Rơle trạng thái rắn: Các loại, ứng dụng thực tế, Sơ đồ nối dây

Khởi đầu và tiếp xúc cổ điển đang dần trở thành quá khứ. Vị trí của họ trong điện tử ô tô, thiết bị gia dụng và tự động hóa công nghiệp bị chiếm bởi một rơle trạng thái rắn - một thiết bị bán dẫn trong đó không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào.

Các thiết bị có thiết kế khác nhau và sơ đồ nối dây, trong đó các lĩnh vực ứng dụng của chúng phụ thuộc. Trước khi sử dụng thiết bị, bạn cần hiểu nguyên tắc hoạt động của thiết bị, tìm hiểu về các tính năng của hoạt động và kết nối của các loại rơle khác nhau. Câu trả lời cho những câu hỏi này được trình bày chi tiết trong bài viết.

Thiết bị chuyển tiếp trạng thái rắn

Rơle trạng thái rắn hiện đại (TTR) là các thiết bị bán dẫn mô-đun là công tắc điện.

Các nút làm việc chính của các thiết bị này được đại diện bởi triacs, thyristor hoặc bóng bán dẫn. TTR không có bộ phận chuyển động, khác với rơle điện cơ.

Kích thước của rơle trạng thái rắn phần lớn phụ thuộc vào tải tối đa cho phép và khả năng loại bỏ nhiệt thông qua truyền nhiệt và đối lưu (+)

Cấu trúc bên trong của các thiết bị này có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào loại tải có thể điều chỉnh và mạch điện.

Các rơle trạng thái rắn đơn giản nhất bao gồm các nút sau:

• nút đầu vào có cầu chì;
• chuỗi kích hoạt;
• cách ly quang (mạ điện);
• nút chuyển mạch;
• mạch bảo vệ;
• nút đầu ra cho tải.

Nút đầu vào TTR là một mạch sơ cấp có điện trở nối tiếp. Một cầu chì trong mạch này là tùy chọn. Nhiệm vụ của nút đầu vào là chấp nhận tín hiệu điều khiển và truyền lệnh đến các công tắc chuyển đổi tải.

Với dòng điện xoay chiều, cách ly điện được sử dụng để tách điều khiển và mạch chính. Nguyên lý hoạt động của rơle phần lớn phụ thuộc vào thiết bị của nó.Mạch kích hoạt chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu đầu vào có thể được bao gồm trong bộ cách ly quang hoặc được đặt riêng.

Bộ phận bảo vệ ngăn ngừa quá tải và lỗi, vì trong trường hợp thiết bị bị hỏng, thiết bị được kết nối cũng có thể bị hỏng.

Mục đích chính của rơle trạng thái rắn là đóng / mở mạng điện bằng tín hiệu điều khiển yếu. Không giống như các chất tương tự cơ điện, chúng có hình dạng nhỏ gọn hơn và không tạo ra các nhấp chuột đặc trưng trong quá trình hoạt động.

Nguyên tắc hoạt động của TTR

Hoạt động của rơle trạng thái rắn khá đơn giản. Hầu hết các TTR được thiết kế để kiểm soát tự động hóa trong các mạng 20-480 V.

Cách ly quang học cho phép bạn tạo các tín hiệu điều khiển có công suất tối thiểu, điều này cực kỳ quan trọng đối với các cảm biến hoạt động từ các nguồn năng lượng tự trị (+)

Trong phiên bản cổ điển, hai tiếp điểm của mạch chuyển mạch và hai dây điều khiển được bao gồm trong vỏ thiết bị. Số lượng của chúng có thể thay đổi với sự gia tăng số lượng các pha được kết nối. Tùy thuộc vào sự hiện diện của điện áp trong mạch điều khiển, tải chính được bật hoặc tắt bởi các phần tử bán dẫn.

Một tính năng của rơle trạng thái rắn là sự hiện diện của điện trở vô hạn. Nếu các tiếp điểm trong các thiết bị cơ điện hoàn toàn bị ngắt kết nối, thì ở trạng thái rắn, sự vắng mặt của dòng điện trong mạch được đảm bảo bởi các tính chất của vật liệu bán dẫn.

Do đó, ở điện áp cao, dòng rò nhỏ có thể xảy ra có thể ảnh hưởng xấu đến hoạt động của thiết bị được kết nối.

Phân loại rơle trạng thái rắn

Phạm vi của rơle rất đa dạng, do đó, các tính năng thiết kế của chúng có thể khác nhau rất nhiều, tùy thuộc vào nhu cầu của một mạch tự động cụ thể. TTR được phân loại theo số lượng pha được kết nối, loại dòng hoạt động, tính năng thiết kế và loại mạch điều khiển.

Theo số lượng pha được kết nối

Rơle trạng thái rắn được sử dụng cả như một phần của thiết bị gia dụng và trong tự động hóa công nghiệp với điện áp hoạt động là 380 V.

Do đó, các thiết bị bán dẫn này, tùy thuộc vào số lượng pha, được chia thành:

• một pha;
• ba pha.

TTR một pha cho phép làm việc với dòng điện 10-100 hoặc 100-500 A. Điều khiển của chúng được thực hiện bằng tín hiệu tương tự.

Nên kết nối dây có nhiều màu khác nhau với rơle ba pha, để khi lắp đặt thiết bị, bạn có thể kết nối chúng một cách chính xác

Rơle trạng thái rắn ba pha có khả năng truyền dòng điện trong phạm vi 10-120 A. Thiết bị của họ liên quan đến nguyên lý hoạt động thuận nghịch, đảm bảo độ tin cậy của quy định của một số mạch điện đồng thời.

Thông thường SSR ba pha được sử dụng để cung cấp động cơ cảm ứng. Trong mạch điều khiển của mình, cầu chì nhanh nhất thiết phải được bao gồm do dòng vào cao.

Theo loại dòng hoạt động

Rơle trạng thái rắn không thể được cấu hình hoặc lập trình lại, vì vậy chúng chỉ có thể hoạt động đúng với một phạm vi nhất định của các thông số điện chính.

Tùy thuộc vào nhu cầu, TTR có thể được điều khiển bằng các mạch điện với hai loại dòng điện:

• thường trực;
• các biến.

Tương tự, có thể phân loại TTR theo loại điện áp tải hoạt động. Hầu hết các rơle trong các thiết bị gia dụng hoạt động với các thông số thay đổi.

Dòng điện trực tiếp không được sử dụng làm nguồn điện chính ở bất kỳ quốc gia nào trên thế giới, vì vậy rơle loại này có phạm vi hẹp

Các thiết bị có dòng điều khiển không đổi được đặc trưng bởi độ tin cậy cao và sử dụng điện áp 3-32 V. để điều chỉnh. Chúng chịu được phạm vi nhiệt độ rộng (-30 .. + 70 ° C) mà không có thay đổi đáng kể về đặc tính.

Rơle được điều khiển bởi dòng điện xoay chiều có điện áp điều khiển 3-32 V hoặc 70-280 V.Chúng được phân biệt bởi nhiễu điện từ thấp và tốc độ phản hồi cao.

Theo tính năng thiết kế

Rơle trạng thái rắn thường được lắp đặt trong bảng điện chung của một căn hộ, vì vậy nhiều mẫu có khối lắp để gắn trên ray DIN.

Ngoài ra, có các bộ tản nhiệt đặc biệt nằm giữa TTR và bề mặt hỗ trợ. Chúng cho phép bạn làm mát thiết bị ở mức tải cao, trong khi vẫn duy trì hiệu suất của thiết bị.

Rơle được gắn trên đường ray DIN chủ yếu thông qua một giá đỡ đặc biệt, có chức năng bổ sung - loại bỏ nhiệt dư thừa trong quá trình hoạt động

Giữa rơle và bộ tản nhiệt, nên áp dụng một lớp dán nhiệt, làm tăng diện tích tiếp xúc và tăng sự truyền nhiệt. Ngoài ra còn có TTR được thiết kế để gắn chặt vào tường bằng ốc vít thông thường.

Theo loại sơ đồ điều khiển

Không phải lúc nào nguyên tắc hoạt động của một công nghệ rơle điều chỉnh đòi hỏi hoạt động tức thời của nó.

Do đó, các nhà sản xuất đã phát triển một số chương trình kiểm soát TTR được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau:

1. Kiểm soát "qua không". Tùy chọn điều khiển rơle trạng thái rắn này chỉ đảm bảo hoạt động khi giá trị điện áp bằng 0. Nó được sử dụng trong các thiết bị có tải điện dung, điện trở (bộ gia nhiệt) và tải cảm ứng (biến áp) yếu.
2. Tức thì. Nó được sử dụng khi hoạt động rơle sắc nét là cần thiết khi tín hiệu điều khiển được áp dụng.
3. Giai đoạn. Nó giả định việc điều chỉnh điện áp đầu ra bằng cách thay đổi các tham số của dòng điều khiển. Nó được sử dụng để thay đổi trơn tru mức độ sưởi ấm hoặc ánh sáng.

Rơle trạng thái rắn khác nhau ở nhiều thông số khác, ít quan trọng hơn. Do đó, khi mua TTR, điều quan trọng là phải hiểu sơ đồ hoạt động của thiết bị được kết nối để mua thiết bị điều chỉnh phù hợp nhất.

Dự trữ năng lượng phải được cung cấp, vì rơle có tài nguyên hoạt động được tiêu thụ nhanh chóng với tình trạng quá tải thường xuyên.

Ưu điểm và nhược điểm của TTR

Rơle trạng thái rắn không vô ích làm đông đảo những người bắt đầu và người tiếp xúc thông thường từ thị trường. Các thiết bị bán dẫn này có nhiều ưu điểm so với các đối tác cơ điện, khiến người tiêu dùng lựa chọn chúng.

Rơle cho microcircuits có kích thước nhỏ gọn và rất hạn chế bởi dòng truyền tối đa. Chúng được cố định chủ yếu bằng cách hàn chân đặc biệt

Những ưu điểm này bao gồm:

1. Tiêu thụ điện năng thấp (ít hơn 90%).
2. Kích thước nhỏ gọn để gắn các thiết bị trong một không gian hạn chế.
3. Tốc độ khởi động và tắt máy cao
4. Giảm tiếng ồn hoạt động, không có tiếng click đặc trưng của rơle điện cơ.
5. Không có bảo trì dự kiến.
6. Tuổi thọ dài nhờ một nguồn lực hàng trăm triệu hoạt động.
7. Do khả năng sửa đổi các thành phần điện tử rộng rãi, TTR có các lĩnh vực ứng dụng mở rộng.
8. Thiếu các nhiễu điện từ khi hoạt động.
9. Tham nhũng liên lạc do sốc cơ học của họ được loại trừ.
10. Thiếu tiếp xúc vật lý trực tiếp giữa các mạch điều khiển và chuyển mạch.
11. Có khả năng điều tiết tải trọng.
12. Sự hiện diện trong xung TTR của các mạch tự động bảo vệ chống quá tải.
13. Khả năng sử dụng trong khí quyển nổ.

Những lợi thế được chỉ định của rơle trạng thái rắn không phải lúc nào cũng đủ cho hoạt động bình thường của thiết bị. Đó là lý do tại sao họ chưa thay thế hoàn toàn công tắc tơ điện.

Để hoạt động ổn định của rơle trạng thái rắn mạnh, tản nhiệt hiệu quả là rất quan trọng, bởi vì ở nhiệt độ cao, điện áp tải bị biến dạng mạnh (+)

TTR cũng có những nhược điểm không cho phép sử dụng chúng trong nhiều trường hợp.

Các nhược điểm bao gồm:

1. Sự bất lực của hầu hết các thiết bị có điện áp trên 0,5 kV.
2. Chi phí cao.
3. Độ nhạy với dòng điện cao, đặc biệt là trong các mạch khởi động của động cơ điện.
4. Hạn chế sử dụng trong điều kiện độ ẩm cao.
5. Hiệu suất giảm nghiêm trọng ở nhiệt độ dưới 30 ° C sương giá và nhiệt độ trên 70 ° C.
6. Vỏ nhỏ gọn dẫn đến làm nóng thiết bị quá mức ở mức tải cao ổn định, đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị làm mát thụ động hoặc chủ động đặc biệt.
7. Khả năng làm tan chảy thiết bị khỏi hệ thống sưởi trong thời gian ngắn mạch.
8. Các dòng điện cực nhỏ ở trạng thái đóng của rơle có thể rất quan trọng đối với hoạt động của thiết bị. Ví dụ, đèn huỳnh quang được kết nối với mạng có thể nhấp nháy định kỳ.

Vì vậy, rơle trạng thái rắn có ứng dụng cụ thể. Trong các chuỗi thiết bị công nghiệp điện áp cao, việc sử dụng chúng bị hạn chế mạnh do tính chất vật lý không hoàn hảo của vật liệu bán dẫn.

Tuy nhiên, trong các thiết bị gia dụng và công nghiệp ô tô, TTR chiếm vị trí mạnh mẽ nhờ các đặc tính tích cực của chúng.

Sơ đồ nối dây có thể

Đề án kết nối chuyển tiếp trạng thái rắn có thể rất đa dạng. Mỗi mạch điện được xây dựng dựa trên các đặc tính của tải kết nối. Cầu chì, bộ điều khiển và thiết bị điều khiển bổ sung có thể được thêm vào mạch.

Do thực tế là các mạch điều khiển và tải trong thiết bị không trùng nhau, các đặc tính điện của chúng có thể khác nhau bởi bất kỳ tham số nào (+)

Tiếp theo, các sơ đồ kết nối TTR đơn giản và phổ biến nhất sẽ được trình bày:

• thường mở;
• với mạch kết nối;
• thường đóng cửa;
• ba pha;
• đảo ngược.

Thông thường mạch mở (mở) - một rơle, tải trong đó được cấp năng lượng khi có tín hiệu điều khiển. Đó là, thiết bị được kết nối bị tắt khi đầu vào 3 và 4 không được cấp điện.

Trước khi mua rơle, cần xác định loại trạng thái ban đầu cần thiết (đóng hoặc mở) để đảm bảo hoạt động chính xác của thiết bị được kết nối (+)

Mạch thường đóng - một rơle có nghĩa là, tải trong đó được cấp năng lượng trong trường hợp không có tín hiệu điều khiển. Đó là, thiết bị được kết nối đang trong tình trạng hoạt động với đầu vào khử năng lượng 3 và 4.

Có một sơ đồ kết nối rơle trạng thái rắn trong đó điện áp điều khiển và tải là như nhau. Phương pháp này có thể được sử dụng đồng thời cho công việc trong mạng DC và AC.

Rơle ba pha kết nối bởi một nguyên tắc hơi khác nhau. Danh bạ có thể được kết nối trong các tùy chọn "Sao", "Tam giác" hoặc "Sao có trung tính".

Việc lựa chọn sơ đồ kết nối rơle ba pha phần lớn phụ thuộc vào các tính năng hoạt động của thiết bị được kết nối với nó như một tải

Rơle đảo ngược trạng thái rắn được áp dụng trong động cơ điện ở chế độ tương ứng. Chúng được sản xuất trong một phiên bản ba pha và bao gồm hai vòng điều khiển.

Nếu điều quan trọng là rơle quan sát cực tính của kết nối của các tiếp điểm, thì việc đánh dấu sẽ luôn chỉ ra nơi kết nối pha và không

Chỉ cần lắp ráp các mạch điện với TTR sau khi chúng được vẽ sẵn trên giấy, bởi vì các thiết bị kết nối không đúng có thể bị hỏng do chập điện.

Sử dụng thiết bị thực tế

Phạm vi sử dụng của rơle trạng thái rắn là khá rộng. Do độ tin cậy cao và không cần bảo trì thường xuyên, chúng thường được lắp đặt ở những khu vực khó tiếp cận của thiết bị.

Trong nhiều rơle, việc kết nối dây của vòng điều khiển đòi hỏi phải có cực tính, điều này phải được tính đến trong quá trình lắp đặt thiết bị

Các lĩnh vực chính của ứng dụng TTR là:

• Hệ thống điều nhiệt với việc sử dụng các yếu tố làm nóng;
• duy trì nhiệt độ ổn định trong các quy trình công nghệ;
• điều khiển vận hành máy biến áp;
• điều chỉnh ánh sáng;
• mạch cảm biến chuyển động, ánh sáng, cảm quang cho chiếu sáng đường phố và tương tự;
• điều khiển động cơ điện;
• nguồn cung cấp điện liên tục.

Với sự gia tăng tự động hóa các thiết bị gia dụng, rơle trạng thái rắn ngày càng phổ biến và việc phát triển các công nghệ bán dẫn liên tục mở ra các lĩnh vực mới trong ứng dụng của chúng.

Nếu muốn, bạn có thể tự lắp ráp rơle trạng thái rắn. Hướng dẫn chi tiết được cung cấp trong bài viết này.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Các video được trình bày sẽ giúp hiểu rõ hơn về hoạt động của rơle trạng thái rắn và làm quen với các phương thức kết nối của chúng.

Một minh chứng thực tế về hoạt động của rơle trạng thái rắn đơn giản:

Phân tích giống và tính năng hoạt động của rơle trạng thái rắn:

Kiểm tra hoạt động và mức độ gia nhiệt của TTR:

Hầu như tất cả mọi người có thể gắn một mạch điện từ rơle trạng thái rắn và cảm biến.

Tuy nhiên, việc lập kế hoạch cho một mạch công việc đòi hỏi kiến ​​thức cơ bản về kỹ thuật điện, bởi vì kết nối không đúng cách có thể dẫn đến điện giật hoặc ngắn mạch. Nhưng là kết quả của các hành động chính xác, bạn có thể nhận được rất nhiều thiết bị hữu ích trong cuộc sống hàng ngày.

Có bất cứ điều gì để bổ sung, hoặc có câu hỏi về kết nối và sử dụng rơle trạng thái rắn? Bạn có thể để lại nhận xét trên ấn phẩm, tham gia thảo luận và chia sẻ kinh nghiệm của riêng bạn bằng các thiết bị đó. Các hình thức liên lạc được đặt ở khối dưới.