzęczenie i niestabilne załączanie.

Warto także pamiętać, że przegrzewanie się nie zawsze oznacza uszkodzenia stycznika. Może jednak prowadzić do wypalenia styków, osłabienia ich docisku, uszkodzenia cewki, nadtopienia zacisków oraz degradacji izolacji przewodów.

Sześć przyczyn przegrzewania stycznika

1. Luźne lub źle wykonane połączenia elektryczne

To jedna z najczęstszych przyczyn lokalnego przegrzewania się styczników. Niedokręcony zacisk, źle zaciśnięta końcówka kablowa, uszkodzona tulejka, utleniona żyła przewodu lub przewód luźno wsunięty pod zacisk powodują zwiększenie rezystancji połączenia i wydzielanie większej ilości ciepła.

Dlatego podczas przeglądu należy sprawdzić nie tylko śruby przy styczniku, ale też przewody przed i za nim, końcówki kablowe, listwy zaciskowe oraz inne elementy znajdujące się w tym samym torze.

2. Przeciążenie silnika lub innego odbiornika

Stycznik może nagrzewać się, ponieważ przez jego styki przez dłuższy czas płynie zbyt duży prąd. Nie zawsze oznacza to błędny dobór samego stycznika. Przyczyną bywa przeciążony mechanicznie silnik, zablokowany przenośnik, uszkodzone łożyska lub ciężki rozruch maszyny.

Warto wtedy zmierzyć prąd dla każdej fazy podczas rzeczywistej pracy odbiornika (a nie tylko podczas krótkiego testu bez obciążenia). Różnice między fazami mogą wskazywać na problem z zasilaniem, połączeniami, silnikiem lub samym stycznikiem.

3. Stycznik dobrany wyłącznie na podstawie prądu znamionowego

Wielkość prądu znamionowego nie wystarcza do prawidłowego doboru stycznika. Wybierając go należy wziąć także pod uwagę kategorię użytkowania, rodzaj odbiornika, wielkość prądu rozruchowego, liczbę operacji łączeniowych oraz warunki, w których stycznik ma rozłączać obwód.

Dlatego warto sprawdzić parametry katalogowe konkretnego modelu i nie zakładać, że dwa styczniki o podobnym prądzie znamionowym będą tak samo pracować w każdej sytuacji.

4. Zbyt niskie lub niestabilne napięcie cewki stycznika

Jeżeli przegrzewa się okolica cewki albo stycznik wyraźnie buczy, źródła problemu należy szukać w obwodzie sterowania. Cewka powinna otrzymywać właściwe napięcie bezpośrednio na zaciskach A1–A2, zarówno w chwili załączenia, jak i podczas pracy układu.

Spadek napięcia może powodować słaby zasilacz 24 V DC, zużyty przekaźnik, poluzowany przewód powrotny, uszkodzony styk bezpieczeństwa, źle dobrane wyjście PLC lub zbyt długi, albo źle dobrany przewód. Dlatego sam sygnał „ON” w programie PLC nie oznacza jeszcze, że cewka otrzymuje wymagane napięcie.

5. Zbyt częste załączanie stycznika przez PLC lub błędne sygnały z czujników

PLC, enkoder i czujniki nie odpowiadają bezpośrednio za temperaturę stycznika, ale mogą znacząco skrócić jego żywotność. Wystarczy, że program wykonuje zbyt częste rozruchy lub restarty, w czasie których stycznik regularnie załącza prąd rozruchowy silnika. Z czasem styki takiego elementu zużywają się, wypalają i zaczynają nagrzewać.

Należy wówczas przejrzeć historię alarmów w PLC lub HMI, liczbę uruchomień silnika oraz sygnały z czujników, wyłączników krańcowych i enkodera. Jeżeli stycznik zużywa się wyjątkowo szybko, należy sprawdzić nie tylko sam element, lecz także sekwencję sterowania, która odpowiada za jego załączanie.

6. Za wysoka temperatura w szafie sterowniczej

Stycznik może pracować prawidłowo, a mimo to przegrzewać się ze względu na warunki otoczenia. Problemem bywa niewielka szafa, zbyt mały odstęp pomiędzy elementami, brak odpowiedniej wentylacji, zabrudzone filtry, niesprawny wentylator lub sąsiedztwo elementu mocy (falownika, zasilacza, transformatora itd.)

