- Polovodičové relé
- Princíp činnosti TTR
- Klasifikácia polovodičového relé
- Výhody a nevýhody TTR
- Možné schémy zapojenia
- Praktické použitie zariadení
- Závery a užitočné video na túto tému
Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Klasickí štartéri a stýkači sa postupne stávajú minulosťou. Ich miesto v automobilovej elektronike, domácich spotrebičoch a priemyselnej automatizácii je polovodičové zariadenie, v ktorom nie sú žiadne pohyblivé časti.
Zariadenia majú rôzne vyhotovenia a schémy zapojenia, na ktorých závisí rozsah ich použitia. Pred použitím prístroja je potrebné pochopiť jeho princíp činnosti, oboznámiť sa s funkciami a pripojením rôznych typov relé. Odpovede na uvedené otázky sú podrobne uvedené v predloženom článku.
Polovodičové relé
Moderné polovodičové zariadenia (TTR) sú modulárne polovodičové zariadenia, ktoré sú výkonovými elektrickými spínačmi.
Kľúčové pracovné uzly týchto zariadení sú triaky, tyristory alebo tranzistory. TTR nemajú pohyblivé časti a líšia sa od elektromechanických relé.
Veľkosť polovodičového relé závisí vo veľkej miere od maximálneho povoleného zaťaženia a schopnosti odvádzať teplo prenosom tepla a konvekciou (+)
Vnútorná štruktúra týchto zariadení sa môže značne líšiť v závislosti od typu regulovaného zaťaženia a elektrického obvodu.
Najjednoduchšie polovodičové relé zahŕňajú takéto uzly:
- vstupný uzol s poistkami;
- spúšťací reťazec;
- optická (galvanická) izolácia;
- prepínací uzol;
- Ochranné reťaze;
- výstupnej jednotky k záťaži.
Vstupný uzol TTP je primárny obvod s odporom pripojeným k sérii. V tomto obvode je voliteľne integrovaná poistka. Úlohou vstupného uzla je prijatie riadiaceho signálu a prenos príkazu na prepínače, ktoré prepínajú záťaž.
Pri striedavom prúde sa na oddelenie ovládacích a hlavných obvodov používa galvanické oddelenie. Z jeho zariadenia do značnej miery závisí na princípe relé. Spúšťací obvod zodpovedný za spracovanie vstupného signálu môže byť zahrnutý do optického izolačného uzla alebo môže byť umiestnený samostatne.
Ochranný uzol zabraňuje vzniku preťaženia a chýb, pretože v prípade poruchy zariadenia môže dôjsť k poškodeniu pripojeného zariadenia.
Hlavným účelom polovodičových relé je uzatvorenie / otvorenie elektrickej siete so slabým riadiacim signálom. Na rozdiel od elektromechanických analógov majú kompaktnejší tvar a nevytvárajú v priebehu prevádzky charakteristické kliknutia.
Princíp činnosti TTR
Prevádzka polovodičového relé je celkom jednoduchá. Väčšina TTR je určená na riadenie automatizácie v sieťach 20-480 V.
Optická izolácia umožňuje vytvoriť riadiace signály minimálneho výkonu, čo je rozhodujúce pre senzory pracujúce z nezávislých zdrojov energie (+)
V klasickej verzii sú v skrinke prístroja zahrnuté dva kontakty spínacieho obvodu a dva riadiace vodiče. Ich počet sa môže meniť so zvýšením počtu pripojených fáz. V závislosti od prítomnosti napätia v riadiacom obvode sa hlavné zaťaženie zapína alebo vypína polovodičovými prvkami.
Funkciou polovodičových relé je prítomnosť konečného odporu. Ak sú kontakty v elektromechanických zariadeniach úplne odpojené, potom v pevnom stave je neprítomnosť prúdu v obvode zabezpečená vlastnosťami polovodičových materiálov.
Preto sa pri vyšších napätiach môžu vyskytnúť malé zvodové prúdy, ktoré môžu nepriaznivo ovplyvniť prevádzku pripojeného zariadenia.
