Katı Hal Röleleri: Çeşitleri, Pratik Uygulamalar, Bağlantı Şemaları

Klasik başlangıçlar ve kontaktörler yavaş yavaş geçmişte kaldı. Otomotiv elektroniği, ev aletleri ve endüstriyel otomasyondaki yerleri, herhangi bir hareketli parçanın olmadığı bir yarı iletken cihaz olan bir katı hal rölesi tarafından işgal edilir.

Cihazlar, uygulama alanlarının bağlı olduğu çeşitli tasarımlara ve kablo bağlantı şemalarına sahiptir. Cihazı kullanmadan önce, çalışma prensibini anlamanız, çalışmanın özellikleri ve farklı röle tiplerinin bağlantısı hakkında bilgi edinmeniz gerekir. Bu soruların cevapları makalede detaylandırılmıştır.

Katı Hal Röle Cihazı

Modern katı hal röleleri (TTR'ler) güç elektrik anahtarları olan modüler yarı iletken cihazlardır.

Bu cihazların ana çalışma düğümleri triyaklar, tristörler veya transistörler ile temsil edilir. TTR'lerde elektromekanik rölelerden farklı hareketli parçalar yoktur.

Katı hal rölesinin boyutu büyük ölçüde izin verilen maksimum yüke ve ısı transferi ve konveksiyon yoluyla ısıyı giderme yeteneğine bağlıdır (+)

Bu cihazların iç yapısı, ayarlanabilir yük tipine ve elektrik devresine bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir.

En basit katı hal röleleri aşağıdaki düğümleri içerir:

• sigortalı giriş düğümü;
• tetik zinciri;
• optik (galvanik) izolasyon;
• anahtarlama düğümü;
• koruyucu devreler;
• yüke düğüm çıkışı.

Giriş düğümü TTR, seri bağlı dirençli bir birincil devredir. Bu devrede bir sigorta isteğe bağlıdır. Giriş düğümünün görevi, kontrol sinyalini kabul etmek ve komutu yük anahtarlama anahtarlarına iletmektir.

Alternatif akım ile, kontrolü ve ana devreyi ayırmak için galvanik izolasyon kullanılır. Röle çalışması prensibi büyük ölçüde cihazına bağlıdır.Giriş sinyalinin işlenmesinden sorumlu tetikleyici devre, optik izolasyon ünitesine dahil edilebilir veya ayrı olarak yerleştirilebilir.

Koruyucu ünite aşırı yüklenmeleri ve hataları önler, çünkü cihazın arızalanması durumunda bağlı ekipman da arızalanabilir.

Katı hal rölelerinin ana amacı, zayıf bir kontrol sinyali kullanarak elektrik şebekesini kapatmak / açmaktır. Elektromekanik analogların aksine, daha kompakt bir şekle sahiptirler ve çalışma sırasında karakteristik tıklamalar üretmezler.

TTR'nin çalışma prensibi

Bir katı hal rölesinin çalışması oldukça basittir. Çoğu TTR, 20-480 V ağlarda otomasyonu kontrol etmek için tasarlanmıştır.

Optik izolasyon, otonom güç kaynaklarından çalışan sensörler için kritik öneme sahip minimum güç kontrol sinyalleri oluşturmanıza olanak tanır (+)

Klasik versiyonda, cihaz çantasına iki anahtarlı devre kontağı ve iki kontrol kablosu dahildir. Sayıları, bağlı fazların sayısındaki artışla değişebilir. Kontrol devresindeki voltajın varlığına bağlı olarak, ana yük yarı iletken elemanlar tarafından açılır veya kapatılır.

Katı hal rölelerinin bir özelliği, sonsuz direncin varlığıdır. Elektromekanik cihazlardaki kontaklar tamamen ayrılırsa, katı halde devredeki akımın olmaması yarı iletken malzemelerin özellikleri ile sağlanır.

Bu nedenle, yüksek voltajlarda, bağlı ekipmanın çalışmasını olumsuz yönde etkileyebilecek küçük kaçak akımlar oluşabilir.

Katı Hal Röle Sınıflandırması

Rölenin kapsamı çeşitlidir, bu nedenle tasarım özellikleri, belirli bir otomatik devrenin ihtiyaçlarına bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. TTR'ler bağlı fazların sayısı, çalışma akımı tipi, tasarım özellikleri ve kontrol devresi tipine göre sınıflandırılır.

