A klasszikus indítók és kontaktorok fokozatosan a múlté válnak. Az autóelektronikában, a háztartási készülékekben és az ipari automatizálásban betöltött helyüket szilárdtest relé foglalja el - egy félvezető eszköz, amelyben nincsenek mozgó alkatrészek.
Az eszközök különféle kivitele és bekötési rajzai vannak, amelyektől függ alkalmazási területe. A készülék használata előtt meg kell értenie annak működési elvét, meg kell ismernie a különféle típusú relék működésének és csatlakoztatásának jellemzőit. E kérdésekre adott válaszokat a cikk részletezi.
Szilárdtest relé készülék
A modern félvezető jelfogók (TTR) moduláris félvezető eszközök, amelyek teljesítmény-elektromos kapcsolók.
Ezen eszközök kulcsfontosságú működési csomópontjai triák, tirisztorok vagy tranzisztorok. A TTR-knek nincsenek mozgó alkatrészei, ami különbözik az elektromechanikus reléktől.
A szilárdtestrelé nagysága nagyban függ a megengedett legnagyobb terheléstől és annak képességétől, hogy hőátadással és konvekcióval hőt távolítson el (+)
Ezen eszközök belső szerkezete nagyban változhat, az állítható terhelés típusától és az elektromos áramkörtől függően.
A legegyszerűbb félvezető relék a következő csomópontokat tartalmazzák:
- bemeneti csomópont biztosítékokkal;
- ravaszt lánc;
- optikai (galván) leválasztás;
- kapcsoló csomópont;
- védőáramkörök;
- csomópont kimenet a terheléshez.
A TTR bemeneti csomópont egy elsődleges áramkör sorba kapcsolt ellenállással. A biztosíték ebben az áramkörben opcionális. A bemeneti csomópont feladata a vezérlőjel elfogadása és a parancs továbbítása a terhelés-kapcsolókra.
Váltóáram mellett galvanikus leválasztást alkalmaznak a vezérlés és a fő áramkör elválasztására. A relé működésének elve nagyban függ a készülékétől. A bemeneti jel feldolgozásáért felelős triggeráramkör beépíthető az optikai leválasztó egységbe vagy külön helyezhető el.
A védőegység megakadályozza a túlterheléseket és a hibákat, mert egy eszköz meghibásodása esetén a csatlakoztatott berendezés is meghibásodhat.
A szilárdtestrelék fő célja az elektromos hálózat bezárása / megnyitása gyenge vezérlőjel segítségével. Az elektromechanikus analógoktól eltérően ezek kompaktabb alakúak, és működés közben nem generálnak jellegzetes kattanásokat.
A TTR működésének elve
A félvezető relé működése meglehetősen egyszerű. A legtöbb TTR-t 20-480 V-os hálózatok automatizálásának vezérlésére tervezték.
Az optikai leválasztás lehetővé teszi a minimális teljesítményű vezérlőjelek létrehozását, ami kritikus jelentőségű az autonóm áramforrásokból működő érzékelők számára (+)
A klasszikus változatban egy kapcsolt áramkör két érintkezője és két vezérlővezeték található az eszköz tokjában. Számuk megváltozhat a csatlakoztatott fázisok számának növekedésével. A feszültség jelenlététől függően a vezérlőáramkörben a főterhelést a félvezető elemek be- vagy kikapcsolják.
A szilárdtest relék egyik jellemzője a végtelen ellenállás. Ha az elektromechanikus készülékek érintkezői teljesen le vannak választva, akkor szilárd állapotban az áram hiányát az áramkörben a félvezető anyagok tulajdonságai biztosítják.
Ezért magas feszültségnél kis szivárgási áramok léphetnek fel, amelyek hátrányosan befolyásolhatják a csatlakoztatott berendezés működését.
Szilárdtest relé osztályozás
A relé terjedelme változatos, ezért tervezési jellemzői nagyban változhatnak, az adott automatikus áramkör igényeitől függően. A TTR-ket a csatlakoztatott fázisok száma, az üzemi áram típusa, a tervezési jellemzők és a vezérlőáramkör típusa szerint osztályozzák.
