Poluprovodnički relej: vrste, praktična primjena, sheme spajanja

Klasični starteri i kontaktori postupno postaju prošlost.Svoje mjesto u automobilskoj elektronici, kućanskim aparatima i industrijskoj automatizaciji zauzimaju solid-state releji – poluvodički uređaj koji nema niti jedan pokretni dio.

Uređaji imaju različite izvedbe i dijagrame spajanja, koji određuju područje njihove primjene. Prije korištenja uređaja morate razumjeti njegovo načelo rada, naučiti o značajkama rada i povezivanja različitih vrsta releja. Odgovori na gore navedena pitanja detaljno su opisani u predstavljenom članku.

Poluprovodnički relejni uređaj

Moderni poluvodički releji (SSR) su modularni poluvodički uređaji koji djeluju kao strujne sklopke.

Ključne radne jedinice ovih uređaja predstavljaju trijaci, tiristori ili tranzistori. SSR-i nemaju pokretnih dijelova, što ih čini različitim od elektromehaničkih releja.

Veličina SSR-a uvelike ovisi o maksimalnom kapacitetu opterećenja i sposobnosti odvođenja topline prijenosom topline i konvekcijom (+)

Unutarnji dijelovi ovih uređaja mogu se uvelike razlikovati ovisno o vrsti opterećenja koje se regulira i električnom krugu.

Najjednostavniji poluprovodnički releji uključuju sljedeće komponente:

• ulazna jedinica s osiguračima;
• krug okidača;
• optička (galvanska) izolacija;
• sklopna jedinica;
• zaštitni krugovi;
• opterećenje izlazni čvor.

SSR ulazni čvor je primarni krug s otpornikom spojenim u seriju. Osigurač je ugrađen u ovaj krug kao opcija. Zadatak ulaznog čvora je primiti upravljački signal i prenijeti naredbu prekidačima koji prebacuju opterećenje.

Kod izmjenične struje, galvanska izolacija se koristi za odvajanje upravljačkih i glavnih krugova. Načelo rada releja uvelike ovisi o njegovom dizajnu. Okidački krug odgovoran za obradu ulaznog signala može se uključiti u optičku izolacijsku jedinicu ili se nalazi zasebno.

Zaštitna jedinica sprječava preopterećenja i greške, jer ako se uređaj pokvari, može doći do kvara i povezane opreme.

Glavna svrha poluprovodničkih releja je zatvoriti/otvoriti električnu mrežu pomoću slabog upravljačkog signala. Za razliku od elektromehaničkih analoga, oni imaju kompaktniji oblik i ne proizvode karakteristične klikove tijekom rada.

Princip rada TTP-a

Rad poluprovodničkog releja prilično je jednostavan. Većina SSR-a dizajnirana je za kontrolu automatizacije u mrežama od 20-480 V.

Optička izolacija omogućuje vam stvaranje kontrolnih signala minimalne snage, što je kritično za senzore koji rade iz autonomnih izvora napajanja (+)

U klasičnoj verziji, tijelo uređaja uključuje dva kontakta sklopnog kruga i dvije upravljačke žice. Njihov se broj može mijenjati s povećanjem broja spojenih faza. Ovisno o prisutnosti napona u upravljačkom krugu, glavno opterećenje se uključuje ili isključuje pomoću poluvodičkih elemenata.

Značajka poluprovodničkih releja je prisutnost ne-beskonačnog otpora.Ako su kontakti u elektromehaničkim uređajima potpuno isključeni, tada je u poluvodičkim uređajima odsutnost struje u krugu osigurana svojstvima poluvodičkih materijala.

Stoga se pri povišenim naponima mogu pojaviti male struje curenja, što može negativno utjecati na rad priključene opreme.

Klasifikacija poluvodičkih releja

Područja primjene releja su raznolika, stoga njihove konstrukcijske značajke mogu uvelike varirati, ovisno o potrebama pojedinog automatskog kruga. SSR-i se klasificiraju prema broju spojenih faza, vrsti radne struje, značajkama dizajna i vrsti upravljačkog kruga.

Po broju spojenih faza

Solid-state releji se koriste iu kućanskim aparatima iu industrijskoj automatizaciji s radnim naponom od 380 V.

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

• jednofazni;
• tri faze.

Jednofazni SSR-i omogućuju vam rad sa strujama od 10-100 ili 100-500 A. Upravljaju se pomoću analognog signala.

Preporuča se spajanje žica različitih boja na trofazni relej kako bi se mogli pravilno spojiti prilikom instaliranja opreme

Trofazni poluprovodnički releji sposobni su proći struju u rasponu od 10-120 A. Njihov uređaj pretpostavlja reverzibilni princip rada, koji osigurava pouzdanost istodobne regulacije nekoliko električnih krugova.

Često se trofazni SSR koriste kako bi se osigurao rad asinkronog motora. Brzi osigurači moraju biti uključeni u njegov električni upravljački krug zbog velikih udarnih struja.

Po vrsti radne struje

Solid state releji se ne mogu konfigurirati ili reprogramirati, tako da mogu normalno raditi samo unutar određenog raspona mrežnih električnih parametara.

Ovisno o potrebama, SSR-ima se može upravljati električnim krugovima s dvije vrste struje:

• trajno;
• varijable.

Slično, SSR-i se mogu klasificirati prema vrsti aktivnog napona opterećenja. Većina releja u kućanskim aparatima radi s promjenjivim parametrima.

Istosmjerna struja se ne koristi kao glavni izvor električne energije ni u jednoj zemlji na svijetu, tako da releji ovog tipa imaju usko područje primjene

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

AC regulirani releji imaju upravljački napon 3-32 V ili 70-280 V. Odlikuju se niskim elektromagnetskim smetnjama i velikom brzinom rada.

Po značajkama dizajna

Poluprovodnički releji često se ugrađuju u opću električnu ploču stana, tako da mnogi modeli imaju montažni blok za montažu na DIN tračnicu.

Osim toga, postoje posebni radijatori smješteni između TSR-a i potporne površine. Omogućuju vam hlađenje uređaja pod velikim opterećenjima, zadržavajući njegove radne karakteristike.

Relej se montira na DIN tračnicu uglavnom kroz poseban nosač, koji također ima dodatnu funkciju - uklanja višak topline tijekom rada uređaja

Preporuča se nanošenje sloja toplinske paste između releja i radijatora, čime se povećava kontaktna površina i povećava prijenos topline. Postoje i TTP-ovi dizajnirani za pričvršćivanje na zid običnim vijcima.

Po vrsti regulacijske sheme

Načelo rada podesivog releja opreme ne zahtijeva uvijek njegov trenutni rad.

Stoga su proizvođači razvili nekoliko SSR kontrolnih shema koje se koriste u različitim područjima:

1. Kontrola "kroz nulu". Ova vrsta kontrole poluprovodničkog releja uključuje rad samo pri vrijednosti napona od 0. Koristi se u uređajima s kapacitivnim, otpornim (grijači) i slabim induktivnim (transformatori) opterećenjima.
2. Trenutak. Koristi se kada je potrebno oštro aktivirati relej kada se primijeni kontrolni signal.
3. Faza. Uključuje regulaciju izlaznog napona promjenom parametara upravljačke struje. Koristi se za glatku promjenu stupnja grijanja ili osvjetljenja.

Solid state releji također se razlikuju po mnogim drugim, manje značajnim parametrima. Stoga je pri kupnji TSR-a važno razumjeti shemu rada povezane opreme kako biste kupili najprikladniji upravljački uređaj za njega.

Mora se osigurati rezerva snage, jer relej ima radni vijek koji se brzo troši kod čestih preopterećenja.

Prednosti i nedostaci TTP-a

Solid state releji ne zamjenjuju uzalud konvencionalne elektropokretače i kontaktore s tržišta. Ovi poluvodički uređaji imaju mnoge prednosti u odnosu na svoje elektromehaničke analoge, što prisiljava potrošače da ih izaberu.

Releji za mikro krugove su kompaktne veličine i vrlo ograničeni u smislu maksimalnog protoka struje. Pričvršćeni su uglavnom lemljenjem posebnih nogu

Te prednosti uključuju:

1. Niska potrošnja energije (90% manje).
2. Kompaktne dimenzije omogućuju postavljanje uređaja u ograničenim prostorima.
3. Visoka brzina pokretanja i gašenja
4. Smanjena radna buka, nema klikova karakterističnih za elektromehaničke releje.
5. Ne očekuje se nikakvo održavanje.
6. Dugi vijek trajanja zahvaljujući resursu od stotina milijuna operacija.
7. Zahvaljujući širokim mogućnostima modificiranja elektroničkih komponenti, TSR-i imaju proširena područja primjene.
8. Nema elektromagnetskih smetnji tijekom rada.
9. Otklanja se oštećenje kontakata uslijed mehaničkog udara.
10. Nedostatak izravnog fizičkog kontakta između upravljačkih i sklopnih krugova.
11. Mogućnost regulacije opterećenja.
12. Prisutnost automatskih krugova u impulsnim SSR-ima koji štite od preopterećenja.
13. Mogućnost korištenja u eksplozivnim okruženjima.

Navedene prednosti poluprovodničkih releja nisu uvijek dovoljne za normalan rad opreme. Zato još nisu u potpunosti zamijenili elektromehaničke kontaktore.

Za stabilan rad snažnih poluprovodničkih releja važno je učinkovito odvođenje topline, jer je na povišenim temperaturama napon opterećenja oštro izobličen (+)

TTP također imaju nedostatke koji onemogućuju njihovu upotrebu u mnogim slučajevima.

Nedostaci uključuju:

1. Nemogućnost rada većine uređaja s naponima iznad 0,5 kV.
2. Visoka cijena.
3. Osjetljivost na visoke struje, posebno u krugovima pokretanja motora.
4. Ograničenja uporabe u uvjetima visoke vlažnosti.
5. Kritično smanjenje karakteristika rada na temperaturama ispod 30°C ispod nule i iznad 70°C iznad 70°C.
6. Kompaktno kućište dovodi do prekomjernog zagrijavanja uređaja pri stalno visokim opterećenjima, što zahtijeva upotrebu posebnih pasivnih ili aktivnih rashladnih uređaja.
7. Mogućnost taljenja uređaja zbog topline tijekom kratkog spoja.
8. Mikrostruje u zatvorenom stanju releja mogu biti kritične za rad opreme. Na primjer, fluorescentne svjetiljke spojene na mrežu mogu povremeno treptati.

Stoga poluvodički releji imaju određene primjene. U krugovima visokonaponske industrijske opreme njihova je uporaba oštro ograničena zbog nesavršenih fizičkih svojstava poluvodičkih materijala.

Međutim, u kućanskim aparatima i automobilskoj industriji TTP zauzimaju jaku poziciju zbog svojih pozitivnih svojstava.

Mogući dijagrami spajanja

Dijagrami povezivanja poluprovodničkih releja mogu biti vrlo raznoliki. Svaki električni krug izgrađen je na temelju karakteristika priključenog opterećenja. U krug se mogu dodati dodatni osigurači, regulatori i regulacijski uređaji.

Zbog činjenice da se krugovi upravljanja i opterećenja u uređaju ne preklapaju, njihove električne karakteristike mogu se razlikovati po bilo kojem parametru (+)

Sljedeće će predstaviti najjednostavnije i najčešće dijagrame spajanja SSR-a:

• normalno otvoren;
• s pripadajućom konturom;
• normalno zatvoren;
• tri faze;
• reverzibilan.

Normalno otvoreni (otvoreni) krug - relej u kojem se opterećenje napaja u prisutnosti upravljačkog signala. Odnosno, povezana oprema se isključuje kada su ulazi 3 i 4 bez napona.

Prije kupnje releja morate odrediti potrebnu vrstu njegovog početnog stanja (zatvoreno ili otvoreno) kako biste osigurali pravilan rad priključene opreme (+)

Normalno zatvoreni krug — znači relej u kojem je opterećenje pod naponom bez kontrolnog signala. To jest, povezana oprema je u radnom stanju kada su ulazi 3 i 4 bez napona.

Postoji dijagram spajanja poluprovodničkog releja u kojem su upravljački napon i napon opterećenja isti. Ova metoda se može koristiti istovremeno za rad u DC i AC mrežama.

Trofazni releji povezani su prema malo drugačijim principima. Kontakti se mogu spojiti u konfiguraciji "zvijezda", "trokut" ili "zvijezda i neutral".

Izbor spojnog kruga trofaznog releja uvelike ovisi o radnim karakteristikama opreme koja je na njega povezana kao opterećenje

Reverzni poluprovodnički releji koristi se u elektromotorima u odgovarajućem režimu. Proizvode se u trofaznoj verziji i uključuju dva upravljačka kruga.

Ako je važno da relej održava polaritet spajanja kontakata, tada će oznaka uvijek označavati gdje spojiti fazu i nulu

Električne krugove s SSR-om potrebno je sastaviti tek nakon prethodnog crtanja na papiru, jer nepravilno spojeni uređaji mogu otkazati zbog kratkog spoja.

Praktična primjena uređaja

Opseg uporabe poluvodičkih releja prilično je opsežan. Zbog svoje visoke pouzdanosti i nepostojanja potrebe za redovitim održavanjem, često se postavljaju na teško dostupna mjesta na opremi.

U mnogim relejima, spajanje žica upravljačkog kruga zahtijeva polaritet, koji se mora uzeti u obzir tijekom instalacije opreme

Glavna područja primjene TTP-a su:

• sustav termoregulacije pomoću grijaćih elemenata;
• održavanje stabilnih temperatura u tehnološkim procesima;
• upravljanje transformatorima;
• podešavanje rasvjete;
• krugovi senzora pokreta, rasvjeta, foto senzori za uličnu rasvjetu i tako dalje.;
• upravljanje električnim motorom;
• neprekidni izvori napajanja.

Sa sve većom automatizacijom kućanskih aparata, poluvodički releji postaju sve češći, a razvoj poluvodičkih tehnologija stalno otvara nova područja njihove primjene.

Po želji možete sami sastaviti poluprovodnički relej. Detaljne upute nalaze se u ovaj članak.

Zaključci i koristan video na tu temu

Predstavljeni videozapisi pomoći će vam da bolje razumijete rad poluprovodničkih releja i upoznate se s načinom njihovog povezivanja.

Praktična demonstracija rada jednostavnog poluprovodničkog releja:

Analiza tipova i značajki poluprovodničkih releja:

Ispitivanje rada i stupnja zagrijavanja SSR-a:

Gotovo svatko može instalirati električni krug koji se sastoji od poluprovodničkog releja i senzora.

Međutim, planiranje radnog strujnog kruga zahtijeva osnovno znanje elektrotehnike jer neispravno spajanje može rezultirati strujnim udarom ili kratkim spojem. Ali kao rezultat pravih radnji, možete dobiti mnogo korisnih uređaja u svakodnevnom životu.

Imate li što dodati ili imate pitanja o povezivanju i korištenju poluvodičkih releja? Možete ostaviti komentare na publikaciju, sudjelovati u raspravama i podijeliti vlastito iskustvo korištenja takvih uređaja. Kontakt obrazac nalazi se u donjem bloku.