Solid state relé: typer, praktisk bruk, koblingsskjemaer

Klassiske startere og kontaktorer er etter hvert i ferd med å bli en saga blott.Deres plass i bilelektronikk, husholdningsapparater og industriell automatisering er okkupert av solid-state reléer - en halvlederenhet som ikke har noen bevegelige deler.

Enhetene har forskjellige design og koblingsskjemaer, som bestemmer deres bruksområde. Før du bruker enheten, må du forstå driftsprinsippet, lære om funksjonene til drift og tilkobling av forskjellige typer releer. Svarene på spørsmålene ovenfor er beskrevet i detalj i den presenterte artikkelen.

Solid state reléenhet

Moderne solid-state reléer (SSR) er modulære halvlederenheter som fungerer som strømbrytere.

De viktigste driftsenhetene til disse enhetene er representert av triacs, tyristorer eller transistorer. SSR-er har ingen bevegelige deler, noe som gjør dem forskjellige fra elektromekaniske releer.

Størrelsen på en SSR avhenger i stor grad av maksimal lastekapasitet og evnen til å spre varme ved varmeoverføring og konveksjon (+)

Det indre av disse enhetene kan variere sterkt avhengig av typen belastning som reguleres og den elektriske kretsen.

De enkleste solid-state reléene inkluderer følgende komponenter:

• inngangsenhet med sikringer;
• trigger krets;
• optisk (galvanisk) isolasjon;
• bytte enhet;
• beskyttende kretser;
• last utgangsnode.

SSR-inngangsnoden er en primærkrets med en motstand koblet i serie. En sikring er innebygd i denne kretsen som ekstrautstyr. Oppgaven til inngangsnoden er å motta et kontrollsignal og sende en kommando til bryterne som bytter lasten.

Med vekselstrøm brukes galvanisk isolasjon for å skille kontroll- og hovedkretser. Prinsippet for drift av reléet avhenger i stor grad av utformingen. Triggerkretsen som er ansvarlig for å behandle inngangssignalet kan inkluderes i den optiske isolasjonsenheten eller plasseres separat.

Beskyttelsesenheten forhindrer overbelastning og feil i å oppstå, fordi hvis enheten bryter sammen, kan det tilkoblede utstyret også svikte.

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

Driftsprinsipp for TTP

Driften av et solid state-relé er ganske enkel. De fleste SSR-er er designet for å kontrollere automatisering i 20-480 V-nettverk.

Optisk isolasjon lar deg lage kontrollsignaler med minimal effekt, noe som er avgjørende for sensorer som opererer fra autonome strømkilder (+)

I den klassiske versjonen inkluderer enhetens kropp to kontakter til den svitsjede kretsen og to kontrollledninger. Antallet kan endres etter hvert som antallet tilkoblede faser øker. Avhengig av tilstedeværelsen av spenning i kontrollkretsen, slås hovedbelastningen på eller av av halvlederelementer.

Et trekk ved solid-state reléer er tilstedeværelsen av ikke-uendelig motstand.Hvis kontaktene i elektromekaniske enheter er helt frakoblet, er fraværet av strøm i kretsen sikret i solid-state enheter av egenskapene til halvledermaterialer.

Ved høye spenninger kan det derfor oppstå små lekkasjestrømmer, noe som kan påvirke driften av tilkoblet utstyr negativt.

Klassifisering av solid state reléer

Bruksområdene til reléer er varierte, derfor kan designfunksjonene deres variere sterkt, avhengig av behovene til en bestemt automatisk krets. SSR-er er klassifisert i henhold til antall tilkoblede faser, type driftsstrøm, designfunksjoner og type kontrollkrets.

Etter antall tilkoblede faser

Solid-state reléer brukes både i husholdningsapparater og i industriell automasjon med en driftsspenning på 380 V.

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

• enkel fase;
• trefase.

Enfase SSRer lar deg jobbe med strømmer på 10-100 eller 100-500 A. De styres ved hjelp av et analogt signal.

Det anbefales å koble ledninger av forskjellige farger til trefasereléet slik at de kan kobles riktig ved installasjon av utstyret

Trefase Solid State-releer er i stand til å passere strøm i området 10-120 A. Enheten deres antar et reversibelt driftsprinsipp, som sikrer påliteligheten av samtidig regulering av flere elektriske kretser.

Ofte brukes trefase-SSR-er for å sikre driften av en asynkronmotor. Raske sikringer må inkluderes i dens elektriske styrekrets på grunn av høye innkoblingsstrømmer.

Etter type driftsstrøm

Solid state-releer kan ikke konfigureres eller omprogrammeres, så de kan bare fungere normalt innenfor et visst område av elektriske nettverksparametere.

Avhengig av behovene kan SSR-er styres av elektriske kretser med to typer strøm:

• fast;
• variabler.

På samme måte kan SSR-er klassifiseres i henhold til typen aktiv lastspenning. De fleste reléer i husholdningsapparater opererer med variable parametere.

Likestrøm brukes ikke som hovedkilde for elektrisitet i noe land i verden, så releer av denne typen har et smalt bruksområde

Enheter med konstant styrestrøm kjennetegnes av høy pålitelighet og bruker en spenning på 3-32 V for regulering.De tåler et bredt temperaturområde (-30..+70°C) uten vesentlige endringer i egenskaper.

AC regulerte reléer har en styrespenning på 3-32 V eller 70-280 V. De er preget av lav elektromagnetisk interferens og høy driftshastighet.

Etter designfunksjoner

Solid-state releer er ofte installert i det generelle 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 TSR og støtteflaten. De lar deg avkjøle enheten under høy belastning, og opprettholder ytelsesegenskapene.

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

Det anbefales å påføre et lag med termisk pasta mellom reléet og radiatoren, noe som øker kontaktflaten og øker varmeoverføringen. Det finnes også TTP-er designet for festing til vegg med vanlige skruer.

Etter type kontrollopplegg

Driftsprinsippet for et justerbart utstyrsrelé krever ikke alltid dets umiddelbare drift.

Derfor har produsenter utviklet flere SSR-kontrollopplegg som brukes på forskjellige felt:

1. Kontroll "gjennom null". Denne typen solid-state relékontroll involverer drift bare ved en spenningsverdi på 0. Den brukes i enheter med kapasitive, resistive (varmere) og svake induktive (transformatorer) belastninger.
2. Umiddelbar. Brukes når det er nødvendig å betjene reléet skarpt når et styresignal påføres.
3. Fase. Det innebærer å regulere utgangsspenningen ved å endre parametrene til styrestrømmen. Brukes til å jevnt endre graden av oppvarming eller belysning.

Solid state reléer er også forskjellige i mange andre, mindre betydningsfulle, parametere. Derfor, når du kjøper en TSR, er det viktig å forstå driftsskjemaet til det tilkoblede utstyret for å kjøpe den mest passende kontrollenheten for den.

En kraftreserve må leveres, fordi reléet har en driftslevetid som raskt forbrukes ved hyppige overbelastninger.

Fordeler og ulemper med TTP

Solid state-releer er ikke forgjeves å erstatte konvensjonelle startere og kontaktorer fra markedet. Disse halvlederenhetene har mange fordeler i forhold til deres elektromekaniske motstykker, som tvinger forbrukerne til å velge dem.

Releer for mikrokretser er kompakte i størrelse og svært begrensede når det gjelder maksimal strømflyt. De festes hovedsakelig ved lodding av spesielle ben

Disse fordelene inkluderer:

1. Lavt strømforbruk (90 % mindre).
2. Kompakte dimensjoner som gjør at enheter kan installeres på begrenset plass.
3. Høy oppstarts- og avstengningshastighet
4. Redusert driftsstøy, ingen klikk som er karakteristisk for et elektromekanisk relé.
5. Det forventes ikke vedlikehold.
6. Lang levetid takket være en ressurs på hundrevis av millioner av operasjoner.
7. Takket være de brede mulighetene for å modifisere elektroniske komponenter, har TSR utvidet bruksområde.
8. Ingen elektromagnetisk interferens under drift.
9. Skader på kontakter på grunn av mekanisk støt er eliminert.
10. Mangel på direkte fysisk kontakt mellom kontroll- og koblingskretser.
11. Mulighet for lastregulering.
12. Tilstedeværelsen av automatiske kretser i pulserende SSR-er som beskytter mot overbelastning.
13. Mulighet for bruk i eksplosive miljøer.

De angitte fordelene med solid-state reléer er ikke alltid nok for normal drift av utstyret. Derfor har de ennå ikke helt erstattet elektromekaniske kontaktorer.

For stabil drift av kraftige solid-state reléer er effektiv varmeavledning viktig, fordi ved høye temperaturer er lastspenningen kraftig forvrengt (+)

TTP-er har også ulemper som hindrer dem i å bli brukt i mange tilfeller.

Ulempene inkluderer:

1. Manglende evne til å betjene de fleste enheter med spenninger over 0,5 kV.
2. Høy pris.
3. Følsomhet for høye strømmer, spesielt i motorstartkretser.
4. Restriksjoner på bruk under forhold med høy luftfuktighet.
5. Kritisk reduksjon i ytelsesegenskaper ved temperaturer under 30°C under null og over 70°C over 70°C.
6. Den kompakte saken fører til overdreven oppvarming av enheten ved konsekvent høye belastninger, noe som krever bruk av spesielle passive eller aktive kjøleenheter.
7. Mulighet for å smelte enheten på grunn av varme under kortslutning.
8. Mikrostrømmer i reléets lukkede tilstand kan være kritiske for driften av utstyret. For eksempel kan lysrør koblet til nettverket blinke med jevne mellomrom.

Dermed har solid state-reléer visse bruksområder. I kretser av høyspent industrielt utstyr er bruken deres sterkt begrenset på grunn av de ufullkomne fysiske egenskapene til halvledermaterialer.

I husholdningsapparater og bilindustrien inntar imidlertid TTP-er en sterk posisjon på grunn av deres positive egenskaper.

Mulige koblingsskjemaer

Tilkoblingsskjemaer for solid-state reléer kan være svært forskjellige. Hver elektrisk krets er bygget basert på egenskapene til den tilkoblede lasten. Ytterligere sikringer, kontrollere og reguleringsenheter kan legges til kretsen.

På grunn av det faktum at kontroll- og belastningskretsene i enheten ikke overlapper, kan deres elektriske egenskaper variere med alle parametere (+)

Følgende vil presentere de mest enkle og vanlige SSR-tilkoblingsdiagrammene:

• normalt åpen;
• med tilhørende kontur;
• normalt lukket;
• tre-fase;
• reversible.

Normalt åpen (åpen) krets - et relé der lasten aktiveres i nærvær av et styresignal. Det vil si at det tilkoblede utstyret slås av når innganger 3 og 4 er strømløse.

Før du kjøper et relé, må du bestemme hvilken type relé det skal ha (lukket eller åpent) for å sikre riktig drift av det tilkoblede utstyret (+)

Normalt lukket krets – betyr et relé der lasten aktiveres i fravær av et styresignal. Det vil si at det tilkoblede utstyret er i fungerende tilstand når innganger 3 og 4 er spenningsløse.

Det finnes et koblingsskjema for et solid-state relé der styre- og lastspenningene er de samme. Denne metoden kan brukes samtidig for å arbeide i DC- og AC-nettverk.

Tre-fase releer henger sammen etter litt forskjellige prinsipper. Kontaktene kan kobles til i "Star", "Triangle" eller "Star and Neutral" konfigurasjoner.

Valget av en trefase relékoblingskrets avhenger i stor grad av driftsegenskapene til utstyret som er koblet til det som en last

Reverserende solid state reléer brukes i elektriske motorer i riktig modus. De er produsert i en trefase versjon og inkluderer to kontrollsløyfer.

Hvis det er viktig for reléet å opprettholde polariteten for å koble kontaktene, vil merkingen alltid indikere hvor fasen og nøytralen skal kobles til

Det er nødvendig å montere elektriske kretser med SSR bare etter foreløpig tegning på papir, fordi feil tilkoblede enheter kan svikte på grunn av kortslutning.

Praktisk bruk av enheter

Bruksomfanget av solid-state reléer er ganske omfattende. På grunn av deres høye pålitelighet og mangel på behov for regelmessig vedlikehold, er de ofte installert på vanskelig tilgjengelige steder på utstyr.

I mange releer krever tilkobling av styrekretsledningene polaritet, noe som må tas i betraktning under installasjon av utstyr

De viktigste bruksområdene for TTP er:

• termoreguleringssystem ved hjelp av varmeelementer;
• opprettholde stabile temperaturer i teknologiske prosesser;
• kontroll av transformatorer;
• belysning justering;
• kretser av bevegelsessensorer, belysning, fotosensorer for gatebelysning og så videre.;
• elektrisk motor kontroll;
• avbruddsfri strømforsyning.

Med den økende automatiseringen av husholdningsapparater, blir solid-state reléer stadig mer vanlige, og utvikling av halvlederteknologier åpner stadig nye områder av deres bruk.

Om ønskelig kan du montere solid-state reléet selv. Detaljerte instruksjoner er gitt i denne artikkelen.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

De presenterte videoene vil hjelpe deg bedre å forstå driften av solid-state reléer og bli kjent med hvordan du kobler dem til.

Praktisk demonstrasjon av driften av et enkelt solid-state relé:

Analyse av typene og funksjonene til solid-state reléer:

Testing av driften og oppvarmingsgraden til SSR:

Nesten alle kan installere en elektrisk krets som består av et solid-state relé og en sensor.

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

Har du noe å legge til, eller har du spørsmål om tilkobling og bruk av solid-state reléer? Du kan legge igjen kommentarer til publikasjonen, delta i diskusjoner og dele din egen erfaring med bruk av slike enheter. Kontaktskjemaet ligger i nedre blokk.