устройство, принцип работы, виды, схемы подключения

При организации логических схем управления оборудованием в качестве коммутаторов используются различные виды реле. В связи с развитием и совершенствованием полупроводниковых приборов на смену классическим логическим элементам пришло твердотельное реле (ТТР). Для чего используется, как устроен и как функционирует данный вид устройств, мы рассмотрим в данной статье.

Назначение

Сфера применения твердотельного реле достаточно обширна и охватывает самые разнообразные отрасли промышленности и народного хозяйства. Их используют в таких системах, где по условиям эксплуатации можно исключить периодический контроль состояния коммутатора. Твердотельные приборы устанавливаются в оборудовании с частыми коммутациями, где классические подвижные контакты не справляются с работой и перегорают. Или в таких электроустановках, где недопустимо искрообразование при разрывании или замыкании цепи контактной группой.

Помимо этого твердотельные реле характеризуются малыми габаритами, что делает их весьма привлекательной альтернативой для слаботочного оборудования.

Они применяются в электронике и бытовых устройствах, а также труднодоступных местах, где после ввода прибора в работу отсутствует возможность технического обслуживания.

Основными направлениями, в которых вы часто встретите твердотельное реле, являются:

• нагревательные электроприборы с ТЭНами, спиралями для контроля температуры нагревания;
• контроль температурных режимов в технологических процессов;
• отслеживание рабочих режимов силовых трансформаторов;
• регулировка степени освещенности или включение освещения в зависимости от времени суток;
• применение в качестве датчика движения;
• включение и отключения электродвигателей, переключение различных режимов их работы;
• в качестве электронных ключей силовых и слаботочных электроустановок;
• как коммутаторы станочного оборудования, в котором нужна высокая частота срабатывания;
• для переключения позиций в источниках бесперебойного питания.

Стоит отметить, что повсеместная автоматизация технологических процессов все чаще задействует твердотельное реле в качестве коммутационного устройства.

Устройство

Конструктивно твердотельное реле представляет собой расширенный вариант полупроводникового ключа. В состав устройства входят резисторы, транзисторы, симисторы или тиристоры, которые и лежат в основе их работы. За счет того, что вся конструкция имеет монолитную структуру – единый блок, реле  и получило название твердотельного.

Рис. 1. Устройство твердотельного реле

Условно все устройство можно разделить на несколько блоков:

• Входной узел – используется для подачи управляющего сигнала. В состав узла входит токоограничивающий резистор и устройство для передачи сигнала на коммутирующий элемент.
• Триггерный узел – применяется для обработки получаемых сигналов. Как правило, является частью линии оптической развязки, но может устанавливаться и отдельно от нее.
• Узел оптической развязки – осуществляет гальваническое разделение основного участка и контролирующего. Является неотъемлемой составляющей реле переменного тока. От конструктивных особенностей этого узла напрямую зависит принцип действия коммутатора.
• Цепь коммутации – производит включение и отключение линии питания нагрузки. Функционирует по принципу запирания и отпирания p-n перехода, поэтому классического переключения в твердотельных реле не происходит.
• Цепи защиты – осуществляют устранение помех, защищают твердотельное реле от перегрузок и токов коротких замыканий. По месту расположения бывают внутренней и внешней установки.
• Выходной узел – используется для подключения нагрузки, как правило, представлен парой контактов или клемм.

Следует отметить, что в зависимости от типа твердотельного реле, состав основных блоков может существенно отличаться. Поэтому определенные модели могут обходиться без некоторых из вышеперечисленных узлов.

Принцип работы

В зависимости от вида твердотельного реле, может отличаться и принцип его действия.

В основе работы лежит два сигнала – управляющий и управляемый, которые могут генерироваться и передаваться различным способом. Поэтому в качестве примера мы рассмотрим одну из разновидностей данного устройства, функционирующего посредством оптрона.

Рис. 2. Принцип действия твердотельного реле

Оптрон, в соответствии с п.1.1 ГОСТ 29283-92 осуществляет генерацию электромагнитных или световых импульсов с определенными параметрами. В соответствии с которым и происходит взаимодействие его компонентов. Конструктивно оптрон представляет собой оптическую пару – светодиод и фотодиод, установленные в разных блоках твердотельного реле.

При подаче питания на входной узел твердотельного реле начнется протекание тока через цепь светодиода. В результате чего световое излучение попадет на фотодиод. При достижении световым потоком заданной интенсивности, фотодиод установит рабочие параметры для цепи нагрузки и произведет коммутацию нагрузки.

Отличия от электромеханических реле

Рис. 3. Отличия между электромеханическим и твердотельным реле

Если рассматривать основные отличия, то они заключаются в принципе реализации логических операций. Так, в соответствии с п. 3.1.1 ГОСТ IEC 61810-7-2013 под электромеханическим реле следует понимать такое устройство, в котором операции производятся за счет движения механических элементов. В частности, на катушку индуктивности подается управляющий импульс, который создает достаточный электромагнитный поток для перемещения сердечника. Механически сердечник соединяется с контактной группой, которая замыкается и размыкается в зависимости от управляющего сигнала.

Твердотельное реле, в свою очередь, не имеет подвижных частей, а изменение логического состояния производится путем перевода полупроводникового элемента из открытого состояния в закрытое, и, наоборот. Поэтому основным отличием от электромеханических моделей является отсутствие подвижных контактов.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели для замены вышедшего со строя твердотельного реле или для установки в новом оборудовании необходимо руководствоваться основными характеристиками прибора.

К основным параметрам относятся:

• Класс и величина напряжения на входе и выходе устройства;
• Сопротивление твердотельного элемента или потребляемая мощность;
• Ток срабатывания – определяет рабочие параметры перехода из одного логического состояния в другое;
• Перегрузочная способность – кратная величина номинальному току;
• Электрическая прочность изоляции;
• Тип монтажа – наличие крепежных деталей или пайка на выводы;
• Материал, из которого изготовлено реле;
• Габаритные размеры;
• Наличие дополнительных функций.

Все характеристики твердотельных реле будут отличаться в зависимости от вида конкретного устройства.

Виды

Разделение по видам обуславливается как рабочими параметрами некоторых устройств, так и сферой их применения. Поэтому, классификация твердотельных реле осуществляется по нескольким факторам, определяющим тот или иной параметр.

Так, все логические элементы, в зависимости от рода тока, подразделяются на две группы – реле постоянного и переменного тока.

Первые отличаются высокой надежностью и отлично справляются с поставленными задачами, как при низких, так и при высоких температурах. Второй вид обладает высокой скоростью срабатывания.

В зависимости от количества подключаемых фаз все твердотельные реле подразделяются на однофазные и трехфазные. Первый вид обеспечивает питание однофазной нагрузки или устройств постоянного тока. Трехфазные, в большинстве случаев, используются для питания электродвигателей, но встречаются коммутаторы и для других типов оборудования.

Рис. 4. Трехфазные и однофазные твердотельные реле

По типу управления различают следующие виды:

• Фазовое – плавно изменяет напряжение на выходе в процентном соотношении;
• Мгновенное – производит переключение мгновенно;
• При переходе через 0 – переключение осуществляется только при достижении синусоидой нулевого значения.

В зависимости от пропускаемой нагрузки, все устройства могут подразделяться на слаботочные и силовые. Первые устанавливаются в цепи управления, вторые используются для питания мощного бытового и промышленного оборудования.

Схемы подключения

На практике существует несколько вариантов подключения твердотельного реле к цепи питания и управления. Так, в зависимости от величины и рода питающего напряжения выделяют схему постоянного и переменного тока:

Рис. 5. Схема подключения твердотельного реле на 230 В

Как видите, здесь от фазного и нейтрального проводника напряжение подается и на цепь управления (выводы 3 и 4), и к нагрузке. Через выводы 1 и 2 фазный проводник устанавливается в коммутацию твердотельного реле для питания потребителя. Включение и отключение производится путем замыкания контактной группы К1 в цепи управления.

Еще один вариант схемы – управление нагрузкой посредством низковольтного сигнала:

Рис. 6. Питание твердотельного реле низким напряжением

В таком случае напряжение сети изначально подается на блок питание, где оно преобразуется и понижается. А затем через контакты К1 поступает в цепь управления твердотельного реле на выводы 3 и 4. Питание нагрузки происходит по тому же принципу, что и в предыдущем случае.

Помимо этого схемы подключения твердотельных реле подразделяются на две категории – нормально открытые и нормально закрытые. Первый вариант подразумевает такой принцип действия, когда подача напряжения на цепь управления подает напряжение к нагрузке.

Рис. 7. Нормально открытая схема твердотельного реле

Второй вариант схемы при подаче напряжения в цепь управления отключает питание нагрузки.

Рис. 8. Нормально закрытая схема твердотельного реле

Помимо этого существует трехфазная схема питания для соответствующего типа нагрузки:

Рис. 9. Трехфазная схема подключения твердотельного реле

Как видите на схеме, здесь используется трехфазное твердотельное реле. Для цепи управления используется пониженное напряжение, подаваемое от преобразователя. Линия трехфазного питания подключается к выводам A1, B1, C1, а трехфазный электродвигатель к выводам A2, B2, C2.

Достоинства и недостатки

Данный вид логических элементов характеризуется рядом плюсов и минусов в эксплуатации. К основным преимуществам твердотельных реле относятся:

• Длительный срок эксплуатации в сравнении с электромеханическими моделями;
• Может выполнять значительно больше коммутаций до наработки на отказ;
• Бесшумность в работе;
• Небольшой размер и вес;
• Отсутствует механический износ контактной группы из-за их отсутствия;
• Возможность установки в пожароопасных и взрывоопасных зонах за счет отсутствия искр в процессе коммутации;
• Может работать без скачков напряжения и тока, чем в значительной мере нивелирует переходные процессы;
• Внутреннее сопротивление практически не меняется в процессе эксплуатации;
• Практически невосприимчивы к воздействию вибрации, оседанию пыли, электромагнитным полям.

Но, вместе с тем, твердотельные реле обладают и некоторыми недостатками. Существенной проблемой является нелинейная вольтамперная характеристика. В отключенном состоянии сопротивление p-n хоть и большое, но не бесконечное, чем обуславливаются токи утечки. Во включенном состоянии сопротивление полупроводника обуславливает нагрев твердотельного элемента и необходимость его принудительного охлаждения в силовых реле.

Также к недостаткам относят необходимость принятия мер против ошибочного срабатывания. При пробое твердотельные реле часто остаются во включенном состоянии, что создает опасность для оборудования и эксплуатационного персонала. За счет наличия p-n перехода пропускание тока в обратном направлении происходит не мгновенно. Одной из наибольших проблем является перегрузка, из-за которой реле мгновенно выходит со строя.

Твердотельное реле | Практическая электроника

Что такое твердотельное реле

Твердотельное реле (ТТР) или в буржуйском варианте Solid State Relay (SSR) – это особый вид реле, которые выполняют те же самые функции, что и электромагнитное реле, но имеет другую начинку, состоящую из полупроводниковых радиоэлементов, которые имеют  своем составе силовые ключи на тиристорах, симисторах или мощных транзисторах.

Виды твердотельных реле

Выглядеть ТТР могут по-разному. Ниже на фото слаботочные реле

Такие релe используются в печатных платах и предназначены для коммутации (переключения)  малого тока и напряжения.

На ТТР строят также сразу готовые модули входов-выходов, которые используются в промышленной автоматике

А вот так выглядят реле, используемые в силовой электронике, то есть в электронике, которая коммутирует большую силу тока. Такие реле используется в промышленности в блоках управления станков ЧПУ и других промышленных установках

Слева однофазное реле, справа трехфазное.

Если через коммутируемые контакты силовых  реле будет проходить приличный ток, то корпус реле будет очень сильно греться. Поэтому, чтобы реле не перегревались и не выходили из строя, их ставят  на радиаторы, которые рассеивают тепло в окружающее пространство.

Твердотельные реле по типу управления

ТТР могут управляться с помощью:

1) Постоянного тока. Его диапазон составляет от 3 и до 32 Вольт.

2) Переменного тока. Диапазон переменного тока составляет от 90 и до 250 Вольт. То есть такими реле можно спокойно управлять с помощью сетевого напряжения 220 В.

3) С помощью переменного резистора. Значение переменного резистора может быть в диапазоне от 400 и до 600 Килоом.

Твердотельные реле по типу переключения

С коммутацией перехода через ноль

Посмотрите внимательно на диаграмму

Такие ТТР на выходе коммутируют переменный ток. Как вы здесь можете заметить, когда мы подаем на вход такого реле постоянное напряжение, у нас коммутация на выходе происходит не сразу, а только тогда, когда переменный ток  достигнет нуля. Выключение происходит подобным образом.

Для чего это делается? Для того, чтобы уменьшить влияние помех на нагрузках и уменьшить импульсный бросок тока, который может привести к выходу нагрузки из строя, если тем более нагрузкой будет являться схема на полупроводниковых радиоэлементах.

Схема подключения и внутреннее строение такого ТТР выглядит примерно вот так:

управление постоянным токомуправление переменным током

Мгновенного включения

Здесь все намного проще. Такое реле сразу начинает коммутировать нагрузку при появлении на нем управляющего напряжения. На диаграмме видно, что выходное напряжение появилось сразу, как только мы подали управляющее напряжение на вход. Когда мы уже снимаем управляющее напряжение, реле выключается также, как и ТТР с контролем перехода через ноль.

В чем минус данного ТТР? При подаче на вход управляющего напряжения, у нас на выходе могут возникнуть броски тока,  а в следствии и электромагнитные помехи. Поэтому, данный тип реле не рекомендуется использовать в радиоэлектронных устройствах, где есть шины передачи данных, так как в этом случае помехи могут существенно помешать передаче информационных сигналов.

Внутреннее строение ТТР и схема подключения нагрузки выглядят примерно вот так:

С фазовым управлением

Здесь все намного проще. Меняя значение сопротивления, мы тем самым меняем мощность на нагрузке.

Примерная схема подключения выглядит вот так:

Работа твердотельного реле

В гостях у нас ТТР фирмы FOTEK:

Давайте разберемся с его обозначениями.  Вот небольшая табличка-подсказка для этих типов реле

Давайте еще раз взглянем на наше ТТР

SSR – это значит однофазное твердотельное реле.

40 – это на какую максимальную силу тока она рассчитана. Измеряется в Амперах и в данном случае составляет 40 Ампер. 

D – тип управляющего сигнала. От значения Direct Current – что с буржуйского – постоянный ток. Управление ведется постоянным током от 3 и до 32 Вольт. Этого диапазона хватит самому заядлому разработчику радиоэлектронной аппаратуры. Для особо непонятливых даже написано Input, показан диапазон и фазировка напряжения. Как вы видите, на контакт №3 мы подаем “плюс”, а на №4 мы подаем “минус”.

А – тип коммутируемого напряжения. Alternative current – переменный ток. Цепляемся в этом случае к выводам №1 и №2. Можем коммутировать диапазон от 24 и  до 380 Вольт переменного напряжения.

Для опыта нам понадобится лампа  накаливания на 220 Вольт и простая вилка со шнуром. Соединяем лампу со шнуром только в одном месте:

В разрыв вставляем наше  твердотельное реле

Втыкаем вилку в розетку и…

Нет… не хочет… Чего-то не хватает…

Не хватает управляющего напряжения! Выводим напряжение от Блока питания  от 3 и до 32 Вольт постоянного напряжения. В данном случае я взял 5 Вольт. Подаю на управляющие контакты и…

О чудо! Лампочка загорелась!  Это значит, что контакт №1 замкнулся с контактом №2. О срабатывании реле нам также говорит и светодиод на корпусе самого реле. 

Интересно, какую силу тока потребляют управляющие контакты реле? Итак, имеем на блоке 5 Вольт.

А сила тока получилась 11,7 миллиампер! Можно управлять хоть микроконтроллером!

Плюсы и минусы твердотельного реле

Плюсы

• включение  и выключение цепей без электромагнитных помех
• высокое быстродействие
• отсутствие шума и дребезга контактов
• продолжительный период работы (свыше МИЛЛИАРДА срабатываний)
• возможность работы во взрывоопасной среде, так как нет дугового разряда
• низкое энергопотребление (на 95% (!) меньше, чем у обычных реле)
• надёжная изоляция между входными и коммутируемыми цепями
• компактная герметичная конструкция, стойкая к вибрации и ударным нагрузкам
• небольшие размеры и хорошая теплоотдача (если конечно использовать термопасту и хороший радиатор)

Минусы:

Схемы подключения и особенности использования твердотельных реле | Электрик Инфо

Твердотельное реле — это устройство, построенное на полупроводниковых элементах и силовых ключах, таких как симисторы, биполярные или МОП-транзисторы. В англоязычных источниках твердотельные реле называют SSR от Solid State Relay (что в дословном переводе эквивалентно русскому названию).

Как и у электромагнитных реле и других коммутационных приборах они предназначены для управления слабым сигналом нагрузкой с бо́льшим напряжением или током.

На самом деле схема подключения твердотельных реле почти ничем не отличается от обычных. Как правильно подключить? Давайте разбираться.

Если вам нужно заменить обычное реле 220В с управлением от переменного тока 220В – используйте следующую схему, на примере LDG LDSSR-10AA-H. На схеме для примера изображено подключение через обычный выключатель или тумблер. Вместо этого сигнал включения может подаваться от термостата, регулятора и других устройств.

Если вам нужно управлять с помощью низковольтного сигнала цепью 220В, то можно использовать FOTEK HPR-80AA.

В этой схеме в качестве источника низкого напряжения постоянного тока используется блок питания 12VDC, которые широко распространены как блоки питания для светодиодных лент. Кстати вы даже можете управлять таким твердотельным реле подав на вход напряжение от зарядного устройства мобильного телефона, ведь на его выходе 5В, что больше минимального сигнала в 3В.

Учтите и то, что напряжение управления нужно отключать полностью, так как у каждого реле есть определенные параметры, при которых оно работает, например, у приведенного выше напряжение отключения порядка 1 вольта, а сработать оно может не при 3 номинальных вольтах, а уже при 2.5 (данные приведены усредненные, для примера, и могут отличаться в зависимости не только от конкретного изделия, но и от условий окружающей среды и монтажа.)

Но напомним, что есть и реле с фазовым методом управления. Схемы подключения таких реле проиллюстрированы далее (иллюстрация из инструкции к ним).

Вопрос – для чего нужны такие реле и где их используют? Поиск ответа на данный вопрос был недолгим, стоило мне ввести начало запроса и сразу выдало варианты использования в качестве силового ключа для управления нагревательными элементами от терморегуляторов с выходом 4-20 мА или 0-10В.

Кстати, для промышленного применения есть и отечественные разработки, например, ОВЕН ТРМ132 и другие модели, которые могут работать с выходными сигналами 4-20мА и 0-10В.

Однако использование твердотельного реле для управления мощной нагрузкой невозможно без охлаждения. Для этого используют пассивное (простой радиатор) или активное охлаждение (радиатор+кулер).

Рекомендации о выборе кулеров приводятся в технической документации на конкретное твердотельное реле, поэтому давать универсальные советы нельзя.

Заключение

Твердотельные реле могут использоваться как замена электромеханическим в ряде случаев. Самыми популярными вариантами в быту является замена контактора в электрокотле, по причине его громкого хлопка при включении, соответственно и включение ТЭНов станет бесшумным.

А также реализация различных мощных регуляторов мощности для тех же ТЭНов и прочего, для чего применяется твердотельное реле с аналоговым входом сигнала от переменного сопротивления (тип VA).  

Радиолюбители же могут собрать простейшее твердотельное реле, на основе оптодрайвера для симисторов с ZCC типа MOC3041 и подобных.

Я считаю, что это достойные изделия для использования их в различных средствах автоматизации, к тому же они не требуют обслуживания (разве что чистки радиаторов от пыли), а срок службы, можно сказать, что неограничен. Они прослужат в разы дольше чем контакторы при условии отсутствия перегрузок, перегрева, КЗ и импульсных перенапряжений!

Смотрите также:

Что такое твердотельное реле и как его правильно использовать

Устройство и примеры применения реле, как выбрать и правильно подключить реле

Как с помощью Ардуино безопасно управлять нагрузкой на напряжении 220 вольт

Донат на развитие проекта Электрик Инфо: Пожертвование на развитие сайта

схема подключения, устройство, характеристики и управление

На чтение 9 мин Просмотров 184 Опубликовано 03.06. 2019 Обновлено 23.05.2019

Для контроля различного электронного оборудования требуется прибор, отличающийся миниатюрными размерами и высокой степенью надежности. К таким устройствам относятся твердотельные реле постоянного и переменного тока. Они нашли свое применение в бытовых и промышленных условиях. Реле можно самостоятельно собрать и установить своими руками без особых трудностей. Единственный критерий, препятствующий широкому распространению устройства – его стоимость. Прежде чем использовать твердотельное реле, нужно разобраться с его параметрами, принципом работы, конструкцией.

Принцип работы

Устройство твердотельного реле

Твердотельное реле – это модульный полупроводниковый прибор, используемый для замыкания и размыкания электрических сетей. Он представлен в виде транзисторов, симисторов, тиристоров. Твердотельные реле также называются SSR (solid state relay).

Основные компоненты, из которых состоит реле:

• входной узел;
• предохранители;
• триггерная цепь;
• развязка;
• узел переключения;
• защитная цепь;
• выходной узел.

Большая часть твердотельных реле применяется для автоматики, подключенной к электросети 20-480 Вольт.

Принцип действия устройства прост. В корпус реле входят два контакта и два управляющих провода. Их число может изменяться в зависимости от фаз, которые были подключены. Под действием напряжения происходит переключение основной нагрузки.

Работая с реле, нужно учитывать, что под высокими напряжениями есть риск появления небольших токов утечки, которые могут навредить технике. Это связано с тем, что в реле остается небольшое сопротивление.

Известные модели

Расшифровка маркировки

Основные характеристики зависят от многих факторов. К популярным отечественным моделям, произведенным фирмами КИПпрбор, Протон, Cosmo, относятся:

• ТМ-О. Устройства со встраиваемой схемой «ноль», через которую проходит переход фазы.
• ТС. Модели, которые выключаются в любой момент времени.
• Наиболее популярные и используемые – ТМВ, ТСБ, ТСМ, ТМБ, ТСА. Они обладают выходной RC цепью.
• Тс/ТМ – силовые. Токи достигают значений 25 мА.
• ТСА, ТМА – применяются в чувствительных приборах.
• ТСБ, ТМБ – низковольтные модели. Напряжение не превышает 30 В.
• ТСВ, ТМВ – высоковольтные. Напряжение достигает 280 В.

К иностранным аналогам относятся изделия, произведенные фирмами Carlo Gavazzi, Gefran, CPC.

Расшифровка

Модели SSR, TSR (однофазные и трехфазные соответственно) являются самыми популярными. Их сопротивление равно 50 Мом и более при напряжении 500 В.

Записывается обозначение как SSR -40 D A H. SSR или TSR обозначает число фаз. 40 – нагрузка в Амперах. Буквой обозначается сигнал на входе (L 4-20 мА, D – 3-32 В при постоянном токе, V – переменное сопротивление, A – 80-250 В при переменном токе). Следующая буква – входное напряжение (А – переменное, D – постоянное). Последняя буква – диапазон выходных напряжений (Н – 90-480 В, нет буквы – 24-380 В).

Особенности работы с устройством

Реле однофазное 220В

При работе с твердотельным реле 220в (управление 220), нужно придерживаться следующих правил:

• Соединение должно осуществляться винтовым способом. Оно является достаточно надежным. Спайка частей не нужна, скрутка запрещена.
• Нельзя допускать попадания пыли, воды и металлических предметов на реле. Они приводят к выходу из строя компонента.
• Нельзя прикладывать недопустимые внешние воздействия на корпус. К ним относятся заливание жидкостью, удары, вибрации, падения.
• Не трогать прибор во время работы. Корпус нагревается, из-за чего человек может получить ожог.
• Не устанавливать реле рядом с легковоспламеняемыми предметами.
• Перед подключением цепи следует убедиться в корректности собранных соединений.
• При нагреве корпуса выше 60 градусов требуется установка дополнительного охлаждения с помощью радиаторов.
• Нельзя допускать появления короткого замыкания на выходе.