Należy wówczas sprawdzić w dokumentacji dopuszczalną temperaturę otoczenia, rozumianą jako temperatura powietrza bezpośrednio przy styczniku. Tym bardziej, że nie zawsze jest to ta sama wartość co temperatura mierzona przy drzwiach rozdzielnicy. W szafie mogą powstawać lokalne strefy podwyższonej temperatury, szczególnie nad urządzeniami emitującymi ciepło.

Co warto sprawdzić przed wymianą stycznika?

Przed wymianą stycznika należy obejrzeć obudowę, zaciski, przewody i końcówki kablowe pod kątem odbarwień, nadtopień oraz śladów łuku. Należy też:

• Sprawdzić moment dokręcenia zacisków zgodnie z dokumentacją konkretnego modelu.
• Zmierzyć prąd dla każdej fazy podczas pracy odbiornika pod rzeczywistym obciążeniem.
• Porównać temperaturę wszystkich zacisków i faz, najlepiej przy użyciu kamery termowizyjnej.
• Zweryfikować napięcia międzyfazowe przed oraz za stycznikiem.
• Zmierzyć napięcie na zaciskach A1–A2 w chwili załączenia i podczas pracy.
• Skontrolować zasilacz sterowania, wyjście PLC, przekaźnik pośredniczący, bezpiecznik sterowania oraz styki w torze bezpieczeństwa.
• Sprawdzić nastawę i działanie przekaźnika przeciążeniowego.
• Przejrzeć liczbę startów, restartów i alarmów zapisanych w PLC lub HMI.
• Ocenić temperaturę w szafie, obieg powietrza, stan filtrów i zachowanie wymaganych odstępów montażowych.

Warto też pamiętać, że pomiary i operacje w rozdzielnicy pod napięciem mogą być wykonywane wyłącznie przez osoby posiadające odpowiednie kwalifikacje, stosujące procedury bezpiecznej pracy.

Czytaj też: Modernizacja starszej instalacji elektrycznej – kiedy warto wymienić styczniki, przekaźniki i zabezpieczenia

Uszkodzony stycznik: objawy, których nie należy ignorować

Uszkodzenie stycznika najczęściej kojarzy się z brakiem załączania, ale ta lista jest znacznie dłuższa. Do wymiany kwalifikują się elementy z nadtopioną, pękniętą lub silnie odbarwioną obudową, śladami dymu i spalenizny, zespawanymi lub mocno wypalonymi stykami oraz uszkodzoną cewką.

Niepokojące są także problemy z przyciąganiem zwory, samoczynne odpadanie stycznika, nieregularna praca, głośne buczenie oraz brak prawidłowego rozłączania obwodu.

Konieczna jest wówczas wymiana stycznika. Jednak przed uruchomieniem nowego elementu należy, jak zawsze, usunąć przyczynę awarii.

Najczęściej zadawane pytania

Jak sprawdzić, czy stycznik jest zepsuty?

Najpierw należy odłączyć zasilanie, zabezpieczyć obwód przed przypadkowym włączeniem i sprawdzić stan obudowy, zacisków oraz styków. Uszkodzenie mogą sugerować wszelkie ślady wypalenia, nadtopienia, odbarwienia, zespawane styki i oznaki pojawienia się łuku elektrycznego.

Następnie należy sprawdzić ciągłość torów prądowych po prawidłowym zadziałaniu stycznika, stan cewki oraz napięcie na zaciskach A1–A2 w czasie pracy. Wymienić należy stycznik, który nie przyciąga zwory, nie rozłącza obwodu lub wielokrotnie się przegrzewa pomimo usunięcia problemów.

Co może być przyczyną buczenia w silniku?

Buczenie może pochodzić z silnika, ale również ze stycznika, transformatora lub innego elementu w szafie:

• W silniku trójfazowym przyczyną buczenia bywa zanik lub asymetria faz, przeciążenie mechaniczne, problem z uzwojeniami albo utrudniony rozruch.
• W silniku jednofazowym należy wziąć pod uwagę także stan kondensatora rozruchowego.
• Jeżeli źródłem dźwięku jest stycznik, warto sprawdzić napięcie cewki, stan połączeń w obwodzie sterowania oraz poprawność domknięcia zwory.

Co steruje stycznikiem?

Stycznikiem steruje cewka zasilana z obwodu sterowania. Napięcie na cewkę może być podawane przez odpowiednio dobrany element obwodu sterowania, np. przekaźnik, wyjście sterownika PLC lub inny element wykonawczy. W zależności od parametrów cewki może być potrzebny przekaźnik pośredniczący.