Site Loader

Содержание

Твердотельное реле: принцип работы

Твердотельное реле — это класс электронных приборов, работа которых построена на взаимодействии силовых ключей и полупроводниковых элементов. Конструкция устройства не включает в себя подвижных частей, что обеспечивает надежную коммутацию цепей.

Виды твердотельных реле

В промышленной и технической документации можно встретить термин «тиристорный переключатель», который считается «научным» названием твердотельных реле. Также возможно столкнуться с аббревиатурами и сокращениями, которые тоже указывают на данный вид устройств — ТТР, ТППТ, SSR.

Эти общие обозначения указывают на разновидность электронного оборудования в целом, которое подразделяется на виды на основании одного из следующих признаков:

  • Количество фаз;
  • Вид коммутируемого напряжения;
  • Метод управления;
  • Конструктивные особенности.

По количеству фаз оборудование делится на однофазное и трехфазное.

Принцип работы для однофазных твердотельных реле заключается в управлении при помощи переменного резистора и аналогового сигнала. При этом они могут быть использованы и на трехфазной сети. Процесс действия трехфазных коммутационных аппаратов строится на реверсивном регулировании электрических цепей.

Коммутируемое напряжение в работе твердотельного реле также играет немаловажную роль. Приборы могут быть предназначены как для постоянного, так и для переменного тока. Принцип работы при этом у ТТР зависит от показателей диапазона тока.

Для постоянного тока коммутатор подбирается на диапазон 3-32В, а для переменного — 90-250В. Вторая разновидность характеризуется высокой скоростью срабатывания и экономичностью. Кроме этого, она может применяться для коммутации в сетевом напряжении в 220В.

Метод управления отражается и на скорости срабатывания:

  • Мгновенный. Применяется на цепях, где необходимо резкое включение;
  • Фазовый. Коммутационные аппараты с таким методом управления используются для управления уровнем освещения, температуры и пр.
  • «Через ноль». Срабатывание происходит на нулевом напряжении. Данный тип приборов можно устанавливать на устройствах с небольшими нагрузками.

Принцип работы твердотельного реле

Работа ТТР обусловлена взаимодействием двух сигналов:

  1. Управляющего,
  2. Коммутирующего.

То есть между электрическими цепями отсутствует непосредственный контакт, но трансфер информации и энергии между ними производится благодаря гальванической или оптической развязке.

Оптоизолятор — один из ключевых элементов в принципе работы прибора. В качестве оптоизолятора теплового реле выступают светодиод и фотоприемник, называемые также оптопарой. Такая оптическая развязка применима и для постоянного, и для переменного тока.

Основная ее функция — изоляция входа от выхода. Для гальванической развязки используется оптрон.

Когда через светодиод, расположенный у входной секции, проходит электричество, он загорается. Далее через зазор свет поступает на фотоприемник, в роли которого выступают симистор или фоточувствительный транзистор

Принцип работы ТТР

Таким образом, в твердотельном реле, рассчитанном на разное напряжение (220В в том числе), действует следующий принцип работы: происходит замыкание или размыкание контактных клемм.

Отличие от электромагнитных реле

Помимо монолитной конструкции, твердотельные реле отличаются от электромагнитных принципом работы. Вторая разновидность имеет катушку и подвижную контактную группу.

Такая комплектация позволяет замыкать контакты за счет протекания тока через катушку и притягивание якоря с контактной группой. В конструкции твердотельного реле подобных элементов нет. В зависимости от разновидности устройства и сферы применения замыкание контактных клемм происходит за счет полупроводниковых ключей.

Еще одной особенностью, отличающей твердотельные реле от электромагнитных, можно обозначить отсутствие в конструкции подвижных деталей. Благодаря этому приборы не подвергаются механическому износу, что продлевает срок их эксплуатации.

Применение

Модификация и схема коммутаторов подбирается на основании потребностей той электрической сети, для которой они необходимы. Сфера применения ТТР обширна — устройство может быть установлено для:

  • Управления электродвигателями;
  • Регулирования температурных показателей в нагревательных элементах;
  • Контроля работы трансформаторов;
  • Управления уровнем освещенности;
  • Контроля включения осветительных приборов;
  • Автоматизации промышленных процессов;
  • Регулировки датчиков движения;
  • Установки в электронике автомобилей.

Помимо этого, твердотельные реле разных типов благодаря принципу их работы и подходящей схеме управления часто выступают в роли электронных ключей. Особенно это актуально для силовых, слаботочных установок, коммутаторов станков, в работе которых большое значение имеет мгновенное срабатывание.

Также ТТР можно встретить в комплектации бытовой техники: холодильники, стиральные машины, нагреватели, чайники и т.д.

