Твердотельные реле принцип работы и схема включения: Схемы подключения и управление твердотельными реле переменного и постоянного тока – СамЭлектрик.ру

Содержание

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:
  • Однофазные.
  • 3-фазные.

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. 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:

Твердотельное реле: устройство, принцип работы, назначение

a:2:{s:4:»TEXT»;s:10358:»
     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 https://techtrends.ru/catalog/tverdotelnye-rele/» target=»_blank»>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:


    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.
    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.
    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.


«;s:4:»TYPE»;s:4:»HTML»;}

Твердотельные реле принцип работы, разновидности, достоинства и недостатки

Обычные промежуточные реле – это электромеханическое устройство. На его катушку подается напряжение, она притягивает к себе подвижную планку с контактами, которые замыкаются или переключаются.

Само наличие движущихся деталей в этом устройстве снижает его надежность. Контакты не только подгорают и окисляются. Со временем они теряют способность прижиматься друг к другу с подпружиниванием, что приводит к появлению переходного сопротивления или полному исчезновению контакта.

Электромеханические реле чувствительны к пыли и влаге. Существуют герметичные модели, но у них нет возможности для ревизии контактов. Это значит, что при их ухудшении реле придется выбросить.

Ресурс любого из современных реле, хоть и исчисляется в десятках тысяч включений, все же ограничен. А если реле должно срабатывать по сотне раз в сутки? Его ресурс быстро выработается, и устройство превратится в расходный материал, требуя постоянной замены. А если сбои в работе недопустимы?

Вот тут на помощь и приходит реле, называемое твердотельным.

Устройство твердотельного реле

Название «твердотельное реле» на русском языке может быть сокращено до аббревиатуры ТТР. По-английски же это звучит Solid State Relay или SSR.

Это – полностью полупроводниковое устройство, из механики имеющее только контактную систему для подключения внешних проводников. Пайку ТТР не переносят, так как при работе нагреваются, поэтому все присоединения проводов выполняются на винтовых клеммах.

Все элементы ТТР расположены внутри герметически закрытого и не разборного корпуса. Поэтому оно и носит такое название, поскольку представляет собой единое «твердое тело», и не предполагает выполнения ремонта или обслуживания.

Функционально само реле можно разделить на несколько подряд расположенных блоков или цепей.


Первая цепь: входная. Она преобразует входное управляющее напряжение к величине, приемлемой для выполнения переключений. Попутно она дополнительно может выполнять функцию защиты от импульсных помех, защиты от изменения полярности (при выпрямленном управляющем сигнале).

Минимально входная цепь содержит резистор для подавления лишнего напряжения постоянного тока, плюс – выпрямительный мост для выпрямления переменного тока.

Вторая цепь: оптическая развязка. У электромеханического реле входная и выходная цепь разделены конструктивно, так как катушка управления никак не связана с контактной системой. Для гальванического развязывания цепей управления с коммутируемыми цепями, которые могут питаться от разных источников, используется электронный прибор – оптрон. В нем этот процесс происходит за счет использования света для передачи команды управления.

Третья цепь, принимая сигнал от оптрона, запоминает его. Она представляет собой электронный ключ – триггер.

И, наконец, последняя – переключающая цепь. Она подает напряжение на выход реле, для чего рассчитывается на номинальное напряжение нагрузки.

Для разного характера нагрузки используются принципиально разные электронные компоненты для передачи напряжения управления. Для цепей постоянного тока достаточно транзисторного ключа. Но на переменном токе он работать не будет, для этих цепей применяют симисторы.

Поскольку выходной элемент переключающей цепи при работе реле пропускает ток нагрузки и от этого греется, он установлен на теплоотводе, являющемся частью корпуса реле.

Разновидности твердотельных реле

 В первую очередь, эти реле, как и электромеханические, различаются по величине напряжения управления. А также, переменное (АС) оно или постоянное (DC). Величина напряжения, в отличие от электромеханики, может изменяться в некоторых пределах, а не иметь фиксированное значение.

От этих же реле оно унаследовало и другой параметр: величина выходного тока. Род тока зависит от того, что используется в реле в качестве ключевого элемента: транзистор или симистор. В этом их отличие от электромеханики, контакты которой могут быть всеядными. В качестве рабочего напряжения для выхода, управляющего нагрузкой, также указывается его диапазон.

Твердотельные реле могут управлять как однофазной, так и трехфазной нагрузками. То есть, манипулировать работой электродвигателей. Конечно, до коммутации токов мощных моторов им далеко, но маломощных электродвигатель задвижки вполне по силам. А чтобы иметь возможность эту задвижку как открывать, так и закрывать, используется твердотельное реле с реверсом. При этом одна фаза проходит всегда напрямую, а две другие меняются местами в зависимости от того, на каком из двух входов появился сигнал управления.

Достоинства и недостатки твердотельных реле

Основным недостатком ТТР можно назвать их стоимость, превышающую цену электромеханических аналогов. А также – обеспечение соответствующего теплового режима. Перегрев приводит к выходу из строя.

Достоинств больше:

— Повышение надежности работы (поставил и забыл).

— В десятки раз больший срок службы.

— Способность без вреда для себя переносить перегрузки до 200% по номинальному току. То, что у электромеханического реле приводит к подгоранию или выходу из строя контактов, у твердотельного вызывает срабатывание защиты от перегрузки.

— Возможность массового применения в бытовой аппаратуре.

— Способность работать в любом положении в пространстве, что для некоторых реле нежелательно или даже недопустимо.

— Встроенная защита от импульсных помех, которых с каждым днем становится все больше. Само же реле создает меньше помех при коммутации, так как искрение между контактами отсутствует по принципу работы.

— Высокое быстродействие, что позволят выполнять цикл включение/отключение на очень короткий период.

И, самое главное, учитывая темпы развития промышленной электроники: за этими реле – будущее. Поэтому не за горами тот день, когда все электромеханические реле станут твердотельными.

принцип работы, виды, схема подключения

Сегодня твердотельные реле переменного тока однофазные нашли широкое применение в промышленности. Эти приборы обладают небольшими габаритами и отличаются высокой надежностью. Твердотельные реле (ТТР) легко подключить, и с этой работой справится даже начинающий электрик. Единственным фактором, сдерживающим широкое распространение этих устройств в быту, является более высокая стоимость в сравнении с классическими электромеханическими приборами.

Принцип работы

Твердотельное реле предназначено для управления электроцепями. В отличие от классических реле, они не имеют подвижных контактов, а коммутация происходит с помощью полупроводниковых приборов. Большинство моделей ТТР имеют похожую схемотехнику, а внесенные производителями изменения практически не влияют на принцип их работы.

Структура прибора содержит:

  • Вход.
  • Оптические развязки.
  • Триггерные цепи.
  • Цепи защиты и коммутации.

Роль входа выполняет первичная электроцепь, содержащая последовательно подключенное сопротивление на постоянном изоляторе. Входная цепь принимает сигнал и передает команды на цепь коммутации. Оптическая развязка необходима для изоляции входной и выходной электроцепи. Именно от этого элемента конструкции зависит вид ТТР и принцип работы прибора.

Задача триггерной цепи состоит в обработке входного сигнала и последующего переключения выходного. Она может входить в состав оптической развязки либо является отдельным элементом конструкции.

Для подачи питающего напряжения на нагрузку в устройстве присутствует коммутационная цепь. В ее состав входят полупроводниковые приборы — симистор, транзистор и диод.

Принцип работы твердотельного реле заключается в управлении контактами, передающими напряжение на реле. Для приведения контактов в действие необходим активатор. Если устройство предназначено для работы в трехфазной цепи, то его роль выполняет тиристор либо симистор. В твердотельном реле постоянного тока в качестве активатора используется транзистор.

Область применения и преимущества

В сравнении с классическими реле ТТР имеют много достоинств. Если не относительно высокая стоимость этих приборов, они значительно шире использовались бы в быту. Среди их основных преимуществ можно отметить:

  • Низкий показатель электропотребления.
  • Отличаются высоким быстродействием.
  • Отсутствие шума во время работы.
  • После подключения к цепи ТТР не создают электромагнитные помехи.
  • Длительный срок эксплуатации.

Эти приборы нашли широкое применение в промышленности. Они используются для управления электромоторами, регулирования уровня освещения и т. д.

При выборе прибора необходимо ориентироваться технические характеристики цепи питания, а также условия эксплуатации реле. Подключение ТТР к цепи не должно вызвать серьезных проблем.

Твердотельное реле (SSR) | LAZY SMART

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.

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.


Твердотельное реле – принцип работы

Каждый, кто имел дело с подключением электрических двигателей и других мощных потребителей электроэнергии, прекрасно знают, что такое электромеханическое реле. Ничего плохого о нем сказать нельзя, поскольку свою работу оно выполняет исправно. Есть, однако, у электромагнитных реле плохая привычка — пускать искры и шуметь при работе. А также размеры электромагнитного реле, в зависимости от мощности, совсем не маленькие. Большую часть проблем, которые создает такое устройство призвано решить другое реле, совершенно непохожее по конструкции и принципу работы, но не менее необходимое, чем электромагнитное.

Содержание:

  1. Твердотельное реле, как это работает
  2. Где применяют твердотельное реле
  3. Разновидности твердотельных реле
  4. Схемы подключения ТТР

Твердотельное реле, как это работает

Полупроводниковые устройства в свое время произвели революцию в радиотехнике, а одним из вождей полупроводниковой революции стало твердотельное реле Принцип работы, особенности использования и схемы подключения этого устройства мы обязательно рассмотрим сегодня. Как и положено каждому реле управления, твердотельное реле, Solid State Relay, SSR,  призвано обеспечивать контакт между цепями низкого и высокого напряжения. Независимо от размеров и конфигураций, все реле такого типа похожи по принципу действия и структуре. А структура у устройства такая:

  1.  Вход.
  2.  Развязка оптическая.
  3.  Триггерная цепь.
  4.  Переключающая цепь.
  5.  Защитная цепь.

