Félvezető relék: típusok, gyakorlati alkalmazások, kapcsolási rajzok

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 tanulnia 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 nincs mozgó része, ez különbözik az elektromechanikus reléktől.

A szilárdtest relé nagysága nagyban függ a megengedett legnagyobb terheléstől és annak képességétől, hogy hőt továbbítson 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 (galvanikus) szigetelés;
• 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 készüléktől.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 félvezető elemek kapcsolják be vagy ki.

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 közötti áramerősségre képesek. Eszközük megfordítható működési elvet tartalmaz, amely biztosítja a több elektromos áramkör egyidejű szabályozásának megbízhatóságát.

Gyakran háromfázisú SSR-ket használnak indukciós motor biztosítására. 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:

• DC;
• változókat.

Hasonlóképpen lehetséges a TTR 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 megbízhatóság jellemzi, és szabályozásukhoz 3-32 V feszültséget használnak, amelyek széles hőmérsékleti tartományt (-30 .. + 70 ° C) ellenállnak a jellemzők jelentős változása nélkül.

A váltakozó árammal vezérelt relék szabályozási feszültsége 3–32 V vagy 70–280 V.Az alacsony elektromágneses interferencia és a nagy válaszsebesség jellemzi őket.

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 rendelkezik - eltávolítja a fölösleges hőt működés 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 a 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:

1. Vezérlés "nullán keresztül". A szilárdtestrelé vezérlésének ez a lehetősége csak akkor működik, ha a feszültség értéke 0. Ezt kapacitív, ellenállásos (melegítők) és gyenge induktív (transzformátorok) terhelésű készülékekben használják.
2. azonnali. Ezt akkor használják, amikor éles relé működésre van szükség, ha vezérlőjelet adnak.
3. fázis. A kimeneti feszültség szabályozását feltételezi a vezérlőáram paramétereinek megváltoztatásával. Arra szolgál, hogy simán megváltoztassa a fűtés vagy a világítás fokát.

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 másolatokkal szemben, amelyek miatt a fogyasztók választhatnak.

A mikroáramkör reléje kompakt méretekkel rendelkezik, és nagyon korlátozott a maximális átviteli árammal. Rögzítésük elsősorban speciális lábak forrasztásával történik

Ezek az előnyök magukban foglalják:

1. Alacsony energiafogyasztás (90% -kal kevesebb).
2. Kompakt méretek korlátozott helyen történő felszereléshez.
3. Magas indítási és leállási sebesség
4. Csökkent működési zaj; nincsenek kattintások, amelyek az elektromechanikus relére jellemzőek.
5. Nem várható karbantartás.
6. Hosszú élettartam több millió millió műveletnek köszönhetően.
7. Az elektronikus alkatrészek módosítására vonatkozó széles lehetőségek miatt a TTR-ek kiterjesztett alkalmazási területeket kínálnak.
8. Elektromágneses zavarok hiánya működés közben.
9. Az érintkezők mechanikus ütés miatti megrongálódása kizárt.
10. A vezérlő és a kapcsoló áramkörök közötti közvetlen fizikai kapcsolat hiánya.
11. A terhelés szabályozásának képessége.
12. A túlterheléstől védő automatikus áramkörök jelenléte az impulzusos TTR-ben.
13. 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 magasabb 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:

1. A legtöbb, 0,5 kV feletti feszültségű készülék képtelensége.
2. Magas költségek.
3. Érzékenység a nagy áramokkal szemben, különösen az elektromos motorok indító áramköreiben.
4. Használat korlátozásai magas páratartalom mellett.
5. A teljesítmény kritikus csökkenése 30 ° C fagy alatti hőmérsékleten és 70 ° C feletti hőn.
6. A kompakt tok miatt az eszköz túl magas hevítést érhet el állandóan magas terheléseknél, ami speciális passzív vagy aktív hűtőberendezések használatát igényli.
7. Az a képesség, hogy megolvassza a készüléket a rövidzárlat során a melegítésből.
8. A relé zárt állapotában levő mikroáramok kritikusak lehetnek a berendezés működése szempontjából. Például a hálózathoz csatlakoztatott fénycsövek rendszeresen villoghatnak.

Így a szilárdtest reléknek speciális alkalmazások vannak. A nagyfeszültségű ipari berendezések láncaiben használatuk élesen korlátozott a félvezető anyagok tökéletlen fizikai tulajdonságai miatt.

A háztartási készülékekben és az autóiparban azonban a TTR pozitív tulajdonságai miatt erős pozíciót foglal el.

Lehetséges kapcsolási rajzok

A szilárdtest 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 paraméterenként eltérhetnek (+)

Ezután bemutatjuk a legegyszerűbb és leggyakoribb TTR csatlakozási sémákat:

• általában nyitott;
• csatlakoztatott áramkörrel;
• általában zárt;
• a három-fázisú;
• visszafordítható.

Általában nyitott (nyitott) áramkör - relé, amelynek terhelése vezérlőjel jelenlétében feszültség alatt áll. Vagyis a csatlakoztatott berendezés kikapcsol, amikor a 3 és 4 bemenetek áramtalanítottak.

Relé vásárlása előtt meg kell határozni a szükséges kezdeti állapot típusát (zárt vagy nyitott) a csatlakoztatott készülék megfelelő működésének biztosítása érdekében (+)

Normál esetben 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 területeire telepítik.

Számos relében a vezérlőhurok vezetékeinek csatlakoztatása polaritást igényel, amelyet figyelembe kell venni a felszerelés során

A TTR fő alkalmazási területei:

• Hőszabályozó rendszer fűtőelemekkel;
• stabil hőmérséklet fenntartása a technológiai folyamatokban;
• transzformátor működésének vezérlése;
• világítás beállítása;
• mozgásérzékelő áramkörök, világítás, fényérzékelők utcai világításhoz és hasonlók;
• elektromos motor vezérlés;
• szünetmentes tápegységek.

A háztartási készülékek automatizálódásának növekedésével a szilárdtest relék egyre szélesebb körben elterjedtek, és a félvezető technológiák fejlesztése folyamatosan új területeket nyit meg alkalmazásukban.

Kívánság szerint maga készíthet szilárdtestreléket is. A részletes utasítások a következő nyelven találhatók: ez a cikk.

Következtetések és hasznos videó a témáról

A bemutatott videók segítenek jobban megérteni a szilárdtest relék működését, és megismerkedhetnek a csatlakoztatásuk módszerével.

Egy egyszerű félvezető relé működésének gyakorlati bemutatása:

A szilárdtest relék működésének fajtáinak és jellemzőinek elemzése:

A TTR működésének és fűtési fokának 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. A helyes műveletek eredményeként azonban 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.