При соблюдении требований к эксплуатации реле будет выполнять свою работу надежно и качественно весь заявленный срок.

Преимущества и недостатки

Твердотельные реле имеют ряд положительных качеств перед электромеханическими аналогами. К ним относятся:

• Долговечность. Полупроводниковый прибор способен выдержать до десятков тысяч циклов включения и выключения.
• Создается качественное подключение.
• Грамотный контроль нагрузки.
• Высокое быстродействие.
• Отсутствие электромагнитных помех в замкнутой сети.
• Быстрое срабатывание.
• Бесшумность работы.
• Миниатюрные размеры.
• Отсутствие дребезгов контактов.
• Высокая производительность.
• Возможность плавного перехода между сетями постоянного и переменного тока. Зависит от мощности и типа прибора.
• Широкая область применения.
• Выдерживает перегрузки в 2000.
• Защита от резких и больших скачков напряжения и тока.

Есть и ряд минусов, из-за которых электромеханическое реле может быть выгоднее в применении. В первую очередь это высокая стоимость изделия и сложность его покупки. Приобрести твердотельные реле можно только в профессиональном специализированном магазине электронных компонентов. Сложности возникают и при первичной коммутации – могут появиться высокие скачки тока. Возникающие в процессе работы микротоки также негативно сказываются на реле.

На работу устройства накладываются и эксплуатационные требования – в помещении должен быть нормальный уровень пыли и влажности. Оптимальные значения можно найти в документации к реле.

Твердотельные реле не могут работать с приборами, напряжение которых превышает 0,5 кВ. Повышение рекомендуемых значений может привести к расплавлению контактов.

Области применения

Область применения

Несмотря на высокую цену, твердотельные реле активно применяются в различных сферах. Они успешно справляются со следующими задачами:

• Регулирование температуры с помощью тэна.
• Поддержка нужной температуры в технологических процессах.
• Коммутация управляющих цепей.
• Замена пускателей бесконтактного типа.
• Управление электрическими двигателями.
• Контроль нагрева трансформаторов.
• Регулирование уровня подсветки.

В каждом случае используется определенный тип реле.

Классификация твердотельных реле

Трехфазное реле

Полупроводниковые твердотельные реле можно классифицировать по разным показателям. По особенностям контролирующего и коммутируемого напряжения выделяют:

• Твердотельные реле постоянного тока. Их используют в цепях постоянного электричества с мощностью от 3 до 32 Ватт. Отличаются высокими удельными характеристиками, наличием светодиодной индикации, надежностью. Рабочий температурный диапазон достаточно широк и составляет от -30 до +70 градусов.
• Реле переменного тока. Они отличаются низким уровнем электромагнитных помех, отсутствием шумов, малым потреблением электроэнергии. Диапазон рабочих мощностей составляет от 90 до 250 Вт.
• Реле с ручным управлением. С помощью таких устройств можно самостоятельно регулировать режим работы.

По типу напряжения выделяются однофазные и трехфазные реле. Однофазные приборы используются в сетях с силой тока от 100 до 120 А или от 100 до 500 А. В них управление осуществляется за счет получения аналогового сигнала и переменного резистора. Трехфазные реле используются для коммутации на трех фазах одновременно. Сила тока 10-120 А. Трехфазные модели служат дольше однофазных.

В отдельную группу из трехфазных твердотельных реле выделяют устройства реверсивного типа. Они отличаются маркировкой и бесконтактным соединением. Основной функцией является надежная коммутация каждой цепи по отдельности. Они защищают цепь от ложных срабатываний. Основное применение нашли в асинхронных двигателях. Для работы с реле необходима установка предохранителя или варистора.

По методу коммутации реле классифицируются так:

• устройства емкостного или редуктивного типа, а также приборы слабой индукции;
• со случайным или мгновенным срабатыванием;
• с фазным управлением.

По конструкции можно выделить модели, устанавливающиеся на дин рейку и на специальную планку переходного типа.

Советы по выбору

Предохранитель от повышения нагрузок

Купить твердотельные реле можно только в специализированном магазине электронной техники.  Опытные специалисты помогут подобрать лучшее устройство для определенных целей. На стоимость изделия влияют следующие факторы:

• тип реле;
• наличие фиксирующих механизмов;
• материал корпуса;
• время включения;
• фирма-изготовитель и страна производства;
• мощность;
• необходимая энергия;
• габариты.

При покупке важно учесть, что должен быть запас по мощности, превышающий рабочую в несколько раз. Это убережет реле от поломок. Также дополнительно используются специальные предохранители. К самым надежным относятся:

• G R – используются в широком диапазоне нагрузок, отличаются высоким быстродействием.
• G S – работают во всем диапазоне токов. Надежно защищают устройство от превышения нагрузки электросети.
• A R – защищают компоненты полупроводникового устройства от короткого замыкания.

Такие приборы обеспечивают высокую защиту от поломок. Их стоимость сопоставима с ценой самого реле. Меньшими защитными свойствами и, соответственно, меньшей стоимостью обладают предохранители классов B, C, D.

Для надежной и стабильной работы реле нужно подобрать охлаждающий радиатор. Особенно это актуально при превышении температуры выше 60 градусов. Запас тока для обычного реле должен превышать рабочие токи в 3-4 раза. При работе с асинхронными двигателями этот показатель должен увеличиться до 8-9 раз.

Схемы подключения

Существуют различные способы подключения твердотельных полупроводников. Они зависят от особенностей подключаемой нагрузки. Дополнительно в схему могут включаться различные элементы управления.

К наиболее используемым схемам относятся:

• Нормально-открытая. Нагрузка находится под напряжением при наличии управляющего сигнала.
• Нормально-закрытая. Нагрузка находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала.
• Управляющее и нагрузочное напряжение равны. Используется для работы в сетях постоянного и переменного тока.
• Трехфазное. Может подсоединяться по-разному – «звезда», «треугольник», звезда с нейтралью».
• Реверсивное. Разновидность трехфазного реле. Включает в себя 2 контура управления.

Прежде чем собирать схему, ее нужно нарисовать на бумаге.

Подключение к сети производится через пускатели или контакты. При использовании трехфазного реле все 3 фазы должны быть подключены к соответствующим клеммам, расположенным сверху прибора. Маркируются верхние фазные контакты буквами A, B C, ноль – N.

На устройстве есть и нижние клеммы, маркирующиеся цифрами 1, 2, 3. Подключаются они по следующему алгоритму:

• 1 – к выходу катушки в контакторе.
• 3 – на любую фазу, которая проходит в обход реле.
• 2 – к нулю сети.

Силовые элементы подключаются следующим образом: фазы под напряжением нужно подсоединить к соответствующим клеммам на контакторе; нагрузочные проводники – на выход контактора; нули объединяются на общей шине в распределительной коробке.

Настройка реле будет рассмотрена на примере VP 380 А:

• Устройство включить в сеть.
• Посмотреть на дисплей. При отсутствии напряжения будут мигать цифры. Появление черточек сигнализирует об изменении чередования фаз или отсутствии одной из них.

В нормальном состоянии электросети примерно через 15 секунд должны замкнуться контакты 1 и 3, подающие питание на катушку и в сеть.

Если подключение выполнено неверно, экран будет мигать. Тогда нужно проверить его правильность. Выставить необходимые настройки можно с помощью кнопок на корпусе. Кнопки с треугольниками отвечают за выставление нужных пределов.

Твердотельное реле: принцип работы, схема подключения

ТТР (Твердотельное реле) (англ. SolidStateRelay (SSR) – полупроводниковое устройство, рассчитанное на управление изменений электрического тока. Главное назначение устройства – изоляция между цепями напряжения.

ТТР – регулятор мощности напряжения, обеспечивает правильную функциональность электрических систем различного оборудования, контролирует и управляет включением и выключением приборов.

Принцип действия

Схема всех SSR практически одинаковая, даже если есть разница, она никак не влияет на принцип действия.

Схема SSR постоянного тока

Принцип действия механизма заключается в замыкании и размыкания контактов, которые передают напряжение. Выполняется это с помощью активатора, то есть твердотельного прибора.В зависимости от характера тока (переменного или постоянного) используется тип силового элемента (полупроводниковый прибор).  Для постоянного тока используются транзисторы, для переменного – симисторы и тиристоры. Транзистор пропускает постоянный ток. Симистор проводит ток в двух направлениях, а тиристор может проводить напряжение и в 1ом и в 2х направлениях.

Схема твердотельного реле переменного тока

Схема цепей

На вход поступает электрический сигнал, дальше он подаётся на оптический светодиод. Оптическая развязка обеспечивает изоляцию между входной, промежуточной и выходной цепью. В работу включается триггерная цепь. Она управляет переключением выхода ТТР. Переключающая цепь передает напряжение на нагрузку, которая представлена транзистором, тиристором или симистором. Защитная цепь нужна для надежной работы ТТР при различных нагрузках.

Для предотвращения сгорания контактов устройства, рекомендуется установка предохранителя.

Виды устройства

SSR различаются по следующим свойствам.

1. Характер тока в сети

• Однофазное реле способно коммутировать электрический ток от 10 до 120 А или от 100 до 500 А. Управление проводится через фазу с помощью аналогового сигнала (непрерывный по времени) и переменного резистора (элемент электрической цепи). Как правило, корпус однофазного SSR стандартный, модульный (завершенная конструкция).

Однофазное реле используется в бытовых приборах.

Рекомендация. Установка однофазного ТТР в электрическую систему обезопасит домашнюю технику от поломки.

• Трехфазное релекоммутирует электричество на трёх фазах сразу. Диапазон напряжения 10 – 120 А. Отдельными характеристиками обладает реверсивное трехфазное ТТР. Выделяется надёжной коммутацией цепей. Сфера использования – непостоянная работа двигателя.

Чтобы не происходило перенапряжение, используется варистор (полупроводниковый резистор)или предохранитель. Трёхфазное SSR имеет долгий срок использования в сравнении с однофазным устройством.

2. Способ управления

• Коммутация постоянного тока. Применяется при постоянном напряжении от 3 до 32 вольт. Отличаются высокой надежностью работы. Поддержка температур от -30 до +70 соблюдается практически у всех моделей.

• Коммутация переменного тока. SSR переменного тока характеризуется маленьким соотношением электромагнитных помех, бесшумностью, экономным энергопотреблением и оперативной работой. Диапазон напряжения от 90 до 250 вольт.

• Реле, управляемое вручную. Оно позволяет управлять настройками.

Коммутация – процесс переключение  и отключение напряжения. Происходит моментально при замыкании и размыкании цепей.

3. Тип коммуникации

• Конструкция с фазовым регулятором мощности. Тип коммуникации – изменения на выходе нагрузки с управлением мощности, нагреванием (уровень освещения).
• Прибор, контролируемый нулевым регулятором мощности. Область использования –коммутация ёмкостных (конденсатных) резистивных (лампы и нагреватели) слабо индуктивных приборов. SSR с нулем необходимы для коммутации индуктивных (трансформаторы, двигатели) и резистивных нагрузок при необходимости мгновенного действия.

4. По конструкции

• Устанавливаемые на одну рейку.
• Монтируемые на планки переходного типа.

Сферы применения

Твердотельное реле 12в

SSR не заменит полностью электромагнитный аналог, но во многих областях превосходит его в применении.

Сфера применения достаточно обширная. Его устанавливают в том оборудования, где нужно надежное и длительное использование системы.

• Для поддержания постоянной температуры в технологическом процессе.
• Регулятор мощности тока.
• При замене пyскателя реверсивного типа.
• Электрический двигатель.
• Датчик движения.
• Датчик освещения.
• Диммер (выключатель с регулировкой яркости лампы).
• Производственные станки.
• Регулятор температуры камеры.

Далеко не весь список использования.

Преимущества использования

Твердотельное реле применяется в различных электрических цепях- низковольтных, высоковольтных. От простейшего бытового прибора, которое имеется в каждом доме до крупного промышленного объекта.

• Компактный размер даёт возможность использования в ограниченных пространством условиях, и перемещать его.
• Более точный и стабильный регулятор температуры по сравнению с электромагнитным устройством.
• Скорость быстрого включения в работу без потребности долгого запуска.
• Экономия электроэнергии из-за использования полупроводников вместо электромагнитного разнесения.
• Надёжность работы. Реле может выполнить более миллиарда срабатываний.
• Долгий срок эксплуатации без необходимости прохождения постоянного технического обслуживания.
• Отсутствие источников искр.
• Включение в цепь без помех из-за герметичной конструкции.
• Бесшумность работы.
• Не происходит дребезжания благодаря быстрому старту.
• Широкая сфера применения. ТТР используется для регулятора работы многих устройств.

Как выбрать полупроводниковое устройство?

Покупая твердотельное реле нужно обратить внимание на его основные характеристики:

• Вид SSR.
• Материал корпуса.
• Тип включения – быстрый или постепенный.
• Производитель.
• Наличие крепежей.
• Уровень потребления электроэнергии.
• Размер ТТР.
• Необходимо учесть коммутируемый регулятор напряжение.

Важно! Реле должно иметь большой запас мощности напряжения для его надежного и продолжительного использования. Иначе при скачке напряжения произойдёт поломка.

Выполняя работы по проведению электрической системы помещения и устанавливая оборудование, вне зависимости от его масштабов, важно чтобы всё работало надежно и исправно. Осуществлению этого способствует полупроводниковое устройство. При верном подборе типа SSR и правильной установке, оно будет долговечно.

Твердотельное реле: виды, практическое применение, схемы подключения

Твердотельное реле: схема, принцип работы, подключение

ТТР (Твердотельное реле) (англ. SolidStateRelay (SSR) – полупроводниковое устройство, рассчитанное на управление изменений электрического тока. Главное назначение устройства – изоляция между цепями напряжения.

ТТР – регулятор мощности напряжения, обеспечивает правильную функциональность электрических систем различного оборудования, контролирует и управляет включением и выключением приборов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

• Принцип действия
• Виды устройства
• Сферы применения
• Преимущества использования
• Как выбрать полупроводниковое устройство?

Принцип действия

Схема всех SSR практически одинаковая, даже если есть разница, она никак не влияет на принцип действия.

Схема SSR постоянного тока

Принцип действия механизма заключается в замыкании и размыкания контактов, которые передают напряжение. Выполняется это с помощью активатора, то есть твердотельного прибора.

В зависимости от характера тока (переменного или постоянного) используется тип силового элемента (полупроводниковый прибор).  Для постоянного тока используются транзисторы, для переменного – симисторы и тиристоры. Транзистор пропускает постоянный ток.

Обратите внимание

Симистор проводит ток в двух направлениях, а тиристор может проводить напряжение и в 1ом и в 2х направлениях.

Схема твердотельного реле переменного тока

Схема цепей

На вход поступает электрический сигнал, дальше он подаётся на оптический светодиод. Оптическая развязка обеспечивает изоляцию между входной, промежуточной и выходной цепью. В работу включается триггерная цепь.

Она управляет переключением выхода ТТР. Переключающая цепь передает напряжение на нагрузку, которая представлена транзистором, тиристором или симистором.

Защитная цепь нужна для надежной работы ТТР при различных нагрузках.

Для предотвращения сгорания контактов устройства, рекомендуется установка предохранителя.

Виды устройства

SSR различаются по следующим свойствам.

• Однофазное реле способно коммутировать электрический ток от 10 до 120 А или от 100 до 500 А. Управление проводится через фазу с помощью аналогового сигнала (непрерывный по времени) и переменного резистора (элемент электрической цепи). Как правило, корпус однофазного SSR стандартный, модульный (завершенная конструкция).

Однофазное реле используется в бытовых приборах.

Рекомендация. Установка однофазного ТТР в электрическую систему обезопасит домашнюю технику от поломки.

• Трехфазное релекоммутирует электричество на трёх фазах сразу. Диапазон напряжения 10 – 120 А. Отдельными характеристиками обладает реверсивное трехфазное ТТР. Выделяется надёжной коммутацией цепей. Сфера использования – непостоянная работа двигателя.

Чтобы не происходило перенапряжение, используется варистор (полупроводниковый резистор)или предохранитель. Трёхфазное SSR имеет долгий срок использования в сравнении с однофазным устройством.

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Источник: http://sizein.ru/tverdotelnoe-rele-sxema-princip-raboty-podklyuchenie.html

Твердотельные реле. Устройство и работа. Виды и особенности

Для обеспечения подключения различных электрических устройств бесконтактным способом применяют твердотельные реле, которые стали популярными в промышленности. Они используются для создания надежного оборудования с малыми габаритами. Основным недостатком таких устройств называют их высокую стоимость.

Твердотельное реле обеспечивает связь между электрическими цепями высокого и низкого напряжения с помощью полупроводниковых элементов.

Принцип действия и особенности конструкции

Имеется множество исполнений моделей таких устройств, но по своей структуре они мало чем отличаются. Эти незначительные отличия не оказывают влияния на их принцип действия, так как он по сути дела один и тот же.

Разберемся в особенностях управления электроприборами с помощью твердотельного реле. От обычных реле они отличаются отсутствием механических замыкаемых и размыкаемых контактов. Вместо них в твердотельном реле используются полупроводниковые элементы, такие как транзистор, либо симистор.

Принцип работы реле состоит в размыкании и замыкании цепи, передающей напряжение. Это осуществляется активатором, то есть, твердотельным устройством. Вид силового элемента зависит от свойства тока, который может быть, как переменным, так и постоянным. Для постоянного тока применяются транзисторы, для переменного тока – тиристоры и симисторы.

Через транзистор проходит ток. Симистор может пропускать ток в обоих направлениях, так же, как и тиристор.

На вход подается электрический сигнал, далее он идет на оптическую развязку на основе светодиода. Оптическая развязка позволяет изолировать входную цепь от промежуточной и выходной цепи. Далее в действие вступает цепь триггера, которая обеспечивает управление переключением выхода твердотельного реле.

Цепь переключения подает напряжение на нагрузку, представленную транзистором, либо симистором. Цепь защиты необходима для надежности работы реле при разных нагрузках.

Виды твердотельных реле

Имеется множество разных видов таких реле, отличающихся своими особенностями напряжения коммутации и контроля.

• Реле постоянного тока применяются в сети постоянного напряжения в интервале 3-32 ватта, характерны повышенными удельными свойствами, индикаторами на светодиодах, повышенной надежностью. Многие модели способны работать в широком интервале рабочих температур: -30 +70 градусов.
• Реле переменного тока, имеют особенность в пониженном уровне электромагнитных помех, не создают шума при эксплуатации, малый расход электроэнергии, и высокое быстродействие. Диапазон мощности составляет от 90 до 250 ватт.
• Реле с управлением вручную, дают возможность самостоятельной настройки типа действия.

По виду нагрузки реле разделяют на:

Однофазное исполнение дает возможность подключать электрический ток в интервале от 10 до 120 ампер, либо от 100 до 500 ампер. Управление производится аналоговым сигналом и сопротивлением переменного типа.

3-фазные исполнения используют для подключения тока одновременно на трех фазах. Они могут работать в диапазоне 10-120 ампер. Среди них есть устройства реверсивного вида, отличающиеся обозначением и бесконтактной коммутацией. Их задача заключается в осуществлении надежного подключения всех цепей по-отдельности.

Чтобы защитить реле от ложных срабатываний, применяют специальные устройства.

Они применяются при запуске и эксплуатации асинхронного электромотора. При выборе такого устройства нужно сделать необходимый запас мощности. Для защиты реле от перенапряжений также применяется предохранитель быстрого действия, либо варистор.

Реле трехфазного исполнения имеют срок службы больше, чем 1-фазные реле. Коммутация осуществляется после перехода тока через нулевую границу.

По методам коммутации реле делятся:

• Реле для емкостных и индуктивных нагрузок.
• Реле для мгновенных срабатываний, применяются при необходимости быстрого подключения.
• С фазным управлением, дающим возможность регулировки освещения, нагревательных элементов.

По конструктивным особенностям реле делятся:

• С возможностью монтажа на рейку DIN.
• Для переходных планок, универсальные.

Достоинства и недостатки

Благодаря такому принципу действия мы получаем ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества

• Отсутствие каких-либо щелчков при переключении. Хотя отсутствие звуковой индикации для кого-то может быть и минусом.
• Полупроводниковые твердотельные реле не искрят, не дребезжат и механически не изнашиваются, благодаря чему получается срок службы как минимум десятки лет без какого-либо обслуживания.
• Благодаря свойствам полупроводниковых элементов, возможна коммутация с минимумом помех.
• Высокое быстродействие позволяет производить включение при переходе напряжения через ноль. А при выключении симистор закрывается не сразу, а ровно тогда, когда через ноль переходит ток, что тоже снижает уровень помех.
• Малый расход электрической энергии благодаря тому, что нет электромагнитной связи. Использование полупроводников позволяет снизить потребление электрической энергии на 90%.
• Твердотельные реле имеют небольшие габариты, что позволяет упростить его установку и транспортировку.
• Длительный срок работы, не требующий технического обслуживания устройства.
• Широкая сфера применения для различных типов устройств и приборов.
• Возможность осуществления большого количества срабатываний (более одного миллиарда).
• Обеспечивает надежную изоляцию цепей входа и силовых цепей между собой.
• Повышает производительность устройства.
• Механическая прочность выражается в герметичной конструкции, вибрационной и ударной стойкости.

Недостатки

Казалось бы, пора везде и всюду менять механические реле на твердотельные. Но не стоит торопиться. Есть здесь один подвох.

На открытом полупроводниковом элементе падает на порядки большее напряжение, чем на замкнутых контактах обычного реле, а именно, около двух вольт. Казалось бы, ерунда, всего один процент от напряжения в розетке.

Важно

Но, предположим, что мы управляем двухкиловаттным обогревателем, который потребляет ток около 10 ампер.

Какая же мощность тогда будет выделяться на хваленом твердотельном реле? Умножаем 10 на 2, и получаем целых 20 ватт. Без хорошего радиатора здесь, к сожалению, не обойтись. А какая мощность будет выделяться при коротком замыкании – вообще страшно представить. Полупроводники расплавятся моментально, намного быстрее, чем сработает обычный автоматический выключатель в распределительном щитке.

Спасти твердотельные реле от губительного влияния короткого замыкания смогут только быстродействующие предохранители. Кроме большого выделения тепла есть у твердотельного реле еще один недостаток. Помех оно излучает меньше, но при этом само боится помех. И для защиты от них параллельно полупроводниковому элементу подключается цепочка из резистора и конденсатора.

И даже когда полупроводниковый элемент закрыт, реле все равно пропускает ток в несколько миллиампер. Для электрообогревателя это конечно не страшно, а вот, например, компактная люминесцентная лампа может начать вспыхивать. Практически можно увидеть, как нагрев мешает применяемости твердотельного реле.

Сфера применения

Твердотельные реле применяются очень широко. Они работают там, где необходимо подключать индуктивную нагрузку. Основные области использования рассматриваемых реле:

• Системы с регулированием температуры нагревательными элементами.
• Поддержание одной температуры в процессах и технологиях промышленного производства.
• Подключение цепей управления.
• Заменяют магнитные пускатели реверсивного действия.
• Управление электродвигателями.
• Контроль температуры трансформаторов и других устройств.
• Регулировка уровня света.

Как выбрать твердотельные реле

Чтобы приобрести такой вид реле, рекомендуется посетить специализированный магазин электронных товаров. Там квалифицированные специалисты окажут помощь в подборе подходящего реле по всем параметрам.

При выборе рекомендуется учитывать такие свойства реле:

• Тип реле.
• Наличие креплений.
• Материал корпуса.
• Скорость работы.
• Наличие вспомогательных функций.
• Фирма изготовитель.
• Мощность.
• Расход электричества.
• Габаритные размеры.

Есть важный совет при покупке реле. Твердотельные реле рекомендуется устанавливать с запасом по мощности в несколько раз.

В противном случае, даже небольшое превышение мощности выведет из строя реле.

Для защиты реле от неисправностей рекомендуется применять специальные предохранители. Имеется несколько видов предохранителей для защиты твердотельных реле:

• g R – применяются в широком интервале мощностей, имеют повышенное быстродействие.
• g S – применяются для любого тока, осуществляют защиту полупроводников от высоких нагрузок сети.
• a R – осуществляют защиту полупроводников от короткого замыкания.