На входе устройства стоит первичная цепь с сопротивлением на постоянном изоляторе, включенном последовательно. Все, что требуется от входной цепи — принимать импульс и передавать его устройству твердотельного реле, коммутирующего нагрузку. Естественно, что первичная и вторичная цепи должны быть изолированы друг от друга, а роль изолятора выполняет оптическая развязка. Она и вносит разнообразие в виды и типы твердотельных реле и влияет на принцип их работы.

Отдельным элементом конструкции является триггерная цепь, которая обрабатывает входной сигнал и переключает выход. В зависимости от вида реле, триггерная цепь может входить в состав оптической развязки, а может быть и совершенно автономным элементом. Нагрузочным же напряжением управляет цепь, которая состоит из транзистора, симистора и кремниевого диода. Конструкцией твердотельного реле предусмотрена в обязательном порядке система защиты от ошибок и сбоев. Система реализована в виде отдельной защитной цепи и может быть как внутреннего типа, так и внешнего.

Где применяют твердотельное реле

Преимущества этого реле перед контактным бесспорным, однако, как обычно, на пути широкого продвижения в массы этого прекрасного устройства стоит цена твердотельного реле. Если не вникать в рыночные особенности и финансовое обоснование применения реле такого типа, то смело можно говорить о его преимуществах:

  • экономное потребление энергии;
  • минимальные габариты, не сравнимые с обычными реле;
  • очень высокий (примерно втрое) срок службы;
  • высокое быстродействие;
  • абсолютная бесшумность в работе.


Твердотельное реле принцип работы которого позволяет применять устройство гораздо шире, чем контактное реле, все же не сможет пока в обозримом будущем полностью заменить электромагнитные приборы. Да и они неплохо справляются со своими задачами. А применять ТТР хорошо в тех случаях, когда с прибором или станком возиться некогда. Обычное реле в обязательном порядке будет требовать чистки контактов через каждых несколько тысяч циклов замыканий, а про наличие ТТР можно вообще забыть после установки.

Разновидности твердотельных реле

Любые твердотельные реле можно классифицировать на несколько подвидов по нескольким параметрам:

  •  По типу управляющего напряжения. Здесь все просто — они могут управляться переменным или постоянным током.
  • Коммутируемое напряжение. Тоже может быть постоянное и твердотельное реле переменного тока.
  • По количеству фаз для переменки. Либо одна фаза, либо трехфазное твердотельное реле.
  • По специфике монтажа. Реле имеет возможность монтироваться как на корпус или поверхность, так и на стандартную DIN-рейку.

Отличным примером использования ТТР может служить применение его в качестве реле управления для трехфазного электродвигателя. То есть для того, чтобы мотор изменил направление вращения, необходимо поменять местами любые две фазы. Для реализации этих задач используется реле твердотельное реверсивное. Электромагнитное реле для этих целей занимало бы много места, требовало бы постоянного ухода за контактами и создавало бы море шума.

Реверсивное ТТР при этом работает абсолютно бесшумно и имеет очень компактные размеры. Такие же, как и однофазное твердотельное реле, с разницей только в том, что в нем на один вывод больше. Следовательно, кроме размеров и частоты обслуживания, изменяются и требования к пусковой кнопке. Так, огромный пятикиловаттный двигатель можно запустить и управлять им при помощи обычного геркона.

Схемы подключения ТТР

По подключению твердотельное реле практически ничем не отличается от обычного. Мы привели несколько типичных схем подключения для коммутации переменки до 240 вольт.

Обычное ТТР может переносить кратковременные перегрузки вплоть до 200% от номинала, особенно, если ток не подается резко, а возрастает по мере замыкания. Тем не менее предохранять реле от замыкания нужно и для них существуют определенные типы предохранителей.

Также стоит учитывать, что ТТР при работе могут нагреваться, а при температуре выше 70 градусов они практически прекращают функционировать, поэтому в обязательном порядке на реле устанавливаются радиаторы для твердотельных реле.

Твердотельные реле устройство и принцип работы.

Рис. 2 Схема однофазного выпрямителя

ЧТО ТАКОЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ? Применение преобразователей энергии в электроприводе обусловлено в основном необходимостью регулирования скорости вращения электродвигателей. У большинства первичных

Подробнее

ИЛТ1-1-12, ИЛТ модули управления тиристорами

ИЛТ, ИЛТ модули управления тиристорами Схемы преобразователей на тиристорах требуют управления мощным сигналом, изолированным от схемы управления. Модули ИЛТ и ИЛТ с выходом на высоковольтном транзисторе

Подробнее

ИЛТ Драйвер управления тиристором

ИЛТ Драйвер управления тиристором Схемы преобразователей на тиристорах требуют изолированного управления. Логические изоляторы потенциала типа ИЛТ совместно с диодным распределителем допускают простое

Подробнее

Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План

75 Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План 1. Введение 2. Однополупериодный управляемый выпрямитель 3. Двухполупериодные управляемые выпрямители 4. Сглаживающие фильтры 5. Потери и КПД выпрямителей 6.

Подробнее

Лекция 2 ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ

Подробнее

2.9 Блок контроля первичных цепей SB71

2.9 Блок контроля первичных цепей SB71 Блок предназначен для формирования контрольных сигналов, пропорциональных действующему значению первичного напряжения питания и напряжения на конденсаторах сетевого

Подробнее

1211ЕУ1/1А ДВУХТАKТНЫЙ KОНТРОЛЛЕР ЭПРА

ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ w Двухтактный выход с паузой между импульсами w Вход переключения частоты w Kомпактный корпус w Минимальное количество навесных элементов w Малая потребляемая мощность w Возможность применения

Подробнее

1211ЕУ1/1А ДВУХТАKТНЫЙ KОНТРОЛЛЕР ЭПРА

_DS_ru.qxd.0.0 :9 Page ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ Двухтактный выход с паузой между импульсами Вход переключения частоты Kомпактный корпус Минимальное количество навесных элементов Малая потребляемая мощность Возможность

Подробнее

Драйвер шагового двигателя ADR810/ADR812

Драйвер шагового двигателя ADR810/ADR812 ИНСТРУКЦИЯ по эксплуатации Апрель-2010 1 СОДЕРЖАНИЕ 1. НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА…3 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ…3 3. ЧЕРТЕЖ КОРПУСА…3 4. КРАТКИЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТОГО,

Подробнее

Инвертор реактивной мощности

Инвертор реактивной мощности Устройство предназначено для питания бытовых потребителей переменным током. Номинальное напряжение 220 В, мощность потребления 1-5 квт. Устройство может использоваться с любыми

Подробнее

1. Назначение и устройство выпрямителей

Тема 16. Выпрямители 1. Назначение и устройство выпрямителей Выпрямители это устройства, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. На рис. 1 представлена структурная схема выпрямителя,

Подробнее

Выбор. Аналоговые контроллеры мощности ACI

Назначение Аналоговый контроллер мощности ACI предназначен для высокоточного управления температурой нагревательных элементов и трансформаторами. Благодаря встроенному микропроцессору контроллер может

Подробнее

2.7 Блок вращения анода RВ07

2.7 Блок вращения анода RВ07 Для уменьшения удельной плотности потока тепловой мощности, воздействующего на анод рентгеновской трубки в месте фокусировки электронного пучка, в флюорографах применяются

Подробнее

ДИОДНЫЙ МОСТ ОДНОФАЗНЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ

Диодные мосты Диодные мосты однофазные KBPC Диодные мосты однофазные QL Диодные мосты трёхфазные SQL Диодные мосты однофазные MDQ Диодные мосты трёхфазные MDS Диодные мосты однофазные DF10M Однофазный

Подробнее

15.4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

15.4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Их основным параметром является коэффициент сглаживания равный отношению коэффициента пульсаций

Подробнее

ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

95 Лекция 0 ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План. Введение. Понижающие импульсные регуляторы 3. Повышающие импульсные регуляторы 4. Инвертирующий импульсный регулятор 5. Потери и КПД импульсных регуляторов

Подробнее

Содержание. 00_cont.indd :41:48

Содержание Об авторе 13 Об изображении на обложке 13 Введение 15 На кого рассчитана эта книга 15 Идея книги 15 Современная электроника 16 Структура книги 16 Условные обозначения 19 Файлы примеров 19 Ждем

Подробнее

RU (11) (51) МПК H03K 17/00 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК H03K 17/00 (2006.01) 168 443 (13) U1 R U 1 6 8 4 4 3 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22)

Подробнее

Корректоры напряжения AVR-8 AVR-40

Корректоры напряжения AVR-8 AVR-40 1 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ Корректоры напряжения AVR8/AVR40 являются электронными приборами, позволяющими генератору переменного тока поддерживать установленное выходное напряжение.

Подробнее

Универсальный блок управления Джинн

Универсальный пульт управления Универсальный блок управления Джинн Назначение Универсальный пульт управления предназначен для управления четырьмя устройствами типа: насосы, обогреватели, кондиционеры,

Подробнее

ПЭР УЛ ПЗ

Государственное бюджетное образовательное учреждение начального профессионального образования Профессиональное училище 1 30.4 Помощник машиниста электровоза Слесарь по ремонту подвижного состава К защите

Подробнее

ВВЕДЕНИЕ В Р-КАНАЛЬНЫЕ МОП ПТ

1 S. CLEMENTE AN-940B ВВЕДЕНИЕ В Р-КАНАЛЬНЫЕ МОП ПТ Ознакомление с семейством Р-канальных МОП ПТ фирмы International Rectifier дает разработчику еще одну возможность, которая может упростить схемотехнику,

Подробнее

Лекция 12 ИНВЕРТОРЫ.

