Hva er et solid-stafett relé og hvordan du bruker det riktig

I alle elektriske kretser må instrumentene og enhetene slås av og på. For å gjøre dette, bruk koblingsenheter, det kan være enten en enkel bryter eller bryter, eller reléer, kontaktorer, etc. I dag vil vi vurdere et av slike enheter - et solid tilstandsrelé, snakke om hvordan det er å velge og koble til en lastkontrollkrets.

Hva er dette?

Relé i solid tilstand - Dette er en enhet som er bygd på halvlederelementer og strømbrytere, for eksempel triac, bipolar eller MOS-transistorer. I engelske kilder kalles solid-state reléer SSR fra Solid State Relay (som i bokstavelig oversettelse tilsvarer det russiske navnet).

som ved elektromagnetiske reléer og andre koblingsinnretninger, er de designet for å kontrollere et svakt signal med en belastning med høyere spenning eller strøm.

Forskjeller fra elektromagnetiske reléer

Konvensjonelle reléer, som alle elektromagnetiske koblingsanordninger, fungerer som følger - det er en spole som strøm tilføres fra kontrollsystemet eller trykknappstasjonen. Som et resultat av strømmen som strømmer gjennom spolen, vises et magnetfelt som tiltrekker ankere med kontaktgruppen. Etter det strømmer kontaktene og strømmen inn i belastningen gjennom dem.

Faststoffer har ingen kontrollspole og ingen bevegelige kontaktgrupper. Hva inne i solid state reléet kan du se nedenfor. I det, som nevnt ovenfor, brukes halvlederbrytere i stedet for strømkontakter: transistorer, triacs, tyristorer og andre, avhengig av anvendelsesområdet (høyre side av bildet).

Dette er hovedforskjellen mellom et halvlederrelé og et elektromagnetisk. I denne forbindelse har faststoffet en betydelig lengre levetid, siden det ikke er mekanisk slitasje av kontaktgruppen, er det også verdt å merke seg at hastigheten på halvlederreléer er høyere enn for elektromagnetiske.

I tillegg til fravær av mekanisk slitasje, er det ingen gnister eller buer under bytte, så vel som lyd fra påvirkning av kontakter under bytte. Forresten, hvis det ikke er gnister og lysbueutladning under bytte, kan solid-state reléer fungere i eksplosjonsrom.

sammenligning

Fordelene med solid-state reléer sammenlignet med elektromagnetiske reléer er som følger:

1. Støyløshet.

2. Det er bevis på at deres MTBF av størrelsesorden 10 milliarder brytere, som er 1000 eller flere ganger ressursen til elektromagnetiske reléer.

3. Hvis For elektromagnetiske reléer er overspenningsspenning praktisk talt ikke forferdeligderetter den elektroniske kretsen halvlederrelé i de fleste tilfeller mislykkeshvis det ikke ble tatt noen kretsbeslutninger for å begrense disse pulser. Derfor er det ikke alltid å sammenligne disse enhetene med antall bytter.

4. fart et halvlederrelé er brøk og enheter på millisekunder, mens et elektromagnetisk relé har 50 ms til 1 sek.

5. Strømforbruket er 95% lavere enn spoleforbruket av elektromagnetiske analoger.

Disse fordelene dekkes imidlertid av en rekke ulemper:

• Halvlederreléer varmes opp under drift. Effekt som tilsvarer produktet fra spenningsfallet over strømbryteren (i størrelsesorden 2 volt) og styrken til strømmen som strømmer gjennom det frigjøres til varme;

• Ved overbelastning og kortslutning er det stor sannsynlighet for svikt i strømbryteren, overbelastningskapasiteten er vanligvis 10In i 10 ms - en periode i nettverket med en frekvens på 50 Hz (kan variere avhengig av hvilke komponenter som brukes);

• Effektbryteren vil sannsynligvis ikke ha tid til å reise før stafetten svikter under en kortslutning;

• I tilfelle pulsoverspenning (strømstøt) - kan levetiden til et solidstatusrelé ende øyeblikkelig.

• Reléer i solid tilstand har en lekkasjestrøm (opptil 7-10 mA) i forbindelse med dette, hvis de er i kontrollkretsen, for eksempel LED-lamper - sistnevnte vil blinke på samme måte som situasjonen med bakgrunnsbelyst bryter. Følgelig vil det være spenning på fasetråden selv når reléet er koblet fra!

Tabellen nedenfor viser de generelle egenskapene til solidstatusreléer for TSR (trefase) og SSR (enfase) serie fra produsenten "FOTEK" (forresten, noe av det vanligste). I prinsippet vil andre produsenter ha lignende eller lignende produktspesifikasjoner.

Isolasjonsmotstand

> 50 MΩ / 500V DC

Dielektrisk styrkeinngang / -utgang

Tåler 2,5 kV vekselstrøm i 1 minutt

Tripping strøm

Ikke mer enn 7,5 mA

Overbelastningskapasitet

Opptil 10 nominelle strømmer innen 10 ms

Byttemetode

Når du krysser gjennom null (i modeller for vekselstrøm) eller øyeblikkelig gjennom en optokoppling (for likestrøm)

Innebygd beskyttelse

SSR-F-serien har en utskiftbar sikring

typer

Reléer i fast tilstand kan klassifiseres:

• Etter type strøm (konstant eller vekslende);

• Etter strømstyrke (lav effekt, kraft);

• I henhold til installasjonsmetoden;

• Ved spenning;

• Etter antall faser;

• Etter type styresignal (lik eller vekselstrøm, analog inngang for å kontrollere en variabel motstand, i en 4-20 mA krets, etc.).

• Etter type bytte - bytte når spenningen går gjennom null (i vekselstrømskretser), eller bytte av et styresignal (for å justere strøm, for eksempel).

Så, etter antall faser er det enkelt- og trefase-reléer. Men typene styresignaler er mye mer. Avhengig av den interne enheten, kan faststoffreléer styres enten med konstant spenning eller vekslende spenning.

De vanligste faststoffreléene som styres av konstant spenning i området 3 til 32 volt. I dette tilfellet bør størrelsen på den kontrollerte spenningen være i dette området, og ikke være lik noen spesifikk verdi derfra, noe som er veldig praktisk når det integreres i systemer med forskjellige spenninger.

Det er også halvlederreléer, for kontroll av hvilket et analogt signal brukes:

• 4-20 mA;

• 0-10 volt likestrøm;

• Variabel motstand 470-560 kOhm.

I dette tilfellet kan slike reléer brukes til å regulere strømmen på den tilkoblede enheten, i samsvar med prinsippet om fasekontroll. Det samme justeringsprinsippet brukes i lysdimmere for husholdning.

I tabellen nedenfor ser du typene styresignaler for faststoffreléer med en fasekontrollmetode fra IMPULS.

Vær oppmerksom på de siste bokstavene i merkingen (LA, VD, VA), for de fleste produsenter er de de samme, og de sier omtrent den type signal.

Som allerede nevnt, i et fasestyrt relé, avhengig av størrelsen på styresignalet, endres utgangsspenningen, som er vist i grafen nedenfor.

Et slikt relé kan gjenkjennes av det betingede bildet nær inngangsterminalene, for eksempel viser bildet nedenfor at en variabel motstand på 470-560 kOhm er koblet til inngangen.

Det er også solid-state reléer med et styresignal fra et AC 220V-nettverk, som vist nedenfor. De er egnet for bruk som erstatning for kontaktpersoner med lav effekt eller elektromagnetiske reléer.

Merking og type kontroll

For å bestemme "fase" av stafetten, bruk symbolene i begynnelsen av markeringen:

• SSR - enfase;

• TTR - trefase.

Noe som tilsvarer enpolet og tre-polet svitsjeanlegg.

Nåværende styrke er også kryptert, for eksempel indikerer FOTEK den i formen: Pxx

Hvor "xx" er strømmen i ampere, for eksempel P03 - 3 ampere, og P10 - 10 ampère.

Hvis merkingen inneholder bokstaven H, er dette reléet beregnet for å bytte overspenning.

I markeringen er data om kontrolltype angitt i de siste tegnene, de kan avvike fra produsent til annen, men ofte har de denne formen og betydningen (data er samlet inn fra forskjellige produsenter):

• VA - variabel motstand 470-560kOhm / 2W (fasestyring);

• LA - 4-20mA analogt signal (fasestyring);

• VD - analogt signal 0-10V DC (fasestyring);

• ZD - kontroll 10-30V DC (bytte når du går gjennom null);

• ZD3 - kontroll 3-32V DC (bytte når du går gjennom null);

• ZA2 - kontroll 70-280V AC (bytter når du går gjennom null);

• DD3 - kontroll av et 3-32V likestrømsignal ved en likestrømkrets (likespenningsomkobling);

• DA - DC signalstyring, vekselstrømskrets.

• AA - AC-signalstyring (220V), vekselstrømskrets.

La oss sjekke det i praksis, la oss si at du kom over et slikt produkt som på figuren nedenfor, og vil vite hva det er.

Hvis du nøye studerer inskripsjonene nær terminalene for tilkobling av ledninger, vil det allerede bli klart at dette er et relé for å kontrollere vekselstrømskretser fra 90 til 480 volt, mens kontroll også skjer med vekselstrøm med en spenning fra 80 til 250 volt.

Hvis bare markeringen er synlig, er: “SSR” enfase; "-10" - nominell strøm på 10 ampere; “AA” - vekselstrømskontroll, veksling av vekselstrøm; “H” - for å bytte høyspenning i strømkretsen - opp til 480V (hvis det ikke var noen H, ville det være opp til 380-400V).

Og for å konsolidere og forstå bedre, studer følgende tabell med markeringene og egenskapene til faststoffreléer.

enhet

Den interne kretsen for et faststoffrelé avhenger av hvilken strøm den er designet for (direkte eller vekslende) og hvilken type signal som skal kontrollere det. La oss vurdere noen av dem.

La oss starte med reléet, som styres av likestrøm og pendler når du går gjennom null. De kalles noen ganger "Z-Type Solid State Relays."

Her er pinner 3-4 styresignalinngangen, som bruker optokopplingskontroll, som brukes til galvanisk isolering av inngangs- og utgangskretser.

Blokken som styrer overgangen gjennom 0, eller som den kalles Zero Cross Circuit, overvåker spenningsfasen i strømnettet, og når den går gjennom null, gjør den en kretsomkobling (av eller på). Denne metoden kalles også Zero Voltage Switch, den gjør det mulig å redusere innstrømningsstrømmer når den er slått på (siden spenningen i dette øyeblikket er lik null) og bølger av EMF selvinduksjon når belastningen kobles fra.

Egnet for å kontrollere resistive, kapasitive og induktive belastninger. Ikke egnet for å kontrollere en høy induktiv belastning (med cos cos <0,5), for eksempel transformatorer på tomgang. Denne kontrollmetoden forstyrrer heller ikke strømnettet under koblingen. Nedenfor ser du diagrammer over styresignaler, nettspenning og laststrøm med denne kontrollmetoden.

Dette implementeres skjematisk som følger:

Her tilføres spenningen fra nettverket til en blokk med triac og en blokk som sporer overgangen gjennom null. Elementene Q1, R3, R4, R5, C4 ved høyspenning blokkerer åpningen av tyristor T2, som kontrollerer effekt triac T1. Da er det bare mulig å bytte med en spenning nær null. Inngangskretsen er laget på U1 - en transistor optokoppler, som leverer et signal til kontrollelektroden til driveren av triac T2, gjennom Q2.

Umiddelbare reléer er ordnet noe annerledes enn å bytte reléer når du krysser null. De mangler ZCC-kaskaden.

Når du styrer vekselstrøm, skiller kretsen seg bare i nærvær av ved inngangen til likeretteren (diodebro).

Og når du bytter DC-kretser, erstattes triac av en transistor.

Det er også universelle reléer for jevn og vekselstrøm, der en samling av transistorer brukes. Generelt er det mange kretsløp for utgangstrinn for solidstatusreléer, det følgende er eksempler på kretsløp for forskjellige modeller fra en produsent som International Rectifier.