Как выбрать твердотельное реле

При покупке твердотельного аппарата необходимо принимать во внимание следующие характеристики:

  • Вид и модификация: нужно учитывать тип напряжения, сигнала управления;
  • Потребность объекта: следует подбирать такое количество реле для электрических цепей, чтобы ток ТТР превышал ток нагрузки, независимо от режима работы. Примечательно, что перегрузочные свойства коммутаторов переменного тока выше, чем у приборов, предназначенных для работы с постоянным током;
  • Требуемое значение тока: выбор производят не по номинальному току нагрузки, а по пусковому.
     То есть показатель тока в устройстве должен быть больше, чем показатель тока при любом режиме работы;
  • Способ коммутации: наиболее часто встречающийся тип — управление при переходе «через ноль», т.к. он практически исключает помехи, которые образуются при включении;
  • Потребность в дополнительных приборах: если ведется установка твердотельного реле на поверхности в плохо вентилируемом пространстве, то возможно нагревание полупроводников. Чтобы избежать этого, рекомендуется устанавливать радиатор охлаждения.

Стабильная рабочая температура обеспечивает надежную работу коммутатора. Нормальная работа прибора возможна при температуре окружающей среды, не превышающей 60˚C.

Устройство и принцип работы твердотельного реле

Автор: Сувернев Дмитрий Владимирович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (302) март 2020 г.

Дата публикации: 21.03.2020 2020-03-21

Статья просмотрена: 156 раз

Скачать электронную версию

Скачать Часть 1 (pdf)

Библиографическое описание:

Сувернев, Д. В. Устройство и принцип работы твердотельного реле / Д. В. Сувернев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 12 (302). — С. 54-55. — URL: https://moluch.ru/archive/302/68261/ (дата обращения: 09.12.2022).



В статье рассматривается устройство твердотельного реле, его принцип работы и область применения. Представлена типичная функциональная схема твердотельного реле.

Ключевые слова: реле, твердотельное реле, ТТР, коммутация, системы автоматизации, релейная защита и автоматика.

На сегодняшний день существует огромное количество всевозможных реле и коммутирующих устройств. Реле служат для соединения или разъединения электронных цепей, при этом управление коммутатором происходит малыми токами. В основном различия между ними представлены в схемотехническом исполнении и принципе действия. Реле условно можно разделить на несколько видов:

  1. Электронные;
  2. Герконовые;
  3. Электротепловые;
  4. Реле времени;
  5. Твердотельные реле;
  6. Фотореле;
  7. Электромагнитные.

Каждый тип реле обладает как своими плюсами, так и минусами. ТТР не имеют многих недочетов механических реле, например, низкой скорости переключения, ограниченному сроку службы электронных и механических контактов.

Твердотельные реле (ТТР) — это электронное устройство, предназначенное для коммутации мощных цепей при помощи низкого напряжения, подаваемого на блок управления. В ТТР не используются движущиеся механические части. В этом и заключается главная особенность твердотельного реле — в отсутствии механических движущихся частей в своей конструкции, в то время как контакты реле заменены электронным ключом.

Аналогично электромеханическому реле, твердотельные реле способны одновременно переключать постоянный и переменный ток. В ТТР используются полупроводниковые компоненты, которые заменяют традиционные механические контакты реле. Твердотельные реле могут выполнять разные роли в устройстве: от банальной коммутации цепей до устройств, управляющих мощной нагрузкой, например, различных механизмами.

Отсутствие дуги и искры в виде переходного процесса значительно увеличивает время работы. Контакт обычного реле, рассчитан не более чем на 50 тысяч переключений, в случае же твердотельного реле ограничений на количество переключений нет. Даже при более высокой цене электронные реле более выгодны с экономической точки зрения, потому что коммутация таких реле требует меньше электроэнергии, чем обычные электромагнитные реле, а также управление нагрузкой происходит при помощи микросхем [1].

Твердотельное реле в отличии от механических реле состоит из электронной платы, которая состоит из электронного ключа, развязывающей оптопары и управляющего блока.

Оптопара, установленная в качестве изолирующего устройства, состоящая из излучателя и оптического приемника, которые отделены прозрачным диэлектриком. Блок управления представляет собой систему преобразования напряжения питания и ограничения тока для излучателя оптопары. Функциональная схема твердотельного реле показана на рис. 1.

Рис. 1. Функциональная схема ТТР

На рисунке 1 номерами 3 и 4 обозначены входы управления, а клеммы 1 и 2 обозначают выход. На вход подается сигнал, который затем попадает в светодиодную оптическую развязку. Оптическая развязка позволяет изолировать входную цепь от промежуточной цепи и выходной цепи. После этого срабатывает цепь триггера, обеспечивающая управление выходом твердотельного реле переключателя. Схема переключения обеспечивает напряжение на нагрузке, представленной транзистором или симистором. Схема защиты необходима для надежности реле при различных нагрузках. В этой схеме входной сигнал может быть от 70 вольт до 280 вольт переменного напряжения, и напряжение нагрузки может достигать 480 вольт. Расположение реле в схеме коммутации не имеет значения [1].