A csatlakoztatott fázisok száma szerint
A szilárdtestreléket 380 V üzemi feszültséggel egyaránt használják háztartási készülékek részeként és ipari automatizálásban.
Ezért ezeket a félvezető eszközöket, a fázisok számától függően, fel kell osztani:
- egyfázisú;
- három fázis.
Egyfázisú TTR 10-100 vagy 100-500 A árammal kell dolgozni. Az irányítást analóg jel segítségével kell végrehajtani.
Ajánlott különféle színű vezetékeket csatlakoztatni a háromfázisú reléhez, hogy a felszereléskor helyesen csatlakoztathassák őket
Három fázisú szilárdtest relék 10-120 A tartományba eső áramot tudnak átadni. Eszközük megfordítható működési elvvel rendelkezik, amely biztosítja a több elektromos áramkör egyidejű szabályozásának megbízhatóságát.
Az indukciós motor biztosításához gyakran háromfázisú SSR-ket használnak. Vezérlő áramkörében a gyors biztosítékokat szükségszerűen bele kell foglalni a nagy behatolási áramok miatt.
Működési áram típusa szerint
A félvezető jelfogók nem konfigurálhatók és nem programozhatók újra, ezért csak a hálózati elektromos paraméterek egy bizonyos tartományánál tudnak megfelelően működni.
Igény szerint a TTR kétféle áramú áramkörökkel vezérelhető:
- állandó;
- változókat.
Hasonlóképpen lehetséges a TTR-ek osztályozása az aktív terhelési feszültség típusa szerint. A háztartási készülékek legtöbb relé változó paraméterekkel működik.
Az egyenáramot a világ egyik országában nem használják fő áramforrásként, tehát az ilyen típusú reléknek szűk hatálya van
Az állandó szabályozóáramú készülékeket nagy megbízhatósággal és 3-32 V feszültséggel használják a szabályozáshoz, széles hőmérsékleti tartományt (-30 .. + 70 ° C) ellenállnak a jellemzők jelentős változása nélkül.
A váltakozó árammal szabályozott relék szabályozási feszültsége 3–32 V vagy 70–280 V. Az alacsony elektromágneses interferencia és a nagy válaszsebesség jellemzi.
Tervezési jellemzői szerint
A szilárdtestalapú reléket gyakran telepítik a lakások közös elektromos panelébe, így sok modell rendelkezik egy rögzítő blokkgal a DIN sínre történő felszereléshez.
Ezen felül vannak speciális radiátorok, amelyek a TTR és a tartófelület között helyezkednek el. Ezek lehetővé teszik, hogy a készüléket nagy terhelés mellett lehűtse, miközben megőrzi annak teljesítményét.
A relé egy DIN sínre van felszerelve, főleg egy speciális tartókon keresztül, amely kiegészítő funkcióval is rendelkezik - eltávolítja a fölösleges hőt az eszköz működése közben
A relé és a radiátor között javasolt egy réteg hőpaszta felhordása, amely növeli az érintkezési felületet és növeli a hőátadást. Vannak olyan TTR-ek is, amelyeket szokásos csavarokkal a falhoz történő rögzítésre terveztek.
Az ellenőrzési rendszer típusa szerint
Az állítható relék technológia működési elve nem mindig követeli meg azonnali működését.
Ezért a gyártók több TTR-szabályozási rendszert fejlesztettek ki, amelyeket különféle területeken használnak:
- Nulla vezérlés. Ez a félvezető relé vezérlésére szolgáló opció csak akkor feltételezi a működést, ha a feszültség értéke 0. Ezt kapacitív, ellenállású (fűtőkészülékek) és gyenge induktív (transzformátorok) terhelésű készülékekben használják.
- Azonnali. Ezt akkor használják, amikor éles relé működésre van szükség, amikor vezérlőjelet adnak.
- Fázis. A kimeneti feszültség szabályozását feltételezi a vezérlőáram paramétereinek megváltoztatásával. A fűtés vagy a világítás fokának zökkenőmentes megváltoztatására szolgál.
A szilárdtest relék sok más, kevésbé jelentős paraméterben különböznek egymástól. Ezért a TTR vásárlásánál fontos megérteni a csatlakoztatott berendezés működési rendjét a legmegfelelőbb beállító eszköz megvásárlása érdekében.
