Как подключить твердотельное реле
Твердотельное реле— электронный прибор, принцип работы которого основан на взаимодействии полупроводников и силовых ключей. Название устройство получило благодаря конструкции без подвижных элементов. Схема и способ подключения коммутатора зависит от устройства и функций, для выполнения которых он устанавливается.
Устройство
Устройство твердотельных реле разных типов схоже. Конструктивные различия не отражаются на принципе действия.
В данном типе оборудования есть контактная система — единственная механическая деталь. Она делает возможным подключение внешних проводников. Остальные элементы коммутатора герметичны и расположены в неразборном корпусе.
Конструктивная особенность коммутаторов твердотельного типа заключается в электронной плате. Это — основной элемент прибора, включающий в себя:
- блок управления, предназначенный для обеспечения стабильности в напряжении;
- узел развязки, направленный на подачу и прием светового сигнала;
- силовые ключи, в роли которых выступают симисторы или тиристоры (для переменного тока), транзисторы (для постоянного тока).
Все цепи в твердотельных реле можно поделить в зависимости от функций, которые они выполняют:
- Входная. Основной функцией цепи выступает преобразование входного управляющего напряжения до значения, приемлемого для выполнения переключения. Помимо этого, входная цепь выполняет защитную задачу: ограждает от импульсных помех и контролирует изменение полярности, а также предохраняет от перегрузок.
- Оптическая или гальваническая развязка. Разделяет основные и контролирующие цепи при переменном токе.
- Получение сигнала. Цепь принимает сигнал от оптрона и запоминает его.
- Подача напряжения. Цепь становится замкнутой, поэтому большое значение имеет корректный расчет номинального напряжения. То есть для напряжения на 220 вольт необходимо подбирать оборудование, соответствующее характеристикам сети.
Схемы подключения
Наиболее распространенными схемами подключения ТТР считаются:
- Замкнутая. Если управляющий сигнал отсутствует, прибор находится под напряжением. Когда входы коммутатора обесточены, устройство отключено.
- Разомкнутая. Также данная схема может называться открытой. Для нахождения реле под напряжением важно наличие управляющего сигнала.
- Трехфазная. Применяется в коммутаторах трехфазной разновидности.
- Реверсивная. Подобная схема также присуща трехфазным реле, она предполагает два уровня управления.
Если управляющий сигнал отсутствует, прибор находится под напряжением. Когда входы коммутатора обесточены, устройство отключено.
Схема подключения ТТР
Схема включения в твердотельном реле с любым принципом работы должна быть корректной и исправной. В противном случае возможно короткое замыкание, которое выведет прибор из строя. К тому же при ошибочной схеме повышается опасность удара электрическим током. Поэтому рекомендуется приобретать твердотельные реле только у надежных сертифицированных производителей.
Особенности монтажа
Для нормальной эксплуатации твердотельных коммутаторов необходимо соблюдать правильность установки, обозначенной производителями.
Особое значение имеет строгое соблюдение полярности. В процессе монтажа для соединений нужно использовать винтовой способ, т.е. без пайки, а также необходимо избегать чрезмерного давления на корпус прибора.
Подключать устройство следует в строгом соответствии со схемой. При этом особую роль играет корректно подобранный прибор, отвечающий нуждам объекта по всем параметрам. Во время установки необходимо исключить попадание внутрь реле металлических элементов и пыли.
Устройство следует располагать вдали от легковоспламеняющихся предметов и материалов. Перед включением коммутатора рекомендуется провести дополнительную проверку коммутационных соединений.
Также нужно обращать внимание на маркировку. Буквенно-числовые обозначения приборов включают в себя сведения о:
- типе корпуса (малогабаритные, стандартные, промышленные и т.п.),
- фазах (однофазные, трехфазные),
- нагрузке (указывается в амперах).
Кроме того, у некоторых твердотельных реле промышленного типа в маркировку включены сведения о типе охлаждения (водяное или воздушное). Для прочих разновидностей охлаждающее и защитное оборудование подбирают отдельно.
