Stabilni rele: krmiljenje, povezava

V avtomatizacijskih sistemih za krmiljenje električnih vezij z nizkonapetostnim signalom se uporabljajo stikala, imenovana releji. Prihajajo v mnogih oblikah in napravah. Najpreprostejši elektromagnetni releji vsebujejo navijanje jedra in stike. Ko se krmilna napetost namesti na navijanje, se v jedru pojavi magnetno polje, ki pritegne kontakte. Zapirajo ali odprejo tokovni krog. Skupaj z elektromagnetnimi releji nove generacije se trdno stanje, ki ima številne prednosti, vedno bolj uporablja.

Kaj je polprevodniški rele

Naprava, zasnovana za preklapljanje visokonapetostnih tokokrogov neposrednega ali izmeničnega toka z nizkonapetostno krmilno napetostjo, ki deluje na osnovi polprevodniških povezav v tiristorjih, triakih in tranzistorjih, se imenuje polprevodniški rele (TTR).

Nahaja se v kvadratni škatli, ki ima pritrdilne luknje in kovinsko ploščo za vgradnjo na radiator. Priključitev polprevodniškega releja na krmilne in preklopne linije se izvaja s pomočjo navojnih sponk.

Načelo delovanja

Polprevodniški rele je sestavljen iz več funkcionalnih blokov:

• Kontrolni vhod. Na ta vhod se uporabi krmilna napetost. Lahko je spremenljiva ali konstantna, odvisno od namena releja. Praviloma je ta napetost nizka. Aktivira galvansko izolacijsko enoto. V primeru, da je krmilni tok spremenljiv, obstaja premostitveni most z diodami in gladilnim filtrom med vhodno in ločilno enoto.
• Blokirajte galvansko izolacijo. Zgrajen je na optični sklopnik in se uporablja za prenos kontrolnega signala na stikalo za napajanje brez prenosa napetosti.
• Napajalna enota temelji na tiristorju, triaku ali tranzistorju za preklapljanje visokonapetostne enosmerne napetosti. Kontrolni izhod tiristorja prejme napetost iz fotodetektorja optičnega sklopnika. Pri tem se odpre ustrezen pn spoj in stikalo za vklop zapre obremenitveni krog.
• Zaščitni krog napajalnega ključa, izveden na varistorju, je namenjen zaščiti tiristorja pred preobremenitvijo.

Ker močnostni polprevodnik prenaša precej velike tokove, je pogosto nameščen na hladilnem radiatorju, ki odstrani odvečno toploto.

Vrste klasifikacij polprevodniških relejev

1. Po vrsti napetosti, ki jo lahko vozi.

Polprevodniški rele AC v enofaznih vezjih:

• ko morate vključiti obremenitve uporovnega tipa ali induktivnosti;
• za trifazna vezja, ki so povezana z „zvezdo“ ali „delto“, če je vsaka faza povezana z lastnim relejem.

TTP, ki upravlja trifazno omrežje:

• v takšnem tokokrogu lahko povežete in odklopite le uporovno obremenitev;
• istočasno pa vse vrste preklapljanja med tremi fazami vozijo.

DC polprevodniški releji:

• Ta naprava je primerna za upravljanje takšne obremenitve, ki deluje na enosmerni tok.

2. Glede na to, kateri razpon električne napetosti je prisoten v močnostnem odseku, lahko deluje preklopna naprava.

Standardna sprememba napetosti, ki se prekriva s TTR:

• ko potrebujete za nadzor izmeničnih tokov, ki dosežejo do 380 V velikosti napetosti.

Polprevodniški rele, ki lahko preklaplja v območju tokov konstantne polarnosti:

• za nadzor v razponu od 20 do 250 V.

Glede na to, kateri signal je nadzorovan:

• konstantni tok z napetostjo od 3 do 32 V;
• izmenični tok z vrednostjo napetosti od 90 do 250 V;
• ko se nadzoruje upornost uporovnega tokokroga (ročni način);
• krmiljenje polprevodniškega releja z analognim signalom z vrednostjo do 10 V.

3. Po načelu zamenjave.

TTR, kjer se uporablja nadzor nad prečkanjem ničle:

• možno je preklapljanje obremenitev tipa upora: žarnice z žarilno nitko, elementi za ogrevanje;
• preklapljanje kapacitivnosti: filtrirni sistemi, ki opravljajo funkcijo glajenja itd.;
• priključite majhno induktivno obremenitev: solenoidi, magnetni ventili.