Teljesítménytartalékot kell biztosítani, mivel a relé olyan működési erőforrással rendelkezik, amelyet gyakran fogyasztanak gyakori túlterhelések esetén.
A TTR előnyei és hátrányai
A szilárdtestrelék nem hiábavalóak a hagyományos indítók és kontaktorok kiszorításáról a piacról. Ezeknek a félvezető eszközöknek számos előnye van az elektromechanikus párjaival szemben, amelyek miatt a fogyasztók választhatnak.
A mikroáramkör relé kompakt méretű, és nagyon korlátozott a maximális átviteli árammal. Ezeket elsősorban speciális lábak forrasztásával rögzítik
Ezek az előnyök magukban foglalják:
- Alacsony energiafogyasztás (90% -kal kevesebb).
- Kompakt méretek korlátozott helyen történő felszereléshez.
- Magas indítási és leállási sebesség
- Csökkent működési zaj; nincsenek kattintások, amelyek az elektromechanikus relére jellemzőek.
- Nem várható karbantartás.
- Hosszú élettartam több millió millió műveletnek köszönhetően.
- Az elektronikus alkatrészek széles körű módosítási lehetőségei miatt a TTR-ek kiterjedt alkalmazási területeket kínálnak.
- Elektromágneses interferencia hiánya működés közben.
- Az érintkezők mechanikus ütés miatti megsérülése kizárt.
- A vezérlő és a kapcsoló áramkörök közötti közvetlen fizikai kapcsolat hiánya.
- A terhelés szabályozásának képessége.
- A túlterheléstől védő automatikus áramkörök jelenléte az impulzusos TTR-ben.
- Robbanásveszélyes környezetben történő felhasználás lehetősége.
A szilárdtest relék feltüntetett előnyei nem mindig elégségesek a berendezés normál működéséhez. Ezért még nem cserélték ki teljesen az elektromechanikus kontaktorokat.
A nagyteljesítményű szilárdtest relék stabil működéséhez fontos a hatékony hőelvezetés, mert megemelt hőmérsékleten a terhelési feszültség erősen torzul (+)
A TTR-nek vannak olyan hátrányai is, amelyek sok esetben nem teszik lehetővé azok használatát.
A mínusz a következőket tartalmazza:
- A legtöbb, 0,5 kV feletti feszültségű eszköz képtelensége.
- Magas ár.
- Érzékenység a nagy áramokkal szemben, különösen az elektromos motorok indító áramköreiben.
- Használat korlátozásai magas páratartalom esetén.
- A teljesítmény kritikus csökkenése 30 ° C fagy alatti hőmérsékleten és 70 ° C feletti hőn.
- A kompakt tok a készülék túl magas hevítéséhez vezet stabilan magas terheléseknél, ami speciális passzív vagy aktív hűtőberendezések használatát igényli.
- Az a képesség, hogy megolvassza a készüléket a rövidzárlat során a melegítésből.
- A relé zárt állapotában lévő mikroáramok kritikusak lehetnek a berendezés működése szempontjából. Például a bedugott fénycsövek időnként villoghatnak.
Így a szilárdtest reléknek speciális alkalmazások vannak. A nagyfeszültségű ipari berendezések áramköreiben a félvezető anyagok nem tökéletes fizikai tulajdonságai miatt felhasználásuk élesen korlátozott.
A háztartási készülékekben és az autóiparban azonban a TTR pozitív tulajdonságai miatt erős pozíciót foglal el.
Lehetséges kapcsolási rajzok
A félvezető relé csatlakozási sémái nagyon változatosak lehetnek. Minden elektromos áramkört a csatlakoztatott terhelés tulajdonságai alapján építünk fel. További biztosítékokat, vezérlőket és vezérlőberendezéseket adhatunk az áramkörhöz.
Mivel a vezérlőáramkörök és a terhelések a berendezésben nem fedik át egymást, elektromos jellemzőik bármilyen paraméternél eltérhetnek (+)
Ezután bemutatjuk a legegyszerűbb és leggyakoribb TTR csatlakozási sémákat:
- általában nyitott;
- csatlakoztatott áramkörrel;
- általában zárt;
- három fázis;
- megfordítható.
