устройство, принцип работы, виды, схемы подключения

При организации логических схем управления оборудованием в качестве коммутаторов используются различные виды реле. В связи с развитием и совершенствованием полупроводниковых приборов на смену классическим логическим элементам пришло твердотельное реле (ТТР). Для чего используется, как устроен и как функционирует данный вид устройств, мы рассмотрим в данной статье.

Назначение

Сфера применения твердотельного реле достаточно обширна и охватывает самые разнообразные отрасли промышленности и народного хозяйства. Их используют в таких системах, где по условиям эксплуатации можно исключить периодический контроль состояния коммутатора. Твердотельные приборы устанавливаются в оборудовании с частыми коммутациями, где классические подвижные контакты не справляются с работой и перегорают. Или в таких электроустановках, где недопустимо искрообразование при разрывании или замыкании цепи контактной группой.

Помимо этого твердотельные реле характеризуются малыми габаритами, что делает их весьма привлекательной альтернативой для слаботочного оборудования. Они применяются в электронике и бытовых устройствах, а также труднодоступных местах, где после ввода прибора в работу отсутствует возможность технического обслуживания.

Основными направлениями, в которых вы часто встретите твердотельное реле, являются:

• нагревательные электроприборы с ТЭНами, спиралями для контроля температуры нагревания;
• контроль температурных режимов в технологических процессов;
• отслеживание рабочих режимов силовых трансформаторов;
• регулировка степени освещенности или включение освещения в зависимости от времени суток;
• применение в качестве датчика движения;
• включение и отключения электродвигателей, переключение различных режимов их работы;
• в качестве электронных ключей силовых и слаботочных электроустановок;
• как коммутаторы станочного оборудования, в котором нужна высокая частота срабатывания;
• для переключения позиций в источниках бесперебойного питания.

Стоит отметить, что повсеместная автоматизация технологических процессов все чаще задействует твердотельное реле в качестве коммутационного устройства.

Устройство

Конструктивно твердотельное реле представляет собой расширенный вариант полупроводникового ключа. В состав устройства входят резисторы, транзисторы, симисторы или тиристоры, которые и лежат в основе их работы. За счет того, что вся конструкция имеет монолитную структуру – единый блок, реле  и получило название твердотельного.

Рис. 1. Устройство твердотельного реле

Условно все устройство можно разделить на несколько блоков:

• Входной узел – используется для подачи управляющего сигнала. В состав узла входит токоограничивающий резистор и устройство для передачи сигнала на коммутирующий элемент.
• Триггерный узел – применяется для обработки получаемых сигналов. Как правило, является частью линии оптической развязки, но может устанавливаться и отдельно от нее.
• Узел оптической развязки – осуществляет гальваническое разделение основного участка и контролирующего. Является неотъемлемой составляющей реле переменного тока. От конструктивных особенностей этого узла напрямую зависит принцип действия коммутатора.
• Цепь коммутации – производит включение и отключение линии питания нагрузки. Функционирует по принципу запирания и отпирания p-n перехода, поэтому классического переключения в твердотельных реле не происходит.
• Цепи защиты – осуществляют устранение помех, защищают твердотельное реле от перегрузок и токов коротких замыканий. По месту расположения бывают внутренней и внешней установки.
• Выходной узел – используется для подключения нагрузки, как правило, представлен парой контактов или клемм.

Следует отметить, что в зависимости от типа твердотельного реле, состав основных блоков может существенно отличаться. Поэтому определенные модели могут обходиться без некоторых из вышеперечисленных узлов.

Принцип работы

В зависимости от вида твердотельного реле, может отличаться и принцип его действия. В основе работы лежит два сигнала – управляющий и управляемый, которые могут генерироваться и передаваться различным способом. Поэтому в качестве примера мы рассмотрим одну из разновидностей данного устройства, функционирующего посредством оптрона.

Рис. 2. Принцип действия твердотельного реле

Оптрон, в соответствии с п.1.1 ГОСТ 29283-92 осуществляет генерацию электромагнитных или световых импульсов с определенными параметрами. В соответствии с которым и происходит взаимодействие его компонентов. Конструктивно оптрон представляет собой оптическую пару – светодиод и фотодиод, установленные в разных блоках твердотельного реле.

При подаче питания на входной узел твердотельного реле начнется протекание тока через цепь светодиода. В результате чего световое излучение попадет на фотодиод. При достижении световым потоком заданной интенсивности, фотодиод установит рабочие параметры для цепи нагрузки и произведет коммутацию нагрузки.

Отличия от электромеханических реле

Рис. 3. Отличия между электромеханическим и твердотельным реле

Если рассматривать основные отличия, то они заключаются в принципе реализации логических операций. Так, в соответствии с п. 3.1.1 ГОСТ IEC 61810-7-2013 под электромеханическим реле следует понимать такое устройство, в котором операции производятся за счет движения механических элементов. В частности, на катушку индуктивности подается управляющий импульс, который создает достаточный электромагнитный поток для перемещения сердечника. Механически сердечник соединяется с контактной группой, которая замыкается и размыкается в зависимости от управляющего сигнала.

Твердотельное реле, в свою очередь, не имеет подвижных частей, а изменение логического состояния производится путем перевода полупроводникового элемента из открытого состояния в закрытое, и, наоборот. Поэтому основным отличием от электромеханических моделей является отсутствие подвижных контактов.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели для замены вышедшего со строя твердотельного реле или для установки в новом оборудовании необходимо руководствоваться основными характеристиками прибора.

К основным параметрам относятся:

• Класс и величина напряжения на входе и выходе устройства;
• Сопротивление твердотельного элемента или потребляемая мощность;
• Ток срабатывания – определяет рабочие параметры перехода из одного логического состояния в другое;
• Перегрузочная способность – кратная величина номинальному току;
• Электрическая прочность изоляции;
• Тип монтажа – наличие крепежных деталей или пайка на выводы;
• Материал, из которого изготовлено реле;
• Габаритные размеры;
• Наличие дополнительных функций.

Все характеристики твердотельных реле будут отличаться в зависимости от вида конкретного устройства.

Виды

Разделение по видам обуславливается как рабочими параметрами некоторых устройств, так и сферой их применения. Поэтому, классификация твердотельных реле осуществляется по нескольким факторам, определяющим тот или иной параметр.

Так, все логические элементы, в зависимости от рода тока, подразделяются на две группы – реле постоянного и переменного тока. Первые отличаются высокой надежностью и отлично справляются с поставленными задачами, как при низких, так и при высоких температурах. Второй вид обладает высокой скоростью срабатывания.

В зависимости от количества подключаемых фаз все твердотельные реле подразделяются на однофазные и трехфазные. Первый вид обеспечивает питание однофазной нагрузки или устройств постоянного тока. Трехфазные, в большинстве случаев, используются для питания электродвигателей, но встречаются коммутаторы и для других типов оборудования.

Рис. 4. Трехфазные и однофазные твердотельные реле

По типу управления различают следующие виды:

• Фазовое – плавно изменяет напряжение на выходе в процентном соотношении;
• Мгновенное – производит переключение мгновенно;
• При переходе через 0 – переключение осуществляется только при достижении синусоидой нулевого значения.

В зависимости от пропускаемой нагрузки, все устройства могут подразделяться на слаботочные и силовые. Первые устанавливаются в цепи управления, вторые используются для питания мощного бытового и промышленного оборудования.

Схемы подключения

На практике существует несколько вариантов подключения твердотельного реле к цепи питания и управления. Так, в зависимости от величины и рода питающего напряжения выделяют схему постоянного и переменного тока:

Рис. 5. Схема подключения твердотельного реле на 230 В

Как видите, здесь от фазного и нейтрального проводника напряжение подается и на цепь управления (выводы 3 и 4), и к нагрузке. Через выводы 1 и 2 фазный проводник устанавливается в коммутацию твердотельного реле для питания потребителя. Включение и отключение производится путем замыкания контактной группы К1 в цепи управления.

Еще один вариант схемы – управление нагрузкой посредством низковольтного сигнала:

Рис. 6. Питание твердотельного реле низким напряжением

В таком случае напряжение сети изначально подается на блок питание, где оно преобразуется и понижается. А затем через контакты К1 поступает в цепь управления твердотельного реле на выводы 3 и 4. Питание нагрузки происходит по тому же принципу, что и в предыдущем случае.

Помимо этого схемы подключения твердотельных реле подразделяются на две категории – нормально открытые и нормально закрытые. Первый вариант подразумевает такой принцип действия, когда подача напряжения на цепь управления подает напряжение к нагрузке.

Рис. 7. Нормально открытая схема твердотельного реле

Второй вариант схемы при подаче напряжения в цепь управления отключает питание нагрузки.

Рис. 8. Нормально закрытая схема твердотельного реле

Помимо этого существует трехфазная схема питания для соответствующего типа нагрузки:

Рис. 9. Трехфазная схема подключения твердотельного реле

Как видите на схеме, здесь используется трехфазное твердотельное реле. Для цепи управления используется пониженное напряжение, подаваемое от преобразователя. Линия трехфазного питания подключается к выводам A1, B1, C1, а трехфазный электродвигатель к выводам A2, B2, C2.

Достоинства и недостатки

Данный вид логических элементов характеризуется рядом плюсов и минусов в эксплуатации. К основным преимуществам твердотельных реле относятся:

• Длительный срок эксплуатации в сравнении с электромеханическими моделями;
• Может выполнять значительно больше коммутаций до наработки на отказ;
• Бесшумность в работе;
• Небольшой размер и вес;
• Отсутствует механический износ контактной группы из-за их отсутствия;
• Возможность установки в пожароопасных и взрывоопасных зонах за счет отсутствия искр в процессе коммутации;
• Может работать без скачков напряжения и тока, чем в значительной мере нивелирует переходные процессы;
• Внутреннее сопротивление практически не меняется в процессе эксплуатации;
• Практически невосприимчивы к воздействию вибрации, оседанию пыли, электромагнитным полям.

Но, вместе с тем, твердотельные реле обладают и некоторыми недостатками. Существенной проблемой является нелинейная вольтамперная характеристика. В отключенном состоянии сопротивление p-n хоть и большое, но не бесконечное, чем обуславливаются токи утечки. Во включенном состоянии сопротивление полупроводника обуславливает нагрев твердотельного элемента и необходимость его принудительного охлаждения в силовых реле.

Также к недостаткам относят необходимость принятия мер против ошибочного срабатывания. При пробое твердотельные реле часто остаются во включенном состоянии, что создает опасность для оборудования и эксплуатационного персонала. За счет наличия p-n перехода пропускание тока в обратном направлении происходит не мгновенно. Одной из наибольших проблем является перегрузка, из-за которой реле мгновенно выходит со строя.

Инструкция по сборке твердотельного реле своими руками

Твердотельное реле (ТТР) – прибор из серии электронных компонентов немеханического действия. Отсутствие механики открывает больше возможностей любителям электроники сделать твердотельное реле своими руками для личного пользования.

Рассмотрим такую возможность подробнее.

Содержание статьи:

Конструкция и принцип действия ТТР

Если большая часть подобной электроники традиционно содержит подвижные детали контактных групп, твердотельное реле таких деталей не имеет совсем. Коммутация цепи схемой устройства осуществляется по принципу электронного ключа. А роль электронных ключей обычно исполняют встроенные в тело реле полупроводники – силовые транзисторы, симисторы, тиристоры.

Прежде чем пытаться изготовить твердотельное реле самостоятельно, логично ознакомиться с базовой конструкцией подобных устройств, понять принцип их функционирования.

Промышленным производством выпускаются реле твердотельные различной конфигурации, предназначенные под самые разные условия практического применения. Выбор модификаций обширный

В рамках плотного изучения прибора сразу же следует выделить преимущественные стороны ТТР:

• коммутация мощной нагрузки;
• высокая скорость переключения;
• идеальная гальваническая развязка;
• способность кратковременно держать высокие перегрузки.

Среди механических конструкций найти реле с подобными параметрами реально не представляется возможным. Вообще, преимущества относительно механических собратьев у твердотельных реле выражаются внушительным списком.

Два электронных прибора, функционально обеспечивающих коммутацию цепей: слева сделан на основе твердотельной конструкции, справа – традиционная механическая система переключения

Условия эксплуатации для ТТР практически не ограничивают применение этих устройств. К тому же отсутствие подвижных механических деталей благоприятно сказывается на продолжительности службы приборов. Так что есть все основания, чтобы заняться твердотельным реле – собрать устройство своими руками.

Однако, справедливости ради, наряду с положительными моментами следует отметить свойства реле, характеризуемые как недостатки. Так, для эксплуатации мощных приборов, как правило, требуется дополнительный компонент конструкции, который предназначен отводить тепло.

