Твърдотелни релета

твърдотелни релета. Устройство и работа. Видове и характеристики

За да се осигури свързването на различни електрически устройства по безконтактен начин, се използват полупроводникови релета, които станаха популярни в индустрията. Те се използват за създаване на надеждно оборудване с малки размери. Основният недостатък на такива устройства е тяхната висока цена.

Реле в твърдо състояние осигурява комуникация между електрически вериги с високо и ниско напрежение с помощта на полупроводникови елементи.

Принципът на работа и конструктивните характеристики

Има много версии на модели на такива устройства, но в тяхната структура те се различават малко. Тези незначителни разлики не влияят на принципа им на действие, тъй като по същество е един и същ.

Ще разберем характеристиките на управлението на електрически уреди с помощта на твърдотелно реле. Те се различават от конвенционалните релета по липсата на механични затварящи и отварящи контакти. Вместо това релето в твърдо състояние използва полупроводникови елементи като транзистор или триак.

Принципът на действие на релето е да отваря и затваря веригата, която предава напрежение. Това се прави от активатор, тоест твърдотелно устройство. Видът на силовия елемент зависи от свойството на тока, който може да бъде както променлив, така и постоянен. За постоянен ток се използват транзистори, за променлив - тиристори и триаци.

Токът протича през транзистора. Триакът може да пропуска ток в двете посоки, точно като тиристора.

Към входа се подава електрически сигнал, след което преминава към оптична изолация, базирана на светодиода. Оптичната изолация ви позволява да изолирате входната верига отмеждинна и изходна верига. След това задействащата верига поема контрола върху превключването на изхода на полупроводниковото реле.

Превключващата верига доставя напрежение към товара, представен от транзистор или триак. Защитната схема е необходима за надеждната работа на релето при различни натоварвания.

Видове полупроводникови релета

Има много различни типове такива релета, които се различават по своите характеристики на превключване и управляващо напрежение.

DC релетата се използват в мрежа с постоянно напрежение в диапазона 3-32 вата, характеризират се с повишени специфични свойства, LED индикатори и повишена надеждност. Много модели могат да работят в широк диапазон от работни температури: -30 +70 градуса.
AC релетата имат характеристика на намалени електромагнитни смущения, липса на шум по време на работа, ниска консумация на енергия и висока скорост. Диапазонът на мощността е от 90 до 250 вата.
Релета с ръчно управление, позволяват самоконфигуриране на вида на действие.

Според вида на натоварването релето се разделя на:

Еднофазен.
3-фазен.

Еднофазният дизайн дава възможност за свързване на електрически ток в диапазона от 10 до 120 ампера или от 100 до 500 ампера. Управлението се осъществява чрез аналогов сигнал и променливо съпротивление.

Трифазните версии се използват за свързване на ток към три фази едновременно. Те могат да работят в диапазона от 10-120 ампера. Сред тях има устройства от обратен тип, които се различават по обозначение и безконтактно превключване. Тяхната задача е да осъществят надеждна връзка на всички вериги поотделно.

За защита на релето от фалшивиоперации се използват специални устройства.

Използват се при стартиране и работа на асинхронен електродвигател. Когато избирате такова устройство, трябва да направите необходимия резерв на мощност. За защита на релето от пренапрежения се използва и бързодействащ предпазител или варистор.

Трифазните релета имат по-дълъг експлоатационен живот от еднофазните релета. Превключването се извършва след преминаване на тока през нулевата граница.

Според методите на превключване релетата се разделят на:

Реле за капацитивни и индуктивни товари.
Релета за мигновени операции, използвани при необходимост от бърза връзка.
С фазово управление, което дава възможност за регулиране на осветлението, нагревателните елементи.

Според конструктивните характеристики релетата се разделят на:

С възможност за монтаж на DIN шина.
За преходни лайсни, универсален.

Плюсове и минуси

Благодарение на този принцип на работа, ние получаваме редица предимства и недостатъци.

