- Устройство за твърдо състояние
- Принципът на действие TTR
- Класификация на релетата в твърдо състояние
- Предимства и недостатъци на TTR
- Възможни схеми на окабеляване
- Практическо приложение на устройствата
- Заключения и полезно видео по темата
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Класическите стартери и контактори постепенно стават нещо от миналото. Тяхното място в автомобилната електроника, домакинските уреди и промишлената автоматизация е полупроводниково реле - полупроводниково устройство, в което няма подвижни части.
Устройствата имат различни конструкции и схеми на окабеляване, от които зависи техният обхват на приложение. Преди да се използва устройството, е необходимо да се разбере неговия принцип на работа, да се запознаят с особеностите на функционирането и свързването на различни видове релета. Отговорите на посочените въпроси са разгледани в представената статия.
Устройство за твърдо състояние
Модерните полупроводникови релета (TTR) са модулни полупроводникови устройства, които са силови електрически ключове.
Ключовите работни възли на тези устройства са представени от триаци, тиристори или транзистори. TTR не разполагат с движещи се части и се различават от електромеханичните релета.
Размерът на полупроводниковото реле зависи до голяма степен от максимално допустимото натоварване и възможността за премахване на топлината чрез пренос на топлина и конвекция (+)
Вътрешната структура на тези устройства може да варира значително в зависимост от вида на регулирания товар и електрическата верига.
Най-простите твърдотелни релета включват такива възли:
- входен възел с предпазители;
- задействаща верига;
- оптична (галванична) изолация;
- комутационен възел;
- защитни вериги;
- изходно устройство към товара.
Входният възел TTP е първична верига с последователно свързан резистор. В тази верига евентуално е интегриран предпазител. Задачата на входния възел е приемането на контролен сигнал и прехвърлянето на команда към комутаторите, които превключват товара.
При променлив ток се използва галванична изолация за разделяне на управляващите и главните вериги. От неговото устройство зависи до голяма степен от принципа на релето. Задействащата верига, отговорна за обработката на входния сигнал, може да бъде включена в оптичния изолационен възел или разположена отделно.
Защитният възел предотвратява появата на претоварвания и грешки, тъй като в случай на повреда на устройството, свързаното оборудване също може да се повреди.
Основната цел на полупроводниковите релета е да затворят / отворят електрическата мрежа със слаб контролен сигнал. За разлика от електромеханичните аналози, те имат по-компактна форма и не произвеждат характерни щраквания в процеса на работа.
Принципът на действие TTR
Работата на полупроводниковото реле е доста проста. По-голямата част от TTR е проектирана да контролира автоматизацията в мрежи от 20-480 V.
Оптичната изолация ви позволява да създавате сигнали за управление на минимална мощност, което е от решаващо значение за сензорите, работещи от независими източници на енергия (+)
В класическата версия, в контакта на инструмента са включени два контакта на превключваната верига и два контролни проводника. Техният брой може да се промени с увеличаване на броя на свързаните фази. В зависимост от наличието на напрежение в управляващата верига, основният товар се включва или изключва от полупроводникови елементи.
Характеристика на полупроводниковите релета е наличието на крайна устойчивост. Ако контактите в електромеханичните устройства са напълно изключени, то в твърдо състояние липсата на ток във веригата се осигурява от свойствата на полупроводниковите материали.
Следователно при по-високи напрежения могат да възникнат малки течови токове, които могат да повлияят неблагоприятно на работата на свързаното оборудване.
Класификация на релетата в твърдо състояние
Приложенията на релетата са разнообразни, поради което техните конструктивни характеристики могат да варират значително, в зависимост от нуждите на дадена автоматична верига. TTR се класифицира според броя на свързаните фази, вида на работния ток, конструктивните характеристики и вида на управляващата верига.
По броя на свързаните фази
Твърдотелни релета се използват както като част от домакински уреди, така и в промишлена автоматизация с работно напрежение 380 V.
Следователно, тези полупроводникови устройства, в зависимост от броя на фазите, се разделят на:
- единична фаза;
- три фаза.
Еднофазните TTR позволяват работа с ток от 10-100 или 100-500 А. Техният контрол се осъществява чрез аналогов сигнал.
Препоръчително е да се свържат проводниците с различни цветове към трифазното реле, така че при инсталиране на оборудването е възможно да се свържат правилно.
Трифазните твърдотелни релета са в състояние да преминават ток в диапазона 10-120 А. Устройството им приема обратим принцип на работа, което осигурява надеждно регулиране на няколко електрически вериги едновременно.
Често се използва трифазен TTR, за да се гарантира работата на асинхронния двигател. Неговата електрическа управляваща схема задължително включва бързи предпазители, дължащи се на високи пускови токове.
По вид работен ток
Твърдите релета не могат да бъдат конфигурирани или препрограмирани, така че могат да работят нормално само с определен диапазон от електрически параметри на мрежата.
В зависимост от нуждите на ТТР може да се контролира от схеми с два вида ток:
- DC;
- променливи.
По същия начин, TTR може да се класифицира според вида на активното напрежение на натоварването. Повечето релета за домакински уреди работят с променливи параметри.
DC не се използва като основен източник на електроенергия във всяка страна в света, така че релетата от този тип имат тесен обхват
Устройствата с постоянен контролен ток се характеризират с висока надеждност и използват 3–32 V за регулиране, издържат на широк диапазон от температури (-30 .. + 70 ° C) без значителни промени в характеристиките.
Релета, регулирани от променлив ток, имат управляващо напрежение 3-32 V или 70-280 V. Те се характеризират с ниска електромагнитна интерференция и висока скорост на работа.
По дизайн
Твърдотелни релета често се монтират в общия панел на апартамента, така че много модели имат монтажен блок за монтаж на DIN-шина.
Освен това има специални радиатори, разположени между TTR и поддържащата повърхност. Те ви позволяват да охлаждате устройството при високи натоварвания, като същевременно запазвате неговите характеристики.
Релето се монтира на DIN-шината главно чрез специална скоба, която има допълнителна функция - премахва излишната топлина по време на работа на устройството
Между релето и радиатора се препоръчва да се нанесе слой от термична паста, която увеличава контактната площ и увеличава преноса на топлина. Има и TTR, предназначени за закрепване към стената с обикновени винтове.
По вид контролна схема
Не винаги принципът на работа на регулируемата релейна технология изисква незабавното му функциониране.
Поради това производителите са разработили няколко схеми за контрол на TTR, които се използват в различни области:
- Контролирайте "през нула" . Този вариант на управление на полупроводниково реле приема операция само при стойност на напрежението 0. Използва се в устройства с капацитивен, резистивен (нагревател) и слаб индуктивен (трансформатор) товар.
- Незабавно . Той се използва, когато се изисква остро реле, когато се прилага контролен сигнал.
- Фаза . Тя включва регулиране на изходното напрежение чрез промяна на параметрите на управляващия ток. Използва се за плавно промяна на степента на нагряване или осветление.
Солидните релета се различават в много други, по-малко значими параметри. Затова при закупуването на TTR е важно да се разбере работната схема на свързаното оборудване, за да се придобие най-подходящото регулиращо устройство.
Трябва да има резерв от мощност, защото релето има оперативен ресурс, който бързо се изразходва при чести претоварвания.
Предимства и недостатъци на TTR
Твърдотелни релета, поради добра причина, изместват традиционните задвижващи механизми и контактори от пазара. Тези полупроводникови устройства имат много предимства пред електромеханичните аналози, които принуждават потребителите да спрат избора си върху тях.
Релето за микросхеми има компактни размери и е силно ограничено от максимално допустимия ток. Те се фиксират главно чрез запояване на специални крака
Тези предимства включват:
- Ниска консумация на енергия (с 90% по-малко).
- Компактни размери, които позволяват устройствата да се монтират в затворено пространство.
- Високоскоростен старт и изключване
- Работа с нисък шум, липса на щракване, характерна за електромеханичното реле.
- Не се очаква поддръжка.
- Дълъг експлоатационен живот благодарение на ресурс от стотици милиони позитиви.
- Поради широките възможности за модифициране на електронните компоненти, TTR са разширили областите на приложение.
- Няма електромагнитни смущения при задействане.
- Повреди на контактите поради механичен удар се изключват.
- Няма директен физически контакт между контролните и комутационните вериги.
- Възможност за контрол на товара.
- Наличието на импулсни TTR автоматични вериги, които предпазват от претоварване.
- Възможност за използване във взривоопасна среда.
Тези предимства на полупроводниковите релета не винаги са достатъчни за нормалната работа на оборудването. Ето защо те не са заменяли напълно електромеханичните контактори.
За стабилна работа на мощни полупроводникови релета е важно ефективното отвеждане на топлината, тъй като при повишени температури напрежението на натоварване е рязко изкривено (+)
TTR имат и недостатъци, които им пречат да се използват в много случаи.
Към минусите включват:
- Неспособността на повечето устройства да работят с напрежения над 0, 5 kV.
- Висока цена
- Чувствителност към високи токове, особено при вериги за пускане на двигателя.
- Ограничения за употреба в условия на висока влажност.
- Критично намаляване на производителността при температури под 15 ° C и над 70 ° C.
- Компактният калъф води до прекомерно нагряване на устройството при постоянно високи натоварвания, което изисква използването на специални устройства за пасивно или активно охлаждане.
- Възможността за топене на устройството от загряване по време на късо съединение.
- Микрострумите в затвореното състояние на релето могат да бъдат критични за работата на оборудването. Например, мрежовите флуоресцентни лампи могат да мигат периодично.
По този начин, релетата в твърдо състояние имат специфични приложения. При веригите за промишлено оборудване с високо напрежение тяхната употреба е силно ограничена поради несъвършените физични свойства на полупроводниковите материали.
Въпреки това, в домакинските уреди и автомобилната индустрия ТТП заемат силна позиция поради положителните си свойства.
Възможни схеми на окабеляване
Схемите за свързване на твърдотелни релета могат да бъдат много разнообразни. Всяка електрическа верига е изградена въз основа на характеристиките на свързания товар. Към веригата могат да се добавят допълнителни предпазители, контролери и контролни устройства.
Поради факта, че управляващата верига и натоварването в устройството не се припокриват, техните електрически характеристики могат да се различават по всички параметри (+)
След това ще бъдат представени най-простите и общи схеми за TTR връзка:
- нормално отворен;
- с свързан контур;
- нормално затворени;
- трифазен;
- обратими.
Обикновено отворена (отворена) верига - реле, натоварването в което се захранва в присъствието на контролен сигнал. Това означава, че свързаното оборудване е в изключено състояние с обезвъздушени входове 3 и 4.
Преди да закупите реле, е необходимо да определите вида на неговото първоначално състояние (затворен или отворен), за да се гарантира правилната работа на свързаното оборудване (+)
Нормално затворена верига - означава реле, натоварването в което се захранва без контролен сигнал. Това означава, че свързаното оборудване е в работно състояние с обезвъздушени входове 3 и 4.
Има свързваща верига за полупроводниково реле, в което управлението и напрежението на натоварването са еднакви. Този метод може да се използва едновременно за работа в DC и AC мрежи.
Трифазните релета се свързват по няколко различни начина. Контактите могат да бъдат свързани в опции Star, Triangle или Star с неутрални опции.
Изборът на трифазна релейна връзка зависи до голяма степен от особеностите на оборудването, свързано към него като товар.
Обратните полупроводникови релета се използват в електрическите двигатели в подходящ режим. Те се произвеждат в трифазна версия и включват два контролни контура.
Ако релето е важно да спазва полярността на контактите, тогава етикетът винаги показва къде да се свърже фазата и нулата
Необходимо е да се събират електрически вериги с TTR само след предварителното им изчертаване на хартия, тъй като неправилно свързани устройства могат да се провалят поради късо съединение.
Практическо приложение на устройствата
Използването на твърдотелни релета е доста широко. Поради високата си надеждност и липсата на необходимост от редовна поддръжка, те често се монтират в труднодостъпни места на оборудването.
При много релета, окабеляването на управляващата верига изисква съответствие с полярността, която трябва да се има предвид при процеса на инсталиране на оборудването
Основните области на прилагане на TTR са:
- система за терморегулация с използване на нагревателни елементи;
- поддържане на стабилна температура в технологичните процеси;
- управление на трансформатори;
- Управление на осветлението;
- схеми на датчици за движение, осветление, фото сензори за улично осветление и др .;
- управление на двигателя;
- непрекъсваеми захранвания.
С увеличаването на автоматизацията на домакинските уреди, полупроводниковите релета стават все по-чести, а развитието на полупроводниковите технологии постоянно откриват нови области на тяхното приложение.
Ако желаете, можете да сглобите твърдо реле със собствените си ръце. Подробни инструкции са представени в тази статия.
Заключения и полезно видео по темата
Представените видеоклипове ще помогнат да се разбере по-добре работата на полупроводниковите релета и да се запознаят с методите на тяхното свързване.
Практическа демонстрация на работата на най-простите твърдотелни релета:
Анализ на типовете и характеристиките на полупроводниковите релета:
Изпитване на работа и степен на нагряване на TTR:
Почти всеки може да монтира електрическа верига от твърдо реле и сензор.
Планирането на работна схема обаче изисква основни познания по електротехниката, тъй като неправилното свързване може да доведе до токов удар или късо съединение. Но в резултат на правилните действия, можете да получите много полезни домакински уреди.
Има ли нещо, което да добавите, или имате някакви въпроси относно свързването и използването на полупроводникови релета? Можете да оставите коментари за публикацията, да участвате в дискусии и да споделите собствения си опит при използването на такива устройства. Формулярът за комуникация е в долния блок.