Τα κλασικά ορεκτικά και επαφείς γίνονται σταδιακά παρελθόν. Η θέση τους σε ηλεκτρονικά αυτοκίνητα, οικιακές συσκευές και βιομηχανικούς αυτοματισμούς καταλαμβάνεται από ένα ρελέ στερεάς κατάστασης - μια συσκευή ημιαγωγών στην οποία δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη.
Οι συσκευές έχουν διάφορα σχέδια και διαγράμματα καλωδίωσης, από τα οποία εξαρτώνται τα πεδία εφαρμογής τους. Πριν χρησιμοποιήσετε τη συσκευή, πρέπει να κατανοήσετε την αρχή λειτουργίας της, να μάθετε για τα χαρακτηριστικά της λειτουργίας και τη σύνδεση διαφορετικών τύπων ρελέ. Οι απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις αναφέρονται λεπτομερώς στο άρθρο.
Συσκευή ρελέ στερεάς κατάστασης
Τα σύγχρονα ρελέ στερεάς κατάστασης (TTR) είναι αρθρωτές συσκευές ημιαγωγών, οι οποίες είναι ηλεκτρικοί διακόπτες ισχύος.
Οι βασικοί κόμβοι εργασίας αυτών των συσκευών αντιπροσωπεύονται από triacs, θυρίστορ ή τρανζίστορ. Τα TTR δεν έχουν κινούμενα μέρη, τα οποία διαφέρουν από τα ηλεκτρομηχανικά ρελέ.
Το μέγεθος του ρελέ στερεάς κατάστασης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το μέγιστο επιτρεπόμενο φορτίο και την ικανότητα αφαίρεσης θερμότητας μέσω μεταφοράς θερμότητας και μεταφοράς (+)
Η εσωτερική δομή αυτών των συσκευών μπορεί να ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με τον τύπο του ρυθμιζόμενου φορτίου και το ηλεκτρικό κύκλωμα.
Τα απλούστερα ρελέ στερεάς κατάστασης περιλαμβάνουν τους ακόλουθους κόμβους:
- κόμβος εισόδου με ασφάλειες.
- αλυσίδα σκανδάλης
- οπτική (γαλβανική) απομόνωση.
- εναλλαγή κόμβου
- προστατευτικά κυκλώματα.
- έξοδος κόμβου στο φορτίο.
Ο κόμβος εισόδου TTR είναι ένα πρωτεύον κύκλωμα με αντίσταση συνδεδεμένη σε σειρά. Μια ασφάλεια σε αυτό το κύκλωμα είναι προαιρετική. Η αποστολή του κόμβου εισόδου είναι η αποδοχή του σήματος ελέγχου και η μετάδοση της εντολής στους διακόπτες μεταγωγής φορτίου.
Με εναλλασσόμενο ρεύμα, χρησιμοποιείται γαλβανική απομόνωση για το διαχωρισμό του χειριστηρίου και του κύριου κυκλώματος. Η αρχή της λειτουργίας ρελέ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συσκευή της. Το κύκλωμα σκανδάλης που είναι υπεύθυνο για την επεξεργασία του σήματος εισόδου μπορεί να περιλαμβάνεται στη μονάδα οπτικής απομόνωσης ή να βρίσκεται χωριστά.
Η προστατευτική μονάδα αποτρέπει υπερφόρτωση και σφάλματα, επειδή σε περίπτωση βλάβης της συσκευής, ο συνδεδεμένος εξοπλισμός μπορεί επίσης να αποτύχει.
Ο κύριος σκοπός των ρελέ στερεάς κατάστασης είναι να κλείσει / ανοίξει το ηλεκτρικό δίκτυο χρησιμοποιώντας ένα ασθενές σήμα ελέγχου. Σε αντίθεση με τα ηλεκτρομηχανικά ανάλογα, έχουν πιο συμπαγές σχήμα και δεν παράγουν χαρακτηριστικά κλικ κατά τη λειτουργία.