Bağlı faz sayısına göre

Katı hal röleleri hem ev aletlerinin bir parçası olarak hem de 380 V çalışma voltajı ile endüstriyel otomasyonda kullanılır.

Bu nedenle, bu yarı iletken cihazlar, faz sayısına bağlı olarak aşağıdakilere ayrılır:

• tek fazlı;
• üç fazlı.

Tek Fazlı TTR 10-100 veya 100-500 A akımlarla çalışmasına izin verin. Kontrolleri analog bir sinyal kullanılarak gerçekleştirilir.

Ekipmanı kurarken, bunları doğru bir şekilde bağlayabilmeniz için çeşitli renkteki kabloların üç fazlı röleye bağlanması önerilir.

Üç Fazlı Katı Hal Röleleri Cihaz, birkaç elektrik devresinin aynı anda düzenlenmesinin güvenilirliğini sağlayan geri dönüşümlü bir çalışma prensibini içerir.

Genellikle bir asenkron motor sağlamak için üç fazlı SSR'ler kullanılır. Kontrol devresinde, yüksek ani akımlar nedeniyle mutlaka hızlı sigortalar bulunur.

Çalışma akımı tipine göre

Katı hal röleleri yapılandırılamaz veya yeniden programlanamaz, bu nedenle yalnızca belirli bir şebeke elektrik parametresi aralığıyla düzgün şekilde çalışabilirler.

İhtiyaçlara bağlı olarak, TTR iki tip akımla elektrik devreleri ile kontrol edilebilir:

• DC;
• değişkenler.

Benzer şekilde, TTR'yi aktif yük voltajı tipine göre sınıflandırmak da mümkündür. Ev aletlerindeki çoğu röle değişken parametrelerle çalışır.

Doğru akım, dünyanın hiçbir ülkesinde ana elektrik kaynağı olarak kullanılmaz, bu nedenle bu tip rölelerin dar bir kapsamı vardır

Sabit kontrol akımına sahip cihazlar yüksek güvenilirlik ile karakterize edilir ve regülasyon için 3-32 V'luk bir voltaj kullanır.Özelliklerde önemli değişiklikler olmaksızın geniş bir sıcaklık aralığına (-30 .. + 70 ° C) dayanırlar.

Alternatif akım ile kontrol edilen röleler 3-32 V veya 70-280 V kontrol voltajına sahiptir.Düşük elektromanyetik girişim ve yüksek tepki hızı ile ayırt edilirler.

Tasarım özelliklerine göre

Katı hal röleleri genellikle bir dairenin ortak elektrik paneline monte edilir, bu nedenle birçok modelde bir DIN rayına montaj için bir montaj bloğu bulunur.

Ek olarak, TTR ve destek yüzeyi arasında özel radyatörler vardır. Performansını korurken cihazı yüksek yüklerde soğutmanıza izin verir.

Röle, esas olarak ek bir işlevi olan özel bir braket aracılığıyla bir DIN rayına monte edilir - çalışma sırasında aşırı ısıyı giderir

Röle ve radyatör arasında, temas alanını artıran ve ısı transferini artıran bir termal macun tabakasının uygulanması tavsiye edilir. Ayrıca sıradan vidalarla duvara sabitlemek için tasarlanmış TTR'ler de vardır.

Kontrol şemasının türüne göre

Her zaman ayarlanabilir bir röle teknolojisinin çalışma prensibi, anında çalışmasını gerektirmez.

Bu nedenle, üreticiler çeşitli alanlarda kullanılan birkaç TTR kontrol şeması geliştirdiler:

1. "Sıfırdan" kontrol. Bir katı hal rölesini kontrol etmek için bu seçenek, yalnızca voltaj değeri 0 olduğunda devreye girer. Kapasitif, dirençli (ısıtıcılar) ve zayıf endüktif (transformatörler) yüklere sahip cihazlarda kullanılır.
2. anlık. Bir kontrol sinyali uygulandığında keskin röle çalışması gerektiğinde kullanılır.
3. faz. Kontrol akımının parametrelerini değiştirerek çıkış voltajının regülasyonunu üstlenir. Isıtma veya aydınlatma derecesini sorunsuz bir şekilde değiştirmek için kullanılır.

