Relee cu stare solidă: tipuri, aplicații practice, diagrame de cablare

Starterele și contactorii clasici devin treptat treaba din trecut. Locul lor în electronice auto, electrocasnice și automatizări industriale este ocupat de un releu cu stare solidă - un dispozitiv semiconductor în care nu există piese mobile.

Dispozitivele au diverse proiectări și diagrame de cablare, de care depind câmpurile lor de aplicare. Înainte de a utiliza dispozitivul, trebuie să înțelegeți principiul său de funcționare, aflați despre caracteristicile funcționării și conexiunii diferitelor tipuri de relee. Răspunsurile la aceste întrebări sunt detaliate în articol.

Dispozitiv de releu în stare solidă

Releele moderne cu stare solidă (TTR) sunt dispozitive semiconductoare modulare care sunt comutatoare electrice de alimentare.

Nodurile de lucru cheie ale acestor dispozitive sunt reprezentate de triaci, tiristori sau tranzistoare. TTR-urile nu au părți mobile, care diferă de releele electromecanice.

Dimensiunea releului cu stare solidă depinde în mare măsură de sarcina maximă admisibilă și de capacitatea de a îndepărta căldura prin transfer de căldură și convecție (+)

Structura internă a acestor dispozitive poate varia foarte mult în funcție de tipul de sarcină reglabilă și de circuitul electric.

Cele mai simple relee cu stare solidă includ următoarele noduri:

• nod de intrare cu siguranțe;
• lanț de declanșare;
• izolarea optică (galvanică);
• nod de comutare;
• circuite de protectie;
• ieșire nod la sarcină.

Nodul de intrare TTR este un circuit primar cu o rezistență conectată în serie. O siguranță în acest circuit este opțională. Sarcina nodului de intrare este de a accepta semnalul de control și de a transmite comanda comutatoarelor de comutare.

Cu curent alternativ, izolarea galvanică este utilizată pentru a separa controlul și circuitul principal. Principiul funcționării releului depinde în mare măsură de dispozitivul său.Circuitul de declanșare responsabil pentru procesarea semnalului de intrare poate fi inclus în unitatea de izolare optică sau amplasat separat.

Unitatea de protecție previne supraîncărcările și erorile, deoarece în cazul unei defecțiuni a dispozitivului, echipamentul conectat poate de asemenea să defecteze.

Principalul scop al releelor ​​cu stare solidă este închiderea / deschiderea rețelei electrice folosind un semnal de control slab. Spre deosebire de analogii electromecanici, acestea au o formă mai compactă și nu produc clicuri caracteristice în timpul funcționării.

Principiul de funcționare al TTR

Funcționarea unui releu cu stare solidă este destul de simplă. Majoritatea TTR-urilor sunt concepute pentru a controla automatizarea în rețele de 20-480 V.

Izolarea optică vă permite să creați semnale de control de putere minimă, ceea ce este extrem de important pentru senzorii care operează din surse autonome (+)

În versiunea clasică, în carcasa dispozitivului sunt incluse două contacte ale unui circuit comutat și două fire de control. Numărul acestora se poate schimba cu o creștere a numărului de faze conectate. În funcție de prezența tensiunii în circuitul de comandă, sarcina principală este pornită sau oprită de elementele semiconductoare.

O caracteristică a releelor ​​cu stare solidă este prezența unei rezistențe infinite. Dacă contactele dispozitivelor electromecanice sunt complet deconectate, atunci în stare solidă absența curentului în circuit este asigurată de proprietățile materialelor semiconductoare.

Prin urmare, la tensiuni mari, pot apărea curenți mici de scurgere care pot afecta negativ funcționarea echipamentului conectat.

Clasificarea releului în stare solidă

Scopul releului este divers, prin urmare, caracteristicile lor de proiectare pot varia foarte mult, în funcție de nevoile unui anumit circuit automat. TTR-urile sunt clasificate în funcție de numărul de faze conectate, tipul de curent de funcționare, caracteristicile de proiectare și tipul de circuit de control.

După numărul de faze conectate

Releele cu stare solidă sunt utilizate atât ca parte a electrocasnicelor, cât și în automatizarea industrială, cu o tensiune de funcționare de 380 V.

Prin urmare, aceste dispozitive semiconductoare, în funcție de numărul de faze, sunt împărțite în:

• monofazat;
• faza trei.

TTR monofazat permite lucrul cu curenți de 10-100 sau 100-500 A. Controlul lor se realizează cu ajutorul unui semnal analogic.

Este recomandat să conectați fire de diferite culori la releul trifazat, astfel încât, atunci când instalați echipamentul, puteți să le conectați corect

Relee cu trei faze în stare solidă capabil să treacă curent în intervalul 10-120 A. Dispozitivul lor implică un principiu reversibil de funcționare, care asigură fiabilitatea reglării mai multor circuite electrice simultan.

Adesea SSR-urile trifazate sunt utilizate pentru a furniza un motor de inducție. În circuitul său de control, siguranțele rapide sunt incluse în mod necesar datorită curenților de intrare mari.

În funcție de tipul de curent de funcționare

Releele cu stare solidă nu pot fi configurate sau reprogramate, astfel încât acestea pot funcționa corect numai cu un anumit interval de parametri electrici de rețea.

În funcție de nevoi, TTR poate fi controlat de circuite electrice cu două tipuri de curent:

• DC;
• variabile.

În mod similar, este posibilă clasificarea TTR în funcție de tipul de tensiune de sarcină activă. Majoritatea releelor ​​din electrocasnice funcționează cu parametri variabili.

Curentul direct nu este utilizat ca principală sursă de energie electrică în nicio țară din lume, astfel încât releele de acest tip au un domeniu restrâns

Dispozitivele cu un curent de control constant se caracterizează printr-o fiabilitate ridicată și utilizează o tensiune de 3-32 V. pentru reglare. Rezistă la o gamă largă de temperatură (-30 .. + 70 ° C) fără modificări semnificative ale caracteristicilor.

Releele comandate de curent alternativ au o tensiune de control de 3-32 V sau 70-280 V.Se disting prin interferențe electromagnetice mici și viteză mare de răspuns.

După caracteristicile de proiectare

Releele cu stare solidă sunt adesea instalate în panoul electric comun al unui apartament, astfel încât multe modele au un bloc de montare pentru montarea pe o șină DIN.

În plus, există radiatoare speciale situate între TTR și suprafața de sprijin. Acestea vă permit să răciți dispozitivul la încărcături mari, menținând în același timp performanțele acestuia.

Releul este montat pe o șină DIN în principal printr-un suport special, care are o funcție suplimentară - elimină excesul de căldură în timpul funcționării

Între releu și radiator, se recomandă aplicarea unui strat de pastă termică, care mărește suprafața de contact și crește transferul de căldură. Există, de asemenea, TTR-uri concepute pentru fixarea pe perete cu șuruburi obișnuite.

După tipul schemei de control

Nu întotdeauna principiul funcționării unei tehnologii de relee reglabile necesită funcționarea sa instantanee.

Prin urmare, producătorii au dezvoltat mai multe scheme de control TTR care sunt utilizate în diverse domenii:

1. Controlați „prin zero”. Această opțiune de control al unui releu cu stare solidă presupune funcționarea numai atunci când valoarea tensiunii este 0. Este utilizată la dispozitive cu sarcini capacitive, rezistive (încălzitoare) și slabe inductive (transformatoare).
2. clipă. Se utilizează atunci când este necesar un funcționare cu releu ascuțit atunci când este aplicat un semnal de control.
3. fază. Presupune reglarea tensiunii de ieșire prin modificarea parametrilor curentului de comandă. Este utilizat pentru a schimba fără probleme gradul de încălzire sau iluminare.

Releele cu stare solidă diferă în mulți alți parametri, mai puțin importanți. Prin urmare, atunci când achiziționați un TTR, este important să înțelegeți schema de funcționare a echipamentului conectat pentru a achiziționa cel mai potrivit dispozitiv de reglare.

