Puolijohdereleet: tyypit, käytännön sovellukset, kytkentäkaaviot

Klassisista käynnistimistä ja kontaktoreista on vähitellen tullut menneisyyteen. Niiden asema autoelektroniikassa, kodinkoneissa ja teollisuusautomaatiossa on puolijohderele - puolijohdelaite, jossa ei ole liikkuvia osia.

Laitteilla on erilaisia ​​malleja ja kytkentäkaavioita, joista niiden käyttökentät riippuvat. Ennen laitteen käyttöä sinun on ymmärrettävä sen toimintaperiaate, opittava erityyppisten releiden toiminnan ominaisuuksista ja kytkemisestä. Vastauksia näihin kysymyksiin on yksityiskohtaisesti artikkelissa.

Solid State Relay Device

Nykyaikaiset puolijohdereleet (TTR) ovat modulaarisia puolijohdelaitteita, jotka ovat tehovirtakytkimiä.

Näiden laitteiden keskeisiä työskenteleviä solmuja edustavat triatit, tiristorit tai transistorit. TTR: issä ei ole liikkuvia osia, mikä eroaa sähkömekaanisista releistä.

Puolijohdereleen koko riippuu suuresti suurimmasta sallitusta kuormasta ja kyvystä poistaa lämpöä lämmönsiirron ja konvektion kautta (+)

Näiden laitteiden sisäinen rakenne voi vaihdella suuresti säädettävän kuormituksen tyypistä ja sähköpiiristä riippuen.

Yksinkertaisimmat puolijohdereleet sisältävät seuraavat solmut:

• syöttösolmu sulakkeilla;
• liipaisin ketju;
• optinen (galvaaninen) eristys;
• kytkentäsolmu;
• suojapiirit;
• solmun lähtö kuormaan.

Tulosolmu TTR on ensiöpiiri sarjaan kytketyllä vastuksella. Tämän piirin sulake on valinnainen. Tulosolmun tehtävä on hyväksyä ohjaussignaali ja lähettää komento kuormankytkimille.

Vaihtovirralla galvaanista eristystä käytetään erottamaan ohjaus ja pääpiiri. Releläytön periaate riippuu suurelta osin sen laitteesta.Tulosignaalin käsittelystä vastaava liipaisupiiri voi kuulua optiseen eristysyksikköön tai sijaita erikseen.

Suojayksikkö estää ylikuormitukset ja virheet, koska laitevikaantumisen yhteydessä myös kytketty laite voi mennä vikaan.

Puolijohdereleiden päätarkoitus on sulkea / avata sähköverkko heikolla ohjaussignaalilla. Toisin kuin sähkömekaaniset analogit, niiden muoto on pienempi ja ne eivät anna ominaisia ​​napsautuksia käytön aikana.

TTR: n toimintaperiaate

Puolijohdereleen toiminta on melko yksinkertaista. Useimmat TTR: t on suunniteltu automaation ohjaamiseksi verkkoissa, joiden teho on 20-480 V.

Optisen eristyksen avulla voit luoda minimaalisen tehon ohjaussignaaleja, mikä on kriittisen tärkeää antoneille, jotka toimivat itsenäisistä virtalähteistä (+)

Klassisessa versiossa kytkinpiirin kaksi kosketinta ja kaksi ohjausjohtoa sisältyvät laitekoteloon. Niiden lukumäärä voi muuttua, kun kytkettyjen vaiheiden lukumäärä kasvaa. Sen mukaan, onko jännitettä ohjauspiirissä, puolijohde-elementit kytkevät pääkuorman päälle tai pois päältä.

Puolijohdereleiden piirre on ääretön vastus. Jos sähkömekaanisten laitteiden koskettimet on kytketty kokonaan irti, puolijohdemateriaalien ominaisuuksilla varmistetaan virran puuttuminen piirissä solid-state-tilassa.

Siksi suurilla jännitteillä voi tapahtua pieniä vuotovirtoja, jotka voivat vaikuttaa haitallisesti kytketyn laitteen toimintaan.

Kiinteän tilan releluokitus

Releen laajuus on monipuolinen, joten niiden suunnitteluominaisuudet voivat vaihdella suuresti tietyn automaattisen piirin tarpeista riippuen. TTR: t luokitellaan kytkettyjen vaiheiden lukumäärän, käyttövirran tyypin, suunnitteluominaisuuksien ja ohjauspiirin tyypin perusteella.

