Kietojo kūno relės: tipai, praktinis pritaikymas, prijungimo schemos

Klasikiniai starteriai ir kontaktoriai pamažu tampa praeitimi.Jų vietą automobilių elektronikoje, buitinėje technikoje ir pramonės automatikoje užima kietojo kūno relės – puslaidininkinis įtaisas, neturintis jokių judančių dalių.

Įrenginiai turi skirtingą dizainą ir prijungimo schemas, kurios lemia jų taikymo sritį. Prieš naudodami įrenginį, turite suprasti jo veikimo principą, sužinoti apie skirtingų tipų relių veikimo ir prijungimo ypatybes. Atsakymai į aukščiau pateiktus klausimus išsamiai aprašyti pateiktame straipsnyje.

Kietojo kūno relės įtaisas

Šiuolaikinės kietojo kūno relės (SSR) yra moduliniai puslaidininkiniai įtaisai, kurie veikia kaip galios elektros jungikliai.

Pagrindiniai šių įrenginių veikimo blokai yra triakai, tiristoriai arba tranzistoriai. SSR neturi judančių dalių, todėl jos skiriasi nuo elektromechaninių relių.

SSR dydis labai priklauso nuo didžiausios apkrovos ir gebėjimo išsklaidyti šilumą šilumos perdavimo ir konvekcijos būdu (+)

Šių įrenginių vidinės dalys gali labai skirtis priklausomai nuo reguliuojamos apkrovos tipo ir elektros grandinės.

Paprasčiausias kietojo kūno reles sudaro šie komponentai:

• įvesties blokas su saugikliais;
• paleidimo grandinė;
• optinė (galvaninė) izoliacija;
• perjungimo blokas;
• apsauginės grandinės;
• apkrovos išėjimo mazgas.

SSR įvesties mazgas yra pirminė grandinė su rezistorius, sujungtas nuosekliai. Šioje grandinėje kaip pasirinktinai įmontuotas saugiklis. Įvesties mazgo užduotis yra priimti valdymo signalą ir perduoti komandą apkrovą perjungiantiems jungikliams.

Esant kintamajai srovei, valdymo ir pagrindinių grandinių atskyrimui naudojama galvaninė izoliacija. Relės veikimo principas labai priklauso nuo jos konstrukcijos. Trigerio grandinė, atsakinga už įvesties signalo apdorojimą, gali būti įtraukta į optinės izoliacijos bloką arba įrengta atskirai.

Apsauginis blokas apsaugo nuo perkrovų ir klaidų, nes sugedus įrenginiui gali sugesti ir prijungta įranga.

Pagrindinė kietojo kūno relių paskirtis yra uždaryti/atidaryti elektros tinklą naudojant silpną valdymo signalą. Skirtingai nuo elektromechaninių analogų, jie turi kompaktiškesnę formą ir veikimo metu nesukelia būdingų paspaudimų.

TTP veikimo principas

Kietojo kūno relės veikimas yra gana paprastas. Dauguma SSR yra skirti valdyti automatizavimą 20-480 V tinkluose.

Optinė izoliacija leidžia sukurti minimalios galios valdymo signalus, o tai labai svarbu jutikliams, veikiantiems iš autonominių maitinimo šaltinių (+)

Klasikinėje versijoje įrenginio korpuse yra du perjungiamos grandinės kontaktai ir du valdymo laidai. Didėjant prijungtų fazių skaičiui, jų skaičius gali keistis. Priklausomai nuo įtampos buvimo valdymo grandinėje, pagrindinė apkrova įjungiama arba išjungiama puslaidininkiniais elementais.

Kietojo kūno relių ypatybė yra neriboto pasipriešinimo buvimas.Jei elektromechaniniuose įrenginiuose kontaktai visiškai atjungti, tai kietojo kūno įrenginiuose srovės nebuvimą grandinėje užtikrina puslaidininkinių medžiagų savybės.

Todėl esant aukštai įtampai gali atsirasti mažų nuotėkio srovių, kurios gali neigiamai paveikti prijungtos įrangos veikimą.

Kietojo kūno relių klasifikacija

Relių panaudojimo sritys yra įvairios, todėl jų konstrukcijos ypatybės gali labai skirtis, priklausomai nuo konkrečios automatinės grandinės poreikių. SSR klasifikuojami pagal prijungtų fazių skaičių, darbinės srovės tipą, konstrukcijos ypatybes ir valdymo grandinės tipą.