План

5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,

Подробнее

10.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ

10.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ Общие сведения. Электронный ключ это устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом или разомкнутом. Переход из одного состояния в другое в

Подробнее

10. Измерения импульсных сигналов.

0. Измерения импульсных сигналов. Необходимость измерения параметров импульсных сигналов возникает, когда требуется получить визуальную оценку сигнала в виде осциллограмм или показаний измерительных приборов,

Подробнее

руководство по эксплуатации

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИПС-500-220В/220В-2А-D ИПС-500-220В/110В-4А-D ИПС-500-220В/60В-8А-D ИПС-500-220В/48В-10А-D ИПС-500-220В/24В-15А-D AC(DC)/DC руководство по эксплуатации СОДЕРЖАНИЕ 1.

Подробнее

КОНТРОЛЬНАЯ ЛАМПА ГЕНЕРАТОРА

КОНТРОЛЬНАЯ ЛАМПА ГЕНЕРАТОРА «Что означает красная лампочка с изображением аккумулятора, загорающаяся на приборной панели моего автомобиля?» В общем случае это значит, что напряжение на выходе генератора

Подробнее

ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИЙ ОПТРОН К294ПП1АП.

ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИЙ ОПТРОН К294ПП1АП. Стремление к микро миниатюризации функциональных элементов электрических цепей привело к созданию нового класса оптоэлектронных интегральных микросхем, так называемых

Подробнее

ИНСТРУКЦИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СЧЕТЧИКА СИД-1

ИНСТРУКЦИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СЧЕТЧИКА СИД-1 Перед подключением убедитесь в полном комплекте кабелей поставляемых в составе счетчика. На обратной стороне верхней крышки находится этикетка с информацией подключаемых

Подробнее

Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

84 Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План 1. Введение 2. Параметрические стабилизаторы 3. Компенсационные стабилизаторы 4. Интегральные стабилизаторы напряжения 5. Выводы 1. Введение Для работы электронных

Подробнее Основы и принцип работы твердотельного реле

Основы твердотельного реле
Что такое твердотельное реле (SSR)? Твердотельное реле — это бесконтактный переключатель, полностью состоящий из твердотельного электрического элемента, который может управлять сильноточной нагрузкой с помощью небольшого управляющего сигнала. Он может включать и выключать без контакта и искры благодаря характеристикам переключения электрического элемента (т.е. полупроводниковых компонентов, таких как переключающий транзистор, симистор и т. Д.).Твердотельное реле имеет следующие преимущества перед электромагнитными реле: высокая надежность, отсутствие контакта, отсутствие искры, длительный срок службы, быстрая скорость переключения, сильная противоинтерференционная способность и небольшой размер. Он широко используется в различных приложениях, таких как станки с ЧПУ, системы дистанционного управления и устройства промышленной автоматизации, химическая промышленность, медицинское оборудование, системы безопасности и т. Д.

Характеристики полупроводникового реле

  1. SSR не имеют внутренних механических элементов и полностью герметичную перфузию в структуре.Таким образом, твердотельные реле обладают такими преимуществами, как виброустойчивость, коррозионная стойкость, длительный срок службы и высокая надежность.
  2. Низкий уровень шума. В ТТР переменного тока используется технология запуска по переходу через ноль, что эффективно снижает скорость нарастания напряжения dv / dt и скорость нарастания тока di / dt в линии, делая SSR минимальным вмешательством в источник питания при длительной работе.
  3. Время переключения короткое, поэтому SSR можно использовать в высокочастотных приложениях.
  4. Оптоэлектронная изоляция используется между входными и выходными цепями, а напряжение изоляции превышает 2500 В.
  5. Низкое энергопотребление, совместимость со схемами TTL и COMS.
  6. Схема защиты установлена ​​на выходных клеммах.
  7. Высокая грузоподъемность.

Принцип работы твердотельного реле
Как работает твердотельное реле? Твердотельные реле можно разделить на SSR переменного тока и SSR постоянного тока в зависимости от применения. Теперь возьмем твердотельное реле переменного тока в качестве примера, чтобы объяснить принцип работы SSR. Как показано на Рисунке 1, это принципиальная схема работы ТТР переменного тока, а части ① ~ ④ образуют его основной корпус.В целом, SSR имеет только 2 входных терминала (A и B) и 2 выходных терминала (C и D). Это четырехконтактное активное устройство.

При работе подайте только определенный управляющий сигнал на A&B, чтобы можно было управлять состоянием включения-выключения между C и D, а затем выполнить функцию переключения. Схема связи играет роль в обеспечении канала между входными и выходными клеммами для входного сигнала управления от A и B, но разрывает электрическое соединение между входом и выходом, чтобы выход не влиял на вход. Компоненты, используемые в цепях связи, представляют собой «оптические соединители», которые имеют хорошую чувствительность к действию, высокую скорость отклика, высокий уровень изоляции входа / выхода (выдерживаемое напряжение). Нагрузка на входной клемме представляет собой светодиод, что позволяет очень легко согласовать вход SSR с уровнем входного сигнала. При использовании он может быть напрямую связан с выходным интерфейсом компьютера, то есть управляется логическим уровнем «1» и «0». Функция триггерной схемы состоит в том, чтобы генерировать желаемый триггерный сигнал для запуска работы схемы переключения.Однако без специальной схемы управления переключающая схема будет создавать RFI (радиочастотные помехи) и загрязнять электросеть в виде высоких гармоник или пиков, поэтому для этой цели настроена схема управления переходом через нуль. Означает переход через ноль, SSR находится во включенном состоянии при подаче управляющего сигнала и перехода напряжения переменного тока через ноль; после выключения управляющего сигнала SSR не находится в выключенном состоянии до тех пор, пока переменный ток не будет на стыке положительного полупериода и отрицательного полупериода (нулевой потенциал). Такая конструкция предотвращает влияние высших гармоник и загрязнение электросети.Схема демпфера предназначена для предотвращения воздействия и помех для коммутирующего компонента симистора от скачков и скачков (напряжения) от источника питания. Обычно используется демпферная цепь RC или нелинейное сопротивление (MOV). По сравнению с AC SSR, DC SSR не имеет внутри цепи управления переходом через нуль и демпфирующей цепи, а в качестве переключающего компонента обычно используется транзистор большой мощности. Кроме того, остальные принципы работы такие же.

Хотите купить твердотельное реле? ATO.com предлагает однофазные твердотельные реле с током нагрузки от 10 А, 25 А до 120 А и трехфазные твердотельные реле, включая 10 А, 40 А…, 80А, 100А и др.

Твердотельные реле

: общий обзор

I Введение

Твердотельные реле (SSR) имеют беспрецедентные преимущества перед другими реле, поскольку они могут замыкать и размыкать цепь без контакта или искры. Кроме того, с развитием технологий, зрелостью производства и снижением цены твердотельные реле стали широко использоваться изо дня в день.В то же время ее позиции на мировом рынке становятся все более важными.

В этой статье будет представлено, что такое твердотельное реле, его структура и принцип работы, схема подключения твердотельного реле, преимущества и недостатки, а также разница между твердотельным реле и обычным реле.

Рисунок 1. Твердотельное реле

Каталог

II Что такое твердотельное реле (SSR)?

Твердотельное реле (далее сокращенно « SSR ») — это новый тип бесконтактного коммутационного устройства, полностью состоящего из твердотельных электронных компонентов, в котором используются характеристики переключения электронных компонентов (например, коммутационные транзистор, двунаправленный тиристор и другие полупроводниковые устройства) для достижения цели включения и выключения цепи без физического контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем».

SSR — это четырехконтактное активное устройство , в котором две клеммы являются входными клеммами, а другие — выходными клеммами. Он не только имеет функцию усиления и возбуждения, но также имеет функцию изоляции, поэтому он очень подходит для управления мощными переключающими приводами. По сравнению с электромагнитными реле, SSR более надежны, имеют более длительный срок службы, более высокую скорость и меньше влияют на внешний мир, поэтому это причина, по которой они широко используются.

Что такое твердотельное реле?

III Структура и W orking P Принцип SSR

3.1. Структура

Твердотельное реле состоит из трех частей: входной цепи, развязки (связи) и выходной цепи.

3.1.1 Входная цепь

Согласно типу входной цепи , входная цепь может быть разделена на входную цепь постоянного тока, входную цепь переменного тока и входную цепь переменного / постоянного тока. Некоторые входные цепи также поддерживают TTL / CMOS и имеют функцию управления положительной и отрицательной логикой и инверсии, что упрощает подключение к схемам TTL / CMOS.

Для управляющих сигналов с фиксированным управляющим напряжением используется резистивная входная цепь. Управляющий ток гарантированно превышает 5 мА, поскольку для большого диапазона изменений управляющего сигнала (например, 3 ~ 32 В) используется цепь постоянного тока, чтобы гарантировать, что ток во всем диапазоне изменений напряжения в надежной работе более 5 мА.

3.1.2 Изоляция (муфта)

Для твердотельных реле есть два способа для изоляции и соединения входных и выходных цепей: фотоэлектрическая связь и трансформаторная связь. В фотоэлектрической связи обычно используются фотодиод-фототранзистор, фотодиод-двунаправленный тиристор, фотогальванический элемент, чтобы реализовать контроль изоляции между стороной управления и стороной нагрузки; Высокочастотная трансформаторная связь — это использование входных управляющих сигналов, генерируемых самовозбуждающимся высокочастотным сигналом, соединенным с вторичной обмоткой, после обнаружения и исправления, обработки логической схемы для формирования управляющего сигнала.

3.1.3 Выходная цепь

Выключатель питания SSR напрямую подключен к источнику питания и клемме нагрузки для включения-выключения источника питания нагрузки. Основное применение: мощный кристаллический транзистор (переключатель -транзистор ), однонаправленный тиристор (тиристор или SCR ), двунаправленный тиристор ( Triac ), силовой полевой транзистор ( MOSFET ), биполярный транзистор с изолированным затвором. ( IGBT ).Выходная цепь твердотельного реле также может быть разделена на выходную цепь постоянного тока, выходную цепь переменного тока и выходную цепь переменного / постоянного тока. По типу нагрузки его можно разделить на твердотельное реле постоянного тока и твердотельное реле переменного тока. Для выхода постоянного тока могут использоваться биполярные устройства или силовые полевые транзисторы. Для выхода переменного тока обычно используются два тиристора или один симистор. Твердотельное реле переменного тока можно разделить на однофазное твердотельное реле переменного тока и трехфазное твердотельное реле переменного тока. Твердотельные реле переменного тока можно разделить на случайные твердотельные реле переменного тока и твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль в зависимости от времени включения и выключения.

3.2. Принцип работы

SSR можно разделить на два типа: AC типа и DC типа в зависимости от случая использования. Они используются в качестве переключателей нагрузки на источниках питания переменного или постоянного тока и не могут быть смешаны. Далее AC SSR используется в качестве примера, чтобы проиллюстрировать его принцип работы. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема принципа его работы. Компоненты ① ~ ④ на рисунке 1 образуют основной корпус SSR переменного тока. С общей точки зрения, SSR имеет только две входные клеммы (A и B) и две выходные клеммы (C и D).

Рисунок 2. Принцип работы SSR

Во время работы, пока определенный управляющий сигнал добавлен к A и B, вы можете управлять «включением» и «выключением» между C и D, чтобы реализовать функцию «переключателя». Функция схемы связи состоит в том, чтобы обеспечить канал между входными и выходными клеммами для управляющих сигналов, вводимых на клеммах A и B, но электрически разъединять (электрическое) соединение между входной клеммой и выходной клеммой в SSR, чтобы предотвратить влияние вывода на ввод.

Элементом, используемым в схеме связи, является «оптический ответвитель», который имеет высокую чувствительность, высокую скорость возврата и большой допуск между входными и выходными клеммами. Поскольку входной терминал является светодиодом, он позволяет входному концу SSR легко согласовывать уровень входного сигнала.

При использовании он может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера, то есть управляется «1» и «0». Функция генерации линий электропередач состоит в том, чтобы генерировать сигналы, которые соответствуют требованиям, и включать работу схемы 4, но поскольку автономные линии не добавляют специальных цепей управления, они производят сухое излучение и используют генераторы загрязнения, такие как высокопроизводительные генераторы. волны порядка или пики, поэтому специально для этой цели построена «схема управления переходом через ноль».

« переход через ноль » означает, что когда сигнал управления добавлен и переменный ток больше нуля, SSR находится в состоянии; и после открытия управляющего сигнала SSR должен ждать точки соединения (нулевого потенциала) между положительным полупериодом и полупериодом цикла переменного тока, прежде чем SSR станет стабильным. Эта конструкция может предотвратить интерференцию высокочастотных волн и загрязнение электричества.

Абсорбционная схема предназначена для предотвращения скачков и скачков напряжения (скачков) от источника питания от включения переключающих устройств на переключение и работу управляемой кремниевой трубки (или даже на работу). Обычно он используется для использования цепи последовательного поглощения «R-C» или неразрушающего резистора (резистора термистора).

IV Подключение SSR, преимущества и недостатки SSR

4.1. S SR Подключение

Когда выход реле наэлектризован на катушку и выходное напряжение подключается в соответствии с напряжением нагрузки, контакты замыкаются, и лампа загорается после подачи питания, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 3. Подключение SSR

Глядя на физическую схему подключения для твердотельного реле ниже, вы можете увидеть, что оборудование имеет параметры 1, 2, 3, 4 и 60A. 60A из которых представляет световой индикатор в действии (есть два состояния: включен и выключен). Слово INPUT в середине 3 и 4 указывает входящие терминалы, а слово OUTPUT в центре 1 и 2 указывает исходящие терминалы. Поэтому будьте осторожны, чтобы не ошибиться при подключении.3 и 4 используются в качестве триггерных сигналов для управления включением и выключением 1 и 2. SSR на этой физической схеме подключения не может регулироваться, а некоторые могут регулировать напряжение постоянного тока для регулировки напряжения на выходах 3 и 4.

Рисунок 4. Физическая схема подключения SSR

Физическая схема подключения твердотельного реле, используемого для электромеханического оборудования, выглядит следующим образом, но обычно оно широко используется в химической промышленности, угольных шахтах и ​​других областях и требует взрывозащиты и коррозионной стойкости.

Рисунок 5. Схема подключения SSR

ТТР

— это бесконтактные переключающие устройства с релейными характеристиками, в которых в качестве переключающих устройств используются полупроводниковые устройства вместо обычных электрических контактов. Однофазный SSR — это 4-контактное активное устройство, которое включает в себя две входные клеммы и две выходные клеммы. Оптоизолированный, после подключения входной клеммы к определенному значению тока с помощью постоянного или импульсного сигнала, вы можете переключить выходную клемму из выключенного состояния во включенное состояние.

Рисунок 6. Физическая схема подключения SSR

4.2. Преимущества твердотельных реле
  • Длительный срок службы и высокая надежность

Твердотельное реле не имеет механических частей, твердотельное устройство выполняет контактную функцию. Он не имеет движущихся частей и может работать в условиях сильных ударов и вибрации. Компоненты твердотельных реле благодаря своим уникальным характеристикам определяют долговечность и высокую надежность твердотельных реле.

  • Высокая чувствительность, низкая мощность управления, хорошая электромагнитная совместимость
  • Твердотельное реле

имеет широкий диапазон входного напряжения, низкую мощность возбуждения, совместимо с большинством логических интегральных схем без дополнительных буферов или драйверов.

В полупроводниковых реле

используются твердотельные устройства, которые позволяют переключать скорость с миллисекунд на микросекунды.

  • Низкие электромагнитные помехи
  • Твердотельные реле

не имеют входной «катушки», дуги зажигания и отскока, что снижает электромагнитные помехи.Большинство выходных твердотельных реле переменного тока представляют собой переключатели с нулевым напряжением, которые включаются при нулевом напряжении и выключаются при нулевом токе, уменьшая внезапные прерывания формы волны тока и тем самым уменьшая переходные эффекты переключения.

4.3. D Преимущества SSR
  • После проведения проводимости падение напряжения на трубке велико, прямое падение напряжения SCR или двунаправленного кремния может достигать 1-2 В, а падение напряжения насыщения мощного транзистора составляет также между 1-2В.Сопротивление в открытом состоянии выше контактного сопротивления механических контактов.
  • Даже после выключения полупроводникового прибора ток утечки все еще может составлять от нескольких микроампер до нескольких миллиампер, поэтому идеальная электрическая изоляция не может быть достигнута.
  • Из-за большого падения напряжения на трубке, большого энергопотребления и теплотворной способности после кондукции объем мощного твердотельного реле намного больше, чем у электромагнитного реле той же мощности, и его стоимость также высока.
  • Низкие температурные характеристики электронных компонентов и помехоустойчивость электронных схем, а также низкая радиационная стойкость. Без принятия эффективных мер эксплуатационная надежность будет низкой.
  • Твердотельные реле более чувствительны к перегрузкам и должны быть защищены от перегрузки быстрыми предохранителями или RC-демпфирующими цепями. Нагрузка твердотельного реле явно связана с температурой окружающей среды: при повышении температуры грузоподъемность будет быстро уменьшаться.
  • Основными недостатками являются наличие падений напряжения во включенном состоянии (требуются соответствующие меры по рассеиванию тепла), токи утечки в выключенном состоянии, переменный и постоянный ток не универсально применим, небольшое количество контактных групп. Кроме того, плохие показатели, такие как перегрузка по току, перенапряжение, скорость нарастания напряжения и скорость нарастания тока.

Рисунок 7. SSR

V Разница между SSR и обычными реле

5.1. A Краткое введение в обычные реле

Обычно он состоит из катушки реле и динамических и статических контактов. Подвижный контакт действует через электромагнитное притяжение катушки реле, тем самым обеспечивая включение и отключение цепи. Значит, есть механическое движение. Когда ток достигнет определенного уровня, контакты загорятся. Его низкая цена и простая конструкция могут быть привлекательными, но искры и механические движения во время работы оказывают определенное влияние на срок его службы.

Преимущества традиционных реле — простота управления, хорошая изоляция и хорошая устойчивость к кратковременной перегрузке.

Недостатками обычных реле являются большой размер (громоздкость), медленный отклик (максимальный уровень мс) и высокое энергопотребление для их управления.

5.2. Различия между твердотельными реле и обычными реле

В твердотельных реле используются электронные компоненты, поэтому они имеют много преимуществ по сравнению с традиционными реле, но также имеют некоторые ограничения.В следующей таблице показаны преимущества и недостатки твердотельных реле и традиционных реле.

Обычные реле

Преимущества

Недостатки

* Низкое остаточное выходное напряжение

* Радиатор не требуется

* дешево

* Может обеспечивать несколько наборов контактов и нормально разомкнутые нормально замкнутые контакты

* Нет тока утечки

* Совместимость с переменным и постоянным током

* Компактный размер

* Максимальная частота коммутации ограничена (5-10 Гц)

* шум

* Электромагнитные помехи

* Ограниченный срок службы контактов

* Действие переключения не может быть полностью синхронизировано

* Отскок контакта

* Плохая работа при большом токе, что приводит к возникновению дуги.

* Интерфейс необходим для подключения к цифровой схеме

* Высокая мощность управления, обычно выше 200 мВт


SSR

Преимущества

Недостатки

* Низкая управляющая мощность, обычно 10-50 мВт

* Синхронный переключатель

* низкие электромагнитные помехи в режиме синхронного переключения

* более длительный срок службы, в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле.

* Быстрое время отклика

* Без механических движущихся частей

* Без механической деформации

* Совместимость с цифровыми схемами

* Антивибрационные, противоударные

* Антикоррозийные и влагостойкие

* Без шума

* Остаточное выходное напряжение 1-1,6 В

* Выход может быть только AC или DC, несовместим

* Обычно требуется радиатор

* Не подходит для малых выходных сигналов

* Есть ток утечки

* Только одноконтактный


Эти две таблицы показывают, что в обычных коммутационных приложениях твердотельные реле не имеют существенных недостатков по сравнению с традиционными реле.Для сравнения мы должны понять некоторые ограничения приложений твердотельных реле, которые повлияют на наш окончательный выбор типа реле.

Наконец, мы должны принять идею о том, что реле нельзя использовать во всех приложениях. Применение реле во многом зависит от механической и электрической среды, поэтому невозможно определить набор точных параметров выбора, которые помогли бы пользователям сделать лучший выбор реле. Таким образом, окончательный выбор реле может быть сделан только в соответствии с каждым конкретным применением.

Разница между твердотельным и магнитным реле

5.3. Причины выбора SSR s
5.3.1. Ожидаемый срок службы из R elay

При правильном использовании наиболее важными характеристиками твердотельных реле являются длительный срок службы и высокая надежность. На практике контакты твердотельных реле могут использоваться постоянно, в то время как контакты традиционных реле будут подвержены деформации, коррозии, склеиванию и так далее.Традиционные реле выйдут из строя из-за повреждения движущихся частей (пружин, электромагнитов). Срок службы твердотельных реле обычно в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле.

5.3.2. C куча Цена

Цена — важный фактор, который следует учитывать при выборе реле. При тех же технических требованиях первоначальная стоимость приобретения традиционных реле обычно ниже, чем у твердотельных реле. Однако при этом не учитывается срок службы традиционных реле и расходы, понесенные в будущем в связи с мониторингом, обслуживанием и заменой традиционных реле.

5.3.3. Регулятор мощности

Чувствительность традиционных реле к сигналам управления составляет лишь одну двадцатую чувствительности твердотельных реле, то есть в случае получения такой же выходной мощности мощность, требуемая традиционными реле, обычно в 10-20 раз больше, чем у твердотельных реле. -государственные реле. Мощность, необходимая для управления твердотельным реле, составляет всего 200-500 мВт, а низкое энергопотребление может быть напрямую совместимо с системами цифровых схем.

5.3.4. Экологичность

Устойчивость к воздействию окружающей среды — очень сложная концепция, но твердотельные реле всегда имеют в этом отношении преимущество. Твердотельное реле обладает хорошими механическими свойствами, поскольку в нем нет движущихся частей. Корпус твердотельного реле из смолы обеспечивает хорошую ударопрочность, ударопрочность и коррозионную стойкость. Кроме того, влажность почти не влияет на твердотельные реле, лишь незначительно снижая их изоляционные характеристики.Однако традиционные реле очень чувствительны к влажности, а длительная высокая влажность вызовет коррозию традиционных реле.

5.3.5. Скорость переключения

Скорость переключения также обычно является важным фактором при выборе твердотельных реле или традиционных реле. Контроль скорости отклика очень важен, даже критически важен в некоторых приложениях автоматизации управления грузовыми машинами. В некоторых приложениях, где специальный коэффициент мощности очень низкий, традиционное реле не может использоваться.Кроме того, в некоторых ситуациях, когда переключатель устойчив и не разрешены скачки, нельзя использовать традиционные реле.

5.3.6. Электромагнитное излучение

Твердотельные реле могут переключать нагрузку, когда напряжение в цепи пересекает нулевое значение, таким образом ограничивая переходные процессы в значительной степени и избегая скачков тока и электромагнитного излучения. В некоторых ситуациях, когда коэффициент мощности очень низкий, переключатель должен быть устойчивым, а вибрация недопустима, поэтому следует выбирать твердотельные реле.

1. Как работают твердотельные реле?
Твердотельное реле (SSR) — это электронное переключающее устройство, которое включается или выключается, когда на его управляющие клеммы подается внешнее напряжение (переменного или постоянного тока). … В корпусных твердотельных реле используются силовые полупроводниковые устройства, такие как тиристоры и транзисторы, для коммутации токов до сотни ампер.

2. В чем разница между реле и твердотельным реле?
Основное отличие твердотельных реле от обычных реле заключается в отсутствии подвижных контактов в твердотельных реле (SSR).В целом твердотельные реле очень похожи на механические реле с подвижными контактами. … SSR обеспечивает высокоскоростное переключение с высокой частотой.

3. Где используются твердотельные реле?
Наиболее распространенное применение твердотельных реле — переключение нагрузки переменного тока, будь то управление мощностью переменного тока для включения / выключения, уменьшения яркости света, управления скоростью двигателя или других подобных приложений, где требуется управление мощностью, эти переменные токи нагрузками можно легко управлять с помощью слаботочного постоянного напряжения.

4. Как работает твердотельное реле в контроллере температуры?
Твердотельные реле серии SSRL используются для управления нагревателями большого сопротивления в сочетании с регуляторами температуры. … Подавая управляющий сигнал, SSR включает ток нагрузки переменного тока, точно так же, как подвижные контакты на механическом контакторе. Трехфазными нагрузками можно управлять с помощью 2 или 3 SSR.

5. Как сделать схему твердотельного реле?
Твердотельное реле «сделай сам»
Шаг 1. ЧТО НАМ НУЖНО.
Шаг 2: OPTOCOUPLER.
Шаг 3: Добавьте положительный вывод светодиода к выводу 1 оптопары.
Шаг 4: Добавьте резистор 220 Ом к выводу -ve светодиода.
Шаг 5: Добавьте перемычку к контакту 2 оптопары, которая будет подключаться к источнику питания + ve.
Шаг 6: Подключите источник симистора к 4-му выводу оптопары.

SSR Принцип работы | Средства автоматизации | Промышленные устройства

Японский (Япония) Английский (Глобальный) Английский (Азиатско-Тихоокеанский регион) Китайский (Китай)


Характеристики переключения SSR

1.SSR для нагрузок переменного тока

1. Нулевой переход SSR

SSR с переходом через ноль использует фотоэлектрический ответвитель для изоляции входа от выхода (см. Конфигурацию схемы на предыдущей странице). Когда входной сигнал активирован, внутренняя схема детектора перехода через ноль запускает симистор для включения, когда напряжение нагрузки переменного тока пересекает ноль.
Ток нагрузки поддерживается за счет эффекта фиксации симистора после деактивации входного сигнала до тех пор, пока симистор не отключится, когда напряжение нагрузки пересечет нулевое значение.Ниже описаны формы сигналов напряжения и тока для различных типов нагрузок:

● Резистивные нагрузки

Поскольку резистивные нагрузки не вызывают сдвига фаз между напряжением и током, симистор включается, когда напряжение нагрузки переменного тока достигает нуля после активации входного сигнала. SSR выключается, когда напряжение нагрузки переменного тока достигает нуля, а ток нагрузки отключается после того, как входной сигнал впоследствии деактивируется.

● Индуктивные нагрузки

SSR включается, когда напряжение нагрузки пересекает ноль после активации входного сигнала.Он выключается, когда ток нагрузки впоследствии пересекает ноль после деактивации входного сигнала. Разность фаз между напряжением и током может вызвать скачок напряжения в SSR, когда он выключен. Хотя демпферная цепь поглощает этот выброс, слишком большой выброс может привести к ошибке dv / dt во внутреннем симисторе SSR.

2. случайный тип SSR

SSR случайного типа использует фотоэлемент для изоляции входа от выхода. Когда входной сигнал активирован, выход немедленно включается, так как нет схемы детектора перехода через ноль.Ток нагрузки поддерживается за счет эффекта фиксации симистора после деактивации входного сигнала до тех пор, пока напряжение нагрузки переменного тока не станет равным нулю.

● Резистивные нагрузки

2.SSR для нагрузок постоянного тока

SSR для нагрузок постоянного тока использует драйвер MOS-FET для изоляции входа от выхода.
Выход немедленно реагирует на вход, поскольку драйвер MOS-FET напрямую включает или выключает выходной MOS-FET.

Вернуться к началу

Твердотельные реле Связанная информация


Вернуться к началу

  • Phototriac муфта
    Фотоприемник для промышленного оборудования и бытовой электроники
  • Твердотельное реле AQ8
    Тип SIL, толщина 9 мм, высокое диэлектрическое напряжение 3000 В переменного тока, контроль до 3 А

Как сделать твердотельное реле? [DIY]

Реле — это тип исполнительного механизма, который обеспечивает соединение между двумя клеммами или точками в сочетании с управляющим сигналом.Проще говоря, реле — это электрический переключатель, в котором требуется небольшой электрический ток для управления операцией переключения (ВКЛ и ВЫКЛ).

В этом отличие от обычных коммутаторов, где переключение выполняется вручную. В зависимости от принципа действия существует два типа реле: электромеханические реле и твердотельные реле.