Kytkettyjen vaiheiden lukumäärän mukaan

Puolijohdereleitä käytetään sekä osana kodinkoneita että teollisuusautomaatiossa, käyttöjännite 380 V.

Siksi nämä puolijohdelaitteet jaetaan vaiheiden lukumäärästä riippuen:

• yksivaihe;
• kolmivaiheinen.

Yksivaiheinen TTR anna työskennellä virroilla 10-100 tai 100-500 A. Niiden ohjaus suoritetaan käyttämällä analogista signaalia.

On suositeltavaa kytkeä eriväriset johdot kolmivaiheiseen releeseen, jotta laitteita asennettaessa voidaan kytkeä ne oikein

Kolmivaiheiset puolijohdereleet kykenevät siirtämään virran alueella 10-120 A. Heidän laitteeseensa sisältyy palautuva toimintaperiaate, joka varmistaa useiden sähköpiirien säätämisen luotettavuuden samanaikaisesti.

Usein kolmivaiheisia SSR: iä käytetään induktiomoottorin aikaansaamiseen. Hänen ohjauspiirinsä nopea sulake sisältyy väistämättä korkeiden tunkeutumisvirtojen takia.

Käyttövirran tyypin mukaan

Puolijohdereleitä ei voi konfiguroida tai ohjelmoida uudelleen, joten ne voivat toimia kunnolla vain tietyillä verkkovirtaparametreilla.

Tarpeista riippuen TTR: tä voidaan ohjata kahden tyyppisillä virroilla varustetuilla sähköpiireillä:

• DC;
• muuttujia.

Samoin on mahdollista luokitella TTR aktiivisen kuormajännitteen tyypin mukaan. Suurin osa kodinkoneiden releistä toimii muuttuvilla parametreilla.

Tasavirtaa ei käytetä pääenergian lähteenä missään maailman maassa, joten tämän tyyppisillä releillä on kapea soveltamisala

Laitteille, joilla on vakioohjausvirta, on ominaista korkea luotettavuus ja niiden säätöjännite on 3 - 32 V. Ne kestävät laajaa lämpötila-aluetta (-30 .. + 70 ° C) ilman merkittäviä muutoksia ominaisuuksissa.

Vaihtovirtaohjattujen releiden ohjausjännite on 3–32 V tai 70–280 V.Ne erottuvat pienistä sähkömagneettisista häiriöistä ja suuresta vastenopeudesta.

Suunnitteluominaisuuksien mukaan

Puolijohdereleet asennetaan usein asunnon yhteiseen sähköpaneeliin, joten monissa malleissa on asennuslohko asennettavaksi DIN-kiskoon.

Lisäksi TTR: n ja tukipinnan välissä on erityisiä pattereita. Niiden avulla voit jäähdyttää laitetta suurilla kuormituksilla säilyttäen samalla sen suorituskyvyn.

Rele asennetaan DIN-kiskoon pääasiassa erityisen kiinnikkeen kautta, jolla on lisätoiminto - se poistaa ylimääräisen lämmön käytön aikana

Releen ja patterin väliin on suositeltavaa levittää kerros lämpöpastaa, joka lisää kosketuspinta-alaa ja lisää lämmönsiirtoa. Saatavana on myös TTR-kiinnikkeitä, jotka on tarkoitettu kiinnitettäviksi seinälle tavallisilla ruuveilla.

Ohjausjärjestelmän tyypin mukaan

Säädettävän reletekniikan toimintaperiaate ei aina edellytä sen välitöntä käyttöä.

Siksi valmistajat ovat kehittäneet useita TTR-valvontajärjestelmiä, joita käytetään eri aloilla:

1. Ohjaus "nollan kautta". Tämä vaihtoehto puolijohdereleen ohjaamiseksi edellyttää toiminnan vain, kun jännitearvo on 0. Sitä käytetään laitteissa, joissa on kapasitiivinen, resistiivinen (lämmittimet) ja heikko induktiivinen (muuntaja) kuorma.
2. välitön. Sitä käytetään, kun terävä reletoiminta on tarpeen ohjaussignaalin ollessa kytkettynä.
3. vaihe. Se olettaa lähtöjännitteen säätämisen muuttamalla ohjausvirran parametreja. Sitä käytetään lämmityksen tai valaistuksen asteen sujuvaan muuttamiseen.

