Relæer i fast tilstand: Typer, praktiske applikationer, ledningsdiagrammer

Klassiske startere og kontaktpersoner bliver gradvist fortiden. Deres plads inden for bilelektronik, husholdningsapparater og industriel automatisering er besat af et faststofrelæ - en halvlederenhed, hvor der ikke er bevægelige dele.

Enhederne har forskellige design og ledningsdiagrammer, som deres anvendelsesområder afhænger af. Før du bruger enheden, skal du forstå dens driftsprincip, lære om funktionerne i betjeningen og tilslutningen af ​​forskellige typer relæer. Svar på disse spørgsmål er detaljeret i artiklen.

Solid State Relay Device

Moderne faststofrelæer (TTR) er modulære halvlederanordninger, der er elektriske strømafbrydere.

De centrale arbejdsnoder for disse enheder er repræsenteret af triacs, thyristorer eller transistorer. TTR'er har ikke bevægelige dele, der adskiller sig fra elektromekaniske relæer.

Størrelsen på faststofrelæet afhænger i vid udstrækning af den maksimalt tilladte belastning og evnen til at fjerne varme gennem varmeoverførsel og konvektion (+)

Disse enheds interne struktur kan variere meget afhængigt af typen af ​​justerbar belastning og det elektriske kredsløb.

De enkleste solid-state relæer inkluderer følgende noder:

• indgangsknudepunkt med sikringer;
• trigger kæde;
• optisk (galvanisk) isolering;
• skifte knude;
• beskyttelseskredsløb;
• node output til belastningen.

Indgangsknudepunktet TTR er et primært kredsløb med en seriekoblet modstand. En sikring i dette kredsløb er valgfri. Opgaven til indgangsknudepunktet er at acceptere styresignalet og overføre kommandoen til belastningskontakterne.

Med vekselstrøm bruges galvanisk isolering til at adskille styringen og hovedkredsløbet. Princippet for relæoperationen afhænger i vid udstrækning af dens enhed.Trigerkredsløbet, der er ansvarligt for behandling af indgangssignalet, kan være inkluderet i den optiske isolationsenhed eller placeret separat.

Beskyttelsesenheden forhindrer overbelastning og fejl, fordi i forbindelse med en enhedsnedbrud kan det tilsluttede udstyr også svigte.

Hovedformålet med faststofrelæer er at lukke / åbne det elektriske netværk ved hjælp af et svagt styresignal. I modsætning til elektromekaniske analoger har de en mere kompakt form og producerer ikke karakteristiske klik under drift.

Princippet om drift TTR

Betjeningen af ​​et solidt tilstandsrelæ er ganske enkelt. De fleste TTR'er er designet til at kontrollere automatisering i netværk på 20-480 V.

Optisk isolering giver dig mulighed for at oprette styresignaler med minimal effekt, hvilket er kritisk vigtigt for sensorer, der opererer fra autonome strømkilder (+)

I den klassiske version er to kontakter i et koblet kredsløb og to kontroltråde inkluderet i enhedens kabinet. Deres antal kan ændres med en stigning i antallet af tilsluttede faser. Afhængig af tilstedeværelsen af ​​spænding i styrekredsløbet tændes eller slukkes hovedbelastningen ved hjælp af halvlederelementer.

Et træk ved relæer i fast tilstand er tilstedeværelsen af ​​uendelig modstand. Hvis kontakterne i elektromekaniske enheder er helt frakoblet, sikres fraværet af strøm i kredsløbet i fast tilstand ved egenskaberne af halvledermaterialer.

Derfor kan der ved høje spændinger forekomme små lækstrømme, der kan have negativ indflydelse på driften af ​​det tilsluttede udstyr.

Solid State Relay Classification

Relæet er varieret, derfor kan deres designfunktioner variere meget, afhængigt af behovene i et bestemt automatkredsløb. TTR'er klassificeres efter antallet af tilsluttede faser, type driftsstrøm, designfunktioner og type kontrolkredsløb.