На случай коммутации мощной нагрузки реле твердотельного исполнения практически всегда дополняются мощными радиаторами охлаждения. Этот момент несколько усложняет применение ТТР

Радиаторы охлаждения твердотельных реле имеют габаритные размеры в несколько раз превосходящие габариты ТТР, что снижает удобство и рациональность монтажа.

Приборы ТТР в процессе эксплуатации (в закрытом состоянии) дают обратный ток утечки и показывают нелинейную вольт-амперную характеристику. Не все твердотельные реле допустимо использовать без ограничений в характеристиках коммутируемых напряжений.

Конструкция для применения только в схемах, где питание осуществляется постоянным током. Обычно эти приборы отличают малые габариты и небольшая мощность коммутации

Отдельные виды устройств предназначены коммутировать только постоянный ток. Внедрение твердотельных реле в схему обычно требует обращения к дополнительным мерам, направленным на блокировку ложных срабатываний.

Твердотельные реле часто можно встретить в общем .

Как работает твердотельное реле?

Управляющий сигнал (обычно напряжение низкого уровня, исходящее, к примеру, от контроллера управления) подаётся на светодиод оптоэлектронной пары, присутствующей в схеме ТТР. Светодиод начинает излучать свет в сторону фотодиода, который в свою очередь открывается и начинает пропускать ток.

Обобщённая схема ТТР, наглядно показывающая, каким образом функционирует электронный прибор: 1 – источник напряжения управления; 2 – оптопара внутри корпуса реле; 3 – источник тока нагрузки; 4 – нагрузка

Проходящий через фотодиод ток приходит на управляющий электрод ключевого транзистора или тиристора. Ключ открывается, замыкает цепь нагрузки.

Так работает функция коммутации прибора. Вся электроника традиционно заключена в монолитный корпус. Собственно, поэтому устройство и получило название твердотельного реле.

А о том, как подключить твердотельное реле можно прочесть в .

Разновидности твердотельных переключателей

Весь существующий ассортимент приборов условно можно разделить по группам, исходя из категории подключаемой нагрузки, особенностей контроля и коммутации напряжений.

Таким образом, в общей сложности наберётся три группы:

1. Устройства, действующие в цепях постоянного тока.
2. Устройства, действующие в цепях переменного тока.
3. Универсальные конструкции.

Первая группа представлена приборами с параметрами рабочих управляющих напряжений  3 – 32 вольта. Это относительно малогабаритная электроника, наделённая светодиодной индикацией, способная функционировать без перебоев при температурах -35 / +75 ºС.

Широко распространённое исполнение электронного прибора для применения в однофазной электрической сети. Также встречаются иные варианты конструкций, но значительно реже

Вторая группа – устройства, предназначенные под установку в сетях переменного напряжения. Здесь представлены конструкции ТТР для установки в сетях переменного тока, управляемые напряжением 24 – 250 вольт. Есть устройства, способные коммутировать нагрузку высокой мощности.

Третья группа – приборы универсального назначения. Схемотехника этого вида устройств поддерживает ручную настройку на использование в тех или иных условиях.

Если отталкиваться от характера подключаемой нагрузки, следует выделить два вида твердотельных реле переменного тока: однофазные и трёхфазные. Оба вида рассчитаны на коммутацию достаточно мощной нагрузки при токах 10 – 75 А. При этом пиковые кратковременные значения тока могут достигать величины 500 А.

Широко распространённый вариант исполнения для применения в трёхфазной электрической сети. Часто используется в качестве линейного регулятора мощных электрических нагревателей (ТЭН)

В качестве нагрузки, коммутируемой твердотельными реле, могут выступать ёмкостные, резистивные, индукционные цепи. Конструкции переключателей позволяют без лишнего шума, плавно управлять, к примеру, нагревательными элементами, лампами накаливания, электродвигателями.

Надёжность работы в достаточной степени высока. Но во многом стабильность и долговечность твердотельных реле зависит от качества производства изделий. Так, устройства, выпускаемые под некой торговой маркой «Impuls», часто отмечаются непродолжительным сроком службы.

С другой стороны, изделия фирмы «Schneider Electric» не оставляют повода для критики.

Как сделать ТТР своими руками?

Учитывая конструкционную особенность прибора (монолит), схема собирается не на текстолитовой плате, как это принято, а навесным монтажом.

Вот такой выглядит самодельная конструкция твердотельного реле. Сделать нечто подобное несложно. Нужны лишь базовые навыки электронщика и электрика. Материальные затраты небольшие

Схемотехнических решений в этом направлении можно отыскать множество. Конкретный вариант зависит от требуемой коммутируемой мощности и прочих параметров.

Электронные компоненты для сборки схемы

Перечень элементов простой схемы для практического освоения и построения твердотельного реле своими руками следующий:

1. Оптопара типа МОС3083.
2. Симистор типа ВТ139-800.
3. Транзистор серии КТ209.
4. Резисторы, стабилитрон, светодиод.

Все указанные электронные компоненты спаиваются навесным монтажом согласно следующей схеме:

Принципиальная схема маломощного твердотельного реле для сборки своими руками. Небольшое количество деталей и простой навесной монтаж позволяют спаять схему без труда

Благодаря использованию оптопары МОС3083 в схеме формирования сигнала управления величина входного напряжения может изменяться от 5 до 24 вольт.

А за счёт цепочки, состоящей из стабилитрона и ограничительного резистора, снижен до минимально возможного ток, проходящий через контрольный светодиод. Такое решение обеспечивает долгий срок службы контрольного светодиода.

Проверка собранной схемы на работоспособность

Собранную схему нужно проверить на работоспособность. Подключать при этом напряжение нагрузки 220 вольт в цепь коммутации через симистор необязательно. Достаточно подключить параллельно линии коммутации симистора измерительный прибор – тестер.

Проверка работоспособности твердотельного реле с помощью измерительного прибора. Если на вход устройства подано управляющее напряжение, переход симистора должен быть открыт

Режим измерений тестера нужно выставить на «мОм» и подать питание (5-24В) на схему генерации напряжения управления. Если всё работает правильно, тестер должен показать разницу сопротивлений от «мОм» до «кОм».

Устройство монолитного корпуса

Под основание корпуса будущего твердотельного реле потребуется пластина из алюминия толщиной 3-5 мм. Размеры пластины некритичны, но должны соответствовать условиям эффективного отвода тепла от симистора при нагреве этого электронного элемента.

Каркас под заливку корпуса будущего прибора. Делается из картонной полосы или других подходящих материалов. На алюминиевой подложке закрепляется универсальным клеем

Поверхность алюминиевой пластины должна быть ровной. Дополнительно необходимо обработать обе стороны – зачистить мелкой шкуркой, отполировать.

На следующем этапе подготовленная пластина оснащается «опалубкой» – по периметру приклеивается бордюр из плотного картона или пластика. Должен получиться своеобразный короб, который в дальнейшем будет залит эпоксидной смолой.

Внутрь созданного короба помещается собранная «навесом» электронная схема твердотельного реле. На поверхность алюминиевой пластины укладывается только симистор.

Закрепление симистора на алюминиевой подложке. Главное условие – этот электронный компонент необходимо плотно прижать к металлическому основанию. Только так обеспечивается качественный теплоотвод и надёжность работы

Никакие другие детали и проводники схемы не должны касаться алюминиевой подложки. Симистор прикладывается к алюминию той частью корпуса, которая рассчитана под установку на радиатор.

Следует использовать теплопроводящую пасту на площади соприкосновения корпуса симистора и алюминиевой подложки. Некоторые марки симисторов с неизолированным анодом обязательно требуется ставить через слюдяную прокладку.

Вариант крепления симистора к подложке при помощи клёпки. С обратной стороны клёпка расплющивается заподлицо с поверхностью подложки

Симистор нужно плотно прижать к основанию каким-то грузом и залить по периметру эпоксидным клеем либо закрепить каким-то образом без нарушения глади обратной стороны подложки (например, заклёпкой).

Приготовление компаунда и заливка корпуса

Под изготовление твёрдого тела электронного устройства потребуется изготовить компаундную смесь. Состав смеси компаунда делается на основе двух компонентов:

1. Эпоксидная смола без отвердителя.
2. Порошок алебастра.

Благодаря добавлению алебастра мастер решает сразу две задачи – получает исчерпывающий объём заливного компаунда при номинальном расходе эпоксидной смолы и создаёт заливку оптимальной консистенции.

Смесь нужно тщательно перемешать, после чего можно добавить отвердитель и вновь тщательно перемешать. Далее аккуратно заливают «навесной» монтаж внутри картонного короба созданным компаундом.

Так выглядит готовый экземпляр твердотельного реле, собранного своими руками. Несколько необычно и не очень презентабельно, но достаточно надёжно

Заливку делают до верхнего уровня, оставив на поверхности лишь часть головки контрольного светодиода. Первоначально поверхность компаунда может выглядеть не совсем гладкой, но спустя некоторое время картинка изменится. Останется только дождаться полного застывания литья.

По сути, применить можно любые подходящие для литья растворы. Главный критерий – состав заливки не должен быть электропроводящим, плюс должна формироваться хорошая степень жёсткости литья после застывания. Литой корпус твердотельного реле является своего рода защитой электронной схемы от случайных физических повреждений.

Выводы и полезное видео по теме

Этот ролик показывает, как и на базе каких электронных компонентов можно сделать твердотельное реле. Автор доходчиво рассказывает обо всех деталях практики изготовления, с какими он столкнулся лично в процессе производства электронного коммутатора:

Видео о проблеме, с которой можно столкнуться после приобретения однофазного ТТР у продавцов из Китая. Попутно проводит своеобразный обзор устройства прибора коммутации:

Самостоятельное изготовление твердотельных реле – вполне возможное решение, но применительно к изделиям под низковольтную нагрузку, потребляющую относительно малую мощность.

Более мощные и высоковольтные приборы сделать своими руками сложно. Да и обойдётся эта затея по финансам в такую же сумму, какой оценивается заводской экземпляр. Так что в случае надобности проще купить готовый прибор промышленного изготовления.

Если у вас появились вопросы по сборке твердотельного реле, пожалуйста, задайте их в блоке с комментариями, а мы постараемся дать на них предельно понятный ответ. Там же можно поделиться опытом самостоятельного изготовления реле или сообщить ценную информацию по теме статьи.

Всё о твердотельных реле

Всё о твердотельных реле

Роль твердотельных реле (ТТР или в английском варианте SSR) в современных системах автоматики существенна. В  последние годы в различных технологических областях (от автомобильной электроники, систем связи и бытовой электроники до промышленной автоматики) идет переход от построения систем коммутации на обычных электромагнитных реле, пускателях и контакторах к удобным, надежным способам коммутации с помощью твердотельных полупроводниковых реле.

Что нужно знать о твердотельном реле? Где применяется и как оно устроено? Ответы на эти вопросы Вы найдете в этом разделе нашего портала.

Твердотельное реле (ТТР) – это класс современных модульных полупроводниковых приборов, выполненных по гибридной технологии, содержащих в своем составе мощные силовые ключи на симисторных, тиристорных либо транзисторных структурах. Они с успехом используются для замены традиционных электромагнитных реле, контакторов и пускателей. Твердотельные реле обеспечивают наиболее надежный метод коммутации цепей.

Твердотельное реле KIPPRIBOR представляют широкий диапазон модификаций для коммутации как малых, так и больших токов нагрузки, а также спецсерии для выполнения специфических задач коммутации. ТТР KIPPRIBOR обеспечивает надежнуюгальваническую изоляцию входных и выходных электрических цепей друг от друга, а также токоведущих цепей от элементов конструкции прибора, поэтому применение дополнительных мер изоляции цепей не требуется.

Модификации твердотельных реле (ТТР) KIPPRIBOR

Однофазные ТТР KIPPRIBOR

• 
  Серия KIPPRIBOR MD-xx.44ZD3 однофазные твердотельные реле в миниатюрном корпусе специально для коммутации маломощной резистивной или слабоиндуктивной нагрузки. На сегодня это самый бюджетный в России вариант однофазных ТТР. Возможно использование в однофазной или трехфазной сети.
• 
  Серии KIPPRIBOR HD-xx.ZD3 и HD-хх.44ZA2 однофазные общепромышленные твердотельные реле в стандартном корпусе для коммутации самых распространенных в промышленности диапазонов токов резистивной или индуктивной нагрузки. Возможно использование в однофазной или трехфазной сети.
• 
  Серия KIPPRIBOR HD-xx.25DD3 однофазные твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока резистивной или индуктивной нагрузки. Также ТТР этой серии применяется для усиления выходного сигнала регулирующего прибора (с небольшой нагрузочной способностью выхода) при подключении к нему нескольких ТТР. Возможно использование в однофазной или трехфазной сети.
• 
  Серии KIPPRIBOR HD-xx.VA и HD-xx.2210U одофазные твердотельные реле для непрерывного регулирования напряжения в диапазоне от 10 В до номинального значения, пропорционально входному сигналу.
  