Η αρχή της λειτουργίας του TTR
Η λειτουργία ενός ρελέ στερεάς κατάστασης είναι αρκετά απλή. Τα περισσότερα TTR έχουν σχεδιαστεί για τον έλεγχο της αυτοματοποίησης σε δίκτυα 20-480 V.
Η οπτική απομόνωση σάς επιτρέπει να δημιουργείτε σήματα ελέγχου ελάχιστης ισχύος, το οποίο είναι εξαιρετικά σημαντικό για αισθητήρες που λειτουργούν από αυτόνομες πηγές ισχύος (+)
Στην κλασική έκδοση, στη θήκη της συσκευής περιλαμβάνονται δύο επαφές ενός κυκλώματος μεταγωγής και δύο καλώδια ελέγχου. Ο αριθμός τους μπορεί να αλλάξει με αύξηση του αριθμού των συνδεδεμένων φάσεων. Ανάλογα με την παρουσία τάσης στο κύκλωμα ελέγχου, το κύριο φορτίο ενεργοποιείται ή απενεργοποιείται από τα στοιχεία ημιαγωγού.
Ένα χαρακτηριστικό των ρελέ στερεάς κατάστασης είναι η παρουσία απεριόριστης αντίστασης. Εάν οι επαφές σε ηλεκτρομηχανικές συσκευές αποσυνδεθούν εντελώς, τότε σε στερεή κατάσταση η απουσία ρεύματος στο κύκλωμα διασφαλίζεται από τις ιδιότητες των υλικών ημιαγωγών.
Επομένως, σε υψηλές τάσεις, ενδέχεται να προκύψουν μικρά ρεύματα διαρροής που μπορούν να επηρεάσουν δυσμενώς τη λειτουργία του συνδεδεμένου εξοπλισμού.
Ταξινόμηση ρελέ στερεάς κατάστασης
Το εύρος του ρελέ είναι διαφορετικό, επομένως, τα χαρακτηριστικά σχεδίασής τους μπορεί να ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό, ανάλογα με τις ανάγκες ενός συγκεκριμένου αυτόματου κυκλώματος. Τα TTR ταξινομούνται σύμφωνα με τον αριθμό των συνδεδεμένων φάσεων, τον τύπο του ρεύματος λειτουργίας, τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού και τον τύπο του κυκλώματος ελέγχου.
Με τον αριθμό των συνδεδεμένων φάσεων
Τα ρελέ στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούνται τόσο ως μέρος οικιακών συσκευών όσο και σε βιομηχανικούς αυτοματισμούς με τάση λειτουργίας 380 V.
Επομένως, αυτές οι συσκευές ημιαγωγών, ανάλογα με τον αριθμό των φάσεων, χωρίζονται σε:
- μονή φάση;
- τρεις φάσεις.
Μονοφασική TTR επιτρέπεται η εργασία με ρεύματα 10-100 ή 100-500 A. Ο έλεγχός τους πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας αναλογικό σήμα.
Συνιστάται η σύνδεση καλωδίων διαφόρων χρωμάτων στο τριφασικό ρελέ, έτσι ώστε κατά την εγκατάσταση του εξοπλισμού να μπορείτε να τα συνδέσετε σωστά
Τρεις φάσεις ρελέ στερεάς κατάστασης μπορεί να περάσει ρεύμα στο εύρος 10-120 A. Η συσκευή τους περιλαμβάνει μια αναστρέψιμη αρχή λειτουργίας, η οποία εξασφαλίζει την αξιοπιστία της ρύθμισης πολλών ηλεκτρικών κυκλωμάτων ταυτόχρονα.
Συχνά χρησιμοποιούνται τριφασικά SSR για την παροχή κινητήρα επαγωγής. Στο κύκλωμα ελέγχου του, οι γρήγορες ασφάλειες περιλαμβάνονται απαραίτητα λόγω των υψηλών ρευμάτων εισόδου.
Ανά τύπο ρεύματος λειτουργίας
Τα ρελέ στερεάς κατάστασης δεν μπορούν να ρυθμιστούν ή να επαναπρογραμματιστούν, επομένως μπορούν να λειτουργήσουν σωστά μόνο με ένα συγκεκριμένο εύρος ηλεκτρικών παραμέτρων δικτύου.