Преимущества твердотельного реле
Коммутационные аппараты твердотельного типа выполняют аналогичную функцию, что и привычные электромагнитные реле. Однако у ТТР есть ряд преимуществ:
- Бесшумная работа;
- Компактность;
- Небольшой вес;
- Мгновенное срабатывание;
- Широкая сфера применения;
- Отсутствие скачка напряжения при включении;
- Долговечность;
- Надежность;
- Низкое потребление электроэнергии;
- Возможность контроля нагрузки;
- Отсутствие переходных процессов и электромагнитных помех при коммутации цепей;
- Невосприимчивость к внешним факторам: влажности, загрязненности воздуха;
- Герметичность;
- Простой монтаж;
- Возможность установки в труднодоступные места;
- Низкая чувствительность к воздействию магнитных полей и внешней вибрации.
Помимо этого, внутреннее устройство и комплектация твердотельного реле, а также принцип его работы исключают возникновение искр. Благодаря этому оборудование можно использовать на объектах с повышенными требованиями к пожаробезопасности.
Как купить твердотельное реле
Ассортимент твердотельных реле, представленных в каталоге СОЮЗ-ПРИБОР, включает в себя продукцию разных производителей. Все приборы сертифицированы и поставляются только надежными изготовителями.
Купить коммутаторы можно, обратившись к менеджерам компании: по телефону, через электронную почту либо форму обратной связи.
Твердотельные реле переменного тока AC-AC типа
Главная Электротехника ELHART Однофазные твердотельные реле ESS1-AA
Низкий уровень электромагнитных помех
Компактный размер
Продолжительный ресурс эксплуатации
Отсутствие искр и шума контактов при коммутации
Высокая скорость срабатывания
| Наименование | Тип документа | Размер | Тип файла |
|---|---|---|---|
| ПС: ESS1 — стандартное однофазное ТТР ELHART | Паспорт | 268 KB | |
| Твердотельные реле ELHART | Каталог | 2 MB | |
Библиотека EPLAN для приборов и датчиков ELHART (v2. 9) | 28 MB | zip | |
| Сертификат соответствия ТР ТС 004 — Твердотельные реле, типы: ESS, ESH | Сертификат соответствия | 652 KB |
Документация и ПО
4 файла, 30 MB
| Наименование | Наличие | Цена с НДС | |
|---|---|---|---|
ESS1-AA-010 Однофазное твердотельное реле (управление 90-250 VAC, выход ток до 10А, напряжение 40-440 VAC) | В наличии | 824 | Купить |
ESS1-AA-025 Однофазное твердотельное реле (управление 90-250 VAC, выход ток до 25А, напряжение 40-440 VAC) | В наличии | 1 134 | Купить |
ESS1-AA-040 Однофазное твердотельное реле (управление 90-250 VAC, выход ток до 40А, напряжение 40-440 VAC) | В наличии | 1 237 | Купить |
ESS1-AA-060 Однофазное твердотельное реле (управление 90-250 VAC, выход ток до 60А, напряжение 40-440 VAC) | В наличии | 1 931 | Купить |
ESS1-AA-080 Однофазное твердотельное реле (управление 90-250 VAC, выход ток до 80А, напряжение 40-440 VAC) | В наличии | 2 008 | Купить |
totalkip.ru/report.local/photo/photo1/Foto_elhart_5447.jpg»>
totalkip.ru/report.local/photo/photo1/Foto_elhart_5447.jpg»>ТТР ESS1-AA коммутирует переменный ток с напряжением ~40…440 В и управляет нагрузкой сигналом переменного тока ~90…250 В.
Результатом того, что момент коммутации происходит при переходе кривой напряжения через точку нуля, являются низкие электромагнитные помехи.
Твердотельное реле типа DC-AC, в линейке ELHART представлено моделью ESS1-DA с управлением постоянным током.
Перед выбором и использованием реле, пожалуйста, внимательно читайте правила подключения и эксплуатации в паспорте и на сайте, в том числе рекомендации по подбору ТТР в зависимости от типа нагрузки.
Читайте также статью «Способы защиты твердотельных реле, основные причины выхода из строя ТТР».
Типы нагрузки твердотельных реле ELHART ESS1-AAУдобство монтажа
Быстрый монтаж на радиаторУдобное и простое подключение к цепи| Параметр | Значение |
|---|---|
| Количество коммутируемых фаз | 1 |
| Управляющий сигнал | ~90…250 В |
| Ток цепи управления | 5…30 мА |
| Коммутируемое напряжение | ~40…440 В |
| Коммутируемые токи | 10, 25, 40, 60, 80 А |
| Напряжение включения | ~90 В |
| Напряжение выключения | ~10 В |
| Максимальное пиковое напряжение | ~900 В |
| Падение напряжения в коммутируемой цепи | < ~1,6 В |
| Время переключения | ≤ 10 мс |
| Ток утечки в коммутируемой цепи | ≤ 10 мА |
| Электрическая прочность изоляции | ≥ ~2500 В |
| Сопротивление изоляции | 500 МОм (при напряжении =500 В) |
| Температура окружающей среды | -30…80 °C |
| Способ коммутации | при переходе напряжения через ноль |
| Индикация наличия управляющего сигнала | светодиод |
| Габаритные размеры, ШхВхГ | 45х60х27,5 мм |
| Характеристики | Модельный ряд ESS1-AA-xxx | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 010 | 025 | 040 | 060 | 080 | |
| Рассеиваемая мощность ТТР при температуре окружающей среды среды 25 °C, Вт/А | 1,18 | 1,13 | 1,12 | 1,06 | 1,02 |
| Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии (значение скорости нарастания тока в открытом состоянии тиристора, при котором тиристор остается в рабочем состоянии), А/нс | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Характеристика подходящих плавких предохранителей, А²·с | 85 | 450 | 840 | 1800 | 3200 |
| Максимально допустимая перегрузка по току в течении 10 мс, A | 120 | 300 | 410 | 780 | 1000 |
| Сопротивление входной цепи ТТР, кΩ | > 20 | > 20 | > 20 | > 20 | > 20 |
- Перед подключением, а также при техническом обслуживании ТТР убедитесь в отсутствии на клеммах напряжения питания.
- Подключение контактов цепи управления и коммутируемой цепи производится при помощи клемм с зажимами и винтами. Для ТТР с номинальным значением коммутируемого тока выше 40 А рекомендуется использовать обжимные наконечники. Пайка, сварка и иные способы подключения не допускаются. Перед подключением цепей снимите защитную крышку (если она съемная) или откиньте ее (если она откидная), после – наденьте обратно (закройте).
- Наличие тока утечки создает опасность поражения электрическим током, даже когда выходные контакты ТТР находятся в «выключенном состоянии». Вследствие этого при проведении любых работ, при которых возможно случайное прикосновение к клеммам ТТР – отключайте напряжение питания ПОЛНОСТЬЮ.
- В случае, если на выходные клеммы ТТР предполагается подключать индуктивную нагрузку с высокими стартовыми токами или иную нагрузку, характеризующуюся периодическими повышениями значения тока
коммутируемого сигнала, – номинальное значение тока коммутируемого сигнала ТТР должно быть выше (с запасом) максимально возможного тока сигнала, подключаемого на выходные клеммы. В большинстве случаев
рекомендуется выбирать ТТР с номинальным значением тока на 900% выше коммутируемого – для индуктивной нагрузки, и на 40% выше коммутируемого – при резистивной нагрузке
(для обеспечения запаса по току при колебаниях напряжения в коммутируемой цепи и при изменении сопротивления управляемой нагрузки).
- Для дополнительной защиты ТТР в случае частого превышения номинального значения напряжения коммутируемого сигнала необходимо подключение варистора параллельно каждой фазе коммутируемой цепи.
- Номинальное значение максимального тока коммутируемой цепи является действительным при температуре ТТР не более 40 °C. В случае превышения этой температуры действительное значение максимального тока снижается, поэтому следует тщательно контролировать температуру самого ТТР и окружающей среды.
- При коммутации сигнала с силой тока более 10 А необходимо использовать соответствующий радиатор для отвода избыточного тепла от ТТР. При установке ТТР на радиатор – используйте
специальную теплопроводную пасту.