  Типы управляющих сигналов:
  • 
    переменный резистор 470 кОм, 0,5 Вт для HD-xx.44VA;
  • 
    унифицированный сигнал напряжения 0…10 В для HD-xx.2210U.

• 
  Рекоендуются только для коммутации резистивной нагрузки. Возможно использование в однофазной или трехфазной сети.
• 
  Серии KIPPRIBOR SBDH-xx.44ZD3 и BDH-xx.44ZD3 однофазные твердотельные реле для коммутации мощной нагрузки, выполненные в корпусах промышленного стандарта. Перекрывают самый большой на сегодняшний день в России диапазон токов нагрузки. Используются для коммутации цепей питания мощных резистивных или индуктивных нагрузок в однофазной или трехфазной сети. Корпус имеет большие клеммы для удобного подключения проводов большого сечения. ТТР серии SBDH выполнен в более компактном корпусе.
• 
  Серия KIPPRIBOR HDH-xx.44ZD3 однофазные твердотельные реле для коммутации мощной нагрузки, выполненные в стандартном корпусе ТТР. Позволяют коммутировать резистивную или индуктивную нагрузку в однофазной или трехфазной сети.

Трехфазные ТТР KIPPRIBOR

• 
  Серии KIPPRIBOR HT-xx.44ZD3 и HT-xx.44ZA2 трехфазные твердотельные реле для коммутации резистивной нагрузки. Обеспечивают одновременную коммутацию по каждой из 3-х фаз. Возможно использование для групповой коммутации нагрузки в трех однофазных цепях.

Твердотельные реле — какие бывают и где работают | СамЭлектрик.ру

Твердотельные реле применяют в основном в промышленном оборудовании, там где нужна большая надежность и малые габариты. У твердотельных реле есть аббревиатура на русском – ТТР. По-английски название звучит Solid State Relay, SSR. То есть, ТТР и SSR – одно и то же.

ТТР в промышленном оборудовании, управление пневматикой.

ТТР в промышленном оборудовании, управление пневматикой.

ТТР DC/AC

ТТР DC/AC

Про схемы подключения ТТР на Дзене СамЭлектрик.ру уже была статья, вот она.

Принцип работы и устройство твердотельных реле

Как не трудно догадаться, основной минус этих устройств – цена, но в этой статье поговорим о преимуществах и особенностях этих замечательных устройств.

Для начала, что такое обычное реле? Это устройство, которое имеет контакты, и катушку управления. Контакты приводятся в действие (замыкаются, или размыкаются, не важно) подачей напряжения на катушку реле. То есть, нужно некоторое управляющее (активирующее) напряжение, которое приводит в действие контакты.

В твердотельном реле – то же самое. Есть управляющее напряжение (постоянное или переменное, разного уровня, зависит от типа реле), и есть «контакты», которые замыкаются. Почему «контакты» в кавычках – потому что их реально нет, их роль выполняют полупроводниковые (твердотельные, отсюда и название) приборы. Как правило, тиристоры или симисторы (для коммутации переменного тока) и транзисторы (для постоянного тока).

Твердотельное реле переменного тока OMRON. Управляющие контакты – на переднем плане

Твердотельное реле переменного тока OMRON. Управляющие контакты – на переднем плане

В принципе, любой ключевой транзистор можно назвать твердотельным реле.  Например, в датчике движения или датчике освещенности на выходе стоит транзистор, который подает напряжение на обычное реле.

Обычное реле применяется не только для увеличения коммутируемого тока. Транзистор может пропускать ток только в одном направлении, а вот симистор или тиристоры, используемые в твердотелках, прекрасно пропускают переменный ток (ток в обоих направлениях).

Так же, как и в обычных реле, в твердотельных существует гальваническая развязка между напряжением катушки и напряжением на силовых контактах. Только в «электромеханических» реле это достигается за счет разнесения в пространстве, а в твердотельных – за счет оптической развязки. Т.е, на входе стоит оптрон.

Устройство твердотельного реле постоянного тока – реле вскрыто, один транзистор “подгорел”

Устройство твердотельного реле постоянного тока – реле вскрыто, один транзистор “подгорел”

На фото показано, как устроено твердотельное реле 5…24 VDC – 5…200 VDC. Всё просто – стабилизация (приведение к одному уровню) входного напряжения, оптическая развязка, выходной ключ.

Твердотельные реле потребляют и теряют гораздо меньше энергии при работе, имеют меньшие габариты, высокое быстродействие, гораздо более длительный срок службы и всё это – абсолютно бесшумно!

Однако не стоит впадать в эйфорию, контакторы и реле прекрасно справляются со своими функциями не только в быту, но и в промышленной аппаратуре. И в обозримом будущем твердотельные реле их полностью не заменят, это точно.

Подробнее принципы работы твердотельных реле рассмотрены в файлах, которые можно скачать в конце статьи.

Области применения твердотельных реле

Твердотельное реле применяются там, где нужен принцип “поставил и забыл”. А обычные контакты даже производитель рекомендует чистить через несколько тысяч циклов замыканий.

ТТР очень выгодно использовать там, где обычные контакты плохо справляются и горят как свечи. То есть, нужна надежность. Например, когда надо часто коммутировать индуктивную нагрузку, где контакты залипают или выгорают. Либо, критическое значение имеет габариты устройства.

Что такое контактор и как его применить и выбрать – в моей статье.А если Вам вообще интересно то, о чем я пишу, подписывайтесь на получение новых статей и вступайте в группу в ВК!

Часто ТТР применяют в системах регулирования температуры, где используются ТЭНы. Обычный пускатель (если ТЭН на 3 кВт и больше) развалится через год. Ведь, если нужна большая точность поддержания температуры и выставлен небольшой гистерезис, ТЭН будет включаться-выключаться очень часто. Самому ТЭНу от этого “не холодно, не жарко”, а вот контактору придётся потрудиться в поте лица.

Применение в климатической камере 40А

Применение в климатической камере 40А

На фото показано практическое применение. Климатическая камера, ТЭН 2,2 кВт, в защите – автомат С16. Принцип работы – подается 24В с контроллера температуры. Щёлкает с периодом 2 секунды.

Виды ТТР

Твердотельные реле по устройству и принципу работы можно разделить на следующие разновидности:

• По виду управляющего напряжения – переменное или постоянное (дискретные). Иногда на вход подключается переменный резистор, т.е. используется аналоговое управление, соответственно и выходное напряжение меняется плавно, как в диммере для освещения.
• По виду коммутируемого напряжения – переменное или постоянное.
• По количеству фаз для переменного напряжения – одна или три.
• Для трехфазных – с реверсом или без.
• По конструкции – монтаж на поверхность или на ДИН-рейку. Хотя, практически все производители предлагают переходные планки для универсального монтажа.

Кроме того, стандартной опцией для коммутации переменного напряжения является переключение в момент перехода через ноль.

Выше уже было фото ТТЛ, у которого вход – постоянное напряжение, выход – переменное (АС-DC). Вот ещё какие реле у меня есть сейчас под рукой:

SSR OMRON DC-DC. Вход – постоянное напряжение до 24 В, выход – тоже постоянное, до 200 В

SSR OMRON DC-DC. Вход – постоянное напряжение до 24 В, выход – тоже постоянное, до 200 В

SSR FOTEK DC-DC – твёрдотельные реле постоянного тока

SSR FOTEK DC-DC – твёрдотельные реле постоянного тока

Этими двумя моделями реле удобно коммутировать нагрузку с постоянным напряжением 24 Вольта, когда управляющий сигнал (тоже 24 В) приходит с выхода контроллера или с датчика. Можно сказать, что это такие компактные усилители тока. Причем коэффициент усиления при этом – около 1000, поскольку ток управляющей цепи – менее 10 мА.

Дальше-больше. Ниже показано трехфазное твердотельное реле. На его входы R, S, T подается три фазы 380В, а с его выходов U, V, W напряжение подается на асинхронный двигатель или трехфазный ТЭН.

Fotek 3 phase. Трехфазное твердотельное реле

Fotek 3 phase. Трехфазное твердотельное реле

Такие реле нам показывали, когда я ездил на производство IEK.

Это реле работает (по результатам работы) примерно, как магнитный пускатель с катушкой 24 VDC.

Как подключить электродвигатель через магнитный пускатель – подробно расписано на СамЭлектрике здесь.

Управляющие контакты показаны поближе:

Fotek 3 phase. Входные управляющие контакты

Fotek 3 phase. Входные управляющие контакты

Видите на фото, под управляющие контакты предусмотрено ещё одно место, которое в данном случае не используется? На этом месте у другой модели подается сигнал реверса. То есть, при подаче на один вход фазы через реле коммутируются для прямого вращения двигателя, при подаче на другой вход – для обратного.

Кто не в курсе – прямое вращение – это когда двигатель крутится по часовой стрелке, если смотреть ему “в зад”. Как поменять направление вращения двигателя – поменять местами любые две фазы.По теме рекомендую почитать мою статью по трем фазам и отличии трехфазного питания от однофазного.

Трехфазные реле с реверсом бывают с коммутацией двух фаз, третья подключена к двигателю постоянно.

А теперь представьте, столько места занимает и сколько шума при работе создает обычное реверсивное реле на такой ток? То-то и оно!

Вот такое же ТТЛ, но помощнее и с управлением от переменки 220В.

Fotek TSR-40AA-H 3 phase 40A

Fotek TSR-40AA-H 3 phase 40A

Вроде всё, пишите, у кого какой опыт по применению!

Вот нарыл в свободном доступе файлы, возможно, написано информативнее, чем у меня:

• Твердотельные реле Фотек / Твердотельные реле Фотек. Руководство пользователя. Рассмотрена вся линейка Fotek, даны рекомендации по применению и схемы включения., pdf, 757.78 kB, скачан: 3737 раз./
• Твердотельные реле – устройство и принцип работы / Подробно изложено, как устроены и работают твердотельные реле, приведены схемы включения, и т.п. Автор, отзовись!, pdf, 414.19 kB, скачан: 4198 раз./

Источник статьи — блог СамЭлектрик.ру

——————————————————————-

Добавьте описание

Добавьте описание

Ещё больше статей на канале Самэлектрик.ру.

Статья заинтересовала? Лайк, подписка, комментарий!

Спасибо, что читаете меня! Мне тоже интересно то, о чем я пишу!

Пожалуйста, будьте вежливы и уважайте мнение автора и читателей! Хейтеров отправляю в баню.

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 реле

Читайте 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:

1. 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.
2. Трехфазные приборы. Сразу во всех фазах прибор обрабатывает токи, соответствующие величине 10 — 120А.
3. 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 реле

Положительными 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.

Твердотельное реле. Что нужно знать о твердотельном реле? Где применяют и как оно устроено?

Разместить публикацию



Мои публикации



Написать

17 августа 2017 в 10:00

Твердотельные реле – это класс современных модульных полупроводниковых приборов, выполненных по гибридной технологии, содержащих в своем составе мощные силовые ключи на симисторных, тиристорных или транзисторных структурах. Они с успехом используются для замены традиционных электромагнитных контакторов, пускателей и реле, так как обеспечивают наиболее надежный метод коммутации цепей.

ТТР от компании KIPPRIBOR представлены широким диапазоном модификаций для коммутации как малых, так и больших токов нагрузки, а также специальной серией для выполнения специфических задач коммутации. Реле твердотельные обеспечивают надежную гальваническую изоляцию входных и выходных электрических цепей друг от друга, а также токоведущих цепей от элементов конструкции прибора, поэтому применение дополнительных мер изоляции цепей не требуется.

Разновидности ТТР:

1. Однофазные ТТР:
2. Однофазные ТТР в корпусе промышленного исполнения:
3. Трехфазные ТТР:
4. Радиаторы для ТТР:

Общие рекомендации по выбору твердотельных реле

Нагрев ТТР при коммутации нагрузки обусловлен электрическими потерями на силовых полупроводниковых элементах. Переизбыток температуры твердотельных реле накладывает ограничение на величину коммутируемого тока, поскольку чем выше температура ТТР, тем меньший ток оно способно коммутировать. Достижение температуры в 40°C не вызывает существенного ухудшения рабочих параметров, а нагрев твердотельного реле до 60°С существенно снижает допустимую величину коммутируемого тока: нагрузка может отключаться не полностью, а само твердотельное реле перейти в неуправляемый режим работы и даже выйти из строя.

Следовательно, при длительной работе твердотельного реле в номинальных, и особенно, «тяжелых» режимах (при длительной коммутации при токах нагрузки свыше 5 А) требуется применение радиаторов или воздушного охлаждения для рассеивания тепла. При повышенных нагрузках, например, в случае нагрузки индуктивного характера (соленоиды, электромагниты и т.п.), рекомендуется выбирать твердотельное реле с большим запасом по току (в 2-4 раза), а в случае применения ТТР для управления асинхронным электродвигателем необходим 6-10 кратный запас по току.