В электромеханическом реле

используется электромагнит для механического действия переключателя. Небольшой ток, подаваемый на катушку, намотанную на железный сердечник, возбудит катушку, и контакты реле переместятся в положение «включено».Когда катушка обесточена, контакты возвращаются в выключенное положение.

В отличие от электромеханических реле, которые состоят из движущихся частей и магнитного потока, твердотельное реле или SSR не состоит из движущихся частей.

Твердотельное реле состоит из полупроводниковых устройств, таких как транзисторы, тиристоры, тиристоры или тиристоры, для выполнения операции переключения. Твердотельные реле имеют много преимуществ перед электромеханическими реле.

Одним из основных преимуществ твердотельных реле перед электромеханическими реле является отсутствие движущихся частей и отсутствие проблем с износом.

В этом проекте мы разработали простое твердотельное реле, сделанное своими руками, с использованием оптопары и TRIAC. Его можно использовать вместо механических реле на ток до 4 А (или в зависимости от используемого симистора).

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вам нужно быть очень осторожным. Сделайте схему на плате ».

Принципиальная схема

Необходимые компоненты

  • Оптрон MOC3021 — 1
  • BT136 TRIAC — 1
  • Резистор 100 Ом (½ Вт) — 1
  • Резистор 100 Ом — 1
  • Резистор 330 Ом — 2
  • Светодиоды
  • Кнопка — 1

Описание компонента

MOC3021

Это 6-контактная микросхема оптопары, которая состоит из инфракрасного излучающего диода, оптически соединенного с фото-триаком.Некоторые из основных применений этой ИС — это соленоиды или регулирующие клапаны, твердотельные реле, управление двигателем, диммер лампы накаливания, выключатель питания переменного тока и т. Д.

Его можно использовать для приложений 115 В и 240 В переменного тока. Контакты 1 и 2 ИС ЯВЛЯЮТСЯ анодом и катодом диода, а контакты 6 и 4 — главными клеммами.

BT136

Это микросхема TRIAC, использованная в проекте. Этот TRIAC может обычно использоваться в приложениях, где задействованы высокие двунаправленные переходные процессы и напряжение блокировки.

Максимальное напряжение в закрытом состоянии или напряжение блокировки составляет 600 В, и может быть разрешен среднеквадратичный ток в открытом состоянии до 4 А. Обычно используются для управления двигателями, промышленного освещения, отопления и статического переключения.

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вам нужно быть очень осторожным. Сделайте схему на плате ».

Схема твердотельного реле

Красный светодиод с токоограничивающим резистором используется в качестве индикатора включения. Кнопка подключена между источником питания и контактом 1 MOC3021.

Зеленый светодиод с токоограничивающим резистором подключен к контакту 1. Контакт 2 MOC3021 подключен к земле через токоограничивающий резистор.

Контакт 6 MOC3021 подключен к T1 (контакт 1) TRIAC BT136 с помощью резистора 100 Ом. Контакт 4 микросхемы MOC3021 подключен к затвору (контакт 3) TRIAC.

T1 TRIAC подключается к «горячей» сетевой линии. Один конец нагрузки, как лампа, подключен к T2 TRIAC, а другой конец подключен к «холодной» сетевой линии или заземлению.

Работа твердотельного реле

Реле используются в цепях, где требуется гальваническая развязка i.е. когда требуется цепь малой мощности для управления цепью высокого тока или высокого напряжения.

Лучший пример — микроконтроллеры, которые могут управлять большими нагрузками, такими как двигатели переменного тока. Цель этого проекта — продемонстрировать твердотельное реле, сделанное своими руками. Работа проекта следующая.

Как упоминалось выше, небольшой ток на входе реле должен иметь возможность включать и выключать контакты реле. Следовательно, кнопка помещается между питанием и входом (анодный вывод диода) оптопары MOC3021.

При нажатии кнопки инфракрасный излучающий диод излучает ИК-лучи и улавливается триаком оптопары с оптическим срабатыванием. Выход оптопары (точнее, внутренний TRIAC) подается на затвор внешнего TRIAC BT136.

Следовательно, когда когда-либо нажимается кнопка, активируется внешний TRIAC. Поскольку клеммы TRIAC BT136 подключены к электросети, подключенная нагрузка будет включаться или выключаться в зависимости от состояния кнопки.

Функционирование реле без каких-либо механических операций или движущихся частей достигается, поскольку все компоненты являются полупроводниковыми устройствами.Следовательно, оно называется твердотельным реле.

Светодиод включения питания используется для индикации того, что схема включена, а светодиодный индикатор состояния кнопки также используется для индикации операции переключения.

Внимание! Использование макетных плат с питанием от сети переменного тока опасно. Вам нужно быть очень осторожным. Сделайте схему на плате ».

Вот выходное видео


Схема подходит только для резистивных нагрузок. Чтобы использовать это для индуктивных нагрузок, необходимо разместить демпферную цепь между T1 и T2 TRIAC BT136.

Демпферная цепь — это последовательная RC-цепь, используемая для подавления любых скачков напряжения из-за прерывания тока. Резистор 39 Ом, соединенный последовательно с конденсатором 10 нФ / 400 В, может использоваться в качестве демпфирующей цепи.

ПРИМЕЧАНИЕ

  • TRIAC BT136 подключается к сети переменного тока. Необходимо соблюдать осторожность при работе с переменным током.
  • Схема представляет собой полностью эффективное реле в твердотельной форме и может использоваться в качестве замены механических реле или дорогостоящих интегральных схем твердотельного реле.
  • Из-за отсутствия движущихся частей возникает проблема износа, а переключение происходит быстрее, чем у механических реле.
  • Не будет условия расцепления.
  • Может использоваться с нагрузками переменного или постоянного тока.

Внимание! Использование макетных плат с питанием переменного тока опасно. Вам нужно быть очень осторожным. Сделайте схему на плате ».

Основы твердотельного реле: работа, характеристики и структура

Твердотельное реле (SSR) — это бесконтактный переключатель, состоящий из микроэлектронных схем, дискретных электронных устройств и силовых электронных силовых устройств.Изолирующее устройство используется для обеспечения изоляции между контрольным концом и концом нагрузки. Входная клемма твердотельного реле использует крошечный управляющий сигнал для прямого управления большой токовой нагрузкой.

Каталог

Ⅰ Введение

Твердотельное реле — это новый тип бесконтактного переключающего устройства, состоящего из твердотельных электронных компонентов. Он использует коммутационные характеристики электронных компонентов (таких как переключающие транзисторы, симисторы и другие полупроводниковые устройства), которые могут достигать цели замыкания и размыкания цепи без контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем».Твердотельное реле — это активное устройство с четырьмя выводами, два из которых являются выводами управления входом, а два других вывода — выводами с управляемым выходом. Он имеет как усилительные, так и управляющие функции, а также функции изоляции, которые очень подходят для управления мощными переключающими приводами. По сравнению с электромагнитными реле, оно имеет более высокую надежность, отсутствие контакта, длительный срок службы, высокую скорость и меньше помех для внешнего мира. Он получил широкое распространение.

Ⅱ Принцип работы

SSR можно разделить на тип переменного и постоянного тока в зависимости от случая использования.Они используются в качестве переключателей нагрузки в источниках питания переменного или постоянного тока и не могут быть смешаны. Ниже приводится пример SSR с переменным током, чтобы проиллюстрировать его принцип работы. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема принципа его работы. Компоненты ~ ④ на Рисунке 1 составляют основной корпус SSR переменного тока. В целом, SSR имеет только две входные клеммы (A и B) и две выходные клеммы (C и D), это четырехконтактное устройство.

Рис. 1. Блок-схема принципа работы SSR

При работе, пока определенный управляющий сигнал добавлен к A и B, «включено» и «выключено» между двумя концами C и D можно контролировать, и можно реализовать функцию «переключателя».Функция схемы связи заключается в обеспечении канала между входными / выходными клеммами для входного управляющего сигнала с клемм A и B, но электрически разъединяет (электрическое) соединение между входной клеммой и выходной клеммой в SSR, чтобы предотвратить выходной терминал от воздействия на входной терминал. Компонент, используемый в схеме связи, представляет собой «оптический ответвитель», который является чувствительным, имеет высокую скорость отклика и имеет высокий уровень изоляции (выдерживаемого напряжения) между входными и выходными клеммами.Поскольку нагрузка на входной клемме представляет собой светоизлучающий диод, это позволяет входной клемме SSR легко согласовывать уровень входного сигнала и может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера во время использования, который контролируется логическим уровнем. из «1» и «0».

Функция схемы триггера заключается в генерировании триггерного сигнала, который отвечает требованиям для работы схемы переключателя ④, но поскольку в схеме переключателя нет специальной схемы управления, она будет генерировать радиочастотные помехи и загрязнять мощность сетка с высокими гармониками или всплесками.Поэтому была разработана «Схема управления переходом через ноль». Так называемое «пересечение нуля» означает, что когда сигнал управления добавляется и напряжение переменного тока пересекает ноль, SSR находится во включенном состоянии; и когда сигнал управления отключен, SSR ожидает пересечения положительного полупериода и отрицательного полупериода переменного тока, SSR находится в выключенном состоянии. Такая конструкция может предотвратить гармонические помехи высокого порядка и загрязнение электросети. Схема поглощения предназначена для предотвращения ударов и помех (или даже неисправности) симистора переключающего устройства из-за всплесков и скачков (напряжения) от источника питания.Обычно используется цепь последовательного поглощения «RC» или нелинейное сопротивление (варистор).

