Čvrsti releji: tipovi, praktične primjene, ožičenje

Klasični pokretači i sklopnici postepeno postaju stvar prošlosti. Njihovo mjesto u automobilskoj elektronici, kućanskim aparatima i industrijskoj automatizaciji zauzima čvrsti rele - poluvodički uređaj u kojem nema pokretnih dijelova.

Uređaji imaju različite izvedbe i sheme ožičenja, o kojima ovise njihova područja primjene. Prije upotrebe uređaja morate razumjeti njegovo načelo rada, naučiti o značajkama rada i povezivanja različitih vrsta releja. Odgovori na ta pitanja detaljno su opisani u članku.

Relejni uređaj s čvrstim stanjem

Suvremeni čvrsti releji (TTR) modularni su poluvodički uređaji koji su električni prekidači.

Ključni radni čvorovi ovih uređaja predstavljeni su trijacima, tiristorima ili tranzistorima. TTR nemaju pokretne dijelove, što se razlikuje od elektromehaničkih releja.

Veličina krutog releja uvelike ovisi o najvećem dopuštenom opterećenju i sposobnosti uklanjanja topline prijenosom i konvekcijom topline (+)

Unutarnja struktura ovih uređaja može se uvelike razlikovati ovisno o vrsti podesivog opterećenja i električnom krugu.

Najjednostavniji krupni releji uključuju sljedeće čvorove:

• ulazni čvor sa osiguračima;
• lanac okidača;
• optička (galvanska) izolacija;
• preklopni čvor;
• zaštitni krugovi;
• izlaz čvora na teret.

Ulazni čvor TTR je primarni krug sa serijski spojenim otpornikom. Osigurač u ovom krugu nije obvezan. Zadaća ulaznog čvora je prihvaćanje upravljačkog signala i prenošenje naredbe na sklopke za prebacivanje opterećenja.

Naizmjeničnom strujom koristi se galvanska izolacija za odvajanje upravljačkog i glavnog kruga. Princip rada releja uvelike ovisi o njegovom uređaju.Strujni krug koji je odgovoran za obradu ulaznog signala može biti uključen u jedinicu za optičku izolaciju ili se nalazi odvojeno.

Zaštitna jedinica sprječava preopterećenja i pogreške, jer u slučaju kvara uređaja spojena oprema može također pokvariti.

Glavna svrha solid-state releja je zatvaranje / otvaranje električne mreže pomoću slabog upravljačkog signala. Za razliku od elektromehaničkih analoga, oni imaju kompaktniji oblik i ne stvaraju karakteristične klikove tijekom rada.

Načelo rada TTR-a

Upravljanje SSD-om je vrlo jednostavno. Većina TTR-ova dizajnirana je za kontrolu automatizacije u mrežama od 20-480 V.

Optička izolacija omogućava stvaranje upravljačkih signala minimalne snage, što je od presudne važnosti za senzore koji rade iz autonomnih izvora napajanja (+)

U klasičnoj verziji u slučaju uređaja nalaze se dva kontakta prekidačkog kruga i dvije upravljačke žice. Njihov se broj može mijenjati s povećanjem broja povezanih faza. Ovisno o prisutnosti napona u upravljačkom krugu, poluvodičke elemente glavno opterećenje uključuje ili isključuje.

Značajka krutih releja je prisutnost beskonačnog otpora. Ako su kontakti u elektromehaničkim uređajima potpuno isključeni, tada je u čvrstom stanju odsutnost struje u krugu osigurana svojstvima poluvodičkih materijala.

Zbog toga se pri visokim naponima mogu pojaviti male struje curenja koje mogu negativno utjecati na rad povezane opreme.

Klasifikacija releja čvrstog stanja

Opseg releja je raznolik, stoga njihove dizajnerske karakteristike mogu se uvelike razlikovati, ovisno o potrebama određenog automatskog kruga. TTR se klasificiraju prema broju povezanih faza, vrsti radne struje, konstrukcijskim značajkama i vrsti upravljačkog kruga.