При работе с большинством типов нагрузок включение твердотельных реле от KIPPRIBOR сопровождается пусковой перегрузкой разной длительности и амплитуды, и это необходимо учитывать при выборе твердотельного реле.

Для различных типов нагрузок можно указать следующие величины пусковых перегрузок:

• чисто активные нагрузки (нагреватели типа ТЭН) дают минимально возможные скачки тока, которые практически устраняются при использовании твердотельного реле с переключением в нуле;
• лампы накаливания, галогенные лампы при включении пропускают ток в 7…12 раз больше номинального;
• флуоресцентные лампы в течение первых секунд (до 10 сек) дают кратковременные скачки тока, в 5-10 раз превышающие номинальный ток;
• ртутные лампы дают тройную перегрузку по току в течение первых 3-5 мин;
• обмотки электромагнитных реле переменного тока: ток в 3…10 раз больше номинального в течение 1-2 периодов;
• обмотки соленоидов: ток в 10…20 раз больше номинального в течение 0,05 — 0,1 сек;
• электродвигатели: ток в 5…10 раз больше номинального в течение 0,2 — 0,5 сек;
• высокоиндуктивные нагрузки с насыщающимися сердечниками (трансформаторы на холостом ходу) при включении в фазе нуля напряжения: ток в 20-40 раз больше номинального в течение 0,05 — 0,2 сек;
• емкостные нагрузки при включении в фазе, близкой к 90°: ток в 20-40 раз больше номинального в течение времени от десятков микросекунд до десятков миллисекунд.

Способность твердотельных реле выдерживать токовые перегрузки характеризуются амплитудой одиночного импульса заданной длительности (обычно 10 мс). Для ТТР постоянного тока эта величина обычно в 2 – 3 раза превосходит значение максимально допустимого постоянного тока, для тиристорных реле это соотношение около 10. Для токовых перегрузок произвольной длительности можно исходить из эмпирической зависимости: увеличение длительности перегрузки на порядок ведет к уменьшению допустимой амплитуды тока.

Сегодня, в 15:43


21

22 октября в 16:35


58

22 октября в 15:19


59

21 октября в 18:37


60

4 июня 2012 в 11:00


203604

12 июля 2011 в 08:56


44812

28 ноября 2011 в 10:00


34882

16 августа 2012 в 16:00


20477

21 июля 2011 в 10:00


20045

29 февраля 2012 в 10:00


18301

24 мая 2017 в 10:00


16238

14 ноября 2012 в 10:00


14073

25 декабря 2012 в 10:00


12190

31 января 2012 в 10:00


11415

схема подключения, устройство, характеристики и управление

На чтение 9 мин Просмотров 367 Опубликовано 03.06.2019 Обновлено 23.05.2019

Для контроля различного электронного оборудования требуется прибор, отличающийся миниатюрными размерами и высокой степенью надежности. К таким устройствам относятся твердотельные реле постоянного и переменного тока. Они нашли свое применение в бытовых и промышленных условиях. Реле можно самостоятельно собрать и установить своими руками без особых трудностей. Единственный критерий, препятствующий широкому распространению устройства – его стоимость. Прежде чем использовать твердотельное реле, нужно разобраться с его параметрами, принципом работы, конструкцией.

Принцип работы

Устройство твердотельного реле

Твердотельное реле – это модульный полупроводниковый прибор, используемый для замыкания и размыкания электрических сетей. Он представлен в виде транзисторов, симисторов, тиристоров. Твердотельные реле также называются SSR (solid state relay).

Основные компоненты, из которых состоит реле:

• входной узел;
• предохранители;
• триггерная цепь;
• развязка;
• узел переключения;
• защитная цепь;
• выходной узел.

Большая часть твердотельных реле применяется для автоматики, подключенной к электросети 20-480 Вольт.

Принцип действия устройства прост. В корпус реле входят два контакта и два управляющих провода. Их число может изменяться в зависимости от фаз, которые были подключены. Под действием напряжения происходит переключение основной нагрузки.

Работая с реле, нужно учитывать, что под высокими напряжениями есть риск появления небольших токов утечки, которые могут навредить технике. Это связано с тем, что в реле остается небольшое сопротивление.

Известные модели

Расшифровка маркировки

Основные характеристики зависят от многих факторов. К популярным отечественным моделям, произведенным фирмами КИПпрбор, Протон, Cosmo, относятся:

• ТМ-О. Устройства со встраиваемой схемой «ноль», через которую проходит переход фазы.
• ТС. Модели, которые выключаются в любой момент времени.
• Наиболее популярные и используемые – ТМВ, ТСБ, ТСМ, ТМБ, ТСА. Они обладают выходной RC цепью.
• Тс/ТМ – силовые. Токи достигают значений 25 мА.
• ТСА, ТМА – применяются в чувствительных приборах.
• ТСБ, ТМБ – низковольтные модели. Напряжение не превышает 30 В.
• ТСВ, ТМВ – высоковольтные. Напряжение достигает 280 В.

К иностранным аналогам относятся изделия, произведенные фирмами Carlo Gavazzi, Gefran, CPC.

Расшифровка

Модели SSR, TSR (однофазные и трехфазные соответственно) являются самыми популярными. Их сопротивление равно 50 Мом и более при напряжении 500 В.

Записывается обозначение как SSR -40 D A H. SSR или TSR обозначает число фаз. 40 – нагрузка в Амперах. Буквой обозначается сигнал на входе (L 4-20 мА, D – 3-32 В при постоянном токе, V – переменное сопротивление, A – 80-250 В при переменном токе). Следующая буква – входное напряжение (А – переменное, D – постоянное). Последняя буква – диапазон выходных напряжений (Н – 90-480 В, нет буквы – 24-380 В).

Особенности работы с устройством

Реле однофазное 220В

При работе с твердотельным реле 220в (управление 220), нужно придерживаться следующих правил:

• Соединение должно осуществляться винтовым способом. Оно является достаточно надежным. Спайка частей не нужна, скрутка запрещена.
• Нельзя допускать попадания пыли, воды и металлических предметов на реле. Они приводят к выходу из строя компонента.
• Нельзя прикладывать недопустимые внешние воздействия на корпус. К ним относятся заливание жидкостью, удары, вибрации, падения.
• Не трогать прибор во время работы. Корпус нагревается, из-за чего человек может получить ожог.
• Не устанавливать реле рядом с легковоспламеняемыми предметами.
• Перед подключением цепи следует убедиться в корректности собранных соединений.
• При нагреве корпуса выше 60 градусов требуется установка дополнительного охлаждения с помощью радиаторов.
• Нельзя допускать появления короткого замыкания на выходе.

При соблюдении требований к эксплуатации реле будет выполнять свою работу надежно и качественно весь заявленный срок.

Преимущества и недостатки

Твердотельные реле имеют ряд положительных качеств перед электромеханическими аналогами. К ним относятся:

• Долговечность. Полупроводниковый прибор способен выдержать до десятков тысяч циклов включения и выключения.
• Создается качественное подключение.
• Грамотный контроль нагрузки.
• Высокое быстродействие.
• Отсутствие электромагнитных помех в замкнутой сети.
• Быстрое срабатывание.
• Бесшумность работы.
• Миниатюрные размеры.
• Отсутствие дребезгов контактов.
• Высокая производительность.
• Возможность плавного перехода между сетями постоянного и переменного тока. Зависит от мощности и типа прибора.
• Широкая область применения.
• Выдерживает перегрузки в 2000.
• Защита от резких и больших скачков напряжения и тока.

Есть и ряд минусов, из-за которых электромеханическое реле может быть выгоднее в применении. В первую очередь это высокая стоимость изделия и сложность его покупки. Приобрести твердотельные реле можно только в профессиональном специализированном магазине электронных компонентов. Сложности возникают и при первичной коммутации – могут появиться высокие скачки тока. Возникающие в процессе работы микротоки также негативно сказываются на реле.

На работу устройства накладываются и эксплуатационные требования – в помещении должен быть нормальный уровень пыли и влажности. Оптимальные значения можно найти в документации к реле.

Твердотельные реле не могут работать с приборами, напряжение которых превышает 0,5 кВ. Повышение рекомендуемых значений может привести к расплавлению контактов.

Области применения

Область применения

Несмотря на высокую цену, твердотельные реле активно применяются в различных сферах. Они успешно справляются со следующими задачами:

• Регулирование температуры с помощью тэна.
• Поддержка нужной температуры в технологических процессах.
• Коммутация управляющих цепей.
• Замена пускателей бесконтактного типа.
• Управление электрическими двигателями.
• Контроль нагрева трансформаторов.
• Регулирование уровня подсветки.

В каждом случае используется определенный тип реле.

Классификация твердотельных реле

Трехфазное реле

Полупроводниковые твердотельные реле можно классифицировать по разным показателям. По особенностям контролирующего и коммутируемого напряжения выделяют:

• Твердотельные реле постоянного тока. Их используют в цепях постоянного электричества с мощностью от 3 до 32 Ватт. Отличаются высокими удельными характеристиками, наличием светодиодной индикации, надежностью. Рабочий температурный диапазон достаточно широк и составляет от -30 до +70 градусов.
• Реле переменного тока. Они отличаются низким уровнем электромагнитных помех, отсутствием шумов, малым потреблением электроэнергии. Диапазон рабочих мощностей составляет от 90 до 250 Вт.
• Реле с ручным управлением. С помощью таких устройств можно самостоятельно регулировать режим работы.

По типу напряжения выделяются однофазные и трехфазные реле. Однофазные приборы используются в сетях с силой тока от 100 до 120 А или от 100 до 500 А. В них управление осуществляется за счет получения аналогового сигнала и переменного резистора. Трехфазные реле используются для коммутации на трех фазах одновременно. Сила тока 10-120 А. Трехфазные модели служат дольше однофазных.

В отдельную группу из трехфазных твердотельных реле выделяют устройства реверсивного типа. Они отличаются маркировкой и бесконтактным соединением. Основной функцией является надежная коммутация каждой цепи по отдельности. Они защищают цепь от ложных срабатываний. Основное применение нашли в асинхронных двигателях. Для работы с реле необходима установка предохранителя или варистора.

По методу коммутации реле классифицируются так:

• устройства емкостного или редуктивного типа, а также приборы слабой индукции;
• со случайным или мгновенным срабатыванием;
• с фазным управлением.

По конструкции можно выделить модели, устанавливающиеся на дин рейку и на специальную планку переходного типа.

Советы по выбору

Предохранитель от повышения нагрузок

Купить твердотельные реле можно только в специализированном магазине электронной техники.  Опытные специалисты помогут подобрать лучшее устройство для определенных целей. На стоимость изделия влияют следующие факторы:

• тип реле;
• наличие фиксирующих механизмов;
• материал корпуса;
• время включения;
• фирма-изготовитель и страна производства;
• мощность;
• необходимая энергия;
• габариты.

При покупке важно учесть, что должен быть запас по мощности, превышающий рабочую в несколько раз. Это убережет реле от поломок. Также дополнительно используются специальные предохранители. К самым надежным относятся:

• G R – используются в широком диапазоне нагрузок, отличаются высоким быстродействием.
• G S – работают во всем диапазоне токов. Надежно защищают устройство от превышения нагрузки электросети.
• A R – защищают компоненты полупроводникового устройства от короткого замыкания.

Такие приборы обеспечивают высокую защиту от поломок. Их стоимость сопоставима с ценой самого реле. Меньшими защитными свойствами и, соответственно, меньшей стоимостью обладают предохранители классов B, C, D.

Для надежной и стабильной работы реле нужно подобрать охлаждающий радиатор. Особенно это актуально при превышении температуры выше 60 градусов. Запас тока для обычного реле должен превышать рабочие токи в 3-4 раза. При работе с асинхронными двигателями этот показатель должен увеличиться до 8-9 раз.

Схемы подключения

Существуют различные способы подключения твердотельных полупроводников. Они зависят от особенностей подключаемой нагрузки. Дополнительно в схему могут включаться различные элементы управления.

К наиболее используемым схемам относятся:

• Нормально-открытая. Нагрузка находится под напряжением при наличии управляющего сигнала.
• Нормально-закрытая. Нагрузка находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала.
• Управляющее и нагрузочное напряжение равны. Используется для работы в сетях постоянного и переменного тока.
• Трехфазное. Может подсоединяться по-разному – «звезда», «треугольник», звезда с нейтралью».
• Реверсивное. Разновидность трехфазного реле. Включает в себя 2 контура управления.

Прежде чем собирать схему, ее нужно нарисовать на бумаге.

Подключение к сети производится через пускатели или контакты. При использовании трехфазного реле все 3 фазы должны быть подключены к соответствующим клеммам, расположенным сверху прибора. Маркируются верхние фазные контакты буквами A, B C, ноль – N.

На устройстве есть и нижние клеммы, маркирующиеся цифрами 1, 2, 3. Подключаются они по следующему алгоритму:

• 1 – к выходу катушки в контакторе.
• 3 – на любую фазу, которая проходит в обход реле.
• 2 – к нулю сети.

Силовые элементы подключаются следующим образом: фазы под напряжением нужно подсоединить к соответствующим клеммам на контакторе; нагрузочные проводники – на выход контактора; нули объединяются на общей шине в распределительной коробке.

Настройка реле будет рассмотрена на примере VP 380 А:

• Устройство включить в сеть.
• Посмотреть на дисплей. При отсутствии напряжения будут мигать цифры. Появление черточек сигнализирует об изменении чередования фаз или отсутствии одной из них.

В нормальном состоянии электросети примерно через 15 секунд должны замкнуться контакты 1 и 3, подающие питание на катушку и в сеть.

Если подключение выполнено неверно, экран будет мигать. Тогда нужно проверить его правильность. Выставить необходимые настройки можно с помощью кнопок на корпусе. Кнопки с треугольниками отвечают за выставление нужных пределов.

Основы SSR (твердотельные реле): коммутационное устройство

Эта статья представляет собой введение в основы работы твердотельных реле с акцентом на устройства вывода в современных твердотельных реле.

Есть много обстоятельств, при которых нам необходимо управлять нагрузкой с высоким током / напряжением на основе работы схемы с низким энергопотреблением, например, при использовании выхода 5 В микроконтроллера для включения нагрузки 10 А, 240 В. В этих случаях необходимо обеспечить достаточную изоляцию между мощными и маломощными частями системы.Для достижения этой цели могут использоваться различные типы реле, такие как электромеханические реле (EMR), герконовые реле и твердотельные реле (SSR).

Хотя EMR все еще широко используются, они имеют ряд недостатков по сравнению с SSR. В этой статье кратко рассматриваются недостатки EMR и приводятся некоторые подробности, касающиеся базовой работы SSR, с акцентом на устройства вывода.

ЭМИ и их недостатки

Электромеханическое реле (ЭМИ) активирует катушку, намотанную на железный сердечник, для управления положением якоря.Для нормально разомкнутого выхода катушка под напряжением заставляет якорь переводить электрические контакты во включенное состояние. Когда катушка обесточена, пружины могут вернуть контакты в положение ВЫКЛ.

Рис. 1. В ЭМИ катушка под напряжением перемещает якорь для подключения или отключения выходных клемм.

Электромеханическое реле отличается прочностью и универсальностью. Однако он занимает больше места и работает медленнее, чем SSR. Обычно для переключения и установления EMR требуется от 5 до 15 мс — задержка, которая неприемлема в некоторых приложениях.Кроме того, из-за их движущихся частей ЭМИ имеют более короткий срок службы.

Электромеханическое реле использует магнитные поля для обеспечения изоляции; SSR, напротив, достигает этой цели обычно за счет оптосвязи. Как показано на рисунке 2, в SSR небольшое входное напряжение, обычно от 3 до 32 В постоянного тока, используется для освещения светодиода. Когда светодиод включен, выходное фоточувствительное устройство, такое как TRIAC, включается и проводит ток.

Рисунок 2. Базовая структура ССР. Изображение адаптировано из pc-control.

SSR может быть разработан для переключения нагрузки постоянного или переменного тока, а некоторые типы способны переключать нагрузки как переменного, так и постоянного тока. Тип выхода SSR (AC, DC или AC / DC) определяется типом переключающего устройства: транзистор (биполярный или MOS), SCR или TRIAC.

SSR на основе BJT

Упрощенная структура вывода этих SSR показана на рисунке 3 (обратите внимание, что это только устройство вывода, а оптопара не показана).Когда светодиод горит, транзистор начинает проводить ток. Как показано на рисунке 3, SSR имеет гибкость нагрузки: RL может быть подключен либо к клемме коллектора (RL на рисунках 3 и 5), либо к эмиттеру (RL (ALT) на рисунках 3 и 5) транзистора. Принимая во внимание хорошо известные кривые ВАХ BJT, показанные на рисунке 4, желательно, чтобы транзистор работал в режиме A (насыщение) или B (почти полностью выключен).

По мере того, как рабочая точка транзистора перемещается дальше от A или B к центру линии нагрузки, транзистор входит в область, в которой как напряжение коллектор-эмиттер ($$ V_ {CE} $$), так и ток коллектора ( $$ I_ {C} $$) высоки.Это приводит к высокому рассеянию мощности, которое может повредить SSR (в точках A и B значение $$ V_ {CE} $$ или $$ I_C $$ мало, и выделяемое тепло можно контролировать). Чтобы ускорить переход между состояниями ВКЛ и ВЫКЛ, некоторые SSR используют положительную обратную связь.

Рисунок 3. Использование BJT в качестве устройства вывода SSR. Изображение адаптировано из Руководства по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Рисунок 4. Вольт-амперная характеристика БЮТ.Изображение адаптировано из Руководства по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Когда переключающее устройство SSR включено (см. Пункт A выше), на выходных клеммах SSR возникает падение напряжения, которое называется «падением напряжения в открытом состоянии». Этот параметр указан в паспорте устройства. Для SSR на основе BJT, таких как серия DC60, максимальное падение напряжения в открытом состоянии может составлять от 1 до 1,3 В. Предполагая падение напряжения на выходе SSR на 1 В, мы можем оценить рассеиваемую мощность SSR на основе BJT как примерно 1 ватт на ампер.

В транзисторах BJT SSR для достижения более высокого коэффициента усиления от фотоэлемента к каскаду переключения производители используют такие конструкции, как схема Дарлингтона и дополнительные конфигурации, как показано ниже.

Рис. 5. Дарлингтон и дополнительные конфигурации, используемые в некоторых SSR на основе BJT. Изображение адаптировано из Руководства по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

ССР на базе МОП

Многие ССР используют МОП-транзисторы в качестве коммутирующего устройства.На рисунке 6 показан пример SSR, который можно использовать как для нагрузок переменного, так и постоянного тока. Зачем этим ТТР два транзистора? Используя только один транзистор, SSR не может должным образом блокировать напряжение переменного тока. Это связано с тем, что, как показано на рисунке 6, каждый МОП-транзистор обычно имеет паразитный диод, называемый внутренним диодом, между стоком и истоком.

При наличии только одного транзистора между выводами 4 и 3 на рисунке 6 основной диод будет проводить половину цикла при питании переменного тока. Следовательно, хотя ток не может протекать через сам полевой транзистор, диод включен на половину цикла и позволяет току проходить через устройство.Чтобы обойти эту проблему, два транзистора используются последовательно, так что в каждом полупериоде есть один диод с обратным смещением, и ток блокируется.

Откуда этот диод? Каждый МОП-транзистор имеет четыре вывода: исток, сток, затвор и корпус. Для NMOS исток и сток относятся к типу N, а корпус легирован Р. Следовательно, у нас есть один диод между истоком и корпусом, а другой — между стоком и корпусом. Поскольку исток обычно подключен к корпусу (особенно в силовых полевых МОП-транзисторах), между корпусом (который подключен к истоку) и стоком остается один диод.Во время нормальной работы N-канального транзистора, когда сток находится под более высоким напряжением, чем исток, диод смещен в обратном направлении. Однако, если исток подключен к более высокому напряжению, чем вывод стока, диод начнет проводить ток.

Рис. 6. SSR на основе MOS. Изображение предоставлено Omron.

В то время как в таблицах данных для SSR на основе BJT указывается падение напряжения в открытом состоянии, в таблицах данных для SSR на основе MOS указано сопротивление в открытом состоянии, которое значительно варьируется от одного устройства к другому и может составлять всего несколько миллиомов.

Некоторые SSR на основе MOS обеспечивают вывод на исходный терминал. Это позволяет использовать две разные конфигурации, как показано на рисунке 7. Конфигурация только постоянного тока на рисунке 7 может иметь почти половину сопротивления конфигурации переменного / постоянного тока.

Рис. 7. Конфигурация SSR на основе МОП только переменного / постоянного и переменного тока. Изображение любезно предоставлено IXYS (PDF).

Высоковольтные / токовые твердотельные реле переменного тока обычно используют тиристоры или тиристоры в качестве переключающего устройства. Эти SSR переменного тока могут использоваться для переключения нагрузки 90 A, 480 В (среднеквадратичное значение) только с приводом на затвор 50 мА.В отличие от ранее обсужденных коммутационных устройств, тиристоры и симисторы не могут использоваться для переключения постоянного тока. Это связано с механизмом положительной обратной связи, который присутствует в SCR и TRIAC и предотвращает отключение устройства, если ток, проходящий через устройство, не упадет ниже определенного уровня (а это обычно не происходит с нагрузкой постоянного тока). Основные характеристики этих SSR кратко обсуждаются в оставшейся части статьи.

SSR на основе SCR и TRIAC

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) представляет собой четырехслойную структуру PNPN с тремя выводами: анодом, затвором и катодом.SCR включает в себя регенеративную обратную связь, поэтому он имеет два стабильных состояния: ВКЛ и ВЫКЛ. Когда SCR выключен, он блокирует ток в обоих направлениях, а при включении SCR действует как выпрямитель и позволяет току течь от анода к катоду. Работу SCR можно понять, сравнив структуру PNPN SCR с аналогом транзистора, показанным на рисунке 8. Обратите внимание, что аналог транзистора на рисунке 8 (b) имеет два трехслойных элемента (транзистор PNP и один NPN. ), но, учитывая связь между уровнями, показанную на рисунке 8 (a), мы можем разделить некоторые из этих слоев между двумя транзисторами и построить всю структуру, используя только четырехуровневое устройство PNPN.

Рис. 8. Структура PNPN действует как два BJT-транзистора. Изображение адаптировано из Руководства по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Когда напряжение затвора на Рисунке 8 (B) увеличивается, $$ I_ {C2} $$ увеличивается, что приводит к увеличению $$ I_ {B2} $$. Это, в свою очередь, еще больше увеличивает напряжение затвора Q2. В результате возникает механизм положительной обратной связи, который пытается увеличить ток между анодом и катодом SCR. Хотя мы можем включить SCR, подав сигнал на его затвор, мы не можем выключить его, управляя затвором.SCR можно выключить, только уменьшив ток, протекающий в устройство, ниже определенного уровня, чтобы коэффициент усиления положительной обратной связи упал ниже единицы и устройство перестало проводить ток. Из-за этого механизма обратной связи мы не можем использовать тиристоры для включения и выключения нагрузки постоянного тока.

Поскольку SCR работает только половину цикла, для переключения источника питания переменного тока необходимо использовать один SCR в мостовой конфигурации или использовать два SCR в обратно-параллельной конфигурации, как показано на рисунке 9.

Рисунок 9. SSR на основе SCR можно получить, поместив один SCR в мост (A) или два SCR в обратной параллели (B). Изображение адаптировано из Руководства по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

На рисунке 9 (A), когда SCR включен, мостовая структура обеспечивает путь для прохождения тока независимо от полярности источника питания. Одним из основных недостатков этой схемы является падение напряжения на двух дополнительных диодах, которые необходимо добавить к падению напряжения на тиристоре.Структура, показанная на рисунке 9 (B), не вносит дополнительных потерь мощности, но требует двух управляющих сигналов для работы тиристоров. Одним из способов создания этих двух управляющих сигналов является использование варианта схемы, показанной на рисунке 9 (A), в качестве каскада возбуждения на рисунке 9 (B). Общая структура будет очень похожа на структуру, показанную на рисунке 11. Обратите внимание, что структура на рисунке 9 (A) подходит для использования в качестве драйвера для другого переключающего устройства, потому что на предыдущем этапе ток может быть намного ниже, а мощность расход управляемый.

Объединяя два тиристора в обратную параллельную структуру, производители получают настоящий переключатель переменного тока, называемый TRIAC. TRIAC имеет три контакта: затвор, главный вывод 2 и главный вывод 1. Интересно, что TRIAC имеет только один вход управляющего сигнала, и когда устройство активируется через этот вывод затвора, он проводит в любом направлении. Общая характеристика переключения TRIAC аналогична характеристике двух тиристоров в обратно-параллельной конфигурации.

Как показано на рисунке 10, TRIAC может использоваться как коммутационное устройство SSR.Однако можно использовать TRIAC в качестве драйвера для другого коммутационного устройства, как показано на рисунке 11. Эта схема позволяет маломощному SSR управлять сильноточными нагрузками с помощью внешних мощных SCR. На рисунке 11 показано, как мы можем использовать симистор вместе с тремя резисторами для создания двух управляющих сигналов, показанных на рисунке 9 (B). Считыватель может проверить, что, независимо от полярности выходного переменного напряжения, затвор тиристоров будет иметь положительное напряжение из-за тока, который проходит через симистор.Теперь, в зависимости от полярности переменного напряжения, один из двух тиристоров будет проводить ток.

Рис. 10. TRIAC как устройство вывода SSR. Изображение любезно предоставлено Руководством по твердотельным реле с приложениями Энтони Бишопа.

Рис. 11. Использование TRIAC в качестве драйвера для двух SCR в обратно-параллельной конфигурации. Изображение любезно предоставлено Crydom.

Использование твердотельного реле

Узнайте, как легко подключить твердотельное реле

Твердотельное реле (SSR) — альтернатива использованию классического переключателя, когда вы хотите включить или выключить цепь.SSR запускается внешним напряжением, приложенным к его клемме управления. У него нет движущихся частей, поэтому он может работать намного быстрее и дольше, чем традиционный переключатель. Если он использует инфракрасный свет в качестве контакта; две стороны реле фотосвязаны.

Зачем использовать реле вместо переключателя?

Основные факторы — удобство, безопасность и стоимость. Реле меньше и дешевле переключателей. С переключателем вам также придется прокладывать более толстые провода (достаточно, чтобы выдерживать ток 30-40 ампер), потому что он требует большего напряжения, чем реле.Думайте о реле как о пульте дистанционного управления, оно обеспечивает безопасность, увеличивая расстояние до источника питания.

Провода SSR меньше и большего сечения, чем у переключателя. SSR также быстрее, меньше по размеру и имеют более длительный срок службы, чем механическое реле. Они помогают повысить безопасность, поскольку вы имеете дело с меньшим напряжением и силой тока, давая вам меньшее напряжение / силу тока, контролируя более высокое напряжение / силу тока. Для гораздо более высоких напряжений SSR — отличная альтернатива, когда обычный переключатель не может использоваться из-за перегорания под действием тока.

На схеме ниже показано, как подключить твердотельное реле. Обратите внимание, что схема относится к твердотельному реле (SSR) типа DC / DC.

Твердотельное реле (DC / DC):

Подсоедините положительную клемму (R) к кнопочному переключателю.
Подсоедините отрицательную клемму (R) к отрицательной клемме аккумулятора 1.
Подсоедините положительную клемму (L) к положительной клемме аккумулятора 2.
Подсоедините отрицательную клемму (L) к положительной клемме на нагрузке.

Батарея 1:
Обратите внимание, что первая батарея использовалась в качестве изолятора.
Подключите отрицательную клемму аккумулятора 1 к отрицательной клемме SSR (R).
Подключите положительный полюс аккумуляторной батареи 1 к кнопочному переключателю.

Кнопочный переключатель:
Подключите одну клемму к положительной клемме (R) SSR.
Подключите вторую клемму к плюсовой клемме аккумуляторной батареи 1.

Нагрузка:
Подключите положительную клемму нагрузки к отрицательной клемме (L) SSR.
Подключите отрицательную клемму нагрузки к отрицательной клемме аккумулятора 2.

Аккумулятор 2:
Подключите положительный полюс аккумулятора 2 к положительному выводу на выходе.

Подключите отрицательную клемму аккумулятора 2 к отрицательной клемме нагрузки.

Если у вас есть вопросы, обращайтесь в техническую группу Jameco по адресу [электронная почта защищена].

% PDF-1.4
%
215 0 объект
>
эндобдж

xref
215 184
0000000016 00000 н.
0000004499 00000 н.
0000004565 00000 н.
0000005611 00000 п.
0000006045 00000 н.
0000006634 00000 н.
0000006990 00000 н.
0000007053 00000 н.
0000007548 00000 н.
0000007947 00000 н.
0000008265 00000 н.
0000008379 00000 н.
0000008495 00000 н.
0000008573 00000 п.
0000008754 00000 н.
0000008805 00000 н.
0000017493 00000 п.
0000023711 00000 п.
0000023879 00000 п.
0000024049 00000 п.
0000030711 00000 п.
0000038302 00000 п.
0000045378 00000 п.
0000053439 00000 п.
0000053721 00000 п.
0000054033 00000 п.
0000054412 00000 п.
0000054810 00000 п.
0000062467 00000 п.
0000069853 00000 п.
0000070108 00000 п.
0000070191 00000 п.
0000070246 00000 п.
0000073476 00000 п.
0000074328 00000 п.
0000077047 00000 п.
0000077153 00000 п.
0000077384 00000 п.
0000077467 00000 п.
0000077522 00000 п.
0000077551 00000 п.
0000077689 00000 п.
0000077825 00000 п.
0000077946 00000 п.
0000078092 00000 п.
0000078643 00000 п.
0000079001 00000 п.
0000079295 00000 п.
0000080456 00000 п.
0000080746 00000 п.
0000086160 00000 п.
0000086420 00000 н.
0000098830 00000 н.
0000099085 00000 п.
0000112177 00000 н.
0000112432 00000 н.
0000128515 00000 н.
0000128764 00000 н.
0000128875 00000 н.
0000128985 00000 н.
0000129106 00000 н.
0000129252 00000 н.
0000129353 00000 н.
0000129474 00000 н.
0000129620 00000 н.
0000129754 00000 н.
0000129851 00000 н.
0000129997 00000 н.
0000130136 00000 п.
0000130279 00000 н.
0000130418 00000 н.
0000130563 00000 н.
0000130709 00000 н.
0000130846 00000 н.
0000130943 00000 н.
0000131089 00000 н.
0000131173 00000 н.
0000131252 00000 н.
0000131332 00000 н.
0000131418 00000 н.
0000131589 00000 н.
0000131735 00000 н.
0000131821 00000 н.
0000131918 00000 н.
0000132064 00000 н.
0000132149 00000 н.
0000132234 00000 н.
0000132314 00000 н.
0000132460 00000 н.
0000132606 00000 н.
0000132745 00000 н.
0000132888 00000 н.
0000133027 00000 н.
0000133173 00000 н.
0000133319 00000 н.
0000133458 00000 н.
0000133601 00000 н.
0000133740 00000 н.
0000133886 00000 н.
0000134032 00000 н.
0000134176 00000 н.
0000134273 00000 н.
0000134419 00000 н.
0000134558 00000 н.
0000134697 00000 н.
0000134818 00000 н.
0000134964 00000 н.
0000135074 00000 н.
0000135171 00000 н.
0000135317 00000 н.
0000135452 00000 н.
0000135593 00000 п.
0000135732 00000 н.
0000135879 00000 п.
0000136033 00000 н.
0000136162 00000 н.
0000136300 00000 н.
0000136441 00000 н.
0000136587 00000 н.
0000136733 00000 н.
0000136875 00000 н.
0000137015 00000 н.
0000137136 00000 н.
0000137290 00000 н.
0000137434 00000 п.
0000137573 00000 н.
0000137711 00000 н.
0000137857 00000 н.
0000138003 00000 н.
0000138145 00000 н.
0000138287 00000 н.
0000138423 00000 н.
0000138552 00000 н.
0000138723 00000 н.
0000138869 00000 н.
0000139010 00000 н.
0000139149 00000 н.
0000139296 00000 н.
0000139450 00000 н.
0000139579 00000 п.
0000139717 00000 н.
0000139852 00000 н.
0000139998 00000 н.
0000140144 00000 п.
0000140280 00000 н.
0000140420 00000 н.
0000140541 00000 н.
0000140695 00000 п.
0000140806 00000 н.
0000140952 00000 п.
0000141098 00000 н.
0000141227 00000 н.
0000141366 00000 н.
0000141506 00000 н.
0000141653 00000 н.
0000141799 00000 н.
0000141937 00000 н.
0000142079 00000 н.
0000142226 00000 н.
0000142372 00000 н.
0000142511 00000 н.
0000142650 00000 н.
0000142792 00000 н.
0000142938 00000 н.
0000143084 00000 н.
0000143223 00000 н.
0000143362 00000 н.
0000143505 00000 н.
0000143651 00000 п.
0000143797 00000 н.
0000143940 00000 н.
0000144061 00000 н.
0000144215 00000 н.
0000144339 00000 н.
0000144448 00000 н.
0000144595 00000 н.
0000144741 00000 н.
0000144805 00000 н.
0000147082 00000 н.
0000148402 00000 н.
0000175561 00000 н.
0000180035 00000 н.
0000184128 00000 н.
0000003976 00000 н.
трейлер
] / Назад 788533 >>
startxref
0
%% EOF

398 0 объект
> поток
h ބ OhAƿͿn [YMZmRr (Mx, S = d [ڢ ,!
+ ^ r ꡈ = N ^ 7a

Основы и принцип работы твердотельного реле

Основы твердотельного реле
Что такое твердотельное реле (SSR)? Твердотельное реле — это бесконтактный переключатель, полностью состоящий из твердотельного электрического элемента, который может управлять сильноточной нагрузкой с помощью небольшого управляющего сигнала.Он может включать и выключать без контакта и искры благодаря характеристикам переключения электрического элемента (т.е. полупроводниковых компонентов, таких как переключающий транзистор, симистор и т. Д.). Твердотельное реле имеет следующие преимущества перед электромагнитными реле: высокая надежность, отсутствие контакта, отсутствие искры, длительный срок службы, быстрая скорость переключения, сильная противоинтерференционная способность и небольшой размер. Он широко используется в самых разных приложениях, таких как станки с ЧПУ, системы дистанционного управления и устройства промышленной автоматизации, химическая промышленность, медицинское оборудование, системы безопасности и т. Д.

Характеристики твердотельного реле

1. SSR не имеют внутренних механических элементов и полностью герметичны в структуре. Таким образом, твердотельные реле обладают такими преимуществами, как виброустойчивость, коррозионная стойкость, длительный срок службы и высокая надежность.
2. Низкий уровень шума. В ТТР переменного тока используется технология запуска по переходу через ноль, что эффективно снижает скорость нарастания напряжения dv / dt и скорость нарастания тока di / dt в линии, делая SSR минимальными помехами для источника питания при длительной работе.
3. Время переключения короткое, поэтому SSR можно использовать в высокочастотных приложениях.
4. Оптоэлектронная изоляция используется между входными и выходными цепями, а напряжение изоляции превышает 2500 В.
5. Низкое энергопотребление, совместимость со схемами TTL и COMS.
6. Схема защиты установлена ​​на выходных клеммах.
7. Высокая грузоподъемность.

Принцип работы твердотельного реле
Как работает твердотельное реле? Твердотельные реле можно разделить на SSR переменного тока и SSR постоянного тока в зависимости от применения.Теперь возьмем твердотельное реле переменного тока в качестве примера, чтобы объяснить принцип работы SSR. Как показано на Рисунке 1, это принципиальная схема работы ТТР переменного тока, а части ① ～ ④ образуют его основной корпус. В целом, SSR имеет только 2 входных терминала (A и B) и 2 выходных терминала (C и D). Это четырехконтактное активное устройство.

При работе подайте только определенный управляющий сигнал на A&B, чтобы можно было управлять состоянием включения-выключения между C и D, а затем выполнить функцию переключения. Схема связи играет роль в обеспечении канала между входными и выходными клеммами для входного сигнала управления от A и B, но разрывает электрическое соединение между входом и выходом, чтобы выход не влиял на вход.Компоненты, используемые в цепях связи, представляют собой «оптические соединители», которые обладают хорошей чувствительностью к действию, высокой скоростью отклика, высоким уровнем изоляции входа / выхода (выдерживаемым напряжением). Нагрузка на входной клемме представляет собой светодиод, что позволяет очень легко согласовать вход SSR с уровнем входного сигнала. При использовании он может быть напрямую связан с выходным интерфейсом компьютера, то есть управляется логическим уровнем «1» и «0». Функция триггерной схемы состоит в том, чтобы генерировать желаемый триггерный сигнал для запуска работы схемы переключения.Однако без специальной схемы управления переключающая схема будет создавать RFI (радиочастотные помехи) и загрязнять электросеть в виде высоких гармоник или пиков, поэтому для этой цели настроена схема управления переходом через нуль. Означает переход через ноль, SSR находится во включенном состоянии при подаче управляющего сигнала и перехода напряжения переменного тока через ноль; после выключения управляющего сигнала SSR не находится в выключенном состоянии до тех пор, пока переменный ток не будет на стыке положительного полупериода и отрицательного полупериода (нулевой потенциал). Такая конструкция предотвращает влияние высших гармоник и загрязнение электросети.Схема демпфера предназначена для предотвращения воздействия и помех для коммутирующего компонента симистора от скачков и скачков (напряжения) от источника питания. Обычно используется демпферная цепь RC или нелинейное сопротивление (MOV). По сравнению с AC SSR, DC SSR не имеет внутри цепи управления переходом через нуль и демпфирующей цепи, а в качестве переключающего компонента обычно используется транзистор большой мощности. Кроме того, остальные принципы работы такие же.

Хотите купить твердотельное реле? ATO.com предлагает однофазные твердотельные реле с током нагрузки от 10 А, 25 А до 120 А и трехфазные твердотельные реле, включая 10 А, 40 А…, 80А, 100А и др.

Твердотельное реле (SSR) — Типы реле SSR

Что такое твердотельное реле? Конструкция, работа, применение и типы реле SSR

В этой статье мы кратко обсудим SSR (твердотельное реле) , его конструкцию, работу, схемы и различные типы реле SSR в зависимости от его коммутационных свойств и входа. / выходные формы. Мы также обсудим преимущества и недостатки твердотельного реле (SSR) по сравнению с реле электромагнитных реле (EMR) .

Что такое твердотельное реле (SSR)?

Твердотельное реле ( SSR ) — это электронное переключающее устройство, изготовленное из полупроводников , которое переключает (включает и выключает) цепь высокого напряжения, используя низкое напряжение на ее управляющих клеммах.

В отличие от EMR (электромагнитное реле), которое имеет катушку и механический переключатель (физические контакты), реле SSR использует оптопару для изоляции цепи управления от управляемой цепи.

Разница между SSR и EMR

Работа SSR (твердотельного реле) и EMR (электромагнитного реле) или контактного реле одинакова, в то время как основное различие между SSR и EMR заключается в отсутствии механических частей и контактов в реле SSR.Обычно SSR имеет 1 контакт, в то время как EMR имеет несколько контактов.

Другим отличием твердотельного реле от электромагнитного реле является отсутствие скачков напряжения и шума во время работы SSR. Существует вероятность утечки тока от нескольких мкА до мА в реле SSR, в то время как значение тока утечки равно нулю (0) в EMR. С другой стороны, SSR отключает нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, что приводит к устранению шума, дребезга контактов и электрической дуги в случае индуктивной нагрузки по сравнению с реле EMR.

Конструкция SSR (твердотельное реле)

Клеммы SSR реле

SSR реле имеет два набора клемм, т.е. входные клеммы и выходные клеммы. Эти клеммы приведены ниже:

Клеммы ввода или управления

Эти две клеммы являются клеммой управления вводом. Он подключен к цепи малой мощности, которая управляет его переключением.

Клеммы и соединения реле SSR

Управляющий вход реле SSR предназначен для цепи постоянного или переменного тока отдельно.

Выходные нормально открытые (NO) клеммы

Выходные клеммы реле SSR включаются и выключаются в зависимости от управляющего входа.

Обычно электрическое соединение между этими клеммами остается открытым. Когда реле срабатывает, эти клеммы соединяются вместе, обеспечивая замкнутый путь.

Выходные клеммы специально разработаны для цепи AC или DC . В отличие от реле EMR, реле SSR не может переключать сигнал постоянного и переменного тока с помощью одних и тех же клемм.

Клемма нормально замкнутого выхода (NC)

Эта клемма реле остается закрытой до тех пор, пока реле не сработает. Когда реле срабатывает, ток не течет. Он открывается при срабатывании реле.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обычно используемые реле SSR не имеют нормально закрытых клемм. Но реле SSR форм B и C (обсуждается ниже) использует клемму NC.

Работа и работа реле SSR

Когда низкое напряжение подается на входные управляющие клеммы реле SSR , выходные клеммы нагрузки замыкаются.

Вход реле SSR активирует оптопару, которая переключает цепь нагрузки. Оптопара не имеет физического соединения и изолирует цепь низкого напряжения от цепи высокого напряжения.

Оптопара имеет на входе светодиод , который излучает инфракрасный свет при подаче напряжения. Эти ИК-волны принимаются фотодатчиком (фототранзистор, фотодиод и т. Д.) На его выходе. Фотодатчик преобразует световой сигнал в электрический сигнал и включает цепь.

Чтобы активировать оптрон, его входное напряжение должно быть больше, чем его прямое напряжение . По этой причине реле SSR не срабатывают при напряжении ниже указанного.

Выходная схема реле SSR различается для цепей переменного и постоянного тока. Обычно он состоит из тиристоров TRIAC или для цепи переменного тока, и полевых МОП-транзисторов для цепи постоянного тока.

Схематическая модель реле SSR

Общая схема работы реле постоянного тока в переменный SSR Работа с модельной схемой приведена ниже:

Вход DC с достаточным напряжением подается на входные клеммы управления.Имеется диод для защиты от обратной полярности применен DC .

Когда напряжение подается на светодиод оптрона , он излучает инфракрасный свет.

С другой стороны, Opto-TRIAC (приемник) улавливает свет и включается. Как только оптопара включается, через него начинает течь ток выхода AC

В свою очередь, выход этой оптопары активирует симистор TRIAC. Таким образом разрешается протекание тока цепи нагрузки AC

Типы реле SSR

Существует различных типов реле SSR (твердотельных) .Они классифицируются либо по форме ввода / вывода, либо по свойству переключения.

Классификация на основе ввода / вывода

Ниже приведены некоторые из распространенных типов реле SSR, классифицируемых на основе его входной и выходной цепи (AC / DC).

Реле постоянного тока в переменный ток

Это реле работает на входе постоянного тока для переключения цепи нагрузки переменного тока . Управляющий вход этого реле SSR работает только с входом DC .

Тот факт, что это реле не работает на входе AC , связан с тем, что оптрон работает на DC . Его входные клеммы также являются направленными. Изменение полярности входа не активирует реле. Для защиты от обратной полярности входа используется диод.

Даже после подачи требуемого входа выходной переключатель этого SSR не активируется, а только тогда, когда на его выходные клеммы подается напряжение AC .

Ниже приведена схема реле SSR DC-TO-AC.

Связанная публикация: Типы трансформаторов и их применение

Реле переменного тока в переменный ток SSR

Реле SSR работает только тогда, когда на входе и выходе обеих цепей установлено значение AC .

Как известно, оптопара работает от напряжения DC . Таким образом, перед оптопарой используется выпрямитель для преобразования AC в DC .

Когда на его вход управления подается достаточное напряжение переменного тока, он активируется, обеспечивая протекание тока нагрузки переменного тока .

Его схема приведена ниже.

DC-to-DC SSR Relay

Это реле может переключать нагрузку постоянного тока высокой мощности с использованием источника постоянного тока малой мощности.

Вход постоянного тока подается на оптопару, как описано в другом примере выше.

Однако для переключения нагрузки постоянного тока используется силовой MOSFET или IGBT .

Mosfet проводит ток только в одном направлении, поэтому также необходимо убедиться, что выходная нагрузка подключена с соблюдением правильной полярности.Защитный диод используется, чтобы избежать повреждения при обратной полярности.

Если имеется индуктивная нагрузка, с нагрузкой следует использовать обратный диод.

Реле постоянного / переменного тока SSR

Этот тип реле SSR может переключать нагрузку переменного и постоянного тока с помощью отдельных клемм.

В таких реле SSR используются полевые МОП-транзисторы , последовательно соединенные с общими клеммами источника для переключения цепей переменного и постоянного тока .

Его схема приведена ниже.

На этой схеме показана матрица фотодиодных ячеек в качестве светового датчика, который вырабатывает напряжение при активации светодиода. Это напряжение подается на затвор и исток N-MOSFET , соединенных последовательно.

Чтобы использовать это реле для цепи переменного тока , используются выводы Drain полевых МОП-транзисторов , а выводы источника должны оставаться неиспользованными.

При использовании цепи постоянного тока , Дренаж и исток клеммы полевых МОП-транзисторов используются для переключения.

Классификация на основе коммутационных свойств

Реле SSR также классифицируются на основе их коммутационных свойств , которые приведены ниже.

Эти реле управляют цепями переменного тока и используются для управления желаемыми выходами в конкретном приложении.

Реле мгновенного включения SSR

Реле такого типа мгновенно переключает на цепь нагрузки всякий раз, когда подается достаточное входное напряжение. Он отключается при следующем переходе напряжения нагрузки через ноль после снятия управляющего входа.

Реле SSR с переключением нуля

Этот вид реле включается, когда подается входное напряжение и напряжение переменного тока нагрузки пересекает следующее нулевое напряжение.

Он отключается как обычные реле SSR , когда входное напряжение снимается и напряжение переменного тока нагрузки достигает нуля вольт.

Работа реле переключения нуля достигается с помощью схемы, известной как схема перехода через нулевой уровень , которая обнаруживает переход через нулевой уровень и активирует TRIAC .

Пиковое реле SSR

Эти типы реле SSR включаются, когда выходное напряжение переменного тока достигает своего следующего пика после подачи необходимого входного управляющего напряжения.

Он также отключается после снятия входного напряжения и перехода через ноль выходного переменного тока.

В этих реле используется блок обнаружения пика, который запускает TRIAC , когда цикл выходного переменного тока достигает своего пика.

Реле аналогового переключения SSR

Хотя эти другие типы переключения SSR зависят от выходного цикла переменного тока, переключение этого реле зависит от его входной амплитуды.

Пусковое выходное напряжение аналогового реле SSR пропорционально входному управляющему напряжению.

Предположим, что 3-32 В постоянного тока входное реле 3 В представляет 0% и 32 В представляют 100% пикового напряжения переменного тока нагрузки.

При удалении управляющего входа реле выключается при следующем переходе через нуль на выходе переменного тока.

Классификация на основе полюсов и направления движения

Реле SSR подразделяются на три типа или « Forms », учитывая их конфигурацию полюсов и хода.

Форма A или SPST NO Тип SSR

Форма A реле SSR — это SPST (однополюсное, одноходовое) реле с нормально разомкнутыми ( NO ) клеммами. Клеммы выходной нагрузки обычно разомкнуты, когда нет внешнего управляющего входа. Когда реле активируется, выходные клеммы соединяются вместе и пропускают ток.

На схеме ниже показано реле SSR, способное переключать переменный и постоянный ток на отдельных клеммах.

Фотодиодный элемент используется в качестве приемника света, а полевые МОП-транзисторы с общими источниками используются для переключения цепи нагрузки.

Форма B или SPST NC Тип SSR:

Форма B Реле SSR типа имеет нормально замкнутые клеммы нагрузки. Клеммы выходной нагрузки обычно подключены и пропускают ток при отсутствии управляющего входа. Предоставление управляющего входа откроет клеммы нагрузки и остановит прохождение тока.

Этот тип реле использует истощение MOSFET , которые включаются при нулевом входе и выключаются, когда его Vgs отрицательный.

На схеме ниже показано реле SPST NC формы B, использующее полевые МОП-транзисторы с истощением.

Форма C или SPDT Тип SSR:

Форма C Реле SSR типа имеет две перекидные клеммы.

Имеется три клеммы нагрузки: Common, NC и NO .

Когда реле не активно , общая клемма остается подключенной к клемме NC .

Когда реле активирует , общая клемма подключается к клемме NO .

Схема реле SPDT SSR приведена ниже.

Существует также управляющая схема переключения , которая предотвращает одновременное включение полевых МОП-транзисторов, обеспечивая временную задержку между их переключениями.

Преимущества и недостатки SSR (твердотельных) реле)

Преимущества:

• Время переключения SSR намного на быстрее, чем у реле EMR (электромеханическое реле).
• Не имеет физических контактов .
• Нет проблем с контактами Искры и износ .
• Они имеют более длительный срок службы , чем реле EMR.
• Реле SSR Отключение при токе нагрузки 0 переменного тока, что предотвращает возникновение дуги или электрических помех .
• Вибрация или движение не влияет на его работу.
• Он имеет очень низкое энергопотребление по сравнению с реле EMR.
• SSR реле очень легко управляется логикой схем ( микроконтроллеры )

Недостатки

• Он имеет сложную конструкцию по сравнению с реле EMR
• Имеется падение напряжения через его клеммы нагрузки.
• Он имеет ток утечки во время выключенного состояния .
• Реле SSR рассеивают слишком много тепла .
• Он не может переключать низкого напряжения по сравнению с реле EMR.
• Коммутация реле SSR зависит от напряжения управляемой цепи.

Сообщение по теме: Типы микросхем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Применение твердотельных реле ( твердотельных) Реле

Ниже приведены распространенные применения твердотельных реле в области электротехники и электроники.

• Обычно реле SSR используется для переключения, то есть для управления включением / выключением питания переменного тока.
• Он используется для управления мощностью, то есть управления скоростью двигателя, затемнения света и вентилятора, переключением мощности и т. Д.
• Они также используются для управления электронагревателями для контроля температуры.
• Кабина SSR используется в качестве защелки, которая полезна в случае чайников.
• В линиях связи реле SSR с оптопарой используется для исключения протекающего через него тока возбуждения реле.
• Твердотельное реле в основном используется при переключении с высокой нагрузкой.

SSR Принцип работы | Средства автоматизации | Промышленные устройства

[Объявление о техническом обслуживании системы] Сообщаем, что веб-сайт Automation Controls будет недоступен в воскресенье, 7 ноября 2021 г., , с 2:00 до 7:00 (GMT) .

Японский Английский Английский (Азиатско-Тихоокеанский регион) Китайский (упрощенный)

Характеристики переключения SSR

1.SSR для нагрузок переменного тока

1. Нулевой переход SSR

SSR с переходом через ноль использует фотоэлектрический ответвитель для изоляции входа от выхода (см. Конфигурацию схемы на предыдущей странице). Когда входной сигнал активирован, внутренняя схема детектора перехода через ноль запускает симистор для включения, когда напряжение нагрузки переменного тока пересекает ноль.
Ток нагрузки поддерживается за счет эффекта фиксации симистора после деактивации входного сигнала до тех пор, пока симистор не отключится, когда напряжение нагрузки пересечет ноль.Ниже описаны формы сигналов напряжения и тока для различных типов нагрузок:

● Резистивные нагрузки

Поскольку резистивные нагрузки не вызывают сдвига фаз между напряжением и током, симистор включается, когда напряжение нагрузки переменного тока достигает нуля после активации входного сигнала. SSR выключается, когда напряжение нагрузки переменного тока достигает нуля, а ток нагрузки отключается после того, как входной сигнал впоследствии деактивируется.

● Индуктивные нагрузки

SSR включается, когда напряжение нагрузки пересекает ноль после активации входного сигнала.Он выключается, когда ток нагрузки впоследствии пересекает ноль после деактивации входного сигнала. Разность фаз между напряжением и током может вызвать скачок напряжения в SSR, когда он выключен. Хотя демпферная цепь поглощает этот выброс, слишком большой выброс может привести к ошибке dv / dt во внутреннем симисторе SSR.

2. случайный тип SSR

SSR случайного типа использует фотоэлемент для изоляции входа от выхода. Когда входной сигнал активирован, выход немедленно включается, так как нет схемы детектора перехода через ноль.Ток нагрузки поддерживается за счет эффекта фиксации симистора после деактивации входного сигнала до тех пор, пока напряжение нагрузки переменного тока не станет равным нулю.

● Резистивные нагрузки

2.SSR для нагрузок постоянного тока

SSR для нагрузок постоянного тока использует драйвер MOS-FET для изоляции входа от выхода.
Выход немедленно реагирует на вход, поскольку драйвер MOS-FET напрямую включает или выключает выходной MOS-FET.

Вернуться к началу

Твердотельные реле Связанная информация

Вернуться к началу

• 	Фототриак-муфта
  	Фотоприемник для промышленного оборудования и бытовой электроники

• 	Твердотельное реле AQ8
  	Тип SIL, толщина 9 мм, высокое диэлектрическое напряжение 3000 В переменного тока, контроль до 3 А

Основы твердотельного реле: работа, характеристики и структура

Твердотельное реле (SSR) — это бесконтактный переключатель, состоящий из микроэлектронных схем, дискретных электронных устройств и силовых электронных силовых устройств.Изолирующее устройство используется для обеспечения изоляции между контрольным концом и концом нагрузки. Входная клемма твердотельного реле использует крошечный управляющий сигнал для непосредственного управления большой токовой нагрузкой.

Каталог

Ⅰ Введение

Твердотельное реле — это новый тип бесконтактного переключающего устройства, состоящего из твердотельных электронных компонентов. Он использует коммутационные характеристики электронных компонентов (таких как переключающие транзисторы, симисторы и другие полупроводниковые устройства), которые могут достигать цели замыкания и размыкания цепи без контакта и искры, поэтому его также называют «бесконтактным переключателем».Твердотельное реле — это активное устройство с четырьмя выводами, два из которых являются выводами управления входом, а два других вывода — выводами, управляемыми по выходу. Он имеет как усилительные, так и управляющие функции, а также функции изоляции, которые очень подходят для управления мощными переключающими приводами. По сравнению с электромагнитными реле, оно имеет более высокую надежность, отсутствие контакта, длительный срок службы, высокую скорость и меньшее количество помех для внешнего мира. Он получил широкое распространение.

Ⅱ Принцип работы

SSR можно разделить на тип переменного и постоянного тока в зависимости от случая использования.Они используются в качестве переключателей нагрузки в источниках питания переменного или постоянного тока и не могут быть смешаны. Ниже приводится пример SSR с переменным током, чтобы проиллюстрировать его принцип работы. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема принципа его работы. Компоненты ～ ④ на Рисунке 1 составляют основной корпус SSR переменного тока. В целом ТТР имеет только две входные клеммы (A и B) и две выходные клеммы (C и D), это четырехконтактное устройство.

Рисунок 1. Блок-схема принципа работы SSR

При работе, пока определенный управляющий сигнал добавлен к A и B, «включено» и «выключено» между двумя концами C и D можно контролировать, и можно реализовать функцию «переключателя».Функция схемы связи заключается в обеспечении канала между входными / выходными клеммами для входного управляющего сигнала с клемм A и B, но электрически разъединяет (электрическое) соединение между входной клеммой и выходной клеммой в SSR, чтобы предотвратить выходной терминал от воздействия на входной терминал. Компонент, используемый в схеме связи, представляет собой «оптический ответвитель», который является чувствительным, имеет высокую скорость отклика и имеет высокий уровень изоляции (выдерживаемого напряжения) между входными и выходными клеммами.Поскольку нагрузка на входной клемме представляет собой светодиод, это позволяет входной клемме SSR легко согласовывать уровень входного сигнала и может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера во время использования, который контролируется логическим уровнем. из «1» и «0».

Функция триггерной схемы заключается в генерации триггерного сигнала, который отвечает требованиям для работы схемы переключателя ④, но поскольку в схеме переключателя не добавлена ​​специальная схема управления, она будет генерировать радиочастотные помехи и загрязнять мощность сетка с высокими гармониками или всплесками.Поэтому была разработана «Схема управления переходом через ноль». Так называемое «пересечение нуля» означает, что когда добавляется управляющий сигнал и напряжение переменного тока пересекает ноль, SSR находится во включенном состоянии; и когда сигнал управления отключен, SSR ожидает пересечения положительного полупериода и отрицательного полупериода переменного тока, SSR находится в выключенном состоянии. Такая конструкция может предотвратить гармонические помехи высокого порядка и загрязнение электросети. Схема поглощения предназначена для предотвращения ударов и помех (или даже неисправности) симистора переключающего устройства из-за всплесков и скачков (напряжения) от источника питания.Обычно используется цепь последовательного поглощения «RC» или нелинейное сопротивление (варистор).

Ⅲ Характеристики

Твердотельное реле представляет собой бесконтактный электронный переключатель с функцией изоляции. В процессе переключения отсутствуют механические контактные детали. Таким образом, в дополнение к тем же функциям, что и электромагнитные реле, твердотельные реле также обладают совместимостью логических цепей, устойчивостью к вибрации и механическим ударам, неограниченным количеством монтажных положений, хорошей влажностью, плесенью и коррозионной стойкостью, а также отличными характеристиками во взрывозащите и предотвращении озоновое загрязнение.Он обладает такими характеристиками, как низкая входная мощность, высокая чувствительность, низкая мощность управления, хорошая электромагнитная совместимость, низкий уровень шума и высокая рабочая частота.

(1) Внутри SSR нет механических частей, и в конструкции используется полностью герметичный метод перфузии. Таким образом, SSR обладает такими преимуществами, как виброустойчивость, коррозионная стойкость, долгий срок службы и высокая надежность, а срок его службы составляет до 10,1 миллиона раз;

(2) Низкий уровень шума: SSR переменного тока использует технологию триггера по переходу через ноль, поэтому скорость нарастания напряжения dv / dt и скорость нарастания тока di / dt фактически снижаются на линии, так что SSR имеет минимальные помехи для сети. при длительной эксплуатации;

(3) Время переключения короткое, около 10 мс, что может использоваться в более высокочастотных случаях;

(4) Между входной и выходной цепями используется фотоэлектрическая изоляция, а напряжение изоляции превышает 2500 В;

(5) Потребляемая мощность очень низкая, совместима со схемами TTL и COMS;

(6) На выходе есть схема защиты;

(7) Высокая грузоподъемность.

1 Advantage

(1) Длительный срок службы и высокая надежность: твердотельное реле не имеет механических частей, а контактная функция выполняется твердотельными устройствами. Поскольку в нем нет движущихся частей, он может работать в условиях сильных ударов и вибрации. Из-за компонентов, составляющих твердотельное реле, присущие твердотельные реле характеристики определяют долгий срок службы и высокую надежность твердотельных реле.

Рисунок 2.твердотельное реле

(2) Высокая чувствительность, низкая мощность управления и хорошая электромагнитная совместимость: твердотельное реле имеет широкий диапазон входного напряжения и низкую мощность привода и совместимо с большинством логических интегральных схем без необходимости в буферах или драйверы.

(3) Быстрое переключение: поскольку в твердотельных реле используются твердотельные устройства, скорость переключения может варьироваться от нескольких миллисекунд до нескольких микросекунд.

(4) Небольшие электромагнитные помехи: твердотельное реле не имеет входной «катушки», нет зажигания и отскока дуги, что снижает электромагнитные помехи.Большинство выходных твердотельных реле переменного тока представляют собой переключатель нулевого напряжения, который включается при нулевом напряжении и выключается при нулевом токе, уменьшая внезапное прерывание формы волны тока, тем самым уменьшая переходный эффект переключения.

2 Недостаток

(1) Падение напряжения на лампе после включения велико, прямое падение напряжения на тиристоре или симисторе может достигать 1 ~ 2 В, а падение напряжения насыщения на высокомощном транзистор также находится между 1 ~ 2 В, и общее сопротивление трубки с силовым полевым эффектом также больше, чем контактное сопротивление механических контактов.

(2) Полупроводниковый прибор может все еще иметь ток утечки от нескольких микроампер до нескольких миллиампер после выключения, поэтому идеальная электрическая изоляция не может быть достигнута.

(3) Из-за большого падения давления в трубке потребление энергии и тепловыделение после проводимости также велики, объем твердотельного реле высокой мощности намного больше, чем у электромагнитного реле той же мощности. , и стоимость тоже выше.

(4) Температурные характеристики электронных компонентов и электронных схем имеют плохую помехоустойчивость, а также низкую радиационную стойкость.Без принятия эффективных мер надежность работы невысока.

Рис. 3. Полупроводниковое реле 2

(5) Твердотельные реле более чувствительны к перегрузке и должны быть защищены от перегрузки быстродействующим предохранителем или демпфирующей цепью RC. Нагрузка твердотельного реле, очевидно, связана с температурой окружающей среды. При повышении температуры грузоподъемность быстро падает.

(6) Основными недостатками являются падение напряжения в открытом состоянии (требуются соответствующие меры по рассеиванию тепла), ток утечки в закрытом состоянии, переменный и постоянный ток не могут использоваться повсеместно, количество контактных групп невелико.

Ⅳ Структура

Твердотельное реле состоит из трех частей: входной цепи, развязки (связи) и выходной цепи.

1 Входная цепь

В соответствии с различными типами входного напряжения входную цепь можно разделить на три типа: входная цепь постоянного тока, входная цепь переменного тока и входная цепь переменного / постоянного тока. Некоторые схемы управления входом также совместимы с TTL / CMOS, положительной и отрицательной логикой управления и функциями инверсии и могут быть легко подключены к логическим схемам TTL и MOS.

Для управляющего сигнала с фиксированным управляющим напряжением используется резистивная входная цепь. Управляющий ток гарантированно превышает 5 мА. Для управляющего сигнала с большим диапазоном изменения (например, 3 ~ 32 В) используется цепь постоянного тока, чтобы гарантировать надежную работу с током более 5 мА во всем диапазоне изменения напряжения.

2 Изолирующая муфта

Входные и выходные цепи твердотельных реле могут быть изолированы и связаны двумя способами: фотоэлектрическая связь и трансформаторная связь: в фотоэлектрической связи обычно используется фотодиод-фототранзистор, фотодиод-двунаправленный тиристор, управляемый светом, фотогальванический элемент и реализовать контроль изоляции стороны управления и стороны нагрузки; высокочастотная трансформаторная связь использует самовозбуждающийся высокочастотный сигнал, генерируемый входным управляющим сигналом, который направляется во вторичную обмотку, обнаруживается и выпрямляется и обрабатывается логической схемой для формирования управляющего сигнала.

3 Выходная цепь

Выключатель питания SSR напрямую подключен к источнику питания и стороне нагрузки, чтобы реализовать двухпозиционный переключатель источника питания нагрузки. В основном используются мощные транзисторы, односторонний 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. Биполярные устройства или силовые полевые транзисторы могут использоваться для выхода постоянного тока, а два тиристора или один двунаправленный тиристор обычно используются для выхода переменного тока. 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 произвольные твердотельные реле переменного тока и твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль в зависимости от времени включения и выключения.