Klasični zaganjalniki in kontaktorji postopoma postajajo stvar preteklosti. Njihovo mesto v avtomobilski elektroniki, gospodinjskih aparatih in industrijski avtomatizaciji zavzemajo polprevodniški releji - polprevodniška naprava, v kateri ni nobenih gibljivih delov.
Naprave imajo različne zasnove in sheme ožičenja, od katerih so odvisna njihova področja uporabe. Pred uporabo naprave morate razumeti njeno načelo delovanja, se seznaniti s funkcijami delovanja in povezave različnih vrst relejev. Odgovori na ta vprašanja so podrobno navedeni v članku.
Polprevodniška relejna naprava
Sodobni polprevodniški releji (TTR) so modularne polprevodniške naprave, ki so električna stikala.
Ključna delovna vozlišča teh naprav so predstavljena s triaki, tiristorji ali tranzistorji. TTR nimajo gibljivih delov, kar se razlikuje od elektromehanskih relejev.
Velikost polprevodniškega releja je v veliki meri odvisna od največje dovoljene obremenitve in sposobnosti odvajanja toplote s prenosom toplote in konvekcijo (+)
Notranja struktura teh naprav se lahko močno razlikuje glede na vrsto nastavljive obremenitve in električni tokokrog.
Najpreprostejši SSD releji vključujejo naslednja vozlišča:
- vhodno vozlišče z varovalkami;
- prožna veriga;
- optična (galvanska) izolacija;
- preklopno vozlišče;
- zaščitna vezja;
- izhod vozlišča na obremenitev.
Vhodno vozlišče TTR je primarno vezje z zaporedno povezanim uporom. Varovalka v tem vezju ni obvezna. Naloga vhodnega vozlišča je sprejeti krmilni signal in prenesti ukaz na stikala za preklapljanje tovora.
Z izmeničnim tokom uporabljamo galvansko izolacijo za ločitev krmilnega in glavnega tokokroga. Načelo delovanja releja je v veliki meri odvisno od njegove naprave. Programsko vezje, odgovorno za obdelavo vhodnega signala, je lahko vključeno v optično izolacijsko enoto ali locirano ločeno.
Zaščitna enota preprečuje preobremenitve in napake, saj lahko v primeru okvare naprave tudi pokvarjena oprema odpove.
Glavni namen polprevodniških relejev je zapreti / odpreti električno omrežje s šibkim krmilnim signalom. Za razliko od elektromehanskih analogov imajo bolj kompaktno obliko in med delovanjem ne proizvajajo značilnih klikov.
Načelo delovanja TTR
Delovanje polprevodniškega releja je precej preprosto. Večina TTR-jev je zasnovana za nadzor avtomatizacije v omrežjih 20-480 V.
Optična izolacija vam omogoča ustvarjanje krmilnih signalov minimalne moči, kar je kritično pomembno za senzorje, ki delujejo iz avtonomnih virov energije (+)
V klasični različici sta v ohišju naprave vključena dva stika preklopnega vezja in dve krmilni žici. Njihovo število se lahko spreminja s povečanjem števila povezanih faz. Polprevodniški elementi v odvisnosti od napetosti v krmilnem vezju glavno obremenitev vklopijo ali izklopijo.
Značilnost polprevodniških relejev je prisotnost neskončnega upora. Če so kontakti v elektromehanskih napravah popolnoma odklopljeni, potem v trdnem stanju odsotnost toka v tokokrogu zagotavljajo lastnosti polprevodniških materialov.
Zato lahko pri visoki napetosti nastanejo majhni tokovi puščanja, ki lahko negativno vplivajo na delovanje priključene opreme.
Klasifikacija polprevodniških relejev
Obseg releja je raznolik, zato se lahko njihove oblikovne značilnosti močno razlikujejo, odvisno od potreb določenega samodejnega vezja. TTR-ji so razvrščeni glede na število priključenih faz, vrsto obratovalnega toka, konstrukcijske značilnosti in vrsto regulacijskega vezja.
Po številu povezanih faz
Polprevodniški releji se uporabljajo tako kot del gospodinjskih aparatov kot v industrijski avtomatizaciji z delovno napetostjo 380 V.
Zato so te polprevodniške naprave, odvisno od števila faz, razdeljene na:
- enofazna;
- tri faze.
Enofazni TTR omogočajo delo s tokovi 10-100 ali 100-500 A. Njihovo krmiljenje se izvaja z analognim signalom.
Priporočamo, da na trifazni rele priključite žice različnih barv, tako da jih lahko pri nameščanju opreme pravilno povežete
Trifazni polprevodniški releji lahko prenašajo tok v območju 10-120 A. Njihova naprava vključuje reverzibilno načelo delovanja, ki zagotavlja zanesljivost regulacije več električnih vezij hkrati.
Za zagotavljanje indukcijskega motorja se pogosto uporabljajo trifazni SSR-ji. V njegovem krmilnem vezju so zaradi visokih vhodnih tokov nujno vključene hitre varovalke.
Po vrsti obratovalnega toka
Polprevodniških relejev ni mogoče konfigurirati ali reprogramirati, zato lahko pravilno delujejo le z določenim razponom električnih parametrov omrežja.
Glede na potrebe lahko TTR krmilimo z električnimi vezji z dvema vrstama toka:
- stalna;
- spremenljivk.
Podobno lahko razvrstimo TTR po vrsti aktivne napetosti obremenitve. Večina relejev v gospodinjskih aparatih deluje s spremenljivimi parametri.
Neposredni tok se ne uporablja kot glavni vir električne energije v nobeni državi na svetu, zato imajo releji te vrste ozko področje uporabe
Za naprave s konstantnim regulacijskim tokom je značilna visoka zanesljivost in za regulacijo uporabljajo napetost 3-32 V. Izdržijo široko temperaturno območje (-30 .. + 70 ° C) brez pomembnih sprememb karakteristik.
Releji, regulirani z izmeničnim tokom, imajo regulacijsko napetost 3-32 V ali 70-280 V. Zanje je značilna nizka elektromagnetna motnja in velika hitrost odziva.
Po oblikovnih značilnostih
Trdni releji so pogosto nameščeni na skupni električni plošči stanovanja, zato ima veliko modelov pritrdilni blok za pritrditev na DIN tirnico.
Poleg tega med TTR in nosilno površino obstajajo posebni radiatorji. Omogočajo vam, da napravo hladite pri visokih obremenitvah, hkrati pa ohranjate njeno delovanje.
Rele je nameščen na DIN-tirnici predvsem skozi poseben nosilec, ki ima dodatno funkcijo - med delovanjem naprave odstranjuje odvečno toploto
Med relejem in radiatorjem je priporočljivo nanesti plast termične paste, ki poveča kontaktno območje in poveča prenos toplote. Obstajajo tudi TTR, namenjeni pritrditvi na steno z navadnimi vijaki.
Po vrsti kontrolne sheme
Ni vedno načelo delovanja prilagodljive relejske tehnologije zahteva takojšnje delovanje.
Zato so proizvajalci razvili več shem nadzora TTR, ki se uporabljajo na različnih področjih:
- Nič nadzor. Ta možnost krmiljenja polprevodniškega releja predpostavlja delovanje le, če je vrednost napetosti 0. Uporablja se v napravah s kapacitivnimi, uporovnimi (grelniki) in šibkimi induktivnimi (transformatorji) obremenitvami.
- Takojšnji. Uporablja se, kadar je potrebno ostro delovanje releja, ko je nameščen krmilni signal.
- Faza. Predpostavlja regulacijo izhodne napetosti s spreminjanjem parametrov regulacijskega toka. Uporablja se za gladko spreminjanje stopnje ogrevanja ali osvetlitve.