Klasifikácia polovodičového relé
Aplikácie relé sú rôzne, preto ich konštrukčné vlastnosti sa môžu značne líšiť v závislosti od potrieb konkrétneho automatického obvodu. TTR sa klasifikuje podľa počtu pripojených fáz, typu prevádzkového prúdu, konštrukčných vlastností a typu riadiaceho obvodu.
Počet pripojených fáz
Polovodičové relé sa používajú ako súčasť domácich spotrebičov, ako aj v priemyselnej automatizácii s pracovným napätím 380 V.
Preto sú tieto polovodičové zariadenia v závislosti od počtu fáz rozdelené na:
- jedna fáza;
- tri fázy.
Jednofázové TTR umožňujú prácu s prúdmi 10-100 alebo 100-500 A. Ich riadenie sa vykonáva pomocou analógového signálu.
K trojfázovému relé sa odporúča pripojiť vodiče rôznych farieb tak, aby sa pri inštalácii zariadenia dali správne pripojiť
Trojfázové polovodičové relé sú schopné prechádzať prúdom v rozsahu 10-120 A. Ich zariadenie predpokladá reverzibilný princíp činnosti, ktorý zabezpečuje spoľahlivú reguláciu viacerých elektrických obvodov súčasne.
Na zaistenie prevádzky asynchrónneho motora sa často používajú trojfázové TTR. Jeho elektrický riadiaci obvod nevyhnutne zahŕňa rýchle poistky v dôsledku vysokých spínacích prúdov.
Podľa druhu prevádzkového prúdu
Polovodičové relé nie je možné konfigurovať ani preprogramovať, takže môžu pracovať normálne len s určitým rozsahom elektrických parametrov siete.
V závislosti od potrieb TTP je možné ovládať obvody s dvoma typmi prúdu:
- DC;
- premenné.
Podobne je možné TTR klasifikovať podľa typu aktívneho napätia. Väčšina relé v domácich spotrebičoch pracuje s premenlivými parametrami.
DC sa nepoužíva ako hlavný zdroj elektriny v žiadnej krajine na svete, takže relé tohto typu majú úzky rozsah
Zariadenia s konštantným riadiacim prúdom sa vyznačujú vysokou spoľahlivosťou a reguláciou 3–32 V. Odolávajú širokému rozsahu teplôt (-30 .. + 70 ° C) bez výrazných zmien vlastností.
Relé, regulované striedavým prúdom, majú riadiace napätie 3-32 V alebo 70-280 V. Vyznačujú sa nízkou elektromagnetickou interferenciou a vysokou rýchlosťou prevádzky.
Podľa konštrukčných prvkov
Pevné relé sú často inštalované vo všeobecnom elektrickom paneli bytu, takže mnoho modelov má montážny blok pre montáž na DIN lištu.
Okrem toho sú medzi TTR a nosným povrchom umiestnené špeciálne radiátory. Umožňujú chladenie zariadenia pri vysokom zaťažení pri zachovaní jeho výkonu.
Relé je namontované na DIN lištu hlavne cez špeciálnu konzolu, ktorá má prídavnú funkciu - odstraňuje prebytočné teplo počas prevádzky zariadenia
Medzi relé a chladičom sa odporúča aplikovať vrstvu tepelnej pasty, ktorá zvyšuje kontaktnú plochu a zvyšuje prestup tepla. K dispozícii sú tiež TTR, určené na upevnenie na stenu bežnými skrutkami.
Podľa typu kontrolnej schémy
Nie vždy princíp prevádzky nastaviteľnej reléovej technológie vyžaduje jej okamžitú prevádzku.
Výrobcovia preto vyvinuli niekoľko schém kontroly TTR, ktoré sa používajú v rôznych oblastiach:
- Ovládanie "cez nulu" . Tento variant riadenia polovodičového relé predpokladá prevádzku len pri hodnote napätia 0. Používa sa v zariadeniach s kapacitnými, odporovými (ohrievačmi) a slabými indukčnými (transformátorovými) záťažami.
- Okamžité . Používa sa, keď sa vyžaduje ostré relé, keď sa použije riadiaci signál.
- Fáza . Zahŕňa reguláciu výstupného napätia zmenou parametrov riadiaceho prúdu. Používa sa na plynulú zmenu stupňa vykurovania alebo osvetlenia.