Среди достоинств ТТР можно выделить:

  1. Быструю реакцию на входной сигнал;
  2. Отсутствие гистерезиса;
  3. Большой диапазон рабочих температур;
  4. Бесшумная коммутация цепи;
  5. Малые размеры устройства.

Учитывая преимущества ТТР, они наиболее актуальны в случае коммутации схемы в течение небольшого времени, когда необходимо кратковременно подавать и снимать напряжение с нагрузки. Электромеханические устройства не предназначены для этого, поэтому они быстро выходят из строя. Электромеханические реле часто нуждаются в чистке контактов, и даже при правильном обслуживании риск выгорания или прилипания контактов по-прежнему велик.

Однако ТТР, помимо весомых преимуществ, также имеют некоторые недостатки. Главным минусом ТТР является чувствительность электронных ключей к току нагрузки, при превышении которой элементы ТТР могут испытывать трудности при коммутации, а при превышении тока нагрузки в несколько раз, ТТР может полностью выйти из строя. Существует необходимость защищать электронный ключ предохранительным устройством. Также необходимо выбрать ток в несколько раза выше от переключаемой нагрузки и установить вставки плавких предохранителей в цепи питания. Кроме того, к недостаткам можно отнести высокую стоимость ТТР.

В наше время ТТР широко используются в современных устройствах. ТТР переключат нагрузку в устройствах промышленной автоматизации, в точных приборах, на удаленных объектах, а также в военно-промышленном комплексе и других областях. Из-за отсутствия необходимости регулярного технического обслуживания, а также высокой надежности ТТР часто устанавливаются в труднодоступных местах.

Литература:

  1. Александр Мясоедов. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://samelectrik.ru/chto-takoe-tverdotelnoe-rele.html Что такое твердотельное реле и для чего оно нужно? [Текст] / Опубликовано: 17.11.2016 (Дата обращения: 08.05.2019).

Основные термины (генерируются автоматически): твердотельное реле, реле, электронный ключ, блок управления, входной сигнал, устройство, функциональная схема.

Ключевые слова

релейная защита и автоматика, коммутация, реле, твердотельное реле, ТТР, системы автоматизации

реле, твердотельное реле, ТТР, коммутация, системы автоматизации, релейная защита и автоматика

Похожие статьи

Этапы повышения надежности конструкции импульсных

реле. ..

Импульсное малогабаритное штепсельное реле ИМШ состоит из постоянного магнита, катушки, внутри которой размещается якорь с подвижными контактами, магнитопровода с четырьмя полюсными наконечниками, регулировочных винтов, якорь укреплён на металлическом…

Релейные

блоки для систем железнодорожной автоматики…

Скачать электронную версию. Библиографическое описание

Так в схемах включения трансмиттерного реле ТШ начато использование бесконтактного коммутатора тока БКТ…

Через блок выпрямителей сопряжения получают питание дублирующие реле Б1ПД и А1ПД.

Разработка

блока управления для стиральной машины

Ключевые слова: блок управления, контроллер, блок схема.

Таким образом был разработан блок управления стиральной машиной с пятью режимами

Представлены функциональная и электрическая принципиальная схемы устройства, алгоритм программы микроконтроллера.

Применение микропроцессорных

реле защиты Sepam 1000+…

блок программируемого реле защиты А6; ‒ блок световой сигнализации А7; ‒ кнопочный пост управления А8

При проведении опыта использовались те же блоки и та же структурная схема, что и при моделировании максимальной токовой защиты линии электропередач.

Анализ микроконтроллеров для использования в

устройствах

В статье кратко описывается принцип работы адресно-аналоговых систем охранно-пожарной сигнализации. Приводится функциональная схема и описание работы адресного расширителя — одного из устройств, применяющихся в адресных системах.

Способы защиты

устройств СЦБ от перенапряжения

Подключение входных цепей блоков защиты «БАРЬЕР-АБЧК-1» в релейном шкафу производится на клеммы, на которые разделаны

В состав и функциональные возможности устройства могут изменяться в зависимости от условий применения, предусмотрена функция…

Установка автоматического дистанционного

управления

установка, микросхема, напряжение, кнопка, реле, приёмник сигналов, элемент

Схема управления униполярным шаговым двигателем представляет собой массив транзисторных

Микросхема КР580ВВ55А сопряжена с реле KV1÷KV4 через мощные транзисторы КТ815А.