Ανάλογα με τις ανάγκες, το TTR μπορεί να ελεγχθεί από ηλεκτρικά κυκλώματα με δύο τύπους ρεύματος:
- μόνιμος;
- μεταβλητές.
Ομοίως, μπορεί κανείς να ταξινομήσει τα TTR ανά τύπο ενεργού τάσης φορτίου. Τα περισσότερα ρελέ στις οικιακές συσκευές λειτουργούν με μεταβλητές παραμέτρους.
Το συνεχές ρεύμα δεν χρησιμοποιείται ως η κύρια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας σε καμία χώρα του κόσμου, επομένως τα ρελέ αυτού του τύπου έχουν στενό πεδίο εφαρμογής
Οι συσκευές με συνεχές ρεύμα ελέγχου χαρακτηρίζονται από υψηλή αξιοπιστία και χρησιμοποιούν τάση 3-32 V. για ρύθμιση. Αντέχουν σε μεγάλο εύρος θερμοκρασίας (-30 .. + 70 ° C) χωρίς σημαντικές αλλαγές στα χαρακτηριστικά.
Τα ρελέ που ρυθμίζονται με εναλλασσόμενο ρεύμα έχουν τάση ελέγχου 3-32 V ή 70-280 V. Διακρίνονται από χαμηλές ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και υψηλή ταχύτητα απόκρισης.
Με χαρακτηριστικά σχεδίασης
Τα ρελέ στερεάς κατάστασης εγκαθίστανται συχνά στον κοινό ηλεκτρικό πίνακα ενός διαμερίσματος, οπότε πολλά μοντέλα διαθέτουν μπλοκ στήριξης για τοποθέτηση σε ράγα DIN.
Επιπλέον, υπάρχουν ειδικά θερμαντικά σώματα που βρίσκονται μεταξύ του TTR και της επιφάνειας στήριξης. Σας επιτρέπουν να κρυώνετε τη συσκευή σε υψηλά φορτία, διατηρώντας παράλληλα την απόδοσή της.
Το ρελέ είναι τοποθετημένο σε ράγα DIN κυρίως μέσω ενός ειδικού βραχίονα, το οποίο έχει επίσης μια πρόσθετη λειτουργία - αφαιρεί την υπερβολική θερμότητα κατά τη λειτουργία της συσκευής
Μεταξύ του ρελέ και του ψυγείου, συνιστάται η εφαρμογή στρώσης θερμικής πάστας, η οποία αυξάνει την περιοχή επαφής και αυξάνει τη μεταφορά θερμότητας. Υπάρχουν επίσης TTR, σχεδιασμένα για στερέωση στον τοίχο με συνηθισμένες βίδες.
Ανά τύπο σχήματος ελέγχου
Όχι πάντα η αρχή λειτουργίας μιας ρυθμιζόμενης τεχνολογίας ρελέ απαιτεί τη στιγμιαία λειτουργία της.
Ως εκ τούτου, οι κατασκευαστές έχουν αναπτύξει διάφορα σχήματα ελέγχου TTR που χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς:
- Μηδενικός έλεγχος. Αυτή η επιλογή για τον έλεγχο ενός ρελέ στερεάς κατάστασης προϋποθέτει ενεργοποίηση μόνο όταν η τιμή της τάσης είναι 0. Χρησιμοποιείται σε συσκευές με χωρητικό, αντίσταση (θερμαντήρες) και ασθενή επαγωγικά (μετασχηματιστές) φορτία.
- Στιγμή. Χρησιμοποιείται όταν απαιτείται απότομη λειτουργία ρελέ όταν εφαρμόζεται σήμα ελέγχου.
- Φάση. Υποθέτει τη ρύθμιση της τάσης εξόδου αλλάζοντας τις παραμέτρους του ρεύματος ελέγχου. Χρησιμοποιείται για την ομαλή αλλαγή του βαθμού θέρμανσης ή φωτισμού.
Τα ρελέ στερεάς κατάστασης διαφέρουν σε πολλές άλλες, λιγότερο σημαντικές, παραμέτρους. Επομένως, κατά την αγορά ενός TTR, είναι σημαντικό να κατανοήσετε το σχήμα λειτουργίας του συνδεδεμένου εξοπλισμού για να αγοράσετε την καταλληλότερη συσκευή ρύθμισης.
Πρέπει να παρέχεται ένα αποθεματικό ισχύος, επειδή το ρελέ διαθέτει έναν λειτουργικό πόρο που καταναλώνεται γρήγορα με συχνές υπερφορτώσεις.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του TTR
Τα ρελέ στερεάς κατάστασης δεν είναι μάταια να συσσωρεύουν συμβατικούς εκκινητές και επαφές από την αγορά. Αυτές οι συσκευές ημιαγωγών έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των ηλεκτρομηχανολογικών ομολόγων, οι οποίες κάνουν τους καταναλωτές να επιλέγουν.
Το ρελέ για μικροκυκλώματα έχει συμπαγές μέγεθος και περιορίζεται πολύ από το μέγιστο μεταδιδόμενο ρεύμα. Στερεώνονται κυρίως με συγκόλληση ειδικών ποδιών
Αυτά τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:
- Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας (90% λιγότερο).
- Συμπαγείς διαστάσεις για τοποθέτηση συσκευών σε περιορισμένο χώρο.
- Υψηλή ταχύτητα εκκίνησης και τερματισμού
- Μειωμένος θόρυβος λειτουργίας · δεν υπάρχουν χαρακτηριστικά κλικ ενός ηλεκτρομηχανικού ρελέ.
- Δεν αναμένεται συντήρηση.
- Μεγάλη διάρκεια ζωής χάρη σε έναν πόρο εκατοντάδων εκατομμυρίων λειτουργιών.
- Λόγω των μεγάλων δυνατοτήτων τροποποίησης ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, τα TTR έχουν εκτεταμένους τομείς εφαρμογής.
- Έλλειψη ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών κατά τη λειτουργία.
- Εξαιρείται η καταστροφή των επαφών λόγω του μηχανικού τους σοκ.
- Έλλειψη άμεσης φυσικής επαφής μεταξύ κυκλωμάτων ελέγχου και μεταγωγής.
- Ικανότητα ρύθμισης του φορτίου.
- Η παρουσία στο παλμικό TTR αυτόματων κυκλωμάτων που προστατεύουν από υπερφόρτωση.
- Δυνατότητα χρήσης σε εκρηκτικές ατμόσφαιρες.
Τα αναφερόμενα πλεονεκτήματα των ρελέ στερεάς κατάστασης δεν είναι πάντα επαρκή για την κανονική λειτουργία του εξοπλισμού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν έχουν αντικαταστήσει ακόμη πλήρως τους ηλεκτρομηχανικούς επαγωγείς.
Για σταθερή λειτουργία ισχυρών ρελέ στερεάς κατάστασης, η αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας είναι σημαντική, επειδή σε υψηλές θερμοκρασίες η τάση φορτίου παραμορφώνεται απότομα (+)
Το TTR έχει επίσης μειονεκτήματα που δεν τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται σε πολλές περιπτώσεις.
Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν:
- Η αδυναμία των περισσότερων συσκευών με τάσεις άνω των 0,5 kV.
- Υψηλή τιμή.
- Ευαισθησία σε υψηλά ρεύματα, ειδικά στα κυκλώματα εκκίνησης των ηλεκτρικών κινητήρων.
- Περιορισμοί στη χρήση σε συνθήκες υψηλής υγρασίας.
- Μια κρίσιμη μείωση της απόδοσης σε θερμοκρασίες κάτω από 30 ° C παγετού και πάνω από 70 ° C θερμότητας.
- Η συμπαγής θήκη οδηγεί σε υπερβολική θέρμανση της συσκευής σε σταθερά υψηλά φορτία, πράγμα που απαιτεί τη χρήση ειδικών παθητικών ή ενεργών συσκευών ψύξης.
- Η ικανότητα τήξης της συσκευής από θέρμανση κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος.
- Τα μικρορεύματα στην κλειστή κατάσταση του ρελέ μπορεί να είναι κρίσιμα για τη λειτουργία του εξοπλισμού. Για παράδειγμα, οι συνδεδεμένοι λαμπτήρες φθορισμού ενδέχεται να αναβοσβήνουν κατά διαστήματα.
Έτσι, τα ρελέ στερεάς κατάστασης έχουν συγκεκριμένες εφαρμογές. Σε κυκλώματα βιομηχανικού εξοπλισμού υψηλής τάσης, η χρήση τους περιορίζεται απότομα λόγω ατελών φυσικών ιδιοτήτων υλικών ημιαγωγών.
Ωστόσο, στις οικιακές συσκευές και την αυτοκινητοβιομηχανία, η TTR κατέχει ισχυρή θέση λόγω των θετικών ιδιοτήτων τους.
Πιθανά διαγράμματα καλωδίωσης
Τα σχήματα σύνδεσης ρελέ στερεάς κατάστασης μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά. Κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα κατασκευάζεται με βάση τα χαρακτηριστικά του συνδεδεμένου φορτίου. Πρόσθετες ασφάλειες, ελεγκτές και συσκευές ελέγχου μπορούν να προστεθούν στο κύκλωμα.
Λόγω του γεγονότος ότι τα κυκλώματα ελέγχου και τα φορτία στη συσκευή δεν αλληλεπικαλύπτονται, τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά τους μπορεί να διαφέρουν από οποιεσδήποτε παραμέτρους (+)
Στη συνέχεια, θα παρουσιαστούν τα πιο απλά και κοινά σχήματα σύνδεσης TTR:
- κανονικά ανοιχτό
- με συνδεδεμένο κύκλωμα.
- κανονικά κλειστό
- τρεις φάσεις;
- αναστρεπτός.
Κανονικά ανοιχτό (ανοιχτό) κύκλωμα - ένα ρελέ, το φορτίο στο οποίο ενεργοποιείται παρουσία ενός σήματος ελέγχου. Δηλαδή, ο συνδεδεμένος εξοπλισμός απενεργοποιείται όταν οι είσοδοι 3 και 4 απενεργοποιούνται.
Πριν αγοράσετε ένα ρελέ, είναι απαραίτητο να προσδιορίσετε τον τύπο της αρχικής του κατάστασης (κλειστό ή ανοιχτό) προκειμένου να διασφαλιστεί η σωστή λειτουργία του συνδεδεμένου εξοπλισμού (+)
Κανονικά κλειστό κύκλωμα - σημαίνει ένα ρελέ, το φορτίο στο οποίο ενεργοποιείται απουσία σήματος ελέγχου. Δηλαδή, ο συνδεδεμένος εξοπλισμός βρίσκεται σε κατάσταση λειτουργίας με απενεργοποιημένες εισόδους 3 και 4.
Υπάρχει ένα σχήμα σύνδεσης ρελέ στερεάς κατάστασης στο οποίο η τάση ελέγχου και φορτίου είναι ίδια. Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ταυτόχρονα για εργασία σε δίκτυα DC και AC.
Τριφασικά ρελέ συνδέονται με ελαφρώς διαφορετικές αρχές. Οι επαφές μπορούν να συνδεθούν στις επιλογές "Αστέρι", "Τρίγωνο" ή "Αστέρι με ουδέτερο".
Η επιλογή ενός τριφασικού σχήματος σύνδεσης ρελέ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα χαρακτηριστικά της λειτουργίας του εξοπλισμού που είναι συνδεδεμένος σε αυτό ως φορτίο
Αντίστροφα ρελέ στερεάς κατάστασης εφαρμόζονται σε ηλεκτρικούς κινητήρες στον αντίστοιχο τρόπο. Κατασκευάζονται σε τριφασική έκδοση και περιλαμβάνουν δύο βρόχους ελέγχου.
Εάν είναι σημαντικό για το ρελέ να παρατηρήσει την πολικότητα της σύνδεσης των επαφών, τότε η σήμανση θα δείχνει πάντα πού να συνδέσετε τη φάση και το μηδέν
Είναι απαραίτητο να συναρμολογείτε ηλεκτρικά κυκλώματα με TTRs αφού έχουν προ-σχεδιαστεί σε χαρτί, διότι οι συσκευές που δεν είναι σωστά συνδεδεμένες ενδέχεται να αποτύχουν λόγω βραχυκυκλώματος.
Πρακτική χρήση συσκευών
Το πεδίο χρήσης των ρελέ στερεάς κατάστασης είναι αρκετά εκτεταμένο. Λόγω της υψηλής αξιοπιστίας και της έλλειψης ανάγκης για τακτική συντήρηση, συχνά εγκαθίστανται σε δυσπρόσιτες περιοχές εξοπλισμού.
Σε πολλά ρελέ, η σύνδεση των καλωδίων του βρόχου ελέγχου απαιτεί πολικότητα, η οποία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την εγκατάσταση του εξοπλισμού
Οι κύριοι τομείς εφαρμογής του TTR είναι:
- Σύστημα θερμορύθμισης με τη χρήση θερμαντικών στοιχείων.
- διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στις τεχνολογικές διαδικασίες ·
- έλεγχος λειτουργίας μετασχηματιστή
- ρύθμιση φωτισμού
- διαγράμματα αισθητήρων κίνησης, φωτισμού, φωτοαισθητήρων για φωτισμό δρόμου κ.λπ.
- έλεγχος ηλεκτρικού κινητήρα
- αδιάλειπτα τροφοδοτικά.
Με την αύξηση του αυτοματισμού των οικιακών συσκευών, τα ρελέ στερεάς κατάστασης γίνονται πιο διαδεδομένα και οι τεχνολογίες ημιαγωγών αναπτύσσουν συνεχώς νέους τομείς εφαρμογής τους.
Εάν θέλετε, μπορείτε να συναρμολογήσετε μόνοι σας ένα ρελέ στερεάς κατάστασης. Λεπτομερείς οδηγίες παρουσιάζονται σε αυτό το άρθρο.
Τα βίντεο που παρουσιάζονται θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε καλύτερα τη λειτουργία των ρελέ στερεάς κατάστασης και να εξοικειωθείτε με τις μεθόδους σύνδεσης τους.
Μια πρακτική επίδειξη της λειτουργίας ενός απλού ρελέ στερεάς κατάστασης:
Ανάλυση ποικιλιών και χαρακτηριστικών λειτουργίας ρελέ στερεάς κατάστασης:
Δοκιμή της λειτουργίας και του βαθμού θέρμανσης του TTR:
Σχεδόν όλοι μπορούν να τοποθετήσουν ένα ηλεκτρικό κύκλωμα από ένα ρελέ στερεάς κατάστασης και έναν αισθητήρα.
Ωστόσο, ο σχεδιασμός ενός κυκλώματος εργασίας απαιτεί βασικές γνώσεις στον τομέα της ηλεκτρολογικής μηχανικής, επειδή η ακατάλληλη σύνδεση μπορεί να οδηγήσει σε ηλεκτροπληξία ή βραχυκύκλωμα. Ωστόσο, ως αποτέλεσμα των σωστών ενεργειών, μπορείτε να πάρετε πολλές χρήσιμες συσκευές στην καθημερινή ζωή.
Υπάρχει κάτι για συμπλήρωση ή έχετε ερωτήσεις σχετικά με τη σύνδεση και τη χρήση ρελέ στερεάς κατάστασης; Μπορείτε να αφήσετε σχόλια για τη δημοσίευση, να συμμετάσχετε σε συζητήσεις και να μοιραστείτε τη δική σας εμπειρία χρησιμοποιώντας τέτοιες συσκευές. Η φόρμα επικοινωνίας βρίσκεται στο κάτω τμήμα.