Solid-state relé sa líšia v mnohých iných, menej významných parametroch. Preto pri kúpe TTR je dôležité pochopiť pracovnú schému pripojeného zariadenia, aby ste získali najvhodnejšie nastavovacie zariadenie.
Musí existovať rezerva energie, pretože relé má prevádzkový zdroj, ktorý sa rýchlo spotrebuje počas častého preťaženia.
Výhody a nevýhody TTR
Polovodičové relé z dobrého dôvodu premiestňujú bežné ovládače a stýkače z trhu. Tieto polovodičové zariadenia majú veľa výhod oproti elektromechanickým náprotivkom, ktoré nútia spotrebiteľov zastaviť výber na nich.
Relé pre mikroobvody má kompaktné rozmery a je silne obmedzené maximálnym povoleným prúdom. Sú upevnené hlavne spájkovaním špeciálnych nôh
Medzi tieto výhody patrí:
- Nízka spotreba energie (o 90% menej).
- Kompaktné rozmery, ktoré umožňujú montáž zariadení v obmedzenom priestore.
- Vysokorýchlostný štart a vypnutie
- Nízkohlučná prevádzka, žiadne kliknutia charakteristické pre elektromechanické relé.
- Neočakáva sa žiadna údržba.
- Dlhá životnosť vďaka zdroju stoviek miliónov pozitív.
- Vzhľadom na široké možnosti modifikácie elektronických komponentov, TTR rozšírili oblasti použitia.
- Žiadne elektromagnetické rušenie pri spustení.
- Poškodenie kontaktov v dôsledku ich mechanického nárazu je vylúčené.
- Medzi riadiacim a spínacím obvodom nie je priamy fyzický kontakt.
- Schopnosť ovládať záťaž.
- Prítomnosť pulzných automatických obvodov TTR, ktoré chránia pred preťažením.
- Možnosť použitia vo výbušnom prostredí.
Tieto výhody polovodičových relé nie sú vždy dostatočné pre normálnu prevádzku zariadenia. Preto neboli úplne nahradené elektromechanické stýkače.
Pre stabilnú prevádzku výkonných polovodičových relé je dôležité efektívne odvádzanie tepla, pretože pri zvýšených teplotách je zaťaženie napätím prudko skreslené (+)
TTR majú tiež nevýhody, ktoré im bránia v mnohých prípadoch.
Medzi nevýhody patria:
- Neschopnosť väčšiny zariadení pracovať s napätiami nad 0, 5 kV.
- Vysoká cena
- Citlivosť na vysoké prúdy, najmä v spúšťacích obvodoch motora.
- Obmedzenia používania v podmienkach vysokej vlhkosti.
- Kritické zníženie výkonu pri teplotách pod 30 ° C mrazu a nad 70 ° C tepla.
- Kompaktné puzdro vedie k nadmernému ohrevu zariadenia pri trvalo vysokých zaťaženiach, čo vyžaduje použitie špeciálnych zariadení pasívneho alebo aktívneho chladenia.
- Možnosť roztavenia zariadenia z ohrevu počas skratu.
- Mikroprúdy v uzavretom stave relé môžu byť kritické pre prevádzku zariadenia. Napríklad sieťové žiarivky môžu prerušovane blikať.
Takže polovodičové relé majú špecifické aplikácie. Vo vysokonapäťových priemyselných zariadeniach je ich použitie značne obmedzené kvôli nedokonalým fyzikálnym vlastnostiam polovodičových materiálov.
V domácnostiach a v automobilovom priemysle však TTP zaujala silné postavenie vďaka svojim pozitívnym vlastnostiam.
Možné schémy zapojenia
Schémy pripojenia pre polovodičové relé môžu byť veľmi rozdielne. Každý elektrický obvod je postavený na základe charakteristík pripojenej záťaže. Do obvodu môžu byť pridané ďalšie poistky, regulátory a riadiace zariadenia.
Vzhľadom na to, že riadiaci obvod a záťaž v zariadení sa neprekrývajú, ich elektrické charakteristiky sa môžu líšiť v ľubovoľných parametroch (+)
Ďalej budú prezentované najjednoduchšie a najbežnejšie schémy pripojenia TTR:
- normálne otvorené;
- s pripojeným obrysom;
- normálne zatvorené;
- tri fázy;
- reverzibilné.