Такие предохранители стоят недешево, их стоимость примерно равна цене самого реле. Однако это стоит того, так как они создают эффективную защиту реле от выхода из строя. Бывают и другие виды предохранителей, относящиеся к классам В, С, D.

Они имеют отличия в том, что осуществляют защиту низкого качества, и меньшей ценой.

Во время работы твердотельные реле быстро нагреваются. При чрезмерном нагреве коммутация происходит с отклонением от нормального режима, ток снижается. При достижении 65 градусов, реле сгорает.

Поэтому, для нормальной работы реле необходим радиатор охлаждения, а также запас по току в 3-4 раза больше номинала.

При применении реле для регулирования скорости электродвигателей, запас по току следует повысить до 8-10 раз.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/tverdotelnye-rele/

Твердотельное реле (SSR)

Твердотельное реле (ТТР) — это устройство, предназначенное для коммутации силовой нагрузки. Функционально оно ничем не отличается от обычного электромагнитного реле, но имеет другое устройство, характеристики и принцип действия. Этими особенностями обусловлены сферы, в которых использование твердотельных реле предпочтительнее, чем электромагнитных. Обо всём об этом далее по тексту…

Устройство и принцип работы

Твердотельное реле, как уже было сказано, предназначено для включения/выключения внешней нагрузки. Для этого оно имеет выходной контакт, который замыкается при подаче управляющего напряжения.

Однако, в отличие от электромагнитного реле, где выходной контакт — это два реальных металлических проводника, выходные контакты твердотельного реле выполнены на основе полупроводниковых компонентов (транзисторов, тиристоров или симисторов), то есть его выход — это электронный ключ.

Совет

Поскольку электронный ключ не может иметь нормально закрытое состояние, выход твердотельного реле всегда нормально-открытый.

Твердотельное реле имеет гальваническую развязку, то есть управляющая и коммутируемая цепи не связаны между собой электрически. Управляющий сигнал передаётся на электронный ключ с помощью встроенного оптрона.

Особенности твердотельного реле

1. Меньшие габариты по сравнению с «электромагнитным собратом»
2. Бесшумное переключение и работа
3. Высокая надёжность и долгий срок службы
4. Высокая скорость переключения (сравнима со скоростью света)
5. Отсутствие эффекта искрения и подгорания контактов
6. Сравнительно высокая стоимость
7. Более чувствительны к перегрузкам, поэтому должны выбираться с большим коэффициентом запаса (2-4 раза для обычных нагрузок и 6-11 раз для устройств с большими пусковыми токами).

Характеристики твердотельного реле

1. Тип управляющего напряжения. Это может быть постоянный или переменный ток. Так же стоить обратить внимание на диапазон управляющих напряжений. Например, для постоянного тока это может быть 3-32 В, а для переменного 80 -250 В.
2. Тип коммутируемого напряжения.

   Аналогично управляющему напряжению может быть постоянным и переменным. Минимальные и максимальные значения коммутируемого напряжения также указываются в паспорте устройства.

3. Максимальный ток нагрузки  —  выбирается сообразно с мощностью предполагаемой нагрузки.
4. Количество фаз коммутируемого переменного напряжения — одно- или трёхфазные.

Области применения твердотельных реле

Исходя из принципа работы и особенностей твердотельных реле, можно сказать, что они применяются в тех случаях, когда требуется большое количество включений/выключений нагрузки за короткое время (высокая частота переключений). В таких системах обычные реле быстро вырабатывают свой ресурс и выходят из строя.

Твердотельные реле часто применяют для включения индуктивной нагрузки (например ТЭНы).

Кроме того, малые габариты и бесшумная работа, тоже могут стать причиной установки твердотельных реле.

Однако, не стоит забывать, что такие реле дороже, поэтому если можно обойтись обычным  электромагнитным реле, лучше так и сделать

Твердотельное реле постоянного тока

Используется для коммутации цепей постоянного тока. Как правило выдерживают достаточно широкий диапазон коммутируемого напряжения (порядка 5 — 230 В). В качестве электронного ключа используется транзистор.

Схема подключения:

Твердотельное реле переменного тока

Предназначены для коммутации цепей переменного тока. В качестве электронного ключа используется симистор или тиристор. Бывают однофазные и трёхфазные версии таких реле.

Реле твердотельное однофазное

Предназначено для коммутации однофазной нагрузки. Схема подключения похожа на схему в случае реле постоянного тока.

Реле твердотельное трёхфазное

Используются для коммутации трёхфазной нагрузки (например электродвигателей).

На входные контакты реле «приходят» три фазы питания, а при подаче управляющего сигнала эти фазы «появляются» на соответствующих выходных клеммах, к которым подключена нагрузка. На следующей схеме через трёхфазное реле запитаны три ТЭНа, соединённых звездой:

Для управления электродвигателями применяют специальные трёхфазные реле с реверсом.

Такое реле имеет три управляющих контакта. Один из них — общий, а два других в паре с ним образуют два управляющих входа. При подаче напряжения на первый, фазы коммутируются для прямого вращения электродвигателя, а при подаче «управляющей фазы» на другой вход — для обратного вращения.

Источник: http://lazysmart.ru/osnovy-avtomatiki/tverdotel-noe-rele-ustrojstvo-printsip-raboty-i-primenenie/

Твердотельное реле — принцип действия, преимущества, правила выбора

(Last Updated On: 18.02.2018)

Твердотельное реле (принцип действия)

Научно-технический прогресс, повсеместное внедрение электронных систем управления требуют современного оборудования, отвечающего мировым стандартам. Современные элементы электрических цепей отличаются достаточно компактными размерами, функциональностью и надежностью.

Взять, к примеру, твердотельные реле – принцип действия таких реле позволяет использовать их в самых разных электрических цепях, начиная от низковольтных цепей контроля и заканчивая высоковольтными силовыми цепями.

Основное назначение твердотельного реле – обеспечение изоляции между цепями разного напряжения. Сфера их применения достаточно широка – это и бытовая техника, и линии связи, и промышленные предприятия, и другие потребители постоянного и переменного тока.

Главное преимущество твердотельных реле – в возможности бесконтактной коммутации цепей.

Принцип действия твердотельного реле

Как уже отмечено выше, работают твердотельные реле с сетями различного напряжения. В этом и заключается их основное предназначение – они позволяют эффективно коммутировать силовые цепи, находящиеся под управлением контрольного сигнала слабого тока.

Принцип действия твердотельного реле основан на технологии управления сигнала слабого тока с помощью силового ключа, действующего через гальваническую развязку. Тип используемого в реле силового элемента зависит от характера тока – постоянного или переменного.

Для цепей с постоянным током используются транзисторы типа IGBT, для цепей с переменным током – симисторные и тиристорные ключи.

Твердотельные реле делятся по нескольким основаниям:

по характеру тока в сети:

• реле постоянного тока;
• реле переменного тока;

по числу фаз подключения:

• однофазные реле;
• трехфазные реле;

по типу коммутации:

• реле с фазовой регулировкой, которое коммутирует соединение, изменяя угол открытия ключа;
• реле, коммутирующие соединение посредством пропускания тока через нулевую фазу;

по типу исполнения корпуса:

однофазное реле:

• стандартный корпус;
• корпус модульного типа;

трехфазное реле:

• стандартное исполнение;
• вариант, предусматривающий возможность изменения фазового чередования (реле реверсивного типа)

Видео:

Твердотельное реле – преимущества использования

Одним из основных преимуществ твердотельного реле можно назвать его компактные размеры. Благодаря этому такие реле могут использоваться в самых разных условиях, даже в самых стесненных.

При этом компактность размеров отнюдь не означает уменьшенную функциональность – компактное твердотельное реле полностью заменить собой громоздкое электромагнитное реле. В некоторых ситуациях использование реле данного типа позволяет повысить эффективность труда.

К примеру, если твердотельное реле смонтировано в цепь, управляющую температурным режимом, то можно получить более точное и стабильное регулирование температуры. К другим преимуществам твердотельных реле относятся:

• высокая скорость срабатывания;
• бесшумность;
• твердотельное реле не имеет дребезжащих контактов и потенциальных источников искр;
• сниженное энергопотребление;
• высокая степень изоляции соединений;
• твердотельные реле характеризуются высоким уровнем надежности и долговечностью.

Твердотельные реле – правила выбора

Надо очень внимательно выбирать твердотельное реле – принцип действия такого реле требует обязательного учета коммутируемого напряжения. Этот показатель следует выбирать так, чтобы коммутируемое напряжение сети было на порядок ниже максимально разрешенного для конкретного реле – запас прочности не повредит. Нужен запас и по силе тока на случай неполадок в сети.

Вообще при выборе электрооборудования всегда нужно учитывать возможные колебания в электросети.

Также важно выбирать и устанавливать твердотельные реле таким образом, чтобы они получали достойную вентиляцию – их использование связано с образованием большого объема тепла, поэтому тепловое отведение и охлаждение должны быть непременными условиями, а не дополнительной опцией к реле.

Источник: http://cassuspro.ru/tverdotelnoe-rele-princip-dejstviya-preimushhestva-pravila-vybora.html

Твердотельные реле: подробное описание устройства

Источник: https://www.RadioElementy.ru/articles/tverdotelnye-rele/

Твердотельное реле: устройство, принцип работы, назначение

Твердотельное реле (ТТР) –  электронное устройство, включающее и выключающее при помощи низких напряжений высокомощностную цепь. В этом виде реле отсутствуют механические движущиеся элементы.

Прибор состоит из датчика, реагирующего на вход (управляющий сигнал), и твердотельной электроники, компонентом которой является цепь высокой мощности.

Оно может применяться в сетях как постоянного, так и переменного тока.

В твердотельных реле, выпускающихся серийно, используются тиристоры и транзисторы, способствующие переключению токов до сотен ампер. По сравнению с электромеханическими, твердотельные реле обладают более высокой скоростью переключения. Однако они менее пригодны к работе в условиях кратковременных перегрузок.

Принцип действия

В твердотельных реле взаимодействие управляющего сигнала с управляемым происходит путем формирования гальванической развязки – как правило, с помощью оптрона.

Управляющее напряжение подает питание на светодиод, а он, в свою очередь, освещает фотодиод, и с помощью тока последнего включается МОП или тиристор, управляющий нагрузкой.

Тиристоры и симисторы используются в устройствах, применяемых при переменном токе, а транзисторы – в приборах с постоянным током. Также применяются и специализированные оптоэлектронные приборы – оптотиристоры и фототиристоры.

Структура ТТР включает:

• вход – первичная цепь, состоящая из резистора на постоянном изоляторе, имеющего последовательное подключение. Главной функцией входной цепи является принятие сигнала и передача его устройству реле, коммутирующему нагрузку;
• оптическая развязка – используется для изоляции входной и выходной сети переменного тока;
• триггерная цепь – отдельный элемент, обрабатывающий входной сигнал и переключающий выход;
• цепь переключателя – подает силу напряжения, включает в себя транзистор, симистор и кремниевый диод;
• цепь защиты – может быть внешней или внутренней, защищает устройство от сбоев или появления ошибок.

Для коммутации индуктивной нагрузки при помощи твердотельного реле необходимо увеличить запас тока не менее, чем в 6–8 раз.

Преимущества и области применения

Сравнивая твердотельные реле с электромеханическими, следует отметить такие достоинства первых, как:

• малые габариты;
• экономия электроэнергии;
• отсутствие необходимости дополнительного техобслуживания;
• высокая скорость переключения;
• длительный срок эксплуатации;
• бесшумность;
• возможность применения в различных приборах;
• производительность;
• отсутствие искры и скачка напряжения;
• низкая чувствительность к неблагоприятным условиям.

Твердотельные реле нашли широкое применение. Они используются в тех случаях, когда требуется коммутировать индуктивную нагрузку. Как правило, это устройство служит для:

• сохранения постоянной температуры в технологическом процессе;
• коммутации цепи управления;
• контроля нагрева трансформаторов и других приборов;
• регулировки степени освещения;
• управления электродвигателями.

Также ТТР применяется в системах, производящих регулирование температуры с помощью ТЭНа, а также при замене пускателей реверсного бесконтактного типа.

Разновидности твердотельных реле

Существуют различные виды ТТР, имеющие некоторые особенности коммутируемого и контролирующего напряжения:

1. Твердотельное реле постоянного тока – применяют при условии постоянного электричества, диапазон которого может составлять 3–32 Вт. Этот вид отличается высокой надежностью, светодиодной индикацией и повышенными отдельными характеристиками. Многие модели подобных реле могут работать при температуре от -30 до +70°C.
2. Реле переменного тока имеют рабочий диапазон от 90 до 250 Вт, низкий уровень шума и электромагнитных помех, обладают высокой скоростью работы. Кроме того, их характерной особенностью является низкое потребление электрической энергии.
3. ТТР с ручным управлением, которое дает возможность настроить тип работы.

Соответственно с типом нагрузки различают однофазные и трехфазные твердотельные реле.

Однофазные реле применяются для коммутации электричества в интервале 10–120 A или 100–500 A. Управление происходит с помощью переменного резистора и аналогового сигнала.

Трехфазные ТТР коммутируют ток одновременно на 3 фазы. Их рабочий диапазон составляет 10–120 A. Среди 3-фазных реле отдельно стоят устройства реверсивного типа, отличающиеся бесконтактной коммутацией и маркировкой.

Они надежно коммутируют каждую цепь по отдельности. Специальные элементы надежно предохраняют реле от ошибочных включений. Они применяются в процессе запуска и работы асинхронного двигателя, производящего их реверс.

Для предупреждения возникновения перенапряжения во время применения реле необходимо купить быстродействующий предохранитель или варистор.

В сравнении с однофазными, трехфазные реле имеют более долгий срок использования.

Согласно способу коммутации, ТТР делятся на:

• реле, которые выполняют нагрузки редуктивного и емкостного типа;
• устройства с моментальным или случайным срабатыванием, использующиеся в тех случаях, когда необходимо мгновенное включение;
• реле с фазовым управлением, позволяющие выполнять настройку ламп накаливания и нагревательных элементов.

По конструкции ТТР подразделяются на те, которые устанавливаются на ДИН-рейки, и универсальные, монтируемые на планки переходного типа.

Правила выбора и покупки ТТР

Приобретать ТТР лучше всего в специализированном магазине, где опытные консультанты ответят на все вопросы и помогут сделать выбор устройства нужной мощности в соответствии с требованиями покупателя. При этом следует обратить внимание на следующее:

• вид реле;
• материал, использованный для изготовления корпуса;
• наличие или отсутствие крепежа;
• тип включения;
• мощность;
• энергоэффективность;
• размеры;
• присутствие дополнительных функций;
• производитель.

При покупке ТТР необходимо учитывать, что запас мощности должен превышать нужную в несколько раз, иначе даже незначительное превышение этого показателя может вывести устройство из строя.

Для того чтобы защитить реле, следует применять предохранители, специально разработанные для ТТР. Они бывают нескольких видов:

• g R – обладают повышенным быстродействием и используются для широкого интервала мощностей;
• a R – защищают полупроводники от короткого замыкания;
• g S – выполняют защиту полупроводников от высоких нагрузок, могут применяться для любого типа тока.

Стоимость этих предохранителей может равняться цене самих реле, но благодаря им устройство будет служить в течение долгого времени. Существуют и другие предохранители, которые относятся к классам В, С, D и стоят значительно меньше, однако они обладают низкой степенью защиты.

Приобретая твердотельное реле, следует помнить, что во время работы оно довольно быстро нагревается, что может привести к отклонению от нормального режима и даже перегоранию устройства.

Поэтому следует приобрести и радиатор охлаждения.

Запас тока для нормальной работы ТТР должен быть выше номинала в три или четыре раза, а при использовании устройства для регулировки скорости электродвигателей запас по току необходимо увеличить в 8–10 раз.

Особенности подключения твердотельного реле

При самостоятельном подключении твердотельного реле и дальнейшей его эксплуатации необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Для соединений использовать винтовой способ.
2. Не допускать попадания в устройство пыли или металлических элементов.
3. Не прилагать к корпусу прибора значительных механических воздействий.
4. Располагать ТТР подальше от легковоспламеняющихся предметов.
5. Перед тем, как включить устройство, следует проверить правильность коммутации соединений.

Источник: http://www.techtrends.ru/techdept/techarticles/tverdotelnoe_rele.php

Что такое твердотельное реле

Твердотельное реле ( SSR — Solid State Relay) — это разновидность обычного электромеханического реле или контактора, нашедшая на сегодняшний день широкое применение в промышленности.

То есть также как и обычное реле, твердотельное служит для коммутации мощной нагрузки с помощью небольшого управляющего сигнала.

В отличии от электромеханического реле твердотельное не имеет механических подвижных контактов, оно выполнено полностью на полупроводниковых элементах.

Важно

Это позволяет значительно повысить срок эксплуатации реле, избавиться от шума и дребезга контактов, сократить собственное энергопотребление, исключить электромагнитные помехи при включении, увеличить быстродействие.

Но с другой стороны у твердотельных реле есть и ряд минусов.

Во первых твердотельные реле при работе сильно нагреваются, что обусловлено электрическими потерями на силовых полупроводниковых элементах. И чем больше мощность нагрузки, тем больше нагрев. Поэтому им необходимо обеспечить хороший теплоотвод.

Для этого необходим охлаждающий радиатор, а при «тяжелых» режимах работы еще и вентилятор. Нормальной температурой реле, не влияющая на снижение эффективности работы считается примерно 40°C.

При повышении температуры до 60°C твердотельные реле могут работать нестабильно, даже выйти из строя.

Во вторых это конечно цена, которая на сегодняшний день превышает цену обычных контакторов в несколько раз.

В третьих необходимо помнить, что твердотельные реле всегда необходимо выбирать с запасом по номинальному току в 2-4 раза, а в случае с индуктивной нагрузкой в 6-10 раз, что неизбежно приводит опять же к увеличению стоимости реле.

Но даже несмотря на эти недостатки, при грамотном подходе к выбору использование твердотельных реле полностью себя оправдывает.

Например там, где частота включений-выключений нагрузки очень высокая, обычные контакторы могут не справляться со своими обязанностями из-за ограниченного ресурса коммутаций, а твердотельные реле могут спокойно работать годами.

Наиболее широко твердотельные реле применяются в системах нагрева и температурного контроля.

Принцип действия твердотельного реле следующий: управляющий сигнал через оптопару, которая обеспечивает гальваническую развязку, поступает на схему управления, которая управляет выходным ключом. В качестве выходного ключа могут применяться тиристоры, симисторы — при работе на переменном токе и транзисторы — при работе на постоянном токе.

По способу коммутации твердотельные реле делятся на два основных типа:

— управление с контролем перехода через 0

Данный метод заключается в том, что при подаче управляющего сигнала на вход, на выходе реле включится только когда значение переменного напряжения достигнет нулевого уровня. Благодаря такому методу уменьшается начальный бросок тока, снижается уровень электромагнитных помех. Минус такого типа реле в том, что они не способны коммутировать высокоиндуктивную нагрузку.

Совет

Реле данного типа используются для коммутации резистивных (ТЭНЫ, лампы накаливания), емкостных ( помехоподавляющие фильтры), слабоиндуктивных нагрузок (соленоиды, клапаны).

— фазовое управление

Данный метод интересен тем, что при изменении какого-либо параметра на входе, на выходе можно менять величину выходного напряжения, тем самым регулируя мощность нагрузки.

Реле такого типа можно управлять индуктивными и резистивными нагрузками, регулировать мощность нагревательных элементов.

Как правильно подобрать твердотельное реле

На правильный выбор ТТР в первую очередь влияют такие параметры как:

• ток нагрузки — номинальный, пусковой
• тип нагрузки — индуктивный, резистивный, емкостной
• коммутируемое напряжение — переменное, постоянное. Для переменного также имеет значение количество фаз.
• управляющее напряжение — переменное, постоянное

Расшифровка номенклатуры твердотельных реле

На примере реле BDH 20044 ZD3 фирмы KIPPRIBOR рассмотрим как расшифровываются их технические характеристики:

B — Тип корпуса промышленного исполнения

D — Однофазное реле

H — Тип выходного силового элемента — тиристор SCR типа на керамической подложке. Представляет из себя полупроводниковый ключ, выполненный методом нанесения на металлическое основание изолирующей керамической подложки, на которую затем наносятся кристалы полупроводниковой структуры тиристора.

200 — максимальный допустимый ток нагрузки

44 — Номинальное коммутируемое напряжение 440 V AC

ZD3 — Тип управляющего сигнала коммутируемого напряжения 3-32 DC коммутация переменного тока

Подключение твердотельных реле

В качестве нагрузки возьмем обычную лампу накаливания. Один провод подключаем напрямую на лампу.

В разрыв другого провода подключаем выходные контакты реле.

На входные контакты соблюдая полярность подключаем источник питания постоянного тока, в моем случае 12В. На белый провод подключаем плюсовой вывод, на красный — минус.

И выходные контакты сработали, лампа загорелась. О срабатывании реле также сигнализирует светодиод на его корпусе.

Вот и все, ничего сложного.

Источник: http://electric-blogger.ru/stati/chto-takoe-tverdotelnoe-rele.html

Ооо тпк дельта сервис

Перейти в каталог твердотельных реле 

Способы коммутации твердотельных реле:

  1. Управление с коммутаций при переходе тока через ноль

   Преимущество этого метода коммутации заключается в отсутствии помех создающихся при включении. Недостатками являются прерывание выходного сигнала и невозможность использования на высокоиндуктивные нагрузки. Основное применение данного вида коммутации подходит для резистивной нагрузки (системы контроля и управления нагревом). Также применяют на емкостные и слабоиндуктивные нагрузки.

2. Фазовое управление

    Преимущество фазового метода регулирования заключается в непрерывности и плавности регулирования. Этот метод позволяет регулировать величину напряжения на выходе (регулятор мощности).

Недостатком является наличие помех при переключении.

Применяется для резистивных (системы управления нагревом), переменных резистивных (инфракрасные излучатели), индуктивных нагрузок (транcформаторы) и упрвление освещением (лампы накаливания).

Ток и характер нагрузки

    Одним из важнейших параметров для выбора реле является ток нагрузки. Для надежной и длительной эксплуатации необходимо выбирать реле с запасом по току, но при этом надо учитывать и пусковые токи, т.к.

реле способно выдерживать 10-ти кратную перегрузку по току только в течение короткого времени (10мс).

Так при работе на активную нагрузку (нагреватель) номинальный ток реле должен быть на 30-40% больше номинального тока нагрузки, а при работе на индуктивную нагрузку (электродвигатель) необходимо учитывать пусковой ток, и запас по току должен быть увеличен в 6-10 раз.