Prema broju povezanih faza

Releji za čvrsto stanje koriste se kao dio kućanskih aparata i u industrijskoj automatizaciji s radnim naponom od 380 V.

Stoga se ovi poluvodički uređaji, ovisno o broju faza, dijele na:

• jednofazna;
• tri faze.

Jednofazni TTR dopuštaju rad sa strujama od 10-100 ili 100-500 A. Njihova kontrola vrši se analognim signalom.

Preporučuje se spajanje žica različitih boja na trofazni relej, tako da ih prilikom instalacije opreme možete ispravno spojiti

Tri fazni kruti releji sposobni prolaziti struju u rasponu od 10-120 A. Njihov uređaj uključuje reverzibilni princip rada, koji osigurava pouzdanost regulacije nekoliko električnih krugova istovremeno.

Često se trofazni SSR koriste za osiguravanje indukcijskog motora. U njegovom upravljačkom krugu, brzi osigurači su nužno uključeni zbog velike struje provale.

Prema vrsti radne struje

Čvrsti releji se ne mogu konfigurirati ili reprogramirati, tako da mogu ispravno raditi samo s određenim rasponom električnih parametara mreže.

Ovisno o potrebama, TTR se može upravljati električnim krugovima s dvije vrste struje:

• DC;
• varijable.

Slično je moguće klasificirati TTR prema vrsti aktivnog napona opterećenja. Većina releja u kućanskim aparatima radi s promjenjivim parametrima.

Neizravna struja se ne koristi kao glavni izvor električne energije u bilo kojoj zemlji na svijetu, pa releji ove vrste imaju uzak domet

Uređaji s konstantnom regulacijskom strujom odlikuju se velikom pouzdanošću i za regulaciju koriste napon od 3-32 V. Oni podnose širok raspon temperature (-30 .. + 70 ° C) bez značajnih promjena karakteristika.

Releji kontrolirani izmjeničnom strujom imaju upravljački napon od 3-32 V ili 70-280 V.Odlikuje ih niska elektromagnetska smetnja i velika brzina odziva.

Po dizajnerskim značajkama

Čvrsti releji se često postavljaju na zajedničku električnu ploču stana, tako da mnogi modeli imaju montažni blok za postavljanje na DIN šinu.

Uz to, postoje posebni radijatori smješteni između TTR i noseće površine. Omogućuju vam hlađenje uređaja pri visokim opterećenjima, a istovremeno održavaju njegove performanse.

Relej se ugrađuje na DIN šinu uglavnom kroz poseban nosač, koji ima i dodatnu funkciju - uklanja višak topline tijekom rada

Između releja i radijatora preporučuje se nanošenje sloja toplinske paste, koji povećava kontaktno područje i povećava prijenos topline. Postoje i TTR-ovi dizajnirani za pričvršćivanje na zid običnim vijcima.

Prema vrsti upravljačke sheme

Ne uvijek načelo rada podesive relejne tehnologije zahtijeva trenutačni rad.

Stoga su proizvođači razvili nekoliko shema upravljanja TTR-om koji se koriste u raznim područjima:

1. Kontrola "kroz nulu", Ova opcija upravljanja solid-state relejem pretpostavlja rad samo kad je vrijednost napona 0. Koristi se u uređajima s kapacitivnim, otpornim (grijačima) i slabim induktivnim (transformatori) opterećenjima.
2. instant, Koristi se kada je potreban oštar rad releja kada je primijenjen kontrolni signal.
3. faza, Pretpostavlja regulaciju izlaznog napona promjenom parametara upravljačke struje. Koristi se za glatku promjenu stupnja grijanja ili osvjetljenja.

Čvrsti releji se razlikuju u mnogim drugim, manje značajnim parametrima. Stoga je prilikom kupnje TTR-a važno razumjeti shemu rada povezane opreme kako biste kupili najprikladniji uređaj za podešavanje.