Trebuie furnizată o rezervă de energie, deoarece releul are o resursă operațională care este consumată rapid cu supraîncărcări frecvente.

Avantajele și dezavantajele TTR

Releele cu stare solidă nu sunt în zadar care să nu înlăture starterele și contactoarele convenționale de pe piață. Aceste dispozitive cu semiconductor au multe avantaje față de omologii electromecanici, ceea ce face consumatorii să opteze pentru acestea.

Releul pentru microcircuite are dimensiuni compacte și este foarte limitat de curentul maxim transmis. Se fixează în principal prin lipirea picioarelor speciale

Aceste avantaje includ:

1. Consum redus de energie (cu 90% mai puțin).
2. Dimensiuni compacte pentru montarea dispozitivelor într-un spațiu limitat.
3. Viteză mare de pornire și oprire
4. Zgomot redus de funcționare; nu există clicuri caracteristice unui releu electromecanic.
5. Nu se așteaptă nicio întreținere.
6. Durată lungă de viață datorită unei resurse de sute de milioane de operațiuni.
7. Datorită posibilităților largi de modificare a componentelor electronice, TTR-urile au câmpuri de aplicare extinse.
8. Lipsa interferențelor electromagnetice în funcționare.
9. Este exclusă corupția contactelor din cauza șocului mecanic.
10. Lipsa contactului fizic direct între circuitele de comandă și comutare.
11. Posibilitatea de a regla sarcina.
12. Prezența în TTR pulsat a circuitelor automate care protejează împotriva supraîncărcărilor.
13. Posibilitatea utilizării în atmosfere explozive.

Avantajele indicate ale releelor ​​cu stare solidă nu sunt întotdeauna suficiente pentru funcționarea normală a echipamentului. De aceea, încă nu au înlocuit complet contactoarele electromecanice.

Pentru funcționarea stabilă a releelor ​​puternice în stare solidă, este importantă disiparea căldurii, deoarece la temperaturi ridicate tensiunea de încărcare este brusc distorsionată (+)

TTR prezintă, de asemenea, dezavantaje care nu le permit să fie utilizate în multe cazuri.

Minusurile includ:

1. Incapacitatea majorității dispozitivelor cu tensiuni peste 0,5 kV.
2. Cost ridicat.
3. Sensibilitate la curenți mari, în special în circuitele de pornire ale motoarelor electrice.
4. Restricții de utilizare în condiții de umiditate ridicată.
5. O scădere critică a performanței la temperaturi sub 30 ° C îngheț și peste 70 ° C căldură.
6. Carcasa compactă duce la încălzirea excesivă a dispozitivului la sarcini destul de mari, ceea ce necesită utilizarea dispozitivelor speciale de răcire pasive sau active.
7. Posibilitatea de a topi dispozitivul de la încălzire în timpul unui scurtcircuit.
8. Microcurentele în starea închisă a releului pot fi critice pentru funcționarea echipamentului. De exemplu, lămpile fluorescente conectate la rețea pot clipi periodic.

Astfel, releele cu stare solidă au aplicații specifice. În lanțurile de echipamente industriale de înaltă tensiune, utilizarea acestora este brusc limitată datorită proprietăților fizice imperfecte ale materialelor semiconductoare.

Cu toate acestea, în aparatele de uz casnic și în industria auto, TTR-urile ocupă o poziție puternică datorită proprietăților lor pozitive.

Scheme de cablare posibile

Schemele de conectare a releului cu stare solidă pot fi foarte diverse. Fiecare circuit electric este construit pe baza caracteristicilor sarcinii conectate. La circuit pot fi adăugate siguranțe, controlere și dispozitive de control suplimentare.

Datorită faptului că circuitele de control și încărcările dispozitivului nu se suprapun, caracteristicile lor electrice pot diferi în funcție de orice parametri (+)

În continuare, vor fi prezentate cele mai simple și comune scheme de conexiune TTR:

• normal deschis;
• cu circuit conectat;
• normal închis;
• trei faze;
• reversibile.

Circuit normal (deschis) - un releu, a cărui sarcină este alimentată în prezența unui semnal de control. Adică echipamentul conectat este oprit atunci când intrările 3 și 4 sunt dezactivate.

Înainte de a cumpăra un releu, este necesar să se determine tipul de stare inițială necesară (închis sau deschis) pentru a asigura funcționarea corectă a echipamentului conectat (+)

Circuit normal închis - este menit un releu, sarcina în care este alimentată în absența unui semnal de control. Adică echipamentul conectat este în stare de funcționare cu intrări 3 și 4 dezactivate.

Există o schemă de conectare a releului cu stare solidă în care tensiunea de comandă și sarcină sunt aceleași. Această metodă poate fi utilizată simultan pentru lucrul în rețelele de curent continuu și de curent alternativ.

Relee trifazate conectate după principii ușor diferite. Persoanele de contact pot fi conectate în opțiunile „Steaua”, „Triunghiul” sau „Steaua cu neutru”.

Alegerea unei scheme de conectare a releului trifazice depinde în mare măsură de caracteristicile funcționării echipamentului conectat la acesta ca sarcină

Relee de inversare în stare solidă se aplică în motoare electrice în regimul corespunzător. Sunt fabricate într-o versiune trifazată și includ două bucle de control.

Dacă este important ca releul să respecte polaritatea conexiunii contactelor, atunci marcajul va indica întotdeauna unde se conectează faza și zero

Este necesară asamblarea circuitelor electrice cu TTR-uri după ce acestea au fost pre-desenate pe hârtie, deoarece dispozitivele conectate necorespunzător pot defecta din cauza unui scurtcircuit.

Utilizarea practică a dispozitivelor

Domeniul de utilizare a releelor ​​cu stare solidă este destul de extinsă. Datorită fiabilității ridicate și a lipsei de nevoie de întreținere regulată, acestea sunt adesea instalate în zonele greu accesibile.

În multe relee, conectarea firelor buclei de control necesită polaritate, care trebuie luată în considerare în timpul instalării echipamentului

Principalele domenii de aplicare a TTR sunt:

• Sistem de termoreglare cu utilizarea elementelor de încălzire;
• menținerea unei temperaturi stabile în procesele tehnologice;
• controlul funcționării transformatorului;
• reglarea iluminatului;
• circuite pentru senzori de mișcare, iluminare, fotosensori pentru iluminat stradal și altele asemenea;
• control motor electric;
• alimentări neîntrerupte.

Odată cu creșterea automatizării aparatelor electrocasnice, releele cu stare solidă sunt din ce în ce mai răspândite, iar dezvoltarea tehnologiilor semiconductoare deschide constant noi domenii de aplicare a acestora.

Dacă doriți, puteți asambla singur un releu cu stare solidă. Instrucțiuni detaliate sunt prezentate în acest articol.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipurile prezentate vă vor ajuta să înțelegeți mai bine funcționarea releelor ​​în stare solidă și să faceți cunoștință cu metodele de conectare a acestora.

O demonstrație practică a funcționării unui releu cu stare solidă:

Analiza soiurilor și caracteristicilor funcționării releelor ​​cu stare solidă:

Testarea funcționării și a gradului de încălzire a TTR:

Aproape toată lumea poate monta un circuit electric dintr-un releu de stare solidă și un senzor.

Cu toate acestea, planificarea unui circuit de lucru necesită cunoștințe de bază în inginerie electrică, deoarece conectarea necorespunzătoare poate duce la șoc electric sau la scurtcircuite. Dar, ca urmare a acțiunilor corecte, puteți obține o mulțime de dispozitive utile în viața de zi cu zi.

Există ceva de completat sau aveți întrebări despre conectarea și utilizarea releelor ​​cu stare solidă? Puteți lăsa comentarii despre publicație, participa la discuții și împărtășiți propria experiență folosind astfel de dispozitive. Formularul de contact se află în blocul inferior.