Efter antallet af tilsluttede faser

Relæer i fast tilstand anvendes både som en del af husholdningsapparater og i industriel automatisering med en driftsspænding på 380 V.

Derfor er disse halvlederenheder, afhængigt af antallet af faser, opdelt i:

• enkeltfase;
• trefase.

Enkeltfaset TTR lad arbejde med strømme på 10-100 eller 100-500 A. Deres kontrol udføres ved hjælp af et analogt signal.

Det anbefales at tilslutte ledninger i forskellige farver til trefase-relæet, så du ved installation af udstyret kan tilslutte dem korrekt

Tre fase fase-tilstandsrelæer i stand til at føre strøm i området 10-120 A. Deres anordning involverer et reversibelt driftsprincip, der sikrer pålideligheden af ​​reguleringen af ​​flere elektriske kredsløb samtidigt.

Ofte bruges trefasede SSR'er til at tilvejebringe en induktionsmotor. I hans kontrolkredsløb er hurtige sikringer nødvendigvis inkluderet på grund af høje indgangsstrømme.

Efter type driftsstrøm

Relæer i fast tilstand kan ikke konfigureres eller omprogrammeres, så de kan kun fungere ordentligt med et vist udvalg af elektriske lysnettet.

Afhængig af behovene, kan TTR styres af elektriske kredsløb med to typer strøm:

• DC;
• variabler.

Tilsvarende er det muligt at klassificere TTR efter typen af ​​aktiv belastningsspænding. De fleste relæer i husholdningsapparater fungerer med variable parametre.

Jævnstrøm bruges ikke som den vigtigste strømkilde i noget land i verden, så relæer af denne type har et snævert omfang

Enheder med konstant styrestrøm er kendetegnet ved høj pålidelighed og bruger en spænding på 3-32 V. De regulerer de et bredt temperaturområde (-30 .. + 70 ° C) uden væsentlige ændringer i egenskaber.

Relæer styret af vekselstrøm har en styrespænding på 3-32 V eller 70-280 V.De er kendetegnet ved lav elektromagnetisk interferens og høj reaktionshastighed.

Ved designfunktioner

Relæer i fast tilstand installeres ofte i det fælles elektriske panel i en lejlighed, så mange modeller har en monteringsblok til montering på en DIN-skinne.

Derudover er der specielle radiatorer placeret mellem TTR og støttefladen. De giver dig mulighed for at afkøle enheden ved store belastninger, mens du bevarer dens ydeevne.

Relæet er monteret på en DIN-skinne hovedsageligt gennem en speciel beslag, der har en ekstra funktion - det fjerner overskydende varme under drift

Mellem relæet og radiatoren anbefales det at påføre et lag termisk pasta, som øger kontaktområdet og øger varmeoverførslen. Der er også TTR'er designet til fastgørelse på væggen med almindelige skruer.

Efter type kontrolordning

Ikke altid kræver driften af ​​en justerbar relæteknologi dets øjeblikkelige drift.

Derfor har producenterne udviklet flere TTR-kontrolordninger, der bruges inden for forskellige områder:

1. Styr "gennem nul". Denne mulighed for styring af et faststofrelæ antager kun at udløse, når spændingsværdien er 0. Den bruges i enheder med kapacitiv, resistiv (varmeapparat) og svag induktiv (transformator) belastning.
2. Øjeblikkelig. Det bruges, når skarpt relædrift er nødvendigt, når der styres et styresignal.
3. fase. Det antager reguleringen af ​​udgangsspændingen ved at ændre parametrene for styrestrømmen. Det bruges til glat at ændre graden af ​​opvarmning eller belysning.

Relæer i fast tilstand er forskellige i mange andre, mindre signifikante parametre. Derfor, når du køber en TTR, er det vigtigt at forstå driftsplanen for det tilsluttede udstyr for at købe den mest passende justeringsenhed.

Der skal leveres en strømreserve, fordi relæet har en driftsressource, der hurtigt forbruges med hyppige overbelastninger.

Fordele og ulemper ved TTR

Relæer i fast tilstand er ikke forgæves, hvor mange konventionelle startere og kontaktorer kommer fra markedet. Disse halvlederenheder har mange fordele i forhold til elektromekaniske modstykker, der gør, at forbrugerne vælger dem.

Relæet til mikrokredsløb har kompakte dimensioner og er meget begrænset af den maksimale transmitterede strøm. De fastgøres hovedsageligt ved lodning af specielle ben

Disse fordele inkluderer:

1. Lavt strømforbrug (90% mindre).
2. Kompakte dimensioner til monteringsenheder i et begrænset sted.
3. Høj start- og lukkehastighed
4. Nedsat driftsstøj; der er ingen klik, der er karakteristiske for et elektromekanisk relæ.
5. Der forventes ingen vedligeholdelse.
6. Lang levetid takket være en ressource på hundreder af millioner af operationer.
7. På grund af de store muligheder for at ændre elektroniske komponenter har TTR'er udvidet anvendelsesfelt.
8. Mangel på elektromagnetiske interferenser ved drift.
9. Korruption af kontakter på grund af deres mekaniske stød er udelukket.
10. Manglende direkte fysisk kontakt mellem kontrol- og skiftekredsløb.
11. Evne til at regulere belastningen.
12. Tilstedeværelsen i den pulserede TTR af automatiske kredsløb, der beskytter mod overbelastning.
13. Mulighed for anvendelse i eksplosive omgivelser.

De angivne fordele ved faststofrelæer er ikke altid tilstrækkelige til normal drift af udstyret. Derfor har de endnu ikke fuldstændigt udskiftet elektromekaniske kontaktorer.

For stabil drift af kraftige faststofrelæer er effektiv varmeafgivelse vigtig, fordi belastningen ved høje temperaturer er kraftigt forvrænget (+)

TTR har også ulemper, som ikke tillader dem at blive brugt i mange tilfælde.

Minusserne inkluderer:

1. Manglende evne til de fleste enheder med spændinger over 0,5 kV.
2. Høje omkostninger.
3. Følsomhed over for høje strømme, især i startkredsløb for elektriske motorer.
4. Begrænsninger for brug under forhold med høj fugtighed.
5. Et kritisk fald i ydelsen ved temperaturer under 30 ° C frost og over 70 ° C varme.
6. Den kompakte kasse fører til overdreven opvarmning af enheden ved stabilt høj belastning, hvilket kræver anvendelse af specielle passive eller aktive køleindretninger.
7. Evnen til at smelte enheden fra opvarmning under en kortslutning.
8. Mikrostrømme i relæets lukkede tilstand kan være kritiske for driften af ​​udstyret. For eksempel kan lysstofrør, der er forbundet til netværket, blinke med jævne mellemrum.

Relæer i fast tilstand har således specifikke anvendelser. I kæderne i højspændingsindustrielt udstyr er deres anvendelse kraftigt begrænset på grund af de ufuldkomne fysiske egenskaber ved halvledermaterialer.

I husholdningsapparater og bilindustrien indtager TTR'er imidlertid en stærk position på grund af deres positive egenskaber.

Mulige ledningsdiagrammer

Solid-state relæforbindelsesordninger kan være meget forskellige. Hvert elektrisk kredsløb er bygget ud fra egenskaberne for den tilsluttede belastning. Yderligere sikringer, styreenheder og kontrolenheder kan tilføjes til kredsløbet.

På grund af det faktum, at styringskredsløb og belastninger i enheden ikke overlapper hinanden, kan deres elektriske egenskaber afvige med eventuelle parametre (+)

Dernæst præsenteres de mest enkle og almindelige TTR-forbindelsesordninger:

• normalt åben;
• med tilsluttet kredsløb;
• normalt lukket;
• det trefasede;
• reversibel.

Normalt åben (åben) kredsløb - et relæ, hvis belastning aktiveres i nærvær af et styresignal. Det vil sige, at det tilsluttede udstyr slukkes, når indgange 3 og 4 er frakoblet.

Før du køber et relæ, er det nødvendigt at bestemme den type oprindelige tilstand, der kræves (lukket eller åben) for at sikre, at det tilsluttede udstyr fungerer korrekt (+)

Normalt lukket kredsløb - et relæ menes, hvor belastningen er aktiveret i fravær af et styresignal. Det vil sige, det tilsluttede udstyr er i funktionsdygtig tilstand med strømforsyede indgange 3 og 4.

Der er et fast tilstandsrelæforbindelsesskema, hvor styring og belastningsspænding er ens. Denne metode kan bruges samtidig til arbejde i jævn- og vekselstrømsnetværk.

Tre-fase relæer forbundet med lidt forskellige principper. Kontakter kan tilsluttes under indstillingerne "Stjerne", "Trekant" eller "Stjerne med neutral."

Valget af et trefaset relætilslutningsskema afhænger i vid udstrækning af funktionerne i driften af ​​det udstyr, der er forbundet til det som en belastning

Relæer i fast tilstand anvendes i elektriske motorer i den tilsvarende tilstand. De er fremstillet i en trefaseversion og inkluderer to kontrolsløjfer.

Hvis det er vigtigt for relæet at observere polariteten i forbindelsen af ​​kontakterne, vil markeringen altid indikere, hvor fase og nul skal forbindes

Det er kun nødvendigt at samle elektriske kredsløb med TTR'er, efter at de er trukket forud på papir, fordi forkert tilsluttede enheder kan svigte på grund af en kortslutning.

Praktisk brug af enheder

Omfanget af brugen af ​​faststofrelæer er ret omfattende. På grund af deres høje pålidelighed og manglende behov for regelmæssig vedligeholdelse, installeres de ofte i vanskeligt tilgængelige udstyrsområder.

I mange relæer kræver polaritet at tilslutte styretrådens ledninger polaritet, som skal tages i betragtning under installation af udstyr

De vigtigste anvendelsesområder for TTR er:

• Termoreguleringssystem med brug af varmeelementer;
• opretholdelse af en stabil temperatur i teknologiske processer;
• transformer drift kontrol;
• justering af belysning;
• bevægelsessensor kredsløb, belysning, fotosensorer til gadebelysning og lignende;
• elektrisk motor kontrol;
• afbrydelig strømforsyning.

Med stigningen i automatisering af husholdningsapparater bliver relæer til faststofstatus mere udbredt, og udvikling af halvlederteknologier åbner konstant nye områder for deres anvendelse.

Hvis det ønskes, kan du selv samle et faststofrelæ. Detaljerede instruktioner findes i denne artikel.

Konklusioner og nyttig video om emnet

De præsenterede videoer vil hjælpe med til bedre at forstå driften af ​​solid-state relæer og blive bekendt med metoderne til deres forbindelse.

En praktisk demonstration af driften af ​​et enkelt faststofrelæ:

Analyse af sorter og træk ved driften af ​​faststofrelæer:

Test af drift og grad af opvarmning af TTR:

Næsten alle kan montere et elektrisk kredsløb fra et faststofrelæ og en sensor.

Planlægning af et arbejdskredsløb kræver dog grundlæggende viden inden for elektroteknik, fordi forkert forbindelse kan føre til elektrisk stød eller kortslutning. Men som et resultat af de rigtige handlinger, kan du få en masse nyttige enheder i hverdagen.

Er der noget at supplere, eller har du spørgsmål om tilslutning og brug af faststofrelæer? Du kan give kommentarer til publikationen, deltage i diskussioner og dele din egen oplevelse ved hjælp af sådanne enheder. Kontaktformularen er placeret i den nederste blok.