Általában nyitott (nyitott) áramkör - relé, amelynek terhelése vezérlőjel jelenlétében energiát kap. Vagyis a csatlakoztatott berendezés kikapcsol, amikor a 3 és 4 bemenetet nem kapcsolják be.
Relé vásárlása előtt meg kell határozni a szükséges kezdeti állapot típusát (zárt vagy nyitott) a csatlakoztatott készülék megfelelő működésének biztosítása érdekében (+)
Általában zárt áramkör - relét értünk, amelynek terhelése vezérlőjel hiányában feszültség alatt áll. Vagyis a csatlakoztatott berendezés működőképes állapotban van, feszültségmentesített 3 és 4 bemenetekkel.
Van egy félvezető relé csatlakozási séma, amelyben a vezérlés és a terhelési feszültség azonos. Ez a módszer egyidejűleg használható DC és AC hálózatokban történő munkához.
Három fázisú relék egy kissé eltérő elvek kötik össze. A névjegyeket a "Csillag", "Háromszög" vagy "Csillag semleges" opciókkal lehet összekötni.
A háromfázisú relék csatlakoztatási sémájának megválasztása nagymértékben függ a rá kapcsolt berendezés működésének tulajdonságaitól
Félvezető fordított relék elektromos motorokban alkalmazzák a megfelelő üzemmódban. Háromfázisú verzióban készülnek, és két vezérlőhurkot tartalmaznak.
Ha fontos, hogy a relé megfigyelje az érintkezők csatlakoztatásának polaritását, akkor a jelölés mindig jelzi, hogy a fázist és a nullát hova kell csatlakoztatni
Csak akkor kell összekapcsolni az elektromos áramköröket a TTR-ekkel, miután előzetesen papírra rajzták őket, mivel a nem megfelelően csatlakoztatott eszközök rövidzárlat miatt meghibásodhatnak.
Az eszközök gyakorlati használata
A szilárdtest relék nagyon széles körben használhatók. Magas megbízhatóság és a rendszeres karbantartás hiánya miatt ezeket gyakran a berendezések nehezen elérhető területein telepítik.
Sok relénél a vezérlőhurok vezetékeinek csatlakoztatása polaritást igényel, amelyet figyelembe kell venni a felszereléskor
A TTR fő alkalmazási területei:
- Hőszabályozó rendszer fűtőelemekkel;
- stabil hőmérséklet fenntartása a technológiai folyamatokban;
- transzformátor működésének vezérlése;
- világítás beállítása;
- mozgásérzékelők, világítás, utcai világításhoz használt fényérzékelők diagramjai stb .;
- elektromos motor vezérlés;
- szünetmentes tápegységek.
A háztartási készülékek automatizálódásának növekedésével a szilárdtestrelék egyre szélesebb körben elterjedtek, és a félvezető technológiák fejlesztése folyamatosan új területeket nyit meg alkalmazásukban.
Kívánság szerint maga készíthet szilárdtestreléket is. A részletes utasítások ebben a cikkben találhatók.
A bemutatott videók segítenek jobban megérteni a szilárdtest relék működését és megismerni a csatlakozásuk módját.
Egy egyszerű félvezető relé működésének gyakorlati bemutatása:
A szilárdtest relék működésének fajtáinak és jellemzőinek elemzése:
A TTR működésének és hevítésének tesztelése:
Szinte mindenki csatlakoztathat egy elektromos áramkört szilárdtest reléből és egy érzékelőből.
A munkakör megtervezéséhez azonban alapvető ismeretekre van szükség az elektrotechnikában, mivel a nem megfelelő csatlakozás áramütést vagy rövidzárlatot okozhat. De a helyes műveletek eredményeként sok hasznos eszközt szerezhet a mindennapi életben.
Van még valami kiegészítés, vagy kérdése van-e a szilárdtest relék csatlakoztatásával és használatával kapcsolatban? Megjegyzéseket fűzhet a kiadványhoz, részt vehet a beszélgetésekben, és megoszthatja tapasztalatait az ilyen eszközök használatával. A kapcsolatfelvételi űrlap az alsó blokkban található.