Pagal prijungtų fazių skaičių

Kietojo kūno relės naudojamos tiek buitiniuose prietaisuose, tiek pramoninėje automatikoje, kurių darbinė įtampa yra 380 V.

Todėl šie puslaidininkiniai įtaisai, priklausomai nuo fazių skaičiaus, skirstomi į:

• vienfazis;
• trifazis.

Vienfaziai SSR leidžia dirbti su 10-100 arba 100-500 A srovėmis. Jie valdomi naudojant analoginį signalą.

Prie trifazės relės rekomenduojama prijungti skirtingų spalvų laidus, kad juos būtų galima teisingai prijungti montuojant įrangą

Trifazės kietojo kūno relės gali praleisti srovę 10-120 A diapazone. Jų įrenginys turi reversinį veikimo principą, kuris užtikrina kelių elektros grandinių vienu metu reguliavimo patikimumą.

Dažnai asinchroninio variklio veikimui užtikrinti naudojami trifaziai SSR. Dėl didelių įjungimo srovių į jo elektros valdymo grandinę turi būti įtraukti greitieji saugikliai.

Pagal darbinės srovės tipą

Kietojo kūno relių negalima konfigūruoti ar perprogramuoti, todėl jos gali normaliai veikti tik tam tikro tinklo elektrinių parametrų diapazone.

Priklausomai nuo poreikių, SSR galima valdyti elektros grandinėmis su dviejų tipų srovėmis:

• nuolatinis;
• kintamieji.

Panašiai SSR galima klasifikuoti pagal aktyviosios apkrovos įtampos tipą. Dauguma buitinės technikos relių veikia su kintamais parametrais.

Nuolatinė srovė nenaudojama kaip pagrindinis elektros energijos šaltinis jokioje pasaulio šalyje, todėl tokio tipo relės turi siaurą taikymo sritį

Prietaisai su pastovia valdymo srove pasižymi dideliu patikimumu ir reguliavimui naudoja 3-32 V įtampą.Jie gali atlaikyti platų temperatūrų diapazoną (-30..+70°C) be didelių charakteristikų pokyčių.

Kintamosios srovės reguliuojamų relių valdymo įtampa yra 3-32 V arba 70-280 V. Jos pasižymi mažais elektromagnetiniais trukdžiais ir dideliu darbo greičiu.

Pagal dizaino ypatybes

Kietojo kūno relės dažnai įrengiamos bendrame buto elektros skydelyje, todėl daugelis modelių turi tvirtinimo bloką, skirtą montuoti ant DIN bėgelio.

Be to, tarp TSR ir atraminio paviršiaus yra specialūs radiatoriai. Jie leidžia aušinti įrenginį esant didelėms apkrovoms, išlaikant jo veikimo charakteristikas.

Relė montuojama ant DIN bėgio daugiausia per specialų laikiklį, kuris turi ir papildomą funkciją – pašalina šilumos perteklių prietaiso veikimo metu

Tarp relės ir radiatoriaus rekomenduojama užtepti termo pastos sluoksnį, kuris padidina kontaktinį plotą ir padidina šilumos perdavimą. Taip pat yra TTP, skirtų tvirtinti prie sienos įprastais varžtais.

Pagal valdymo schemos tipą

Reguliuojamos įrangos relės veikimo principas ne visada reikalauja jos momentinio veikimo.

Todėl gamintojai sukūrė keletą SSR valdymo schemų, kurios naudojamos įvairiose srityse:

1. Valdymas „iki nulio“. Šio tipo kietojo kūno relės valdymas apima veikimą tik esant 0 įtampos vertei. Jis naudojamas įrenginiuose su talpine, varžine (šildytuvai) ir silpna indukcine (transformatorių) apkrova.
2. Momentinis. Naudojamas, kai reikia staigiai paleisti relę, kai įjungiamas valdymo signalas.
3. Fazė. Tai apima išėjimo įtampos reguliavimą keičiant valdymo srovės parametrus. Naudojamas sklandžiai pakeisti šildymo ar apšvietimo laipsnį.

Kietojo kūno relės skiriasi ir daugeliu kitų, mažiau reikšmingų parametrų. Todėl perkant TSR svarbu suprasti prijungtos įrangos veikimo schemą, kad būtų galima įsigyti jai tinkamiausią valdymo įrenginį.

Turi būti numatytas galios rezervas, nes relės eksploatavimo laikas greitai sunaudojamas esant dažnoms perkrovoms.

TTP privalumai ir trūkumai

Kietojo kūno relės ne veltui pakeičia įprastus starterius ir kontaktorius iš rinkos. Šie puslaidininkiniai įtaisai turi daug pranašumų prieš elektromechaninius analogus, todėl vartotojai verčia juos rinktis.

Mikroschemų relės yra kompaktiško dydžio ir labai ribotos didžiausios srovės srauto atžvilgiu. Jie tvirtinami daugiausia lituojant specialias kojeles

Šie pranašumai apima:

1. Mažas energijos suvartojimas (90% mažiau).
2. Kompaktiški matmenys, leidžiantys įrenginius montuoti ribotose erdvėse.
3. Didelis paleidimo ir išjungimo greitis
4. Sumažintas veikimo triukšmas, nėra elektromechaninei relei būdingų spragtelėjimų.
5. Jokios priežiūros nesitikima.
6. Ilgas tarnavimo laikas dėl šimtų milijonų operacijų išteklių.
7. Dėl plačių elektroninių komponentų modifikavimo galimybių TSR išplėtė taikymo sritis.
8. Veikimo metu nėra elektromagnetinių trukdžių.
9. Pašalinami kontaktų pažeidimai dėl mechaninio smūgio.
10. Tiesioginio fizinio kontakto tarp valdymo ir perjungimo grandinių trūkumas.
11. Galimybė reguliuoti apkrovą.
12. Automatinių grandinių buvimas impulsiniuose SSR, kurios apsaugo nuo perkrovų.
13. Galimybė naudoti sprogioje aplinkoje.

Nurodytų kietojo kūno relių privalumų ne visada pakanka normaliam įrangos veikimui. Štai kodėl jie dar visiškai nepakeitė elektromechaninių kontaktorių.

Norint stabiliai veikti galingos kietojo kūno relės, svarbus efektyvus šilumos išsklaidymas, nes esant aukštesnei temperatūrai apkrovos įtampa smarkiai iškreipiama (+)

TTP taip pat turi trūkumų, dėl kurių daugeliu atvejų jų negalima naudoti.

Trūkumai apima:

1. Nesugebėjimas valdyti daugumos įrenginių, kurių įtampa viršija 0,5 kV.
2. Auksta kaina.
3. Jautrumas didelėms srovėms, ypač variklio paleidimo grandinėse.
4. Naudojimo didelės drėgmės sąlygomis apribojimai.
5. Kritinis eksploatacinių charakteristikų sumažėjimas, kai temperatūra žemesnė nei 30 °C žemiau nulio ir aukštesnė nei 70 °C virš 70 °C.
6. Kompaktiškas korpusas lemia pernelyg didelį įrenginio įkaitimą esant nuolat didelėms apkrovoms, todėl reikia naudoti specialius pasyvius arba aktyvius aušinimo įrenginius.
7. Galimybė išlydyti įrenginį dėl karščio trumpojo jungimo metu.
8. Mikrosrovės uždarytoje relės būsenoje gali būti labai svarbios įrangos veikimui. Pavyzdžiui, prie tinklo prijungtos fluorescencinės lempos gali periodiškai mirksėti.

Taigi, kietojo kūno relės turi tam tikrą pritaikymą. Aukštos įtampos pramoninės įrangos grandinėse jų naudojimas yra smarkiai apribotas dėl netobulų puslaidininkinių medžiagų fizikinių savybių.

Tačiau buitinės technikos ir automobilių pramonėje TTP užima tvirtą poziciją dėl savo teigiamų savybių.

Galimos prijungimo schemos

Kietojo kūno relių prijungimo schemos gali būti labai įvairios. Kiekviena elektros grandinė yra sukurta atsižvelgiant į prijungtos apkrovos charakteristikas. Į grandinę galima pridėti papildomų saugiklių, valdiklių ir reguliavimo įtaisų.

Dėl to, kad įrenginio valdymo ir apkrovos grandinės nesutampa, jų elektrinės charakteristikos gali skirtis pagal bet kokius parametrus (+)

Toliau pateikiamos paprasčiausios ir dažniausiai pasitaikančios SSR prijungimo schemos:

• paprastai atidarytas;
• su susijusiu kontūru;
• paprastai uždarytas;
• trifazis;
• grįžtamasis.

Paprastai atvira (atvira) grandinė - relė, kurioje apkrova įjungiama esant valdymo signalui. Tai reiškia, kad prijungta įranga išjungiama, kai išjungiami 3 ir 4 įėjimai.

Prieš pirkdami relę, turite nustatyti reikiamą jos pradinės būsenos tipą (uždaryta arba atidaryta), kad būtų užtikrintas tinkamas prijungtos įrangos veikimas (+)

Paprastai uždara grandinė — relė, kurioje apkrova įjungiama nesant valdymo signalo. Tai reiškia, kad prijungta įranga veikia, kai 3 ir 4 įėjimai yra išjungti.

Yra kietojo kūno relės prijungimo schema, kurioje valdymo ir apkrovos įtampa yra vienoda. Šis metodas gali būti naudojamas vienu metu dirbant nuolatinės ir kintamosios srovės tinkluose.

Trifazės relės yra sujungti pagal šiek tiek skirtingus principus. Kontaktai gali būti jungiami „Žvaigždė“, „Trikampis“ arba „Žvaigždė ir neutrali“ konfigūracijomis.

Trifazės relės prijungimo grandinės pasirinkimas labai priklauso nuo įrangos, prijungtos prie jos kaip apkrovos, veikimo charakteristikų.

Atbulinės eigos kietojo kūno relės naudojami elektros varikliuose atitinkamu režimu. Jie gaminami trijų fazių versija ir turi dvi valdymo kilpas.

Jei relei svarbu išlaikyti kontaktų jungimo poliškumą, tada žymėjimas visada nurodys, kur prijungti fazę ir nulinę.

Elektros grandines su SSR reikia surinkti tik preliminariai jas nubraižius ant popieriaus, nes neteisingai prijungti įrenginiai gali sugesti dėl trumpojo jungimo.

Praktinis prietaisų pritaikymas

Kietojo kūno relių naudojimo sritis yra gana plati. Dėl didelio patikimumo ir nuolatinės priežiūros poreikio jie dažnai montuojami sunkiai pasiekiamose įrangos vietose.

Daugelyje relių valdymo grandinės laidų prijungimas reikalauja poliškumo, į kurį reikia atsižvelgti montuojant įrangą

Pagrindinės TTP taikymo sritys yra šios:

• termoreguliacijos sistema naudojant šildymo elementus;
• stabilių temperatūrų palaikymas technologiniuose procesuose;
• transformatorių valdymas;
• apšvietimo reguliavimas;
• judesio jutiklių grandinės, apšvietimas, fotosensoriai gatvių apšvietimui ir taip toliau.;
• elektros variklio valdymas;
• nepertraukiamo maitinimo šaltiniai.

Vis labiau automatizuojant buitinę techniką, kietojo kūno relės tampa vis labiau paplitusios, o besivystančios puslaidininkių technologijos nuolat atveria naujas jų taikymo sritis.

Jei pageidaujate, kietojo kūno relę galite surinkti patys. Išsamios instrukcijos pateiktos Šis straipsnis.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Pateikti vaizdo įrašai padės geriau suprasti kietojo kūno relių veikimą ir susipažinti su jų prijungimu.

Praktinis paprastos kietojo kūno relės veikimo demonstravimas:

Kietojo kūno relių tipų ir savybių analizė:

SSR veikimo ir šildymo laipsnio tikrinimas:

Beveik kiekvienas gali įdiegti elektros grandinę, susidedančią iš kietojo kūno relės ir jutiklio.

Tačiau planuojant darbo grandinę reikia elementarių elektros inžinerijos žinių, nes dėl neteisingų sujungimų gali įvykti elektros smūgis arba trumpasis jungimas. Tačiau atlikdami tinkamus veiksmus galite gauti daug naudingų prietaisų kasdieniame gyvenime.

Ar turite ką pridėti arba turite klausimų apie kietojo kūno relių prijungimą ir naudojimą? Galite komentuoti leidinį, dalyvauti diskusijose ir pasidalinti savo patirtimi naudojant tokius įrenginius. Kontaktinė forma yra apatiniame bloke.