Reléer i solid tilstand: Typer, praktiske applikasjoner, koblingsskjemaer

Klassiske forretter og kontaktorer blir gradvis en saga blott. Deres plass innen bilelektronikk, husholdningsapparater og industriell automatisering er okkupert av et solid-state relé - en halvlederenhet der det ikke er bevegelige deler.

Enhetene har forskjellige design og koblingsskjemaer som bruksområdene deres avhenger av. Før du bruker enheten, må du forstå dens driftsprinsipp, lære om funksjonene i betjeningen og tilkoblingen av forskjellige typer reléer. Svar på disse spørsmålene er detaljert i artikkelen.

Solid State Relay Device

Moderne solid-state reléer (TTR) er modulære halvlederenheter som er strømelektriske brytere.

De viktigste arbeidsnodene til disse enhetene er representert av triacs, tyristorer eller transistorer. TTR-er har ikke bevegelige deler, som skiller seg fra elektromekaniske reléer.

Størrelsen på faststoffreléet avhenger i stor grad av den maksimalt tillatte belastningen og evnen til å fjerne varme gjennom varmeoverføring og konveksjon (+)

Den interne strukturen til disse enhetene kan variere veldig, avhengig av typen justerbar last og den elektriske kretsen.

De enkleste solid-state-reléene inkluderer følgende noder:

• inngangsnode med sikringer;
• trigger kjede;
• optisk (galvanisk) isolasjon;
• bytte node;
• beskyttende kretsløp;
• nodeutgang til belastningen.

Inngangsknuten TTR er en primær krets med seriekoblet motstand. En sikring i denne kretsen er valgfri. Oppgaven til inngangsnoden er å akseptere styresignalet og overføre kommandoen til lastbryterbryterne.

Med vekselstrøm brukes galvanisk isolasjon for å skille kontrollen og hovedkretsen. Prinsippet for stafettoperasjonen avhenger i stor grad av enheten.Triggerkretsen som er ansvarlig for prosessering av inngangssignalet kan være inkludert i den optiske isolasjonsenheten eller lokalisert separat.

Beskyttelsesenheten forhindrer overbelastning og feil, fordi i tilfelle en enhet sammenbrudd, kan det tilkoblede utstyret også svikte.

Hovedformålet med solid-state reléer er å lukke / åpne det elektriske nettverket ved hjelp av et svakt styresignal. I motsetning til elektromekaniske analoger har de en mer kompakt form og produserer ikke karakteristiske klikk under drift.

Prinsippet for drift av TTR

Operasjonen av et solidstatusrelé er ganske enkelt. De fleste TTR-er er designet for å kontrollere automatisering i nettverk på 20-480 V.

Optisk isolering lar deg lage styresignaler med minimalt effekt, som er kritisk viktig for sensorer som opererer fra autonome strømkilder (+)

I den klassiske versjonen er to kontakter fra en koblet krets og to kontrollkabler inkludert i enhetsvesken. Antallet kan endres med en økning i antall tilkoblede faser. Avhengig av tilstedeværelsen av spenning i kontrollkretsen, slås hovedlasten av eller på av halvlederelementene.

Et trekk ved reléer i fast tilstand er tilstedeværelsen av uendelig motstand. Hvis kontaktene i elektromekaniske enheter er fullstendig frakoblet, sikres fraværet av strøm i kretsen i solid tilstand av egenskapene til halvledermaterialer.

Derfor kan det ved høye spenninger oppstå små lekkasjestrømmer som kan påvirke driften av det tilkoblede utstyret negativt.

Solid State Relay Classification

Reléets omfang er mangfoldig, derfor kan designfunksjonene deres variere veldig, avhengig av behovene til en bestemt automatkrets. TTR er klassifisert etter antall tilkoblede faser, type driftsstrøm, designfunksjoner og type kontrollkrets.

Etter antall tilkoblede faser

Reléer i solid tilstand brukes både som en del av husholdningsapparater og i industriell automatisering med en driftsspenning på 380 V.

Derfor er disse halvlederenhetene, avhengig av antall faser, delt inn i:

• enfase;
• trefase.

Enfase TTR tillate arbeid med strømmer på 10-100 eller 100-500 A. Deres kontroll utføres ved hjelp av et analogt signal.

Det anbefales å koble ledninger i forskjellige farger til trefase reléet, slik at når du installerer utstyret, kan du koble dem riktig

Tre fase fase reléer i stand til å føre strøm i området 10-120 A. Enheten deres innebærer et reversibelt driftsprinsipp, som sikrer påliteligheten av reguleringen av flere elektriske kretsløp samtidig.

Ofte brukes trefasede SSR-er for å tilveiebringe en induksjonsmotor. I kontrollkretsen hans er hurtige sikringer nødvendigvis inkludert på grunn av høye innstrømningsstrømmer.

Etter type driftsstrøm

Reléer i solid tilstand kan ikke konfigureres eller programmeres på nytt, så de kan bare fungere ordentlig med et visst utvalg av elektriske strømnettparametere.

Avhengig av behovene, kan TTR styres av elektriske kretser med to typer strøm:

• DC;
• variabler.

Tilsvarende er det mulig å klassifisere TTR etter typen aktiv belastningsspenning. De fleste reléene i husholdningsapparater har forskjellige parametere.

Likestrøm brukes ikke som hovedkilde til strøm i noe land i verden, så reléer av denne typen har et smalt omfang

Enheter med konstant kontrollstrøm er preget av høy pålitelighet og bruker en spenning på 3-32 V. De kan tåle et bredt temperaturområde (-30 .. + 70 ° C) uten vesentlige endringer i egenskaper.

Reléer styrt av vekselstrøm har en styringsspenning på 3-32 V eller 70-280 V.De kjennetegnes ved lav elektromagnetisk interferens og høy responshastighet.

Etter designfunksjoner

Reléer i solid tilstand er ofte installert i det vanlige elektriske panelet i en leilighet, så mange modeller har en monteringsblokk for montering på en DIN-skinne.

I tillegg er det spesielle radiatorer plassert mellom TTR og støtteflaten. De lar deg avkjøle enheten med store belastninger, samtidig som du opprettholder ytelsen.

Reléet er montert på en DIN-skinne hovedsakelig gjennom en spesiell brakett, som har en tilleggsfunksjon - det fjerner overflødig varme under drift

Mellom reléet og radiatoren anbefales det å påføre et lag termisk pasta, som øker kontaktområdet og øker varmeoverføringen. Det er også TTR-er designet for festing til veggen med vanlige skruer.

Etter type kontrollordning

Ikke alltid krever prinsippet om drift av en justerbar reléteknologi øyeblikkelig drift.

Derfor har produsenter utviklet flere TTR-kontrollordninger som brukes på forskjellige felt:

1. Kontroll "gjennom null". Dette alternativet for å kontrollere et faststoffrelé forutsetter drift bare når spenningsverdien er 0. Den brukes i enheter med kapasitive, resistive (varmeelementer) og svake induktive (transformatorer) belastninger.
2. Instant. Det brukes når skarp relédrift er nødvendig når et styresignal påføres.
3. fase. Det forutsetter regulering av utgangsspenningen ved å endre parametrene til kontrollstrømmen. Det brukes til å jevnlig endre graden av varme eller belysning.

Reléer i solid tilstand er forskjellige i mange andre, mindre betydningsfulle, parametere. Når du kjøper en TTR, er det derfor viktig å forstå driftsplanen for det tilkoblede utstyret for å kjøpe den mest passende justeringsenheten.

Det må leveres en kraftreserve, fordi reléet har en driftsressurs som raskt forbrukes med hyppige overbelastninger.

Fordeler og ulemper med TTR

Reléer i fast tilstand er ikke forgjeves å trenge ut konvensjonelle forretter og kontaktorer fra markedet. Disse halvlederenhetene har mange fordeler fremfor elektromekaniske motstykker, noe som gjør at forbrukerne velger dem.

Reléet for mikrokretser har kompakte dimensjoner og er veldig begrenset av den maksimale overførte strømmen. De festes hovedsakelig ved lodding av spesielle ben

Disse fordelene inkluderer:

1. Lavt strømforbruk (90% mindre).
2. Kompakte dimensjoner for montering av enheter på et begrenset sted.
3. Høy start- og avstengningshastighet
4. Redusert driftsstøy, det er ingen klikk som er karakteristiske for et elektromekanisk relé.
5. Det forventes ikke noe vedlikehold.
6. Lang levetid takket være en ressurs på hundrevis av millioner operasjoner.
7. På grunn av de store mulighetene for å modifisere elektroniske komponenter, har TTR-er utvidet bruksområder.
8. Mangel på elektromagnetiske forstyrrelser ved drift.
9. Korrupsjon av kontakter på grunn av deres mekaniske sjokk er utelukket.
10. Mangel på direkte fysisk kontakt mellom kontroll- og bryterkretser.
11. Evne til å regulere belastningen.
12. Tilstedeværelsen i den pulserede TTR av automatiske kretsløp som beskytter mot overbelastning.
13. Mulighet for bruk i eksplosive omgivelser.

De indikerte fordelene med faststoffreléer er ikke alltid tilstrekkelig for normal drift av utstyret. Derfor har de ennå ikke fullstendig erstattet elektromekaniske kontaktorer.

For stabil drift av kraftige faststoffreléer er effektiv varmeavledning viktig, fordi belastningen ved høye temperaturer er kraftig forvrengt (+)

TTR har også ulemper som ikke tillater dem å bli brukt i mange tilfeller.

Minusene inkluderer:

1. Manglende evne til de fleste enheter med spenninger over 0,5 kV.
2. Høye kostnader.
3. Følsomhet for høye strømmer, spesielt i startkretsene til elektriske motorer.
4. Begrensninger i bruk under høye fuktighetsforhold.
5. En kritisk reduksjon i ytelse ved temperaturer under 30 ° C frost og over 70 ° C varme.
6. Den kompakte saken fører til overdreven oppvarming av enheten ved stabilt stor belastning, noe som krever bruk av spesielle passive eller aktive kjøleenheter.
7. Evnen til å smelte enheten fra oppvarming i løpet av en kortslutning.
8. Mikrostrømmer i lukket tilstand for reléet kan være kritiske for driften av utstyret. For eksempel kan lysrør koblet til nettverket blinke med jevne mellomrom.

Reléer i solid tilstand har således spesifikke applikasjoner. I kjedene til høyspent industrielt utstyr er bruken av dem kraftig begrenset på grunn av de ufullkomne fysiske egenskapene til halvledermaterialer.

Imidlertid inntar TTR-er i husholdningsapparater og bilindustrien en sterk posisjon på grunn av deres positive egenskaper.

Mulige koblingsskjemaer

Solidtilkoblingsplaner for relétilkoblinger kan være veldig forskjellige. Hver elektriske krets er bygget basert på egenskapene til den tilkoblede lasten. Ytterligere sikringer, kontrollere og kontrollenheter kan legges til kretsen.

På grunn av det faktum at kontrollkretsene og belastningene i enheten ikke overlapper hverandre, kan deres elektriske egenskaper avvike fra eventuelle parametere (+)

Deretter blir de mest enkle og vanlige TTR-tilkoblingsplanene presentert:

• normalt åpen;
• med tilkoblet krets;
• normalt stengt;
• det tre-fase;
• reversibel.

Normalt åpen (åpen) krets - et relé, hvis belastning aktiveres i nærvær av et styresignal. Det vil si at det tilkoblede utstyret slås av når inngangene 3 og 4 er uten strøm.

Før du kjøper et relé, er det nødvendig å bestemme hvilken type starttilstand som er nødvendig (lukket eller åpen) for å sikre riktig drift av det tilkoblede utstyret (+)

Normalt lukket krets - et relé menes, lasten som blir strømmet til i fravær av et styresignal. Det vil si at det tilkoblede utstyret er i driftstilstand med strømforsyne innganger 3 og 4.

Det er et solidtilstandsrelétilkoblingsskjema der kontrollen og belastningsspenningen er den samme. Denne metoden kan brukes samtidig for arbeid i DC- og AC-nettverk.

Trefase reléer forbundet med litt forskjellige prinsipper. Kontakter kan kobles til under alternativene "Star", "Triangle" eller "Star with neutral."

Valget av et trefaset relétilkoblingsskjema avhenger i stor grad av funksjonene i driften av utstyret som er koblet til det som en last

Reléer i solid tilstand brukes i elektriske motorer i tilsvarende modus. De er produsert i en trefaseversjon og inkluderer to kontrollsløyfer.

Hvis det er viktig for reléet å observere polariteten i forbindelsen til kontaktene, vil markeringen alltid indikere hvor fase og null skal kobles til

Det er bare nødvendig å sette sammen elektriske kretser med TTR-er etter at de er tegnet på forhånd, fordi feiltilkoblede enheter kan mislykkes på grunn av kortslutning.

Praktisk bruk av enheter

Omfanget av bruk av solid-state reléer er ganske omfattende. På grunn av deres høye pålitelighet og manglende behov for regelmessig vedlikehold, er de ofte installert i vanskelig tilgjengelige utstyrsområder.

I mange reléer krever tilkobling av ledningene til kontrollsløyfen polaritet, noe som må tas i betraktning under installasjon av utstyr

De viktigste bruksområdene for TTR er:

• Termoreguleringssystem med bruk av varmeelementer;
• opprettholde en stabil temperatur i teknologiske prosesser;
• transformator drift kontroll;
• justering av belysning;
• bevegelsessensor kretser, belysning, fotosensorer for gatebelysning og lignende;
• elektrisk motor kontroll;
• avbruddsfri strømforsyning.

Med økningen i automatisering av husholdningsapparater, blir solid-state-reléer mer utbredt, og utvikling av halvlederteknologier åpner stadig for nye bruksområder.

Hvis ønskelig, kan du sette sammen et solid-state relé selv. Detaljerte instruksjoner er gitt i denne artikkelen.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

De presenterte videoene vil bidra til å bedre forstå driften av solid-state reléer og bli kjent med metodene for deres forbindelse.

En praktisk demonstrasjon av driften av et enkelt solid-state relé:

Analyse av varianter og funksjoner ved drift av faststoffreléer:

Testing av drift og grad av oppvarming av TTR:

Nesten alle kan montere en elektrisk krets fra en solid-state relé og en sensor.

Å planlegge en arbeidskrets krever imidlertid grunnleggende kunnskap innen elektroteknikk, fordi feil tilkobling kan føre til elektrisk støt eller kortslutning. Men som et resultat av de riktige handlingene, kan du få mange nyttige enheter i hverdagen.

Er det noe å supplere, eller har spørsmål om tilkobling og bruk av solid-state reléer? Du kan legge igjen kommentarer til publikasjonen, delta i diskusjoner og dele din egen erfaring ved bruk av slike enheter. Kontaktskjemaet ligger i den nedre blokken.