Примеры запаса по току для различных типов нагрузки:

• активная нагрузка (ТЭНы) – запас 30-40%
• асинхронные электродвигатели – 6…10 кратный запас по току
• лампы накаливания – 8…12 кратный запас по току
• катушки электромагнитных реле – 4…10 кратный запас по току

Расчет тока реле при активной нагрузке:

Твердотельное реле (ТТР) – полупроводниковое устройство, применяемое для создания контакта между низковольтными и высоковольтными цепями, является современной альтернативой традиционным пускателям и контакторам. Применяется в бытовой технике, промавтоматике, автомобильной электронике. Эти устройства могут иметь разные конструкции и схемы подключения, рассчитанные на применение в определенной группе приборов. В отличие от электромеханических аналогов электронные коммутаторы не имеют трущихся частей, а их основными узлами являются: симисторы, тиристоры, транзисторы. Содержание В схему твердотельного реле входят: Вход – первичная цепь, основные функции которой – прием и передача сигнала устройству, коммутирующему нагрузку. Триггерная цепь – может быть отдельным элементом или входить в устройство оптической развязки твердотельного реле. Оптическая развязка – изолирует входную и выходную цепи переменного тока. Конструкция опторазвязки определяет тип электронного коммутатора и принцип его действия. Переключающая цепь – служит для передачи напряжения на нагрузку. Цепь защиты – может быть внутренней или наружной, предотвращает появление нештатных режимов и ошибок. Принцип работы твердотельных реле Основная задача, решаемая применением твердотельных реле, – руководство автоматикой в сетях с напряжением 12-480 В, коммутация приборов с индуктивной нагрузкой. Рядовое исполнение коммутатора подразумевает наличие двух контактов обслуживаемой сети и двух управляющих проводов. При увеличении количества фаз число контактов и управляющих проводов увеличивается. Замыкание и размыкание контактов, при которых подается или прекращается подача напряжения на нагрузку, осуществляются при участии активатора твердотельного реле. Его функции выполняют: в устройствах на переменном токе – полупроводники тиристоры или симисторы; в потребителях постоянного тока – транзисторы. Если в электромеханическом реле при отключении контакты находятся в полностью разомкнутом состоянии, то в твердотельном коммутаторе отсутствие тока в цепи обеспечивают полупроводниковые приборы. При высоких напряжениях они могут давать токи «утечки», снижающие эффективность работы потребителей. Характеристики твердотельных реле Эти полупроводниковые устройства имеют комплекс преимуществ, обеспечивающий популярность их применения в современной электронике и автоматике: малое энергопотребление – на 90% меньше, по сравнению с электромагнитными реле; компактные габариты, обеспечивающие удобную транспортировку и монтаж; конструкция, устойчивая к механическим воздействиям; высокое быстродействие, благодаря которому устройство выгодно отличается от электромеханических коммутаторов; бесшумность; длительный рабочий период, отсутствие потребности в проведении периодического техобслуживания; включение цепи без электромагнитных помех; обеспечение надежной изоляции между входными и коммутационными цепями; совместимость с большинством компонентов логических интегральных схем без использования усилителей сигнала, буферов, драйверов. Основными недостатками этого прибора являются: высокая цена, необходимость использования радиаторов охлаждения и дорогостоящих предохранителей, вероятность появления оттоков «утечки» в отключенном состоянии. Основные области применения Твердотельные реле эффективны при необходимости коммутации индуктивной нагрузки. Они применяются: в системах, регулирующих температуру при помощи ТЭНа; для обеспечения постоянного термического режима техпроцесса; для коммутирования управляющих цепей; в цепях изменения скорости вращения электродвигателя; для контроля нагрева, обеспечения нормальных рабочих режимов трансформаторов и других приборов; в осветительных цепях для регулирования уровня освещения – на концертах, дискотеках, шоу. Эти полупроводниковые устройства могут использоваться как в бытовых приборах, так и в промавтоматике, для функционирования которой требуется трехфазное напряжение. Разновидности твердотельных реле Эти полупроводниковые устройства разделяются по типу нагрузки на одно- и трехфазные. Однофазные твердотельные реле работают с токами 10-120 А, 100-500 А, фазовое управление осуществляется аналоговыми сигналами. С помощью трехфазных твердотельных реле управляют током сразу на трех фазах. Рабочий интервал тока – 10-120 А. Разновидностью трехфазных моделей являются коммутаторы реверсивного типа. Их отличия: бесконтактная коммутация и особая маркировка. Эти устройства эффективно соединяют и разъединяют каждую цепь по отдельности. Защитные компоненты предотвращают ложные срабатывания. Обратите внимание Трехфазные устройства имеют более длительный эксплуатационный период, по сравнению с однофазными. По характеру контролируемого и коммутируемого напряжения различают твердотельные реле: Постоянного тока. Надежны, изготавливаются со световой индикацией, имеют широкий диапазон рабочих температур: от -30°C до +70°C. Переменного тока. Для таких полупроводниковых устройств характерны: бесшумность работы, малый уровень электромагнитных помех, высокое быстродействие, энергосберегающие характеристики. С ручным руководством. В этих моделях режим работы можно настраивать самостоятельно. Классификация твердотельных реле по способу коммутации: устройства для обеспечения мгновенного срабатывания; модели для коммутации слабоиндуктивных, редуктивных, емкостных нагрузок; с наличием управления по фазам – используются для осветительных приборов и нагревательных элементов. Разновидности по конструкции: разработанные для монтажа на DIN-рейки; универсальные, монтируются на переходные линейки. Какие параметры важны при выборе твердотельных реле? Эти полупроводниковые устройства приобретают в соответствии с запланированной областью применения. При покупке учитывают: мощность – запас мощности должен превышать величину, необходимую для обслуживания определенного оборудования, в несколько раз, если модель используется для запуска асинхронного двигателя, то запас должен составлять 6-10 раз; материал изготовления корпуса, его соответствие условиям, в которых будет эксплуатироваться устройство; габариты корпуса; тип крепежных элементов; моментальное или постепенное быстродействие; наличие дополнительных эксплуатационных возможностей; энергопотребление; бренд. Виды предохранителей для твердотельных реле Для сохранения работоспособности этих устройств их используют в комплексе с различными типами предохранителей, различающихся между собой по эксплуатационным характеристикам. Эти устройства стоят достаточно дорого, их цена сопоставима со стоимостью самого реле. Однако такие затраты оправдываются надежностью работы приборов. g R – быстро реагируют, работают в широком диапазоне мощностей. g S – пригодны для полного интервала токов. a R – эффективны для защиты от коротких замыканий. Меньшим защитным диапазоном обладают предохранители классов B, С, D, но и стоят они гораздо дешевле, по сравнению с перечисленными выше аналогами. Особенности подключения твердотельного реле Включить прибор в общую цепь можно самостоятельно. Монтаж облегчает отсутствие пайки. Прибор подсоединяют винтовыми крепежными элементами. При проведении монтажных работ необходимо: избегать попадания металлических предметов, загрязнений, пыли; не прилагать механические воздействия на корпус; размещать устройство вдали от легковоспламеняющихся предметов; перед пуском устройства в работу проверить правильность подключений. Внимание! Во время эксплуатации нельзя прикасаться к корпусу устройства во избежание ожогов. При нагреве модели во время работы до температуры, превышающей +60°C, рекомендуется устанавливать ее на радиатор охлаждения. В основном высокий нагрев происходит при частых включениях электронного коммутатора. Возможные схемы подключения твердотельных реле Существует множество вариантов подключения твердотельного реле, конкретный способ выбирается, в зависимости от характеристик подключаемой нагрузки. Наиболее простые и распространенные схемы: Нормально открытая. Нагрузка находится под напряжением в присутствии сигнала управления. Нормально закрытая. Нагрузка находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала. Схемы подключения контактов трехфазных твердотельных реле – «звезда» без нейтрали и с нейтралью, «треугольник». Примеры обозначения твердотельных реле на схеме Видеообзор Анатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Однофазная нагрузка  Iреле = Pнагр / U Pнагр = 5кВт, U = 220В Iреле = 5000 / 220 = 22,7А Учитывая необходимый запас по току выбираем реле на 40А.

Трехфазная нагрузка  Iреле = Pнагр /(U x 1,732) Pнагр = 27кВт, U = 380В Iреле = 27000 /(380 x 1,732) = 41,02А С учетом запаса по току выбираем реле на 60А.

Охлаждение

    Еще одним немаловажным фактором для надежной работы твердотельных реле является его рабочая температура. При работе твердотельного реле SSR из-за потерь на силовых элементах выделяется большое количество тепла, которое необходимо отводить с помощью радиаторов охлаждения.

Обратите внимание

Заявленный номинальный ток реле способны коммутировать при его температуре не более 40°С. При увеличении температуры реле снижается его пропускная способность из расчета 20-25% на каждые 10°С. При температуре примерно 80°С его пропускная способность по току сводится к нулю, и как следствие реле выходит из строя.

На температурный режим реле могут влиять многие факторы: место установки, температура окружающей среды, циркуляция воздуха, нагрузка на твердотельном реле и др.

При использовании на «тяжелые» нагрузки (пуск асинхронного двигателя) необходимо применять дополнительные меры по усилению отвода тепла: устанавливать на радиатор большего размера, сделать принудительное охлаждение (установить вентилятор).

Защита

• Твердотельные реле имеют встроенную RC-цепь для защиты от ложного включения при использовании на индуктивной нагрузке.
• Для защиты от кратковременного перенапряжения со стороны нагрузки необходимо использовать варисторы. Они подбираются исходя из величины коммутируемого напряжения Uвар=1,6-2Uком. Следует отметить, что современные тв реле выдерживают значительные перенапряжения и без применения варисторов. Гораздо опаснее для тв реле перегрузка по току.

• Для защиты от перегрузки по току необходимо использовать специальные быстродействующие полупроводниковые предохранители. Они подбираются с учетом величины номинального тока реле Iпр=1 — 1,3Iном. реле, причем само тв реле должно быть с гораздо большим запасом по току, в т.ч. учитывая пусковые токи нагрузки. Это самый эффективный способ защитить реле от перегрузки по току. Поскольку реле способно выдерживать только кратковременную (10мс) перегрузку, то использование автоматов защиты не спасет их от выхода из строя.
• Для корректной работы твердотельного реле при маленьких токах нагрузки (соизмеримых с током утечки) необходимо устанавливать шунтирующее сопротивление параллельно нагрузке.

Примеры применения

  Основное применение твердотельные реле находят в системах управления нагревом. Твердотельные реле ZD3, VD, LA чаще всего применяют в технологических процессах, где требуется поддержание температуры с большой точностью (ПИД, Fuzzy режим). При этом реле VD, LA будут обеспечивать плавную регулировку за счет фазового метода управления.

   Твердотельные реле ZA2 чаще применяют в системах, где не требуется высокая точность поддержания температуры (двухпозиционный режим).

    Твердотельные реле VA (управление переменным резистором) применяют для ручной регулировки мощности на нагрузке. Таким реле можно отрегулировать мощность ТЭНа или ИК-излучателя, изменять яркость свечения лампы накаливания.

    Соблюдая определенный ряд условий, твердотельные реле можно использовать для пуска асинхронных двигателей. Необходимо учитывать пусковые токи двигателя и реле подбирать с многократным запасом по току.

Применять меры по дополнительному отводу тепла (радиаторы охлаждения).

Для защиты реле от кратковременных перенапряжений использовать варисторы, а для защиты от перегрузки по току быстродействующие предохранители.

   Можно организовать управление группой реле от одного источника питания. В данном случае необходимо подобрать источник с мощностью достаточной для включения всей группы реле. При этом можно оставить возможность включения – выключения отдельного реле для управления требуемой зоной.

Перейти в каталог твердотельных реле 

Источник: http://deltser.ru/rekomendacii-po-vyboru-tverdotelnyh-rele

схема, как работает, характеристики, способы подключения

Твердотельное реле (ТТР) – полупроводниковое устройство, применяемое для создания контакта между низковольтными и высоковольтными цепями, является современной альтернативой традиционным пускателям и контакторам. Применяется в бытовой технике, промавтоматике, автомобильной электронике. Эти устройства могут иметь разные конструкции и схемы подключения, рассчитанные на применение в определенной группе приборов. В отличие от электромеханических аналогов электронные коммутаторы не имеют трущихся частей, а их основными узлами являются: симисторы, тиристоры, транзисторы. Структура Твердотельное реле включает в себя твердотельную электронику с высокомощностной цепью и специальный датчик, реагирующий на управляющий сигнал (вход). Такое оборудование может быть задействовано в сетях переменного и постоянного тока. В схему твердотельного реле входят: Вход – первичная цепь, основные функции которой – прием и передача сигнала устройству, коммутирующему нагрузку. Триггерная цепь – может быть отдельным элементом или входить в устройство оптической развязки твердотельного реле. Оптическая развязка – изолирует входную и выходную цепи переменного тока. Конструкция опторазвязки определяет тип электронного коммутатора и принцип его действия. Переключающая цепь – служит для передачи напряжения на нагрузку. Цепь защиты – может быть внутренней или наружной, предотвращает появление нештатных режимов и ошибок. Принцип работы твердотельных реле Основная задача, решаемая применением твердотельных реле, – руководство автоматикой в сетях с напряжением 12-480 В, коммутация приборов с индуктивной нагрузкой. Рядовое исполнение коммутатора подразумевает наличие двух контактов обслуживаемой сети и двух управляющих проводов. При увеличении количества фаз число контактов и управляющих проводов увеличивается. Замыкание и размыкание контактов, при которых подается или прекращается подача напряжения на нагрузку, осуществляются при участии активатора твердотельного реле. Его функции выполняют: в устройствах на переменном токе – полупроводники тиристоры или симисторы; в потребителях постоянного тока – транзисторы. Если в электромеханическом реле при отключении контакты находятся в полностью разомкнутом состоянии, то в твердотельном коммутаторе отсутствие тока в цепи обеспечивают полупроводниковые приборы. При высоких напряжениях они могут давать токи «утечки», снижающие эффективность работы потребителей. Имея чуть большее сопротивление в замкнутом состоянии, ТТР менее приспособлены к превышению допустимых напряжений и токов (кратковременные перегрузки), в отличие от их электромеханических аналогов. Главное отличие твердотельных реле от электромагнитных устройств заключается в отсутствии подвижной контактной группы и катушки управления, а также повышенное быстродействие. Характеристики твердотельных реле Основные преимущества ТТР: высокое быстродействие; включение цепи без электромагнитных помех; допускается эксплуатация во взрывоопасных условиях; бесшумность контактов; гарантированность срабатываний. Другие преимущества этих полупроводниковых устройств, обеспечивающие популярность их применения в современной электронике и автоматике: малое энергопотребление – на 90% меньше, по сравнению с электромагнитными реле; компактные габариты, обеспечивающие удобную транспортировку и монтаж; конструкция, устойчивая к механическим воздействиям; длительный рабочий период, отсутствие потребности в проведении периодического техобслуживания; обеспечение надежной изоляции между входными и коммутационными цепями; совместимость с большинством компонентов логических интегральных схем без использования усилителей сигнала, буферов, драйверов. Недостатки ТТР: необходимость использования радиаторов охлаждения и дорогостоящих предохранителей, вероятность появления оттоков «утечки» в отключенном состоянии высокая цена (обусловлена надежной защитой от перегрузок). Основные области применения Твердотельные реле эффективны при необходимости коммутации индуктивной нагрузки. Они применяются: в системах, регулирующих температуру при помощи ТЭНа; для обеспечения постоянного термического режима техпроцесса; для коммутирования управляющих цепей; в цепях изменения скорости вращения электродвигателя; для контроля нагрева, обеспечения нормальных рабочих режимов трансформаторов и других приборов; в осветительных цепях для регулирования уровня освещения – на концертах, дискотеках, шоу. Эти полупроводниковые устройства могут использоваться как в бытовых приборах, так и в промавтоматике, для функционирования которой требуется трехфазное напряжение. Разновидности твердотельных реле Эти полупроводниковые устройства разделяются по типу нагрузки на одно- и трехфазные. Однофазные твердотельные реле работают с токами 10-120 А, 100-500 А, фазовое управление осуществляется аналоговыми сигналами. С помощью трехфазных твердотельных реле управляют током сразу на трех фазах. Рабочий интервал тока – 10-120 А. Разновидностью трехфазных моделей являются коммутаторы реверсивного типа. Их отличия: бесконтактная коммутация и особая маркировка. Эти устройства эффективно соединяют и разъединяют каждую цепь по отдельности. Защитные компоненты предотвращают ложные срабатывания. Трехфазные устройства имеют более длительный эксплуатационный период, по сравнению с однофазными. По характеру контролируемого и коммутируемого напряжения различают твердотельные реле: Постоянного тока. Надежны, изготавливаются со световой индикацией, имеют широкий диапазон рабочих температур: от -30°C до +70°C. Переменного тока. Для таких полупроводниковых устройств характерны: бесшумность работы, малый уровень электромагнитных помех, высокое быстродействие, энергосберегающие характеристики. С ручным руководством. В этих моделях режим работы можно настраивать самостоятельно. Классификация твердотельных реле по способу коммутации: устройства для обеспечения мгновенного срабатывания; модели для коммутации слабоиндуктивных, редуктивных, емкостных нагрузок; с наличием управления по фазам – используются для осветительных приборов и нагревательных элементов. Разновидности по конструкции: разработанные для монтажа на DIN-рейки; универсальные, монтируются на переходные линейки. Какие параметры важны при выборе твердотельных реле? Эти полупроводниковые устройства приобретают в соответствии с запланированной областью применения. При покупке учитывают: мощность – запас мощности должен превышать величину, необходимую для обслуживания определенного оборудования, в несколько раз, если модель используется для запуска асинхронного двигателя, то запас должен составлять 6-10 раз; материал изготовления корпуса, его соответствие условиям, в которых будет эксплуатироваться устройство; габариты корпуса; тип крепежных элементов; моментальное или постепенное быстродействие; наличие дополнительных эксплуатационных возможностей; энергопотребление; бренд. Виды предохранителей для твердотельных реле Для сохранения работоспособности этих устройств их используют в комплексе с различными типами предохранителей, различающихся между собой по эксплуатационным характеристикам. Эти устройства стоят достаточно дорого, их цена сопоставима со стоимостью самого реле. Однако такие затраты оправдываются надежностью работы приборов. g R – быстро реагируют, работают в широком диапазоне мощностей. g S – пригодны для полного интервала токов. a R – эффективны для защиты от коротких замыканий. Меньшим защитным диапазоном обладают предохранители классов B, С, D, но и стоят они гораздо дешевле, по сравнению с перечисленными выше аналогами. Особенности подключения твердотельного реле Включить прибор в общую цепь можно самостоятельно. Монтаж облегчает отсутствие пайки. Прибор подсоединяют винтовыми крепежными элементами. При проведении монтажных работ необходимо: избегать попадания металлических предметов, загрязнений, пыли; не прилагать механические воздействия на корпус; размещать устройство вдали от легковоспламеняющихся предметов; перед пуском устройства в работу проверить правильность подключений. Внимание! Во время эксплуатации нельзя прикасаться к корпусу устройства во избежание ожогов. При нагреве модели во время работы до температуры, превышающей +60°C, рекомендуется устанавливать ее на радиатор охлаждения. В основном высокий нагрев происходит при частых включениях электронного коммутатора. Возможные схемы подключения твердотельных реле Существует множество вариантов подключения твердотельного реле, конкретный способ выбирается, в зависимости от характеристик подключаемой нагрузки. Наиболее простые и распространенные схемы: Нормально открытая. Нагрузка находится под напряжением в присутствии сигнала управления. Нормально закрытая. Нагрузка находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала. Схемы подключения контактов трехфазных твердотельных реле – «звезда» без нейтрали и с нейтралью, «треугольник». Примеры обозначения твердотельных реле на схеме Видеообзор Была ли статья полезна? Да Нет Оцените статью Что вам не понравилось? Анатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Общие сведения о твердотельных реле, SSR »Электроника

Полупроводниковое реле — это электронный переключатель, который включается или выключается в зависимости от внешнего сигнала — это похоже на электронную форму электромеханического реле

---

Технология реле включает:
Основы реле Герконовое реле Характеристики герконового реле Релейные схемы Твердотельное реле

---

Твердотельные реле можно сравнить с электронными версиями электромеханических реле.Твердотельный переключатель имеет выход, который включается или выключается в соответствии с сигналом, подаваемым на вход.

Еще одним признаком твердотельных реле является то, что они обеспечивают гальваническую развязку между входными и выходными цепями, как и более традиционные электромеханические реле.

Твердотельные реле

имеют ряд преимуществ по сравнению с реле, обеспечивая более быстрое переключение, большую надежность и более длительный срок службы и т. Д., Но у них также есть некоторые недостатки по сравнению с более традиционными электронными компонентами.

Ввиду их преимуществ твердотельные реле все чаще используются, поскольку они обеспечивают гораздо более экономичное решение для многих конструкций электронных схем, особенно когда рассматривается обслуживание оборудования.

Основы твердотельного реле

В основе электронных схем твердотельных реле

может лежать множество различных устройств: тиристоры тиристоров, симисторы, биполярные переходные транзисторы, биполярные транзисторы и полевые МОП-транзисторы обеспечивают идеальные электронные переключатели в твердотельном реле.

Для передачи сигнала переключения между входом и переключающим элементом обычно используется оптический канал. Это дает практически полную гальваническую развязку между входными и выходными цепями.

Часто коммутационное устройство; триристор, симистор, биполярный транзистор или MOSFET — это оптическая версия устройства, которая включается при наличии света.

По сути, твердотельное реле — это переключатель, в котором входное или управляющее напряжение загорается светодиодом.Он действует как передатчик оптрона, который затем управляет переключающим устройством: тиристором, симистором, биполярным транзистором полевого МОП-транзистора.

Основная концепция твердотельного реле SSR

Твердотельное реле состоит из передатчика Tx и приемника Rx. Они физически расположены внутри твердотельного реле. Входящий управляющий сигнал возбуждает светодиод внутри оптопары, и это освещает устройство переключения выхода, которое является светочувствительным, и это приводит к его переключению из нормального обесточенного состояния.Обычно он включает выходное устройство, позволяя току проходить через выход SSR.

Передатчик и приемник обычно расположены в одном и том же электронном компоненте, что упрощает конструкцию твердотельных реле.

Из схемы видно, что между входными и выходными электронными цепями отсутствует электрическое соединение. Это разделение, часто называемое гальванической развязкой, является ключевым для изоляции входных и выходных цепей друг от друга.Гальваническая развязка между светодиодом и фотоустройством обычно находится в диапазоне нескольких тысяч вольт из-за разделения между оптическим передатчиком и приемником или детекторного устройства, а также оптически прозрачного изолирующего барьера, который помещен между ними.

При рассмотрении технических характеристик SSR стоит отметить, что изоляция указывается в терминах пробоя напряжения, то есть напряжения, которое вызывает пробой между входом и выходом. Это не то же самое, что сопротивление входа и выхода.В зависимости от устройства оно может составлять от 1000 до 1 миллиона МОм — поскольку оно настолько велико, что его часто считают «бесконечным» сопротивлением.

Хотя на базовой принципиальной схеме твердотельного реле показан только светодиод, который освещает светочувствительный полупроводниковый переключатель, такой как тиристор или тиристор, симистор, транзистор или полевой МОП-транзистор, внутри твердотельного реле есть и другие компоненты.

Есть две основные области твердотельного реле:

• Вход SSR: Существует ряд аспектов входной цепи, которые необходимо учитывать, поскольку входной светодиодный индикатор должен работать в требуемых условиях входа:
  
  • Уровень входного сигнала: Входная цепь должна быть убедитесь, что оптический передатчик, т.е.е. Светодиод может работать с указанным уровнем привода. Обычно это требует включения токоограничивающего резистора и любых других электронных компонентов, чтобы светодиод загорался в достаточной степени при поступающем сигнале. Доступны твердотельные реле, которые работают с входными напряжениями от нескольких вольт и выше.
  • Вход постоянного или переменного тока: Если SSR предназначен для работы с входом постоянного тока, он может работать с минимумом дополнительных электронных компонентов — возможно, только с ограничивающим током резистором.Если предполагается работа от переменного тока, то для выпрямления входного сигнала используются выпрямитель и обычно мостовой выпрямитель, так что светодиод запускается только сигналом правильной полярности. Светодиодный индикатор будет пульсировать с переменной формой волны — в два раза чаще, если используется мостовой выпрямитель. Этот мостовой выпрямитель может быть включен как часть твердотельного реле или, возможно, добавлен извне.
• Выход SSR: Сторона выхода твердотельного реле также требует понимания, поскольку может быть ряд дополнительных электронных компонентов помимо основного светочувствительного переключающего устройства.

  Для вывода твердотельных реле можно использовать множество различных устройств: транзисторы, тиристоры / тиристоры, полевые МОП-транзисторы и симисторы. Тип устройства определяет многие характеристики SSR.

  Если выход представляет собой одиночный транзистор, полевой транзистор или тиристор / тиристор, то это означает, что этот SSR может проводить только в одном направлении и может использоваться только для управления нагрузками постоянного тока. Для работы от переменного тока обычно требуется симистор или два тиристора / тиристора на выходе — иногда также используются парные полевые МОП-транзисторы.

  Указанные максимальные выходные диапазоны для твердотельных реле могут находиться в диапазоне от нескольких вольт до сотен вольт переменного или постоянного тока, а допустимые уровни тока могут достигать десятков или даже сотен ампер в соответствии со спецификацией конкретного устройства. устройство.

Твердотельные реле синхронные и случайные переключения с усилителем

При переключении больших токов и использовании полупроводниковых устройств, которые могут очень быстро выключаться и включаться, возникают острые края на сигналах.В свою очередь, это может привести к высокому уровню электромагнитных помех, EMI. Поскольку все устройства в наши дни должны быть спроектированы так, чтобы минимизировать эти помехи, необходимо использовать способы, которые минимизируют генерацию этих электромагнитных помех, чтобы электромагнитная совместимость и характеристики электромагнитной совместимости устройства находились в требуемых пределах.

Один из методов, который можно использовать с нагрузками переменного тока и резистивными нагрузками, известен как синхронное переключение или переключение через нуль. Как видно из названия, твердотельное реле включается или выключается только в точке пересечения нуля формы сигнала переменного тока, независимо от синхронизации входного управляющего сигнала.

Хотя ТТР с переходом через ноль идеально подходят для резистивных нагрузок, они не работают должным образом с индуктивными нагрузками, поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе. Часто они не выключаются должным образом.

Для индуктивных нагрузок, таких как трансформаторы и двигатели, обычно используются твердотельные реле с произвольной коммутацией. Эти устройства включаются или выключаются в момент, требуемый входным управляющим сигналом, и они не принимают во внимание положение на осциллограмме.

Преимущества и недостатки твердотельных реле

Как и у любой техники, у их использования есть свои преимущества и недостатки.Это верно для твердотельных реле — хотя они предлагают много преимуществ по сравнению с другими альтернативами, такими как электромеханические реле, у них есть некоторые недостатки. Фактический выбор технологии необходимо учитывать, рассматривая все варианты, чтобы сделать правильный выбор.

Преимущества твердотельных реле

• Обеспечивает физическую изоляцию между цепями.
• Более быстрое переключение, чем у электромеханических реле. Время переключения обычно составляет около 1 мс
• Срок службы выше, чем у электромеханических реле
• Они не страдают от дребезга контактов, возникающего при использовании электромеханических реле.

Недостатки твердотельных реле

• Сопротивление в выходной цепи обычно выше, чем у электромеханического реле
• Не такое устойчивое к переходным выбросам и другим условиям перегрузки, как механическое реле — если не защищено, переходный процесс, превышающий пределы выходного устройства, может вывести твердотельное реле из строя.

Сравнение твердотельных реле с электромеханическими реле

Во многих конструкциях электронных схем есть выбор между более традиционными электромеханическими реле и твердотельными реле.Во многих отношениях эти две технологии сильно различаются, но в большом количестве схемных решений есть возможность использовать одну или другую.

Чтобы сделать лучший выбор для любой конкретной конструкции электронной схемы, лучше всего рассмотреть оба варианта, сравнивая преимущества и недостатки обоих вариантов.

Параметр	Реле электромагнитное	Твердотельное реле
Чувствительность к неправильному использованию	Хорошо	Плохо
Чувствительность к коррозии, окислению и т. Д.	Плохо	Хорошо
Чувствительность к ударам и вибрации	Плохо	Хорошо
Стоимость полюса	Лучше	Не очень хорошо
Совместимость с логическими / цифровыми схемами	Плохо (требуется интерфейс)	Хорошее (встраивается)
Время срабатывания и отпускания	5 — 20 мс	0.25 — 10 мс
Простота поиска неисправностей	Хорошо	Плохо
Изоляция входа и выхода	Часто до 5кВ	<5 кВ
Нормальный режим отказа	Обрыв цепи (и большой износ контактов / высокое сопротивление)	Короткое замыкание

Как выбрать твердотельное реле

При выборе твердотельного реле в первую очередь необходимо определить, что оно должно переключать и как этого добиться.Есть несколько полезных шагов и вопросов, которые нужно задать:

• AC или DC: Существуют различные типы твердотельных реле, используемых для переключения переменного или постоянного тока. Определение того, следует ли переключать питание постоянного или переменного тока, является одним из наиболее важных вариантов. Поскольку твердотельные переключатели переменного тока обычно используют симисторы и тиристоры, они не работают на постоянном токе и не отключают нагрузку, если постоянный ток не упадет до нуля по какой-либо другой причине. Твердотельные переключатели постоянного тока обычно используют полевые МОП-транзисторы, поскольку они имеют очень низкое сопротивление в открытом состоянии.

  Также помните, что вход и выход могут быть разными — SSR может быть разработан для управления выходом переменного тока, но требует входа управляющего напряжения постоянного тока и т. Д. В некоторых случаях мостовой выпрямитель и, возможно, другие электронные компоненты могут потребоваться на вход для создания необходимого управляющего сигнала, если они не содержатся в пакете SSR — проверьте спецификацию, чтобы узнать, что может потребоваться.

• Диапазон напряжения: Необходимо определить необходимое напряжение для ТТР.Если необходимо переключить постоянный ток, выберите твердотельное реле с номинальным напряжением не менее чем на 25% выше ожидаемого максимального напряжения. В идеале больший запас повысил бы надежность.

  Для SSR переменного тока необходимо проверить напряжение переменного тока, необходимое для приложения — снова добавьте запас. Несмотря на то, что переходные процессы присутствуют во многих линиях переменного тока, твердотельные реле переменного тока должны уметь их учитывать, поскольку они, вероятно, имеют встроенную защиту (см. Ниже), но всегда лучше проверить спецификацию.

• Ток нагрузки: Помимо напряжения, необходимо также знать ток, который будет проходить через устройство. Если через устройство будет протекать слишком большой ток, оно перегреется и может выйти из строя.

  Следует помнить о пусковом токе, который наблюдается во многих цепях. При первом включении некоторые элементы могут потреблять ток, уровень которого намного превышает средний потребляемый ток. Поэтому необходимо учитывать это при выборе твердотельного реле.Обычно к среднему току применяется множитель, зависящий от переключаемой нагрузки.

  Коммутируемая нагрузка	Множитель
  Люминесцентные лампы (переменного тока)	10
  Лампы накаливания	6
  Двигатели	6
  Резистивные нагреватели	1
  Трансформаторы	20

  Средний потребляемый ток следует умножить на множитель и твердотельное реле, выбранное с этим значением для тока.
• Регулировка яркости: Если требуется регулировка яркости, то некоторые формы твердотельных реле могут обеспечивать функцию регулировки яркости, при которой выход регулируется уровнем на входе.

• Тип нагрузки (AC): Для нагрузок переменного тока необходимо знать, является ли нагрузка индуктивной или резистивной. Для резистивных нагрузок можно использовать переключатели перехода через нуль. Как видно из названия, переключатели перехода через нуль переключаются в точке, где форма волны проходит через точку нулевого напряжения.Это обеспечивает более эффективное переключение и снижает уровни создаваемых помех, электромагнитных помех, а также уровень генерируемой обратной ЭДС.

  Если нагрузка является индуктивной, как в случае трансформаторов, двигателей и люминесцентных ламп, необходим переключатель, называемый твердотельным реле случайного включения. Он включается в любой точке формы сигнала, так как напряжение и ток имеют разность фаз, и это приводит к неисправности переключателей перехода через нуль.

  Твердотельные реле

  с переходом через ноль могут использоваться с резистивными нагрузками, такими как нагреватели, лампы накаливания и т. Д. — даже несмотря на то, что они будут иметь небольшой индуктивный элемент, они по-прежнему подходят для переключателей с переходом через ноль.Отключение при переходе через ноль может обеспечиваться симисторами или тиристорами, поскольку они перестают проводить ток в конце цикла и их необходимо повторно запустить для включения.

• Защита от перенапряжения: Если твердотельный переключатель будет использоваться с переменным током, убедитесь, что он имеет встроенную защиту от перенапряжения — хотя большинство электронных компонентов, предназначенных для использования там, где могут присутствовать перенапряжения, имеют встроенную Всегда лучше проверять лист технических характеристик. Защита от перенапряжения или переходных процессов обычно обеспечивается с помощью металлооксидных варисторов, MOV.Эти металлооксидные варисторы поглощают переходные процессы и предотвращают их повреждение SSR.

Эти моменты представляют собой большинство основных моментов, которые следует учитывать при выборе твердотельного реле. Всегда полезно прочитать всю спецификацию SSR, чтобы убедиться, что нет точек, которые могут отрицательно повлиять на работу всей схемы во время работы.

Твердотельные реле

— идеальные устройства для многих применений переключения — они быстрее и, как правило, более надежны, чем электромеханические реле, хотя они менее устойчивы к переходным импульсам и другим условиям перегрузки.

Ввиду их превосходной работы во многих сценариях твердотельные реле используются во многих цепях, причем номинальные значения тока и напряжения доступны для многих коммутационных приложений.

Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

% PDF-1.4 % 215 0 объект > эндобдж xref 215 184 0000000016 00000 н. 0000004499 00000 н. 0000004565 00000 н. 0000005611 00000 п. 0000006045 00000 н. 0000006634 00000 н. 0000006990 00000 н. 0000007053 00000 п. 0000007548 00000 н. 0000007947 00000 н. 0000008265 00000 н. 0000008379 00000 н. 0000008495 00000 н. 0000008573 00000 н. 0000008754 00000 н. 0000008805 00000 н. 0000017493 00000 п. 0000023711 00000 п. 0000023879 00000 п. 0000024049 00000 п. 0000030711 00000 п. 0000038302 00000 п. 0000045378 00000 п. 0000053439 00000 п. 0000053721 00000 п. 0000054033 00000 п. 0000054412 00000 п. 0000054810 00000 п. 0000062467 00000 п. 0000069853 00000 п. 0000070108 00000 п. 0000070191 00000 п. 0000070246 00000 п. 0000073476 00000 п. 0000074328 00000 п. 0000077047 00000 п. 0000077153 00000 п. 0000077384 00000 п. 0000077467 00000 п. 0000077522 00000 п. 0000077551 00000 п. 0000077689 00000 п. 0000077825 00000 п. 0000077946 00000 п. 0000078092 00000 п. 0000078643 00000 п. 0000079001 00000 п. 0000079295 00000 п. 0000080456 00000 п. 0000080746 00000 п. 0000086160 00000 п. 0000086420 00000 н. 0000098830 00000 н. 0000099085 00000 п. 0000112177 00000 н. 0000112432 00000 н. 0000128515 00000 н. 0000128764 00000 н. 0000128875 00000 н. 0000128985 00000 н. 0000129106 00000 н. 0000129252 00000 н. 0000129353 00000 п. 0000129474 00000 н. 0000129620 00000 н. 0000129754 00000 н. 0000129851 00000 н. 0000129997 00000 н. 0000130136 00000 н. 0000130279 00000 н. 0000130418 00000 н. 0000130563 00000 н. 0000130709 00000 н. 0000130846 00000 н. 0000130943 00000 н. 0000131089 00000 н. 0000131173 00000 н. 0000131252 00000 н. 0000131332 00000 н. 0000131418 00000 н. 0000131589 00000 н. 0000131735 00000 н. 0000131821 00000 н. 0000131918 00000 н. 0000132064 00000 н. 0000132149 00000 н. 0000132234 00000 н. 0000132314 00000 н. 0000132460 00000 н. 0000132606 00000 н. 0000132745 00000 н. 0000132888 00000 н. 0000133027 00000 н. 0000133173 00000 п. 0000133319 00000 н. 0000133458 00000 н. 0000133601 00000 н. 0000133740 00000 н. 0000133886 00000 н. 0000134032 00000 н. 0000134176 00000 н. 0000134273 00000 н. 0000134419 00000 н. 0000134558 00000 н. 0000134697 00000 н. 0000134818 00000 н. 0000134964 00000 н. 0000135074 00000 н. 0000135171 00000 н. 0000135317 00000 н. 0000135452 00000 н. 0000135593 00000 н. 0000135732 00000 н. 0000135879 00000 н. 0000136033 00000 н. 0000136162 00000 н. 0000136300 00000 н. 0000136441 00000 н. 0000136587 00000 н. 0000136733 00000 н. 0000136875 00000 н. 0000137015 00000 н. 0000137136 00000 н. 0000137290 00000 н. 0000137434 00000 н. 0000137573 00000 н. 0000137711 00000 н. 0000137857 00000 н. 0000138003 00000 н. 0000138145 00000 н. 0000138287 00000 н. 0000138423 00000 н. 0000138552 00000 н. 0000138723 00000 н. 0000138869 00000 н. 0000139010 00000 н. 0000139149 00000 п. 0000139296 00000 н. 0000139450 00000 н. 0000139579 00000 п. 0000139717 00000 н. 0000139852 00000 н. 0000139998 00000 н. 0000140144 00000 п. 0000140280 00000 н. 0000140420 00000 н. 0000140541 00000 н. 0000140695 00000 н. 0000140806 00000 н. 0000140952 00000 п. 0000141098 00000 п. 0000141227 00000 н. 0000141366 00000 н. 0000141506 00000 н. 0000141653 00000 н. 0000141799 00000 н. 0000141937 00000 н. 0000142079 00000 п. 0000142226 00000 н. 0000142372 00000 н. 0000142511 00000 н. 0000142650 00000 н. 0000142792 00000 н. 0000142938 00000 н. 0000143084 00000 н. 0000143223 00000 н. 0000143362 00000 н. 0000143505 00000 н. 0000143651 00000 п. 0000143797 00000 н. 0000143940 00000 н. 0000144061 00000 н. 0000144215 00000 н. 0000144339 00000 н. 0000144448 00000 н. 0000144595 00000 н. 0000144741 00000 н. 0000144805 00000 н. 0000147082 00000 н. 0000148402 00000 н. 0000175561 00000 н. 0000180035 00000 н. 0000184128 00000 н. 0000003976 00000 н. трейлер ] / Назад 788533 >> startxref 0 %% EOF 398 0 объект > поток h ބ OhAƿͿn [YMZmRr (Mx, S = d [ڢ ,! + ^ r ꡈ = N ^ 7a

3 причины сделать переход — Trimantec

Содержание:

Что такое реле?

Реле были впервые использованы в сетях дальней связи в качестве усилителей еще в 1800-х годах.Они повторили входящий сигнал по одной цепи и повторно передали его по другой цепи. Они также использовались в телефонных станциях и первых компьютерах для выполнения логических операций. В настоящее время реле широко используются для включения пусковых катушек, нагревательных элементов, контрольных ламп и звуковой сигнализации. Основное назначение реле аналогично назначению клапана. В то время как один контролирует поток жидкости, газа и воздуха, другой контролирует поток электричества. В электромеханических реле контакты размыкаются и замыкаются под действием магнитной силы.Твердотельные реле не имеют контактов, а переключение осуществляется электрически.

Что такое электромеханическое реле?

Электромеханические реле (EMR) — это переключатели, используемые для изоляции цепей или батарей, обнаружения неисправностей в линиях передачи и распределения и управления цепью высокой мощности с использованием сигнала малой мощности. ЭМИ состоят из корпуса, катушки, якоря и контактов. Контакты реле размыкаются и замыкаются под действием магнитной силы, которая создается катушкой, когда она находится под напряжением.По сравнению с твердотельными реле, ЭМИ обеспечивают более чистое включение и выключение, поскольку существует большое расстояние между контактами, которые действуют как изоляция.

Типы электромеханических реле:

Реле общего назначения: обычно с магнитной катушкой и переменным или постоянным током.

Реле управления машиной: с магнитной катушкой. Это сверхмощные реле, используемые для пускателей и промышленных компонентов.

Герконовые реле: маленькие, компактные, с быстродействующим переключателем.

Что такое твердотельное реле?

Твердотельные реле, или SSR, можно рассматривать как современную версию EMR 21-го века. Эти реле состоят из датчика, электронного переключающего устройства и механизма связи. Используя полупроводник, реле включается и выключается, когда на его управляющие клеммы подается небольшое внешнее напряжение. Он состоит из трех цепей: входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь выполняет ту же функцию, что и катушка электромеханического реле.Схема активируется, когда на нее подается напряжение, превышающее напряжение срабатывания, и деактивируется, когда напряжение меньше минимального напряжения отпускания реле. Схема управления определяет, когда выходной компонент включен или отключен. Таким образом, он функционирует как механизм связи между входными и выходными цепями. Выходная цепь включает нагрузку, которая осуществляется контактами ЭМИ.

Примеры приложений твердотельных реле включают медицинское оборудование, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, профессиональное пищевое оборудование, театральное освещение и промышленное оборудование.

Электромеханические реле и твердотельные реле

При выборе между электромеханическим воспроизведением и твердотельным воспроизведением учитывайте электрические требования приложения, ограничения по стоимости и ожидаемый срок службы. EMR идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации и могут работать как при переменном, так и при постоянном токе, в то время как реле SSR может работать только в одном или другом. Они также являются более экономичным выбором, если есть ограничения по стоимости. Однако может быть разумнее инвестировать в более качественное твердотельное реле, чем часто тратить деньги на замену деталей для электромеханического реле.Ниже приведены три причины для перехода на твердотельные реле…

1. Твердотельные реле быстрые и энергосберегающие.

Основное различие между твердотельными реле (SSR Relay) и электромеханическими реле (EMR) заключается в том, что SSR не имеют подвижных частей. Эта особенность дает ряд больших преимуществ при использовании реле этого типа. Поскольку реле не должно возбуждать катушку и физически открывать и закрывать контакты, оно фактически потребляет на 75% меньше энергии, чем ЭМИ.Это также означает, что реле переключается намного быстрее. В то время как EMR в среднем составляет от 5 до 15 мс для переключения и установления, SSR в среднем составляет от 0,5 до 1 мс.

2. 
   
   Они тихие, компактные и мощные.

Выключатели SSR без подвижных частей представляют собой полностью бесшумные электрические устройства. Твердотельные реле не имеют прикрепленных к ним больших неуклюжих электромагнитов и поэтому представляют собой небольшую и компактную альтернативу. Их небольшой размер также экономит ценное место для установки.Однако небольшие размеры не делают их менее мощными, чем электромеханические реле. Фактически, поскольку оптическая связь полностью изолирует цепи реле, нет необходимости беспокоиться о перегреве реле слишком большим напряжением.

3. У них бесконечная продолжительность жизни.

Одним из недостатков твердотельных реле является то, что, когда они перестают работать, необходимо заменять все реле. В электромеханических реле контакты можно заменять по отдельности.Однако, хотя это может быть правдой, SSR переживет EMR на много-много лет. Опять же, без наличия подвижных контактов нет деталей, которые можно было бы изнашивать, и не было нагара. Средний срок службы EMR составляет один миллион циклов, тогда как срок службы SSR примерно в 100 раз больше.

Теперь, чтобы извлечь выгоду из практически бесконечного срока службы твердотельного реле, его необходимо правильно обслуживать и использовать. Одна из проблем, возникающих при использовании твердотельных реле, — это значительное остаточное электрическое сопротивление.Это сопротивление генерирует тепло, с которым можно бороться, используя радиатор. Без радиатора срок службы SSR может резко сократиться. Так что подумайте о покупке радиатора и SSR вместе. К счастью, некоторые твердотельные реле Carlo Gavazzi, продаваемые в нашем интернет-магазине, уже оснащены радиаторами.

Типы твердотельных реле

Твердотельные реле с нулевым переключением являются наиболее распространенными. С этим типом реле цепь начинает проводить ток, когда напряжение приближается к точке пересечения нуля вольт в цикле переменного тока.Если входной сигнал применяется в любой другой точке, реле будет ожидать вывода сигнала до тех пор, пока напряжение не станет близким к нулю в цикле переменного тока.

Твердотельные реле мгновенного включения мгновенно включают нагрузку при подаче управляющего напряжения. Таким образом, нагрузку можно включить в любой момент цикла переменного тока. Это дает пользователю больший контроль.

Твердотельные реле с переключением пикового значения включают нагрузку при подаче управляющего напряжения, но только тогда, когда цикл переменного тока находится на пике.

Аналоговые переключающие твердотельные реле имеют неограниченное количество выходных напряжений. Эти реле имеют встроенную схему синхронизации, которая регулирует величину выходного напряжения по отношению к входному напряжению.

Хотя в этом блоге мы сосредоточили внимание на преимуществах твердотельных реле, выбор между EMR и SSR в конечном итоге зависит от приложения, в котором они будут использоваться. У каждого типа реле есть как преимущества, так и недостатки. Тем не менее, нельзя отрицать, что твердотельные реле стали большим технологическим достижением для отрасли.

Компания Trimantec предлагает широкий выбор твердотельных реле и принадлежностей Carlo Gavazzi. Загрузите их брошюру здесь. У нас также есть твердотельные реле, уже оснащенные радиаторами. Пожалуйста, не стесняйтесь, если у Вас возникнут вопросы!

Введение в твердотельные реле

ВВЕДЕНИЕ:

Благодаря своим превосходным характеристикам твердотельное реле стало важным промышленным устройством управления во многих областях.
Это введение в твердотельные реле, из этой статьи вы узнаете, что такое твердотельное реле? Какие типы твердотельных реле? Как работают твердотельные реле? Как выбрать твердотельное реле? Как использовать твердотельные реле?

Вы можете быстро перейти к интересующим вас главам с помощью Справочника ниже и быстрого навигатора в правой части браузера.

СОДЕРЖАНИЕ

§1.Что такое твердотельное реле (SSR)

Твердотельное реле (также известное как SSR, реле SS, реле SSR или переключатель SSR, твердотельный контактор, силовой электронный переключатель, автомобильные реле, электронные силовые реле и контакторы электрических сигналов) представляет собой интегрированное бесконтактное электронное переключающее устройство, которое компактно собрано из интегральной схемы (ИС) и дискретных компонентов. В зависимости от коммутационных характеристик электронных компонентов (таких как переключающие транзисторы, двунаправленные тиристоры и другие полупроводниковые компоненты), SSR могут очень быстро переключать состояние нагрузки «ВКЛ» и «ВЫКЛ» через электронную схему, точно так же, как и функции традиционных механических реле.По сравнению с предыдущим реле с «герконовым контактом», а именно с электромеханическим реле (EMR), внутри SSR нет подвижной механической части, а также отсутствует механическое воздействие во время процесса переключения SSR. Поэтому твердотельное реле еще называют «бесконтактным переключателем».

По своим конструктивным характеристикам переключатель SSR превосходит EMR. Основные преимущества твердотельных реле:

● Полупроводниковый компонент действует как переключатель для реле, которое имеет небольшие размеры (компактный размер) и долгий срок службы (длительный срок службы).

● Лучшая электромагнитная совместимость, чем ЭМИ — невосприимчивость к радиочастотным помехам (RFI) и электромагнитным помехам (EMI), низкий уровень электромагнитных помех и низкий уровень электромагнитного излучения.

● Отсутствие движущихся частей, отсутствие механического износа, отсутствие шума при работе, отсутствие механических повреждений, и высокая надежность.

● Нет искры, дуги, горения, дребезга контактов и износа между контактами.

● Благодаря функции «переключение при нулевом напряжении, отключение при нулевом токе» легко достичь переключения «при нулевом напряжении».

● Быстрая скорость переключения (скорость переключения SSR в 100 раз выше, чем у обычного EMR), высокая рабочая частота.

● Высокая чувствительность, управляющие сигналы низкого электрического уровня (SSR может напрямую управлять большими токовыми нагрузками через малоточные управляющие сигналы), совместим с логической схемой (схемы TTL, CMOS, DTL, HTL), легко реализует несколько функций.

● Обычно упаковывается из изоляционного материала, с хорошей влагостойкостью, устойчивостью к плесени, коррозии, вибростойкости, механической ударопрочности и взрывозащищенности.

Кроме того, функция усиления и возбуждения твердотельного реле очень подходит для управления мощным исполнительным механизмом, который более надежен, чем электромагнитный. реле (ЭМИ). Управляющие переключатели твердотельных реле требуют очень низкой мощности, поэтому низкие управляющие токи можно использовать для управления большими токами нагрузки. И В твердотельном реле используется отработанная и надежная оптоэлектронная технология изоляции между входными и выходными клеммами. Эта технология позволяет выходной сигнал устройства с низким энергопотреблением должен быть напрямую подключен к входным клеммам управления твердотельного реле для управления высокой мощностью устройство на выходной клемме твердотельного реле без необходимости в дополнительных схемах защиты для защиты устройства слабого тока, потому что «устройство малого тока управления» (подключенное к входной клемме SSR) и «большое устройство управления источники питания »(подключенные к выходной клемме SSR) были электрически изолированы.Кроме того, твердотельные реле переменного тока используют «детектор перехода через ноль». технология для безопасного применения AC-SSR к выходному интерфейсу компьютера, не вызывая серии помех или даже серьезных сбоев в работе компьютера. И эти функции не могут быть реализованы EMR.

Из-за присущих твердотельным реле характеристик и вышеуказанных преимуществ, SSR широко используется в различных областях с момента его появления в 1974 году и полностью заменил электромагнитные реле во многих областях, где электромагнитные реле не может применяться.Особенно в области компьютерных систем автоматического управления, потому что твердотельное реле требует очень низкого мощность привода и совместимы с логической схемой, а также могут напрямую управлять выходной схемой без необходимости в дополнительном промежуточном цифровом буфере.

В настоящее время твердотельные реле хорошо работают в военной, химической, промышленной устройства управления автоматикой, электромобиль, телекоммуникации, гражданское электронное оборудование управления, а также приложения для обеспечения безопасности и контрольно-измерительные приборы, такие как система нагрева электрической печи, компьютер с числовым программным управлением (станок с ЧПУ), оборудование для дистанционного управления, электромагнитный клапан, медицинское оборудование, система управления освещением (например, светофор, сцинтиллятор, система управления сценическим освещением), бытовая техника (например, стиральная машина, электрическая плита, духовка, холодильник, кондиционер), оргтехника (например, копировальный аппарат, принтеры, факсы и многофункциональные принтеры), системы пожарной безопасности, зарядка электромобилей система и так далее.В общем, твердотельные реле могут использоваться в любом приложении, требующем высокой стабильности (оптическая изоляция, высокая устойчивость), высокой производительности (высокая скорость переключения, высокий ток нагрузки), и небольшой размер упаковки.

Конечно, твердотельные реле также имеют некоторые недостатки, в том числе: наличие падения напряжения во включенном состоянии и выходного тока утечки, необходимость мер по рассеиванию тепла, более высокая стоимость покупки, чем у EMR, реле постоянного и переменного тока не универсальны, единое состояние управления, небольшое количество контактных групп и плохая перегрузочная способность.Хотя некоторые специальные настраиваемые твердотельные реле могут решить некоторые из вышеперечисленных проблем, эти недостатки необходимо учитывать и оптимизировать при проектировании схем и применении SSR, чтобы максимизировать преимущества твердотельных реле.

§2. Какова структура твердотельных реле

Твердотельные реле представляют собой четырехконтактные активные устройства, две из четырех клемм являются клеммами управления входом, а две другие клеммы клеммы управления выходом. Хотя типов и спецификаций SSR-переключателей много, их структуры схожи и состоят в основном из трех частей (как показано на рисунке 2.1): входная цепь (цепь управления), цепь привода и выход Цепь (управляемая цепь).

Входная цепь:

Входная цепь твердотельного реле, также называемая схемой управления, обеспечивает контур для входного управляющего сигнала, делая управляющий сигнал источником запуска для твердотельного реле. В соответствии с различными типами входного напряжения входную цепь можно разделить на три типа: входная цепь постоянного тока, переменного тока. входная цепь и входная цепь переменного / постоянного тока.

Входную цепь постоянного тока можно разделить на резистивную входную цепь и входную цепь постоянного тока.

1) Резистивная входная цепь, входной ток которой линейно увеличивается с увеличением входного напряжения, и наоборот. Если управляющий сигнал имеет фиксированное управляющее напряжение, следует выбрать входную цепь резистора.

2) Входная цепь постоянного тока. Когда входное напряжение входной цепи постоянного тока достигает определенного значения, ток больше не будет явно увеличиваться при увеличении напряжения. Эта функция позволяет использовать твердотельное реле постоянного тока на входе в довольно широком диапазоне входного напряжения.Например, когда диапазон изменения напряжения управляющего сигнала довольно большой (например, 3 ~ 32 В), будет рекомендовано твердотельное реле постоянного тока с входной цепью постоянного тока, чтобы твердотельное реле постоянного тока могло надежно работать над весь диапазон входного напряжения.

Некоторые из этих входных схем управления имеют управление с положительной и отрицательной логикой, инвертирование и другие функции, а также совместимость логических схем. Таким образом, твердотельные реле могут быть легко подключены к схемам TTL (схемы транзисторно-транзисторной логики), схемам CMOS (схемы комплементарных металлооксидных полупроводников), схемам DTL (схемам диодно-транзисторной логики) и схемам HTL (схемам высокопороговой логики).В настоящее время DTL постепенно заменяется TTL, а HTL заменяется CMOS. И если сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) используется в качестве входного сигнала, переключение ВКЛ / ВЫКЛ частоту источника питания переменного тока следует установить менее 10 Гц, иначе частота переключения выходного сигнала выходной цепи ТТР переменного тока не сможет поспевать за ней.

Цепь управления:

Цепь управления твердотельным реле состоит из трех частей: цепи развязки, функциональной цепи и цепи запуска.Однако, согласно Фактические потребности твердотельного реле, могут быть включены только одна / две из этих частей.

1. Изолированная цепь связи:

Методы изоляции и связи для цепей ввода / вывода (ввод / вывод Схема) твердотельных реле в настоящее время используются два способа: схемы оптопары и схемы высокочастотного трансформатора.

1) Оптопара (также называемая оптопарой, оптическим соединителем, оптоизолятором или оптическим изолятором) непрозрачно снабжена инфракрасным светодиодом (светоизлучающим диодом) и оптическим датчиком для обеспечения изолированного управления между «стороной управления» и «нагрузкой». сторона », потому что между« излучателем света »и« датчиком света »нет электрического или физического соединения, кроме луча.Типы комбинаций «источник-датчик» обычно включают: «светодиод-фототранзистор» (фототранзистор), «светодиод-симистор» (фототриак) и «светодиод-фотодиод». матрица »(стек фотодиодов используется для управления парой полевых МОП-транзисторов или IGBT).

2) В схеме связи высокочастотного трансформатора используется высокочастотный трансформатор для преобразования управляющего сигнала на входе в управляющий сигнал на выходе. Подробный процесс заключается в том, что входной управляющий сигнал создает автоколебательный высокочастотный сигнал, который будет передаваться через сердечник трансформатора во вторичную обмотку трансформатора, и после обработки схемой обнаружения / выпрямления и логической схемой сигнал в конечном итоге станет управляющий сигнал для управления триггерной схемой.

2. Функциональная схема:

Функциональная схема может включать в себя различные функциональные схемы, например схему обнаружения, схему выпрямителя, схему перехода через нуль, схему ускорения, схему защиты, схему отображения и т. Д.

3. Схема запуска:

Цепь триггера используется для подачи триггерного сигнала на выходную цепь.

Выходная цепь:

Выходная цепь твердотельного реле управляется триггерным сигналом для включения / выключения источников питания нагрузки.

Выходная цепь в основном состоит из выходного компонента (микросхемы) и контура поглощения (который действует как подавитель переходных процессов) и иногда включает в себя цепь обратной связи. До сих пор выходной компонент твердотельных реле в основном включает в себя: биполярный переходный транзистор (биполярный транзистор или BJT, который делится на два типа, PNP и NPN), тиристор (кремниевый выпрямитель или SCR), симистор (двунаправленный триод, Двунаправленный тиристор, двунаправленный управляемый выпрямитель или BCR), полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET), биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), MOSFET-транзистор из карбида кремния (SIC MOSFET, разновидность широкозонного транзистора с максимальной рабочей температурой перехода промышленного класса 200 °). C, низкое энергопотребление и компактный размер) и так далее.

Выходную цепь твердотельного реле можно разделить на три типа: выходная цепь постоянного тока, выходная цепь переменного тока и выходная цепь переменного / постоянного тока. В выходной цепи постоянного тока обычно используется биполярный компонент (такой как IGBT или MOSFET) в качестве выходного компонента, а в выходной цепи переменного тока обычно используются два тиристора или один симистор в качестве выходного компонента.

§3. Символ твердотельного реле

Символ твердотельного реле на принципиальной схеме показан ниже (Рисунок 3.1).

Следует отметить, что:
● Символ электрода должен быть нанесен отдельно (внутри или вне рамки) рядом с каждым контактом графического символа.
● Входные и выходные клеммы обычно не могут быть нарисованы на одной или смежных сторонах.
● Когда несколько твердотельных реле появляются на одной схеме, числовой номер может быть добавлен после текстового символа, чтобы различать реле. (например, SSR1, SSR2).

§4. Какие бывают типы твердотельных реле

Типы твердотельных реле разнообразны, и стандарты классификации разнообразны.Твердотельные реле обычно классифицируются по следующим критериям.

1. Тип источника питания нагрузки:

Твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле постоянного тока (DC-SSR) и твердотельные реле переменного тока (AC-SSR) в зависимости от типа источника питания нагрузки. В твердотельных реле постоянного тока в качестве переключающего элемента используются силовые полупроводниковые транзисторы (такие как BJT, MOSFET, IGBT) для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ источника питания нагрузки постоянного тока, а в твердотельных реле переменного тока используются тиристоры (например, как Triac, SCR) в качестве переключающего элемента для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ источника питания нагрузки переменного тока.

1.1 DC-SSR:

В зависимости от формы входа, SSR типа постоянного тока можно разделить на твердотельные реле постоянного тока с резистивным входом и твердотельные реле постоянного тока постоянного тока.

1.2 AC-SSR:

SSR типа AC можно классифицировать в соответствии со следующими стандартами.

1.2.1 Режим запуска управления:

В соответствии с режимом запуска управления (время включения и выключения), SSR переменного тока можно разделить на твердотельные реле переменного тока с переходом через нуль, случайное включение Тип твердотельные реле переменного тока и пиковое включение Тип твердотельные реле переменного тока.

1) Твердотельные реле переменного тока с нулевым переходом (рис. 4.2), также известные как твердотельные реле переменного тока с триггером нулевого перехода, твердотельное реле с нулевым перекрестным включением, твердотельные реле переменного тока с нулевым переключением, твердотельные реле переменного тока с нулевым напряжением , или твердотельные реле переменного тока. Для реле SSR с переходом через нуль их состояние переключения выходной цепи синхронизируется с выходным сигнал, то есть «синхронный» с источником питания. Когда входной сигнал включен, если напряжение питания нагрузки находится в зоне, отличной от перехода через нуль, выходной терминал твердотельных реле с переходом через ноль не будет включаться; но если напряжение питания нагрузки достигает нулевой зоны, выходная клемма реле SSR перехода через ноль будет включена, а также цепь нагрузки будет быть включенным.Этот режим триггера может эффективно снизить пусковой ток, генерируемый при включении SSR, а также одновременно уменьшает сигнал помех в энергосистеме и входной цепи управления. В Следовательно, твердотельные реле с переходом через ноль являются наиболее распространенным типом во многих областях.

2) Твердотельные реле переменного тока случайного включения (рис. 4.3), также известные как твердотельные реле переменного тока с произвольным включением, твердотельное реле переменного тока с произвольным включением, твердотельное реле переменного тока с произвольной проводимостью, твердотельное реле переменного тока с произвольным зажиганием , Твердотельное реле мгновенного включения, твердотельные реле переменного тока с ненулевым переключением, твердотельные реле переменного тока мгновенного включения, твердотельные реле мгновенного действия переменного тока, асинхронные твердотельные реле переменного тока или твердотельные реле переменного тока с фазовой модуляцией.Режим переключения выходной цепи реле ТТР произвольного типа управляется только сигналом управления и не зависит от сигнала источника питания, т. е. «асинхронен» с источником питания. Твердотельные реле случайного типа будут немедленно включены, пока есть входные сигналы на входных клеммах и независимо от состояния напряжения нагрузки. Поскольку случайное твердотельное Реле включается или выключается в любой фазе источника питания переменного тока, в момент включения может генерироваться сильный сигнал помехи.

3) Твердотельные реле переменного тока с пиковым включением также известны как твердотельные реле переменного тока с пиковым переключением или пиковое пожарное реле переменного тока. твердотельные реле. При подаче входного управляющего сигнала реле SSR пикового типа включаются в первой точке пика выходного напряжения переменного тока. для уменьшения пускового тока; если входной управляющий сигнал удален, твердотельные реле максимального уровня будут отключены.

1.2.2 Фаза:

В зависимости от фазы источника переменного тока AC-SSR можно разделить на твердотельные реле однофазного переменного тока и твердотельные реле трехфазного переменного тока.

1) В зависимости от различных функций однофазные твердотельные реле переменного тока можно разделить на однофазные твердотельные реле переменного / постоянного тока, однофазные твердотельные регуляторы напряжения, однофазные твердотельные регуляторы напряжения, одно открытое и одно закрытое однофазные твердотельные реле, однофазные твердотельные реле прямого и обратного направления, однофазные сдвоенные твердотельные реле и т. д. Следует отметить, что двойное реле (рис. 4.4), которое представляет собой однофазное твердотельное реле. реле, которое объединяет два однофазных промышленных твердотельных реле в один стандартный промышленный корпус с двойными входными клеммами и двойными выходными клеммами, причем каждый набор клемм ввода / вывода не зависит от другого набора, то есть двойного Реле SSR имеют больше контактов и могут обеспечивать более разнообразное управление, чем обычные типы.

2) Трехфазные твердотельные реле переменного тока могут использоваться непосредственно для управления трехфазными двигателями переменного тока, а твердотельное трехфазное прямое-обратное реле переменного тока (или трехфазное реверсивное Твердотельное реле переменного тока) может использоваться для управления трехфазными двигателями прямого и обратного хода (трехфазные двунаправленные двигатели переменного тока или трехфазные двухоборотные двигатели переменного тока).

1.2.3 Компонент переключателя:

В соответствии с компонентами переключателя AC-SSR можно разделить на твердотельные реле переменного тока обычного типа и твердотельные реле расширенного типа.В реле SSR обычного типа используется симистор. в качестве компонента переключения выхода, а реле SSR улучшенного типа использовали встречно-параллельный SCR в качестве компонента переключения.

2. Форма ввода / вывода:

В соответствии с формой ввода / вывода твердотельные реле можно разделить на четыре типа: твердотельные реле типа входа постоянного тока и выхода переменного тока (DC-AC SSR реле), твердотельные реле типа входа постоянного тока и выхода постоянного тока (реле постоянного тока постоянного тока SSR), твердотельные реле типа входа переменного тока и выхода переменного тока (реле SSR AC-AC), твердотельные реле типа входа переменного тока и выхода постоянного тока (AC- Реле постоянного тока SSR).

3. Тип переключателя:

В зависимости от типа переключателя, переключатели SSR можно разделить на твердотельные реле нормально открытого типа (или NO-SSR) и твердотельные реле нормально закрытого типа (или NC-SSR). Нормально разомкнутые твердотельные реле будут включены только тогда, когда на входные клеммы подается управляющий сигнал. Напротив, нормально закрытый твердотельный реле будут выключены, когда входной сигнал будет подан на входной терминал. (Если не указано иное, твердотельные реле в этом документе по умолчанию относятся к нормально разомкнутым твердотельным реле.)

4. Изоляция / соединение:

В соответствии с методами изоляции / соединения, SSR можно разделить на твердотельные реле с герконовым реле, твердотельные реле с трансформаторной связью, твердотельные реле с фотосвязью и твердотельные реле гибридного типа. государственные реле.

1) В твердотельном реле герконовой муфты (рис. 4.5, а) в качестве метода изоляции используется герконовый переключатель. При подаче управляющего сигнала непосредственно (или через предусилитель) к катушке герконового реле, герконовый переключатель сразу замкнется, а тиристорный переключатель будет активирован, чтобы заставить нагрузку проводить.

2) Трансформаторная муфта SSR (рис. 4.5, б) использует трансформатор в качестве изолирующего устройства. Трансформатор может преобразовывать управляющий сигнал малой мощности от первичной катушки во вторичную катушку, чтобы генерировать сигнал для возбуждения электронный переключатель. И если входной управляющий сигнал представляет собой напряжение постоянного тока, во входной цепи требуется преобразователь постоянного тока в переменный. После обработки путем выпрямления, усиления или других модификаций сигнал от вторичной катушки можно использовать для управлять переключающим компонентом.

3) SSR с фотосвязью (рис. 4.5, c), также известный как фотоизолированный SSR или оптопара. SSR использует оптический ответвитель в качестве изолятора. Оптический соединитель представляет собой оптоизолятор, который состоит из источника инфракрасного излучения (обычно светоизлучающего диода или светодиода) и светочувствительного полупроводникового компонента (такого как светочувствительный диод, фоточувствительный транзистор и фоточувствительный тиристор). В соответствии с различными компонентами (рис. 4.6), оптопара может быть в опто-диодном соединителе (фото-диодном соединителе), оптранзисторном соединителе (фото-транзисторном соединителе), опто-тиристорном соединителе (фото-тиристорном соединителе), и опто-симисторный ответвитель (фото-симисторный ответвитель).

Фото-полупроводниковое устройство обнаруживает инфракрасное излучение от светодиода, а затем выдает сигнал для управления полупроводниковым переключателем. По сравнению с герконовым реле и трансформатором, оптический изолятор имеет лучшую физическую изоляцию, чтобы Обеспечьте электрическую изоляцию между цепью выходной нагрузки высокого напряжения и цепью входного сигнала низкого напряжения. А благодаря отличным изоляционным характеристикам и очень компактным размерам оптопары, твердотельное реле оптопары используется в очень широком диапазоне приложений.

4) Гибридное твердотельное реле — это специальное твердотельное реле, которое объединяет преимущества EMR и SSR, с высоким КПД и низким энергопотреблением. Входные и выходные цепи гибридных твердотельных реле состоят из реле SSR и герконового переключателя (или микроэлектромагнитного реле), включенных параллельно и управляемых. различными управляющими сигналами (рисунок 4.7).

При подаче входного сигнала 1 SSR немедленно переключается во включенное состояние. Поскольку в электронном переключателе нет движущихся частей, он может стабильно и быстро переключать нагрузку и не генерирует дугу из-за высокого сетевого напряжения или сильного импульсного тока. во время переключения.После того, как ток нагрузки сгенерирован, ЭМИ будет управляться управляющим сигналом 2 и включаться. Поскольку ЭМИ подключено параллельно с ТТР, выходной контакт ЭМИ запитан без напряжения, и на контактах нет дуги. Затем, после некоторой задержки, дребезг контактов ЭМИ стабилизируется, и SSR будет выключен. EMR работает почти без нагрева, поэтому гибридные реле SSR могут работать без установленного радиатора.

5. Структура схемы:

В зависимости от структуры схемы твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле с дискретной структурой и твердотельные реле с гибридной структурой.Твердотельные реле с дискретной структурой в основном собраны из дискретных компонентов. и печатная плата, а затем упакованные в заливку эпоксидной смолой, пластиковую герметизацию или обертывание смолой. Твердотельные реле с гибридной структурой использовать технологию толстопленочного комбайна для сборки дискретных компонентов и полупроводниковых интегральных схем (ИС), а затем заключать их в металлический или керамический корпус.

6. Производительность:

В зависимости от производительности твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле стандартного типа и твердотельные реле промышленного типа.Номинальный ток стандартного твердотельного реле обычно составляет от 10 до 120 А, а номинальный ток промышленного твердотельного реле относительно велик, может составлять от 60 до 2000 А или больше. Следовательно, промышленные реле SSR могут соответствовать строгим требованиям промышленной среды и промышленного оборудования.

7. Монтаж:

В соответствии с методами монтажа твердотельные реле можно разделить на твердотельные реле для монтажа на панели (или для поверхностного монтажа), твердотельные реле для монтажа на DIN-рейку и для монтажа на печатной плате. твердотельные реле (или тип монтажа на печатную плату).И SSR для монтажа на печатной плате можно подразделить на SSR для гнездового монтажа (или вставного типа) и SSR для кронштейна (или для фланцевого монтажа). Вставные твердотельные реле со многими стандартными пакетами (например, SIP, Mini-SIP и DIP), может быть напаян непосредственно на печатную плату, полагаясь на естественное охлаждение, без необходимости использования радиатора; твердотельные реле с фланцевым креплением требуют дополнительной металлической пластины или радиатора для отвода тепла.

8. Приложение:

В соответствии с приложением твердотельные реле можно разделить на твердотельные реле общего назначения, твердотельные реле с двусторонней передачей, автомобильные твердотельные реле, твердотельные реле с фиксацией (входной сигнал проходит как логический Исключающее ИЛИ или XOR, поэтому любой вход может блокировать / разблокировать выход) и т. Д.
Реле с фиксацией может продолжать проводить и непрерывно выводить управляющий сигнал даже при отключении управляющего тока, и его можно выключить только путем ввода обратного тока или кнопки выключения. Блокировка обычно используется в высоковольтных цепях, чтобы избежать распространения аварий.

§5. Каковы основные параметры твердотельных реле

Основные параметры твердотельных реле делятся на три категории: входные параметры, выходные параметры и другие параметры.

Входные параметры:

Диапазон входного напряжения / входной ток:

1) Диапазон входного напряжения относится к значению диапазона напряжения, которое должно быть входным (т. Е. Минимальным) или допустимым входным (т. Е. Максимумом) для твердотельное реле для нормальной работы при температуре окружающей среды 25 ° C.

2) Входной ток относится к соответствующему входному току. значение при определенном входном напряжении.

Напряжение включения / Напряжение выключения:

1) Напряжение включения (напряжение включения).Когда входное напряжение (напряжение, приложенное к входной клемме) больше или равно напряжение включения, выходной терминал будет включен.

2) Напряжение выключения (напряжение выключения). Когда входное напряжение (напряжение приложено к входному зажиму) меньше или равно напряжению отключения, выходной зажим будет отключен.

Напряжение перехода через ноль:

Строго говоря, напряжение перехода через ноль — это не точка напряжения, а диапазон напряжений, который определяется внутренними компонентами реле перехода через нуль, который обычно очень низок и почти ничтожен.Если напряжение источника питания ниже напряжения перехода через нуль, реле перехода через нуль не будет включено; и если напряжение превышает напряжение перехода через нуль, переход через нуль реле будет во включенном состоянии.

Выходные параметры:

Номинальное выходное напряжение / номинальный рабочий ток:

1) Номинальное выходное напряжение — это максимальное рабочее напряжение нагрузки, которое могут выдержать выходные клеммы.

2) Номинальный рабочий ток — это максимальный установившийся рабочий ток, который может проходить через выходные клеммы при температуре окружающей среды 25 ° С.

Падение выходного напряжения / выходной ток утечки:

1) Падение выходного напряжения — это измеренное выходное напряжение при номинальном рабочем токе, когда твердотельное реле находится во включенном состоянии.

2) Выходной ток утечки относится к измеренному значению тока, протекающего через нагрузку, при условии, что твердотельное реле находится в в выключенном состоянии, и номинальное выходное напряжение подается на выходную клемму.
Этот параметр является показателем качества и производительности твердотельных реле.Чем меньше падение выходного напряжения и выходной ток утечки, тем лучше твердотельное реле.

Пусковой ток:

Пусковой ток, также известный как ток перегрузки, входной импульсный ток или импульсный ток включения, относится к неповторяющемуся максимальному значению (или току перегрузки), при котором устройство не будет необратимо повреждено, а выходные клеммы могут выдерживать, когда твердотельное реле находится во включенном состоянии. Пусковой ток SSR переменного тока составляет 5 ~ 10 раз (за один цикл) номинального рабочего тока, а SSR постоянного тока равен 1.5 ~ 5 раз (за одну секунду) номинального рабочего тока.

Другие параметры:

Потребляемая мощность:

Потребляемая мощность — это максимальное значение мощности, потребляемой самим твердотельным реле в состоянии включения и выключения.

Время включения / время выключения:

1) Время включения (или время включения) — это время, которое требуется нормально разомкнутому твердотельному реле для запуска после включения входное управляющее напряжение до тех пор, пока выходная клемма не начнет включаться и выходное напряжение не достигнет 90% окончательного изменения.

2) Время выключения (или время выключения) — это время, которое требуется нормально разомкнутому твердотельному реле, чтобы начать с момента отключения входного управляющего напряжения до тех пор, пока выходная клемма не начнет отключаться, и выходное напряжение достигает 90% окончательной вариации.

Это также важный параметр для оценки характеристик твердотельных реле. Чем короче время включения и выключения, тем лучше коммутационная способность твердотельного реле.

Сопротивление изоляции / диэлектрическая прочность:

1) Сопротивление изоляции относится к измеренному значению сопротивления между входной клеммой и выходной клеммой твердотельного реле при приложении определенного постоянного напряжения (например, 550 В).Он также может Включите измеренное значение сопротивления между входной клеммой и внешним кожухом (включая радиатор), а также измеренное значение сопротивления между выходной клеммой и корпусом.

2) Диэлектрическая прочность или выдерживаемое напряжение диэлектрика относится к максимальному значению напряжения, которое может выдерживаться между входной клеммой и выходной клеммой твердотельного реле. Он также может включать максимальное напряжение допустимое напряжение между выходной клеммой и корпусом, а также максимальное допустимое напряжение между входной клеммой и внешним корпусом.

Рабочая температура / максимальная температура перехода:

1) Рабочая температура относится к допустимому диапазону нормальной рабочей среды, когда твердотельное реле устанавливает радиатор в соответствии со спецификацией или когда радиатор не установлен.

2) Температура перехода, сокращенно от температуры перехода транзистора, — это фактическая рабочая температура полупроводника в электронном устройстве. В процессе эксплуатации она обычно выше температуры корпуса и внешнего температура компонента.Максимальная температура перехода — это самая высокая температура перехода, допускаемая компонентом переключения выхода.

§6. Принцип работы твердотельных реле

Из этой главы вы узнаете, как работают твердотельные реле. Из-за различных условий применения твердотельные реле имеют немного разные внутренние компоненты, но принцип работы схож. Схема внутреннего замещения обычных твердотельных реле представлена ​​на рисунке. ниже (рисунок 6.1). Принцип работы твердотельных реле можно описать просто так: для NO-SSR, когда соответствующий сигнал управления подается на Входной терминал (IN) твердотельного реле, выходной терминал (OUT) будет переключен из выключенного состояния во включенное состояние; если управляющий сигнал отменен, выходной терминал (OUT) будет возвращен в выключенное состояние. В этом процессе твердотельные реле осуществляют бесконтактное управление состояниями переключателя источника питания нагрузки, подключенного к выходным клеммам.Следует отметить, что входной терминал может быть подключен только к управляющему сигналу, а нагрузка должна быть только быть подключенным к выходной цепи.

В зависимости от типа нагрузки SSR можно разделить на два типа: твердотельное реле постоянного тока (DC-SSR) и твердотельное реле переменного тока (AC-SSR). DC-SSR действуют как переключатель нагрузки на источниках питания постоянного тока, а AC-SSR действуют как переключатель нагрузки на питании переменного тока. запасы. Они несовместимы друг с другом и не могут быть смешаны.

1) Твердотельное реле постоянного тока (рисунок 6.1, слева), напряжение управляющего сигнала которого поступает с входной клеммы (IN), а затем подается управляющий сигнал. к приемной цепи через оптопару, и в конечном итоге сигнал усиливается усилителем, чтобы управлять состоянием переключения транзистора. Очевидно, что выходной терминал (OUT) твердотельного реле постоянного тока разделен на положительный Клемма (+ полюс) и отрицательная клемма (- полюс), будьте осторожны, чтобы не допустить ошибок при подключении выходной клеммы реле постоянного тока SSR к управляемой цепи.

2) Твердотельное реле переменного тока (Рисунок 6.1, справа) используется для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ цепи нагрузки переменного тока. В отличие от твердотельных реле постоянного тока, в реле переменного тока SSR используется двунаправленный тиристор (симистор) или другие электронные переключающие компоненты переменного тока. Следовательно, на выходном терминале нет положительного / отрицательного вывода. (OUT) твердотельного реле переменного тока.

Принцип работы твердотельных реле переменного тока с переходом через ноль

Поскольку твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль являются более совершенными и более типичными, чем твердотельные реле других типов, подробности работы твердотельных реле переменного тока с переходом через ноль могут помочь проиллюстрировать Полный принцип работы реле SSR:

1.Функция каждой части:

Ниже представлено представление SSR перехода через ноль переменного тока (рисунок 6.2). А схема A ~ E на блок-схеме образует тело SSR переменного тока с переходом через ноль. В целом реле SSR представляет собой четырехконтактный переключатель нагрузки, имеющий всего две входные клеммы. (③ и ④) и две выходные клеммы (① и ②). Когда реле SSR с переходом через ноль переменного тока работает, до тех пор, пока к клеммам ③ и ③ добавлен определенный управляющий сигнал, можно управлять состоянием ВКЛ / ВЫКЛ контура между клеммами ① и.

Схема соединения A используется для обеспечения канала ввода / вывода для устройства управления, подключенного к клеммам ③ и, и электрически разрывает соединение между входными и выходными клеммами SSR, чтобы предотвратить выходная цепь от вмешательства во входную цепь. Наиболее часто используемым компонентом в схеме связи является оптопара с высокой чувствительностью срабатывания, высокой скоростью отклика и высокой диэлектрической прочностью (выдерживаемым напряжением) между ними. входные и выходные клеммы.Поскольку входная нагрузка оптопары представляет собой светоизлучающий диод (LED), это позволяет легко согласовывать входное значение твердотельного реле с уровнем входного сигнала устройства управления и дает возможность подключения входные клеммы реле SSR напрямую подключаются к выходному интерфейсу компьютера, то есть твердотельное реле может управляться логическим уровнем «1» и «0».
Функция триггерной цепи B заключается в генерации подходящего триггера. сигнал для приведения в действие схемы переключения D .Однако, если не добавить специальную схему управления, схема переключения будет генерировать радиочастотные помехи (RFI), которые будут загрязнять сеть более высокими гармониками и пиками, Таким образом, схема детектора перехода через нуль C специально разработана для решения этой проблемы.
Демпферная цепь E предназначена для предотвращения скачков и скачков напряжения от источника питания, вызывающих удары и помехи (даже неисправности). к переключающим транзисторам. Обычно в качестве демпфирующей цепи используется RC-цепь (цепь резистор-конденсатор, RC-фильтр или RC-цепь) или нелинейный резистор (например, варистор).Варистор, также называемый резистором, зависящим от напряжения (VDR), представляет собой электронный компонент, значение сопротивления которого изменяется нелинейно с приложенным напряжением, и наиболее распространенным типом варистора является варистор на основе оксида металла (MOV), такой как нелинейный резистор на основе оксида цинка (ZNR).

2. Функция каждого компонента:

На рисунке ниже показаны внутренние принципиальные схемы триггера перехода через нуль типа AC-SSR (Рисунок 6.3)

R1 — это токоограничивающий резистор, ограничивающий ток входного сигнала. и гарантирует, что оптопара не будет повреждена. Светодиод используется для отображения состояния входа входного управляющего сигнала. Диод VD1 используется для предотвращения повреждения оптопары при инвертировании положительного и отрицательного полюсов входного сигнала. Оптрон OPT электрически изолирует входные и выходные цепи. Триод M1 действует как инвертор и составляет схему обнаружения перехода через нуль. с тиристором SCR одновременно, а рабочее состояние тиристора SCR определяется транзистором M1 обнаружения нуля переменного напряжения. VD2 ~ VD4 образуют двухполупериодный выпрямительный мост (или двухполупериодный диодный мост) UR . Двунаправленный пусковой импульс для включения симистора BCR может быть получен от SCR и UR. R6 — шунтирующий резистор, используемый для защиты BCR. R7 и C1 образуют сеть, поглощающую скачки напряжения, для поглощения скачков напряжения или скачков тока в электросети для предотвращения ударов или помех. к схеме переключения. RT — это термистор, который действует как защита от перегрева, чтобы предотвратить повреждение твердотельных реле из-за чрезмерных температур. VDR — варистор, который действует как устройство ограничения напряжения, фиксирующее напряжение и поглощает избыточный ток для защиты твердотельного реле, когда выходная цепь находится под повышенным напряжением.

3. Процесс работы:

Твердотельное реле перехода через ноль переменного тока имеет характеристики включения, когда напряжение пересекает ноль, и выключения, когда ток нагрузки пересекает ноль.

Когда оптопара OPT выключена (т. Е. Управляющий вывод OPT не имеет входного сигнала), M1 насыщается и включается, получая базовый ток от R2, и, как результат, напряжение запуска затвора (UGT) тиристора SCR зажата к низкому потенциалу и выключили.Следовательно, симистор BCR находится в выключенном состоянии, потому что на выводе R6 управления затвором нет запускающего импульса.
Когда входной управляющий сигнал поступает на входную клемму твердотельного реле, фототранзистор OPT включен (т.е. на управляющую клемму OPT поступает входной сигнал). После деления напряжения питающей сети на R2 и R3, если напряжение в точке A больше, чем напряжение перехода через нуль M1 (т.е. VA> VBE1), M1 будет в состоянии насыщенной проводимости, а тиристоры SCR и BCR будут в выключенном состоянии.Если напряжение в точке А меньше точки перехода через ноль напряжение M1 (т.е. VA С помощью описанного выше процесса можно понять, что M1 используется в качестве детектора напряжения переменного тока для включения твердотельного реле, когда напряжение нагрузки пересекает ноль, и включения выключение твердотельного реле, когда ток нагрузки пересекает ноль.А благодаря функции детектора перехода через нуль влияние цепи нагрузки на нагрузку соответственно уменьшается, и генерируются радиочастотные помехи. в контуре управления также значительно сокращается.

4. Определение перехода через нуль:

Здесь необходимо пояснить, что такое переход через нуль. В переменном токе переход через нуль — это мгновенная точка, в которой отсутствует напряжение, то есть соединение между положительным полупериодом и отрицательным полупериодом. формы волны переменного тока.В каждом цикле переменного тока обычно происходит два перехода через ноль. И если электросеть переключается в момент перехода через нуль, никаких электрических помех возникать не будет. Твердотельное реле переменного тока (оснащенный схемой управления переходом через ноль) будет находиться в состоянии ВКЛ, когда входная клемма подключена к управляющему сигналу и выходное напряжение переменного тока пересекает ноль; и наоборот, когда управляющий сигнал выключен, SSR находится в выключенном состоянии. состояние до следующего перехода через ноль.
Кроме того, следует отметить, что переход через ноль твердотельного реле на самом деле не означает нулевое напряжение формы волны напряжения источника питания. Рисунок 6.5 представляет собой разрез синусоидального сигнала переменного напряжения. волна. В соответствии с характеристиками переключающего компонента переменного тока напряжение переменного тока на рисунке разделено на три области, которые соответствуют трем состояниям выходной цепи SSR. А U1 и U2 соответственно представляют пороговое напряжение и напряжение насыщения переключающего компонента.

1) Область Ⅰ — это зона нечувствительности (область отключения, область отключения или область отключения) с абсолютным значением диапазона напряжения 0 ~ U1. А также в этой зоне переключатель SSR не может быть включен, даже если добавлен входной сигнал.

2) Область Ⅱ — это область ответа (активная область, Область включения, область включения или область включения) с абсолютным значением диапазона напряжения U1 ~ U2. В этой зоне SSR сразу включается, как только добавляется входной сигнал, а выходное напряжение увеличивается по мере увеличения напряжения питания.

3) Область Ⅲ — это область подавления (область насыщения) с абсолютным значением диапазона напряжений, превышающим U2. В этом регионе, переключающий элемент (тиристор) находится в состоянии насыщения. И выходное напряжение твердотельного реле больше не будет увеличиваться с увеличением напряжения источника питания, но ток увеличивается с увеличением напряжения, что может можно рассматривать как состояние внутреннего короткого замыкания выходной цепи твердотельного реле, то есть твердотельное реле находится во включенном состоянии как электронный переключатель.

На рисунке 6.6 показана форма сигнала ввода / вывода твердотельного реле с переходом через ноль. И из-за природы тиристора твердотельное реле будет в состояние включено после того, как напряжение на выходных клеммах достигнет порогового напряжения (или напряжения срабатывания триггерной цепи). Тогда твердотельное реле будет в фактическом включенном состоянии после достижения напряжения насыщения, и в то же время время, генерировать очень низкое падение напряжения в открытом состоянии. Если входной сигнал отключен, твердотельное реле выключится, когда ток нагрузки упадет ниже тиристорного. ток удержания или следующая точка коммутации переменного тока (т.е. первый раз ток нагрузки проходит через ноль после выключения реле SSR).

§7. Каково применение твердотельных реле

Из этой главы вы узнаете, где использовать твердотельные реле и для чего они используются.

Система управления освещением:

Быстрое переключение, длительный срок службы и высокая надежность твердотельных реле отлично подходят для системы управления освещением. В области светофоров рабочая среда светофоров сложна, но твердотельные реле с с ней могут столкнуться отличные характеристики (влагозащищенность, взрывозащищенность, антикоррозийность).И твердотельные реле могут соответствовать требованиям для светофоров с мигающим сигналом, которые часто закрываются и открываются, потому что они могут поддерживать интервалы переключения 10 миллисекунд и более. А в системах управления сценическим освещением (обычно применяемых в постановке театра, танцев, оперы и других исполнительских искусств) твердотельные реле могут работать с компьютерной системой для управления несколькими огни и реализовать сложные световые эффекты, чтобы усилить атмосферу сцены.

Система дистанционного управления:

Для систем дистанционного управления обычно требуются малоточные сигналы для управления мощным оборудованием, таким как электродвигатели, импульсные клапаны и другое оборудование. В качестве электронного переключающего элемента без механических контактов твердотельные реле широко используются в системах дистанционного управления с превосходными преимуществами: гибкое управление, высокая надежность, высокая долговечность, отсутствие искр, отсутствие шума, быстрое переключение, высокая рабочая частота, сильная противоинтерференционная способность и т. д.

Машины с числовым программным управлением:

Многие традиционные механические реле в машинах с числовым программным управлением (станки с ЧПУ) постепенно заменяются твердотельными реле. Благодаря отличной прочности и высокой чувствительности твердотельные реле применяется для обеспечения высокой точности и качества обработки с ЧПУ. В сервосистеме станка с ЧПУ твердотельное реле может непрерывно получать управляющий сигнал и точно управлять обрабатывающим станком.

Оборудование для обогрева / охлаждения:

Обычно существует три способа управления оборудованием для обогрева / охлаждения: твердотельное реле (SSR), тиристорный модуль (модуль SCR) и контактор переменного тока. В настоящее время твердотельные реле и модули SCR очень распространены в охлаждающем / нагревательном оборудовании, но, в отличие от них, модули SCR не рентабельны, поэтому твердотельные реле чаще всего используется в отопительном / охлаждающем оборудовании, таком как электрические духовки, кофеварки, торговые автоматы, сковороды, фритюрницы, кондиционеры, холодильники и т. д.Твердотельные реле также хорошо работают в оборудовании для контроля температуры. Таймер SSR управления микроконтроллером SSR и SSR ПИД-регулирования (пропорционально-интегрально-производный контроллер) используются в устройстве контроля температуры для поддержания температурной стабильности устройства, например HVAC (Отопление, вентиляция и воздух. Кондиционирование).

Медицинское оборудование:

В области медицинского оборудования оборудование имеет строгие требования к рабочей частоте и точности операций, поэтому компоненты медицинского оборудования должны иметь хорошие характеристики (высокую точность, долговечность и т. д.). Твердотельные реле могут удовлетворить эти требования большинства медицинских устройств, например, устройства инфракрасного излучения имеют огромную тепловую инерцию, но при подключении твердотельных реле к пластине излучения, становится очень легко контролировать температуру устройства инфракрасного излучения через твердотельные реле.

Электромобили:

Твердотельные реле широко применяются в области электромобилей. Например, взрывозащищенные твердотельные реле используются в топливных элементах. транспортных средств (водородные топливные элементы) во избежание возникновения электрической дуги и неправильной работы при вибрации.Кроме того, каждый высоковольтный блок питания защищен комбинацией нескольких твердотельных реле, предохранителей и фильтрующих конденсаторов.

Химическая и горнодобывающая промышленность:

Учитывая сложные условия работы и особые требования (взрывозащищенность, влагостойкость и антикоррозионные свойства) химической и горнодобывающей промышленности, традиционные механические реле не могут удовлетворить такие требования, поэтому многие твердотельные реле используются для промежуточных контроллеров основного механического оборудования, такого как твердотельные реле, установленные в больших угольных лифтах.

Компьютерная система управления:

Компьютерная система управления (включая периферийные устройства компьютера) предъявляет высокие требования к реле, но различные типы твердотельных реле. может помочь компьютерным устройствам управлять различными блоками питания для управления большим механическим оборудованием автоматизации или гидравлическим и пневматическим оборудованием, потому что твердотельные реле имеют характеристики: переход через ноль, хорошая электромагнитная совместимость, высокая чувствительность, быстрая скорость переключения, низкий уровень управляющих сигналов , совместим с логической схемой (TTL, CMOS, DTL, HTL) и даже может быть напрямую подключен к устройству управления микрокомпьютером и т. д.

Другие приложения:

Промышленные устройства — промышленная обработка, станок с ЧПУ, автоматизированная сборочная линия …

Кухня / бытовая техника — Кухонная техника, бытовая техника …

Электродвигатель — двигатель постоянного тока, двигатель переменного тока , Реверсивный двигатель …

Система автоматического управления — программируемый контроллер, шкаф электрического управления …

Офисное оборудование — принтер, измельчитель …

Система управления батареями — резервный источник питания, зарядная батарея, новая энергия …

Сварочные / режущие аппараты — машина точечной сварки, электросварочная машина, машина плазменной резки …

Система управления освещением — сценическое освещение, интеллектуальное освещение, освещение дорожного движения …

Медицинское устройство — ультразвуковой генератор , Автоклав …

§8. Как выбрать твердотельные реле

При выборе подходящих твердотельных реле следует учитывать следующие варианты на основе фактических требований:

1) Напряжение нагрузки — переменный или постоянный ток

2) Ток нагрузки — максимальный и минимальный Ток

3) Тип нагрузки — резистивная, индуктивная или емкостная

4) Входной управляющий сигнал — переменный или постоянный ток

5) Способ монтажа — монтаж на печатной плате, панели или на DIN-рейке

6) Температура окружающей среды — для расчета коэффициента снижения номинальных характеристик и размер радиатора

7) Международная сертификация — Underwriter Laboratories (UL), Канадская ассоциация стандартов (CSA), Британский совет по утверждению телекоммуникаций (BABT), Verband Deutscher Elektrotechniker (VDE), Technischen Uberwachungs Vereine (TUV), Conformite Europeene (CE) или другой.

Напряжение нагрузки:

Первое, что нужно учитывать, это то, является ли напряжение нагрузки переменным или постоянным, чтобы определить, выбрано ли AC-SSR или DC-SSR. Во-вторых, следует учитывать напряжение источника питания нагрузки, которое не может быть больше номинального выходного напряжения и меньше. чем минимальное напряжение твердотельного реле. Затем рассмотрите величину напряжения нагрузки и переходного напряжения. Напряжение нагрузки относится к установившемуся напряжению, приложенному к выходной клемме переключателя SSR, а переходное напряжение относится к максимальному напряжению, которое выходные клеммы реле SSR выдерживают.Когда индуктивная нагрузка переменного тока, нагрузка однофазного двигателя или нагрузка трехфазного двигателя переключается или активируется, напряжение на выходе реле SSR может быть в два раза больше пикового напряжения источника питания, и это напряжение не может быть больше переходного напряжения SSR, чтобы чрезмерное ударное напряжение не повредило электронный переключатель. Поэтому при выборе SSR лучше всего оставить запас для выходного напряжения и выбрать реле SSR с RC-цепью, чтобы защитить твердотельное реле и оптимизировать dv / dt.

RC-цепь:

RC-цепь

, также известная как RC-фильтр, RC-демпфер или RC-цепь, представляет собой цепь, состоящую из резистора и конденсатора. Рекомендуется выбирать твердые реле состояния с варисторной абсорбционной цепью и RC-демпфирующей цепью. Цепь RC блокирует прохождение определенных частот и позволяет другим частотные сигналы, чтобы отфильтровать мешающие сигналы. Кроме того, RC-цепь также может использоваться для уменьшения скорости нарастания выходного напряжения (dv / dt), для поглощения импульсного напряжения, подавления чрезмерного переходного напряжения / тока и предотвратить выход твердотельного реле из строя из-за перенапряжения.

Ток нагрузки:

Значение выходного тока твердотельного реле — это установившийся ток, протекающий через выходные клеммы SSR, который обычно равен току нагрузки, подключенной к выходной клемме SSR. Поскольку переключающие элементы SSR-переключателей очень чувствительны к температуре, а перегрузка по току может генерировать большое количество тепла, перегрузочная способность SSR слабый. Следовательно, выходной ток реле SSR не должен превышать его номинальный выходной ток, а импульсный ток не должен превышать перегрузочную способность, особенно для индуктивных / емкостных нагрузок, которые склонны генерировать импульсные токи. а также пусковой ток, генерируемый самим источником питания.
Для выходного тока требуется запас, чтобы избежать чрезмерных пусковых токов, которые сокращают срок службы твердотельного накопителя. реле. Для обычных резистивных нагрузок номинальное эффективное значение рабочего тока может быть выбрано на основе 60% от номинального значения. Кроме того, можно рассмотреть возможность использования быстрого предохранителя и воздушного переключателя для защиты выходного контура или добавления контура приемника RC. и варистор (MOV) на выходе реле. Спецификация выбора варистора заключается в выборе MOV 500 В ~ 600 В для SSR 220 В переменного тока и MOV 800 В ~ 900 В для SSR 380 В переменного тока.

Пусковой ток:

Почти все контролируемые нагрузки генерируют большие пусковые токи в момент включения. Например:

1) Электронагревательные приборы, такие как лампы накаливания, электрические печи и т. д. Это чисто резистивные нагрузки с положительным коэффициентом стабильности, но сопротивление невелико при низкой температуре, поэтому ток при запуске будет в несколько раз превышать ток в установившемся режиме.

2) Некоторые типы ламп имеют низкий импеданс при перегораниях.

3) Когда двигатель включен, ротор заблокирован и выключен, он будет генерировать большой пусковой ток и напряжение. Заблокированный ротор — это ситуация, в которой двигатель все еще выдает крутящий момент при скорости 0 об / мин, в то же время коэффициент мощности двигателя будет чрезвычайно низким, а ток может достигать 7 раз номинального тока.

4) Когда промежуточное реле или соленоидный клапан закрывается ненадежно и отскакивает, это также будет генерировать большой пусковой ток.

5) При переключении конденсаторной батареи или источника питания конденсатора возникает аналогичное короткое замыкание и генерируется очень большой ток.

6) Когда двигатель с конденсаторной коммутацией работает в обратном направлении, напряжение конденсатора и напряжение питания накладываются на выходную клемму SSR, и SSR будет выдерживают скачки напряжения, вдвое превышающие напряжение питания.

Чрезмерный пусковой ток может повредить полупроводниковые переключатели внутри SSR. Следовательно, при выборе реле в первую очередь следует проанализировать импульсные характеристики управляемой нагрузки, чтобы реле могло выдерживать пусковой ток, обеспечивая при этом работу в установившемся режиме.Номинальный ток твердотельного реле следует выбирать в соответствии с фактическими требованиями к коэффициенту снижения номинальных характеристик. И если выбранное реле должно работать в месте с частым срабатыванием, длительным сроком службы и высокой надежностью, номинальный ток следует разделить на 0,6 на основе известного коэффициента снижения номинальных характеристик, чтобы обеспечить надежность работы. Кроме того, резистор или катушка индуктивности могут быть подключены последовательно к выходному контуру для дальнейшего ограничения тока.
Внимание: пожалуйста, не используйте значение импульсного тока SSR в качестве основы для выбора пускового тока нагрузки.Поскольку значение импульсного тока реле SSR основано на импульсном токе электронного переключателя с предварительным условием половины (или одного) цикла питания, то есть 10 мс или 20 мс.

Тип нагрузки:

Нагрузки можно разделить на три типа в зависимости от электрического сопротивления: тип резистивной нагрузки (или чисто резистивная нагрузка), тип индуктивной нагрузки и тип емкостной нагрузки. В обычных электрических сетях нет чисто индуктивной нагрузки и чисто емкостной нагрузки. устройств, потому что эти два типа нагрузки не вырабатывают активной мощности.В последовательно-параллельной цепи, если емкостное реактивное сопротивление больше индуктивного реактивного сопротивления, цепь является емкостной нагрузкой; и наоборот.

Резистивная нагрузка:

В двух словах, нагрузка, которая работает только от компонентов резистивного типа, называется резистивной нагрузкой. Однако некоторые нагрузки имеют низкое сопротивление при низких температурах, что приводит к большему пусковому току. Например, при включении электропечи ток в 1,3–1,4 раза больше стабильного; при включении лампы накаливания ток в 10 раз превышает установившийся ток.
Q1: Какие характеристики у резистивной нагрузки (при работе)?
A1: В цепи постоянного тока соотношение между током и напряжением соответствует фундаментальному закону Ома, I = U / R; в AC В цепи фаза тока совпадает с фазой напряжения (по сравнению с источником питания).
Q2: Какие резистивные нагрузки?
A2: Нагревательное устройство, которое нагревается электрическим сопротивлением (например, печь сопротивления, духовка, электрический водонагреватель, горячее масло и т. Д.), И лампы, которые используют резистивный провод для излучения света (например, йодно-вольфрамовая лампа, лампа накаливания и т. Д.)).

Индуктивная нагрузка:

Вообще говоря, индуктивная нагрузка — это нагрузка, которая применяет принцип электромагнитной индукции (с параметрами индуктивности), например, высокомощная. электротехнические изделия (например, холодильники, кондиционеры и т. д.). Индуктивная нагрузка увеличит коэффициент мощности цепи, и ток через индуктивную нагрузку не может резко измениться. При запуске индуктивный нагрузка требует гораздо большего пускового тока (примерно в 3-7 раз), чем ток, необходимый для поддержания нормальной работы.Например, пусковой ток асинхронного двигателя в 5-7 раз превышает номинальное значение, а пусковой ток двигателя постоянного тока немного больше, чем пусковой ток двигатель переменного тока; некоторые металлогалогенные лампы имеют время включения до 10 минут, а их импульсные токи до 100 раз превышают постоянный ток.
Кроме того, при включении или выключении питания индуктивная нагрузка будет создавать противодействующую электродвижущую силу (обычно в 1-2 раза превышающую напряжение питания), а противодействующая электродвижущая сила (сокращенно счетная ЭДС или просто CEMF) будет накладываться на источник питания. напряжение, и результирующее напряжение до трех раз превышает напряжение питания.Таким образом, когда тип нагрузки является индуктивной, выходной терминал твердотельного реле следует подключить варистор с выдерживаемым напряжением в 1,6–1,9 раза превышающим напряжение нагрузки. ЭДС счетчика — это неопределенное значение, которое изменяется в зависимости от L и di / dt, и если текущая скорость изменения (di / dt) слишком высока, SSR будет поврежден. В практических приложениях CEMF может быть уменьшена последовательной индуктивностью L, а величина индуктивности L зависит от размера и стоимости.
Q3: Каковы характеристики индуктивной нагрузки (при работе)?
A3: Индуктивные нагрузки отстают (ток отстает от напряжения).В цепи постоянного тока индуктивная нагрузка позволяет току протекать через катушку индуктивности и накапливать энергию, а ток отстает от напряжения. В цепи переменного тока фаза тока отстает от фазы напряжения (по сравнению с источником питания), и фаза может отставать на четверть цикла (или 90 градусов) максимум.
Q4: Что такое индуктивные нагрузки?
A4: Лампы, работающие под напряжением. газ для излучения света (например, лампы дневного света, натриевые лампы высокого давления или лампы HPS, ртутные лампы, металлогалогенные лампы и т. д.), а также электрическое оборудование большой мощности (например, моторное оборудование, компрессоры, реле и т. д.).

Емкостная нагрузка:

Обычно нагрузка с параметром емкости называется емкостной нагрузкой, а емкостная нагрузка снижает коэффициент мощности схемы. Во время зарядки или разрядки емкостная нагрузка эквивалентна короткому замыканию, потому что напряжение на конденсаторе не может быть изменено резко.
Q5: Каковы характеристики индуктивной нагрузки (при работе)?
A5: Емкостные нагрузки идут впереди (напряжение токоведущих проводов).В цепях постоянного тока емкостные нагрузки предотвращают протекание тока, но могут накапливать энергию. В цепях переменного тока фаза тока опережает фазу напряжения (по сравнению с источником питания), а фаза может составлять максимум четверть цикла (или 90 градусов).
Q6: Что такое индуктивные нагрузки?
A6: Устройство с конденсатором, например компенсационным конденсатором. И устройства управления питанием, такие как импульсные источники питания, ИТ-оборудование и т. Д.

Как выбрать твердотельное реле в соответствии с типом нагрузки

1) Для индуктивных и емкостных нагрузок следует использовать твердотельное реле с более высоким значением dv / dt. рекомендуется, если применяется большая dv / dt (скорость экспоненциального нарастания напряжения) к выходной клемме реле во время включения / выключения твердотельного реле переменного тока.

2) Для резистивных нагрузок переменного тока и большинства индуктивных нагрузок переменного тока доступны реле перехода через нуль, которые продлевают срок службы нагрузки и реле и уменьшают собственные радиочастотные помехи.

3) В качестве фазового выходного контроллера следует использовать твердотельное реле произвольного типа.

* Коэффициент мощности:

В электротехнике коэффициент мощности системы переменного тока определяется как отношение реальной мощности, протекающей к нагрузке, к полной мощности в цепи, и является безразмерным числом в замкнутом интервале. от -1 до 1.Если не указано иное, мощность нагрузки обычного продукта представляет собой полную мощность (включает как активную, так и реактивную мощность). Но общая характеристика индуктивной нагрузки часто дает величину активной мощности. Для Например, несмотря на то, что люминесцентная лампа имеет маркировку от 15 до 40 Вт (ее активная мощность), ее балласт потребляет приблизительно 8 Вт мощности, поэтому для расчета общей мощности следует добавить 8 Вт к 15 ~ 40 Вт. Индуктивная часть продукта (т. Е. количество реактивной мощности) можно рассчитать исходя из заданного коэффициента мощности.

Входной управляющий сигнал:

1) Входное управляющее напряжение: входное управляющее напряжение имеет широкий диапазон от 3 до 32 В.

2) Входной управляющий ток: входной ток SSR постоянного тока и однофазных SSR переменного тока обычно составляет около 10 мА, а входной ток трехфазных SSR переменного тока обычно составляет около 30 мА, который также можно настроить на менее 15 мА. .

3) Управляющая частота: рабочая частота управления твердотельных реле переменного тока обычно не превышает 10 Гц, а период управляющего сигнала твердотельного реле постоянного тока должен быть более чем в пять раз больше суммы «времени включения» и «времени выключения». «.

Метод установки:

Во многих случаях мощность нагрузки ограничивает то, устанавливается ли SSR на печатной плате, панели или на DIN-рейке.

Температура окружающей среды:

Когда реле находится во включенном состоянии, оно выдерживает рассеиваемую мощность P = V (падение напряжения в открытом состоянии) × I (ток нагрузки), и это сильно влияет на нагрузочную способность SSR по температуре окружающей среды и собственной температуре. Если температура окружающей среды слишком высока, нагрузочная способность SSR неизбежно соответственно снизится, кроме того, переключатель SSR может выйти из-под контроля или даже постоянно работать. поврежден.Следовательно, необходимо установить определенный запас в соответствии с фактической рабочей средой и выбрать соответствующий размер радиатора, чтобы обеспечить условия отвода тепла. Для токов нагрузки более 5А следует использовать радиатор. быть установлен. Для токов выше 100 А радиатор и вентилятор должны быть оборудованы для сильного охлаждения. Если реле SSR работает при высоких температурах (40 ° C ~ 80 ° C) в течение длительного времени, ток нагрузки может быть уменьшен в соответствии с максимальным выходным током и кривой температуры окружающей среды, предоставленной производителем для обеспечения нормальной работы, а ток нагрузки обычно регулируется в пределах 1/2 от номинальное значение.

* Коэффициент снижения номинальных характеристик:

В таблице ниже показан рекомендуемый коэффициент снижения номинального выходного тока твердотельных реле, применяемых к различным нагрузкам при комнатной температуре (допустимая перегрузка и импульсный ток нагрузки). считается).

Есть два способа использования коэффициента снижения номинальных характеристик:

1) Номинальное значение тока твердотельного реле может быть выбрано в соответствии с коэффициентом снижения номинальных характеристик для различных сред и различных типов нагрузки.Номинальный ток реле SSR равен значению продолжительного тока нагрузки, деленному на коэффициент снижения номинальных характеристик.

2) Если выбрано твердотельное реле и тип нагрузки или изменения окружающей среды, ток нагрузки следует регулировать в зависимости от кривой нагрузки и коэффициента снижения мощности в определенных условиях. Настроенный ток, умноженный на коэффициент снижения мощности, должен быть ниже номинального значения твердотельного реле.

Кроме того, когда SSR используются в приложениях, требующих более частой работы, более длительного срока службы и более стабильной надежности, коэффициент снижения мощности необходимо дополнительно умножить на 0.6 на основании данных таблицы. Однако ток нагрузки не должен быть ниже минимального выходного тока твердотельного реле, в противном случае реле не включится или состояние выхода изменится. быть ненормальным.

§9. Внимание при использовании или установке твердотельных реле

1) Фактические условия применения продукта должны полностью соответствовать требованиям к параметрам и характеристикам твердотельных реле.

2) SSR не следует использовать в приложениях с большим количеством компонентов с низким или высоким уровнем гармоник (например, несколько наборов нагрузок на выходе инвертора необходимо переключать отдельно).Если твердотельное реле используется в инверторе в качестве электронного переключателя, из-за высших гармоник твердотельные реле не смогут надежно переключаться, и RC-цепь внутри реле SSR будет взорвана из-за перегрева.

3) Реле SSR следует держать вдали от источников сильных электромагнитных помех и источников радиочастотных помех, чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу SSR, избегая потери управления.

4) За исключением твердотельного реле с номинальным током 1 ~ 5 А, которое может быть непосредственно установлено на печатной плате, другие твердотельные реле должны быть оборудованы соответствующими радиаторами.Термопасту следует нанести между опорной пластиной SSR и радиатором и плотно завинтить, чтобы они были близко друг к другу для оптимального отвода тепла. Или установите переключатель контроля температуры рядом с объединительной панелью реле SSR, и точка контроля температуры обычно устанавливается в диапазоне от 75 ° C до 80 ° C.

5) Когда входное напряжение входного управляющего сигнала слишком велико и превышает номинальный параметр SSR, входной резистор можно подключить последовательно к входной цепи, чтобы уменьшить превышение значения.Точно так же, когда входной ток слишком велик, шунтирующий резистор можно подключить параллельно входному порту.

6) Управляющий сигнал и источник питания нагрузки должны быть стабильными, а колебания не должны превышать 10%, в противном случае следует принять меры по регулированию напряжения.

7) При использовании твердотельного реле для управления первичной цепью трансформатора следует учитывать влияние переходного напряжения вторичной цепи на первичную цепь. Кроме того, поскольку ток асимметричен в обоих направлениях, трансформатор также может генерировать импульсные токи, вызванные насыщением.В этом случае осциллограф можно использовать для измерения пускового тока и напряжения, которые могут быть вызваны, чтобы можно было выбрать соответствующие SSR и меры защиты.

8) Выход твердотельного реле не полностью изолирован, когда мощность нагрузки подается на выходные клеммы, даже если твердотельное реле не работает, на выходных клеммах будет некоторый ток утечки, который должен это следует учитывать при использовании и проектировании схемы. Во время технического обслуживания обслуживающий персонал должен отключить источники питания перед проверкой выходной цепи.

9) Если твердотельное реле необходимо заменить из-за неисправности, рекомендуется использовать реле SSR той же модели или технических параметров, чтобы оно соответствовало исходной схеме применения и обеспечивало надежную работу системы.

§10. Внимание при тестировании твердотельных реле

1) Прежде чем приступить к тестированию, необходимо знать взаимосвязь между выходным током и температурой корпуса (температурой окружающей среды), чтобы избежать необратимого повреждения твердотельного реле из-за перегрузки, поскольку номинальный выходной ток будет падать, когда дело повышается температура или нет радиатора.

2) При тестировании напряжения включения и выключения DC-SSR входное напряжение не может оставаться в состоянии между включением и выключением слишком долго, в противном случае потребление мощности выходной клеммы возрастет. резко и перегорает выходные коммутационные компоненты.

3) Не увеличивайте произвольно скорость действия во время теста (обычно один период входного сигнала должен более чем в 5 раз превышать сумму времен включения / выключения), в противном случае реле SSR не будет работать из-за большого динамических потерь переключения, или даже компоненты переключения выхода будут выгорены.

4) Твердотельные реле не могут обеспечить полную изоляцию между выходными клеммами в выключенном состоянии, и там будет определенный ток утечки на выходе. Когда выдерживаемое напряжение диэлектрика и сопротивление изоляции проверяются при более высоком напряжении, он подвержен поражению электрическим током, поэтому сопротивление изоляции или выдерживаемое напряжение не должны проверяться на выходных клеммах.

ЧТО ТАКОЕ ТВЕРДОЕ РЕЛЕ?

T

Первые твердотельные реле стали доступны в качестве стандартных компонентов к концу 1960-х годов.Сегодня твердотельное реле идеально подходит для определенных приложений: плавный пуск, изменение направления вращения, регулирование мощности.

Определение

Твердотельное реле — это электронный компонент, который выполняет функцию интерфейса с гальванической развязкой между цепью управления, обычно на низком уровне, и цепью питания, подключенной к нагрузкам, которые могут иметь высокие номинальные мощности (двигатели, насосы, соленоидные клапаны, нагреватели, так далее).

Другими словами, это электрический компонент, используемый для включения и выключения нагрузки.

Эта функция выполняется полностью «статично», без движущихся частей, что обеспечивает почти неограниченный срок службы компонента.

Структура твердотельного реле

Твердотельное реле, также называемое SSR, в основном имеет 5 функций. Эта структура технически эквивалентна и сопоставима с структурой электромеханического реле (ЭМИ).

В электромеханическом реле входные характеристики (напряжение, ток, уровень) определяются катушкой.Точно так же SSR имеет более или менее сложную входную цепь. В нижней части диапазона он может состоять из простого последовательного резистора с поляризационным диодом. Более сложные реле могут иметь схему, генерирующую постоянный ток для расширенных диапазонов входного напряжения, или аналого-цифровой преобразователь для аналоговых реле.

В ЭМИ электромагнитная связь между подвижным якорем и катушкой, естественно, обеспечивает гальваническую развязку. В случае SSR полупроводникового типа эта изоляция обеспечивается оптической связью (фототранзистор, фототриак …).В некоторых более старых версиях изоляция может осуществляться с помощью магнитной муфты или даже реле REED.

Эта схема обрабатывает полученный входной сигнал и переключает выходную цепь. Если переключение является сложным (переключение при нулевом напряжении, импульсы, регулировка фазы…), эта схема гарантирует желаемый режим переключения. В случае, например, переключения при нулевом напряжении, схема будет гарантировать, что выход будет переключаться только тогда, когда напряжение в следующий раз станет равным нулю после подачи управляющего входа.

Эта схема состоит из элемента, обеспечивающего переключение электроэнергии на нагрузку. Этот компонент может быть либо биполярным транзистором, либо МОП-транзистором для переключения напряжения постоянного тока на нагрузку, либо симистором или тиристорами с обратной связью для переключения источника переменного тока.

В электромеханических реле переключающий элемент представляет собой простой контакт, способный работать в режиме переменного или постоянного тока. В твердотельном реле выход предварительно определяет тип коммутируемого основного источника питания.

Благодаря своей полностью электронной структуре, SSR более чувствительны к помехам, присутствующим в основном источнике переменного тока, чем EMR. Схема переключения должна быть защищена от скачков и помех в источниках низкого напряжения. Теперь реле все чаще интегрирует такую ​​защиту. Защита от перенапряжения теперь входит в стандартную комплектацию.

Миниатюризация электронных компонентов улучшила характеристики этих реле и сделала возможным добавление дополнительных функций.

T Типичные приложения для твердотельных реле Твердотельные реле

успешно используются в течение 20 лет в широком спектре приложений. Текущий опыт показывает, что, несмотря на универсальность, SSR особенно подходят для технологических приложений, где ПЛК или другие схемы на основе микроконтроллеров управляют станками.

Благодаря очень высокой входной чувствительности (менее 15 мА для управления до 120 А) в широком диапазоне напряжений твердотельные реле напрямую совместимы с большинством стандартов для электронных компонентов, таких как CMOS, TTL, микропроцессоры и т. Д.

Потенциал использует включает (неполный список):

Нагревательные элементы: Коммерческое оборудование для пищевой промышленности • Литье пластмасс под давлением / экструзия • Печи • HVAC • Текстиль • Отопление жилых помещений • Инфракрасное отопление • Сушка • Термоформование • Паяльное оборудование

Движение: насосы • Компрессоры • Конвейерные системы • Вентиляторы • Лифты • Лифты • Подъемники • Моторизованные тренажеры

Освещение: Театры • Муниципалитеты • Кинотеатры и сцены • Взлетно-посадочные полосы аэропорта • Улицы и проезды • Склады • Офисные помещения • Опасные места и маяки

Разное: силовые трансформаторы • Электромагниты • Импульсные источники питания • Регуляторы • Инверторы • Преобразователи мощности • Источники бесперебойного питания • Конденсаторы коррекции коэффициента мощности • Электромагнитные клапаны • И многое другое

Использование твердотельного реле

Узнайте, как легко подключить твердотельное реле

Твердотельное реле (SSR) — альтернатива использованию классического переключателя, когда вы хотите включить или выключить цепь.SSR запускается внешним напряжением, приложенным к его клемме управления. У него нет движущихся частей, поэтому он может работать намного быстрее и дольше, чем традиционный переключатель. Если он использует инфракрасный свет в качестве контакта; две стороны реле фотосвязаны.

Зачем использовать реле вместо переключателя?

Основные факторы — это удобство, безопасность и стоимость. Реле меньше и дешевле переключателей. С переключателем вам также придется прокладывать более толстые провода (достаточно, чтобы выдерживать ток 30-40 ампер), потому что он требует большего напряжения, чем реле.Думайте о реле как о пульте дистанционного управления, оно обеспечивает безопасность, увеличивая расстояние до источника питания.

Провода SSR меньше и большего сечения, чем у переключателя. SSR также быстрее, меньше по размеру и имеют более длительный срок службы, чем механическое реле. Они помогают повысить безопасность, поскольку вы имеете дело с меньшим напряжением и силой тока, давая вам меньшее напряжение / силу тока, контролируя более высокое напряжение / силу тока. Для гораздо более высоких напряжений SSR — отличная альтернатива, когда обычный переключатель не может использоваться из-за того, что он перегорел под действием тока.

На схеме ниже показано, как подключить твердотельное реле. Обратите внимание, что схема относится к твердотельному реле (SSR) типа DC / DC.

Твердотельное реле (DC / DC):

Подсоедините положительную клемму (R) к кнопочному переключателю.
Подсоедините отрицательную клемму (R) к отрицательной клемме аккумулятора 1.
Подсоедините положительную клемму (L) к положительной клемме аккумулятора 2.
Подсоедините отрицательную клемму (L) к положительной клемме на нагрузке.

Батарея 1:
Обратите внимание, что первая батарея использовалась в качестве изолятора.
Подключите отрицательную клемму аккумулятора 1 к отрицательной клемме SSR (R).
Подключите положительный полюс аккумуляторной батареи 1 к кнопочному переключателю.

Кнопочный переключатель:
Подключите одну клемму к положительной клемме (R) твердотельного реле.
Подсоедините вторую клемму к плюсовой клемме аккумуляторной батареи 1.

Нагрузка:
Подключите положительную клемму нагрузки к отрицательной клемме (L) SSR.
Подключите отрицательную клемму нагрузки к отрицательной клемме аккумулятора 2.

Аккумулятор 2:
Подключите положительный полюс аккумулятора 2 к положительному выводу на выходе.

Подключите отрицательную клемму аккумулятора 2 к отрицательной клемме нагрузки.

---

Если у вас есть вопросы, обращайтесь в техническую группу Jameco по адресу [электронная почта защищена].

Твердотельное реле с выходом постоянного тока

Твердотельное реле с выходом постоянного тока, 10 А, 60 В постоянного тока (оптически изолированный вход)

Этот проект был разработан для TLP250 / 352 , который представляет собой драйвер затвора оптопары IGBT / MOSFET от Toshiba и Mosfet IRFP260 от IR. Это реле состоит из оптически изолированного драйвера затвора и низкоомного Mosfet.Сочетание низкого сопротивления и способности выдерживать высокие токи нагрузки делают это реле пригодным для различных коммутационных приложений. Эти устройства идеально подходят для управления высоковольтными и токовыми нагрузками постоянного тока с твердотельной надежностью, обеспечивая при этом изоляцию 3750V от входа до выхода.

Твердотельное реле (SSR) — это электронное переключающее устройство, которое включается или выключается, когда на его управляющие клеммы подается небольшое внешнее напряжение. SSR состоят из оптоизолятора, который реагирует на соответствующий вход (управляющий сигнал), твердотельного электронного переключающего устройства, которое переключает питание на схему нагрузки, и механизма связи, позволяющего сигналу управления активировать этот переключатель без механических частей.Это реле предназначено для переключения нагрузки постоянного тока до 10А. Он выполняет ту же функцию, что и электромеханическое реле, но не имеет движущихся частей. Твердотельные реле имеют высокую скорость переключения по сравнению с электромеханическими реле и не имеют физических контактов, которые могут изнашиваться. Входное триггерное напряжение от 3 до 9 В постоянного тока (от 1,5 до 12 В с транзистором), выходная нагрузка 10 А и питание от 12 до 60 В постоянного тока (также возможно 100 В постоянного тока). Драйвер затвора требует питания от 12 В до 18 В постоянного тока. Радиатор необходим для пиковой нагрузки.

• ПРИМЕЧАНИЕ 1: Q2, R1, J2 являются дополнительными для входного сигнала запуска с низким током
• ПРИМЕЧАНИЕ 2: J1 (VC-J) Закрытие при питании нагрузки и питание логического затвора одинаковы: от 12 В до 18 В постоянного тока для работы с одним входом питания
• ПРИМЕЧАНИЕ 3: Готово, используйте светодиод R4, D1, если напряжение питания выше 24 В постоянного тока
• ПРИМЕЧАНИЕ 4: J3 для катодного заземления в случае входа одиночного импульса

Характеристики

• Питание + В 60 В постоянного тока (возможно 100 В постоянного тока) для нагрузки
• Источник питания VC 12 В — 18 В постоянного тока для драйвера затвора оптопары
• Перемычка J1 для работы с одним источником питания (если напряжение питания нагрузки находится в диапазоне от 12 В до 18 В постоянного тока)
• Ток нагрузки до 10 А (требуется радиатор большого размера для сильноточной нагрузки)
• Два варианта входа: 1.Вход катода анода 2. Вход сигнала через вход базы транзистора
• Входной триггер От 3 В до 9 В постоянного тока — анод и катод (изменение сопротивления резистора для триггерного входа 24 В постоянного тока)
• Входной сигнал от 1,5 В до 12 В постоянного тока на базе транзистора (измените значение базового резистора для более высокого входа триггера)
• Напряжение изоляции: 3750 В (драйвер затвора)
• Рабочая входная частота до 50 кГц (дополнительную информацию см. В листе технических данных TLP352)

Подключения

1. Катод 2.Анод 3. Вход слаботочного сигнала 4. VCC-12V-18V 5. GD-Ground
2. Источник питания + V и GD от 12 В до 60 В постоянного тока
3. + V и DR Нагрузка (DR-Drain: –загрузка и + V: + Load)

Приложения

• Органы управления двигателем
• Робототехника
• Медицинское оборудование
• Железная дорога / Управление движением
• Бытовая техника
• Промышленный контроль
• Электромагнитное управление
• Драйверы TEC
• Сильноточные драйверы светодиодов
• Низковольтные диммеры для галогенных ламп
• Светодиодные диммеры
• Драйверы катушек Тесла
• Индукционная варочная панель
• Бытовая техника

Схема

Список деталей

Фото

Видео