Puolijohdereleet eroavat monista muista, vähemmän merkittävistä parametreista. Siksi TTR: tä ostettaessa on tärkeää ymmärtää kytketyn laitteen toimintakaavio sopivimman säätölaitteen ostamiseksi.

Tehovaraus on annettava, koska releellä on käyttöresurssi, joka nopeasti kulutetaan usein toistuvilla ylikuormituksilla.

TTR: n edut ja haitat

Puolijohdereleet eivät turhaan syrjäytä tavanomaisia ​​käynnistimiä ja kontaktoreita markkinoilta. Näillä puolijohdelaitteilla on monia etuja verrattuna sähkömekaanisiin vastineisiin, mikä saa kuluttajat valitsemaan ne.

Mikropiirien releellä on pienikokoiset mitat ja sitä rajoittaa suurin siirretty virta. Ne kiinnitetään pääasiassa juottamalla erikoisjalat

Näitä etuja ovat:

1. Alhainen virrankulutus (90% vähemmän).
2. Kompaktit mitat laitteiden asentamiseen rajoitetussa tilassa.
3. Suuri käynnistys- ja sammutusnopeus
4. Vähentynyt toimintamelu; sähkömekaaniselle releelle ei ole ominaista napsautusta.
5. Huoltoa ei odoteta.
6. Pitkä käyttöikä satojen miljoonien resurssien ansiosta.
7. Elektronisten komponenttien modifiointimahdollisuuksien takia TTR: llä on laaja käyttöalue.
8. Sähkömagneettisten häiriöiden puute toiminnassa.
9. Koskettimien vioittuminen niiden mekaanisen iskun vuoksi ei ole mahdollista.
10. Ohjaus- ja kytkentäpiirien välisen suoran fyysisen kosketuksen puute.
11. Kyky säätää kuormaa.
12. Ylikuormituksilta suojaavien automaattisten piirien läsnäolo pulssitetussa TTR: ssä.
13. Mahdollisuus käyttää räjähdysalttiissa ympäristössä.

Puolijohdereleiden ilmoitetut edut eivät aina riitä laitteen normaaliin toimintaan. Siksi he eivät ole vielä täysin korvanneet sähkömekaanisia kontaktoreita.

Tehokkaiden solid-state-releiden vakaan toiminnan kannalta tehokas lämmönpoisto on tärkeää, koska korkeissa lämpötiloissa kuormajännite vääristyy voimakkaasti (+)

TTR: llä on myös haittoja, jotka eivät salli niiden käyttöä monissa tapauksissa.

Miinuksia ovat:

1. Useimpien laitteiden, joiden jännite on yli 0,5 kV, kyvyttömyys.
2. Korkeat kustannukset.
3. Herkkyys suurille virroille, erityisesti sähkömoottorien käynnistyspiireissä.
4. Käyttörajoitukset erittäin kosteissa olosuhteissa.
5. Suorituskyvyn kriittinen lasku lämpötiloissa, jotka ovat alle 30 ° C ja lämpöä yli 70 ° C.
6. Kompakti kotelo johtaa laitteen liialliseen kuumenemiseen vakaasti suurilla kuormituksilla, mikä edellyttää erityisten passiivisten tai aktiivisten jäähdytyslaitteiden käyttöä.
7. Mahdollisuus sulattaa laite lämmityksestä oikosulun aikana.
8. Releen suljetussa tilassa olevat mikrovirtaukset voivat olla kriittisiä laitteen toiminnan kannalta. Esimerkiksi verkkoon kytketyt loistelamput voivat vilkkua ajoittain.

Täten puolijohdereleillä on erityisiä sovelluksia. Korkeajännitteisten teollisuuslaitteiden ketjuissa niiden käyttö on rajoitettu jyrkästi puolijohdemateriaalien epätäydellisten fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi.

Kodinkoneissa ja autoteollisuudessa TTR: llä on kuitenkin vahva asema positiivisten ominaisuuksiensa vuoksi.

Mahdolliset kytkentäkaaviot

Puolijohdereleyhteysskeemit voivat olla hyvin erilaisia. Jokainen sähköpiiri on rakennettu kytketyn kuorman ominaisuuksien perusteella. Lisävarokkeita, ohjaimia ja ohjauslaitteita voidaan lisätä piiriin.

Koska laitteen ohjauspiirit ja kuormat eivät ole päällekkäisiä, niiden sähköiset ominaisuudet voivat poiketa millä tahansa parametrilla (+)

Seuraavaksi esitellään yksinkertaisimmat ja yleisimmät TTR-yhteysmenetelmät:

• normaalisti avoin;
• kytketyllä piirillä;
• normaalisti suljettu;
• kolmivaiheinen;
• palautuvia.

Normaalisti avoin (avoin) piiri - rele, jonka kuorma syötetään ohjaussignaalin läsnä ollessa. Toisin sanoen kytketty laite sammuu, kun tuloista 3 ja 4 katkaistaan ​​virta.

Ennen releen ostamista on selvitettävä vaadittavan alkutilan tyyppi (suljettu tai avoin) kytketyn laitteen oikean toiminnan varmistamiseksi (+)

Normaalisti suljettu piiri - tarkoitetaan relettä, jonka kuorma syötetään ilman ohjaussignaalia. Toisin sanoen kytketty laite on toimintakunnossa ilman virransyöttöä 3 ja 4.

On olemassa puolijohdereleyhteyskaavio, jossa ohjaus ja kuormajännite ovat samat. Tätä menetelmää voidaan käyttää samanaikaisesti työskennellessä tasa- ja vaihtovirtaverkoissa.

Kolmivaiheiset releet yhdistetään hieman erilaisilla periaatteilla. Yhteystiedot voidaan yhdistää vaihtoehdoissa "Tähti", "Kolmio" tai "Tähti ja vapaa".

Kolmivaiheisen releliitäntämallin valinta riippuu suuresti siihen kuormana kytketyn laitteen toiminnan ominaisuuksista

Solid State Reverse -releet kohdistetaan sähkömoottoreihin vastaavassa tilassa. Ne valmistetaan kolmivaiheisena versiona, ja niissä on kaksi ohjaussilmukkaa.

Jos releelle on tärkeätä tarkkailla koskettimien liitoksen napaisuutta, merkinnät osoittavat aina mihin vaihe vaihe ja nolla yhdistetään

Sähköiset piirit TTR: n kanssa on tarpeen koota vasta sen jälkeen, kun ne on piirretty ennalta paperille, koska väärin kytketyt laitteet voivat vioittaa oikosulun vuoksi.

Laitteiden käytännöllinen käyttö

Puolijohdereleiden käyttöalue on melko laaja. Korkean luotettavuuden ja säännöllisen kunnossapidon puutteen takia ne asennetaan usein vaikeasti saavutettaville laitteiden alueille.

Monissa releissä ohjauspiirin johtimien kytkeminen vaatii napaisuuden, joka on otettava huomioon laitteiden asennuksen yhteydessä

TTR: n tärkeimmät soveltamisalat ovat:

• Lämmityselementtejä käyttävä lämmön säätelyjärjestelmä;
• ylläpidetään vakaa lämpötila teknologisissa prosesseissa;
• muuntajan toiminnan hallinta;
• valaistus säätö;
• liiketunnistinpiirit, valaistus, valokennot katuvalaistukseen ja vastaavat;
• sähkömoottorin ohjaus;
• keskeytymättömät virtalähteet.

Kodinkoneiden automatisoinnin lisääntyessä puolijohdereleet ovat yleistymässä, ja puolijohdeteknologioiden kehittyminen avaa jatkuvasti uusia sovellusalueita.

Haluttaessa voit koota puolijohdereleen itse. Yksityiskohtaiset ohjeet ovat tämä artikkeli.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Esitetyt videot auttavat ymmärtämään paremmin puolijohdereleiden toimintaa ja perehtymään niiden kytkentätapoihin.

Käytännöllinen esittely yksinkertaisen puolijohdereleen toiminnasta:

Kiintoainereleiden lajikkeiden ja ominaisuuksien analyysi:

TTR: n toiminnan ja lämmitysasteen testaaminen:

Lähes kaikki voivat asentaa sähköpiirin puolijohdereleestä ja anturista.

Työpiirin suunnittelu vaatii kuitenkin sähkötekniikan perustiedot, koska väärä kytkentä voi johtaa sähköiskuun tai oikosulkuun. Mutta oikeiden toimien seurauksena voit saada paljon hyödyllisiä laitteita jokapäiväisessä elämässä.

Onko jotain lisättävää, vai onko sinulla kysymyksiä puolijohdereleiden kytkemisestä ja käytöstä? Voit jättää kommentteja julkaisusta, osallistua keskusteluihin ja jakaa kokemuksiasi tällaisten laitteiden käytöstä. Yhteyslomake sijaitsee alaosassa.