Potrebno je osigurati rezervu snage jer relej ima operativni resurs koji se brzo troši uz česta preopterećenja.

Prednosti i nedostaci TTR-a

Solid-state releji nisu uzalud istiskivanje konvencionalnih pokretača i sklopnika s tržišta. Ovi poluvodički uređaji imaju brojne prednosti u odnosu na elektromehaničke uređaje, zbog čega se potrošači odlučuju za njih.

Relej za mikro krugove ima kompaktne dimenzije i vrlo je ograničen maksimalnom prenesenom strujom. Fiksiraju se uglavnom lemljenjem posebnih nogu

Ove prednosti uključuju:

1. Mala potrošnja energije (90% manja).
2. Kompaktne dimenzije za ugradnju uređaja u ograničenom prostoru.
3. Velika brzina pokretanja i isključivanja
4. Smanjena buka rada, nema klikova karakterističnih za elektromehanički relej.
5. Ne očekuje se održavanje.
6. Dug radni vijek zahvaljujući resursu stotinama milijuna operacija.
7. Zbog širokih mogućnosti izmjene elektroničkih komponenti, TTR-ovi su proširili polja primjene.
8. Nedostatak elektromagnetskih smetnji u radu.
9. Oštećenja kontakta uslijed mehaničkog udara nisu isključena.
10. Nedostatak izravnog fizičkog kontakta između upravljačkih i sklopnih krugova.
11. Sposobnost regulacije opterećenja.
12. Prisutnost u impulsu TTR automatskih krugova koji štite od preopterećenja.
13. Mogućnost uporabe u eksplozivnim atmosferama.

Navedene prednosti solid-state releja nisu uvijek dovoljne za normalan rad opreme. Zbog toga još nisu u potpunosti zamijenili elektromehaničke sklopnike.

Za stabilan rad moćnih krutih releja važno je učinkovito rasipanje topline, jer je pri povišenim temperaturama napon opterećenja oštro izobličen (+)

TTR također imaju nedostatke koji ne dopuštaju njihovu upotrebu u mnogim slučajevima.

Minusi uključuju:

1. Nemogućnost većine uređaja s naponima iznad 0,5 kV.
2. Visoki troškovi.
3. Osjetljivost na velike struje, posebno u startnim krugovima elektromotora.
4. Ograničenja upotrebe u uvjetima visoke vlage.
5. Kritično smanjenje performansi na temperaturama ispod 30 ° C i mrazu iznad 70 ° C.
6. Kompaktni kofer dovodi do prekomjernog zagrijavanja uređaja pri stabilno visokim opterećenjima, što zahtijeva upotrebu posebnih pasivnih ili aktivnih rashladnih uređaja.
7. Mogućnost topljenja uređaja od grijanja tijekom kratkog spoja.
8. Mikrotokovi u zatvorenom stanju releja mogu biti kritični za rad opreme. Na primjer, fluorescentne žarulje spojene na mrežu mogu povremeno bljesnuti.

Stoga, releji za čvrsto stanje imaju specifične primjene. U lancima industrijske opreme visokog napona njihova je upotreba oštro ograničena zbog nesavršenih fizičkih svojstava poluvodičkih materijala.

Međutim, u kućanskim aparatima i automobilskoj industriji, TTR-ovi zauzimaju jak položaj zbog svojih pozitivnih svojstava.

Mogući dijagrami ožičenja

Sheme priključaka na čvrstom stanju mogu biti vrlo raznolike. Svaki električni krug izgrađen je na temelju karakteristika spojenog opterećenja. U krug se mogu dodati dodatni osigurači, kontroleri i upravljački uređaji.

Zbog činjenice da se upravljački krugovi i opterećenja u uređaju ne preklapaju, njihove električne karakteristike mogu se razlikovati po bilo kojim parametrima (+)

Zatim će biti predstavljeni najjednostavniji i najčešći sheme veze TTR:

• normalno otvoren;
• sa spojenim krugom;
• normalno zatvorena;
• trofaznim;
• reverzibilna.

