Твердотельное реле: устройство, принцип работы, назначение
a:2:{s:4:»TEXT»;s:10358:»В твердотельных реле, выпускающихся серийно, используются тиристоры и транзисторы, способствующие переключению токов до сотен ампер. По сравнению с электромеханическими, твердотельные реле обладают более высокой скоростью переключения. Однако они менее пригодны к работе в условиях кратковременных перегрузок.
Принцип действия
В https://techtrends.ru/catalog/tverdotelnye-rele/» target=»_blank»>твердотельных реле взаимодействие управляющего сигнала с управляемым происходит путем формирования гальванической развязки – как правило, с помощью оптрона. Управляющее напряжение подает питание на светодиод, а он, в свою очередь, освещает фотодиод, и с помощью тока последнего включается МОП или тиристор, управляющий нагрузкой. Тиристоры и симисторы используются в устройствах, применяемых при переменном токе, а транзисторы – в приборах с постоянным током. Также применяются и специализированные оптоэлектронные приборы – оптотиристоры и фототиристоры.
Структура ТТР включает:
вход – первичная цепь, состоящая из резистора на постоянном изоляторе, имеющего последовательное подключение. Главной функцией входной цепи является принятие сигнала и передача его устройству реле, коммутирующему нагрузку;
оптическая развязка – используется для изоляции входной и выходной сети переменного тока;
триггерная цепь – отдельный элемент, обрабатывающий входной сигнал и переключающий выход;
цепь переключателя – подает силу напряжения, включает в себя транзистор, симистор и кремниевый диод;
цепь защиты – может быть внешней или внутренней, защищает устройство от сбоев или появления ошибок.
Для коммутации индуктивной нагрузки при помощи твердотельного реле необходимо увеличить запас тока не менее, чем в 6–8 раз.
Преимущества и области применения
Сравнивая твердотельные реле с электромеханическими, следует отметить такие достоинства первых, как:
малые габариты;
экономия электроэнергии;
отсутствие необходимости дополнительного техобслуживания;
высокая скорость переключения;
длительный срок эксплуатации;
бесшумность;
возможность применения в различных приборах;
производительность;
отсутствие искры и скачка напряжения;
низкая чувствительность к неблагоприятным условиям.
Твердотельные реле нашли широкое применение. Они используются в тех случаях, когда требуется коммутировать индуктивную нагрузку. Как правило, это устройство служит для:
сохранения постоянной температуры в технологическом процессе;
коммутации цепи управления;
контроля нагрева трансформаторов и других приборов;
регулировки степени освещения;
управления электродвигателями.
Также ТТР применяется в системах, производящих регулирование температуры с помощью ТЭНа, а также при замене пускателей реверсного бесконтактного типа.
Разновидности твердотельных реле
Существуют различные виды ТТР, имеющие некоторые особенности коммутируемого и контролирующего напряжения:
Твердотельное реле постоянного тока – применяют при условии постоянного электричества, диапазон которого может составлять 3–32 Вт. Этот вид отличается высокой надежностью, светодиодной индикацией и повышенными отдельными характеристиками. Многие модели подобных реле могут работать при температуре от -30 до +70°C.
Реле переменного тока имеют рабочий диапазон от 90 до 250 Вт, низкий уровень шума и электромагнитных помех, обладают высокой скоростью работы. Кроме того, их характерной особенностью является низкое потребление электрической энергии.
ТТР с ручным управлением, которое дает возможность настроить тип работы.
Соответственно с типом нагрузки различают однофазные и трехфазные твердотельные реле.
Однофазные реле применяются для коммутации электричества в интервале 10–120 A или 100–500 A. Управление происходит с помощью переменного резистора и аналогового сигнала.
Трехфазные ТТР коммутируют ток одновременно на 3 фазы. Их рабочий диапазон составляет 10–120 A. Среди 3-фазных реле отдельно стоят устройства реверсивного типа, отличающиеся бесконтактной коммутацией и маркировкой. Они надежно коммутируют каждую цепь по отдельности. Специальные элементы надежно предохраняют реле от ошибочных включений. Они применяются в процессе запуска и работы асинхронного двигателя, производящего их реверс.
Для предупреждения возникновения перенапряжения во время применения реле необходимо купить быстродействующий предохранитель или варистор.
В сравнении с однофазными, трехфазные реле имеют более долгий срок использования.
Согласно способу коммутации, ТТР делятся на:
реле, которые выполняют нагрузки редуктивного и емкостного типа;
устройства с моментальным или случайным срабатыванием, использующиеся в тех случаях, когда необходимо мгновенное включение;
реле с фазовым управлением, позволяющие выполнять настройку ламп накаливания и нагревательных элементов.
По конструкции ТТР подразделяются на те, которые устанавливаются на ДИН-рейки, и универсальные, монтируемые на планки переходного типа.
«;s:4:»TYPE»;s:4:»HTML»;}
Твердотельное реле: устройство, принцип работы, назначение
Твердотельные реле – это электронные устройства, которые медленно, но уверенно вытесняют из технической ниши такие коммутационные аппараты, как силовые электромагнитные реле и контакторы. Все это благодаря своим высоким коммутационным свойствам. Далее мы рассмотрим устройство, принцип работы и назначение твердотельных реле.
Область применения
Данные аппараты применяются в промышленной автоматике, телеметрии, горных и металлургических механизмах, химической промышленности, медицинском оборудовании, военной электронике и прочих сферах.
Из названия “твердотельный” подразумевается отсутствие каких либо подвижных частей. Вместо контактной группы их заменяет электронный силовой ключ. Благодаря чему этот тип аппарата не создает дугу во время коммутации. Данное свойство очень полезно при использовании в химической промышленности, в местах сильной загазованности, а также в тех местах где содержание абразивной пыли велико. Также время реакции на поступивший сигнал должно быть моментальным, тысячные доли миллисекунды, отсутствие гистерезиса, широкий температурный диапазон, бесшумность коммутации.
Особенности устройств
Отсутствие переходных процессов в виде дуги и искр увеличивает время эксплуатации в несколько раз. Если обычный контакт, в лучшем случае, рассчитан на 500 тысяч коммутаций, то силовой электронный элемент не имеет таких данных. Даже при более высокой стоимости, электронные реле выгоднее использовать еще и с точки зрения экономии, ведь для их включения и выключения необходимо меньше потратить электроэнергии по сравнению с традиционным электромагнитным реле, и управление мощной нагрузкой происходит непосредственно микросхемами.
Номенклатура типов изделий довольно большая: от миниатюрных размеров до устройств, управляющих двигателями исполнительных механизмов. Также разница и в типе коммутируемого напряжения, на постоянное и переменное. Это необходимо учитывать при выборе твердотельного реле.
У каждого устройства есть свои слабые стороны, и твердотельные реле не исключение. Ахиллесова пята электронных ключей – это чувствительность к току нагрузки, превышение которого электронные компоненты тяжело переживают, а при превышении в несколько раз, и вовсе выходят из строя. Поэтому при подборе или замене аппарата, необходимо ответственно подойти и к защите ключа защитными устройствами. Нужно выбирать ключи в два или три раза большим током, от коммутируемой нагрузки. Помимо этого важно снабдить силовую цепь предохранительными плавкими вставками или быстрыми специальными автоматами класса В.
Конструкция
Устройство твердотельного реле – это электронная плата, состоящая из силового ключа, элемента развязки и узла управления. В качестве силовых элементов могут быть использованы:
- для цепей постоянного тока: транзисторы, полевые транзисторы, составные транзисторы MOSFET или модули IGBT.
- для управления цепями с переменным напряжением устанавливают симисторные ключи или тиристорные сборки.
В качестве элемента развязки устанавливают оптроны — это устройство состоит из светоизлучающего элемента и фото приемника, разделенных прозрачным диэлектриком. Узел управления представляет собой схему стабилизации напряжения и тока для светоизлучающего элемента в оптроне.
Как видно из схемы, входы управления под номерами 3 и 4, а выход – клеммы 1 и 2. В данной схеме входной сигнал может быть от 70 вольт до 280 переменного напряжения, а напряжение на нагрузке может достигать 480 вольт. Не имеет значения, на каком контакте расположен потребитель, до или после реле.
Условное обозначение твердотельного реле на схеме может выглядеть так (для увеличения нажмите на картинку):
Что касается схемы подключения, в ней аппарат установлен после нагрузки, соединяя его с землей. При таком подключении в случае короткого замыкания на землю, реле исключается из цепочки протекания тока.
Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно демонстрируется, как работает твердотельное реле и из чего оно состоит:
Вот мы и рассмотрели назначение, область применения и конструкцию твердотельного реле. Надеемся, предоставленная информация была полезной и понятной!
Наверняка вы не знаете:
Твердотельные реле принцип работы, разновидности, достоинства и недостатки
Обычные промежуточные реле – это электромеханическое устройство. На его катушку подается напряжение, она притягивает к себе подвижную планку с контактами, которые замыкаются или переключаются.
Само наличие движущихся деталей в этом устройстве снижает его надежность. Контакты не только подгорают и окисляются. Со временем они теряют способность прижиматься друг к другу с подпружиниванием, что приводит к появлению переходного сопротивления или полному исчезновению контакта.
Электромеханические реле чувствительны к пыли и влаге. Существуют герметичные модели, но у них нет возможности для ревизии контактов. Это значит, что при их ухудшении реле придется выбросить.
Ресурс любого из современных реле, хоть и исчисляется в десятках тысяч включений, все же ограничен. А если реле должно срабатывать по сотне раз в сутки? Его ресурс быстро выработается, и устройство превратится в расходный материал, требуя постоянной замены. А если сбои в работе недопустимы?
Вот тут на помощь и приходит реле, называемое твердотельным.
Устройство твердотельного реле
Название «твердотельное реле» на русском языке может быть сокращено до аббревиатуры ТТР. По-английски же это звучит Solid State Relay или SSR.
Это – полностью полупроводниковое устройство, из механики имеющее только контактную систему для подключения внешних проводников. Пайку ТТР не переносят, так как при работе нагреваются, поэтому все присоединения проводов выполняются на винтовых клеммах.
Все элементы ТТР расположены внутри герметически закрытого и не разборного корпуса. Поэтому оно и носит такое название, поскольку представляет собой единое «твердое тело», и не предполагает выполнения ремонта или обслуживания.
Функционально само реле можно разделить на несколько подряд расположенных блоков или цепей.
Первая цепь: входная. Она преобразует входное управляющее напряжение к величине, приемлемой для выполнения переключений. Попутно она дополнительно может выполнять функцию защиты от импульсных помех, защиты от изменения полярности (при выпрямленном управляющем сигнале).
Минимально входная цепь содержит резистор для подавления лишнего напряжения постоянного тока, плюс – выпрямительный мост для выпрямления переменного тока.
Вторая цепь: оптическая развязка. У электромеханического реле входная и выходная цепь разделены конструктивно, так как катушка управления никак не связана с контактной системой. Для гальванического развязывания цепей управления с коммутируемыми цепями, которые могут питаться от разных источников, используется электронный прибор – оптрон. В нем этот процесс происходит за счет использования света для передачи команды управления.
Третья цепь, принимая сигнал от оптрона, запоминает его. Она представляет собой электронный ключ – триггер.
И, наконец, последняя – переключающая цепь. Она подает напряжение на выход реле, для чего рассчитывается на номинальное напряжение нагрузки.
Для разного характера нагрузки используются принципиально разные электронные компоненты для передачи напряжения управления. Для цепей постоянного тока достаточно транзисторного ключа. Но на переменном токе он работать не будет, для этих цепей применяют симисторы.
Поскольку выходной элемент переключающей цепи при работе реле пропускает ток нагрузки и от этого греется, он установлен на теплоотводе, являющемся частью корпуса реле.
Разновидности твердотельных реле
В первую очередь, эти реле, как и электромеханические, различаются по величине напряжения управления. А также, переменное (АС) оно или постоянное (DC). Величина напряжения, в отличие от электромеханики, может изменяться в некоторых пределах, а не иметь фиксированное значение.
От этих же реле оно унаследовало и другой параметр: величина выходного тока. Род тока зависит от того, что используется в реле в качестве ключевого элемента: транзистор или симистор. В этом их отличие от электромеханики, контакты которой могут быть всеядными. В качестве рабочего напряжения для выхода, управляющего нагрузкой, также указывается его диапазон.
Твердотельные реле могут управлять как однофазной, так и трехфазной нагрузками. То есть, манипулировать работой электродвигателей. Конечно, до коммутации токов мощных моторов им далеко, но маломощных электродвигатель задвижки вполне по силам. А чтобы иметь возможность эту задвижку как открывать, так и закрывать, используется твердотельное реле с реверсом. При этом одна фаза проходит всегда напрямую, а две другие меняются местами в зависимости от того, на каком из двух входов появился сигнал управления.
Достоинства и недостатки твердотельных реле
Основным недостатком ТТР можно назвать их стоимость, превышающую цену электромеханических аналогов. А также – обеспечение соответствующего теплового режима. Перегрев приводит к выходу из строя.
Достоинств больше:
— Повышение надежности работы (поставил и забыл).
— В десятки раз больший срок службы.
— Способность без вреда для себя переносить перегрузки до 200% по номинальному току. То, что у электромеханического реле приводит к подгоранию или выходу из строя контактов, у твердотельного вызывает срабатывание защиты от перегрузки.
— Возможность массового применения в бытовой аппаратуре.
— Способность работать в любом положении в пространстве, что для некоторых реле нежелательно или даже недопустимо.
— Встроенная защита от импульсных помех, которых с каждым днем становится все больше. Само же реле создает меньше помех при коммутации, так как искрение между контактами отсутствует по принципу работы.
— Высокое быстродействие, что позволят выполнять цикл включение/отключение на очень короткий период.
И, самое главное, учитывая темпы развития промышленной электроники: за этими реле – будущее. Поэтому не за горами тот день, когда все электромеханические реле станут твердотельными.
Практическое применение и схемы подключения твердотельного реле
Классические пускатели и контакторы постепенно уходят в прошлое. Их место в автомобильной электронике, бытовой технике и промышленной автоматике занимает твердотельное реле – полупроводниковое устройство, в котором отсутствуют какие-либо подвижные части.
Приборы имеют различные конструкции и схемы подключения, от которых зависят их сферы применения. Прежде чем использовать устройство, необходимо разобраться в его принципе действия, узнать об особенностях функционирования и подключения разных видов реле. Ответы на обозначенные вопросы подробно изложены в представленной статье.
Содержание статьи:
Устройство твердотельного реле
Современные твердотельные реле (ТТР) представляют собой модульные полупроводниковые приборы, являющиеся силовыми электропереключателями.
Ключевые рабочие узлы этих устройств представлены симисторами, тиристорами или транзисторами. ТТР не имеют подвижных частей, чем отличаются от электромеханических реле.
Размер твердотельного реле во многом зависит от максимально допустимой нагрузки и возможности отводить тепло путем теплопередачи и конвекции (+)
Внутреннее устройство этих приборов может сильно различаться в зависимости типа регулируемой нагрузки и электрической схемы.
Простейшие твердотельные реле включают такие узлы:
- входной узел с предохранителями;
- триггерная цепь;
- оптическая (гальваническая) развязка;
- переключающий узел;
- защитные цепи;
- узел выхода на нагрузку.
Входной узел ТТР представляет собой первичную цепь с последовательно подключенным резистором. Предохранитель в эту цепь встраивается опционально. Задача узла входа – принятие управляющего сигнала и передача команды на коммутирующие нагрузку переключатели.
При переменном токе для разделения контролирующей и основной цепи применяют гальваническую развязку. От её устройства во многом зависит принцип работы реле. Ответственная за обработку входного сигнала триггерная цепь может включаться в узел оптической развязки или располагаться отдельно.
Защитный узел препятствует возникновению перегрузок и ошибок, ведь в случае поломки прибора может выйти из строя и подключенная техника.
Основное предназначение твердотельных реле – замыкание/размыкание электрической сети с помощью слабого управляющего сигнала. В отличие от электромеханических аналогов, они имеют более компактную форму и не производят в процессе работы характерных щелчков.
Принцип работы ТТР
Работа твердотельного реле довольно проста. Большинство ТТР предназначено для управления автоматикой в сетях 20-480 В.
Оптическая развязка позволяет создавать управленческие сигналы минимальной мощности, что критически важно для датчиков, работающих от автономных источников питания (+)
При классическом исполнении в корпус прибора входит два контакта коммутируемой цепи и два управляющих провода. Их количество может изменяться при увеличении количества подключенных фаз. В зависимости от наличия напряжения в управляющей цепи, происходит включение или выключение основной нагрузки полупроводниковыми элементами.
Особенностью твердотельных реле является наличие небесконечного сопротивления. Если контакты в электромеханических устройствах полностью разъединяются, то в твердотельных отсутствие тока в цепи обеспечивается свойствами полупроводниковых материалов.
Поэтому при повышенных напряжениях возможно появление небольших токов утечки, которые могут негативно сказаться на работе подключенной техники.
Классификация твердотельных реле
Сферы применения реле разнообразны, поэтому и их конструктивные особенности могут сильно отличаться, в зависимости от потребностей конкретной автоматической схемы. Классифицируют ТТР по количеству подключенных фаз, виду рабочего тока, конструктивным особенностям и типу схемы управления.
По количеству подключенных фаз
Твердотельные реле используются как в составе домашних приборов, так и в промышленной автоматике с рабочим напряжением 380 В.
Поэтому эти полупроводниковые устройства, в зависимости от количества фаз, разделяются на:
- однофазные;
- трехфазные.
Однофазные ТТР позволяют работать с токами 10-100 или 100-500 А. Их управление производится с помощью аналогового сигнала.
К трехфазному реле рекомендуется подключать провода различных цветов, чтобы при монтаже оборудования можно было правильно их присоединить
Трехфазные твердотельные реле способны пропускать ток в диапазоне 10-120 А. Их устройство предполагает реверсивный принцип функционирования, который обеспечивает надежность регуляции одновременно нескольких электрических цепей.
Часто трехфазные ТТР используются для обеспечения работы асинхронного двигателя. В его электросхему управления обязательно включаются быстрые предохранители из-за высоких пусковых токов.
По виду рабочего тока
Твердотельные реле нельзя настроить или перепрограммировать, поэтому они могут нормально работать только при определенном диапазоне электропараметров сети.
В зависимости от потребностей ТТР могут управляться электроцепями с двумя видами тока:
- постоянным;
- переменным.
Аналогично можно классифицировать ТТР и по виду напряжения активной нагрузки. Большинство реле в бытовых приборах работают с переменными параметрами.
Постоянный ток не используется в качестве основного источника электроэнергии ни в одной стране мира, поэтому реле такого типа имеют узкую сферу применения
Устройства с постоянным управляющим током характеризуются высокой надежностью и используют для регуляции напряжение 3-32 В. Они выдерживают широкий диапазон температур (-30..+70°С) без значительного изменения характеристик.
Реле, регулирующиеся переменным током, имеют управляющее напряжение 3-32 В или 70-280 В. Они отличаются низкими электромагнитными помехами и высокой скоростью срабатывания.
По конструктивным особенностям
Твердотельные реле часто устанавливают в общий электрощит квартиры, поэтому многие модели имеют монтажную колодку для крепления на DIN-рейку.
Кроме того, существуют специальные радиаторы, располагающиеся между ТТР и опорной поверхностью. Они позволяют охлаждать прибор при высоких нагрузках, сохраняя его рабочие характеристики.
Реле крепиться на DIN-рейку преимущественно через специальный кронштейн, который имеет и дополнительную функцию – отводит излишки тепла при работе прибора
Между реле и радиатором рекомендуется наносить слой термопасты, который увеличивает площадь соприкосновения и увеличивает теплоотдачу. Существуют и ТТР, предназначенные для крепления к стене обычными шурупами.
По типу схемы управления
Не всегда принцип работы регулируемой реле техники требует его мгновенного срабатывания.
Поэтому производители разработали несколько схем управления ТТР, которые используются в различных сферах:
- Контроль «через ноль». Такой вариант управления твердотельным реле предполагает срабатывание только при значении напряжения, равном 0. Используется в устройствах с емкостной, резистивной (нагреватели) и слабой индуктивной (трансформаторы) нагрузкой.
- Мгновенное. Используется при необходимости резкого срабатывания реле при подаче управляющего сигнала.
- Фазовое. Предполагает регулирование выходного напряжения методом изменения параметров управляющего тока. Применяется для плавного изменения степени нагрева или освещения.
Твердотельные реле различаются и по многим другим, менее значимым, параметрам. Поэтому при покупке ТТР важно разобраться в схеме работы подключаемой техники, чтобы приобрести максимально соответствующее ей регулировочное устройство.
Обязательно должен быть предусмотрен запас мощности, потому что реле имеет эксплуатационный ресурс, который быстро расходуется при частых перегрузках.
Преимущества и недостатки ТТР
Твердотельные реле не зря вытесняют с рынка обычные пускатели и контакторы. Эти полупроводниковые приборы обладают множеством преимуществ перед электромеханическими аналогами, которые заставляют потребителей останавливать выбор именно на них.
Реле для микросхем имеет компактные размеры и сильно ограничены по максимально пропускаемому току. Крепятся они преимущественно путем припаивания специальных ножек
К таким достоинствам относят:
- Низкое потребление электроэнергии (на 90% меньше).
- Компактные габариты, позволяющие монтировать устройства в ограниченном пространстве.
- Высокая скорость запуска и отключения
- Пониженная шумность работы, отсутствуют характерные для электромеханического реле щелчки.
- Не предполагается техническое обслуживание.
- Длительный срок службы благодаря ресурсу в сотни миллионов срабатываний.
- Благодаря широким возможностям по модификации электронных узлов, ТТР имеют расширенные сферы применения.
- Отсутствие электромагнитных помех при срабатывании.
- Исключается порча контактов вследствие их механического удара.
- Отсутствие прямого физического контакта между цепями управления и коммутации.
- Возможность регулирования нагрузки.
- Наличие в импульсных ТТР автоматических цепей, защищающих от перегрузок.
- Возможность использования во взрывоопасных средах.
Указанных преимуществ твердотельных реле не всегда достаточно для нормальной работы оборудования. Именно поэтому они ещё не полностью вытеснили электромеханические контакторы.
Для стабильной работы мощных твердотельных реле важен эффективный отвод тепла, потому что при повышенных температурах резко искажается напряжение нагрузки (+)
ТТР имеют и недостатки, которые не позволяют им использоваться во многих случаях.
К минусам относят:
- Невозможность работы большинства устройств с напряжениями свыше 0,5 кВ.
- Высокая стоимость.
- Чувствительность к высоким токам, особенно в пусковых цепях электродвигателей.
- Ограничения по использованию в условиях повышенной влажности.
- Критическое снижение рабочих характеристик при температурах ниже 30°С мороза и выше 70°С тепла.
- Компактный корпус приводит к избыточному нагреву устройства при стабильно высоких нагрузках, что требует применения специальных устройств пассивного или активного охлаждения.
- Возможность расплавления устройства от нагрева при коротком замыкании.
- Микротоки в закрытом состоянии реле могут быть критическими для работы оборудования. Например, подключенные в сеть люминесцентные лампы могут периодически вспыхивать.
Таким образом, твердотельные реле имеют определенные сферы применения. В цепях высоковольтного промышленного оборудования их использование резко ограничено из-за несовершенных физических свойств полупроводниковых материалов.
Однако в бытовой технике и автомобильной промышленности ТТР занимают прочные позиции за счет своих положительных свойств.
Возможные схемы подключений
Схемы подключения твердотельных реле могут быть самые разнообразные. Каждая электрическая цепь строится, исходя из особенностей подключаемой нагрузки. В схему могут добавляться дополнительные предохранители, контроллеры и регулирующие устройства.
Благодаря тому, что цепи управления и нагрузки в приборе не перекрываются, их электрические характеристики могут отличаться любыми параметрами (+)
Далее будут представлены наиболее простые и распространенные схемы подключения ТТР:
- нормально-открытая;
- со связанным контуром;
- нормально-закрытая;
- трехфазная;
- реверсивная.
Нормально-открытая (разомкнутая) схема – реле, нагрузка в котором находится под напряжением при наличии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в отключенном состоянии при обесточенных входах 3 и 4.
Перед покупкой реле необходимо определиться с требуемым типом его первоначального состояния (замкнутое или разомкнутое), чтобы обеспечить правильную работу подключенной техники (+)
Нормально-замкнутая схема – подразумевается реле, нагрузка в котором находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в рабочем состоянии при обесточенных входах 3 и 4.
Существует схема подключения твердотельного реле, в которой управляющее и нагрузочное напряжение одинаково. Такой способ можно использовать одновременно для работы в сетях постоянного и переменного тока.
Трехфазные реле подключаются несколько по иным принципам. Контакты могут соединяться в вариантах «Звезда», «Треугольник» или «Звезда с нейтралью».
Выбор трехфазной схемы подключения реле во многом зависит от особенностей работы техники, подключенной к нему в качестве нагрузки
Реверсные твердотельные реле применяются в электродвигателях в соответствующем режиме. Они изготавливаются в трехфазном варианте и включают два контура управления.
Если для реле важно соблюдение полярности подключения контактов, то на маркировке всегда будет указано, куда подключать фазу и ноль
Собирать электрические цепи с ТТР необходимо только после их предварительной прорисовки на бумаге, потому что неверно подключенные устройства могут выйти из строя из-за короткого замыкания.
Практическое применение устройств
Сфера использования твердотельных реле довольно обширна. Из-за высокой надежности и отсутствия потребности в регулярном обслуживании их часто устанавливают в труднодоступных местах оборудования.
Во многих реле подключение проводов управляющего контура требует соблюдения полярности, что необходимо учитывать в процессе монтажа оборудования
Основными же сферами применения ТТР являются:
- система терморегуляции с применением ТЭНов;
- поддержание стабильной температуры в технологических процессах;
- контроль работы трансформаторов;
- регулировка освещения;
- схемы датчиков движения, освещения, и т.п.;
- управление электродвигателями;
- .
С увеличением автоматизации бытовой техники твердотельные реле приобретают все большее распространение, а развивающиеся полупроводниковые технологии постоянно открывают новые сферы их применения.
При желании, собрать твердотельное реле можно собственноручно. Подробная инструкция представлена в .
Выводы и полезное видео по теме
Представленные видеоролики помогут лучше понять работу твердотельных реле и ознакомиться со способами их подключения.
Практическая демонстрация работы простейшего твердотельного реле:
Разбор разновидностей и особенностей работы твердотельных реле:
Тестирование работы и степени нагрева ТТР:
Смонтировать электрическую цепь из твердотельного реле и датчика может практически каждый человек.
Однако планирование рабочей схемы требует базовых знаний в электротехнике, потому что неправильное подключение может привести к удару током или короткому замыканию. Зато в результате правильных действий можно получить массу полезных в быту приборов.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме подключения и применения твердотельных реле? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом использования таких устройств. Форма для связи находится в нижнем блоке.
Твердотельные реле. Устройство и работа. Виды и особенности
Для обеспечения подключения различных электрических устройств бесконтактным способом применяют твердотельные реле, которые стали популярными в промышленности. Они используются для создания надежного оборудования с малыми габаритами. Основным недостатком таких устройств называют их высокую стоимость.
Твердотельное реле обеспечивает связь между электрическими цепями высокого и низкого напряжения с помощью полупроводниковых элементов.
Принцип действия и особенности конструкции
Имеется множество исполнений моделей таких устройств, но по своей структуре они мало чем отличаются. Эти незначительные отличия не оказывают влияния на их принцип действия, так как он по сути дела один и тот же.
Разберемся в особенностях управления электроприборами с помощью твердотельного реле. От обычных реле они отличаются отсутствием механических замыкаемых и размыкаемых контактов. Вместо них в твердотельном реле используются полупроводниковые элементы, такие как транзистор, либо симистор.
Принцип работы реле состоит в размыкании и замыкании цепи, передающей напряжение. Это осуществляется активатором, то есть, твердотельным устройством. Вид силового элемента зависит от свойства тока, который может быть, как переменным, так и постоянным. Для постоянного тока применяются транзисторы, для переменного тока – тиристоры и симисторы.
Через транзистор проходит ток. Симистор может пропускать ток в обоих направлениях, так же, как и тиристор.
На вход подается электрический сигнал, далее он идет на оптическую развязку на основе светодиода. Оптическая развязка позволяет изолировать входную цепь от промежуточной и выходной цепи. Далее в действие вступает цепь триггера, которая обеспечивает управление переключением выхода твердотельного реле.
Цепь переключения подает напряжение на нагрузку, представленную транзистором, либо симистором. Цепь защиты необходима для надежности работы реле при разных нагрузках.
Виды твердотельных релеИмеется множество разных видов таких реле, отличающихся своими особенностями напряжения коммутации и контроля:
- Реле постоянного тока применяются в сети постоянного напряжения в интервале 3-32 ватта, характерны повышенными удельными свойствами, индикаторами на светодиодах, повышенной надежностью. Многие модели способны работать в широком интервале рабочих температур: -30 +70 градусов.
- Реле переменного тока, имеют особенность в пониженном уровне электромагнитных помех, не создают шума при эксплуатации, малый расход электроэнергии, и высокое быстродействие. Диапазон мощности составляет от 90 до 250 ватт.
- Реле с управлением вручную, дают возможность самостоятельной настройки типа действия.
По виду нагрузки реле разделяют на:
- Однофазные.
- 3-фазные.
Однофазное исполнение дает возможность подключать электрический ток в интервале от 10 до 120 ампер, либо от 100 до 500 ампер. Управление производится аналоговым сигналом и сопротивлением переменного типа.
3-фазные исполнения используют для подключения тока одновременно на трех фазах. Они могут работать в диапазоне 10-120 ампер. Среди них есть устройства реверсивного вида, отличающиеся обозначением и бесконтактной коммутацией. Их задача заключается в осуществлении надежного подключения всех цепей по-отдельности.
Чтобы защитить реле от ложных срабатываний, применяют специальные устройства.
Они применяются при запуске и эксплуатации асинхронного электромотора. При выборе такого устройства нужно сделать необходимый запас мощности. Для защиты реле от перенапряжений также применяется предохранитель быстрого действия, либо варистор.
Реле трехфазного исполнения имеют срок службы больше, чем 1-фазные реле. Коммутация осуществляется после перехода тока через нулевую границу.
По методам коммутации реле делятся:
- Реле для емкостных и индуктивных нагрузок.
- Реле для мгновенных срабатываний, применяются при необходимости быстрого подключения.
- С фазным управлением, дающим возможность регулировки освещения, нагревательных элементов.
По конструктивным особенностям реле делятся:
- С возможностью монтажа на рейку DIN.
- Для переходных планок, универсальные.
Благодаря такому принципу действия мы получаем ряд преимуществ и недостатков.
Преимущества
- Отсутствие каких-либо щелчков при переключении. Хотя отсутствие звуковой индикации для кого-то может быть и минусом.
- Полупроводниковые твердотельные реле не искрят, не дребезжат и механически не изнашиваются, благодаря чему получается срок службы как минимум десятки лет без какого-либо обслуживания.
- Благодаря свойствам полупроводниковых элементов, возможна коммутация с минимумом помех.
- Высокое быстродействие позволяет производить включение при переходе напряжения через ноль. А при выключении симистор закрывается не сразу, а ровно тогда, когда через ноль переходит ток, что тоже снижает уровень помех.
- Малый расход электрической энергии благодаря тому, что нет электромагнитной связи. Использование полупроводников позволяет снизить потребление электрической энергии на 90%.
- Твердотельные реле имеют небольшие габариты, что позволяет упростить его установку и транспортировку.
- Длительный срок работы, не требующий технического обслуживания устройства.
- Широкая сфера применения для различных типов устройств и приборов.
- Возможность осуществления большого количества срабатываний (более одного миллиарда).
- Обеспечивает надежную изоляцию цепей входа и силовых цепей между собой.
- Повышает производительность устройства.
- Механическая прочность выражается в герметичной конструкции, вибрационной и ударной стойкости.
Недостатки
Казалось бы, пора везде и всюду менять механические реле на твердотельные. Но не стоит торопиться. Есть здесь один подвох. На открытом полупроводниковом элементе падает на порядки большее напряжение, чем на замкнутых контактах обычного реле, а именно, около двух вольт. Казалось бы, ерунда, всего один процент от напряжения в розетке. Но, предположим, что мы управляем двухкиловаттным обогревателем, который потребляет ток около 10 ампер.
Какая же мощность тогда будет выделяться на хваленом твердотельном реле? Умножаем 10 на 2, и получаем целых 20 ватт. Без хорошего радиатора здесь, к сожалению, не обойтись. А какая мощность будет выделяться при коротком замыкании – вообще страшно представить. Полупроводники расплавятся моментально, намного быстрее, чем сработает обычный автоматический выключатель в распределительном щитке.
Спасти твердотельные реле от губительного влияния короткого замыкания смогут только быстродействующие предохранители. Кроме большого выделения тепла есть у твердотельного реле еще один недостаток. Помех оно излучает меньше, но при этом само боится помех. И для защиты от них параллельно полупроводниковому элементу подключается цепочка из резистора и конденсатора.
И даже когда полупроводниковый элемент закрыт, реле все равно пропускает ток в несколько миллиампер. Для электрообогревателя это конечно не страшно, а вот, например, компактная люминесцентная лампа может начать вспыхивать. Практически можно увидеть, как нагрев мешает применяемости твердотельного реле.
Сфера примененияТвердотельные реле применяются очень широко. Они работают там, где необходимо подключать индуктивную нагрузку. Основные области использования рассматриваемых реле:
- Системы с регулированием температуры нагревательными элементами.
- Поддержание одной температуры в процессах и технологиях промышленного производства.
- Подключение цепей управления.
- Заменяют магнитные пускатели реверсивного действия.
- Управление электродвигателями.
- Контроль температуры трансформаторов и других устройств.
- Регулировка уровня света.
Чтобы приобрести такой вид реле, рекомендуется посетить специализированный магазин электронных товаров. Там квалифицированные специалисты окажут помощь в подборе подходящего реле по всем параметрам.
При выборе рекомендуется учитывать такие свойства реле:
- Тип реле.
- Наличие креплений.
- Материал корпуса.
- Скорость работы.
- Наличие вспомогательных функций.
- Фирма изготовитель.
- Мощность.
- Расход электричества.
- Габаритные размеры.
Есть важный совет при покупке реле. Твердотельные реле рекомендуется устанавливать с запасом по мощности в несколько раз. В противном случае, даже небольшое превышение мощности выведет из строя реле.
Для защиты реле от неисправностей рекомендуется применять специальные предохранители. Имеется несколько видов предохранителей для защиты твердотельных реле:
- g R – применяются в широком интервале мощностей, имеют повышенное быстродействие.
- g S – применяются для любого тока, осуществляют защиту полупроводников от высоких нагрузок сети.
- a R – осуществляют защиту полупроводников от короткого замыкания.
Такие предохранители стоят недешево, их стоимость примерно равна цене самого реле. Однако это стоит того, так как они создают эффективную защиту реле от выхода из строя. Бывают и другие виды предохранителей, относящиеся к классам В, С, D. Они имеют отличия в том, что осуществляют защиту низкого качества, и меньшей ценой.
Во время работы твердотельные реле быстро нагреваются. При чрезмерном нагреве коммутация происходит с отклонением от нормального режима, ток снижается. При достижении 65 градусов, реле сгорает. Поэтому, для нормальной работы реле необходим радиатор охлаждения, а также запас по току в 3-4 раза больше номинала. При применении реле для регулирования скорости электродвигателей, запас по току следует повысить до 8-10 раз.
Похожие темы:
Твердотельное реле — как оно работает. Подключение устройств
Для качественной работы электролиний применяются реле напряжения. Они используются в цепях электротехники различного назначения. В последнее время производители стараются выпустить более усовершенствованные модели, при этом увеличивая их надежность и срок службы. Одним из таких вариантов является твердотельное реле.
Свою популярность данные виды приборов получили благодаря своим небольшим габаритам, устойчивости к нагрузкам, а также широкой областью применения.
Устройство твердотельное релеЧитайте также на сайте:
Твердотельное реле и его назначение
Устройство служит для смыкания и разъединения электрических цепей, имеющих высокий и низкий вольтаж. Они работают на основании магнитной катушки. Область использования таких реле безгранична. Твердотельное реле применяются в производстве, где нужно удерживать определенную температуру. Также их эксплуатируют в устройствах правления электродвигателями.
Приборы участвуют в системах освещения в разнообразных областях. Данные приспособления применяются в механизмах нагревания, с использованием электрических тэнов. Помимо этого устройства предназначены для коммутации электрических цепей в разнообразном электрооборудовании, а также выступают в качестве бесконтактных пускателей. Прибор может контролировать и тестировать электрооборудование, которое имеет нормированную величину некоторых параметров.
Виды твердотельного реле
Твердотельное реле подразделяются по нескольким показателям: особенностям производства и конструкции. По токовой характеристике реле могут использоваться в электрических цепях, имеющих постоянный и переменный ток. При этом коммутируемое напряжение может также иметь постоянную и переменную величину. По числу фаз твердотельное реле выпускается с одной или с тремя фазами.
Механизмы могут обладать реверсом. Метод крепления также может быть различный: на специальную монтажную рейку или на поверхность.
Устройства имеют три типа:
- Однофазные модели. В данных типах цепь разделяется посредством перехода на ноль. Твердотельное реле используется в электролиниях, обладающих силой тока 10 — 500 Ампер. Управление однофазными видами происходит несколькими методами.
- Трехфазные приборы. Сразу во всех фазах прибор обрабатывает токи, соответствующие величине 10 — 120А.
- Реверсивные приспособления. Эти универсальные средства устанавливаются в электросетях, в которых протекает постоянный и переменный ток. По своим особенностям они похожи на однофазные реле. При их использовании требуется защитный механизм, который защищает прибор от ошибочных сработок.
Твердотельное реле, плюсы и минусы устройства
Преимущество твердотельных реле в первую очередь заключается в его небольших размерах, что способствует экономию места в электрощитах, а также корпус устройства имеет высокую герметичность и устойчивость к вибрациям. Производители заявляют способность прибора срабатывать в количестве более миллиарда раз, при этом устройство обладает отличным показателем быстродействия.
Качественное твердотельное релеПоложительными качествами приспособления являются:
- сохранение работоспособности в различных условиях будут это бытовые электрические цепи или взрывоопасные объекты, так как данные приспособления обладают отличной защищенностью;
- твердотельное реле имеет минимизированное потребление энергии;
- в конструкцию реле не входят электромагнит и механические контакты, вследствие чего данное приспособление работает практически бесшумно;
- устройство не создает помех для другой аппаратуры;
- в результате использования прибора не нужно постоянного технического обслуживания, его срок службы рассчитан на несколько десятков лет.
Данный вид реле имеет увеличенный ресурс, который исключает износ механической и электрической части. Кроме этого контактные соединения прибора не подвержены окислению.
Однако помимо плюсов устройство имеет ряд негативных черт. Открытое устройство, пропуская повышенные токи при коммутационных процессах, перегревается. Одновременно с этим обязательно должна быть охладительная система во избежание тяжелых последствий.
Зависимость тока от показателя напряжения имеет нелинейную тенденцию. Если возникнет повреждение реле, происходит перекрывание соединений на входе. Устройство содержит в своем механизме полупроводниковые компоненты, что служит причиной задержки пропускной способности электротока по возвратному направлению. При использовании прибора в закрытом состоянии сопротивление повышается, что способствует утечке тока.
Экземпляры, предназначенные для использования в электролиниях, имеющих постоянный ток, должны быть установлены согласно полярности. Так как твердотельное реле должно обеспечивать повышенный темп срабатывания, в некоторых случаях рекомендуется их защита от ложных сработок.
Также к минусам изделия стоит отнести высокую чувствительность к повышенным нагрузкам. При превышении этого показателя в три раза и более, прибор выходит из строя.
Подключение твердотельного реле
При установке устройства необходимо учитывать некоторые рекомендации. Так при монтаже прибора следует знать, что напруга на входной части схемы должна соответствовать величине от 70-280В. При этом напряжение нагрузки нормируется до 480В. Размещение электрооборудования до или после описываемого устройства не столь важно.
В большинстве случаев прибор устанавливается позади нагрузки, с дальнейшим подсоединением к заземляющему проводнику. При данной схеме подключения остаются защищены внутренние части от короткого замыкания.
Самый простой способ подключения:
- в распределительном электрическом щитке производится разрывание фазы;
- в этот промежуток подсоединяется реле;
- к контактам соединяются провода, идущие от генератора, имеющего постоянный ток. Одновременно с этим необходимо соблюдать полярность.
Подсоединение цепи управления производится посредством пусковой кнопки. В данном случае требуется поступление напряжения для соединения цепи и раскрытия тиристора. При замкнутой цепи начинает светиться светодиодная лампочка. Зачастую твердотельное реле и источник питания устанавливаются на дин-рейку в электрических щитках.
Что такое твёрдотельное реле?
Устройство и параметры твёрдотельных реле
Радиоэлектроника развивается стремительными темпами и то, что совсем недавно использовалось повсеместно, в настоящее время кажется пережитком далёкой старины. Электромеханическое реле ещё активно используется, но на смену ему идёт принципиально новый электронный прибор – твёрдотельное реле.
В англоязычной технической литературе твердотельное реле (ТТР), имеет сокращённое обозначение SSR (Solid State Relays).
Твёрдотельное реле служит для управления силовыми цепями с помощью низковольтной цепи управления. В качестве коммутатора силовой цепи используются мощные ключи на полупроводниковых структурах, выполненных по типу: транзистора, тиристора или симистора.
По сути, твёрдотельное реле является аналогом всем знакомого электромеханического, но выполненного по полупроводниковой технологии.
Такие реле, в зависимости от типа, могут работать как в цепях переменного, так и постоянного тока.
Принцип работы твёрдотельного реле.
Работает твердотельное реле следующим образом: управляющий сигнал подаётся на светодиод. Оптическое излучение вызывает на фотоприёмнике (фотодиоде) появление ЭДС. Это напряжение подаётся на управляющую схему, которая вырабатывает сигнал для управления выходным ключом.
Таким образом, вся работа твёрдотельного реле осуществляется в нескольких ступенях разделённых между собой:
Входная цепь (излучающий диод).
Оптическая развязка.
Фотодиод с триггером управления (схема управления).
Цепь коммутации (симистор).
Цепь защиты выходного ключа (варистор и т.п.).
В зависимости от назначения и параметров твёрдотельного реле оно может иметь различное устройство. Как уже говорилось, в качестве силового ключевого элемента, который коммутирует ток нагрузки, может быть использован симистор, МДП-транзистор, тиристор, диод, биполярный транзистор или IGBT-транзистор. Благодаря этому в продаже можно найти твёрдотельное реле под любую задачу.
Основных параметров у твёрдотельного реле немного:
Коммутируемое напряжение Uмакс;
Коммутируемый ток Iмакс;
Управляющий сигнал;
Скорость переключения.
Качественные отличия твёрдотельных реле от электромеханических.
Почему твёрдотельные полупроводниковые реле всё активней занимают место «классических» электромеханических? Как известно, у электромеханических реле недостатков много: большое время срабатывания, подгорание контактов (как следствие, низкая надёжность), дребезг контактов, искрение (вызывает помехи в работе аппаратуры).
По сравнению с электромагнитными реле, твёрдотельные обладают рядом несомненных преимуществ:
Допускается не менее миллиарда переключений, что в тысячу раз превышает этот показатель у обычных электромеханических.
Совместимость с уровнями логических микросхем. То есть SSR можно управлять прямо с выхода микросхем.
Отсутствие контактов а, следовательно, и дребезга.
Бесшумная работа, вибростойкость, высокое быстродействие.
Очень малое энергопотребление.
Следует отметить, что твёрдотельные реле очень чувствительны к превышению, как напряжения, так и тока. Поэтому, выбирая твердотельное реле необходимо всегда учитывать запас минимум в 20 %. Есть ещё два очень важных момента, на которые необходимо обращать внимание. Эти устройства очень боятся перегрева, а при работе полупроводниковая структура сильно нагревается, поэтому наличие радиатора необходимо. Очень часто коммутируемую цепь шунтируют варистором для защиты от импульсных выбросов.
Маломощные твёрдотельные реле.
Существует целая серия твердотельных реле рассчитанных на работу с небольшими токами и напряжениями. Их принято называть телекоммуникационными реле или MER (MicroElectronic Relay). Как правило, они рассчитаны на коммутацию нагрузки небольшой мощности.
Маломощные полупроводниковые реле имеют очень небольшие размеры и прекрасно зарекомендовали себя, работая в многофункциональных телефонных аппаратах, контрольно-измерительной аппаратуре, модемах, приёмно-контрольных приборах систем охранной и пожарной сигнализации.
Поскольку они работают в слаботочных системах, их внутренняя схемотехника заметно упрощена с целью снижения себестоимости. Особенно удобно их использование в системах оповещения о пожаре или несанкционированном проникновении. В этих системах требуется очень высокий уровень надёжности, который далеко не всегда могут обеспечить электромагнитные реле. Рассмотрим устройство слаботочного реле CPC1035.
Как видно из рисунка, такое реле представляет собой комбинированное устройство. В его составе есть высокоэффективный излучающий AsGaAl-инфракрасный диод. Он является управляющей цепью (Control). Нагрузку (Load) коммутирует сдвоенный MOSFET транзистор. Благодаря сдвоенному MOSFET транзистору реле допускает коммутацию переменного тока. Как только на инфракрасный диод подаётся напряжение, он начинает излучать. Излучение принимается фотодиодной матрицей, в которой создаётся фото-ЭДС. Далее, полученное от фотоматрицы напряжение (фото-ЭДС), подаётся на управляющую схему. Та в свою очередь управляет ключом из полевых транзисторов. Цепь нагрузки начинает пропускать ток. Как видим, в основе любого твёрдотельного реле лежит полупроводниковая технология.
Основные параметры CPC1035:
Коммутируемое переменное напряжение (Blocking Voltage) — 0…350 В;
Максимальный ток нагрузки (Load Current) — 100 мА;
Максимальное сопротивление ключа во включенном состоянии (Max On-resistance) — 35 Ом;
Величина управляющего тока — 2…50 мА (Ток управления — постоянный).
Такие маломощные и миниатюрные реле активно используются в охранных датчиках. Вот, например, реле COSMO типа CPC1008 на плате датчика движения «Фотон-Ш». Оно подключается в охранный шлейф приёмно-контрольного прибора (например, ППКОП «Гранит») или к линии, которая подключена к пульту центрального наблюдения (ПЦН).
Твёрдотельные реле серии CPC10xx также есть в составе охранного датчика «Астра-621». Это многофункциональный датчик. Он контролирует движение в охраняемой зоне за счёт пироэлектрического датчика и осуществляет контроль разбития окон за счёт чувствительного микрофона. На печатной плате прибора расположено два полупроводниковых реле типа CPC1016N. Одно срабатывает при детектировании движения в охранной зоне, а другое срабатывает при разбитии окон.
Если приглядеться, то можно увидеть, что на печатной плате твёрдотельное реле обозначается как DA4 и DA5. Как известно, сокращением DA обычно указывают на схемах аналоговые микросхемы. Поэтому стоит понимать, что твёрдотельное реле это не отдельный электронный компонент, а по своей сути специализированная микросхема, наподобие ИК-приёмника.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Твердотельное реле или твердотельный переключатель
В отличие от электромеханических реле (EMR), которые используют катушки, магнитные поля, пружины и механические контакты для управления и переключения питания, твердотельное реле или SSR не имеет движущихся частей, а вместо этого использует электрические и оптические свойства твердотельного реле. полупроводники для выполнения функций изоляции и переключения между входами и выходами.
Подобно обычному электромеханическому реле, SSR обеспечивают полную гальваническую развязку между входными и выходными контактами, а его выход действует как обычный электрический переключатель в том смысле, что он имеет очень высокое, почти бесконечное сопротивление в непроводящем (разомкнутом) состоянии и очень низкое сопротивление при проводке (закрыто).Твердотельные реле могут быть предназначены для переключения как переменного, так и постоянного тока с использованием выхода тиристора, симистора или переключающего транзистора вместо обычных механических нормально разомкнутых (NO) контактов.
В то время как твердотельное реле и электромеханическое реле принципиально схожи в том, что их вход низкого напряжения электрически изолирован от выхода, который переключает и управляет нагрузкой, электромеханические реле имеют ограниченный жизненный цикл контактов, могут занимать много времени. комнаты и имеют более низкие скорости переключения, особенно большие силовые реле и контакторы.У твердотельных реле таких ограничений нет.
Таким образом, основные преимущества твердотельных реле по сравнению с обычными электромеханическими реле заключаются в том, что у них нет движущихся частей, которые могут изнашиваться, и, следовательно, нет проблем с дребезгом контактов, они могут переключаться как в состояние «ВКЛ», так и в положение «ВЫКЛ» намного быстрее, чем механическое реле. якорь реле может двигаться, а также включать нулевое напряжение и отключать нулевой ток, устраняя электрические помехи и переходные процессы.
Твердотельные релеможно купить в стандартных готовых упаковках с диапазоном от нескольких вольт или ампер до многих сотен вольт и ампер с возможностью переключения выхода.Однако твердотельные реле с очень высоким номинальным током (150 А плюс) по-прежнему слишком дороги для покупки из-за их требований к силовым полупроводникам и теплоотводу, и поэтому по-прежнему используются более дешевые электромеханические контакторы.
Подобно электромеханическому реле, небольшое входное напряжение, обычно от 3 до 32 вольт постоянного тока, может использоваться для управления очень большим выходным напряжением или током. Например 240В, 10А. Это делает их идеальными для взаимодействия микроконтроллеров, PIC и Arduino, так как слаботочный 5-вольтовый сигнал, скажем, от микроконтроллера или логического элемента, может использоваться для управления конкретной нагрузкой схемы, и это достигается с помощью оптоэлектронной схемы. изоляторы.
Вход твердотельного реле
Одним из основных компонентов твердотельного реле (SSR) является оптоизолятор (также называемый оптопарой), который содержит один (или несколько) инфракрасных светодиодов или светодиодных источников света и фоточувствительное устройство. в одном случае. Оптоизолятор изолирует вход от выхода.
Светодиодный источник света подключен к секции входного привода SSR и обеспечивает оптическую связь через зазор с соседним фоточувствительным транзистором, парой Дарлингтона или симистором.Когда через светодиод проходит ток, он загорается, и его свет фокусируется через зазор на фототранзистор / фотомистор.
Таким образом, выход SSR с оптической связью включается при подаче питания на этот светодиод, обычно с помощью сигнала низкого напряжения. Поскольку единственное соединение между входом и выходом — это луч света, изоляция высокого напряжения (обычно несколько тысяч вольт) достигается с помощью этой внутренней оптоизоляции.
Оптоизолятор не только обеспечивает более высокую степень изоляции входа / выхода, он также может передавать сигналы постоянного тока и низкочастотные сигналы.Кроме того, светодиод и фоточувствительное устройство могут быть полностью отделены друг от друга и оптически связаны с помощью оптического волокна.
Входная схема SSR может состоять только из одного токоограничивающего резистора, включенного последовательно со светодиодом оптоизолятора, или из более сложной схемы с выпрямлением, регулированием тока, защитой от обратной полярности, фильтрацией и т. Д.
Чтобы активировать или включить реле проданного состояния в состояние проводимости, на его входные клеммы должно быть подано напряжение, превышающее его минимальное значение (обычно 3 В постоянного тока) (эквивалентно катушке электромеханического реле).Этот сигнал постоянного тока может быть получен от механического переключателя, логического элемента или микроконтроллера, как показано.
Входная цепь постоянного тока твердотельного реле
При использовании механических контактов, переключателей, кнопок, других контактов реле и т. Д. В качестве активирующего сигнала используемое напряжение питания может быть равно минимальному значению входного напряжения SSR, тогда как при использовании твердотельных устройств, таких как транзисторы, затворы и т. Д. Для микроконтроллеров минимальное напряжение питания должно быть на один или два вольта выше напряжения включения SSR, чтобы учесть внутреннее падение напряжения коммутирующих устройств.
Но помимо использования напряжения постоянного тока, втекающего или источника, для переключения твердотельного реле на проводимость, мы также можем использовать синусоидальную форму волны, добавив мостовой выпрямитель для двухполупериодного выпрямления и схему фильтра для постоянного тока. введите, как показано.
Цепь входа переменного тока твердотельного реле
Мостовые выпрямители преобразуют синусоидальное напряжение в двухполупериодные выпрямленные импульсы с двойной входной частотой. Проблема здесь в том, что эти импульсы напряжения начинаются и заканчиваются с нуля вольт, что означает, что они упадут ниже минимальных требований к напряжению включения входного порога SSR, что приведет к тому, что выход будет «включаться» и «выключаться» каждые полупериод.
Чтобы преодолеть это беспорядочное срабатывание выхода, мы можем сгладить выпрямленную пульсацию, используя сглаживающий конденсатор (C1) на выходе мостового выпрямителя. Эффект зарядки и разрядки конденсатора повысит постоянную составляющую выпрямленного сигнала выше максимального значения напряжения включения на входе твердотельных реле. Тогда, даже если используется постоянно изменяющаяся форма волны синусоидального напряжения, на входе SSR отображается постоянное напряжение постоянного тока.
Значения резистора падения напряжения R 1 и сглаживающего конденсатора C 1 выбираются в соответствии с напряжением питания, 120 вольт переменного тока или 240 вольт переменного тока, а также входным сопротивлением твердотельного реле.Но подойдет что-то около 40 кОм и 10 мкФ.
Затем, добавив мостовой выпрямитель и схему сглаживающего конденсатора, можно управлять стандартным твердотельным реле постоянного тока, используя источник переменного или неполяризованного постоянного тока. Конечно, производители уже производят и продают твердотельные реле переменного тока (обычно от 90 до 280 вольт переменного тока).
Выход твердотельного реле
Возможности переключения выхода твердотельного реле могут быть переменным или постоянным током, что соответствует его требованиям к входному напряжению.Выходная цепь большинства стандартных твердотельных реле сконфигурирована для выполнения только одного типа переключения, что эквивалентно нормально разомкнутой, однополюсной, одноходовой (SPST-NO) работе электромеханического реле.
Для большинства SSR постоянного тока обычно используемыми твердотельными переключающими устройствами являются силовые транзисторы, транзисторы Дарлингтона и полевые МОП-транзисторы, тогда как для SSR переменного тока переключающим устройством является либо симистор, либо тиристоры, соединенные задними сторонами друг к другу. Тиристоры предпочтительнее из-за их высоких значений напряжения и тока.Один тиристор также можно использовать в схеме мостового выпрямителя, как показано на рисунке.
Цепь выхода твердотельного реле
Наиболее распространенное применение твердотельных реле — переключение нагрузки переменного тока, будь то управление мощностью переменного тока для включения / выключения, регулировки яркости света, управления скоростью двигателя или других подобных приложений, где требуется управление мощностью, эти переменные токи Нагрузками можно легко управлять с помощью слаботочного постоянного напряжения с помощью твердотельного реле, обеспечивающего длительный срок службы и высокую скорость переключения.
Одним из самых больших преимуществ твердотельных реле перед электромеханическим реле является их способность отключать нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, тем самым полностью устраняя искрение, электрические помехи и дребезг контактов, присущие обычным механическим реле и индуктивным реле. нагрузки.
Это связано с тем, что твердотельные реле переменного тока, переключающие переменный ток, используют тиристоры и тиристоры в качестве выходных переключающих устройств, которые продолжают проводить после удаления входного сигнала до тех пор, пока переменный ток, протекающий через устройство, не упадет ниже своего порогового значения или значения удерживающего тока.Тогда выход SSR никогда не может выключиться в середине пика синусоидальной волны.
Отключение при нулевом токе является основным преимуществом использования твердотельного реле, поскольку оно снижает электрические шумы и обратную ЭДС, связанную с переключением индуктивных нагрузок, которые воспринимаются контактами электромеханического реле как дуга. Рассмотрим приведенную ниже диаграмму выходных сигналов типичного твердотельного реле переменного тока.
Форма выходного сигнала твердотельного реле
При отсутствии входного сигнала ток нагрузки не протекает через SSR, поскольку он фактически выключен (разомкнут), а выходные клеммы видят полное напряжение питания переменного тока.При применении входного сигнала постоянного тока, независимо от того, какую часть синусоидальной формы волны, положительную или отрицательную, проходит цикл, из-за характеристик переключения при нулевом напряжении SSR выход включается только тогда, когда форма волны пересекает нулевая точка.
Когда напряжение питания увеличивается в положительном или отрицательном направлении, оно достигает минимального значения, необходимого для полного включения выходных тиристоров или симистора (обычно менее 15 вольт). Падение напряжения на выходных клеммах SSR соответствует падению напряжения во включенном состоянии переключающих устройств, В T (обычно менее 2 В).Таким образом, любые высокие пусковые токи, связанные с реактивной или ламповой нагрузкой, значительно снижаются.
Когда сигнал входного напряжения постоянного тока удаляется, выход не отключается внезапно, поскольку после срабатывания проводимости тиристор или симистор, используемый в качестве переключающего устройства, остается включенным в течение оставшейся части полупериода, пока токи нагрузки не упадут ниже уровня устройств. ток удержания, после чего он отключается. Таким образом, высокая обратная ЭДС dv / dt, связанная с переключением индуктивных нагрузок в середине синусоидальной волны, значительно снижается.
Тогда основными преимуществами твердотельного реле переменного тока по сравнению с электромеханическим реле являются его функция перехода через ноль, которая включает SSR, когда напряжение нагрузки переменного тока близко к нулю, тем самым подавляя любые высокие пусковые токи, поскольку ток нагрузки всегда будет начните с точки, близкой к 0 В, и присущей тиристору или симистору характеристике отключения при нулевом токе. Следовательно, существует максимально возможная задержка выключения (между снятием входного сигнала и снятием тока нагрузки) в один полупериод.
Твердотельное реле с регулировкой по фазе
Хотя твердотельные реле могут выполнять прямое переключение нагрузки при переходе через ноль, они также могут выполнять гораздо более сложные функции с помощью цифровых логических схем, микропроцессоров и запоминающих устройств. Еще одно отличное применение твердотельного реле — это регулировка яркости ламп, будь то дома, на шоу или концерте.
Ненулевое (мгновенное включение) переключающееся твердотельное реле включается сразу после подачи входного управляющего сигнала, в отличие от SSR перехода через ноль, выше которого ожидается до следующей точки перехода через нуль синусоидального сигнала переменного тока.Это случайное переключение используется в резистивных приложениях, таких как регулирование яркости ламп, а также в приложениях, где требуется, чтобы нагрузка была запитана только в течение небольшой части цикла переменного тока.
Форма выходного сигнала со случайным переключением
Хотя это позволяет управлять фазой формы сигнала нагрузки, основная проблема SSR случайного включения заключается в том, что начальный импульсный ток нагрузки в момент включения реле может быть высоким из-за мощности переключения SSR, когда напряжение питания близка к своему пиковому значению (90 o ).Когда входной сигнал удаляется, он перестает проводить, когда ток нагрузки падает ниже тока удержания тиристоров или симисторов, как показано. Очевидно, что для SSR постоянного тока переключение ВКЛ-ВЫКЛ происходит мгновенно.
Твердотельное реле идеально подходит для широкого спектра применений переключения ВКЛ / ВЫКЛ, поскольку у них нет движущихся частей или контактов, в отличие от электромеханического реле (EMR). Существует множество различных коммерческих типов на выбор для входных управляющих сигналов переменного и постоянного тока, а также для переключения выходов переменного и постоянного тока, поскольку в них используются полупроводниковые переключающие элементы, такие как тиристоры, симисторы и транзисторы.
Но, используя комбинацию хорошего оптоизолятора и симистора, мы можем сделать собственное недорогое и простое твердотельное реле для управления нагрузкой переменного тока, такой как нагреватель, лампа или соленоид. Поскольку для работы оптоизолятору требуется лишь небольшое количество входной / управляющей мощности, управляющий сигнал может поступать от PIC, Arduino, Raspberry PI или любого другого подобного микроконтроллера.
Пример твердотельного реле №1
Предположим, нам нужен микроконтроллер с сигналом цифрового выходного порта всего +5 В для управления нагревательным элементом мощностью 120 В переменного тока и мощностью 600 Вт.Для этого мы могли бы использовать изолятор опто-симистора MOC 3020, но внутренний симистор может пропускать только максимальный ток (I TSM ) в 1 ампер на пике источника питания 120 В переменного тока, поэтому также необходимо использовать дополнительный переключающий симистор. .
Сначала рассмотрим входные характеристики оптоизолятора MOC 3020 (доступны и другие опто-симисторы). В таблице данных оптоизоляторов указано, что падение прямого напряжения (V F ) входного светодиода составляет 1,2 В, а максимальный прямой ток (I F ) составляет 50 мА.
Светодиоду требуется около 10 мА, чтобы светить достаточно ярко до максимального значения 50 мА. Однако порт цифрового вывода микроконтроллера может подавать максимум 30 мА. Тогда требуемый ток составляет от 10 до 30 миллиампер. Следовательно:
Таким образом, можно использовать последовательный токоограничивающий резистор номиналом от 126 до 380 Ом. Поскольку порт цифрового вывода всегда переключает +5 В, и для уменьшения рассеиваемой мощности светодиодами оптопары, мы выберем предпочтительное значение сопротивления 240 Ом.Это дает прямой ток светодиода менее 16 мА. В этом примере подойдет любое предпочтительное сопротивление резистора от 150 Ом до 330 Ом.
Нагрузка на нагревательный элемент резистивная 600 Вт. Использование источника переменного тока 120 В даст нам ток нагрузки 5 ампер (I = P / V). Поскольку мы хотим контролировать этот ток нагрузки в обоих полупериодах (всех 4 квадрантах) сигнала переменного тока, нам потребуется симистор переключения сети.
BTA06 — это симистор на 6 ампер (I T (RMS) ) на 600 вольт, подходящий для общего включения / выключения нагрузок переменного тока, но подойдет любой аналогичный симистор с номиналом от 6 до 8 ампер.Кроме того, этот переключающий симистор требует только 50 мА привода затвора для запуска проводимости, что намного меньше, чем максимальный номинальный ток 1 А оптоизолятора MOC 3020.
Считайте, что выходной симистор оптоизолятора включился при пиковом значении (90 o ) напряжения питания переменного тока 120 В, RMS, . Это пиковое напряжение имеет значение: 120 x 1,414 = 170 В пик. Если максимальный ток опто-симистора (I TSM ) составляет пик в 1 ампер, то минимальное требуемое значение последовательного сопротивления составляет 170/1 = 170 Ом, или 180 Ом с точностью до ближайшего предпочтительного значения.Это значение 180 Ом будет защищать выходной симистор оптопары, а также затвор симистора BTA06 при питании 120 В переменного тока.
Если симистор оптоизолятора включается при нулевом значении кроссовера (0 o ) напряжения питания переменного тока 120 В RMS , то минимальное напряжение, необходимое для подачи требуемого тока управления затвором 50 мА, заставляет переключающий симистор в проводимость будет: 180 Ом x 50 мА = 9,0 вольт. Затем симистор переходит в проводимость, когда синусоидальное напряжение между затвором и MT1 превышает 9 вольт.
Таким образом, минимальное напряжение, требуемое после точки перехода через ноль сигнала переменного тока, будет составлять пик 9 вольт, а рассеиваемая мощность в этом последовательном резисторе затвора очень мала, поэтому можно безопасно использовать резистор номиналом 180 Ом, 0,5 Вт. Рассмотрим схему ниже.
Цепь твердотельного реле переменного тока
Конфигурация оптопары этого типа составляет основу очень простого твердотельного реле, которое может использоваться для управления любой нагрузкой с питанием от сети переменного тока, такой как лампы и двигатели.Здесь мы использовали MOC 3020, который представляет собой изолятор со случайным переключением. Изолятор опто-симистора MOC 3041 имеет те же характеристики, но со встроенным датчиком перехода через нуль, позволяющим нагрузке получать полную мощность без больших пусковых токов при переключении индуктивных нагрузок.
Диод D 1 предотвращает повреждение из-за обратного подключения входного напряжения, в то время как резистор 56 Ом (R 3 ) шунтирует любые токи di / dt, когда симистор выключен, устраняя ложное срабатывание.Он также связывает вывод затвора с MT1, обеспечивая полное отключение симистора.
При использовании с широтно-импульсной модуляцией входного сигнала ШИМ частота переключения ВКЛ / ВЫКЛ должна быть установлена на менее 10 Гц максимум для нагрузки переменного тока, в противном случае выходное переключение этой схемы твердотельного реле может быть не в состоянии поддерживать.
SSR RELAY SPST-NO 100MA 0-400V | $ 6.64000 | 3,826 — Немедленно | Panasonic Electric Works | Panasonic Electric Works | 1 | 255-1966-ND | PhotoMOS ™ AQW | 9000 | Активная трубкаSPST-NO (1 форма A) x 2 | AC, DC | 1,14 В постоянного тока | 0 В ~ 400 В | 0 В ~ 400 В | 100 мА | 35 Ом | Контакт ПК | 8 -DIP (0.300 дюймов, 7,62 мм) | 8-DIP | ||||
SSR РЕЛЕ SPST-NO 250MA 0-40V | $ 7,27000 | 0 — Немедленно Panasonic Electric 9017 Works5 Panasonic Electric Works | 1 | 255-2150-5-ND | PhotoMOS ™ AQY | Трубка | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) AC | ) | 1.14 В постоянного тока | 0 В ~ 40 В | 0 В ~ 40 В | 250 мА | 1,25 Ом | Крыло чайки | 4-SOP (0,173 дюйма, 4,40 мм) | 4-SOP | ||||
SSR RELAY SPST-NO 250MA 0-40V | $ 9,24 000 | 1,445 — Немедленно | Panasonic Electric Works | Panasonic Electric Works | 1 | D ™ AQY | Bulk | Active | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC, DC (RF) | 1.3 В постоянного тока | 0 В ~ 40 В | 0 В ~ 40 В | 250 мА | 1,25 Ом | Выступ SMD (SMT) | 4-SMD (0,175 дюйма, 4,45 мм) | 4-SSOP | |||
SSR RELAY SPST-NO 3.3A 0-60V | $ 11,39 000 | 448 — Немедленно | Panasonic Electric Works | Panasonic Electric Works | 75 | PhotoMOS ™ AQV | Трубка | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC, DC | 1.14 В постоянного тока | 0 В ~ 60 В | 0 В ~ 60 В | 3,3 А | 60 мОм | Крыло чайки | 6-СОП (0,173 дюйма, 4,40 мм) | 6-СОП | |||
SSR RELAY SPST-NO 10A 4-220V | $ 66.49000 | 119 — Немедленно | Omron Automation and Safety | Omron Automation and Safety | 193 | 193 | ||||||||||||||||
Большой | Активный | Монтаж на шасси | SPST-NO (1 форма A) | DC | 5 ~ 24VDC | 4 V ~ 220 V | 4 V ~ 220 V | 10 A | 10 A | 10 A | 10 A — | Винтовой зажим | Хоккейная шайба | — | ||||||||
SSR РЕЛЕ SPST-NO 500MA 0-60V | $ 1.97000 | 1263 — Немедленно | Toshiba Semiconductor and Storage | Toshiba Semiconductor and Storage | 1 | TLP172AM (TPRETR-ND3000 TPR-ND72 | TLP172AM | Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel® | Active | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC14, DC 1 | 902 .27 В постоянного тока0 В ~ 60 В | 0 В ~ 60 В | 500 мА | 2 Ом | Крыло чайки | 6-SOP (0,179 дюйма, 4,55 мм), 4 вывода | 6-SOP | |||
SSR RELAY SPST-NO 2A 20-240V | $ 3,24000 | 769 — Немедленно | IXYS Integrated Circuits Division | IXYS000 N 928 928 | CPC | Трубка | Активная | Сквозное отверстие | SPST-NO (1 форма A) | AC, нулевой крест | 1.2 В постоянного тока | 20 В ~ 240 В | 20 В ~ 240 В | 2 А | — | Контакт ПК | 8-SIP, 4 вывода | 4-SIP | ||||
SSTR- NO 550MA 0-60V | $ 5.02000 | 121 — Немедленно | Panasonic Electric Works | Panasonic Electric Works | 1 | 255-1149-5-ND | ™ ФотоТрубка | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC, DC | 1.14 В постоянного тока | 0 В ~ 60 В | 0 В ~ 60 В | 550 мА | 2,5 Ом | Крыло чайки | 6-SMD (0,300 дюйма, 7,62 мм) | 6-SMD | |||
SSR РЕЛЕ SPST-NC 100MA 0-400V | $ 6,13 000 | 273 — Непосредственно | Panasonic Electric Works | Panasonic Electric Works | 1 | D | PhotoMOS ™ AQY | Трубка | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NC (1 форма B) | AC, DC | 1.14 В постоянного тока | 0 В ~ 400 В | 0 В ~ 400 В | 100 мА | 35 Ом | Крыло чайки | 4-SOP (0,173 дюйма, 4,40 мм) | 4-SOP | ||
6,40000 $ | 927 — Немедленно | Broadcom Limited | Broadcom Limited | 1 | 1 | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC | 1.55 В постоянного тока | 0 В ~ 1500 В | 0 В ~ 1500 В | 10 мА | 300 Ом | Крыло чайки | 16-SOIC (0,295 дюйма, ширина 7,50 мм), 12 выводов | 16-SOIC | |||||
SSR RELAY SPST-NO 120MA 0-40V | $ 9,18000 | 2796 — Немедленно | Omron Electronics Inc-EMC Div | Div3 9000 Electronics Inc-EMC | Div3 Inc. Z3097TR-ND Z3097CT-ND Z3097DKR-ND | G3VM | Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel® | 9017 9017 9017 Поверхность SPST-NO (1 форма A)переменного тока, постоянного тока | 1.35 В постоянного тока | 0 В ~ 40 В | 0 В ~ 40 В | 120 мА | 14 Ом | Выступ SMD (SMT) | 4-SMD (0,165 дюйма, 4,20 мм) | 4-SSOP | ||||||
SSR RELAY SPST-NO 400MA 0-60V | $ 11.27000 | 1262 — Немедленно | Omron Electronics Inc-EMC Div | 901G3VM | Катушка с лентой и катушкой (TR) CT-Reel (TR) ® Box | Active | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC, DC | 1.27 В постоянного тока | 0 В ~ 60 В | 0 В ~ 60 В | 400 мА | 1,5 Ом | Выступ SMD (SMT) | 4-SMD (0,096 дюйма, 2,45 мм) | 4-VSON | |||||
SSR RELAY SPST-NO 50MA 0-300V | $ 13.59000 | 4145 — Немедленно | Infineon Technologies | Infineon Technologies | ||||||||||||||||||
| 72 HEXFET® | Трубка | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC, DC | 1.2 В постоянного тока | 0 В ~ 300 В | 0 В ~ 300 В | 50 мА | 160 Ом | Крыло чайки | 8-SMD (0,300 дюйма, 7,62 мм), 4 провода | 8-SMD | |||||||||
SSR RELAY SPST-NO 60MA 0-40V | $ 29.51000 | 639 — Немедленно | Panasonic Electric Works | Panasonic Electric Works | 75 | PhotoMOS ™ AQS | Трубка | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) x 4 | AC, DC (RF) | 1.3 В постоянного тока | 0 В ~ 40 В | 0 В ~ 40 В | 60 мА | 12,5 Ом | Крыло чайки | 16-SOIC (0,173 дюйма, ширина 4,40 мм) | 16-SOP | |||
РЕЛЕ SSR SPST-NO 25A 24-280V | $ 39,78 000 | 394 — Немедленно | Sensata-Crydom | Sensata-Crydom | 173 | CCОбъемный | Активный | Сквозное отверстие | SPST-NO (1 форма A) | AC, нулевой крест | 4 ~ 32 В постоянного тока | 24 В ~ 280 В | 24 В ~ 280 В | 25 A | — | Контакт ПК | Модуль | — | ||||
РЕЛЕ SSR SPST-NO 550MA 0-60V | $ 2.04400 | 1,000 — Немедленно | Panasonic Electric Works | Panasonic Electric Works | 1,000 | 255-2109-2-ND | PhotoMOS ™ AQV | Tape | Active | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC, DC | 1,14 В постоянного тока | 0 В ~ 60 В | 0 В ~ 60 В | 550 мА | 2,5 Ом | Крыло чайки | 6-SMD (0.300 дюймов, 7,62 мм) | 6-SMD | ||
SSR RELAY SPST-NO 700MA 0-40V | $ 7.34000 | 315 — Немедленное Panasonic Electric | Works1 | 255-2105-5-ND | PhotoMOS ™ AQV | Трубка | Активная | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A14 DC 2 | 3 В постоянного тока | 0 В ~ 40 В | 0 В ~ 40 В | 700 мА | 500 мОм | Крыло чайки | 6-SMD (0,300 дюйма, 7,62 мм) | 6-SMD | |||||
SSR RELAY SPST-NO 300MA 0-50V | $ 10,62000 | 711 — Немедленно | Omron Electronics Inc-EMC Div | Omron Electronics Inc-EMC Div000 | 72 1 Z3666CT-ND Z3666DKR-ND | G3VM | Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel® | Active | Поверхностное крепление 1 Форма A)AC, DC | 1.15 В постоянного тока | 0 В ~ 50 В | 0 В ~ 50 В | 300 мА | 1,5 Ом | Выступ SMD (SMT) | 4-SMD (0,128 дюйма, 3,25 мм) | 4-USOP | |||||
SSR RELAY SPST-NO 150MA 0-300V | $ 10,05000 | 1,140 — Немедленно | Infineon Technologies | Infineon Technologies | PVBN72 1 HEXFET® | Трубка | Активная | Сквозное отверстие | SPST-NO (1 форма A) | AC, DC | 1.2VDC | 0 В ~ 300 В | 0 В ~ 300 В | 150 мА | 24 Ом | Контакт ПК | 8-DIP (0,300 дюйма, 7,62 мм), 4 вывода | 8-DIP Modified | ||||
SSR RELAY SPST-NO 2A 0-40V | $ 10,23 000 | 245 — Немедленно | Coto Technology | Coto Technology | 72 1 9 | COTOMOS ™ | Трубка | Активная | Сквозное отверстие | SPST-NO (1 форма A) x 2 | AC, DC | 1.37 В постоянного тока | 0 В ~ 40 В | 0 В ~ 40 В | 2 A | 500 мОм | Штырь ПК | 8-DIP (0,300 дюйма, 7,62 мм) | 8-DIP | |||
SSR RELAY SPST-NO 3A 0-20V | $ 11,18000 | 1,789 — Немедленно | Omron Electronics Inc-EMC Div | Omron Electronics Inc-EMC Div000 | 72 1 2266-G3VM-21DR-ND | G3VM | Трубка Коробка | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC14, DC 1 | 90.33 В постоянного тока0 В ~ 20 В | 0 В ~ 20 В | 3 A | 80 мОм | Крыло чайки | 4-SMD (0,300 дюйма, 7,62 мм) | 4-SMD | ||||
SSR RELAY SPST-NO 10A 6-16V | $ 30,87000 | 110 — Немедленно | ETA | ETA | 1 | D | 14000 ESL | Активный | Разъем | SPST-NO (1 форма A) | DC | 12VDC | 6 В ~ 16 В | 6 В ~ 16 В | 10 A | — | Штекер | ISO Micro | ISO Micro | |||
SSR RELAY DPST-NO 60MA 0-600V | $ 4.44000 | 235 — Немедленно | Comus International | Comus International | 1 | 1835-1214-ND | Автомобильная промышленность, AEC-Q101 | Трубка для поверхностного монтажа | SPST-NO (1 форма A) x 2 | AC, DC | 1,17VDC | 0 В ~ 600 В | 0 В ~ 600 В | 60 мА | 60 Ом | Крыло чайки | 8 -SOP (0.173 дюйма, ширина 4,40 мм) | 8-SOP | ||||
РЕЛЕ SSR SPST-NO 400MA 0-400V | $ 11,28000 | 800 — Immediate Inc 9188 OMC | Omron Electronics Inc-EMC Div | 1 | Z5865TR-ND Z5865CT-ND Z5865DKR-ND 2266-G3VM-401FR (TR05202) -9000 G3VM-401FR (TR05202) — | (TR)Active | Поверхностный монтаж | SPST-NO (1 форма A) | AC, DC | 1.64 В постоянного тока | 0 В ~ 400 В | 0 В ~ 400 В | 400 мА | 5 Ом | Крыло чайки | 8-SMD (0,300 дюйма, 7,62 мм) | 8-SMD | |||||
SSR RELAY SPST-NC 80MA 0-400V | $ 8,29000 | 158 — Немедленно | Coto Technology | Coto Technology | 1 | 325 N | 325 | Трубка | Активный | Поверхностный монтаж | SPST-NC (1 форма B) x 2 | AC, DC | 1.37 В постоянного тока | 0 В ~ 400 В | 0 В ~ 400 В | 80 мА | 50 Ом | Крыло чайки | 8-SMD (0,300 дюйма, 7,62 мм) | 8-SMD |
Учебник по твердотельным реле — поддержка Phidgets
Введение
«Хоккейная шайба» SSR, названная так из-за ее толстой формы и черного цвета.Они специально разработаны для переключения нагрузок переменного или постоянного тока, но никогда того и другого одновременно.Твердотельные реле (SSR) включают или выключают питание, подаваемое на другие устройства, аналогично физическому переключателю. Однако вместо того, чтобы переключаться при взаимодействии человека, как физический переключатель, SSR переключаются электронным способом. С помощью SSR вы можете управлять сильноточными устройствами, такими как фонари или бытовыми приборами, с помощью слаботочных сигналов, таких как стандартный сигнал постоянного тока с цифрового выхода. Многие SSR включаются при напряжении 3 В и выше.Это делает их идеальными для использования с выходами на Phidget InterfaceKits или любых других устройствах с цифровым выходом, таких как OUT1100 — Digital Output Phidget. Использование портов VINT Hub в режиме цифрового вывода может не работать, поскольку они могут не обеспечивать достаточной мощности для активации SSR. Если ваш цифровой выход недостаточно мощный, вы можете подключить внешний полевой МОП-транзистор, чтобы переключить более подходящий источник питания для управления SSR. ТТР
выполняют ту же работу, что и механические реле, но имеют следующие преимущества:
- SSR во время работы создают меньше электромагнитных помех, чем механические реле.В основном это связано с отсутствием явления, называемого контактной дугой, которое присутствует только в механических реле, когда физические контакты реле имеют тенденцию к искрению внутри при переключении. Уменьшение помех также можно объяснить тем фактом, что в SSR не используются электромагниты для переключения.
- Переключающие контакты механического реле со временем изнашиваются из-за дуги. SSR будет иметь более длительный срок службы, потому что его внутреннее устройство полностью цифровое. При правильном использовании они прослужат миллионы циклов.
- SSR включаются и выключаются быстрее механических реле (≈1 мс по сравнению с ≈10 мс). ТТР
- менее восприимчивы к физическим вибрациям, чем механические реле.
- Поскольку переключатель внутри SSR не является механическим переключателем, он не страдает от дребезга контактов и работает бесшумно.
Однако, по сравнению с механическими реле, твердотельные реле:
- Дороже.
- Будет рассеивать больше энергии в виде тепла (1-2% энергии, предназначенной для питания нагрузки).
Как работают SSR
Концептуальная схема внутренней части SSR. Управляющие входы внутри подключены к светодиоду, который светит через воздушный зазор на световые датчики.
Датчик освещенности подключен к транзисторам, которые открываются или закрываются, питая нагрузку реле.
Когда транзистор закрыт , ток может свободно течь через реле, вызывая подключение нагрузки и источника питания.
Когда транзистор открыт, почти весь ток блокируется, в результате чего нагрузка отключается от источника питания.Соединение светодиода с датчиками света называется оптопарой и является распространенным методом соединения двух частей схемы без прямого электрического соединения.
Базовое использование
Управление SSR не сложнее, чем включение и выключение светодиода. Включите, выключите, это так просто.
Способность SSR переключать нагрузку очень похожа на механическое реле или простой переключатель. Включая и выключая цифровой выход, управляющий реле, вы контролируете, подключена ли нагрузка к источнику питания.
Задача состоит в том, чтобы выбрать подходящий тип SSR для вашего приложения. Не существует единого SSR, идеально подходящего для всех приложений. Чтобы выбрать SSR для вашего конкретного приложения, следуйте инструкциям в разделе «Выбор SSR».
Безопасность
Две принципиальные схемы, показывающие неправильные и правильные способы переключения электросети с помощью реле.Поскольку реле переключают большие токи и напряжения, применяются стандартные меры предосторожности при работе с электричеством. Никогда не касайтесь клемм, когда реле находится под напряжением.Если ваш SSR поставляется с пластиковой крышкой, используйте ее. Даже когда SSR выключен, будет течь очень небольшой ток.
При включении реле в цепь всегда рекомендуется размещать его между источником питания и нагрузкой, особенно при использовании более высоких напряжений. Если вместо этого реле поместить между нагрузкой и землей, схема будет работать так же, но когда реле разомкнуто, нагрузка все равно будет напрямую подключена к источнику питания. Это может вызвать проблемы с безопасностью, потому что кто-то может прикоснуться к клеммам на нагрузке, считая это безопасным, потому что устройство кажется выключенным.Если электричество найдет путь к земле через их тело, они будут поражены электрическим током. Если реле расположить между источником питания и землей, поражение электрическим током может возникнуть только в том случае, если прикоснуться к клемме реле, находящейся под напряжением. Опять же, клеммы реле всегда должны быть должным образом закрыты, чтобы избежать риска поражения электрическим током.
Когда SSR выходит из строя, он чаще всего выходит из строя навсегда и закрывается. Это связано с тем, что, когда внутренний транзистор выходит из строя из-за чрезмерного тока или тепла, он обычно замыкается, позволяя току беспрепятственно проходить через него.Это означает, что до тех пор, пока источник питания остается включенным, нагрузка будет запитана, что может создать пожар или угрозу безопасности.
Выбор SSR
Определите ваше напряжение
Сначала определите, нужно ли переключать напряжение постоянного или переменного тока. Электрическая сеть и, следовательно, ваша настенная розетка работают от переменного тока, тогда как батареи и большинство небольших источников питания работают от постоянного тока.
Затем определите максимальное количество вольт, которое вы будете переключать. Если вы переключаете постоянный ток, особенно с батареями, предположите, что ваше напряжение как минимум на 25% больше, чем рассчитано на вашу батарею.На переменном токе возникают еще большие колебания, но твердотельные реле переменного тока предназначены для того, чтобы справляться с этими скачками. Типичное напряжение переменного тока от настенной розетки в Северной Америке составляет 110 В переменного тока, тогда как в Европе оно обычно составляет 220 В переменного тока. Если вы подключаете переменное напряжение к розетке, проверьте, какой стандарт используется в вашей стране, и используйте это число в качестве напряжения.
Определите ваш текущий
Ток, потребляемый вашей нагрузкой при включении, влияет на размер SSR, который вам нужен, и на то, насколько он будет горячим при использовании.Если вы знаете, сколько тока в среднем потребляет ваша нагрузка, это то, что мы называем , средний ток нагрузки . Если вы не знаете средний ток, но знаете мощность (номинальную мощность) вашей нагрузки, вы можете рассчитать средний ток нагрузки следующим образом:
Средний ток нагрузки = Ватт Рабочее напряжение {\ displaystyle {\ text {Средний ток нагрузки}} = {\ frac {\ text {Ватт}} {\ text {Рабочее напряжение}}}}
Затем вам нужно знать ток, потребляемый вашей нагрузкой при ее первом включении.Многие нагрузки требуют значительного скачка тока при первом включении. Это создает значительную нагрузку на электронику внутри SSR. Если вы когда-нибудь замечали, что свет в доме на секунду приглушается при запуске печи, это вызвано запуском двигателя вентилятора. Точно так же, как требуется большое усилие, чтобы вывести тяжелый объект из состояния покоя, изначально требуется большой ток для включения вентилятора или лампы накаливания. Само устройство Surge Current очень сложно измерить, поэтому мы используем множитель в зависимости от типа вашего устройства.Импульсный ток также обозначается как пусковой ток .
| Заявка | Множитель |
| Лампы накаливания | 6x |
| Двигатели | 6x |
| Светодиоды | 1x |
| Сложная электроника, например, контроллеры двигателей, фиджи | 6x |
| Люминесцентные светильники (только переменного тока) | 10x |
| Трансформаторы | 20x |
| Обогреватели | 1x |
Умножьте средний ток нагрузки на множитель для вашего типа устройства, чтобы вычислить импульсный ток.
Мне нужно переключить AC
Большинство приложений переменного тока будут переключать питание от сети с напряжением 110 до 240 вольт. Если это вы, перейдите в раздел «Напряжение сети (110–240 В переменного тока)».
Мы также покрываем низковольтные системы переменного тока — 28 В переменного тока (Вольт переменного тока) или менее. Для получения дополнительной информации посетите раздел SSR переменного / постоянного тока.
Мне нужно переключить DC
Если вам нужно переключить только небольшой ток — 9 А или меньше, рассмотрите наши компактные, экономичные SSR переменного / постоянного тока.
Если вам нужно переключить более 9 ампер, вам понадобится серьезный SSR постоянного тока.
Если вам нужно переключить до 4 небольших нагрузок 8 А или меньше, вы можете использовать цифровые выходы с открытым коллектором (с внешним питанием) на REL1100 — 4x изолированном SSR Phidget, которые могут быть подключены так, чтобы вести себя аналогично реле. Если вам нужно еще больше реле, обратите внимание на REL1101 — 16x Isolated SSR Phidget.
Мне нужно постепенное затемнение
Вместо простого включения / выключения нагрузки, если вы хотите постепенно уменьшить ее, вы можете использовать SSR с пропорциональным управлением.Они способны постепенно снижать среднюю мощность нагрузки пропорционально силе входного сигнала. Для получения дополнительной информации вы можете посетить раздел «Пропорциональный контроль SSR».
Напряжение сети (от 110 до 240 В переменного тока)
Мы продаем ТТР переменного тока на 120 или 240 В переменного тока. Если вы не уверены, какое напряжение вам может понадобиться переключить, реле на 240 В переменного тока можно без проблем использовать для переключения 120 В переменного тока. Обратите внимание, что мы очень консервативны в оценке SSR — наши реле на 120 В переменного тока рассчитаны производителем на 240 В переменного тока, а 240 В переменного тока — на 480 В переменного тока.Мы настоятельно не рекомендуем использовать их при номинальном напряжении производителя. Чтобы понять, почему, прочтите раздел «Защита SSR переменного тока».
Тип нагрузки — индуктивная или резистивная
Этот график показывает разницу между нулевым переходом и случайным включением. Синяя линия представляет собой колебательное напряжение нагрузки переменного тока, а заштрихованные области представляют участки, когда реле включено и пропускает ток. Как вы можете видеть, SSR случайного включения сразу же открывается при активации, в то время как SSR включения с нулевым переходом ожидает, пока напряжение не пересечет ноль, прежде чем размыкаться.Полноразмерное изображение
Если ваша нагрузка индуктивная, вам нужно выбрать реле Random Turn On . Если ваша нагрузка резистивная, выберите реле Zero Crossing .
Ваша Нагрузка, вероятно, будет индуктивной, если она построена на большой катушке с проволокой — типичными примерами являются двигатели и трансформаторы. Нагрузка, считающаяся резистивной, также может иметь петли из проволоки — например, фены, тостеры, лампы накаливания используют элементы из скрученной проволоки для генерации тепла. Индуктивная нагрузка будет состоять из тысяч проводов — это вопрос масштаба.Не существует такой вещи, как полностью резистивная нагрузка, но нагрузка должна быть очень индуктивной, чтобы вызвать сбой в работе SSR при переходе через ноль.
SSR предназначены для немедленного включения ( Random Turn On ) или ожидания следующего «чередования» напряжения ( Zero Crossing ). При включении реле с нулевым переходом создают меньше электромагнитного «шума». Их лучше всего использовать с резистивными нагрузками — ТТР с нулевым переходом не могут отключать некоторые индуктивные нагрузки.Очень сложно определить, какие индуктивные нагрузки будут создавать проблемы — это выходит далеко за рамки этого документа. Если ваша нагрузка индуктивная, мы рекомендуем покупать SSR со случайным включением.
| Заявка | Тип нагрузки |
| Лампы накаливания | резистивный |
| Люминесцентные светильники | Индуктивный или резистивный * |
| Двигатели | Индуктивный |
| Трансформаторы | Индуктивный |
| Обогреватели | резистивный |
| Компьютер / Электроника | резистивный |
| Источники питания переменного / постоянного тока (кирпичный) | Индуктивный |
| Источники питания переменного / постоянного тока (облегченные переключатели) | резистивный |
* Для люминесцентных светильников старые блоки (магнитный балласт) могут быть индуктивными, а новые блоки часто резистивными (электронный балласт).
Выбор SSR переменного тока
Теперь, когда вы определили рабочее напряжение, средний и импульсный ток, а также тип нагрузки (индуктивную или резистивную), вы можете создать короткий список реле,
- Максимальное напряжение нагрузки больше или равно вашему рабочему напряжению,
- Максимальный импульсный ток больше или равен вашему импульсному току, и
- Тип нагрузки соответствует тому, что вы выбрали для случайного включения / перехода через ноль.
Теперь сравните Максимальный ток нагрузки без радиатора значение для SSR в вашем списке со своим Средним током нагрузки. Если ваш средний ток нагрузки больше, вам может понадобиться радиатор. Чтобы выбрать радиатор, обратитесь к разделу «Выбор радиатора». В качестве альтернативы, посмотрите на другие SSR в вашем списке — там может быть SSR, который может справиться с вашим средним током нагрузки без радиатора.
На этом этапе вы знаете, какой SSR вам нужен.
Вместо простого включения / выключения нагрузки, если вы хотите постепенно уменьшить ее, вы можете использовать SSR с пропорциональным управлением.Они способны постепенно снижать среднюю мощность нагрузки пропорционально силе входного сигнала. Для получения дополнительной информации вы можете посетить раздел «Пропорциональный контроль SSR».
Если вы хотите узнать больше о SSR в целом, ознакомьтесь с нашим разделом «Знаете ли вы?» раздел.
AC SSR Защита
MOV, который поставляется в комплекте с реле AC «Hockey Puck».Ваш AC SSR от Phidgets поставляется с круглым диском на двух ножках (на фото). Это металлооксидный варистор (MOV), который должен быть установлен на клеммах нагрузки (большего размера) вашего SSR.MOV — это классический сетевой фильтр — недорогой компонент, который поглощает выбросы высокого напряжения. Скачки высокого напряжения вызываются индуктивными нагрузками, когда они выключены, а также очень часто возникают в электрической сети, когда работают близлежащие устройства. Даже если ваша нагрузка резистивная, используйте MOV для защиты SSR.
Сопоставить MOV с SSR непросто — вот почему мы включаем MOV с вашим SSR. Если MOV выбран из-за слишком низкого скачка напряжения, он быстро изнашивается.Если он выбран из-за слишком высокого скачка напряжения, он не защитит ТТР должным образом. Чтобы сбалансировать защиту SSR от срока службы MOV, мы обнаружили, что необходимо использовать SSR, рассчитанные на 240 В переменного тока в приложениях на 120 В переменного тока, и SSR, созданные на 480 В переменного тока в приложениях на 240 В переменного тока. Если вам необходимо использовать наши SSR переменного тока при более высоком напряжении, чем мы рекомендуем, не используйте прилагаемый MOV.
По мере того, как MOV изнашиваются от использования, они становятся более чувствительными к обычным скачкам напряжения, что приводит к их более быстрому износу.Когда они полностью выйдут из строя, произойдет короткое замыкание, потенциально создающее опасность пожара. MOV, входящий в комплект вашего SSR, имеет встроенный предохранитель, который отключит MOV, когда он станет опасным. На всякий случай не устанавливайте SSR рядом с легковоспламеняющимися материалами.
Для справки: номер детали MOV, поставляемого с нашими SSR переменного тока, — TMOV20RP200E .
Пропорциональный регулятор SSR
Пропорциональные управляющие реле(часто называемые просто «управляющие реле») — это твердотельные реле, которые можно использовать для управления мощностью нагрузки.Вместо того, чтобы снижать напряжение или каким-либо образом ограничивать ток, что было бы очень дорогим решением, пропорциональный SSR снижает мощность, быстро включая / выключая нагрузку, подавая полную мощность короткими импульсами.
Пропорциональные SSR управляются переменным напряжением — по мере увеличения управляющего напряжения нагрузка становится доступной для большей мощности. Наш продукт PhidgetAnalog может использоваться для управления пропорциональными SSR, поскольку аналоговый выход может выводить различные величины напряжения, в отличие от цифрового выхода, который имеет только два состояния — высокое и низкое.Мы не продаем пропорциональные SSR, но их можно купить в Digikey, где они называются SSR с линейным управлением переменного тока.
Быстрое и грязное решение для диммирования с помощью Phidgets — это использование сервомотора RC с контроллером PhidgetAdvancedServo для вращения ручки на диммере. Из программного обеспечения серводвигатель RC поворачивается в желаемое положение, поворачивая ручку при ее повороте. Хотя это может показаться окольным путем достижения пропорционального управления, диммеры, как правило, намного дешевле, потому что они менее специализированы и производятся в большем количестве.
Примеры схем с ТТР переменного тока
Схема SSR переменного тока, переключающего общую нагрузку. К нагрузке добавлен металлооксидный варистор для защиты SSR.Полноразмерное изображение
При подключении цепи переменного тока, особенно для долгосрочной установки, вам может быть полезно купить книгу по электропроводке в жилых помещениях в местном хозяйственном магазине. Существует множество соглашений о подключении (и часто юридических кодексов), которые помогут вам спланировать свой проект, а юридические кодексы часто являются отличным источником мудрости.
SSR постоянного тока (от 0 до 50 В постоянного тока)
Мы продаем ТТР постоянного тока для этого переключателя с максимальной нагрузкой 50 вольт. Если вы не уверены, какие напряжения вы могли бы переключать в будущем, можно использовать твердотельные реле постоянного тока с более высоким напряжением для переключения более низких напряжений. Обычной инженерной практикой является покупка SSR, рассчитанного на напряжение на 50–100% выше, чем напряжение, которое вы планируете переключать. Например, если вы переключаете 24 В, разумно использовать SSR на 50 В.
Выбор DC SSR
Теперь, когда вы определили рабочее напряжение, среднее значение и импульсный ток, вы можете создать короткий список реле,
- Максимальное напряжение нагрузки больше или равно вашему рабочему напряжению,
- Максимальный импульсный ток больше или равен вашему импульсному току, и
- Максимальный средний ток больше или равен вашему среднему току.
Теперь сравним Max. Значение тока нагрузки без радиатора для SSR в вашем списке соответствует среднему току нагрузки. Если ваш средний ток нагрузки больше, вам может понадобиться радиатор. Чтобы выбрать радиатор, обратитесь к разделу «Выбор радиатора». В качестве альтернативы, посмотрите на другие SSR в вашем списке — там может быть SSR, который может справиться с вашим средним током нагрузки без радиатора. SSR, рассчитанные на большую нагрузку, чем нагрузка, которую вы используете, будут более эффективными (что означает меньшие потери энергии в виде тепла), чем SSR, работающий при максимальной нагрузке.
На этом этапе вы знаете, какой SSR вам нужен.
Если вы хотите узнать больше о SSR в целом, ознакомьтесь с нашим разделом «Знаете ли вы?» раздел.
Защита постоянного тока от SSR
Диод, входящий в комплект наших ССР постоянного тока с «хоккейной шайбой». Катод отмечен линией. Синий символ показывает эквивалентную схему диода.Полноразмерное изображение SSR постоянного тока, переключающий электродвигатель. Набор 1018 Phidget InterfaceKit управляет SSR с помощью своих цифровых выходов. На двигателе показан диод, а между источником питания и остальной частью цепи включен предохранитель.
Полноразмерное изображение
Ваш DC SSR от Phidgets поставляется с диодом. Этот диод должен быть установлен поперек вашей нагрузки, а катод должен быть установлен в сторону положительной клеммы источника питания (как показано на схеме).
Если диод установлен в обратном направлении, при включении SSR произойдет короткое замыкание нагрузки, что, вероятно, приведет к выходу из строя диода, SSR или источника питания. Предохранитель, защищающий источник питания, — это всегда хорошая идея. Вы можете поместить предохранитель между положительной клеммой источника питания и положительной клеммой на стороне нагрузки SSR.
Диод защищает SSR от сильных остаточных токов после выключения SSR. Пока ваша нагрузка приводится в движение, индуктивность создает магнитные поля вокруг проводки. Каждая нагрузка в некоторой степени индуктивна, и когда SSR выключается, магнитные поля будут проталкивать ток по теперь открытому SSR, легко повреждая его. Диод позволяет этим токам рециркулировать в нагрузке до тех пор, пока они не потеряют свою энергию.
Для справки: номер детали диода, поставляемого с нашими SSR постоянного тока, — 10A02-T .
Примеры схем с ТТР постоянного тока
Схема SSR постоянного тока, коммутирующего общую нагрузку, которая защищена диодом, включенным параллельно. Схема защищена плавким предохранителем, включенным последовательно после источника питания.Полноразмерное изображение
Гальваническая развязка, встроенная в SSR постоянного тока, позволяет размещать их в цепи, как выключатель. Поскольку он изолирован, вам не нужно беспокоиться о заземлении или смещении напряжения.
При использовании SSR постоянного тока всегда проверяйте, что положительная клемма нагрузки (помечена +) обращена к положительной клемме источника питания.Если клеммы нагрузки перевернуты, ваша нагрузка немедленно включится. Внутри SSR есть диод, который позволяет току свободно течь через него, когда SSR подключен неправильно. Эта функция включена, потому что в противном случае такая ошибка при подключении приведет к повреждению транзистора в DC SSR.
SSR постоянного тока можно установить с любой стороны нагрузки, и он будет работать правильно, но есть преимущество в установке SSR между источником питания и нагрузкой. Если нагрузка подключена к источнику питания, на ней всегда будет потенциально опасное напряжение, даже когда она не работает.
SSR переменного / постоянного тока (от 0 до 40 В постоянного тока / от 0 до 28 В переменного тока)
Небольшой универсальный ТТР переменного / постоянного тока, установленный на плате Phidgets для легкого доступа к контактам.Наши SSR AC / DC построены на небольшой печатной плате, что делает их физически меньше, чем SSR с большой «хоккейной шайбой», и дешевле. Они ограничены более низкими токами и не могут быть установлены на радиаторе.
Мы продаем SSR переменного / постоянного тока, которые могут переключать до 40 В постоянного или 28 В переменного тока. Это указано на страницах продукта SSR в разделе «Максимальное напряжение нагрузки».Нет нижнего предела для напряжений, которые могут переключать SSR переменного / постоянного тока. Если у вас напряжение близкое — будьте осторожны. Например, 36-вольтовая система, построенная из 3-х свинцово-кислотных аккумуляторов, может достигать 45 вольт при зарядке.
Выбор SSR переменного / постоянного тока
Теперь, когда вы определили рабочее напряжение, среднее значение и импульсный ток, вы можете создать короткий список реле,
- Максимальное напряжение нагрузки больше или равно вашему рабочему напряжению,
- Максимальный импульсный ток больше или равен вашему импульсному току, и
- Максимальный средний ток больше или равен вашему среднему току.
Если вас интересует минимальная стоимость, вы, скорее всего, выберете самый дешевый вариант, соответствующий этим критериям. Если вы заинтересованы в высокоэффективной работе и меньшем тепловыделении, подумайте о покупке SSR с более высоким номинальным током.
Ваш SSR переменного / постоянного тока от Phidgets имеет встроенную защиту от статического электричества и опасных остаточных токов после выключения SSR. Если переключаемая нагрузка питается от источника постоянного тока, установка диода поперек нагрузки обеспечит еще большую защиту.Обратитесь к разделу Защита SSR постоянного тока для получения дополнительной информации.
Чтобы узнать больше о SSR в целом, посетите «Знаете ли вы?» раздел.
Примеры цепей с ТТР переменного / постоянного тока
Универсальный SSR переменного / постоянного тока, переключающий нагрузку постоянного тока. Клеммы нагрузки двунаправленные, поэтому не имеет значения, каким образом вы их подключаете. Дополнительный диод может быть добавлен для защиты SSR при переключении нагрузок постоянного тока.Полноразмерное изображение
Гальваническая развязка, встроенная в SSR переменного / постоянного тока, позволяет размещать их в цепи, как выключатель.Цепи без гальванической развязки требуют гораздо большей осторожности — правильного заземления, тщательного учета смещений напряжения.
Использование радиаторов с хоккейной шайбой SSR
«Хоккейная шайба» ССР с пластиковой крышкой (слева), термопрокладка (справа). Все SSR для хоккейных шайб, продаваемые на Phidgets, поставляются с обоими этими аксессуарами, а также с диодом или варистором для защиты SSR. «Хоккейная шайба» SSR закреплена на небольшом радиаторе двумя винтами. Термопрокладка зажата между ТТР и радиатором. Твердотельные релесмогут обеспечить надежность и долгий срок службы только в том случае, если они будут храниться в прохладном месте.Крутой, конечно, относительный, но хорошее практическое правило — держать металлическую основу SSR при температуре ниже 85 ° C (185 ° F). Термопару можно использовать для точного измерения температуры металлического основания.
Избыточное тепло обычно возникает из-за слишком большого тока и слишком малого радиатора. Также можно выделить много тепла при частом включении и выключении реле. Если ваше реле работает в течение коротких периодов времени, вам может не понадобиться такой большой радиатор — при условии, что реле никогда не оставляют случайно включенным на длительное время.Если пространство не вызывает беспокойства, лучше проявить осторожность.
Перед покупкой радиатора подумайте, действительно ли он вам нужен. Если ваше приложение работает при комнатной температуре, а ваш средний ток меньше, чем Max. Ток нагрузки без радиатора. Согласно спецификации вашего SSR, радиатор вам не понадобится. В качестве альтернативы, если в вашем проекте есть большое металлическое шасси, к которому может крепиться SSR, его можно использовать в качестве радиатора.
Каждый SSR, подходящий для использования с радиаторами, будет включать в себя спецификацию того, какой ток он может переключать с каждым радиатором, который мы продаем.В этой спецификации предполагается, что над радиатором достаточный воздушный поток, и что он имеет комнатную температуру. У наших SSR есть лист металла внизу, где концентрируется тепло — здесь также измеряется тепло, чтобы определить, слишком ли горячий SSR. В комплект Phidgets входит термопрокладка с нашими SSR Hockey Puck (см. Изображение). Вы помещаете эту площадку под SSR при установке на радиаторе или на больших металлических поверхностях, которые могут рассеивать тепло. Прокладка выполняет ту же функцию, что и термопаста — помогает проводить тепло между основанием SSR и радиатором.Если вы предпочитаете использовать термопасту, вы можете использовать ее вместо прокладки. В наши радиаторы входят винты для крепления твердотельных реле. При затягивании SSR на радиаторе используйте отвертку хорошего размера, чтобы обеспечить хорошую проводимость.
Вы можете увидеть нашу подборку радиаторов в категории реле нашего магазина.
Подключение проводов к хоккейной шайбе SSR
ТТР переменного тока с нормально подключенными проводами и MOV, установленным на стороне нагрузки. Монтажные наконечники TRM6, подключенные к ТТР постоянного тока.При подключении нагрузки к SSR провод закручивается по часовой стрелке вокруг клеммы, поэтому, когда винт затягивается, он затягивает провод сильнее.Мы рекомендуем использовать провода сечением до 10 AWG — любой большего размера, и у винтов не останется достаточно резьбы для затяжки, и они будут отсоединяться. Провода большего размера можно прикрепить с помощью кабельного наконечника. Проушина зажимается под винт SSR, а провод присоединяется к проушине.
| Ширина клеммной колодки (мм / порт) | Рекомендуемый калибр проводов (AWG) |
| 3,81 | 16–26 |
| 5,0 | с 12 до 24 |
| 9.5 | от 10 до 26 |
Ослабленные соединения проводов могут выделять много тепла — используйте достаточно большую отвертку при зажатии проводов нагрузки, чтобы убедиться, что винты затянуты достаточно туго.
Знаете ли вы?
- Напряжение сети ТТР переменного тока не может переключать постоянный ток. Они никогда не выключат нагрузку. SSR переменного тока выключаются дважды за цикл переменного тока, когда ток меняет направление и на мгновение становится нулевым. Например, в Северной Америке переменный ток составляет 60 Гц, поэтому SSR переменного тока имеет 120 возможностей выключения в секунду (SSR будет только , останется выключенным, если управляющий сигнал низкий).Если SSR работает от постоянного тока, ток будет протекать непрерывно, и нагрузка не отключится, даже если управляющий вход выключен.
- AC SSR отключается автоматически каждый раз, когда ток нагрузки достигает нуля. Он снова включится почти сразу, пока сигнал, управляющий SSR, будет высоким. На самом деле SSR переменного тока будет иметь низкое ненулевое значение тока, которое он считает «нулевым». В технических данных эта спецификация обычно называется «Минимальный ток нагрузки».Если ваша нагрузка требует меньше этого минимального тока, ваш SSR никогда не включится или не будет надежно включаться. Самое простое решение этой проблемы — подключить другую нагрузку параллельно первой, увеличив ток, необходимый для нагрузки.
- SSR Производители начали добавлять простую схему в SSR переменного тока через клеммы нагрузки, называемую демпфером. Демпфер поглощает очень быстрые электрические изменения, которые обычно могут вызвать случайное включение AC SSR .Когда включен SSR переменного тока, разница напряжений между клеммами небольшая, поэтому демпфер оказывает очень небольшое влияние. Когда AC SSR выключен, демпфер активно защищает SSR, но за свою цену, поскольку он пропускает через SSR небольшой ток, который тратится впустую.
- В AC SSR используются биполярные транзисторы — старая технология, которая была заменена транзисторами CMOS в современных цифровых схемах. Биполярные транзисторы по-прежнему лучше справляются с высокими напряжениями.Биполярные транзисторы и более сложные транзисторы, построенные на их основе, будут терять постоянное напряжение при протекании через них тока. Набор транзисторов в вашем SSR потеряет около 1,7 вольт, поэтому в системе 120 В переменного тока вы потеряете около 1,5% в SSR. Эта энергия преобразуется в тепло внутри SSR, и нагрев этих транзисторов является причиной того, что SSR часто нуждаются в радиаторах.
- SSR и полупроводники в целом обычно выходят из строя из-за короткого замыкания. Короткое замыкание — это цепь, внутренние детали которой повреждены, и ток может свободно течь по ней.Это означает, что ваша нагрузка, вероятно, будет постоянно включаться (до тех пор, пока вы не отключите источник питания) — убедитесь, что это не создает угрозы безопасности. Например, нагреватели для сауны имеют простое механическое отключение с термическим срабатыванием, которое защищает их в случае выхода из строя управляющей электроники.
- SSR постоянного тока (по крайней мере, те, которые мы продаем) используют полевые транзисторы (MOSFET) на основе металлооксидных полупроводников. МОП-транзисторы не теряют постоянное напряжение — вместо этого, когда они включаются, они действуют как очень небольшое ограничение для потока тока — резистор.При малых токах небольшое ограничение расходует очень мало энергии, обеспечивая высокий КПД и часто не требуя радиатора. Этот КПД теряется по мере увеличения тока — удвоение тока увеличивает выработку тепла в четыре раза.
- Обычно полевой МОП-транзистор может блокировать ток только в одном направлении — как только напряжение меняется на противоположное, ток течет через диод, идущий параллельно полевому МОП-транзистору. Если бы для переключения переменного тока использовался полевой МОП-транзистор, нагрузка включалась бы половину времени.Распространенным решением является использование двух полевых МОП-транзисторов вплотную друг к другу — именно это мы и делаем с нашими SSR AC / DC .
Твердотельные реле с управляющими входами переменного или постоянного тока
Серия твердотельных реле SSRL компании Omega используется для управления нагревателями большого сопротивления в сочетании с регуляторами температуры. Твердотельные реле — это SPST, нормально разомкнутые переключающие устройства без движущихся частей, способные выполнять миллионы циклов срабатывания. Подавая управляющий сигнал, SSR включает ток нагрузки переменного тока, как это делают подвижные контакты на механическом контакторе.Трехфазными нагрузками можно управлять с помощью 2 или 3 SSR. Используйте 3 SSR для трехфазных нагрузок Y или звезды с использованием нейтральной линии. Два SSR будут управлять нагрузкой по схеме «треугольник» без нейтрали. Три твердотельных реле также используются, когда нет нейтральной нагрузки, чтобы обеспечить резервирование и дополнительную уверенность в управлении.
«Переключение» происходит в точке перехода нулевого напряжения цикла переменного тока. Из-за этого не возникает заметных электрических шумов, что делает SSR идеальным решением для сред, где есть устройства, восприимчивые к радиочастотным помехам.
Общие характеристики
Рабочая температура: от -20 до 80 ° C (от -5 до 175 ° F)
Температура хранения: от -40 до 80 ° C (от -40 до 175 ° F)
Изоляция: 4000 В среднекв., От входа к выходу; 2500 В среднеквадр. Вход / выход на землю
Емкость: 8 пФ, вход-выход (макс.)
Диапазон частот линии: 47–63 Гц
Время включения: 20 мс, перем. 05 цикл, постоянный ток
Время выключения: 30 мсек, переменный ток; 05 cycle, dc
Эти SSR относятся к типу двойных тиристоров, по своей природе более надежны и способны выдерживать более высокие перегрузки до отказа, чем симисторы.В твердотельном реле выделяется тепло из-за падения номинального напряжения на коммутационном устройстве. Для отвода тепла твердотельный реле необходимо установить на ребристый радиатор или алюминиевую пластину. SSR следует размещать в местах с относительно низкой температурой окружающей среды, поскольку номинальный ток переключения снижается при повышении температуры. Другой характеристикой SSR является небольшой ток утечки на выходе при разомкнутом реле. Из-за этого напряжение всегда будет присутствовать на стороне нагрузки устройства.
По сравнению с SSR и механическими контакторами, SSR имеет срок службы во много раз больше, чем у контакторов сравнимой цены. Однако твердотельные реле более склонны к выходу из строя из-за перегрузки и неправильной первоначальной проводки. Твердотельные реле могут выйти из строя, контакт замкнут, в цепях перегрузки. Важно, чтобы для защиты цепи нагрузки был установлен быстродействующий предохранитель I2T соответствующего номинала.
Ребристые радиаторы представляют собой анодированные изделия, которые поставляются с резьбовыми монтажными отверстиями и винтами.См. Кривые тепловых характеристик и инструкции по заказу для правильного выбора.
Все реле серии SSRL поставляются с теплопроводящей площадкой, установленной на опорной плите. Это значительно улучшит теплопроводность между радиатором и опорной пластиной SSR. Также рекомендуется использовать на крепежных винтах SSR момент затяжки 10 дюймов / фунт.
Технические характеристики выходов для моделей с входом переменного и постоянного тока
| Технические характеристики | 10 ампер | mp 25 ампер | 9175ампер 25 Amp | 917 917 917 917 9179 100 А|||||||||||||
| Макс.ток в рабочем состоянии | 10 A | 25 A | 50 A | 75 A | 100 A | |||||||||||
Макс.| Макс.1-тактный скачок напряжения | 150 A | 300 A | 750 A | 1000 A | 1200 A | Макс.1 сек скачок | 30 A | 0 A 225 A | 300 A | 1 2 T (60 Гц), A 2 сек | 416 | 937 | 2458 | 5000 | 6000 | |
Электрические характеристики серии SSR240
| Сигнал управления входом | 2 5 | 9177 917 9179 | Тип | Управление Сигнал Напряжение | Управление Сигнал Включение | Управление Сигнал Отключение | 12 917 917 Макс. Напряжение * (60 сек. Макс.) | |||||
| SSRL240AC10 SSRL240AC25 SSRL240AC50 SSRL240AC75 SSRL240AC100 | ac Управление Сигнал В перем. | 800 В | ||||||||||
| SSRL240DC10 SSRL240DC25 SSRL240DC50 SSRL240DC75 SSRL240DC100 | пост. SSRL660AC50 SSRL660AC75 SSRL660AC100 | ac Управляющий сигнал | 9 0-280 В перем. | 14 мА | 1200 В | |||||||
Серия SSR240 Характеристики выходной нагрузки переменного тока
| Номер модели | Номинальное напряжение переменного тока Напряжение | Номинальное напряжение Нагрузка Макс. Контакт Падение напряжения | Макс. Утечка в закрытом состоянии (макс. Окружающая среда 25 ° C) | ||||
| 120 В перем. Тока | 240 В перем. Тока | 440 В перем. до 280 Vac | 10 A 25 A 50 A 75 A 100 A | 1.6 В | 0,1 мА | 0,1 мА | НЕТ |
| SSRL240DC10 SSRL240DC25 SSRL240DC50 SSRL240DC75 SSRL240DC100 | 24-280 В перем. | 1,6 В | 0,1 мА | 0,1 мА | НЕТ | ||
| SSRL660AC50 SSRL660AC75 SSRL660AC100 | 48 до 660 В перем.25 мА | 0,25 мА | 0,25 мА | ||||
| SSRL660DC50 SSRL660DC75 SSRL660DC100 | 48 до 660 В перем. мА | ||||||
Твердотельные реле: общий обзор
I ВведениеТвердотельные реле (SSR) имеют беспрецедентные преимущества по сравнению с другими реле, поскольку они могут замыкать и размыкать цепь без контакта или искры.Кроме того, с развитием технологий, зрелостью производства и снижением цены твердотельные реле стали широко использоваться изо дня в день. В то же время ее позиции на мировом рынке становятся все более важными.
В этой статье будут представлены твердотельные реле, их структура и принцип работы, схема подключения твердотельного реле, преимущества и недостатки, а также разница между твердотельным реле и обычным реле.
Рисунок 1.Твердотельное реле
Каталог II Что такое твердотельное реле (SSR)?Твердотельное реле (далее сокращенно « SSR ») — это новый тип бесконтактного переключающего устройства, полностью состоящего из твердотельных электронных компонентов, в котором используются характеристики переключения электронных компонентов (например, переключение). транзистор, двунаправленный тиристор и другие полупроводниковые устройства) для достижения цели включения и выключения цепи без физического контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем».
SSR — это активное устройство с четырьмя выводами , в котором два вывода являются входными, а остальные — выходными. Он не только имеет функцию усиления и возбуждения, но также имеет функцию изоляции, поэтому он очень подходит для управления мощными переключающими приводами. По сравнению с электромагнитными реле, SSR более надежны, имеют более длительный срок службы, более высокую скорость и меньше влияют на внешний мир, поэтому это причина, по которой они широко используются.
Что такое твердотельное реле?
III Структура и W работа P принцип SSR 3.1. СтруктураТвердотельное реле состоит из трех частей: входной цепи, развязки (связи) и выходной цепи.
3.1.1 Входная цепь
Согласно типу входной цепи входная цепь может быть разделена на входную цепь постоянного тока, входную цепь переменного тока и входную цепь переменного / постоянного тока.Некоторые входные цепи также поддерживают TTL / CMOS и имеют функцию управления положительной и отрицательной логикой и инверсии, что упрощает подключение к схемам TTL / CMOS.
Для управляющих сигналов с фиксированным управляющим напряжением используется резистивная входная цепь. Управляющий ток гарантированно превышает 5 мА, для большого диапазона изменений управляющего сигнала (например, 3 ~ 32 В) используется цепь постоянного тока, чтобы гарантировать, что ток во всем диапазоне изменений напряжения в надежной работе более 5 мА.
3.1.2 Изоляция (муфта)
Для твердотельных реле существует два способа, для изоляции и соединения входных и выходных цепей: фотоэлектрическая связь и трансформаторная связь. В фотоэлектрической связи обычно используются фотодиод-фототранзистор, фотодиод-двунаправленный тиристор, фотогальванический элемент, чтобы реализовать контроль изоляции между стороной управления и стороной нагрузки; Высокочастотная трансформаторная связь — это использование входных управляющих сигналов, генерируемых самовозбуждающимся высокочастотным сигналом, соединенным с вторичной обмоткой, после обнаружения и исправления, обработки логической схемы для формирования управляющего сигнала.
3.1.3 Выходная цепь
Выключатель питания SSR напрямую подключен к источнику питания и клемме нагрузки для включения-выключения источника питания нагрузки. Основное использование мощного кристаллического транзистора (переключатель -транзистор ), однонаправленный тиристор (тиристор или SCR ), двунаправленный тиристор ( Triac ), силовой полевой транзистор ( MOSFET ), биполярный транзистор с изолированным затвором ( IGBT ).Выходная цепь твердотельного реле также может быть разделена на выходную цепь постоянного тока, выходную цепь переменного тока и выходную цепь переменного / постоянного тока. По типу нагрузки его можно разделить на твердотельное реле постоянного тока и твердотельное реле переменного тока. Для выхода постоянного тока могут использоваться биполярные устройства или силовые полевые транзисторы. Для выхода переменного тока обычно используются два тиристора или один симистор. Твердотельное реле переменного тока можно разделить на однофазное твердотельное реле переменного тока и трехфазное твердотельное реле переменного тока. Твердотельные реле переменного тока можно разделить на случайные твердотельные реле переменного тока и твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль в зависимости от времени включения и выключения.
3.2. Принцип работыSSR можно разделить на два типа: AC типа и DC типа в зависимости от случая использования. Они используются в качестве переключателей нагрузки на источниках питания переменного или постоянного тока и не могут быть смешаны. Далее AC SSR используется в качестве примера, чтобы проиллюстрировать принцип его работы. На рисунке 1 представлена блок-схема принципа его работы. Компоненты ① ～ ④ на рисунке 1 образуют основной корпус SSR переменного тока. С общей точки зрения, SSR имеет только две входные клеммы (A и B) и две выходные клеммы (C и D).
Рисунок 2. Принцип работы SSR
Во время работы, пока определенный управляющий сигнал добавлен к A и B, вы можете управлять «включением» и «выключением» между C и D, чтобы реализовать функцию «переключателя». Функция схемы связи состоит в том, чтобы обеспечить канал между входными и выходными клеммами для управляющих сигналов, вводимых на клеммах A и B, но электрически разъединять (электрическое) соединение между входной клеммой и выходной клеммой в SSR, чтобы предотвратить влияние вывода на ввод.
Элементом, используемым в схеме связи, является «оптический ответвитель», который имеет высокую чувствительность, высокую скорость возврата и большой допуск между входными и выходными клеммами. Поскольку входной терминал представляет собой светодиод, он позволяет входному концу SSR легко согласовывать уровень входного сигнала.
При использовании он может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера, то есть управляется «1» и «0». Функция генерации линий электропередач состоит в том, чтобы генерировать сигналы, которые соответствуют требованиям, и включать работу схемы 4, но поскольку автономные линии не добавляют специальных цепей управления, они производят сухое излучение и используют генераторы загрязнения, такие как высокопроизводительные генераторы. волны порядка или пики, поэтому специально для этой цели построена «схема управления переходом через ноль».
« пересечение нуля » означает, что когда сигнал управления добавлен и переменный ток больше нуля, SSR находится в состоянии; и после открытия управляющего сигнала SSR должен ждать точки соединения (нулевого потенциала) между положительным полупериодом и полупериодом цикла переменного тока, прежде чем SSR станет стабильным. Эта конструкция может предотвратить интерференцию высокочастотных волн и загрязнение электричества.
Абсорбционная схема предназначена для предотвращения скачков и скачков напряжения (скачков) от источника питания от включения переключающих устройств на переключение и работу управляемой кремниевой трубки (или даже на работу).Обычно он используется для использования цепи последовательного поглощения «R-C» или неразрушающего резистора (резистора термистора).
IV Электромонтаж SSR, преимущества и недостатки SSR 4.1. S SR ПодключениеКогда выход реле наэлектризован на катушку и выходное напряжение подключается в соответствии с напряжением нагрузки, контакты замыкаются, и лампа загорается после подачи питания, как показано на рисунке ниже.
Рисунок 3. Подключение SSR
Глядя на физическую схему подключения , твердотельного реле ниже, можно увидеть, что оборудование имеет параметры 1, 2, 3, 4 и 60A. 60A из которых представляет световой индикатор в действии (есть два состояния: включен и выключен). Слово INPUT в середине 3 и 4 указывает входящие терминалы, а слово OUTPUT в центре 1 и 2 указывает исходящие терминалы. Поэтому будьте осторожны, чтобы не ошибиться при подключении.3 и 4 используются в качестве триггерных сигналов для управления включением и выключением 1 и 2. SSR на этой физической схеме подключения не может регулироваться, а некоторые могут регулировать напряжение постоянного тока для регулировки напряжения на выходах 3 и 4.
Рисунок 4. Физическая схема подключения SSR
Физическая схема подключения твердотельного реле, используемого для электромеханического оборудования, выглядит следующим образом, но обычно оно широко используется в химической промышленности, угольных шахтах и других областях и требует взрывозащиты и коррозионной стойкости.
Рисунок 5. Схема подключения SSR
ТТР— это бесконтактные переключающие устройства с релейными характеристиками, в которых в качестве переключающих устройств используются полупроводниковые устройства вместо обычных электрических контактов. Однофазный SSR — это 4-контактное активное устройство, которое включает в себя две входные клеммы и две выходные клеммы. Оптоизолированный, после подключения входной клеммы к определенному значению тока с помощью постоянного или импульсного сигнала, вы можете переключить выходную клемму из выключенного состояния во включенное состояние.
Рисунок 6. Физическая схема подключения SSR
4.2. Преимущества твердотельных реле- Длительный срок службы и высокая надежность
Твердотельное реле не имеет механических частей, твердотельное устройство выполняет контактную функцию. Он не имеет движущихся частей и может работать в условиях сильных ударов и вибрации. Компоненты твердотельных реле благодаря своим уникальным характеристикам определяют долговечность и высокую надежность твердотельных реле.
- Высокая чувствительность, низкая мощность управления, хорошая электромагнитная совместимость Твердотельное реле
имеет широкий диапазон входных напряжений, низкую мощность возбуждения, совместимо с большинством логических интегральных схем без дополнительных буферов или драйверов.
В полупроводниковых релеиспользуются твердотельные устройства, которые позволяют переключать скорость с миллисекунд на микросекунды.
- Низкие электромагнитные помехи Твердотельные реле
не имеют входной «катушки», дуги зажигания и отскока, что снижает электромагнитные помехи.Большинство выходных твердотельных реле переменного тока представляют собой переключатели с нулевым напряжением, которые включаются при нулевом напряжении и выключаются при нулевом токе, уменьшая внезапные прерывания формы волны тока и тем самым уменьшая переходные эффекты переключения.
4.3. D — преимущества SSR- После проведения проводимости падение напряжения на трубке велико, прямое падение напряжения SCR или двунаправленного кремния может достигать 1-2 В, а падение напряжения насыщения мощного транзистора составляет также между 1-2В.Сопротивление в открытом состоянии выше контактного сопротивления механических контактов.
- Даже после выключения полупроводникового прибора ток утечки все еще может составлять от нескольких микроампер до нескольких миллиампер, поэтому идеальная электрическая изоляция не может быть достигнута.
- Из-за большого падения напряжения на трубке, большого энергопотребления и теплотворной способности после кондукции объем мощного твердотельного реле намного больше, чем у электромагнитного реле той же мощности, и его стоимость также высока.
- Низкие температурные характеристики электронных компонентов и помехоустойчивость электронных схем, а также низкая радиационная стойкость. Без принятия эффективных мер эксплуатационная надежность будет низкой.
- Твердотельные реле более чувствительны к перегрузке и должны быть защищены от перегрузки быстрыми предохранителями или RC-демпфирующими цепями. Нагрузка твердотельного реле явно связана с температурой окружающей среды: при повышении температуры нагрузочная способность будет быстро уменьшаться.
- Основными недостатками являются наличие падений напряжения во включенном состоянии (необходимы соответствующие меры по рассеиванию тепла), токи утечки в выключенном состоянии, переменный и постоянный ток не универсально применим, небольшое количество контактных групп. Кроме того, плохие показатели, такие как перегрузка по току, перенапряжение, скорость нарастания напряжения и скорость нарастания тока.
Рисунок 7. SSR
V Разница между SSR и обычными реле 5.1. A Краткое введение в обычные релеОбычно он состоит из катушки реле и динамических и статических контактов. Подвижный контакт действует через электромагнитное притяжение катушки реле, тем самым обеспечивая включение и отключение цепи. Значит, есть механическое движение. Когда ток достигнет определенного уровня, контакты загорятся. Его низкая цена и простая конструкция могут быть привлекательными, но искры и механические движения во время работы оказывают определенное влияние на срок его службы.
Преимущества традиционных реле — простота управления, хорошая изоляция и хорошая устойчивость к кратковременной перегрузке.
Недостатками обычных реле являются большой размер (громоздкость), медленный отклик (максимальный уровень мс) и высокое энергопотребление для их управления.
5.2. Различия между SSR и обычными релеВ твердотельных реле используются электронные компоненты, поэтому они имеют много преимуществ по сравнению с традиционными реле, но также имеют некоторые ограничения.В следующей таблице показаны преимущества и недостатки твердотельных реле и традиционных реле.
Обычные реле
Преимущества | Недостатки |
* Низкое остаточное выходное напряжение * Радиатор не требуется * дешево * Может обеспечивать несколько наборов контактов и нормально разомкнутые нормально замкнутые контакты * Нет тока утечки * Совместимость с переменным и постоянным током * Компактный размер | * Максимальная частота коммутации ограничена (5-10 Гц) * шум * Электромагнитные помехи * Ограниченный срок службы контактов * Действие переключения не может быть полностью синхронизировано * Отскок контакта * Плохая работа при большом токе, что приводит к возникновению дуги. * Интерфейс необходим для подключения к цифровой схеме * Высокая мощность управления, обычно выше 200 мВт |
ССР
Преимущества | Недостатки |
* Низкая управляющая мощность, обычно 10-50 мВт * Синхронный переключатель * низкий уровень электромагнитных помех в режиме синхронного переключения * более длительный срок службы, в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле. * Быстрое время отклика * Без механических движущихся частей * Без механической деформации * Совместимость с цифровыми схемами * Антивибрационные, противоударные * Антикоррозийные и влагостойкие * Без шума | * Остаточное выходное напряжение 1-1,6 В * Выход может быть только AC или DC, несовместим * Обычно требуется радиатор * Не подходит для малых выходных сигналов * Есть ток утечки * Только одинарный контакт |
Эти две таблицы показывают, что в обычных коммутационных приложениях твердотельные реле не имеют существенных недостатков по сравнению с традиционными реле.Для сравнения мы должны понять некоторые ограничения приложений твердотельных реле, которые повлияют на наш окончательный выбор типа реле.
Наконец, мы должны принять идею, что реле нельзя использовать во всех приложениях. Применение реле во многом зависит от механической и электрической среды, поэтому невозможно определить набор точных параметров выбора, которые помогли бы пользователям сделать лучший выбор реле. Таким образом, окончательный выбор реле может быть сделан только в соответствии с каждым конкретным применением.
Разница между твердотельным и магнитным реле
5.3. Причины выбора SSR s 5.3.1. Ожидаемая продолжительность жизни из R elayПри правильном использовании наиболее важными характеристиками твердотельных реле являются длительный срок службы и высокая надежность. На практике контакты твердотельных реле могут использоваться постоянно, в то время как контакты традиционных реле будут подвержены деформации, коррозии, склеиванию и так далее.Традиционные реле выйдут из строя из-за повреждения движущихся частей (пружин, электромагнитов). Срок службы твердотельных реле обычно в 50-100 раз больше, чем у традиционных реле.
5.3.2. C куча ЦенаЦена — важный фактор, который следует учитывать при выборе реле. При тех же технических требованиях первоначальная стоимость приобретения традиционных реле обычно ниже, чем у твердотельных реле. Однако при этом не учитывается срок службы традиционных реле и расходы, понесенные в будущем в связи с мониторингом, обслуживанием и заменой традиционных реле.
5.3.3. Управление мощностьюЧувствительность традиционных реле к управляющим сигналам составляет лишь одну двадцатую чувствительности твердотельных реле, то есть в случае получения такой же выходной мощности мощность, требуемая традиционными реле, обычно в 10-20 раз больше, чем у твердотельных реле. -государственные реле. Мощность, необходимая для управления твердотельным реле, составляет всего 200-500 мВт, а низкое энергопотребление может быть напрямую совместимо с системами цифровых схем.
5.3.4. ЭкологичностьУстойчивость к воздействию окружающей среды — очень сложная концепция, но твердотельные реле всегда имеют в этом отношении преимущество. Твердотельное реле обладает хорошими механическими свойствами, поскольку в нем нет движущихся частей. Корпус твердотельного реле из смолы обеспечивает хорошую ударопрочность, ударопрочность и коррозионную стойкость. Кроме того, влажность почти не влияет на твердотельные реле, лишь незначительно снижая их изоляционные характеристики.Однако традиционные реле очень чувствительны к влажности, а длительная высокая влажность вызовет коррозию традиционных реле.
5.3.5. Скорость переключенияСкорость переключения также обычно является важным фактором при выборе твердотельных реле или традиционных реле. Контроль скорости отклика очень важен, даже критически важен в некоторых приложениях автоматизации управления грузовыми машинами. В некоторых приложениях, где специальный коэффициент мощности очень низкий, традиционное реле не может использоваться.Кроме того, в некоторых ситуациях, когда переключатель устойчив и не разрешены скачки, нельзя использовать традиционные реле.
5.3.6. Электромагнитное излучениеТвердотельные реле могут переключать нагрузку, когда напряжение в цепи пересекает нулевое значение, таким образом ограничивая переходные процессы в значительной степени и избегая скачков тока и электромагнитного излучения. В некоторых ситуациях, когда коэффициент мощности очень низкий, переключатель должен быть устойчивым, а вибрация недопустима, поэтому следует выбирать твердотельные реле.
1. Как работают твердотельные реле?
Твердотельное реле (SSR) — это электронное переключающее устройство, которое включается или выключается, когда на его управляющие клеммы подается внешнее напряжение (переменного или постоянного тока). … В корпусных твердотельных реле используются силовые полупроводниковые устройства, такие как тиристоры и транзисторы, для коммутации токов до сотни ампер.
2. В чем разница между реле и твердотельным реле?
Основное отличие твердотельных реле от обычных реле заключается в том, что в твердотельных реле (SSR) отсутствуют подвижные контакты.В целом твердотельные реле очень похожи на механические реле с подвижными контактами. … SSR обеспечивает высокоскоростное переключение с высокой частотой.
3. Где используются твердотельные реле?
Наиболее распространенное применение твердотельных реле — это переключение нагрузки переменного тока, будь то управление мощностью переменного тока для включения / выключения, уменьшения яркости света, управления скоростью двигателя или других подобных приложений, где требуется управление мощностью, эти переменные токи Нагрузками можно легко управлять с помощью слаботочного постоянного напряжения.
4. Как работает твердотельное реле в регуляторе температуры?
Твердотельные реле серии SSRL используются для управления нагревателями большого сопротивления в сочетании с регуляторами температуры. … Подавая управляющий сигнал, SSR включает ток нагрузки переменного тока, точно так же, как подвижные контакты на механическом контакторе. Трехфазными нагрузками можно управлять с помощью 2 или 3 SSR.
5. Как сделать схему твердотельного реле?
Твердотельное реле «сделай сам»
Шаг 1. ЧТО НАМ НУЖНО.
Шаг 2: OPTOCOUPLER.
Шаг 3: Добавьте положительный вывод светодиода к выводу 1 оптопары.
Шаг 4: Добавьте резистор 220 Ом к выводу -ve светодиода.
Шаг 5: Добавьте перемычку к контакту 2 оптопары, которая будет подключаться к источнику питания + ve.
Шаг 6: Подключите источник симистора к 4-му контакту оптопары.
6. Для чего используется твердотельное реле?
Выходные твердотельные релепеременного тока используются для управления потоком электроэнергии в системах переменного тока.Управляющее (эквивалентное катушке электромеханического реле) напряжение может быть переменным или постоянным.
7. Насколько быстро работает твердотельное реле?
Выход SSR активируется сразу после подачи управляющего напряжения. Следовательно, это реле может включаться в любом месте на кривой синусоидального напряжения переменного тока. Время отклика обычно может составлять всего 1 мс. SSR особенно подходит в приложениях, где требуется быстрое время отклика, таких как соленоиды или катушки.
8. Как узнать, что твердотельное реле неисправно?
Полупроводниковые реле следует проверять с помощью омметра на нормально разомкнутых (Н.О.) клеммах, когда управляющее питание отключено. Реле должны быть разомкнуты, переключены на OL и замкнуты (0,2, внутреннее сопротивление омметра) при подаче управляющего напряжения.
9. Что вызывает отказ твердотельного реле?
Если температура окружающей среды превышает номинальное значение, выходные элементы SSR могут быть повреждены…. Если SSR используется с ослабленными винтами на выходных клеммах или с несовершенной пайкой, ненормальное тепловыделение во время протекания тока приводит к перегоранию SSR. Выполните правильную разводку и пайку.
10. Нет ли утечки напряжения в твердотельных реле?
Твердотельное реле имеет утечку. Если вы хотите что-то многократно включать / выключать, используйте их. Но если вы хотите, чтобы SSR был полностью выключен, например, после нажатия выключателя, механическое реле должно быть подключено к нагрузке, чтобы снять его с SSR.Если вы не переключаетесь повторно, используйте механическое реле.
3 причины сделать переход — Trimantec
Содержание:
Что такое реле?
Реле были впервые использованы в сетях дальней связи в качестве усилителей еще в 1800-х годах. Они повторили входящий сигнал по одной цепи и повторно передали его по другой цепи.Они также использовались в телефонных станциях и первых компьютерах для выполнения логических операций. В настоящее время реле широко используются для включения пусковых катушек, нагревательных элементов, контрольных ламп и звуковой сигнализации. Основное назначение реле аналогично назначению клапана. В то время как один контролирует поток жидкости, газа и воздуха, другой контролирует поток электричества. В электромеханических реле контакты размыкаются и замыкаются под действием магнитной силы. Твердотельные реле не имеют контактов, а переключение осуществляется электрически.
Что такое электромеханическое реле?
Электромеханические реле (EMR) — это переключатели, используемые для изоляции цепей или батарей, обнаружения неисправностей в линиях передачи и распределения и управления цепью высокой мощности с использованием сигнала малой мощности. ЭМИ состоят из корпуса, катушки, якоря и контактов. Контакты реле размыкаются и замыкаются под действием магнитной силы, которая создается катушкой, когда на нее подано напряжение. По сравнению с твердотельными реле, ЭМИ обеспечивают более чистое включение и выключение, поскольку существует большое расстояние между контактами, которые действуют как изоляция.
Типы электромеханических реле:Реле общего назначения: обычно работают от магнитной катушки и работают от переменного или постоянного тока.
Реле управления машиной: с магнитной катушкой. Это сверхмощные реле, используемые для пускателей и промышленных компонентов.
Герконовые реле: маленькие, компактные, с быстродействующим переключателем.
Что такое твердотельное реле?
Твердотельные реле, или SSR, можно рассматривать как современную версию EMR 21-го века.Эти реле состоят из датчика, электронного переключающего устройства и механизма связи. Используя полупроводник, реле включается и выключается, когда на его управляющие клеммы подается небольшое внешнее напряжение. Он состоит из трех цепей: входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь выполняет ту же функцию, что и катушка электромеханического реле. Схема активируется, когда на цепь подается напряжение, превышающее напряжение срабатывания, и деактивируется, когда напряжение меньше минимального напряжения отпускания реле.Схема управления определяет, когда выходной компонент находится под напряжением или обесточен. Таким образом, он функционирует как механизм связи между входными и выходными цепями. Выходная цепь включает нагрузку, которая осуществляется контактами ЭМИ.
Примеры приложений твердотельных реле включают медицинское оборудование, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, профессиональное пищевое оборудование, театральное освещение и промышленное оборудование.
Электромеханические реле и твердотельные реле
При выборе между электромеханическим воспроизведением и твердотельным воспроизведением учитывайте электрические требования приложения, ограничения по стоимости и ожидаемый срок службы.EMR идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации и могут работать как при переменном, так и при постоянном токе, в то время как реле SSR может работать только в одном или другом. Они также являются более экономичным выбором, если есть ограничения по стоимости. Однако может быть разумнее инвестировать в твердотельное реле более высокого качества, чем часто тратить деньги на замену деталей для электромеханического реле. Ниже приведены три причины для перехода на твердотельные реле…
Твердотельные реле
быстрые и энергосберегающие.
Основное различие между твердотельными реле (SSR Relay) и электромеханическими реле (EMR) заключается в том, что SSR не имеют подвижных частей. Эта особенность дает ряд больших преимуществ при использовании реле этого типа. Поскольку реле не должно возбуждать катушку и физически открывать и закрывать контакты, оно фактически потребляет на 75% меньше энергии, чем ЭМИ. Это также означает, что реле переключается намного быстрее. В то время как EMR составляет в среднем от 5 до 15 мсек на переключение и установление, SSR усредняет между ними.5-1мс.
-
Они тихие, компактные и мощные.
Без подвижных частей выключатели SSR представляют собой полностью бесшумные электрические устройства. Твердотельные реле не имеют прикрепленных к ним больших неуклюжих электромагнитов и поэтому представляют собой небольшую и компактную альтернативу. Их небольшой размер также экономит ценное место для установки. Однако небольшие размеры не делают их менее мощными, чем электромеханические реле. Фактически, поскольку оптическая связь полностью изолирует цепи реле, нет необходимости беспокоиться о перегреве реле слишком большим напряжением.
- У них бесконечный срок жизни.
Одним из недостатков твердотельных реле является то, что, когда они перестают работать, необходимо заменять все реле. В электромеханических реле контакты можно заменять по отдельности. Однако, хотя это может быть правдой, SSR переживет EMR на много-много лет. Опять же, без наличия подвижных контактов нет деталей, которые можно было бы изнашивать, и не было нагара. Средний срок службы EMR составляет один миллион циклов, тогда как срок службы SSR примерно в 100 раз больше.
Теперь, чтобы извлечь выгоду из практически бесконечного срока службы твердотельного реле, его необходимо правильно обслуживать и использовать. Одна из проблем, возникающих при использовании твердотельных реле, — это значительное остаточное электрическое сопротивление. Это сопротивление генерирует тепло, с которым можно бороться, используя радиатор. Без радиатора срок службы SSR может резко сократиться. Так что подумайте о покупке радиатора и SSR вместе. К счастью, некоторые твердотельные реле Carlo Gavazzi, продаваемые в нашем интернет-магазине, уже оснащены радиаторами.
Типы твердотельных реле
Твердотельные реле с нулевым переключением являются наиболее распространенными. С этим типом реле цепь начинает проводить ток, когда напряжение приближается к точке пересечения нуля вольт в цикле переменного тока. Если входной сигнал применяется в любой другой точке, реле будет ожидать вывода сигнала до тех пор, пока напряжение не станет близким к нулю в цикле переменного тока.
Твердотельные реле мгновенного включения мгновенно включают нагрузку при подаче управляющего напряжения.Таким образом, нагрузку можно включить в любой момент цикла переменного тока. Это дает пользователю больший контроль.
Пиковое переключение твердотельных реле включает нагрузку при подаче управляющего напряжения, но только тогда, когда цикл переменного тока находится на пике.
Аналоговые переключающие твердотельные реле имеют неограниченное количество выходных напряжений. Эти реле имеют встроенную схему синхронизации, которая регулирует величину выходного напряжения по отношению к входному напряжению.
Хотя в этом блоге мы сосредоточились на преимуществах твердотельных реле, выбор между EMR и SSR в конечном итоге зависит от приложения, в котором они будут использоваться. У каждого типа реле есть как преимущества, так и недостатки. Тем не менее, нельзя отрицать, что твердотельные реле стали большим технологическим достижением для отрасли.
Компания Trimantec предлагает широкий выбор твердотельных реле и принадлежностей Carlo Gavazzi. Загрузите их брошюру здесь. У нас также есть твердотельные реле, уже оснащенные радиаторами.Пожалуйста, не стесняйтесь, если у Вас возникнут вопросы!
.