Polprevodniški rele tega tipa omogoča gladkost toka prvotnega povečanja in zmanjšanje elektromagnetnih motenj, kar zmanjšuje obrabo priključene obremenitve.

TTR omogoči trenutni (naključni):

• primerna za obremenitve grelnih elementov, volframovih žarnic;
• stikala induktivnih bremen: elektromotorji z nizko močjo, transformatorji.

TTR za nadzor faznega načina

Služi ne le za preklapljanje, temveč tudi za spreminjanje napetosti v tokokrogu obremenitve:

• omogoča nastavitev moči elementov ogrevalnega tipa;
• Lahko spremenite svetlost žarnic;
• omogoča nadzor hitrosti motorja.

Kaj morate vedeti pri izbiri releja

Ker se pri delovanju elementov polprevodnikov (močnostna stikala) pojavljajo električne izgube, se to odraža v njihovem intenzivnem segrevanju. Ko se temperatura dvigne, se zmožnost naprave, da preide tok, zmanjša. Specifični rele omogoča tehnične parametre pri segrevanju do 40 stopinj. Pri 65 stopinjah se zmožnost komutacije TTP močno zmanjša, nadaljnje segrevanje pa povzroči njeno okvaro. Zato je za izbiro polprevodniškega releja za obremenitev potrebno, da ga vzamete s trenutnim robom. V visoko zmogljivih tokokrogih je treba TTR namestiti na radiatorje in urediti prisilne hladilne sisteme.

Tudi pri povezovanju obremenitve v prvem trenutku se pojavijo udarni tokovi, ki so večkratni in včasih red velikosti višji od nominalnega.

Značilnosti obremenitve relejev zagonskega toka

Ko priključite polprevodniški rele na obremenitev, morate poznati značilnosti slednjega:

• aktivne obremenitve (grelniki TEN) ustvarjajo zanemarljive tokovne sunke, lahko se izravnajo z uporabo TTR, kjer je vključitev v nič;
• razsvetljava z žarilno nitko in halogenske žarnice, pri čemer od njih 7 do 12 krat presega nazivni tok;
• fluorescenčne sijalke do 10 sekund dajejo 5-krat večjo valovitost od nominalne ali celo velikosti;
• živosrebrne svetilke do pet minut lahko preobremenijo tokokrog s 3-krat precenjenimi tokovi;
• Elektromagnetni releji izmenične elektrike za obdobje do dveh obdobij so podvrženi skokom od 3 do 10 krat;
• tok v tuljavah solenoida za 1-2 reda velikosti, višji od nominalnega deleža sekunde;
• električni motorji v pol sekunde povečajo tok do 10-krat;
• naprave z visoko induktivno naravo z nasičenimi jedri (transformatorji, ko so v prostem teku) vključeni v fazo ničelne napetosti, tok doseže sunke do 20 ali celo 40-krat daljši od nazivne vrednosti v času 0,05-0,20 s;
• ko je kapacitivna obremenitev v fazi približno 90 stopinj, tok presega nominalno vrednost za 20–40-krat v času do 10 milisekund.

Solid state rele to storite sami

Pri sestavljanju relejskega vezja doma je glavna stvar, da se upoštevajo udarni tokovi priključene obremenitve in da se izberejo tiristorji in triaci ustreznega razpona moči.

Za preostanek relejskega vezja upoštevajte priporočila:

• za preklapljanje majhnih izmeničnih tokov je bolje uporabiti triak, velike - tiristorje;
• za namestitev varistorja ali zaščitne diode za zaščito stikala napajanja vzporedno z njim (pri preklopu induktivnih bremen);
• pred diodni most postavite uporov omejevanja toka na vhod krmilnega vezja;
• Optocoupler mora zaporedoma nastaviti odpornost na omejitev toka, vzporedno - gladilni kondenzator.

Prednosti Solid State relejev

TTP ni obsežna naprava, ki zavzema velik prostor. Prav tako nima mehansko gibljivih delov, kar bistveno poveča njegovo zanesljivost v primerjavi z elektromagnetnimi sistemi. Poleg tega rele zagotavlja:

• hitro preklapljanje;
• neznatna raven hrupa v trenutku priključitve obremenitve;
• nizka poraba energije;
• odsotnost znakov loka v primeru;
• odpornost na vibracije.