Tahkisrelee: tüübid, praktiline rakendus, ühendusskeemid

Klassikalised starterid ja kontaktorid on järk-järgult saamas minevikku.Nende koha autoelektroonikas, kodumasinates ja tööstusautomaatikas hõivavad pooljuhtreleed - pooljuhtseade, millel pole liikuvaid osi.

Seadmetel on erinev konstruktsioon ja ühendusskeemid, mis määravad nende kasutusala. Enne seadme kasutamist peate mõistma selle tööpõhimõtet, õppima tundma erinevat tüüpi releede toimimise ja ühendamise funktsioone. Vastuseid ülaltoodud küsimustele kirjeldatakse üksikasjalikult esitatud artiklis.

Pooljuhtrelee seade

Kaasaegsed pooljuhtreleed (SSR) on modulaarsed pooljuhtseadmed, mis toimivad elektritoitelülititena.

Nende seadmete peamised tööüksused on esindatud triakide, türistoride või transistoritega. SSR-idel pole liikuvaid osi, mistõttu need erinevad elektromehaanilistest releedest.

SSR-i suurus sõltub suuresti maksimaalsest kandevõimest ja võimest soojust soojusülekande ja konvektsiooni abil hajutada (+)

Nende seadmete sisemused võivad olenevalt reguleeritavast koormuse tüübist ja elektriahelast suuresti erineda.

Lihtsamad pooljuhtreleed sisaldavad järgmisi komponente:

• kaitsmetega sisendseade;
• päästikuahel;
• optiline (galvaaniline) isolatsioon;
• lülitusüksus;
• kaitseahelad;
• laadimise väljumissõlm.

SSR-i sisendsõlm on primaarahel, mille takisti on ühendatud järjestikku. Sellesse vooluringi on lisavarustusena sisse ehitatud kaitse. Sisendsõlme ülesandeks on vastu võtta juhtsignaal ja edastada käsk koormust lülitavatele lülititele.

Vahelduvvoolu korral kasutatakse juht- ja põhiahela eraldamiseks galvaanilist isolatsiooni. Relee tööpõhimõte sõltub suuresti selle konstruktsioonist. Sisendsignaali töötlemise eest vastutav käivitusahel võib olla optilise isolatsiooniseadmega või eraldi.

Kaitseüksus hoiab ära ülekoormuste ja tõrgete tekkimist, sest seadme rikke korral võib rikki minna ka ühendatud varustus.

Tahkisreleede põhieesmärk on elektrivõrgu sulgemine/avamine, kasutades nõrka juhtsignaali. Erinevalt elektromehaanilistest analoogidest on need kompaktsema kujuga ja ei tekita töö ajal iseloomulikke klõpse.

TTP tööpõhimõte

Tahkisrelee töö on üsna lihtne. Enamik SSR-e on mõeldud automaatika juhtimiseks 20-480 V võrkudes.

Optiline isolatsioon võimaldab teil luua minimaalse võimsusega juhtsignaale, mis on autonoomsetest toiteallikatest töötavate andurite jaoks ülioluline (+)

Klassikalises versioonis sisaldab seadme korpus kahte lülitusahela kontakti ja kahte juhtjuhet. Nende arv võib muutuda, kui ühendatud faaside arv suureneb. Sõltuvalt pinge olemasolust juhtahelas lülitatakse põhikoormus sisse või välja pooljuhtelementidega.

Tahkisreleede eripäraks on lõpmatu takistuse olemasolu.Kui elektromehaanilistes seadmetes on kontaktid täielikult lahti ühendatud, siis tahkisseadmetes tagavad voolu puudumise ahelas pooljuhtmaterjalide omadused.

Seetõttu võivad kõrgendatud pingete korral ilmneda väikesed lekkevoolud, mis võivad ühendatud seadmete tööd negatiivselt mõjutada.

Tahkisreleede klassifikatsioon

Releede kasutusalad on mitmekesised, seetõttu võivad nende konstruktsiooniomadused olenevalt konkreetse automaatahela vajadustest suuresti erineda. SSR-id klassifitseeritakse ühendatud faaside arvu, töövoolu tüübi, konstruktsiooniomaduste ja juhtimisahela tüübi järgi.

Ühendatud faaside arvu järgi

Tahkisreleed kasutatakse nii kodumasinates kui ka tööstusautomaatikas tööpingega 380 V.

Seetõttu jagunevad need pooljuhtseadmed sõltuvalt faaside arvust järgmisteks osadeks:

• üksik faas;
• kolmefaasiline.

Ühefaasilised SSR-id võimaldavad töötada vooludega 10-100 või 100-500 A. Neid juhitakse analoogsignaali abil.

Kolmefaasilisele releele on soovitatav ühendada erinevat värvi juhtmed, et need saaksid seadme paigaldamisel õigesti ühendada

Kolmefaasilised pooljuhtreleed on võimelised läbima voolu vahemikus 10-120 A. Nende seade eeldab pööratavat tööpõhimõtet, mis tagab mitme elektriahela samaaegse reguleerimise usaldusväärsuse.

Sageli kasutatakse asünkroonse mootori töö tagamiseks kolmefaasilisi SSR-e. Suurte sisselülitusvoolude tõttu peavad selle elektrilises juhtimisahelas olema kiired kaitsmed.

Töövoolu tüübi järgi

Tahkisreleed ei saa konfigureerida ega ümber programmeerida, seega saavad nad normaalselt töötada ainult teatud võrgu elektriliste parameetrite vahemikus.

Sõltuvalt vajadustest saab SSR-e juhtida kahte tüüpi vooluga elektriskeemidega:

• püsiv;
• muutujad.

Samamoodi saab SSR-e klassifitseerida aktiivse koormuse pinge tüübi järgi. Enamik kodumasinate releed töötavad muutuvate parameetritega.

Alalisvoolu ei kasutata üheski maailma riigis peamise elektriallikana, seega on seda tüüpi releed kitsas kasutusala

Konstantse juhtvooluga seadmeid iseloomustab kõrge töökindlus ja reguleerimiseks kasutatakse pinget 3-32 V. Nad taluvad laias temperatuurivahemikus (-30..+70°C) ilma oluliste omaduste muutumiseta.

Vahelduvvoolu reguleeritud releed on juhtimispingega 3-32 V või 70-280 V. Neid iseloomustavad madalad elektromagnetilised häired ja suur töökiirus.

Disaini omaduste järgi

Tahkisreleed paigaldatakse sageli korteri üldisesse elektrikilbi, nii et paljudel mudelitel on paigaldusplokk DIN-liistule paigaldamiseks.

Lisaks on spetsiaalsed radiaatorid, mis asuvad TSR-i ja tugipinna vahel. Need võimaldavad teil seadet suure koormuse korral jahutada, säilitades selle tööomadused.

Relee paigaldatakse DIN-liistule peamiselt spetsiaalse kronsteini kaudu, millel on ka lisafunktsioon - see eemaldab seadme töötamise ajal liigse kuumuse

Relee ja radiaatori vahele on soovitatav kanda termopasta kiht, mis suurendab kontaktpinda ja suurendab soojusülekannet. Samuti on olemas TTPd, mis on mõeldud tavaliste kruvidega seinale kinnitamiseks.

Kontrolliskeemi tüübi järgi

Seadmete reguleeritava relee tööpõhimõte ei nõua alati selle hetkelist töötamist.

Seetõttu on tootjad välja töötanud mitmeid SSR-i juhtimisskeeme, mida kasutatakse erinevates valdkondades:

1. Juhtimine "läbi nulli". Seda tüüpi pooljuhtrelee juhtimine hõlmab töötamist ainult pinge väärtusel 0. Seda kasutatakse mahtuvusliku, takistusliku (soojendid) ja nõrga induktiivse (trafod) koormusega seadmetes.
2. Kohene. Kasutatakse siis, kui juhtsignaali rakendamisel on vaja releed järsult käivitada.
3. Faas. See hõlmab väljundpinge reguleerimist juhtvoolu parameetrite muutmisega. Kasutatakse kütte- või valgustusastme sujuvaks muutmiseks.

Tahkisreleed erinevad ka paljude muude, vähem oluliste parameetrite poolest. Seetõttu on TSR-i ostmisel oluline mõista ühendatud seadmete tööskeemi, et osta sellele kõige sobivam juhtseade.

Toitereserv peab olema tagatud, sest releel on tööiga, mis sagedaste ülekoormustega kiiresti kulub.

TTP eelised ja puudused

Tahkisreleed ei asenda asjata turul olevaid tavapäraseid startereid ja kontaktoreid. Nendel pooljuhtseadmetel on elektromehaaniliste analoogide ees palju eeliseid, mis sunnivad tarbijaid neid valima.

Mikroskeemide releed on kompaktsete mõõtmetega ja maksimaalse vooluhulga osas väga piiratud. Need kinnitatakse peamiselt spetsiaalsete jalgade jootmise teel

Need eelised hõlmavad järgmist:

1. Madal energiatarve (90% vähem).
2. Kompaktsed mõõtmed võimaldavad seadmeid paigaldada piiratud ruumidesse.
3. Kõrge käivitus- ja väljalülituskiirus
4. Vähendatud töömüra, elektromehaanilisele releele iseloomulikud klõpsud puuduvad.
5. Hooldustööd pole oodata.
6. Pikk kasutusiga tänu sadade miljonite operatsioonide ressursile.
7. Tänu elektroonikakomponentide muutmise laiadele võimalustele on TSR-id laiendanud kasutusvaldkondi.
8. Töö ajal ei esine elektromagnetilisi häireid.
9. Mehaanilise löögi põhjustatud kontaktide kahjustused on välistatud.
10. Otsese füüsilise kontakti puudumine juhtimis- ja lülitusahelate vahel.
11. Koormuse reguleerimise võimalus.
12. Automaatsete ahelate olemasolu impulss-SSR-ides, mis kaitsevad ülekoormuse eest.
13. Võimalus kasutada plahvatusohtlikes keskkondades.

Tahkisreleede näidatud eelistest ei piisa alati seadmete normaalseks tööks. Seetõttu ei ole nad veel täielikult asendanud elektromehaanilisi kontaktoreid.

Võimsate pooljuhtreleede stabiilseks tööks on oluline tõhus soojuse hajumine, kuna kõrgendatud temperatuuridel on koormuse pinge järsult moonutatud (+)

TTP-del on ka puudusi, mis takistavad paljudel juhtudel nende kasutamist.

Puuduste hulka kuuluvad:

1. Suutmatus töötada enamiku seadmetega, mille pinge on üle 0,5 kV.
2. Kõrge hind.
3. Tundlikkus suurte voolude suhtes, eriti mootori käivitusahelates.
4. Kasutamise piirangud kõrge õhuniiskuse tingimustes.
5. Toimivusnäitajate kriitiline langus temperatuuridel alla 30°C alla nulli ja üle 70°C üle 70°C.
6. Kompaktne korpus viib seadme liigse kuumenemiseni püsivalt kõrgetel koormustel, mis nõuab spetsiaalsete passiivsete või aktiivsete jahutusseadmete kasutamist.
7. Seadme kuumuse tõttu sulamise võimalus lühise ajal.
8. Mikrovoolud relee suletud olekus võivad olla seadmete töös kriitilised. Näiteks võivad võrku ühendatud luminofoorlambid perioodiliselt vilkuda.

Seega on pooljuhtreleedel teatud rakendused. Kõrgepingetööstusseadmete ahelates on nende kasutamine pooljuhtmaterjalide ebatäiuslike füüsikaliste omaduste tõttu järsult piiratud.

Kodumasinate ja autotööstuses on TTP-d aga oma positiivsete omaduste tõttu tugeval positsioonil.

Võimalikud ühendusskeemid

Tahkisreleede ühendusskeemid võivad olla väga erinevad. Iga elektriahel on ehitatud ühendatud koormuse omaduste põhjal. Ahela saab lisada täiendavaid kaitsmeid, kontrollereid ja reguleerimisseadmeid.

Kuna seadme juhtimis- ja koormusahelad ei kattu, võivad nende elektrilised omadused mis tahes parameetrite võrra erineda (+)

Järgnevalt on toodud kõige lihtsamad ja levinumad SSR-i ühendusskeemid:

• tavaliselt avatud;
• seotud kontuuriga;
• tavaliselt suletud;
• kolmefaasiline;
• pööratav.

Tavaliselt avatud (avatud) ahel - relee, milles koormus on pingestatud juhtsignaali olemasolul. See tähendab, et ühendatud seadmed lülitatakse välja, kui sisendid 3 ja 4 on pingevabad.

Enne relee ostmist peate kindlaks määrama selle algoleku vajaliku tüübi (suletud või avatud), et tagada ühendatud seadmete nõuetekohane töö (+)

Tavaliselt suletud vooluring — relee, milles koorem on pingestatud juhtsignaali puudumisel. See tähendab, et ühendatud seadmed on töökorras, kui sisendid 3 ja 4 on pingevabad.

Seal on pooljuhtrelee ühendusskeem, mille juht- ja koormuspinged on samad. Seda meetodit saab kasutada samaaegselt alalis- ja vahelduvvooluvõrkudes töötamiseks.

Kolmefaasilised releed on ühendatud veidi erinevatel põhimõtetel. Kontakte saab ühendada konfiguratsioonis "Star", "Kolmnurk" või "Tärn ja neutraalne".

Kolmefaasilise relee ühendusahela valik sõltub suuresti sellega ühendatud seadmete tööomadustest.

Pooljuhtreleede tagurdamine kasutatakse elektrimootorites sobivas režiimis. Neid toodetakse kolmefaasilisena ja need sisaldavad kahte juhtkontuuri.

Kui relee jaoks on oluline säilitada kontaktide ühendamise polaarsus, näitab märgistus alati, kuhu faasi ja nulli ühendada

SSR-iga on vaja elektriskeeme kokku panna alles pärast nende eelnevat paberile joonistamist, sest valesti ühendatud seadmed võivad lühise tõttu üles öelda.

Seadmete praktiline rakendamine

Tahkisreleede kasutusala on üsna ulatuslik. Tänu oma suurele töökindlusele ja regulaarse hoolduse puudumisele paigaldatakse need sageli seadmetel raskesti ligipääsetavatesse kohtadesse.

Paljudes releedes nõuab juhtahela juhtmete ühendamine polaarsust, mida tuleb seadmete paigaldamisel arvestada

TTP peamised rakendusvaldkonnad on:

• termoregulatsioonisüsteem kütteelementide abil;
• stabiilsete temperatuuride hoidmine tehnoloogilistes protsessides;
• trafode juhtimine;
• valgustuse reguleerimine;
• liikumisandurite ahelad, valgustus, tänavavalgustuse fotoandurid ja nii edasi.;
• elektrimootori juhtimine;
• katkematud toiteallikad.

Kodumasinate järjest suureneva automatiseerimisega on pooljuhtreleed muutumas üha tavalisemaks ning arenevad pooljuhttehnoloogiad avavad pidevalt uusi kasutusvaldkondi.

Soovi korral saate pooljuhtrelee ise kokku panna. Üksikasjalikud juhised on esitatud see artikkel.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Esitatavad videod aitavad teil paremini mõista pooljuhtreleede toimimist ja tutvuda nende ühendamisega.

Lihtsa pooljuhtrelee toimimise praktiline demonstratsioon:

Tahkisreleede tüüpide ja omaduste analüüs:

SSR-i töö ja kuumutusastme testimine:

Peaaegu igaüks saab paigaldada pooljuhtreleest ja andurist koosneva elektriskeemi.

Tööahela planeerimine eeldab aga algteadmisi elektrotehnikast, sest valed ühendused võivad põhjustada elektrilöögi või lühise. Kuid õigete toimingute tulemusena saate igapäevaelus palju kasulikke seadmeid.

Kas teil on midagi lisada või on teil küsimusi pooljuhtreleede ühendamise ja kasutamise kohta? Saate jätta väljaande kohta kommentaare, osaleda aruteludes ja jagada oma kogemusi selliste seadmete kasutamisest. Kontaktvorm asub alumises plokis.