Katı hal röleleri diğer birçok, daha az önemli parametrede farklılık gösterir. Bu nedenle, bir TTR satın alırken, en uygun ayar cihazını satın almak için bağlı ekipmanın çalışma şemasını anlamak önemlidir.

Bir güç rezervi sağlanmalıdır, çünkü rölede sık sık aşırı yüklenmelerle hızla tüketilen işlevsel bir kaynak vardır.

TTR'nin avantajları ve dezavantajları

Katı hal röleleri piyasadaki geleneksel yol vericileri ve kontaktörleri boş yere atmaz. Bu yarı iletken cihazların, elektromekanik muadillerine göre birçok avantajı vardır ve bu da tüketicileri tercih eder.

Mikro devreler için röle kompakt boyutlara sahiptir ve iletilen maksimum akım ile çok sınırlıdır. Esas olarak özel ayakları lehimleyerek sabitlenirler

Bu avantajlar şunları içerir:

1. Düşük güç tüketimi (% 90 daha az).
2. Cihazları sınırlı bir alana monte etmek için kompakt boyutlar.
3. Yüksek başlatma ve kapatma hızı
4. Azalan çalışma gürültüsü; elektromekanik rölenin tıklama özelliği yoktur.
5. Bakım beklenmez.
6. Yüz milyonlarca operasyon kaynağı sayesinde uzun hizmet ömrü.
7. Elektronik bileşenlerin değiştirilmesi için geniş olasılıklar nedeniyle, TTR'ler geniş uygulama alanlarına sahiptir.
8. Operasyonda elektromanyetik parazitlerin olmaması.
9. Mekanik şoklarından dolayı temasların bozulması hariç tutulmuştur.
10. Kontrol ve anahtarlama devreleri arasında doğrudan fiziksel temas eksikliği.
11. Yükü düzenleme yeteneği.
12. Aşırı yüklere karşı koruma sağlayan otomatik devrelerin darbeli TTR'sindeki varlığı.
13. Patlayıcı ortamlarda kullanım imkanı.

Katı hal rölelerinin belirtilen avantajları, ekipmanın normal çalışması için her zaman yeterli değildir. Bu nedenle henüz elektromekanik kontaktörlerin yerini tamamen almamışlardır.

Güçlü katı hal rölelerinin kararlı çalışması için etkili ısı dağılımı önemlidir, çünkü yüksek sıcaklıklarda yük voltajı keskin bir şekilde bozulur (+)

TTR'nin birçok durumda kullanılmasına izin vermeyen dezavantajları da vardır.

Eksiler şunları içerir:

1. Voltajları 0,5 kV'un üzerinde olan çoğu cihazın yetersizliği.
2. Yüksek maliyet.
3. Özellikle elektrik motorlarının başlatma devrelerinde yüksek akımlara duyarlılık.
4. Yüksek nem koşullarında kullanım kısıtlamaları.
5. 30 ° C donun altındaki ve 70 ° C sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklarda performansta kritik bir azalma.
6. Kompakt kasa, özel pasif veya aktif soğutma cihazlarının kullanılmasını gerektiren, stabil yüksek yüklerde cihazın aşırı ısınmasına yol açar.
7. Kısa devre sırasında cihazın ısınmasını eritme yeteneği.
8. Rölenin kapalı durumundaki mikro akımlar ekipmanın çalışması için kritik olabilir. Örneğin, ağa bağlı floresan lambalar periyodik olarak yanıp sönebilir.

Dolayısıyla katı hal rölelerinin belirli uygulamaları vardır. Yüksek voltajlı endüstriyel ekipman zincirlerinde, yarı iletken malzemelerin kusurlu fiziksel özellikleri nedeniyle kullanımları keskin bir şekilde sınırlıdır.

Bununla birlikte, ev aletlerinde ve otomotiv endüstrisinde, TTR'ler pozitif özellikleri nedeniyle güçlü bir konuma sahiptir.

Olası bağlantı şemaları

Katı hal röle bağlantı şemaları çok çeşitli olabilir. Her elektrik devresi, bağlı yükün özelliklerine göre inşa edilir. Devreye ek sigortalar, kontrolörler ve kontrol cihazları eklenebilir.

Cihazdaki kontrol devreleri ve yüklerin çakışmaması nedeniyle, elektriksel özellikleri herhangi bir parametreye göre değişebilir (+)

Ardından, en basit ve yaygın TTR bağlantı şemaları sunulacaktır:

• normalde açık;
• bağlı devre ile;
• normalde kapalı;
• Üç fazlı;
• geri dönüşümlü.

Normalde açık (açık) devre - yükü bir kontrol sinyali varlığında enerjilenen bir röle. Yani, giriş 3 ve 4'ün enerjisi kesildiğinde bağlı ekipman kapatılır.

Bir röle satın almadan önce, bağlı ekipmanın doğru çalışmasını sağlamak için gerekli (kapalı veya açık) başlangıç ​​durumunun türünü belirlemek gerekir (+)

Normalde Kapalı Devre - bir röle kastedilir, yük bir kontrol sinyali olmadığında enerjilenir. Yani, bağlı ekipman enerjisiz girişler 3 ve 4 ile çalışır durumdadır.

Kontrol ve yük voltajının aynı olduğu bir katı hal röle bağlantı şeması vardır. Bu yöntem, DC ve AC ağlarda çalışmak için aynı anda kullanılabilir.

Üç fazlı röleler biraz farklı ilkelerle bağlantılı. Kişiler "Yıldız", "Üçgen" veya "Nötrlü yıldız" seçenekleriyle bağlanabilir.

Üç fazlı bir röle bağlantı şemasının seçimi, büyük ölçüde ona yük olarak bağlı ekipmanın çalışmasının özelliklerine bağlıdır.

Katı Hal Ters Röleleri elektrik motorlarında ilgili modda uygulanır. Üç fazlı bir versiyonda üretilirler ve iki kontrol döngüsü içerirler.

Rölenin kontakların bağlantısının polaritesini gözlemlemesi önemliyse, işaretleme her zaman fazı ve sıfırı nereye bağlayacağınızı gösterecektir.

Elektrik devrelerini sadece kağıt üzerinde önceden çekildikten sonra TTR'lerle monte etmek gerekir, çünkü yanlış bağlanan cihazlar kısa devre nedeniyle arızalanabilir.

Cihazların pratik kullanımı

Katı hal rölelerinin kullanım kapsamı oldukça geniştir. Yüksek güvenilirlikleri ve düzenli bakıma ihtiyaç duymadıkları için, genellikle ulaşılması zor ekipman alanlarına monte edilirler.

Birçok rölede, kontrol döngüsünün kablolarını bağlamak, ekipmanın kurulumu sırasında dikkate alınması gereken polarite gerektirir.

TTR'nin ana uygulama alanları şunlardır:

• Isıtma elemanlarının kullanımı ile termoregülasyon sistemi;
• teknolojik süreçlerde sabit bir sıcaklığın korunması;
• transformatör çalışma kontrolü;
• aydınlatma ayarı;
• hareket sensörü devreleri, aydınlatma, sokak aydınlatması için fotosensörler ve benzerleri;
• elektrikli motor kontrolü;
• kesintisiz güç kaynakları.

Ev aletlerinin otomasyonundaki artışla birlikte katı hal röleleri daha yaygın hale geliyor ve gelişmekte olan yarı iletken teknolojileri sürekli yeni uygulama alanları açıyor.

İstenirse, katı hal rölesini kendiniz monte edebilirsiniz. Ayrıntılı talimatlar bu makale.

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

Sunulan videolar, katı hal rölelerinin çalışmasını daha iyi anlamaya ve bağlantı yöntemlerini tanımasına yardımcı olacaktır.

Basit bir katı hal rölesinin çalışmasının pratik bir gösterimi:

Katı hal rölelerinin çalışma çeşitlerinin ve özelliklerinin analizi:

TTR'nin çalışma ve ısıtma derecesinin test edilmesi:

Hemen hemen herkes bir katı hal rölesi ve bir sensörden bir elektrik devresi monte edebilir.

Bununla birlikte, bir çalışma devresinin planlanması elektrik mühendisliğinde temel bilgi gerektirir, çünkü yanlış bağlantı elektrik çarpmasına veya kısa devreye neden olabilir. Ancak doğru eylemlerin bir sonucu olarak, günlük hayatta birçok yararlı cihaz alabilirsiniz.

Katı hal rölelerini bağlama ve kullanma hakkında sorularınız mı var? Bu cihazları kullanarak yayına yorum bırakabilir, tartışmalara katılabilir ve kendi deneyiminizi paylaşabilirsiniz. İletişim formu alt blokta bulunur.