- Для улучшения охлаждающей функции радиатора возможно дополнительно использовать соответствующие охлаждающие вентиляторы, устанавливаемые на радиатор. Кроме того необходимо следить за температурой окружающей среды и не допускать ее выхода за заданные пределы.
В большинстве случаев
рекомендуется выбирать ТТР с номинальным значением тока на 900% выше коммутируемого – для индуктивной нагрузки, и на 40% выше коммутируемого – при резистивной нагрузке
(для обеспечения запаса по току при колебаниях напряжения в коммутируемой цепи и при изменении сопротивления управляемой нагрузки).
При установке ТТР на радиатор – используйте
специальную теплопроводную пасту.| ESS1-AA- | |
|---|---|
| 10 А | 010 |
| 25 А | 025 |
| 40 А | 040 |
| 60 А | 060 |
| 80 А | 080 |
Пример: ESS1-AA-060
Рекомендации по подбору ТТР
| Номинальный ток ТТР*, А | Допустимое рабочее значение тока резистивной нагрузки, А | Допустимое рабочее значение тока индуктивной нагрузки, А |
|---|---|---|
| 010 | ≤ 7 | ≤ 1 |
| 025 | ≤ 17,5 | ≤ 2,5 |
| 040 | ≤ 28,5 | ≤ 4 |
| 060 | ≤ 42,5 | ≤ 6 |
| 080 | ≤ 57 | ≤ 8 |
*При подборе ТТР убедитесь, что пиковые значения тока вашей нагрузки не превышают номинальный ток реле.
Допустимые рабочие значения тока в таблице выше учитывают общие случаи возможных скачков тока.
Выбирая ТТР, используйте конкретные параметры вашей задачи.
Твердотельные реле — Реле
Реле
В последние десятилетия рынок промышленного контроля подвергался массовая революция, основанная на твердотельной электронике. Из-за их снижения стоимость, высокая надежность и огромные возможности, твердотельные устройства начали заменил многие устройства, работавшие на механических и электромеханических принципы.
Как и во всем новом, так и в твердотельной электронике, необходимо иметь здравый смысл.
использоваться при рассмотрении вопроса о его принятии. Просто потому, что твердотельное состояние является новым и
имеет определенные преимущества, вы не можете считать, что это лучше для всех
Приложения. Хотя можно сказать, что твердотельные устройства дадут
превосходная производительность в некоторых приложениях, верно и то, что в других
приложений электромеханическое устройство будет работать лучше.
Делая выбор между полупроводниковыми и электромеханическими, необходимо сравнить электрические, механические, а иногда и финансовые характеристики каждого устройства с приложением, в котором он будет использоваться. В этой части раздела мы собираемся изучить возможности твердотельных реле по сравнению с электромеханические реле и объясните разницу между этими двумя устройствами.
Сравнение электромеханических реле с твердотельными реле
Хотя и электромеханические реле (EMR), и твердотельные реле (SSR) предназначены для обеспечения общей функции переключения, каждый из которых выполняет конечную результаты по-разному.
В основном ЭМИ обеспечивает коммутацию за счет использования электромагнитных
устройства и наборы контактов, в то время как SSR зависит от электронных устройств
такие как кремниевые управляемые выпрямители (SCR), симисторы и полевые МОП-транзисторы для переключения
без контактов. На рисунке ниже графически показан простой пример
как ЭМИ, так и ТТР с входной цепью и цепью нагрузки.
Простое сравнение ЭМИ и ТТР с входной цепью и цепью нагрузки.
Типы твердотельных реле
Есть в основном четыре твердотельных конструкции, которые преобладают рынок управления: прямое управление, трансформаторная изоляция, оптическая (светодиодная) изоляция и гибридные твердотельные реле. Потому что каждый предлагает похожие, но отчетливо различные рабочие характеристики, каждый будет обсуждаться.
Прямое управление
На рисунке ниже показана блок-схема в форме прямого управления или контакта. реле замыкающего типа для коммутации нагрузок переменного тока. В этом SSR набор внешних переключающие контакты, подключенные к тому же источнику переменного напряжения, что и нагрузка управляемый, используется в качестве цепи управления. Полупроводниковый триод переменного тока (симистор), или пара встречно-параллельных кремниевых управляемых выпрямителей (SCR) могут использоваться в качестве устройство переключения нагрузки.
Твердотельное реле с симисторами может образовать
реле прямого управления или замыкания контактов для переключения нагрузок переменного тока.
Когда контакты переключателя замкнуты, симистор проводит и подает источник переменного тока напряжение на нагрузку. Размыкание внешних контактов выключает симистор и таким образом снимает напряжение источника переменного тока с нагрузки. Для защиты симистора от нежелательное включение из-за переходных скачков напряжения, защита от переходных процессов сеть включена.
Когда требуется прямое управление нагрузкой постоянного тока, твердотельное реле
используется конфигурация, показанная на рисунке ниже. В этой цепи постоянный ток
силовой транзистор используется в качестве электронного коммутационного устройства. Как в цепи
схема управления нагрузкой переменного тока (рисунок выше), контакты внешнего переключателя
используются для управления включением и выключением силового транзистора.
В качестве альтернативы, вместо внешнего источника может использоваться второй источник напряжения.
контакты для управления работой силового транзистора. Следует отметить
что при использовании внешних контактов для управления работой ТТР,
на контактах внешнего управления появляется напряжение источника.
Следовательно, они
должны быть соответствующим образом защищены для обеспечения безопасности пользователя.
Твердотельное реле с питанием постоянного тока транзисторы образуют реле прямого управления или замыкания контактов для переключения нагрузок постоянного тока.
Твердотельное реле с оптической изоляцией
Оптически изолированное твердотельное реле является эквивалентом стандарта SPST.
реле. Изоляция обеспечивается оптически за счет использования светоизлучающего
диод (LED) и фотодетектор, показанные на рисунке ниже. Светодиод принимает
напряжение управления реле и через светодиод преобразует эту мощность в свет
энергия. Этот свет улавливается фотодетектором, который контролирует
схема запуска затвора симистора (или полевого МОП-транзистора). При указанном управляющем напряжении
достигается из-за достаточной световой энергии, передаваемой в
фотодетектор, срабатывает цепь затвора. Снятие или уменьшение контроля
напряжение снижает светоотдачу и перестает запускать цепь.
Напряжение постоянного тока
для работы светодиода может быть определенное напряжение, скажем, 5 В постоянного тока, или может
попадают в диапазон обычно от 3 до 32 вольт. Характеристики светодиода
позволяют разработать схему управления, которая допускает широкий диапазон входных напряжений.
Работа оптически (светодиодного) изолированного твердотельного реле.
Изоляция входа от выхода для этого типа реле может достигать 10 миллиардов Ом. Напряжение пробоя обычно составляет 1500 В RMS 50/60 Гц. Эта изоляция может предоставляться только до определенного момента, который определяется рейтингами используемых компонентов. Эти рейтинги можно найти в технических паспортах. большинства производителей. Как только эти рейтинги превышены, переходные процессы могут быть введены в цепи управления.
Исходя из 10-процентного снижения светоотдачи, ожидаемая продолжительность жизни
срок службы оптопары превышает 50 000 часов. Срабатывает за микросекунды,
не подвержен ударам или вибрации, не имеет отскока и может управляться
напрямую через вентили MOS или TTL.
Состояние включения/выключения фотодетектора управляет состоянием логики, которая разрешает стробирование выходного симистора. Оптически связанные конструкции обычно особенность включения симистора при нулевом напряжении. Это означает, что независимо от при подаче входного управляющего напряжения симистор не включается до тех пор, пока напряжение источника порядка 15В. Это снижает электромагнитное помехи при включении менее одной сотой от ЭМИ и примерно в пять раз меньше, чем у SSR без включения нулевого напряжения.
После первоначального включения последующие включения полупериода для ТТР требуют От 5 до 10 В на симисторе, в зависимости от коммутируемой нагрузки. Обычно для правильной работы ответвителя требуется от 5 до 15 мА. Токи свыше 20-25 мА могут привести к порче светодиода. соединения, особенно при повышенных температурах.
Изоляция трансформатора
Во многих приложениях желательно или необходимо обеспечить электрическую
изоляция цепи управления от цепи нагрузки.
Изоляция
особенно необходимо, когда схема управления сопряжена с
низкоуровневая логика из-за ее восприимчивости к переходным импульсам.
Одним из способов достижения электрической изоляции является использование трансформатора, т.к.
проиллюстрировано на рисунке ниже. В этой схеме управляющее напряжение постоянного тока
используется для активации реле. Управляющее напряжение преобразуется в
Сигнал переменного тока схемой твердотельного генератора, выход которого обеспечивает
первичный ток трансформатора. Диапазон частот генератора от
от 50 кГц до 500 кГц. Выход трансформатора управляет запуском затвора симистора.
схема. Таким образом, магнитная связь трансформатора служит для изоляции
источник управляющего напряжения от цепи нагрузки. Преимущество трансформатора
связь заключается в том, что она позволяет использовать самые разные уровни управляющего напряжения постоянного тока.
использоваться. Еще одним преимуществом является очень низкий ток управления, необходимый для
активировать нагрузку.
Работа твердотельного реле с трансформаторной развязкой.
Сопротивление изоляции входа-выхода и напряжение пробоя такие же, как у оптоизолятора; однако производительность трансформаторного соединителя не ухудшаться заметно в течение срока службы реле. Кроме того, трансформатор связанное SSR имеет меньше общих компонентов, чем оптоизолированное SSR, и менее чувствительны к температуре. Однако у него нет включения при нулевом напряжении. особенность. ТТР с трансформаторной связью действительно излучает электромагнитное излучение. помехи (EMI) от цепи генератора, но они очень минимальны и обычно не проблема. ЭМП от включения и выключения симистора каждый раз последовательный полупериод может производить электромагнитные помехи более высокого уровня, чем у генератора.
Устойчивость к переходным процессам ТТР с трансформаторной связью несколько меньше. чем у SSR с оптической связью.
Гибридные твердотельные реле
Другой популярной формой SSR является гибридное твердотельное реле.
Хотя и не
«настоящее» твердотельное реле, поскольку оно включает в себя механический компонент (герконовое реле),
по существу он работает как твердотельное устройство.
Использование герконового реле приводит к некоторым компромиссам в производительности, например более медленная скорость переключения, меньшая устойчивость к ударам и вибрации, а также срок службы из-за его механических контактов во входной или управляющей ступени. Гибрид, однако, совместим с определенной логикой TTL, когда достаточный выход ток имеется. Хотя для этого требуются более высокие значения управляющего тока, чем настоящий SSR, в дополнение к более длительному времени включения, этот гибрид способен выдерживать более высокие переходные входные напряжения. Последнее незначительное ограничение заключается в том, что гибрид более уязвим к ударам и вибрации, потому что он включает в себя механическую составляющую.
На рисунке ниже показано типичное гибридное твердотельное реле, включающее
герконовое реле в цепи управления.
Здесь управляющее напряжение постоянного тока используется для
подайте питание на катушку, которая сближает контакты герконового реле. Это закрывает
цепь управления, которая, в свою очередь, запускает симисторный контроллер. Электрический
изоляция в этой цепи обеспечивается магнитной связью между
катушка герконового реле и контакты герконового реле.
Работа гибридного твердотельного реле, соединенного с герконовым реле.
Когда герконовое реле используется в качестве управляющей части гибридного твердотельного реле,
обычно он работает при низких значениях напряжения и тока, чтобы обеспечить
относительно долгий срок службы цепи управления. При индуктивной нагрузке,
обычно это сторона высокого напряжения электромеханического реле, которая
портиться в первую очередь. Гибридное твердотельное реле может решить эту проблему за счет
использование симисторного контроллера нагрузки для обеспечения длительного срока службы. Гибрид второго типа.
твердотельное реле использует схему управления твердотельным устройством для подачи питания
только катушка геркона, контакты которой переключают цепь нагрузки.
По сути, эта гибридная форма представляет собой обычное электромеханическое реле с
схема твердотельного драйвера. Как таковой, он подвержен многим из тех же
недостатки по сравнению с обычными электромеханическими реле.
Примеры
VO14642 Реле MOSFET SPST-NO
Характеристики
Корпус DIP-6
Сопротивление в открытом состоянии 0,25 Ом
Ток нагрузки 2 А пост. тока
Напряжение нагрузки 60 В
Напряжение изоляции 5300 В (СКЗ)
TTL/CMOS-совместимый вход
Время включения/выключения < 800 мкс
Распиновка
Тестовая схема
Информация о продукте
Страница продукта VO14642
Техническое описание VO14642 (pdf)
Имитационная модель SPICE
Твердотельная релейная схема с использованием симисторов и переключением через ноль
Твердотельное реле сети переменного тока или твердотельное реле представляет собой устройство, которое используется для переключения тяжелых нагрузок переменного тока на уровне сети с помощью изолированных триггеров минимального напряжения постоянного тока без включения механических подвижных контактов.
В этом посте мы узнаем, как построить простое твердотельное реле с питанием от сети или схему твердотельного реле с использованием симистора, биполярных транзисторов и оптопары с переходом через ноль.
Преимущество твердотельного твердотельного реле по сравнению с механическим реле
Реле механического типа могут быть довольно неэффективными в приложениях, требующих очень плавного, очень быстрого и чистого переключения.
Предлагаемая схема твердотельного реле может быть собрана дома и использована в местах, требующих действительно сложной обработки груза.
В статье описана схема твердотельного реле сети 220 В со встроенным детектором перехода через нуль.
Схема очень проста для понимания и сборки, но при этом обладает такими полезными функциями, как чистое переключение, отсутствие радиопомех и способность работать с нагрузками до 500 Вт. Мы многое узнали о реле и о том, как они работают.
Нам известно, что эти устройства используются для переключения тяжелых электрических нагрузок через внешнюю изолированную пару контактов в ответ на небольшой электрический импульс, полученный с выхода электронной схемы.
Обычно вход триггера находится вблизи напряжения катушки реле, которое может составлять 6, 12 или 24 В постоянного тока, в то время как нагрузка и ток, переключаемый контактами реле, в основном находятся на уровне потенциалов сети переменного тока.
В основном реле полезны, потому что они способны переключать тяжелые соединения, подключенные к их контактам, не вызывая контакта опасного потенциала с уязвимой электронной схемой, через которую он переключается.
Однако преимущества сопровождаются несколькими критическими недостатками, которые нельзя игнорировать. Так как контакты связаны с механическими операциями, иногда они совершенно непригодны для сложных схем, требующих высокой точности, быстрого и эффективного переключения.
Механические реле также имеют плохую репутацию из-за создания радиочастотных помех и шума во время переключения, что также приводит к износу контактов со временем.
Для SSR на основе MOSFET см. этот пост
Использование SCR или триака для изготовления SSR
Считается, что симисторы и триаки являются хорошей заменой в тех случаях, когда вышеуказанные реле оказываются неэффективными, однако они также могут вызывать проблемы с генерацией радиочастотных помех во время работы.
Кроме того, тиристоры и симисторы, интегрированные непосредственно в электронные схемы, требуют, чтобы линия заземления цепи была соединена с ее катодом, что означает, что секция цепи больше не изолирована от смертельного переменного напряжения устройства — серьезный недостаток с точки зрения безопасности. пользователю это интересно.
Однако симистор может быть очень эффективно реализован, если полностью позаботиться о вышеупомянутой паре недостатков. Таким образом, две вещи, которые должны быть устранены с симисторами, если они должны быть эффективно заменены на реле, — это радиочастотные помехи при переключении и попадание опасной сети в цепь.
Твердотельные реле разработаны в точном соответствии с вышеуказанными спецификациями, что устраняет интерференцию радиочастот, а также полностью отделяет две ступени друг от друга.
Коммерческие SSR могут быть очень дорогими и не подлежат обслуживанию, если что-то пойдет не так. Однако создание твердотельного реле полностью вами и использование его для требуемого приложения может быть именно тем, что «доктор прописал».
Поскольку он может быть построен с использованием дискретных электронных компонентов, он становится полностью ремонтопригодным, модифицируемым и, кроме того, дает вам четкое представление о внутренних операциях системы.
Здесь мы рассмотрим изготовление простого твердотельного реле на 220 В.
Как это работает
Как обсуждалось в предыдущем разделе, в предложенной схеме твердотельного реле или твердотельного реле радиопомехи проверяются путем принудительного переключения симистора только вокруг нулевой отметки синусоидальной фазы переменного тока и использования Оптопара гарантирует, что вход находится вдали от сетевых потенциалов переменного тока, присутствующих в цепи симистора.
Попробуем понять, как работает схема:
Как показано на схеме, оптопара становится порталом между триггером и коммутационной схемой. Входной триггер применяется к светодиоду опто, который загорается и приводит в действие фототранзистор.
Напряжение от фототранзистора проходит через коллектор к эмиттеру и, наконец, достигает затвора симистора, чтобы привести его в действие.
Описанная выше операция довольно обычная и обычно ассоциируется со срабатыванием всех симисторов и тринисторов. Однако этого может быть недостаточно для устранения радиочастотного шума.
Секция, состоящая из трех транзисторов и нескольких резисторов, специально введена с целью проверки генерации ВЧ, гарантируя, что симистор работает только вблизи нулевого порога синусоидального сигнала переменного тока.
Когда сеть переменного тока подается на цепь, выпрямленный постоянный ток становится доступным на коллекторе оптотранзистора, и он ведет себя так, как описано выше, однако напряжение на соединении резисторов, подключенных к базе T1, регулируется таким образом, чтобы проводит сразу после того, как сигнал переменного тока поднимается выше отметки 7 вольт. До тех пор, пока сигнал остается выше этого уровня, T1 остается включенным.
Это заземляет напряжение коллектора оптотранзистора, блокируя проводимость симистора, но в тот момент, когда напряжение достигает 7 вольт и приближается к нулю, транзисторы перестают проводить ток, позволяя симистору переключаться.
Процесс повторяется в течение отрицательного полупериода, когда T2, T3 проводят ток в ответ на напряжение выше минус 7 вольт, снова обеспечивая срабатывание симистора только тогда, когда фазовый потенциал приближается к нулю, что эффективно устраняет индукцию радиочастотных помех при пересечении нуля.
Схема цепи твердотельного реле на базе симистора
Список деталей- R1 = 120 K,
- R2 = 680 K,
- R3 = 1 K,
- R 9040179
- R5 = 1 МОм,
- R6 = 100 Ом 1 Вт,
- C1 = 220 мкФ / 25 В,
- C2 = 474 / 400 В Металлизированный полиэстер вольт, 1 Вт,
- T1, T2 = BC547B,
- T3 = BC557B,
- TR1 = BT 36,
- OP1 = MCT2E или аналогичный.
Схема печатной платы
Использование оптопары SCR 4N40
Сегодня, с появлением современных оптопар, изготовление высококачественных твердотельных реле (ТТР) стало действительно простым. 4N40 является одним из таких устройств, в котором используется фототиристор для необходимого изолированного срабатывания нагрузки переменного тока.
Эту оптопару можно легко настроить для создания высоконадежной и эффективной схемы твердотельного реле. Эта схема может использоваться для включения нагрузки 220 В через тщательно изолированный логический элемент управления 5 В, как показано ниже: типичный фототранзистор заменен фотосимистором (100 мА/400 В при 25°C). Главной особенностью этой ИС является то, что она практически позволяет использовать в схеме все формы управляемых кремнием выпрямителей (SCR) и симисторов, что обычно невозможно с оптронами на основе фототранзисторов. Определить тип симистора для изготовления твердотельного реле с управлением на 220 В можно в зависимости от типа нагрузки, на которую будет воздействовать реле.
Учитывая, что нагрузка ТТР резистивная, симистор TIC 226D/400 В можно использовать удовлетворительно. В случае, если для нагрузки указана индуктивная нагрузка, может потребоваться симистор на 630 В, например, типа ТИК 226М. Помните, что рабочее напряжение конденсатора C1 должно соответствовать характеристикам используемого симистора.