Polprevodniški releji se razlikujejo v številnih drugih, manj pomembnih parametrih. Zato je pri nakupu TTR pomembno, da razumete shemo delovanja priključene opreme, da lahko kupite najprimernejšo prilagoditveno napravo.
Zagotoviti je treba rezervo moči, ker ima rele operativni vir, ki ga hitro porabite ob pogostih preobremenitvah.
Prednosti in slabosti TTR
Polprevodniški releji ne zaman izpodrivajo običajnih zaganjalnikov in kontaktorjev s trga. Te polprevodniške naprave imajo številne prednosti pred elektromehanskimi kolegi, zaradi česar se potrošniki odločijo za njih.
Rele za mikrovezja ima kompaktno velikost in je zelo omejen z največjim prenesenim tokom. Fiksirajo jih predvsem s spajkanjem posebnih nog
Te prednosti vključujejo:
- Nizka poraba energije (90% manj).
- Kompaktne dimenzije za vgradnjo naprav v omejenem prostoru.
- Visoka hitrost zagona in izklopa
- Zmanjšan hrup delovanja, klike, značilne za elektromehanski rele, niso.
- Vzdrževanja ni pričakovano.
- Dolga življenjska doba zaradi vira sto milijonov operacij.
- Zaradi širokih možnosti spreminjanja elektronskih komponent so TTR-ji razširili področja uporabe.
- Pomanjkanje elektromagnetnih motenj pri delovanju.
- Korupcija stikov zaradi mehanskega sunka je izključena.
- Pomanjkanje neposrednega fizičnega stika med krmilnimi in stikalnimi vezji.
- Sposobnost uravnavanja obremenitve.
- Prisotnost v impulznih TTR avtomatskih vezij, ki ščitijo pred preobremenitvami.
- Možnost uporabe v eksplozivnih atmosferah.
Navedene prednosti polprevodniških relejev ne zadostujejo vedno za normalno delovanje opreme. Zato še niso popolnoma zamenjali elektromehanskih kontaktorjev.
Za stabilno delovanje močnih polprevodniških relejev je pomembno učinkovito odvajanje toplote, saj je pri povišanih temperaturah napetost obremenitve močno popačena (+)
TTR imajo tudi slabosti, ki ne dovoljujejo njihove uporabe v mnogih primerih.
Minusi vključujejo:
- Nezmožnost večine naprav z napetostjo nad 0,5 kV.
- Visoka cena.
- Občutljivost na visoke tokove, zlasti v začetnih tokokrogih elektromotorjev.
- Omejitve uporabe v pogojih z visoko vlažnostjo.
- Kritično zmanjšanje zmogljivosti pri temperaturah pod 30 ° C in zmrzaljo nad 70 ° C.
- Kompaktno ohišje vodi do prekomernega segrevanja naprave pri stabilno visokih obremenitvah, kar zahteva uporabo posebnih pasivnih ali aktivnih hladilnih naprav.
- Sposobnost taljenja naprave pred segrevanjem med kratkim stikom.
- Mikrotoki v zaprtem stanju releja so lahko kritični za delovanje opreme. Na primer, lahko vmesno utripajo fluorescenčne sijalke.
Tako imajo polprevodniški releji posebne uporabe. V vezjih visokonapetostne industrijske opreme je njihova uporaba zaradi nepopolnih fizikalnih lastnosti polprevodniških materialov močno omejena.
Vendar pa v gospodinjskih aparatih in avtomobilski industriji TTR zasedajo močan položaj zaradi svojih pozitivnih lastnosti.
Možni diagrami ožičenja
Sheme priključkov za polprevodniške releje so lahko zelo raznolike. Vsak električni tokokrog je zgrajen na podlagi značilnosti priključene obremenitve. V tokokrog se lahko dodajo dodatne varovalke, regulatorji in krmilne naprave.
Zaradi dejstva, da se krmilni tokokrogi in obremenitve v napravi ne prekrivajo, se lahko njihove električne značilnosti razlikujejo za katere koli parametre (+)
Nato bodo predstavljene najbolj preproste in najpogostejše sheme povezav TTR:
- normalno odprt;
- s povezanim vezjem;
- normalno zaprto;
- trifazni;
- reverzibilna.
Običajno odprt (odprt) tokokrog - rele, katerega obremenitev se ob vklopu regulacijskega signala napaja. To pomeni, da se priključena oprema izklopi, ko sta vhoda 3 in 4 izklopljena.
Pred nakupom releja je treba določiti vrsto potrebnega začetnega stanja (zaprto ali odprto), da zagotovite pravilno delovanje priključene opreme (+)
Običajno zaprto vezje - pomeni rele, obremenitev, v kateri se napaja brez kontrolnega signala. To pomeni, da je priključena oprema v delujočem stanju z izklopljenimi vhodoma 3 in 4.
Obstaja shema polprevodniškega releja, v kateri sta krmilna in obremenitvena napetost enaki. Ta metoda se lahko hkrati uporablja za delo v DC in AC omrežjih.
Trifazni releji povezane z nekoliko drugačnimi načeli. Stike lahko povežete z možnostmi "Zvezda", "Trikotnik" ali "Zvezdica z nevtralno."
Izbira trifazne sheme relejskih povezav je v veliki meri odvisna od značilnosti delovanja opreme, ki je nanjo priključena kot obremenitev
Polprevodniški releji se uporabljajo v elektromotorjih v ustreznem načinu. Izdelani so v trifazni izvedbi in vključujejo dve krmilni zanki.
Če je za rele pomembno, da opazuje polarnost povezave kontaktov, potem bo na oznaki vedno navedeno, kje naj povežemo fazo in nič
Električna vezja s TTR-ji je potrebno sestaviti šele po predhodnem vlečenju na papir, ker lahko napačno povezane naprave zaradi kratkega stika odpovejo.
Praktična uporaba naprav
Obseg uporabe polprevodniških relejev je precej obsežen. Zaradi visoke zanesljivosti in pomanjkanja potrebe po rednem vzdrževanju so pogosto nameščeni na težko dostopnih območjih opreme.
V mnogih relejih je za povezovanje žic krmilne zanke potrebna polarnost, kar je treba upoštevati med namestitvijo opreme
Glavna področja uporabe TTR so:
- Termoregulacijski sistem z uporabo grelnih elementov;
- vzdrževanje stabilne temperature v tehnoloških procesih;
- krmiljenje delovanja transformatorjev;
- prilagoditev osvetlitve;
- diagrami senzorjev gibanja, osvetlitve, fotosenzorji za ulično razsvetljavo itd .;
- krmiljenje električnih motorjev;
- neprekinjeni napajalniki.
S povečanjem avtomatizacije gospodinjskih aparatov se polprevodniški releji vse bolj širijo in razvijajoče se polprevodniške tehnologije nenehno odpirajo nova področja njihove uporabe.
Po želji lahko sami sestavite SSE rele. Podrobna navodila so predstavljena v tem članku.
Predstavljeni videoposnetki bodo pripomogli k boljšemu razumevanju delovanja SSE in se seznanili z načini njihove povezave.
Praktični prikaz delovanja preprostega SSE:
Analiza sort in značilnosti delovanja trdnostnih relejev:
Preskušanje delovanja in stopnje ogrevanja TTR:
Skoraj vsakdo lahko namesti električni tokokrog iz SSD releja in senzorja.
Vendar pa je za načrtovanje delovnega kroga potrebno osnovno znanje iz elektrotehnike, ker lahko nepravilna povezava privede do električnega udara ali kratkega stika. Toda zaradi pravilnih ukrepov lahko v vsakdanjem življenju dobite veliko uporabnih naprav.
Ali je treba še kaj dopolniti ali imate vprašanja o priključitvi in uporabi polprevodniških relejev? Na objavo lahko pustite komentarje, sodelujete v razpravah in delite svoje izkušnje z uporabo takšnih naprav. Kontaktni obrazec se nahaja v spodnjem bloku.