Normalno otvoren (otvoren) krug - relej, čije se opterećenje napaja u prisutnosti upravljačkog signala. Odnosno, spojena oprema se isključuje kada su ulazi 3 i 4 bez napajanja.

Prije kupnje releja potrebno je utvrditi vrstu početnog stanja koje je potrebno (zatvoreno ili otvoreno) kako bi se osigurao ispravan rad povezane opreme (+)

Normalno zatvoreni krug - misli se na relej, opterećenje u kojem se napaja u nedostatku upravljačkog signala. Odnosno, spojena oprema je u ispravnom stanju s napajanim ulazima 3 i 4.

Postoji shema spoja čvrstog stanja releja u kojoj su napon upravljanja i opterećenja isti. Ova se metoda može istovremeno koristiti za rad u istosmjernim i izmjeničnim mrežama.

Tri fazni releji spojeni malo drugačijim principima. Kontakti se mogu povezati u opcijama "Zvijezda", "Trokut" ili "Zvijezda s neutralom".

Izbor sheme trofaznog relejskog povezivanja uvelike ovisi o značajkama rada opreme spojene na njega kao opterećenja

Reverzni releji za čvrsto stanje primjenjuju se u elektromotore u odgovarajućem načinu. Proizvode se u trofaznoj verziji i uključuju dvije upravljačke petlje.

Ako je za relej važno promatrati polaritet spojeva kontakata, tada će označavanje uvijek naznačiti gdje treba spojiti fazu i nulu

Sastaviti električne krugove s TTR-om potrebno je tek nakon što su prethodno crtani na papiru, jer nepravilno spojeni uređaji mogu otkazati zbog kratkog spoja.

Praktična uporaba uređaja

Opseg uporabe solid-state releja je prilično opsežan. Zbog visoke pouzdanosti i nedostatka potrebe za redovitim održavanjem, oni se često ugrađuju u teško dostupna područja opreme.

U mnogim relejima spajanje žica upravljačke petlje zahtijeva polaritet, što se mora uzeti u obzir tijekom ugradnje opreme

Glavna područja primjene TTR-a su:

• Termoregulacijski sustav s uporabom grijaćih elemenata;
• održavanje stabilne temperature u tehnološkim procesima;
• upravljanje radom transformatora;
• podešavanje osvjetljenja;
• sklopovi osjetnika kretanja, osvjetljenje, fotosenzori za uličnu rasvjetu i slično;
• upravljanje električnim motorima;
• neprekidni izvori napajanja.

S porastom automatizacije kućanskih aparata, čvrsti releji postaju sve rasprostranjeniji, a razvojem poluvodičkih tehnologija neprestano se otvaraju nova područja njihove primjene.

Po želji možete sami sastaviti solid-state rele. Detaljne upute nalaze se u ovaj članak.

Zaključci i korisni video na temu

Predstavljeni videozapisi pomoći će boljem razumijevanju rada solid-state releja i upoznavanju metoda njihove povezanosti.

Praktični prikaz rada jednostavnog SSD releja:

Analiza sorti i značajki rada solid-state releja:

Ispitivanje rada i stupnja zagrijavanja TTR:

Gotovo svi mogu montirati električni krug iz SSD-a i senzora.

Međutim, planiranje radnog kruga zahtijeva temeljna znanja iz područja elektrotehnike, jer neispravna veza može dovesti do strujnog udara ili kratkog spoja. No, kao rezultat ispravnih radnji, možete dobiti puno korisnih uređaja u svakodnevnom životu.

Postoji li nešto za nadopuniti ili imate pitanja o povezivanju i korištenju releja sa čvrstim naponom? Možete ostavljati komentare na publikaciju, sudjelovati u raspravama i dijeliti svoje vlastito iskustvo korištenjem takvih uređaja. Kontaktni obrazac nalazi se u donjem bloku.