Normálne otvorený (otvorený) obvod - relé, zaťaženie, v ktorom je pod napätím v prítomnosti riadiaceho signálu. To znamená, že pripojené zariadenie je v odpojenom stave so vstupmi 3 a 4 bez napätia.
Pred nákupom relé je potrebné určiť typ jeho počiatočného stavu (zatvorený alebo otvorený), aby sa zabezpečila správna prevádzka pripojeného zariadenia (+)
Normálne uzavretý okruh - znamená relé, ktorého zaťaženie je pod napätím bez riadiaceho signálu. To znamená, že pripojené zariadenie je v stave prevádzky s vypnutými vstupmi 3 a 4.
Je tu zapojený obvod pre polovodičové relé, v ktorom sú riadiace a záťažové napätie rovnaké. Táto metóda môže byť použitá súčasne pre prevádzku v sieťach DC a AC.
Trojfázové relé sú prepojené niekoľkými rôznymi spôsobmi. Kontakty je možné prepojiť pomocou možností Hviezda, Trojuholník alebo Hviezda s neutrálnymi možnosťami.
Voľba trojfázovej schémy zapojenia relé závisí vo veľkej miere od zvláštností zariadenia, ktoré je k nemu pripojené ako záťaž.
Spätné polovodičové relé sa používajú v elektromotoroch v príslušnom režime. Sú vyrábané v trojfázovej verzii a obsahujú dve regulačné slučky.
Ak je relé dôležité pre rešpektovanie polarity kontaktov, potom štítok vždy uvedie, kde sa má pripojiť fáza a nula
Elektrické obvody s TTR je potrebné zbierať až po ich predbežnom naskenovaní na papier, pretože nesprávne pripojené zariadenia môžu zlyhať v dôsledku skratu.
Praktické použitie zariadení
Použitie polovodičových relé je pomerne rozsiahle. Vďaka svojej vysokej spoľahlivosti a nedostatku potreby pravidelnej údržby sa často inštalujú na ťažko dostupných miestach zariadení.
V mnohých relé vyžaduje zapojenie riadiaceho obvodu dodržanie polarity, ktorá musí byť zohľadnená v procese inštalácie zariadenia
Hlavnými oblasťami uplatňovania TTR sú:
- termoregulačný systém s použitím vykurovacích telies;
- udržiavanie stabilnej teploty v technologických procesoch;
- riadenie transformátorov;
- riadenie osvetlenia;
- schémy snímačov pohybu, osvetlenia, foto senzory pre pouličné osvetlenie atď.
- riadenie motora;
- zdroje neprerušiteľného napájania.
S nárastom automatizácie domácich spotrebičov sa stávajú polovodičové relé stále bežnejšie a vývoj polovodičových technológií neustále objavuje nové oblasti ich použitia.
V prípade potreby si môžete namontovať polovodičové relé vlastnými rukami. Podrobné pokyny sú uvedené v tomto článku.
Závery a užitočné video na túto tému
Prezentované videá pomôžu lepšie pochopiť fungovanie polovodičových relé a oboznámiť sa s metódami ich pripojenia.
Praktická ukážka prevádzky najjednoduchšieho polovodičového relé:
Analýza typov a vlastností polovodičových relé:
Testovanie práce a stupeň zahrievania TTR:
Takmer každá osoba môže pripojiť elektrický obvod z polovodičového relé a snímača.
Plánovanie pracovného programu si však vyžaduje základné znalosti elektrotechniky, pretože nesprávne pripojenie môže viesť k úrazu elektrickým prúdom alebo skratu. Ale v dôsledku správneho konania, môžete získať veľa užitočných domácich spotrebičov.
Je niečo, čo by sa malo pridať, alebo máte nejaké otázky týkajúce sa pripojenia a používania polovodičových relé? Môžete zanechať komentáre k publikácii, zúčastniť sa diskusií a podeliť sa o svoje vlastné skúsenosti s používaním takýchto zariadení. Formulár pre komunikáciu je v dolnom bloku.