Ⅲ Характеристики

Твердотельное реле представляет собой бесконтактный электронный переключатель с функцией изоляции. В процессе переключения отсутствуют механические контактные детали. Таким образом, в дополнение к тем же функциям, что и электромагнитные реле, твердотельные реле также обладают совместимостью логических цепей, устойчивостью к вибрации и механическим ударам, неограниченным количеством монтажных положений, хорошей влажностью, плесенью и коррозионной стойкостью, а также отличными характеристиками во взрывозащите и предотвращении озоновое загрязнение.Он обладает такими характеристиками, как низкая входная мощность, высокая чувствительность, низкая мощность управления, хорошая электромагнитная совместимость, низкий уровень шума и высокая рабочая частота.

(1) Внутри SSR нет механических частей, и в конструкции используется полностью герметичный метод перфузии. Таким образом, SSR обладает такими преимуществами, как виброустойчивость, коррозионная стойкость, длительный срок службы и высокая надежность, а его срок службы переключения составляет до 10,1 миллиона раз;

(2) Низкий уровень шума: SSR переменного тока использует технологию триггера по переходу через ноль, поэтому скорость нарастания напряжения dv / dt и скорость нарастания тока di / dt эффективно уменьшаются на линии, так что SSR имеет минимальные помехи для сети при длительной эксплуатации;

(3) Время переключения короткое, около 10 мс, что может использоваться в более высокочастотных случаях;

(4) Между входной и выходной цепями используется фотоэлектрическая изоляция, а напряжение изоляции превышает 2500 В;

(5) Потребляемая мощность очень низкая, совместима со схемами TTL и COMS;

(6) На выходе есть схема защиты;

(7) Высокая грузоподъемность.

1 Advantage

(1) Длительный срок службы и высокая надежность: твердотельное реле не имеет механических частей, а контактная функция выполняется твердотельными устройствами. Поскольку в нем нет движущихся частей, он может работать в условиях сильных ударов и вибрации. Из-за компонентов, составляющих твердотельное реле, присущие твердотельные реле характеристики определяют долгий срок службы и высокую надежность твердотельных реле.

Рисунок 2.твердотельное реле

(2) Высокая чувствительность, низкая мощность управления и хорошая электромагнитная совместимость: твердотельное реле имеет широкий диапазон входного напряжения и низкую мощность привода и совместимо с большинством логических интегральных схем без необходимости в буферах или драйверы.

(3) Быстрое переключение: поскольку в твердотельных реле используются твердотельные устройства, скорость переключения может варьироваться от нескольких миллисекунд до нескольких микросекунд.

(4) Небольшие электромагнитные помехи: твердотельное реле не имеет входной «катушки», нет зажигания и отскока дуги, что снижает электромагнитные помехи.Большинство выходных твердотельных реле переменного тока представляют собой переключатель нулевого напряжения, который включается при нулевом напряжении и выключается при нулевом токе, уменьшая внезапное прерывание формы волны тока, тем самым уменьшая переходный эффект переключения.

2 Недостаток

(1) Падение напряжения на лампе после включения велико, прямое падение напряжения на тиристоре или симисторе может достигать 1 ~ 2 В, а падение напряжения насыщения в высокомощном транзистор также находится между 1 ~ 2 В, и общее сопротивление трубки с силовым полевым эффектом также больше, чем контактное сопротивление механических контактов.

(2) Полупроводниковый прибор может все еще иметь ток утечки от нескольких микроампер до нескольких миллиампер после выключения, поэтому идеальная электрическая изоляция не может быть достигнута.

(3) Из-за большого падения давления в трубке потребление энергии и тепловыделение после проводимости также велико, объем твердотельного реле высокой мощности намного больше, чем у электромагнитного реле той же мощности. , и стоимость тоже выше.

(4) Температурные характеристики электронных компонентов и электронных схем имеют плохую помехоустойчивость, а также низкую радиационную стойкость.Без принятия эффективных мер надежность работы невысока.

Рис. 3. Полупроводниковое реле 2

(5) Твердотельные реле более чувствительны к перегрузке и должны быть защищены от перегрузки быстродействующим предохранителем или демпфирующей цепью RC. Нагрузка твердотельного реле, очевидно, связана с температурой окружающей среды. При повышении температуры грузоподъемность быстро падает.

(6) Основными недостатками являются падение напряжения в открытом состоянии (требуются соответствующие меры по рассеиванию тепла), ток утечки в закрытом состоянии, переменный и постоянный ток не могут использоваться повсеместно, количество контактных групп невелико.

Ⅳ Структура

Твердотельное реле состоит из трех частей: входной цепи, развязки (связи) и выходной цепи.

1 Входная цепь

В соответствии с различными типами входного напряжения входную цепь можно разделить на три типа: входная цепь постоянного тока, входная цепь переменного тока и входная цепь переменного / постоянного тока. Некоторые схемы управления входом также совместимы с TTL / CMOS, положительной и отрицательной логикой управления и функциями инверсии и могут быть легко подключены к логическим схемам TTL и MOS.

Для управляющего сигнала с фиксированным управляющим напряжением используется резистивная входная цепь. Управляющий ток гарантированно превышает 5 мА. Для управляющего сигнала с большим диапазоном изменения (например, 3 ~ 32 В) используется цепь постоянного тока, чтобы гарантировать надежную работу с током более 5 мА во всем диапазоне изменения напряжения.

2 Изолирующая муфта

Входные и выходные цепи твердотельных реле могут быть изолированы и связаны двумя способами: фотоэлектрическая связь и трансформаторная связь: в фотоэлектрической связи обычно используется фотодиод-фототранзистор, фотодиод-двунаправленный тиристор, управляемый светом, фотоэлектрический элемент и реализовать контроль изоляции стороны управления и стороны нагрузки; высокочастотная трансформаторная связь использует самовозбуждающийся высокочастотный сигнал, генерируемый входным управляющим сигналом, который направляется во вторичную обмотку, обнаруживается и выпрямляется и обрабатывается логической схемой для формирования сигнала возбуждения.

3 Выходная цепь

Переключатель питания SSR напрямую подключен к источнику питания и стороне нагрузки, чтобы реализовать двухпозиционный переключатель источника питания нагрузки. В основном используются мощные транзисторы, односторонний тиристор (тиристор или SCR), двунаправленный тиристор (Triac), силовой полевой транзистор (MOSFET), биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT). Выходная цепь твердотельного реле также может быть разделена на выходную цепь постоянного тока, выходную цепь переменного тока и выходную цепь переменного / постоянного тока.По типу нагрузки его можно разделить на твердотельное реле постоянного тока и твердотельное реле переменного тока. Биполярные устройства или силовые полевые транзисторы могут использоваться для выхода постоянного тока, а два тиристора или один двунаправленный тиристор обычно используются для выхода переменного тока. Твердотельное реле переменного тока можно разделить на однофазное твердотельное реле переменного тока и трехфазное твердотельное реле переменного тока. Твердотельные реле переменного тока можно разделить на произвольные твердотельные реле переменного тока и твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль в зависимости от времени включения и выключения.

Общие сведения о твердотельных реле

Без движущихся частей

Температурные аспекты
Одним из основных соображений при использовании SSR является правильное управление теплом, которое выделяется при коммутации токов выше примерно 5 ампер (A). В этом случае опорная пластина SSR должна быть установлена ​​на хороший проводник тепла, например алюминий, и использоваться с хорошей теплопередающей средой, такой как термопаста или теплопроводящая прокладка. Используя этот метод, тепловое сопротивление корпуса SSR к радиатору уменьшается до незначительного значения 0.1 ° C / Вт.

Расчет нагрузки
Основная причина проблем с твердотельными реле — неправильный отвод тепла. Проблемы также могут возникать из-за условий эксплуатации, которые накладывают определенные нагрузки на SSR. При проектировании твердотельного реле в качестве коммутационного решения следует тщательно учитывать импульсные характеристики нагрузки.

Резистивные нагрузки
Нагрузки с постоянными значениями сопротивления — простейшее применение SSR. Надлежащее рассмотрение теплового режима, наряду с вниманием к номинальным токам в установившемся режиме, обеспечит бесперебойную работу.

Нагрузки постоянного тока
Этот тип нагрузки следует считать индуктивной, и диод должен быть помещен поперек нагрузки для поглощения любых скачков напряжения во время выключения.

Лампы нагрузки
Нагрузки от ламп накаливания, хотя в основном резистивные, могут представлять некоторые проблемы. Поскольку сопротивление холодной нити составляет от 5 до 10 процентов от величины нагрева, может возникнуть большой бросок тока. Важно убедиться, что этот пусковой ток находится в пределах характеристик импульсного тока твердотельного реле.Также необходимо убедиться, что номинал лампы SSR не превышен. Это рейтинг UL®, основанный на пусковом токе типичной лампы. Из-за необычно низкого сопротивления нити накала во время включения характеристика включения при нулевом напряжении особенно желательна для ламп накаливания.

Емкостные нагрузки
Эти типы нагрузок могут оказаться проблематичными из-за их первоначального появления в виде коротких замыканий. Во время зарядки могут возникать сильные импульсные токи, которые ограничиваются только сопротивлением цепи.Следует проявлять осторожность с низкоомными емкостными нагрузками, чтобы убедиться, что возможности di / dt не превышаются. Включение при нулевом напряжении — особенно ценное средство ограничения di / dt при емкостных нагрузках.

Двигатели и соленоиды
Нагрузки двигателя и соленоидов могут создавать проблемы для надежной работы SSR. Соленоиды имеют высокие начальные импульсные токи, потому что их стационарный импеданс очень низкий. Двигатели также часто имеют сильные пусковые токи при пуске и могут создавать необычно высокие напряжения во время выключения.Когда ротор двигателя вращается, он создает обратную ЭДС, которая уменьшает ток. Эта обратная ЭДС может добавляться к приложенному сетевому напряжению и создавать условия перенапряжения во время выключения. Точно так же следует тщательно учитывать пусковые токи, связанные с механическими нагрузками, имеющими высокий пусковой момент или инерцию, такими как вентиляторы и маховики, чтобы убедиться, что они находятся в пределах импульсных характеристик твердотельного реле. Для проверки длительности пускового тока следует использовать токовый шунт и осциллограф.

Трансформаторы
При управлении трансформаторами следует учитывать характеристики вторичной нагрузки, поскольку они отражают эффективную нагрузку на ТТР. Переходные напряжения от вторичных цепей нагрузки также часто встречаются в трансформаторах и могут быть наложены на SSR. Трансформаторы представляют проблему в том, что, в зависимости от состояния потока трансформатора во время выключения, трансформатор может насыщаться в течение первого полупериода последующего приложенного напряжения.Это насыщение может вызвать очень большой ток (в 10–100 раз больше номинального) на ТТР, который намного превышает его номинальное значение перенапряжения за полупериод. SSR со случайным включением могут иметь больше шансов на выживание, чем устройство с нулевым перекрестным включением, поскольку они обычно требуют, чтобы трансформатор поддерживал только часть первого полупериода напряжения. С другой стороны, устройство случайного включения часто замыкается в точке пересечения нуля, и тогда SSR должен выдерживать ток насыщения наихудшего случая. Устройство с нулевым перекрестным включением имеет то преимущество, что оно включается в известном режиме и сразу же демонстрирует наихудшее состояние.Рекомендуется использовать токовый шунт и осциллограф, чтобы проверить, не превышена ли допустимая импульсная нагрузка за полупериод.

Типичный подход к применению твердотельного реле к нагрузке трансформатора состоит в том, чтобы выбрать твердотельный реле с номинальным значением импульсного тока полупериода, превышающим максимальное приложенное линейное напряжение, деленное на сопротивление первичной обмотки трансформатора. Сопротивление первичной обмотки обычно легко измерить, и на него можно положиться как на минимальный импеданс, ограничивающий первую половину цикла броска тока. Присутствие некоторого остаточного потока, плюс реактивное сопротивление насыщения первичной обмотки, затем будет дополнительно ограничивать, в худшем случае, полупериодный помпаж в пределах допустимого помпажа твердотельного реле.

Коммутационные аппараты
Семейство полупроводниковых тиристоров состоит из нескольких очень полезных устройств. Наиболее широко используемыми из этого семейства являются металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET), кремниевые выпрямители (SCR), симисторы и альтернаторные симисторы. Во многих приложениях эти устройства выполняют ключевые функции, и совершенно необходимо понимать их преимущества, а также их недостатки, чтобы правильно определить надежную систему. При правильном применении тиристоры могут быть важным преимуществом с точки зрения соответствия требованиям к окружающей среде, скорости и надежности, которые не могут быть выполнены их электромеханическими аналогами.

МОП-транзистор
MOSFET — это полупроводниковое устройство, состоящее из двух металлооксидных полупроводниковых полевых транзисторов (MOSFET), одного N-типа и одного P-типа, интегрированных на одном кремниевом кристалле. МОП-транзистор идеально подходит для переключения нагрузок постоянного тока.

SCR
Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR) — это четырехслойное твердотельное устройство, контролирующее ток. SCR действует как переключатель, проводящий, когда его затвор получает импульс тока, и он продолжает проводить до тех пор, пока он смещен в прямом направлении.SCR идеально подходит для переключения всех типов нагрузок переменного тока.

Симисторы
Симистор — это электронный компонент, приблизительно эквивалентный двум выпрямителям с кремниевым управлением, соединенным в обратную параллель (параллельно, но с обратной полярностью), и их затворы соединены вместе. Это приводит к двунаправленному электронному переключателю, который может проводить ток в любом направлении. Симистор идеально подходит для переключения резистивных нагрузок переменного тока.

Альтернативный симистор
Генератор переменного тока, используемый для переключения нагрузок переменного тока, был специально разработан для приложений, переключающих высокоиндуктивные нагрузки.Специальная микросхема обеспечивает производительность, аналогичную двум тиристорам, подключенным в обратную параллель (встречно-встречно), обеспечивая лучшее поведение при выключении, чем стандартный симистор. Симистор переменного тока — это экономичное решение, которое идеально подходит для переключения индуктивных нагрузок переменного тока.

Тепловые характеристики и теплоотвод
Управление температурным режимом является фундаментальным фактором при разработке и использовании твердотельных реле из-за рассеивания на контактах (обычно 1 Вт на ампер). Следовательно, жизненно важно обеспечить достаточный теплоотвод, в противном случае срок службы и надежность переключения SSR будут поставлены под угрозу.Чтобы правильно определить размер радиатора, необходимо учитывать, что нужно для получения чисел теплового сопротивления, чтобы понять, что это означает. Начнем с определения некоторых переменных:

P = рассеиваемая мощность (Вт)
EDROP = Падение напряжения — максимальное во включенном состоянии (В), можно найти в таблице технических характеристик
. ILOAD = ток нагрузки (A)
TA = Максимальная температура окружающей среды, в которой будет расположено реле (° C)
TJ = максимальная температура полупроводникового перехода — обычно 100 ° CTR = допустимое повышение температуры (° C)
REJC = Термическое сопротивление переход к корпусу — указано в таблице технических характеристик (° C / Вт)
RECS = тепловое сопротивление от корпуса к радиатору — обычно 0.1 ° C / Вт. Этим учитываются потери в термопасте или подушке термопереноса
. RESA = Тепловое сопротивление теплоотвода к окружающей среде — это требуемая характеристика теплоотвода в зависимости от его объема и конструкции (° C / Вт)

Основные формулы следующие:
P = EDROP x ILOAD
TR = TJ — TA
TR = P (REJC + RECS + RESA)
Решение для RESA
RESA = (TR / P) — (REJC + RECS)

Пример: Какова требуемая характеристика теплового сопротивления радиатора для твердотельного реле с падением напряжения 1.6 В и тепловое сопротивление (переход к корпусу) 1,02 ° C / Вт, при нагрузке 20 А и температуре окружающей среды 25 ° C?

Назначение переменных:
EDROP = 1,6 В (из таблицы технических характеристик каталога)
ILOAD = 20A
TA = 25 ° C
ТДж = 100 ° С
REJC = 1,02 ° C / Вт (из таблицы технических характеристик каталога)
RECS = 0,1 ° C / Вт (общепринятое термическое сопротивление из-за смазки или термотрансферной прокладки)

Решение:
Р = 1.6 x 20 = 32 Вт
TR = 100-25 = 75 ° C
RESA = (75/32) — (1,02 + 0,1)
R ESA = 1,22 ° C / Вт

Обычно рекомендуется округлять до ближайшей десятой, чтобы обеспечить дополнительный запас. Это приведет к тепловому сопротивлению 1,2 ° C / Вт.

Использование таблицы дополнительно поможет в выборе радиатора. Существует множество диаграмм, доступных из разных источников, в зависимости от использования вентилятора и материалов. Для получения более подробной информации лучше всего обратиться к производителю радиатора.

Твердотельное реле — обзор

1.2.2.1 Разработка алгоритмов контроля температуры

В последние годы методы контроля температуры быстро развивались, включая управление переключением, ПИД-регулирование, нейронную сеть нечеткого управления и генетический алгоритм. применяется при регулировании температуры. Контроль температуры становится все более интеллектуальным и все более соответствует технологическим требованиям. Раньше применялось переключательное управление, то есть температура регулируется в соответствии с временем включения и выключения твердотельного реле, которое получается с помощью алгоритма широтно-импульсной модуляции (ШИМ), основанного на отклонении температуры.Однако, поскольку нагреватель не обладает большой инерцией, как механическая передача, нагревательная трубка внезапно загорается или гаснет, что доставляет неудобства обслуживающему персоналу. Таким образом, необходимо выбрать метод управления, который может плавно переходить в зависимости от разницы температур.

ПИД-регулирование с 1840-х годов широко применяется в промышленном производстве посредством пропорционального, интегрального и дифференциального регулирования. Система управления сравнивает значения температуры, собранные в режиме реального времени, с заданным значением, и значение разницы используется в качестве входных данных для функционального модуля ПИД.Алгоритм PID вычисляет соответствующие параметры управления выходом в соответствии с пропорциональными, интегральными и дифференциальными коэффициентами и обеспечивает управление с обратной связью, изменяя ошибку переменной управления, тем самым обеспечивая непрерывный процесс управления. У него есть следующие недостатки: сложно определить параметры ПИД-регулирования на месте; сложно определить модельные параметры контролируемого объекта; его управление будет отклоняться от оптимального состояния при внешнем возмущении.

Искусственная нейронная сеть в настоящее время является основной и важной технологией искусственного интеллекта. Это метод обработки информации, при котором моделируется структура биологических нервных клеток, а память и обработка информации выполняются методом математической модели. Искусственная нейронная сеть может выполнять моделирование сложной нелинейной системы благодаря высокому нелинейному отображению и самоорганизации, самообучению, ассоциативной памяти и другим функциям.Метод имеет высокую скорость отклика и сильную помехоустойчивость. В системе контроля температуры итерация выполняется повторно на микрокомпьютере с учетом факторов влияния температуры, таких как рассеивание тепла, конвекция, физические свойства и температура объекта, который должен быть нагрет, в качестве входных данных сети и экспериментальных данных. данные в качестве образца. По мере продолжения и углубления экспериментов и исследований веса сети получаются посредством самосовершенствования и самокоррекции.Хотя при изучении динамической нелинейной системы не обязательно знать фактическую структуру системы, когда системное запаздывание велико, это сделает сеть огромной и сложной для обучения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *