Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Klasični zaganjalniki in kontaktorji postopoma postajajo stvar preteklosti. Njihovo mesto v avtomobilski elektroniki, gospodinjskih aparatih in industrijski avtomatizaciji je polprevodniška naprava, v kateri ni premičnih delov.

Naprave imajo različne oblike in sheme ožičenja, od katerih je odvisen njihov obseg uporabe. Pred uporabo naprave je potrebno razumeti njeno načelo delovanja, spoznati funkcije delovanja in povezave različnih tipov relejev. Odgovori na navedena vprašanja so podrobneje predstavljeni v prispevku.

Naprava s trdim relejem

Sodobni polprevodniški releji (TTR) so modularne polprevodniške naprave, ki so električna električna stikala.

Ključna delovna vozlišča teh naprav so triaci, tiristorji ali tranzistorji. TTR nimajo gibljivih delov in se razlikujejo od elektromehanskih relejev.

Velikost polprevodniškega releja je v veliki meri odvisna od največje dovoljene obremenitve in zmožnosti odstranjevanja toplote s prenosom toplote in konvekcijo (+)

Notranja struktura teh naprav se lahko zelo razlikuje glede na vrsto regulirane obremenitve in električnega tokokroga.

Najpreprostejši polprevodniški releji vključujejo takšna vozlišča:

  • vhodno vozlišče z varovalkami;
  • sprožilna veriga;
  • optična (galvanska) izolacija;
  • preklopno vozlišče;
  • zaščitne verige;
  • izhodno enoto na tovor.

Vhodno vozlišče TTP je primarni krog z zaporedno priključenim uporom. V to vezje je po izbiri vgrajena varovalka. Naloga vhodnega vozlišča je sprejem krmilnega signala in prenos ukaza na stikala, ki preklapljajo obremenitev.

Pri izmeničnem toku se za ločevanje krmilnih in glavnih tokokrogov uporablja galvanska izolacija. Od svoje naprave je v veliki meri odvisno od načela releja. Sprožilno vezje, ki je odgovorno za obdelavo vhodnega signala, je lahko vključeno v optično izolacijsko vozlišče ali locirano ločeno.

Zaščitno vozlišče preprečuje nastanek preobremenitev in napak, saj se v primeru okvare naprave lahko poškoduje tudi priključena oprema.

Glavni namen polprevodniških relejev je zapiranje / odpiranje električnega omrežja s šibkim krmilnim signalom. Za razliko od elektromehanskih analogov imajo bolj kompaktno obliko in v postopku delovanja ne ustvarjajo značilnih klikov.

Načelo delovanja TTR

Delovanje polprevodniškega releja je preprosto. Večina TTR je zasnovana za nadzor avtomatizacije v omrežjih 20-480 V.

Optična izolacija omogoča izdelavo upravljalnih signalov minimalne moči, kar je ključno za senzorje, ki delujejo iz neodvisnih virov energije (+)

V klasični izvedbi sta v stikalo instrumenta vključena dva kontakta preklopnega vezja in dve kontrolni žici. Njihovo število se lahko spremeni s povečanjem števila povezanih faz. Glede na prisotnost napetosti v krmilnem krogu se glavna obremenitev vklopi ali izklopi s polprevodniškimi elementi.

Značilnost polprevodniških relejev je prisotnost končnega upora. Če so kontakti v elektromehanskih napravah popolnoma odklopljeni, potem v trdnem stanju odsotnost toka v tokokrogu zagotavljajo lastnosti polprevodniških materialov.

Zato se pri višjih napetostih lahko pojavijo majhni uhajalni tokovi, ki lahko negativno vplivajo na delovanje priključene opreme.

Klasifikacija releja trdnega stanja

Uporaba releja je različna, zato se lahko njihove konstrukcijske lastnosti zelo razlikujejo glede na potrebe posameznega avtomatskega vezja. TTR je razvrščen glede na število povezanih faz, vrsto delovnega toka, konstrukcijske značilnosti in vrsto krmilnega vezja.

S številom povezanih faz

Polprevodniški releji se uporabljajo kot del gospodinjskih aparatov in v industrijski avtomatizaciji z obratovalno napetostjo 380 V.

Zato so ti polprevodniški elementi, odvisno od števila faz, razdeljeni na:

  • enofazni;
  • tri faze.

Enofazni TTR omogočajo delovanje s tokovi 10-100 ali 100-500 A. Njihov nadzor se izvaja z analognim signalom.

Priporočljivo je, da na trifazni rele priključite žice različnih barv, tako da jih je mogoče pri namestitvi opreme pravilno priključiti.

Trifazni polprevodniški releji lahko prehajajo tok v območju 10-120 A. Njihova naprava ima reverzibilno načelo delovanja, ki zagotavlja zanesljivo regulacijo več električnih vezij hkrati.

Za zagotovitev delovanja asinhronega motorja se pogosto uporabljajo trifazni TTR. Njegov električni krmilni tokokrog nujno vključuje hitre varovalke zaradi visokih vpadnih tokov.

Po vrsti delovnega toka

Polprevodniški releji se ne morejo konfigurirati ali reprogramirati, tako da lahko normalno delujejo le z določenim razponom električnih parametrov omrežja.

Glede na potrebe TTP lahko nadzorujemo z vezji z dvema vrstama tokov:

  • trajno;
  • spremenljivko.

Podobno lahko TTR razvrstimo glede na vrsto aktivne napetosti obremenitve. Večina relejev za gospodinjske aparate deluje s spremenljivimi parametri.

DC se ne uporablja kot glavni vir električne energije v nobeni državi na svetu, zato imajo releji tega tipa ozek obseg

Naprave s konstantnim krmilnim tokom so zelo zanesljive in uporabljajo regulacijo 3–32 V. Odporne so na širok razpon temperatur (-30 .. + 70 ° C) brez večjih sprememb lastnosti.

Releji, ki jih regulira izmenični tok, imajo krmilno napetost 3-32 V ali 70-280 V. Za njih je značilna nizka elektromagnetna interferenca in visoka hitrost delovanja.

Z oblikovnimi lastnostmi

Polprevodni releji so pogosto nameščeni v splošni električni plošči stanovanja, tako da imajo številni modeli montažni blok za montažo na DIN-letev.

Poleg tega obstajajo posebni radiatorji, ki se nahajajo med TTR in podporno površino. Omogočajo vam, da napravo ohladite pri visokih obremenitvah in hkrati ohranite njeno zmogljivost.

Rele je montiran na DIN-letev predvsem preko posebnega nosilca, ki ima dodatno funkcijo - odstranjuje odvečno toploto med delovanjem naprave

Med relejem in radiatorjem je priporočljivo, da nanesemo plast termalne paste, ki poveča površino stika in poveča prenos toplote. Obstajajo tudi TTR, namenjeni za pritrditev na steno z navadnimi vijaki.

Po vrsti kontrolne sheme

Načelo delovanja nastavljive tehnologije releja ne zahteva vedno njegovega takojšnjega delovanja.

Zato so proizvajalci razvili več kontrolnih shem TTR, ki se uporabljajo na različnih področjih:

  1. Nadzor "skozi ničlo" . Ta varianta krmiljenja polprevodniškega releja prevzame delovanje samo pri vrednosti napetosti 0. Uporablja se v napravah s kapacitivnimi, uporovnimi (grelniki) in šibkimi induktivnimi (transformatorji) obremenitvami.
  2. Instant . Uporablja se, kadar je potreben oster rele, ko se uporabi krmilni signal.
  3. Faza . Vključuje regulacijo izhodne napetosti s spreminjanjem parametrov krmilnega toka. Uporablja se za gladko spremembo stopnje ogrevanja ali osvetlitve.

Polprevodni releji se razlikujejo v mnogih drugih, manj pomembnih parametrih. Zato je pri nakupu TTR pomembno razumeti delovno shemo priključene opreme, da bi pridobili najprimernejšo napravo za nastavitev.

Obstajati mora rezerva moči, ker ima rele obratovalni vir, ki se hitro porabi med pogostimi preobremenitvami.

Prednosti in slabosti TTR

Polprevodni releji iz dobrih razlogov zamenjajo običajne pogone in kontaktorje s trga. Te polprevodniške naprave imajo številne prednosti pred elektromehanskimi partnerji, ki potrošnike prisilijo, da ustavijo izbiro.

Rele za mikrovezje ima kompaktne dimenzije in je močno omejen z največjim dovoljenim tokom. Pritrjene so predvsem s spajkanjem posebnih nog

Te prednosti vključujejo:

  1. Nizka poraba energije (90% manj).
  2. Kompaktne dimenzije, ki omogočajo pritrditev naprav v zaprtem prostoru.
  3. Visoka hitrost zagona in izklopa
  4. Delovanje z nizko stopnjo šuma, brez klika, značilnih za elektromehanski rele.
  5. Ne pričakujemo vzdrževanja.
  6. Dolga življenjska doba zaradi stotine milijonov pozitivnih virov.
  7. Zaradi širokih možnosti spreminjanja elektronskih komponent so TTR razširili področja uporabe.
  8. Brez sprožitve elektromagnetnih motenj.
  9. Poškodbe kontaktov zaradi njihovega mehanskega udarca so izključene.
  10. Med krmilnimi in preklopnimi vezji ni neposrednega fizičnega stika.
  11. Sposobnost nadzora obremenitve.
  12. Prisotnost impulznih TTR avtomatskih vezij, ki ščitijo pred preobremenitvijo.
  13. Možnost uporabe v eksplozivnih okoljih.

Te prednosti polprevodniških relejev niso vedno zadostne za normalno delovanje opreme. Zato niso popolnoma zamenjali elektromehanskih kontaktorjev.

Za stabilno delovanje močnih polprevodniških relejev je pomembno učinkovito odvajanje toplote, saj je pri povišanih temperaturah napetost obremenitve močno popačena (+)

TTR imajo tudi slabosti, ki jim v veliko primerih preprečujejo uporabo.

V breme so:

  1. Nezmožnost večine naprav za delovanje z napetostmi nad 0, 5 kV.
  2. Visoki stroški
  3. Občutljivost na visoke tokove, še posebej v krogih zagona motorja.
  4. Omejitve uporabe v pogojih visoke vlažnosti.
  5. Kritično zmanjšanje zmogljivosti pri temperaturah pod 30 ° C v zmrzali in nad 70 ° C toplote.
  6. Kompaktna torbica vodi do prekomernega segrevanja naprave pri dosledno visokih obremenitvah, kar zahteva uporabo posebnih naprav pasivnega ali aktivnega hlajenja.
  7. Možnost taljenja naprave iz ogrevanja med kratkim stikom.
  8. Mikrokurmi v zaprtem stanju releja so lahko kritični za delovanje opreme. Na primer, omrežne fluorescenčne sijalke lahko občasno utripajo.

Tako imajo polprevodniški releji posebne aplikacije. Pri visokonapetostnih tokokrogih industrijske opreme je njihova uporaba močno omejena zaradi nepopolnih fizikalnih lastnosti polprevodniških materialov.

Vendar pa je v gospodinjskih aparatih in avtomobilski industriji TTP zaradi svojih pozitivnih lastnosti zelo močan.

Možni načrti ožičenja

Priključne sheme za polprevodniške releje so lahko zelo različne. Vsak električni tokokrog je zgrajen na podlagi značilnosti priključene obremenitve. V tokokrog se lahko dodajo dodatne varovalke, krmilniki in krmilne naprave.

Ker se krmilni tokokrog in obremenitev v napravi ne prekrivata, se lahko njihove električne lastnosti razlikujejo v vseh parametrih (+)

V nadaljevanju bodo predstavljene najbolj preproste in skupne sheme TTR povezave:

  • normalno odprto;
  • s povezano konturo;
  • normalno zaprta;
  • tri faze;
  • reverzibilna.

Običajno odprto (odprto) vezje - rele, obremenitev v kateri se napaja ob prisotnosti krmilnega signala. To pomeni, da je priključena oprema v odklopljenem stanju z izklopljenimi vhodi 3 in 4.

Pred nakupom releja je treba določiti vrsto njegovega začetnega stanja (zaprto ali odprto), da se zagotovi pravilno delovanje priključene opreme (+)

Normalno zaprt krog - pomeni rele, pri katerem se obremenitev napaja brez kontrolnega signala. To pomeni, da je priključena oprema v delovnem stanju z izklopljenimi vhodi 3 in 4.

Obstaja povezovalno vezje za polprevodniški rele, v katerem sta krmiljenje in napetost obremenitve enaka. Ta metoda se lahko uporablja istočasno za delovanje v omrežjih DC in AC.

Trifazni releji so povezani na več različnih načinov. Stike lahko povežete v možnosti Star, Triangle ali Star z nevtralnimi možnostmi.

Izbira trifazne relejne povezave je v veliki meri odvisna od posebnosti opreme, ki je z njo povezana kot obremenitev.

Povratni polprevodni releji se uporabljajo v električnih motorjih v ustreznem načinu. Izdelani so v trifazni izvedbi in vključujejo dve krmilni zanki.

Če je rele pomemben za spoštovanje polarnosti kontaktov, bo oznaka vedno označevala, kje je treba povezati fazo in nič

Električna vezja s TTR je potrebno zbrati šele po predhodni risbi na papirju, saj lahko nepravilno priključene naprave zaradi kratkega stika odpovedo.

Praktična uporaba naprav

Uporaba polprevodniških relejev je precej obsežna. Zaradi visoke zanesljivosti in pomanjkanja potrebe po rednem vzdrževanju so pogosto nameščeni na težko dostopnih mestih opreme.

Pri številnih relejih je potrebno ožičenje krmilnega vezja upoštevati skladnost s polarnostjo, ki jo je treba upoštevati pri namestitvi opreme

Glavna področja uporabe TTR so:

  • sistem termoregulacije z uporabo grelnih elementov;
  • vzdrževanje stabilne temperature v tehnoloških procesih;
  • nadzor transformatorjev;
  • nadzor razsvetljave;
  • sheme senzorjev gibanja, razsvetljave, foto senzorjev za ulično razsvetljavo itd .;
  • nadzor motorja;
  • neprekinjeno napajanje.

S povečevanjem avtomatizacije gospodinjskih aparatov postajajo polprevodniški releji vse pogostejši in razvoj polprevodniških tehnologij nenehno odkriva nova področja njihove uporabe.

Po želji lahko sestavite polprevodniški rele z lastnimi rokami. Podrobnejša navodila so predstavljena v tem članku.

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Predstavljeni videoposnetki bodo pomagali bolje razumeti delovanje polprevodniških relejev in se seznaniti z načini njihove povezave.

Praktični prikaz delovanja najenostavnejšega polprevodniškega releja:

Analiza tipov in lastnosti polprevodniških relejev:

Preskušanje dela in stopnja ogrevanja TTR:

Skoraj vsakdo lahko montira električni tokokrog iz polprevodniškega releja in senzorja.

Načrtovanje delovnega načrta zahteva osnovno znanje o elektrotehniki, saj lahko nepravilno priključitev povzroči električni udar ali kratek stik. Ampak kot rezultat pravilnih ukrepov, lahko dobite veliko koristnih gospodinjskih aparatov.

Ali lahko kaj dodate ali imate kakršna koli vprašanja glede povezave in uporabe polprevodniških relejev? O publikaciji lahko pustite komentarje, sodelujete v razpravah in delite svoje izkušnje z uporabo teh naprav. Obrazec za komunikacijo je v spodnjem bloku.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Električar