Ползи

Без щракане при превключване. Въпреки че липсата на звукова индикация за някой може да е минус.
Полупроводниковите полупроводникови релета не искрит, не тракат или механично се износват, което води до експлоатационен живот от поне десетки години без никаква поддръжка.
Благодарение на свойствата на полупроводниковите елементи, превключването е възможно с минимални смущения.
Високата скорост позволява включване, когато напрежението премине през нула. И когато е изключен, триакът не се затваря веднага, а точно когато токът преминава през нула, което също намалява нивото на смущения.
Ниска консумация на енергия поради факта, че нямаелектромагнитна връзка. Използването на полупроводници може да намали консумацията на електрическа енергия с 90%.
Полупроводниковите релета са с малки размери, което ги прави лесни за инсталиране и транспортиране.
Дълъг експлоатационен живот, устройство без поддръжка.
Широка гама от приложения за различни видове устройства и инструменти.
Възможността за изпълнение на голям брой операции (повече от един милиард).
Осигурява надеждна изолация на входните вериги и силовите вериги една от друга.
Подобрява производителността на устройството.
Механичната якост се изразява в херметичен дизайн, устойчивост на вибрации и удари.

Недостатъци

Изглежда, че е време да смените механичните релета на твърдотелни навсякъде и навсякъде. Но не бързайте. Тук има една уловка. Един порядък по-голямо напрежение пада върху отворен полупроводников елемент, отколкото върху затворените контакти на конвенционално реле, а именно около два волта. Изглежда глупост, само един процент от напрежението в контакта. Но да кажем, че работим с нагревател от два киловата, който черпи около 10 ампера ток.

Каква мощност тогава ще бъде разпределена на прехваленото твърдотелно реле? Умножаваме 10 по 2 и получаваме цели 20 вата. За съжаление не можете без добър радиатор. И каква мощност ще се освободи по време на късо съединение, обикновено е страшно да си представим. Полупроводниците ще се стопят незабавно, много по-бързо, отколкото конвенционален прекъсвач в разпределително табло ще се задейства.

Само високоскоростни предпазители могат да спасят полупроводниковите релета от вредното въздействие на късо съединение. В допълнение към голямото генериране на топлина, твърдото реле има още еднонедостатък. Той излъчва по-малко смущения, но в същото време самият той се страхува от смущения. И за защита срещу тях, верига от резистор и кондензатор е свързана успоредно на полупроводниковия елемент.

И дори когато полупроводниковият елемент е затворен, релето все още преминава през ток от няколко милиампера. За електрически нагревател това със сигурност не е страшно, но например компактна флуоресцентна лампа може да започне да мига. На практика можете да видите как топлината пречи на приложимостта на твърдото реле.

Обхват на приложение

Полупроводниковите релета са широко използвани. Те работят там, където е необходимо да се свърже индуктивен товар. Основните области на използване на разглежданите релета:

Системи с контрол на температурата чрез нагревателни елементи.
Поддържане на еднаква температура в процесите и технологиите на индустриалното производство.
Свързване на управляващи вериги.
Сменете магнитните стартери с обратно действие.
Управление на електрически двигател.
Контрол на температурата на трансформатори и други устройства.
Регулиране на нивото на светлината.

Как да изберем полупроводникови релета

За закупуване на този тип реле е препоръчително да посетите специализиран магазин за електронни стоки. Там квалифицирани специалисти ще помогнат при избора на подходящо реле във всички отношения.

При избора се препоръчва да се вземат предвид следните свойства на релето:

тип реле.
Налични монтажи.
Материал на тялото.
Скорост на работа.
Наличието на спомагателни функции.
Фирма производител.
Мощност.
Консумация на електроенергия.
Размери.

Има важен съвет при закупуване на реле. Препоръчват се полупроводникови релетас резерв на мощност от няколко пъти. В противен случай дори леко превишаване на мощността ще деактивира релето.

За да предпазите релето от неизправности, се препоръчва използването на специални предпазители. Има няколко вида предпазители за защита на полупроводникови релета:

g R – използвани в широк диапазон на мощност, имат повишена производителност.
g S - използва се за всякакъв ток, предпазва полупроводниците от високи мрежови натоварвания.
a R – защита на полупроводниците от късо съединение.

Такива предпазители не са евтини, цената им е приблизително равна на цената на самото реле. Въпреки това си заслужава, тъй като осигуряват ефективна релейна защита срещу повреда. Има и други видове предпазители, принадлежащи към класове B, C, D. Те се различават по това, че осигуряват защита с ниско качество и на по-ниска цена.

Релетата в твърдо състояние се нагряват бързо по време на работа. При прекомерно нагряване превключването става с отклонение от нормалния режим, токът намалява. Когато достигне 65 градуса, релето изгаря. Следователно, за нормална работа на релето е необходим охлаждащ радиатор, както и токов запас от 3-4 пъти номиналната стойност. Когато се използва реле за управление на скоростта на електродвигателите, маржът на тока трябва да се увеличи до 8-10 пъти.