Чврсти релеји: типови, практичне апликације, ожичење

Класични покретачи и склопници постепено постају ствар прошлости. Њихово место у аутомобилској електроници, кућанским апаратима и индустријској аутоматизацији заузима чврсти релеј - полуводички уређај у којем нема покретних делова.

Уређаји имају различите дизајне и шеме ожичења од којих зависе њихове примене. Пре употребе уређаја морате разумети његов принцип рада, научити карактеристике рада и повезивања различитих врста релеја. Одговори на ова питања детаљно су описани у чланку.

Солид Стате Релаи уређај

Модерни чврсти релеји (ТТР) су модуларни полуводички уређаји који су електрични прекидачи.

Кључни радни чворови ових уређаја представљени су тријацима, тиристорима или транзисторима. ТТР немају покретне делове, што се разликује од електромеханичких релеја.

Величина релеја чврстог стања у великој мери зависи од највећег дозвољеног оптерећења и способности уклањања топлоте преношењем и конвекцијом топлоте (+)

Унутрашња структура ових уређаја може се увелике разликовати у зависности од типа подесивог оптерећења и електричног круга.

Најједноставнији чврсти релеји укључују сљедеће чворове:

• улазни чвор са осигурачима;
• ланац окидача;
• оптичка (галванска) изолација;
• преклопни чвор;
• заштитни кругови;
• излаз чвора на терет.

Улазни чвор ТТР је примарни круг са серијски повезаним отпорником. Осигурач у овом кругу није обавезан. Задатак улазног чвора је прихватање управљачког сигнала и преношење наредбе на склопке за пребацивање оптерећења.

Уз наизменичну струју, галванска изолација се користи за одвајање управљачког и главног круга. Принцип рада релеја у великој мери зависи од његовог уређаја.Струјни круг који је одговоран за обраду улазног сигнала може бити укључен у јединицу за оптичку изолацију или се налази одвојено.

Заштитна јединица спречава преоптерећења и грешке, јер у случају квара уређаја спојена опрема такође може да испадне.

Главна сврха солид-стате релеја је затварање / отварање електричне мреже помоћу слабог управљачког сигнала. За разлику од електромеханичких аналога, они су компактнијег облика и не производе карактеристичне кликове током рада.

Принцип рада ТТР-а

Рад релеја на чврстом стању је прилично једноставан. Већина ТТР-а дизајнирана је за контролу аутоматизације у мрежама од 20-480 В.

Оптичка изолација омогућава креирање контролних сигнала минималне снаге, што је од пресудне важности за сензоре који раде из аутономних извора напајања (+)

У класичној верзији, два контакта прекидачког круга и две управљачке жице налазе се у кућишту уређаја. Њихов број може се мењати с повећањем броја повезаних фаза. Полупроводничке елементе главно оптерећење укључује, у зависности од присутности напона у управљачком кругу, главни ток.

Карактеристика чврстих релеја је присуство бесконачног отпора. Ако су контакти у електромеханичким уређајима потпуно искључени, тада је у чврстом стању одсуство струје у кругу обезбеђено својствима полуводичких материјала.

Због тога се при високим напонима могу појавити мале струје цурења које могу негативно утицати на рад повезане опреме.

Класификација релеја чврстог стања

Опсег релеја је разнолик, па њихове дизајнерске карактеристике могу значајно варирати, у зависности од потреба одређеног аутоматског круга. ТТР су класификовани по броју повезаних фаза, врсти радне струје, карактеристикама дизајна и врсти управљачког круга.

Према броју повезаних фаза

Релеји за чврсто стање се користе и као део кућних уређаја и у индустријској аутоматизацији са радним напоном од 380 В.

Стога су ови полуводички уређаји, у зависности од броја фаза, подељени на:

• једнофазна;
• три фазе.

Једнофазни ТТР омогућавају рад са струјама од 10-100 или 100-500 А. Њихова контрола врши се аналогним сигналом.

Препоручује се повезивање жица различитих боја на трофазни релеј, тако да приликом инсталације опреме можете правилно да их повежете

Три фазни чврсти релеји способни да пролазе струју у опсегу од 10-120 А. Њихов уређај укључује реверзибилни принцип рада, који обезбеђује поузданост регулације више електричних кругова истовремено.

Често се трофазни ССР користе за обезбеђивање индукционог мотора. У његовом управљачком кругу, брзи осигурачи су нужно укључени због велике струје притиска.

Према врсти радне струје

Чврсти релеји се не могу конфигурирати или репрограмирати, тако да могу правилно радити само с одређеним распоном електричних параметара мреже.