I et stafett med en fasekontrollmetode er situasjonen noe annerledes. Den kan, som en dimmer, justere belastningen (utgangsspenning), for dette blir et analogt signal tilført inngangsspenningen, strømmen, eller en vekslende motstand er tilkoblet. Som et kraftelement brukes en tyristor her.Men husk at på grunn av denne metoden for justering, oppstår interferens i nettverket for å undertrykke hvilke nettverksfiltre med vanlige modus-choker som brukes, men dette er et helt annet tema.

Du kan se forskjellene i bytte når du går gjennom null fra fasebytte på figuren nedenfor.

Tilkoblingsskjemaer og bruksfunksjoner

Faktisk er tilkoblingsskjemaet for solidstatusreléer nesten ikke forskjellig fra konvensjonelle. Hvordan koble jeg til? La oss få det til.

Hvis du trenger å bytte ut et konvensjonelt 220V relé med 220V AC-kontroll, bruk følgende diagram, for eksempel LDG LDSSR-10AA-H. Diagrammet viser for eksempel tilkoblingen gjennom en konvensjonell bryter eller vippebryter. I stedet kan et aktiveringssignal leveres fra en termostat, kontroller og andre enheter.

Hvis du trenger å kontrollere en 220V-krets ved hjelp av et lavspent signal, kan du bruke FOTEK HPR-80AA.

I denne kretsen brukes en 12VDC strømforsyning som en lavspent likestrømskilde, som er mye brukt som strømforsyning for LED-strips. Forresten, du kan til og med styre et slikt solid-state relé ved å bruke spenning fra laderen til mobiltelefonen til inngangen, fordi utgangen er 5V, som er mer enn minimumssignalet på 3V.

Legg også merke til at styrespenningen må være helt frakoblet, ettersom hvert relé har visse parametere som det fungerer, for eksempel er spenningen over ca. 1 volt, og den kan trippes ikke ved 3 nominelle volt, men allerede ved 2,5 (Dataene er for eksempel gjennomsnitt, og kan variere ikke bare av et bestemt produkt, men også av miljøforhold og installasjon.)

Men husk at det også er et stafett med en fasekontrollmetode. Tilkoblingsskjemaene for slike reléer er illustrert nedenfor (illustrasjon fra instruksjonene for dem).

Spørsmålet er hvorfor slike reléer er nødvendige, og hvor brukes de? Letingen etter svaret på dette spørsmålet var kortvarig, så snart jeg kom inn i begynnelsen av spørringen og straks ga ut alternativer for bruk som strømnøkkel for å kontrollere varmeelementer fra termostater med en utgang på 4-20 mA eller 0-10V.

For industrielle applikasjoner er det for øvrig også innenlands utvikling, for eksempel ARIES TPM132 og andre modeller som kan arbeide med 4-20mA og 0-10V utgangssignaler.

Det er imidlertid ikke mulig å bruke et faststoffrelé for å kontrollere en tung belastning uten avkjøling. Til dette brukes passiv (enkel radiator) eller aktiv kjøling (radiator + kjøler).

Anbefalinger for valg av kjølere er gitt i teknisk dokumentasjon for et spesifikt solid-state relé, slik at du ikke kan gi universelle råd.

konklusjon

Reléer i fast tilstand kan i noen tilfeller brukes som elektromekaniske reléer. De mest populære alternativene i hverdagen er å bytte ut kontaktoren i en elektrisk kjele, på grunn av at det høres høyt når det er slått på, og inkludering TENOV vil bli stille.

Samt implementering av forskjellige kraftige kraftkontrollere for de samme varmeelementene og andre ting, som det brukes et solidstatusrelé med en analog signalinngang fra en variabel motstand (type VA).

Radioamatører kan sette sammen det enkleste solid-state reléet, basert på en optisk driver for triac med ZCC type MOC3041 og lignende.

Jeg tror at dette er verdige produkter for bruk i forskjellige automatiseringsverktøy, i tillegg krever de ikke vedlikehold (unntatt rengjøring av radiatorer fra støv), og levetiden kan sies å være ubegrenset. De vil vare flere ganger lenger enn kontaktorer, forutsatt at det ikke er overbelastning, overoppheting, kortslutning og overspenning!