Cietvielu releji: veidi, praktiski pielietojumi, vadu shēmas

Klasiskie starteri un kontaktori pakāpeniski kļūst par pagātni. Viņu vietu automobiļu elektronikā, sadzīves tehnikā un rūpniecības automatizācijā aizņem cietvielu relejs - pusvadītāju ierīce, kurā nav nevienas kustīgas detaļas.

Ierīcēm ir dažādas konstrukcijas un vadu shēmas, no kurām ir atkarīgas to piemērošanas jomas. Pirms ierīces lietošanas jums ir jāsaprot tās darbības princips, jāapgūst informācija par dažādu veidu releju darbības un savienojuma īpašībām. Atbildes uz šiem jautājumiem ir detalizēti aprakstītas rakstā.

Cietvielu releja ierīce

Mūsdienu cietvielu releji (TTR) ir modulāras pusvadītāju ierīces, kas ir strāvas elektriski slēdži.

Šo ierīču galvenos darba mezglus attēlo triaki, tiristori vai tranzistori. TTR nav kustīgu detaļu, kas atšķiras no elektromehāniskajiem relejiem.

Cietvielu releja lielums lielā mērā ir atkarīgs no maksimāli pieļaujamās slodzes un spējas noņemt siltumu caur siltuma pārnesi un konvekciju (+)

Šo ierīču iekšējā struktūra var ievērojami atšķirties atkarībā no regulējamas slodzes veida un elektriskās ķēdes.

Vienkāršākajos cietvielu relejos ietilpst šādi mezgli:

• ieejas mezgls ar drošinātājiem;
• sprūda ķēde;
• optiskā (galvaniskā) izolācija;
• komutācijas mezgls;
• aizsardzības shēmas;
• mezgla izeja uz slodzi.

Ieejas mezgls TTR ir primārā ķēde ar virknei pievienotu rezistoru. Drošinātājs šajā ķēdē nav obligāts. Ieejas mezgla uzdevums ir pieņemt vadības signālu un pārsūtīt komandu kravas pārslēgšanas slēdžiem.

Ar maiņstrāvu vadības un galvenās ķēdes atdalīšanai tiek izmantota galvaniskā izolācija. Releju darbības princips lielā mērā ir atkarīgs no tā ierīces.Sprūda ķēde, kas atbild par ieejas signāla apstrādi, var būt iekļauta optiskajā izolācijas blokā vai novietota atsevišķi.

Aizsardzības bloks novērš pārslodzes un kļūdas, jo ierīces sabojāšanās gadījumā pievienotais aprīkojums var arī sabojāt.

Cietvielu releju galvenais mērķis ir slēgt / atvērt elektrisko tīklu, izmantojot vāju vadības signālu. Atšķirībā no elektromehāniskajiem analogiem, tiem ir kompaktāka forma un darbības laikā tie nerada raksturīgus klikšķus.

TTR darbības princips

Cietvielu releja darbība ir diezgan vienkārša. Lielākā daļa TTR ir izstrādāti, lai kontrolētu automatizāciju tīklos ar 20–480 V spriegumu.

Optiskā izolācija ļauj jums izveidot vadības signālus ar minimālu jaudu, kas ir kritiski svarīgi sensoriem, kuri darbojas no autonomiem enerģijas avotiem (+)

Klasiskajā versijā ierīces korpusā ir iekļauti divi komutētās ķēdes kontakti un divi vadības vadi. To skaits var mainīties, palielinoties savienoto fāžu skaitam. Atkarībā no sprieguma klātbūtnes vadības ķēdē pusvadītāju elementi ieslēdz vai izslēdz galveno slodzi.

Cietvielu releju iezīme ir bezgalīgas pretestības klātbūtne. Ja elektromehānisko ierīču kontakti ir pilnībā atvienoti, tad cietā stāvoklī strāvas neesamību ķēdē nodrošina pusvadītāju materiālu īpašības.

Tāpēc pie augsta sprieguma var rasties nelielas noplūdes strāvas, kas var nelabvēlīgi ietekmēt pievienotā aprīkojuma darbību.

Cietvielu releju klasifikācija

Releju darbības joma ir daudzveidīga, tāpēc to konstrukcijas īpašības var ievērojami atšķirties, atkarībā no konkrētās automātiskās shēmas vajadzībām. TTR tiek klasificēti pēc pievienoto fāžu skaita, darba strāvas veida, konstrukcijas īpašībām un vadības ķēdes veida.

Pēc pievienoto fāžu skaita

Cietvielu relejus izmanto gan kā sadzīves tehnikas daļu, gan rūpnieciskajā automatizācijā ar darba spriegumu 380 V.

Tādēļ šīs pusvadītāju ierīces atkarībā no fāžu skaita tiek sadalītas:

• vienfāze;
• trīs fāzes.

Vienfāzes TTR ļauj strādāt ar strāvu 10-100 vai 100-500 A. To vadību veic, izmantojot analogo signālu.

Trīsfāzu relejam ieteicams savienot dažādu krāsu vadus, lai, uzstādot aprīkojumu, jūs varētu tos pareizi savienot.

Trīsfāzu cietvielu releji spēj izturēt strāvu diapazonā no 10 līdz 120 A. Viņu ierīce ietver atgriezenisku darbības principu, kas nodrošina vairāku elektrisko ķēžu regulēšanas uzticamību vienlaicīgi.

Bieži vien trīsfāzu SSR izmanto, lai nodrošinātu indukcijas motoru. Viņa vadības ķēdē ātrie drošinātāji obligāti tiek iekļauti lielu ieejas straumju dēļ.

Pēc darba strāvas veida

Cietvielu relejus nevar konfigurēt vai pārprogrammēt, tāpēc tie var pareizi darboties tikai ar noteiktu tīkla elektrisko parametru diapazonu.

Atkarībā no vajadzībām TTR var vadīt ar divu veidu strāvas ķēdēm:

• pastāvīgs;
• mainīgie.

Līdzīgi ir iespējams TTR klasificēt pēc aktīvās slodzes sprieguma veida. Lielākā daļa sadzīves tehnikas releju darbojas ar mainīgiem parametriem.

Līdzstrāva netiek izmantota kā galvenais elektroenerģijas avots nevienā pasaules valstī, tāpēc šāda veida relejiem ir šaura darbības joma

Ierīces ar pastāvīgu vadības strāvu raksturo augsta uzticamība, un regulēšanai tiek izmantots spriegums 3-32 V. Tās iztur plašu temperatūras diapazonu (-30 .. + 70 ° C) bez būtiskām raksturlielumu izmaiņām.

Relejiem, ko kontrolē ar maiņstrāvu, vadības spriegums ir 3-32 V vai 70-280 V.Tās izceļas ar zemiem elektromagnētiskiem traucējumiem un lielu reakcijas ātrumu.

Pēc dizaina iezīmēm

Cietvielu releji bieži tiek uzstādīti dzīvokļa kopējā elektriskajā panelī, tāpēc daudziem modeļiem ir montāžas bloks montāžai uz DIN sliedes.

Turklāt starp TTR un atbalsta virsmu atrodas speciāli radiatori. Tie ļauj atdzesēt ierīci lielās slodzēs, saglabājot tās veiktspēju.

Relejs ir uzstādīts uz DIN sliedes galvenokārt caur īpašu kronšteinu, kam ir papildu funkcija - darbības laikā tas noņem lieko siltumu

Starp releju un radiatoru ieteicams uzklāt termiskās pastas slāni, kas palielina kontakta laukumu un palielina siltuma pārnesi. Ir arī TTR, kas paredzēti stiprināšanai pie sienas ar parastajām skrūvēm.

Pēc kontroles shēmas veida

Ne vienmēr regulējamas releja tehnoloģijas darbības princips prasa tūlītēju tās darbību.

Tāpēc ražotāji ir izstrādājuši vairākas TTR kontroles shēmas, kuras izmanto dažādās jomās:

1. Kontrole "līdz nullei". Šī cietvielu releja vadības opcija palaišanu pieļauj tikai tad, ja sprieguma vērtība ir 0. To izmanto ierīcēs ar kapacitīvu, pretestīgu (sildītāji) un vāju induktīvo (transformatori) slodzi.
2. Tūlītējs. To lieto, ja ir nepieciešama asa releja darbība, kad tiek uzlikts vadības signāls.
3. Fāze. Tas pieņem izejas sprieguma regulēšanu, mainot vadības strāvas parametrus. To izmanto, lai vienmērīgi mainītu apkures vai apgaismojuma pakāpi.

Cietvielu releji atšķiras daudzos citos, mazāk nozīmīgos parametros. Tāpēc, pērkot TTR, ir svarīgi saprast pievienotā aprīkojuma darbības shēmu, lai iegādātos vispiemērotāko pielāgošanas ierīci.

Jānodrošina jaudas rezerve, jo relejam ir darbības resurss, kas tiek ātri patērēts ar biežām pārslodzēm.

TTR priekšrocības un trūkumi

Cietvielu releji ne velti izspiež no tirgus tradicionālos starterus un kontaktorus. Šīm pusvadītāju ierīcēm ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar elektromehāniskajiem kolēģiem, kas patērētājiem liek izvēlēties tos.

Mikroshēmu relejam ir kompakti izmēri, un to ļoti ierobežo maksimālā pārraidītā strāva. Tie tiek fiksēti galvenokārt, lodējot īpašas kājas

Šīs priekšrocības ietver:

1. Zems enerģijas patēriņš (par 90% mazāk).
2. Kompakti izmēri montāžas ierīcēm ierobežotā telpā.
3. Augsts palaišanas un izslēgšanas ātrums
4. Samazināts darbības troksnis; nav elektromehāniskajam relejam raksturīgu klikšķu.
5. Nav gaidāma apkope.
6. Ilgs kalpošanas laiks, pateicoties simtiem miljonu operāciju resursam.
7. Sakarā ar plašajām elektronisko komponentu modifikācijas iespējām TTR ir paplašinātas piemērošanas jomas.
8. Elektromagnētisko traucējumu trūkums darbībā.
9. Kontaktu bojājumi to mehāniskā trieciena dēļ ir izslēgti.
10. Tieša fiziska kontakta trūkums starp vadības un komutācijas ķēdēm.
11. Spēja regulēt slodzi.
12. Automātisko ķēžu klātbūtne impulsa TTR, kas aizsargā pret pārslodzēm.
13. Izmantošanas iespēja sprādzienbīstamā vidē.

Norādītās cietvielu releju priekšrocības ne vienmēr ir pietiekamas iekārtas normālai darbībai. Tieši tāpēc viņi vēl nav pilnībā aizstājuši elektromehāniskos kontaktorus.

Jaudīgu cietvielu releju stabilai darbībai ir svarīga efektīva siltuma izkliedēšana, jo paaugstinātā temperatūrā slodzes spriegums ir krasi kropļots (+)

TTR ir arī trūkumi, kas daudzos gadījumos neļauj tos izmantot.

Minusos ietilpst:

1. Lielākās daļas ierīču ar spriegumu virs 0,5 kV nespēja.
2. Augstas izmaksas.
3. Jutība pret lielām strāvām, it īpaši elektromotoru iedarbināšanas ķēdēs.
4. Lietošanas ierobežojumi augsta mitruma apstākļos.
5. Kritiska veiktspējas samazināšanās temperatūrā līdz 30 ° C sals un virs 70 ° C karstumam.
6. Kompaktais korpuss noved pie ierīces pārmērīgas sildīšanas pie stabili lielām slodzēm, kurām nepieciešams izmantot īpašas pasīvās vai aktīvās dzesēšanas ierīces.
7. Iespēja izkausēt ierīci no sildīšanas īssavienojuma laikā.
8. Mikro straumēm slēgtā releja stāvoklī var būt kritiska nozīme iekārtas darbībā. Piemēram, dienasgaismas spuldzes, kas pievienotas tīklam, var periodiski mirgot.

Tādējādi cietvielu relejiem ir īpaši pielietojumi. Augstsprieguma rūpniecisko iekārtu ķēdēs to izmantošana ir asi ierobežota pusvadītāju materiālu nepilnīgo fizisko īpašību dēļ.

Tomēr sadzīves tehnikas un automobiļu rūpniecībā TTR ieņem spēcīgu pozīciju to pozitīvo īpašību dēļ.

Iespējamās elektroinstalācijas shēmas

Cietvielu releju savienojuma shēmas var būt ļoti dažādas. Katra elektriskā ķēde tiek veidota, pamatojoties uz pievienotās slodzes īpašībām. Ķēdei var pievienot papildu drošinātājus, kontrolierus un vadības ierīces.

Sakarā ar to, ka ierīces vadības shēmas un slodzes nepārklājas, to elektriskie parametri var atšķirties par jebkuriem parametriem (+)

Tālāk tiks parādītas visvienkāršākās un izplatītākās TTR savienojuma shēmas:

• parasti atvērts;
• ar pieslēgtu ķēdi;
• parasti slēgts;
• trīsfāzu;
• atgriezenisks.

Parasti atvērta (atvērta) ķēde - relejs, kura slodze tiek aktivizēta vadības signāla klātbūtnē. Tas ir, pievienotais aprīkojums tiek izslēgts, kad ieejām 3 un 4 tiek izslēgta enerģija.

Pirms releja iegādes ir nepieciešams noteikt sākotnējā stāvokļa veidu (aizvērtu vai atvērtu), lai nodrošinātu pievienotā aprīkojuma pareizu darbību (+)

Parasti slēgta ķēde - ir domāts relejs, kura slodze tiek barota, ja nav vadības signāla. Tas ir, pievienotais aprīkojums ir darba stāvoklī ar izslēgtām izejām 3 un 4.

Pastāv cietvielu releju savienojuma shēma, kurā vadības un slodzes spriegums ir vienādi. Šo metodi var vienlaikus izmantot darbam līdzstrāvas un maiņstrāvas tīklos.

Trīs fāžu releji savienoti ar nedaudz atšķirīgiem principiem. Kontaktus var savienot, izmantojot opcijas “Zvaigzne”, “Trijstūris” vai “Zvaigzne ar neitrālu”.

Trīsfāzu releja savienojuma shēmas izvēle lielā mērā ir atkarīga no tā aprīkojuma darbības iezīmēm, kas tam pievienots kā slodze

Cietvielu reversie releji tiek piemēroti elektromotoros attiecīgajā režīmā. Tie tiek ražoti trīsfāzu versijā, un tajos ietilpst divas vadības cilpas.

Ja relejam ir svarīgi novērot kontaktu savienojuma polaritāti, tad marķējums vienmēr norāda, kur jāpieslēdz fāze un nulle

Elektriskās shēmas ar TTR ir jāsamontē tikai pēc tam, kad tās iepriekš ir uzzīmētas uz papīra, jo nepareizi pievienotas ierīces var sabojāt īssavienojuma dēļ.

Ierīču praktiska lietošana

Cietvielu releju izmantošanas joma ir diezgan plaša. Lielās uzticamības un nepieciešamības pēc regulāras apkopes dēļ tos bieži uzstāda grūti pieejamās aprīkojuma vietās.

Daudzos relejos, savienojot vadības cilpas vadus, nepieciešama polaritāte, kas jāņem vērā aprīkojuma uzstādīšanas laikā

TTR galvenās piemērošanas jomas ir:

• Termoregulācijas sistēma ar sildelementu izmantošanu;
• stabilas temperatūras uzturēšana tehnoloģiskajos procesos;
• transformatora darbības kontrole;
• apgaismojuma regulēšana;
• kustības sensora shēmas, apgaismojums, ielu apgaismojuma foto sensori un tamlīdzīgi;
• elektromotora vadība;
• nepārtrauktās barošanas avoti.

Palielinoties sadzīves tehnikas automatizācijai, cietvielu releji kļūst arvien izplatītāki, un pusvadītāju tehnoloģiju attīstīšana pastāvīgi paver jaunas to pielietojuma jomas.

Ja vēlaties, varat pats montēt cietvielu releju. Sīki izstrādātas instrukcijas ir sniegtas šo rakstu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Piedāvātie video palīdzēs labāk izprast cietvielu releju darbību un iepazīties ar to savienošanas metodēm.

Praktisks vienkārša cietvielu releja darbības demonstrācija:

Cietvielu releju darbības variantu un pazīmju analīze:

TTR darbības un sildīšanas pakāpes pārbaude:

Gandrīz visi var uzstādīt elektrisko ķēdi no cietvielu releja un sensora.

Tomēr darba ķēdes plānošanai ir vajadzīgas pamatzināšanas elektrotehnikā, jo nepareizs savienojums var izraisīt elektriskās strāvas triecienu vai īssavienojumu. Bet pareizu darbību rezultātā jūs varat iegūt daudz noderīgu ierīču ikdienas dzīvē.

Vai ir ko papildināt, vai ir kādi jautājumi par cietvielu releju pievienošanu un lietošanu? Jūs varat komentēt publikāciju, piedalīties diskusijās un dalīties ar savu pieredzi, izmantojot šādas ierīces. Kontakta forma atrodas apakšējā blokā.