У зависности од потреба, ТТР се може контролисати електричним круговима са две врсте струје:

• стални;
• променљиве.

Слично томе, могуће је класификовати ТТР према врсти активног напона оптерећења. Већина релеја у кућанским апаратима ради са променљивим параметрима.

Директна струја се не користи као главни извор електричне енергије ни у једној земљи на свету, тако да релеји ове врсте имају узак домет

Уређаји са константном регулацијском струјом одликују се великом поузданошћу и за регулацију користе напон од 3-32 В. Издржавају широк распон температуре (-30 .. + 70 ° Ц) без значајних промена карактеристика.

Релеји контролирани наизменичном струјом имају контролни напон 3-32 В или 70-280 В.Одликује их ниска електромагнетска сметња и велика брзина одзива.

По карактеристикама дизајна

Чврсти релеји се често постављају на заједничку електричну плочу стана, тако да многи модели имају монтажни блок за постављање на ДИН шину.

Поред тога, постоје посебни радијатори смештени између ТТР и носеће површине. Омогућују вам хлађење уређаја при високим оптерећењима, истовремено одржавајући његове перформансе.

Релеј је монтиран на ДИН шину углавном кроз посебан носач, који има и додатну функцију - уклања вишак топлоте током рада

Између релеја и радијатора препоручује се наношење слоја термалне пасте, који повећава додирну површину и повећава пренос топлоте. Постоје и ТТР-ови дизајнирани за причвршћивање на зид обичним вијцима.

Према врсти шеме управљања

Није увек принцип рада подесиве релејне технологије потребан за њен тренутни рад.

Стога су произвођачи развили неколико шема управљања ТТР-ом који се користе у различитим областима:

1. Контрола „кроз нулу“. Ова опција за управљање чврстим релејем подразумева активирање само када је вредност напона 0. Користи се у уређајима са капацитивним, отпорним (грејачима) и слабим индуктивним (трансформатори) оптерећењима.
2. Инстант. Користи се када је потребан оштар рад релеја када се примењује контролни сигнал.
3. Фаза. Претпоставља регулацију излазног напона променом параметара управљачке струје. Користи се за глатку промену степена загревања или осветљења.

Чврсти релеји се разликују у многим другим, мање значајним параметрима. Стога, приликом куповине ТТР-а важно је разумјети оперативну шему повезане опреме како бисте купили најприкладнији уређај за подешавање.

Морате обезбедити резерву снаге јер релеј има оперативни ресурс који се брзо троши уз честа преоптерећења.

Предности и недостаци ТТР-а

Солид-стате релеји нису узалуд истискивање конвенционалних покретача и склопника са тржишта. Ови полуводички уређаји имају много предности над електромеханичким колегама, због чега се потрошачи одлучују за њих.

Релеј за микро кругове има компактне димензије и врло је ограничен максималном пренесеном струјом. Фиксирају се углавном лемљењем специјалних ногу

Ове предности укључују:

1. Мала потрошња енергије (90% мања).
2. Компактне димензије за монтирање уређаја у ограниченом простору.
3. Велика брзина покретања и искључивања
4. Смањена бука рада; нема кликова карактеристичних за електромеханички релеј.
5. Не очекује се одржавање.
6. Дуг радни век захваљујући ресурсу од стотина милиона операција.
7. Због широких могућности модификације електронских компоненти, ТТР-ови су проширили поља примене.
8. Недостатак електромагнетних сметњи у раду.
9. Искључена је оштећења контаката услед механичког удара.
10. Недостатак директног физичког контакта између управљачких и склопних кругова.
11. Способност регулације оптерећења.
12. Присутност у импулсу ТТР аутоматских кола које штите од преоптерећења.
13. Могућност употребе у експлозивним атмосферама.

Наведене предности солид-стате релеја нису увек довољне за нормалан рад опреме. Због тога још увек нису у потпуности заменили електромеханички контактор.

За стабилан рад снажних чврстих релеја важно је ефикасно расипање топлоте, јер је при повишеним температурама напон оптерећења оштро поремећен (+)

ТТР такође има недостатке који им не дозвољавају да се користе у многим случајевима.

Минуси укључују:

1. Немогућност већине уређаја са напоном изнад 0,5 кВ.
2. Висока цена.
3. Осетљивост на велике струје, нарочито у стартним круговима електромотора.
4. Ограничења за употребу у условима високе влажности.
5. Критично смањење перформанси на температурама испод 30 ° Ц и мразу изнад 70 ° Ц.
6. Компактна футрола доводи до прекомерног загревања уређаја при стабилно високим оптерећењима, што захтева употребу посебних пасивних или активних расхладних уређаја.
7. Могућност топљења уређаја од загревања током кратког споја.
8. Микроструји у затвореном стању релеја могу бити критични за рад опреме. На пример, флуоресцентне сијалице повезане на мрежу могу повремено да трепере.

Стога, релеји за чврсто стање имају специфичне примене. У ланцима индустријске опреме високог напона њихова употреба је оштро ограничена због несавршених физичких својстава полуводичких материјала.

Међутим, у кућанским апаратима и аутомобилској индустрији, ТТР-ови заузимају јак положај због својих позитивних својстава.

Могући дијаграми ожичења

Схеме ССД релеја могу бити веома разнолике. Сваки електрични круг изграђен је на основу карактеристика повезаног оптерећења. У струјни круг могу се додати додатни осигурачи, контролери и управљачки уређаји.

Због чињенице да се управљачки кругови и оптерећења у уређају не преклапају, њихове електричне карактеристике могу се разликовати по било којим параметрима (+)

Затим ће бити представљене најобичније шеме ТТР везе:

• нормално отворена;
• са спојеним кругом;
• нормално затворено;
• трофазни;
• реверзибилни

Нормално отворен (отворен) круг - релеј, оптерећење које се напаја у присуству контролног сигнала. Односно, прикључена опрема се искључује када су улази 3 и 4 без напајања.

Пре куповине релеја потребно је утврдити врсту почетног стања које је потребно (затворено или отворено) да би се осигурао исправан рад повезане опреме (+)

Нормално затворени круг - мисли се на релеј, оптерећење у коме се напаја у одсуству контролног сигнала. Односно, спојена опрема је у исправном стању са напајаним улазима 3 и 4.

Постоји схема чврстог стања релеја у којој су напон управљања и оптерећења исти. Ова метода се може истовремено користити за рад у ДЦ и АЦ мрежама.

Три фазна релеја спојени мало другачијим принципима. Контакти се могу повезати у опцијама „Звезда“, „Троугао“ или „Звезда са неутралом“.

Избор схеме трофазног релејског повезивања у великој мери зависи од карактеристика рада опреме спојене на њега као оптерећења

Реверзни релеји за чврсто стање примењују се у електромоторима у одговарајућем режиму. Производе се у трофазној верзији и садрже две контролне петље.

Ако је за реле важно да поштује поларитет везе контаката, тада ће означавање увек указивати где треба спојити фазу и нулу

Склапање електричних кола са ТТР-ом потребно је тек након што су претходно нацртани на папиру, јер неправилно повезани уређаји могу да испадну због кратког споја.

Практична употреба уређаја

Опсег употребе солид-стате релеја је прилично обиман. Због њихове високе поузданости и недостатка потребе за редовним одржавањем, често се постављају у тешко доступне делове опреме.

У многим релејима повезивање жица управљачке петље захтева поларитет, што се мора узети у обзир током уградње опреме

Главне области примене ТТР су:

• Терморегулациони систем са употребом грејних елемената;
• одржавање стабилне температуре у технолошким процесима;
• контрола рада трансформатора;
• подешавање осветљења;
• склопови сензора покрета, осветљење, фотосензори за улично осветљење и слично;
• управљање електричним моторима;
• непрекидни извори напајања.

Са порастом аутоматизације кућанских апарата, чврсти релеји постају све распрострањенији, а развојем полуводичких технологија непрестано се отварају нова подручја њихове примене.

По жељи можете сами саставити солид-стате релеј. Детаљна упутства су дата у овај чланак.

Закључци и корисни видео о овој теми

Представљени видео снимци помоћи ће вам да боље разумете рад солид-стате релеја и упознате се са начинима њихове везе.

Практична демонстрација рада једноставног ССД релеја:

Анализа сорти и карактеристика рада солид-стате релеја:

Испитивање рада и степена загревања ТТР:

Скоро свако може да монтира електрични круг из ССД релеја и сензора.

Међутим, планирање радног круга захтева основно знање из електротехнике, јер неправилна веза може довести до струјног удара или кратког споја. Али као резултат исправних акција, можете добити пуно корисних уређаја у свакодневном животу.

Постоји ли нешто за допуну или имате питања о повезивању и кориштењу чврстих релеја? Можете остављати коментаре на публикацију, учествовати у дискусијама и делити своје искуство користећи такве уређаје. Образац за контакт налази се у доњем блоку.