Развитие релейной аппаратуры железнодорожной автоматики…

Используя важное свойство реле, возможность дистанционного управления различными

Для включения в электрические схемы контакты реле выводятся на наружные болты с гайками

Малогабаритные реле нашли самое широкое применение в устройствах железнодорожной…

Микропроцессорные

устройства релейной защиты

Современные электронные устройства не могут обойтись без защиты от недопустимо

Принцип их работы основан на устройстве, которое называется реле напряжения.

Внешний вид панели, включающей блок микропроцессорной релейной защиты, показан на рисунке.

Разработка оптимальных решений бесконтактных коммутирующих.

..

Ключевые слова: компенсация, бесконтактная, блок, ПТ-16, ПТ-40, силовой блок, реле, коммутация, статор, ротор, электронный ключ.

Предлагаемая нами схема бесконтактного тиристорного пускателя имеет более простую схему управления при обладании всеми…

Похожие статьи

Этапы повышения надежности конструкции импульсных

реле

Импульсное малогабаритное штепсельное реле ИМШ состоит из постоянного магнита, катушки, внутри которой размещается якорь с подвижными контактами, магнитопровода с четырьмя полюсными наконечниками, регулировочных винтов, якорь укреплён на металлическом…

Релейные

блоки для систем железнодорожной автоматики…

Скачать электронную версию. Библиографическое описание

Так в схемах включения трансмиттерного реле ТШ начато использование бесконтактного коммутатора тока БКТ…

Через блок выпрямителей сопряжения получают питание дублирующие реле Б1ПД и А1ПД.

Разработка

блока управления для стиральной машины

Ключевые слова: блок управления, контроллер, блок схема.

Таким образом был разработан блок управления стиральной машиной с пятью режимами

Представлены функциональная и электрическая принципиальная схемы устройства, алгоритм программы микроконтроллера.

Применение микропроцессорных

реле защиты Sepam 1000+…

блок программируемого реле защиты А6; ‒ блок световой сигнализации А7; ‒ кнопочный пост управления А8

При проведении опыта использовались те же блоки и та же структурная схема, что и при моделировании максимальной токовой защиты линии электропередач.

Анализ микроконтроллеров для использования в

устройствах

В статье кратко описывается принцип работы адресно-аналоговых систем охранно-пожарной сигнализации. Приводится функциональная схема и описание работы адресного расширителя — одного из устройств, применяющихся в адресных системах.

Способы защиты

устройств СЦБ от перенапряжения

Подключение входных цепей блоков защиты «БАРЬЕР-АБЧК-1» в релейном шкафу производится на клеммы, на которые разделаны

В состав и функциональные возможности устройства могут изменяться в зависимости от условий применения, предусмотрена функция…

Установка автоматического дистанционного

управления

установка, микросхема, напряжение, кнопка, реле, приёмник сигналов, элемент

Схема управления униполярным шаговым двигателем представляет собой массив транзисторных

Микросхема КР580ВВ55А сопряжена с реле KV1÷KV4 через мощные транзисторы КТ815А.

Развитие релейной аппаратуры железнодорожной автоматики…

Используя важное свойство реле, возможность дистанционного управления различными

Для включения в электрические схемы контакты реле выводятся на наружные болты с гайками

Малогабаритные реле нашли самое широкое применение в устройствах железнодорожной…

Микропроцессорные

устройства релейной защиты

Современные электронные устройства не могут обойтись без защиты от недопустимо

Принцип их работы основан на устройстве, которое называется реле напряжения.

Внешний вид панели, включающей блок микропроцессорной релейной защиты, показан на рисунке.

Разработка оптимальных решений бесконтактных коммутирующих.

..

Ключевые слова: компенсация, бесконтактная, блок, ПТ-16, ПТ-40, силовой блок, реле, коммутация, статор, ротор, электронный ключ.

Предлагаемая нами схема бесконтактного тиристорного пускателя имеет более простую схему управления при обладании всеми…

Каков принцип работы твердотельных реле

Из-за разных сред применения твердотельные реле имеют несколько разные внутренние компоненты, но принцип работы аналогичен. Схема внутреннего замещения обычных твердотельных реле показана на рисунке ниже (рис. 6.1). Принцип твердотельных реле можно просто описать так: для NO-SSR, когда соответствующий управляющий сигнал подается на входной контакт (IN) твердотельного реле, выходной контакт (OUT) будет переключаться с из выключенного состояния во включенное состояние; если управляющий сигнал отменяется, выходной терминал (OUT) возвращается в выключенное состояние. При этом твердотельные реле осуществляют бесконтактное управление состояниями переключателей источника питания нагрузки, подключенного к выходным клеммам. Следует отметить, что входная клемма может быть подключена только к управляющему сигналу, а нагрузка должна быть подключена только к выходной цепи.

В зависимости от типа нагрузки твердотельные реле можно разделить на два типа: твердотельные реле постоянного тока (DC-SSR) и твердотельные реле переменного тока (AC-SSR). Твердотельные реле постоянного тока действуют как переключатель нагрузки на источниках питания постоянного тока, а твердотельные реле переменного тока действуют как переключатель нагрузки на источниках питания переменного тока. Они не совместимы друг с другом и не могут смешиваться.

  1) Твердотельное реле постоянного тока (рис. 6.1, слева), напряжение сигнала управления которого подается с входной клеммы (IN), а затем сигнал управления подается на приемную цепь через оптопару, и в конечном итоге сигнал усиливается. усилителем для управления состоянием переключения транзистора. Очевидно, что выходная клемма (OUT) твердотельного реле постоянного тока разделена на положительную клемму (+ полюс) и отрицательную клемму (- полюс), будьте осторожны, чтобы не ошибиться при подключении выходной клеммы реле постоянного тока SSR к управляемой цепи. .

  2) Твердотельное реле переменного тока (рис. 6.1, справа) используется для управления состоянием ВКЛ/ВЫКЛ цепи нагрузки переменного тока. В отличие от твердотельных реле постоянного тока, реле переменного тока SSR используют двунаправленный тиристор (триак) или другие электронные переключающие компоненты переменного тока. Следовательно, на выходной клемме (OUT) твердотельного реле переменного тока нет положительной/отрицательной клеммы.


Принцип работы твердотельных реле переменного тока с переходом через ноль

Поскольку твердотельные реле переменного тока с переходом через нуль являются более полными и более типичными, чем другие типы твердотельных реле, детали работы реле переменного тока с пересечением нуля SSR может помочь проиллюстрировать полный принцип работы реле SSR:

1.

Функция каждой детали:

Ниже приведено представление SSR переменного тока пересечения нуля (рис. 6.2). А схема A~E на блок-схеме образует тело ТТР переменного тока с пересечением нуля. В целом реле SSR представляет собой четырехконтактный переключатель нагрузки, имеющий только две входные клеммы (③ и ④) и две выходные клеммы (① и ②). Когда реле AC Zero-Crossing SSR работает, пока к клеммам ③ и ④ добавляется определенный управляющий сигнал, можно контролировать состояние ВКЛ/ВЫКЛ контура между клеммами ① и ②.

Цепь связи A  используется для обеспечения канала ввода-вывода для устройства управления, которое подключено к клеммам ③ и ④, и электрически отключает соединение между входными клеммами и выходными клеммами твердотельного реле для предотвращения выхода цепь от помех входной цепи. Наиболее часто используемым компонентом в цепи связи является оптопара с высокой чувствительностью к действию, высокой скоростью отклика и высокой диэлектрической прочностью (выдерживаемым напряжением) между входными и выходными клеммами. Поскольку входной нагрузкой оптрона является светоизлучающий диод (СИД), это позволяет легко согласовать входное значение твердотельного реле с уровнем входного сигнала устройства управления и позволяет подключить входные клеммы. реле SSR непосредственно к выходному интерфейсу компьютера, то есть твердотельное реле может управляться логическим уровнем «1» и «0».

Функция триггерной цепи B заключается в создании подходящего триггерного сигнала для запуска переключающей цепи D . Однако, если не добавить специальную схему управления, схема переключения будет генерировать радиочастотные помехи (РЧП), которые будут загрязнять сеть высшими гармониками и выбросами, поэтому схема детектора пересечения нуля C специально разработана для устранения Эта проблема.

Снабберная цепь E  предназначена для предотвращения ударов и помех (даже сбоев) переключающих транзисторов от скачков и скачков напряжения в сети. Как правило, в качестве снабберной цепи используется RC-цепь (цепь резистор-конденсатор, или RC-фильтр или RC-цепочка) или нелинейный резистор (например, варистор). Варистор, также называемый резистором, зависящим от напряжения (VDR), представляет собой электронный компонент, значение сопротивления которого изменяется нелинейно в зависимости от приложенного напряжения, и наиболее распространенным типом варистора является металлооксидный варистор (MOV), такой как нелинейный резистор из оксида цинка ( ЗНР).

2. Функция каждого компонента:

На приведенном ниже рисунке показаны внутренние принципиальные схемы триггера с пересечением нуля типа AC-SSR (рис. 6.3). и гарантирует, что оптопара не повреждена. Светодиод  используется для отображения состояния ввода входного управляющего сигнала. Диод VD1 используется для предотвращения повреждения оптопары при инвертировании положительного и отрицательного полюсов входного сигнала. Оптопара OPT электрически изолирует входную и выходную цепи. Триод M1 действует как инвертор и вместе с тиристором SCR образует схему обнаружения перехода через ноль, а рабочее состояние тиристора SCR определяется переменным напряжением транзистора обнаружения нуля M1. VD2~VD4  из двухполупериодного выпрямительного моста (или двухполупериодного диодного моста)  UR . Двунаправленный триггерный импульс для включения симистора BCR  можно получить в SCR и UR. R6 — это шунтирующий резистор, используемый для защиты BCR. R7  и C1  составляют поглощающую сеть для поглощения скачков напряжения или импульсного тока в электросети, чтобы предотвратить удары или помехи в цепи переключения. RT  – это термистор, который действует как защита от перегрева и предотвращает повреждение твердотельных реле из-за чрезмерных температур. VDR  – это варистор, который действует как устройство ограничения напряжения, ограничивает напряжение и поглощает избыточный ток для защиты твердотельного реле при перенапряжении в выходной цепи.

3. Процесс работы:

Твердотельное реле переменного тока с пересечением нуля имеет характеристики включения, когда напряжение пересекает ноль, и отключения, когда ток нагрузки пересекает ноль.

Когда оптопара OPT выключена (т.е. на управляющем выводе OPT нет входного сигнала), M1 насыщается и включается, получая базовый ток от R2, и, как следствие, напряжение запуска затвора (UGT) тиристорного тринистора замыкается на низкий потенциал и отключается. Следовательно, симистор BCR находится в выключенном состоянии, поскольку на клемме управления затвором R6 нет импульса запуска.

При подаче входного управляющего сигнала на входную клемму твердотельного реле включается фототранзисторный OPT (т. е. на управляющую клемму OPT подается входной сигнал). После деления напряжения сети на R2 и R3, если напряжение в точке A больше, чем напряжение перехода через нуль M1 (т. е. VA>VBE1), M1 будет в состоянии насыщенной проводимости, и оба тиристора а тиристоры BCR будут в выключенном состоянии. Если напряжение в точке A меньше напряжения перехода через нуль M1 (т. е. VA

Из приведенного выше процесса можно понять, что M1 используется в качестве детектора напряжения переменного тока для включения твердотельного реле, когда напряжение нагрузки пересекает ноль, и отключения твердотельного реле, когда ток нагрузки пересекает ноль. А за счет функции детектора перехода через ноль влияние цепи нагрузки на нагрузку соответственно снижается, а также значительно уменьшаются радиочастотные помехи, генерируемые в цепи управления.

4. Определение пересечения нуля:

Здесь нужно пояснить, что такое пересечение нуля. В переменном токе переход через нуль представляет собой мгновенную точку, в которой отсутствует напряжение, то есть соединение между положительным полупериодом и отрицательным полупериодом формы волны переменного тока. В каждом цикле переменного тока обычно будет два перехода через ноль. А если в момент перехода через ноль произойдет переключение питающей сети, то никаких электрических помех возникать не будет. Твердотельное реле переменного тока (оснащенное схемой управления переходом через ноль) будет находиться в состоянии ВКЛ, когда входная клемма подключена к управляющему сигналу, а выходное напряжение переменного тока пересекает ноль; и наоборот, когда управляющий сигнал выключен, твердотельное реле находится в выключенном состоянии до следующего пересечения нуля.

Кроме того, следует отметить, что переход твердотельного реле через ноль на самом деле не означает нуль вольт формы сигнала напряжения источника питания. Рисунок 6.5 представляет собой сечение синусоиды переменного напряжения. В соответствии с характеристиками компонента переключения переменного тока напряжение переменного тока на рисунке разделено на три области, которые соответствуют трем состояниям выходной цепи твердотельного реле. А U1 и U2 соответственно представляют пороговое напряжение и напряжение насыщения переключающего компонента.

 1)  Область Ⅰ  – это мертвая зона (зона отсечки, зона отключения или зона выключения) с абсолютным значением диапазона напряжения от 0 до U1. И в этой зоне переключатель SSR нельзя включить, даже если добавить входной сигнал. 2) Область Ⅱ  – это область отклика (активная область, область включения, область включения или область включения) с абсолютным значением диапазона напряжения U1~U2. В этой зоне ТТР сразу включается, как только добавляется входной сигнал, а выходное напряжение увеличивается по мере увеличения напряжения питания. 3) Область Ⅲ — это область подавления (область насыщения) с абсолютным значением диапазона напряжения, превышающим U2. В этой области переключающий элемент (тиристор) находится в состоянии насыщения. И выходное напряжение твердотельного реле больше не будет увеличиваться с увеличением напряжения питания, но ток увеличивается с увеличением напряжения, что можно рассматривать как состояние внутреннего короткого замыкания выходной цепи твердотельного реле. реле, то есть твердотельное реле находится в состоянии включения как электронный переключатель.

На рис. 6.6 показана форма сигнала ввода-вывода твердотельного реле с переходом через ноль. А из-за природы тиристора твердотельное реле будет во включенном состоянии после того, как напряжение на выходных клеммах достигнет порогового напряжения (или напряжения срабатывания цепи срабатывания). Тогда твердотельное реле будет находиться во включенном состоянии после достижения напряжения насыщения и в то же время будет генерировать очень низкое падение напряжения во включенном состоянии. Если входной сигнал отключен, твердотельное реле будет выключено, когда ток нагрузки упадет ниже тока удержания тиристора или следующей точки коммутации переменного тока (т.е. первый раз, когда ток нагрузки пройдет через ноль после выключения реле SSR). ).

Основные принципы твердотельных реле

star_borderПодписаться на статью

Манон Д.

1star_border 0вопрос_ответ 0thumb_up

Ваша следующая статья

 

Дэйв из DesignSpark

Как вы относитесь к этой статье? Помогите нам предоставить лучший контент для вас.

Дэйв из DesignSpark

Спасибо! Ваш отзыв получен.

Дэйв из DesignSpark

Не удалось отправить отзыв. Повторите попытку позже.

Дэйв из DesignSpark

Что вы думаете об этой статье?

Твердотельные реле и контакторы: как это работает?

Что такое твердотельное реле (ТТР)?

Это коммутационное устройство, использующее электронные компоненты. SSR не имеет абсолютно никаких движущихся частей. Вместо этого он использует электрические и оптические свойства твердотельных полупроводников, чтобы выполнять их входные и выходные функции изоляции и переключения.

Эта технология полностью отличается от электромеханических реле (ЭМР). Для включения и выключения ЭМИ используют катушки, магнитные поля, пружины и механические контакты.

Из чего состоит твердотельное реле celduc®?

Твердотельное реле состоит из двух основных частей:

1- входная цепь

2- коммутационная цепь

Между входным и выходным контактами также используется электрическая изоляция.

1- Входная цепь

Входная цепь использует оптопару (или оптоизолятор).

Оптопара состоит из одного (или более) инфракрасного светодиода (соответствующего передатчику) и фоточувствительного устройства (также называемого фотосимистором, соответствующего приемнику) в одном корпусе (изображение ниже).

Роль оптопары состоит в том, чтобы изолировать вход от выхода . Компания Celduc® позаботилась о том, чтобы выбрать лучшие оптопары на рынке.

2- Цепь переключения

Цепь переключения представляет собой компонент, позволяющий переключать электроэнергию на нагрузку.

  • Для твердотельных реле переменного тока это может быть симистор или встречно-параллельный тиристор (или кремниевый управляемый выпрямитель, SCR). В тиристорах celduc® «спина к спине» используется технология TMS², позволяющая celduc® SSR имеет наилучший ожидаемый срок службы по сравнению с большинством продуктов на рынке. Этот высокий ожидаемый срок службы также достигается благодаря отделу исследований и разработок celduc®, который регулярно совершенствует производственный процесс, постоянно увеличивая количество циклов.
  • Для твердотельных реле постоянного тока схема переключения может быть биполярным транзистором, МОП-транзистором или IGBT-транзистором.

Схема согласования гарантирует желаемый режим переключения путем обработки полученного входного сигнала и переключения выходной цепи .

Ассортимент твердотельных реле celduc® предлагает различные режимы переключения. Zero Cross, случайное или пиковое переключение.

  • Что касается реле перехода через ноль (или управления нулевым напряжением), питание переключается только в начале чередования, после применения управления. Действительно, переключение происходит только тогда, когда оно близко к нулю вольт. Рекомендуется использовать реле перехода через ноль для резистивных или емкостных нагрузок, поскольку они могут ограничить помехи di/dt в сети и увеличить ожидаемый срок службы нагрузки и реле.

 

  • Касательно случайных реле (или мгновенного управления): питание переключается только после подачи управляющего напряжения (со временем включения менее 100 мкс). Рекомендуется использовать случайные реле для всех индуктивных нагрузок, когда фазовые сдвиги между напряжением и током могут быть проблематичными для реле перехода через нуль. Случайные реле
    также используются, когда требуется точное управление мощностью нагрузки (например, приложения с фазовым управлением).

  • Что касается реле пикового пуска, питание переключается только при достижении пикового напряжения полупериода, следующего за применением управления. Рекомендуется использовать пиковые пусковые реле для управления трансформаторным типом индуктивных нагрузок насыщения. Это предотвратит насыщение трансформатора и выдержит значительные пики тока намагничивания.

 
Преимущества твердотельных реле (SSR) celduc® по сравнению с электромеханическими реле (EMR).
  • ОЖИДАЕМЫЙ ДОЛГИЙ СЛУЖЕБНЫЙ СРОК : Твердотельные реле не подвержены износу или деформации, поскольку они не имеют движущихся механизмов. При правильном использовании ТТР имеют в 200 раз больший срок службы по сравнению с электромеханическим реле (ЭМР).
  • ТОЧНОЕ ВРЕМЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ : SSR имеет возможность отключать нагрузки переменного тока при достижении нулевой точки тока нагрузки. Это полностью устраняет искрение, электрические помехи и дребезг контактов, возникающие при ЭМИ и индуктивных нагрузках.
  • НИЗКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ : Твердотельному реле требуется только низкая мощность привода для переключения нагрузок большой мощности.
  • ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ ЧАСТОТА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ : Твердотельное реле обеспечивает быстрое переключение и уменьшенный гистерезис (благодаря его большой способности переключения). Затем его можно использовать для очень точного контроля температуры.
  • ТИХАЯ РАБОТА : Твердотельное реле не создает акустического шума при изменении состояния выходов. Это действительно очень важно, когда речь идет о бытовом и медицинском использовании.
  • УДАРОСТОЙКОСТЬ И ВИБРАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ : Благодаря высокой устойчивости к ударам и вибрации, с твердотельной технологией исключен риск случайного переключения.
  • ПРЕДЛАГАЕТ БОЛЬШЕ ФУНКЦИЙ : Твердотельные реле предлагают больше возможностей с точки зрения диагностики, защиты и связи.
Что необходимо учитывать при использовании твердотельного реле.

Для правильной работы твердотельное реле должно достаточно охладиться, чтобы температура перехода в сердцевине силового элемента не превышала указанных значений. Эти значения обычно доходят до 125°C или 150°C в зависимости от силовых компонентов.

Охлаждение не позволит SSR достичь слишком высокой температуры радиатора (90 или 100°C).

Чтобы выбрать радиатор, соответствующий вашим потребностям, вы можете либо использовать расчет, либо обратиться к графикам, предоставленным celduc® relais в технических паспортах продуктов, которые доступны на сайте RS Components.

Широкий ассортимент твердотельных реле celduc®

celduc® производит широкий ассортимент твердотельных реле до 125 А. Ассортимент celduc® включает однофазные, двухфазные или трехфазные твердотельные реле, интерфейсные модули ввода/вывода, твердотельные реле для печатных схем, диагностические реле и твердотельные реле для управления нагрузками двигателя.

 

 
 
 
Типичные области применения твердотельных реле celduc®

Твердотельные реле celduc® SSR находят широкое применение благодаря своей надежности, бесшумной работе и длительному сроку службы.

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ :

  • Коммерческие машины для пищевой промышленности
  • Литье пластмасс под давлением/экструзия
  • Печи
  • ОВКВ
  • Текстиль
  • Жилое отопление
  • Инфракрасный обогрев
  • Сушка
  • Термоформование
  • Паяльное оборудование

ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ:

  • Насосы
  • Компрессоры
  • Конвейерные системы
  • Вентиляторы
  • Лифты
  • Лифты
  • Подъемники
  • Моторизованный тренажер

ОСВЕЩЕНИЕ :

  • Обогреватели
  • Муниципалитеты
  • Кинотеатры и сцены
  • Взлетно-посадочная полоса аэропорта
  • Улицы и проезжие части
  • Склады
  • Офисные помещения
  • Опасные места и маяки

АВТОМАТИЗАЦИЯ:

  • Интерфейсы автоматизации
  • Управление нагревательным элементом
  • Электроклапаны
  • Катушки контактора
  • Оптическая изоляция датчика.

РАЗНОЕ :

  • Силовые трансформаторы
  • Электромагниты
  • Импульсные источники питания
  • Регуляторы
  • Инверторы
  • Силовые преобразователи
  • Источники бесперебойного питания
  • Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности
  • Электромагнитные клапаны

Для получения дополнительной информации все каталоги и руководства по применению celduc® доступны здесь: https://www.celduc-relais.com/en/technical-library/catalogues-brochures/

Хотите продолжить чтение статьи из DesignSpark?

Станьте участником, чтобы бесплатно получить неограниченный доступ ко всему контенту DesignSpark!

Зарегистрируйтесь, чтобы стать участником

Уже являетесь участником DesignSpark? Логин

Поделиться этой записью

thumb_upМне нравится star_borderПодписаться на статью

Имея около 200 штатных сотрудников в 4 странах на 3 континентах, celduc® relais является ведущим игроком на мировом рынке промышленной автоматизации и магнитных бесконтактных датчиков.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *