Klassiske startere og kontaktpersoner bliver gradvist fortiden. Deres plads inden for bilelektronik, husholdningsapparater og industriel automatisering er besat af et faststofrelæ - en halvlederenhed, hvor der ikke er bevægelige dele.
Enhederne har forskellige design og ledningsdiagrammer, som deres anvendelsesområder afhænger af. Før du bruger enheden, skal du forstå dens driftsprincip, lære om funktionerne i betjeningen og tilslutningen af forskellige typer relæer. Svar på disse spørgsmål er detaljeret i artiklen.
Solid State Relay Device
Moderne faststofrelæer (TTR) er modulære halvlederanordninger, som er elektriske strømafbrydere.
De centrale arbejdsnoder for disse enheder er repræsenteret af triacs, thyristorer eller transistorer. TTR'er har ikke bevægelige dele, der adskiller sig fra elektromekaniske relæer.
Størrelsen på faststofrelæet afhænger stort set af den maksimalt tilladte belastning og evnen til at fjerne varme gennem varmeoverførsel og konvektion (+)
Disse enheds interne struktur kan variere meget afhængigt af typen af justerbar belastning og det elektriske kredsløb.
De enkleste solid-state relæer inkluderer følgende noder:
- indgangsknudepunkt med sikringer;
- trigger kæde;
- optisk (galvanisk) isolering;
- skifte knude;
- beskyttelseskredsløb;
- node output til belastningen.
Indgangsknudepunktet TTR er et primært kredsløb med en seriekoblet modstand. En sikring i dette kredsløb er valgfri. Inputknudepunktets opgave er at acceptere styresignalet og overføre kommandoen til belastningskontakterne.
Med vekselstrøm bruges galvanisk isolering til at adskille styringen og hovedkredsløbet. Princippet for relæoperationen afhænger i vid udstrækning af dens enhed. Trigerkredsløbet, der er ansvarligt for behandling af indgangssignalet, kan være inkluderet i den optiske isolationsenhed eller placeret separat.
Beskyttelsesenheden forhindrer overbelastning og fejl, fordi det tilsluttede udstyr i tilfælde af nedbrud af enheden også kan svigte.
Hovedformålet med faststofrelæer er at lukke / åbne det elektriske netværk ved hjælp af et svagt styresignal. I modsætning til elektromekaniske analoger har de en mere kompakt form og producerer ikke karakteristiske klik under drift.
Princippet for drift af TTR
Betjeningen af et solidt tilstandsrelæ er ganske enkelt. De fleste TTR'er er designet til at kontrollere automatisering i netværk på 20-480 V.
Optisk isolering giver dig mulighed for at oprette styresignaler med minimal effekt, hvilket er kritisk vigtigt for sensorer, der opererer fra autonome strømkilder (+)
I den klassiske version er to kontakter i et koblet kredsløb og to kontroltråde inkluderet i enhedens kabinet. Deres antal kan ændres med en stigning i antallet af tilsluttede faser. Afhængig af tilstedeværelsen af spænding i styrekredsløbet tændes eller slukkes hovedbelastningen af halvlederelementer.
Et træk ved relæer i fast tilstand er tilstedeværelsen af uendelig modstand. Hvis kontakterne i elektromekaniske enheder er helt frakoblet, sikres fraværet af strøm i kredsløbet i fast tilstand ved egenskaberne af halvledermaterialer.
Derfor kan der ved høje spændinger forekomme små lækagestrømme, der kan have negativ indflydelse på driften af det tilsluttede udstyr.
Solid State Relay Classification
Relæet er forskelligartet, derfor kan deres designfunktioner variere meget afhængigt af behovene i et bestemt automatkredsløb. TTR'er klassificeres efter antallet af tilsluttede faser, type driftsstrøm, designfunktioner og type kontrolkredsløb.
Efter antallet af tilsluttede faser
Relæer i fast tilstand anvendes både som en del af husholdningsapparater og i industriel automatisering med en driftsspænding på 380 V.
Derfor er disse halvlederenheder, afhængigt af antallet af faser, opdelt i:
- enkelt fase;
- trefase.
Enkeltfaset TTR lad arbejde med strømme på 10-100 eller 100-500 A. Deres kontrol udføres ved hjælp af et analogt signal.
Det anbefales at tilslutte ledninger i forskellige farver til trefase-relæet, så du ved installation af udstyret kan tilslutte dem korrekt
Tre fase fase-tilstandsrelæer i stand til at føre strøm i området 10-120 A. Deres enhed involverer et reversibelt driftsprincip, der sikrer pålideligheden af reguleringen af flere elektriske kredsløb samtidigt.
Ofte bruges trefasede SSR'er til at tilvejebringe en induktionsmotor. I hans kontrolkredsløb er hurtige sikringer nødvendigvis inkluderet på grund af høje indgangsstrømme.
Efter type driftsstrøm
Relæer i fast tilstand kan ikke konfigureres eller omprogrammeres, så de kan kun fungere ordentligt med et vist udvalg af elektriske lysnettet.
Afhængig af behovene, kan TTR styres af elektriske kredsløb med to typer strøm:
- permanent;
- variabler.
Tilsvarende kan man klassificere TTR'er efter typen af aktiv belastningsspænding. De fleste relæer i husholdningsapparater fungerer med variable parametre.
Jævnstrøm bruges ikke som den vigtigste strømkilde i noget land i verden, så relæer af denne type har et snævert omfang
Enheder med konstant styrestrøm er kendetegnet ved høj driftssikkerhed og bruger en spænding på 3-32 V. De regulerer de et bredt temperaturområde (-30 .. + 70 ° C) uden væsentlige ændringer i egenskaber.
Relæer reguleret af vekselstrøm har en styrespænding på 3-32 V eller 70-280 V. De er kendetegnet ved lav elektromagnetisk interferens og en høj responshastighed.
Ved designfunktioner
Relæer i fast tilstand installeres ofte i det fælles elektriske panel i en lejlighed, så mange modeller har en monteringsblok til montering på en DIN-skinne.
Derudover er der specielle radiatorer placeret mellem TTR og støttefladen. De giver dig mulighed for at afkøle enheden ved store belastninger, mens du bevarer dens ydeevne.
Relæet er monteret på en DIN-skinne hovedsagelig gennem en speciel beslag, som også har en ekstra funktion - det fjerner overskydende varme under betjening af enheden
Mellem relæet og radiatoren anbefales det at påføre et lag termisk pasta, som øger kontaktområdet og øger varmeoverførslen. Der er også TTR, designet til fastgørelse på væggen med almindelige skruer.
Efter type kontrolordning
Ikke altid kræver driften af en justerbar relæteknologi dets øjeblikkelige drift.
Derfor har producenterne udviklet flere TTR-kontrolordninger, der bruges inden for forskellige områder:
- Nul kontrol. Denne indstilling til styring af et faststofrelæ antager kun at udløse, når spændingsværdien er 0. Den bruges i enheder med kapacitiv, resistiv (varmeapparat) og svag induktiv (transformator) belastning.
- Øjeblikkelig. Det bruges, når der kræves skarp relæfunktion, når der styres et styresignal.
- Fase. Det antager reguleringen af udgangsspændingen ved at ændre parametrene for styrestrømmen. Det bruges til glat at ændre graden af opvarmning eller belysning.
Relæer i fast tilstand er forskellige i mange andre, mindre signifikante parametre. Derfor, når du køber en TTR, er det vigtigt at forstå driftsplanen for det tilsluttede udstyr for at købe den mest passende justeringsenhed.
Der skal leveres en strømreserve, fordi relæet har en driftsressource, der hurtigt forbruges med hyppige overbelastninger.
Fordele og ulemper ved TTR
Relæer i fast tilstand er ikke forgæves, hvor mange konventionelle startere og kontaktorer trækkes ud fra markedet. Disse halvlederenheder har mange fordele i forhold til elektromekaniske modstykker, som gør, at forbrugerne vælger dem.
Relæet til mikrokredsløb har en kompakt størrelse og er meget begrænset af den maksimale transmitterede strøm. De fastgøres hovedsageligt ved lodning af specielle ben
Disse fordele inkluderer:
- Lavt strømforbrug (90% mindre).
- Kompakte dimensioner til monteringsenheder på et begrænset sted.
- Høj start- og lukkehastighed
- Nedsat driftsstøj; der er ingen klik, der er karakteristiske for et elektromekanisk relæ.
- Der forventes ingen vedligeholdelse.
- Lang levetid takket være en ressource på hundreder af millioner af operationer.
- På grund af de store muligheder for at ændre elektroniske komponenter har TTR'er udvidede anvendelsesområder.
- Mangel på elektromagnetiske interferenser ved drift.
- Kontaktskader på grund af mekanisk stød er udelukket.
- Manglende direkte fysisk kontakt mellem kontrol- og skiftekredsløb.
- Evne til at regulere belastningen.
- Tilstedeværelsen i den pulserede TTR af automatiske kredsløb, der beskytter mod overbelastning.
- Mulighed for anvendelse i eksplosive omgivelser.
De angivne fordele ved faststofrelæer er ikke altid tilstrækkelige til normal drift af udstyret. Derfor har de endnu ikke fuldstændigt udskiftet elektromekaniske kontaktorer.
For stabil drift af kraftige faststofrelæer er effektiv varmeafgivelse vigtig, fordi belastningen ved høje temperaturer er kraftigt forvrænget (+)
TTR har også ulemper, som ikke tillader dem at blive brugt i mange tilfælde.
Minusserne inkluderer:
- Manglende evne til de fleste enheder med spændinger over 0,5 kV.
- Høj pris.
- Følsomhed over for høje strømme, især i startkredsløb for elektriske motorer.
- Begrænsninger for brug under høje fugtighedsforhold.
- Et kritisk fald i ydelsen ved temperaturer under 30 ° C frost og over 70 ° C varme.
- Den kompakte kasse fører til overdreven opvarmning af enheden ved stabilt høj belastning, hvilket kræver anvendelse af specielle passive eller aktive køleindretninger.
- Evnen til at smelte enheden fra opvarmning under en kortslutning.
- Mikrostrømme i relæets lukkede tilstand kan være kritiske for driften af udstyret. For eksempel kan tilsluttede lysstofrør blinke intermitterende.
Relæer i fast tilstand har således specifikke anvendelser. I kredsløb med højspændingsindustrielt udstyr er deres anvendelse kraftigt begrænset på grund af ufuldkomne fysiske egenskaber ved halvledermaterialer.
I husholdningsapparater og bilindustrien indtager TTR'er imidlertid en stærk position på grund af deres positive egenskaber.
Mulige ledningsdiagrammer
Solid-state relæforbindelsesordninger kan være meget forskellige. Hvert elektrisk kredsløb er bygget ud fra funktionerne i den tilsluttede belastning. Yderligere sikringer, regulatorer og kontrolenheder kan tilføjes til kredsløbet.
På grund af det faktum, at styringskredsløb og belastninger i enheden ikke overlapper hinanden, kan deres elektriske egenskaber afvige med eventuelle parametre (+)
Dernæst præsenteres de mest enkle og almindelige TTR-forbindelsesordninger:
- normalt åben;
- med tilsluttet kredsløb;
- normalt lukket;
- trefaset;
- reversibel.
Normalt åben (åben) kredsløb - et relæ, hvor belastningen aktiveres i nærvær af et styresignal. Det vil sige, det tilsluttede udstyr slukkes, når indgange 3 og 4 er frakoblet.
Før du køber et relæ, er det nødvendigt at bestemme, hvilken type initialtilstand der kræves (lukket eller åben) for at sikre korrekt funktion af det tilsluttede udstyr (+)
Normalt lukket kredsløb - et relæ menes, hvor belastningen er aktiveret i fravær af et styresignal. Det vil sige, det tilsluttede udstyr er i funktionsdygtig tilstand med strømforsyede indgange 3 og 4.
Der er et fast tilstandsrelæforbindelsesskema, hvor styring og belastningsspænding er den samme. Denne metode kan bruges samtidig til arbejde i jævn- og vekslenetværk.
Tre-fase relæer forbundet med lidt forskellige principper. Kontakter kan tilsluttes under indstillingerne "Stjerne", "Trekant" eller "Stjerne med neutral."
Valget af et trefaset relætilslutningsskema afhænger i vid udstrækning af funktionerne i driften af det udstyr, der er forbundet til det som en belastning
Relæer i fast tilstand anvendes i elektriske motorer i den tilsvarende tilstand. De er fremstillet i en trefaseversion og inkluderer to kontrolsløjfer.
Hvis det er vigtigt for relæet at observere polariteten i forbindelsen til kontakterne, vil markeringen altid indikere, hvor fase og nul skal forbindes
Det er kun nødvendigt at samle elektriske kredsløb med TTR'er, efter at de er trukket forud på papir, fordi forkert tilsluttede enheder kan svigte på grund af en kortslutning.
Praktisk brug af enheder
Omfanget af brugen af faststofrelæer er ret omfattende. På grund af deres høje pålidelighed og manglende behov for regelmæssig vedligeholdelse, installeres de ofte i vanskeligt tilgængelige udstyrsområder.
I mange relæer kræver polaritet at forbinde styretrådens ledninger polaritet, som skal tages i betragtning under installation af udstyr
De vigtigste anvendelsesområder for TTR er:
- Termoreguleringssystem med brug af varmeelementer;
- opretholdelse af en stabil temperatur i teknologiske processer;
- transformer drift kontrol;
- justering af belysning;
- diagrammer af bevægelsessensorer, belysning, fotosensorer til gadebelysning osv .;
- elektrisk motor kontrol;
- afbrydelig strømforsyning.
Med stigningen i automatisering af husholdningsapparater bliver relæer til faststofstatus mere udbredt, og udvikling af halvlederteknologier åbner konstant nye områder for deres anvendelse.
Hvis det ønskes, kan du selv samle et faststofrelæ. Detaljerede instruktioner præsenteres i denne artikel.
De præsenterede videoer vil hjælpe med til bedre at forstå driften af solid-state relæer og blive bekendt med metoderne til deres forbindelse.
En praktisk demonstration af driften af et enkelt faststofrelæ:
Analyse af sorter og træk ved driften af faststofrelæer:
Test af drift og grad af opvarmning af TTR:
Næsten alle kan montere et elektrisk kredsløb fra et faststofrelæ og en sensor.
Planlægning af et arbejdskredsløb kræver dog grundlæggende kendskab til elektroteknik, fordi forkert forbindelse kan føre til elektrisk stød eller kortslutning. Men som et resultat af de rigtige handlinger, kan du få en masse nyttige enheder i hverdagen.
Er der noget at supplere, eller har du spørgsmål om tilslutning og brug af faststofrelæer? Du kan give kommentarer til publikationen, deltage i diskussioner og dele din egen oplevelse ved hjælp af sådanne enheder. Kontaktformularen er placeret i den nederste blok.