Katı hal rölesi nedir ve nasıl doğru kullanılır?

Tüm elektrik devrelerinde aletleri ve cihazları açmak ve kapatmak gerekir. Bunu yapmak için anahtarlama cihazlarını kullanın, basit bir anahtar veya anahtar veya röleler, kontaktörler vb. Bugün bu tür cihazlardan birini ele alacağız - bir katı hal rölesi, bir yük kontrol devresini seçmenin ve bağlamanın nasıl bir şey olduğunu konuşalım.

Bu ne

Katı hal rölesi - Bu, triyaklar, bipolar veya MOS transistörler gibi yarı iletken elemanlar ve güç anahtarları üzerine kurulmuş bir cihazdır. İngilizce kaynaklarda katı hal röleleri denir SSR Katı Hal Rölesinden (gerçek çeviride Rus ismine eşdeğerdir).

gibi elektromanyetik rölelerde ve diğer anahtarlama cihazları, daha yüksek voltaj veya akım ile bir yük ile zayıf bir sinyali kontrol etmek için tasarlanmıştır.

Elektromanyetik rölelerden farklılıklar

Geleneksel röleler, tüm elektromanyetik anahtarlama cihazları gibi, aşağıdaki gibi çalışır - kontrol sisteminden veya buton istasyonundan akımın beslendiği bir bobin vardır. Bobin içinden akan akımın bir sonucu olarak, temas grubuyla armatürü çeken bir manyetik alan ortaya çıkar. Bundan sonra, kontaklar kapanır ve akım, aralarından yüke akar.

Katı halli olanların kontrol bobini ve hareketli temas grubu yoktur. Katı hal rölesinin içinde ne görebilirsiniz. İçinde, yukarıda belirtildiği gibi, güç kontakları yerine, yarı iletken anahtarlar kullanılır: uygulama kapsamına (fotoğrafın sağ tarafı) bağlı olarak transistörler, triyaklar, tristörler ve diğerleri.

Yarı iletken röle ile elektromanyetik olan arasındaki temel fark budur. Bu bağlamda, katı hal, önemli ölçüde daha uzun bir hizmet ömrüne sahiptir, çünkü temas grubunun mekanik aşınması olmadığından, yarı iletken rölelerin hızının elektromanyetik olanlardan daha yüksek olduğunu belirtmek gerekir.

Mekanik aşınmanın yokluğuna ek olarak, anahtarlama sırasında kıvılcım veya yaylar ve anahtarlama sırasında kontakların etkilerinden gelen sesler yoktur. Bu arada, anahtarlama sırasında kıvılcım ve ark deşarjı yoksa, katı hal röleleri patlayıcı odalarda çalışabilir.

karşılaştırma

Katı hal rölelerinin elektromanyetik rölelere kıyasla avantajları şunlardır:

1. Gürültüsüzlük.

2. Elektromanyetik rölelerin kaynağının 1000 veya daha fazla olan 10 milyar anahtarlık MTBF'sinin olduğuna dair kanıtlar vardır.

3. Eğer elektromanyetik röleler için, dalgalanma voltajı pratikte korkunç değildirsonra elektronik devre çoğu durumda yarı iletken röle başarısız olurbu darbeleri sınırlamak için hiçbir devre kararı alınmadıysa. Bu nedenle, bu cihazların anahtarlama sayısına göre karşılaştırılması her zaman doğru değildir.

4. hız bir yarı iletken röle kesirler ve milisaniye birimlerken, bir elektromanyetik röle 50 ms ila 1 s arasındadır.

5. Enerji tüketimi elektromanyetik analogların bobin tüketiminden% 95 daha düşüktür.

Bununla birlikte, bu avantajlar bir takım dezavantajlarla karşılanmaktadır:

• Yarı iletken röleler çalışma sırasında ısınır. Güç düğmesi üzerindeki voltaj düşüşünün (2 volt civarında) ürüne eşit güç ve içinden akan akım ısıya serbest bırakılır;

• Aşırı yük ve kısa devrelerde, güç anahtarının arızalanma olasılığı yüksektir, aşırı yük kapasitesi genellikle 10 ms için 10 inçtir - ağda 50 Hz frekanslı bir süre (kullanılan bileşenlere bağlı olarak değişebilir);

• Devre kesicinin, büyük olasılıkla, bir kısa devre sırasında röle arızalanmadan önce açma zamanı olmayacaktır;

• Aşırı gerilim durumunda (güç dalgalanmaları) - katı hal rölesinin hizmet ömrü anında sona erebilir.

• Katı hal röleleri bununla bağlantılı olarak bir kaçak akıma (7-10 mA'ya kadar) sahiptir, örneğin kontrol devresindeyse, örneğin LED lambalar - ikincisi, arkadan aydınlatmalı anahtardaki duruma benzer şekilde yanıp söner. Buna göre, röle kesildiğinde bile faz teli üzerinde voltaj olacaktır!

Aşağıdaki tabloda, "FOTEK" üreticisinden TSR (üç fazlı) ve SSR (tek fazlı) serilerinin katı hal rölelerinin genel özellikleri gösterilmektedir (bu arada, en yaygın olanlardan bazıları). Prensip olarak, diğer üreticiler benzer veya benzer ürün özelliklerine sahip olacaktır.

Yalıtım direnci

> 50 MΩ / 500V DC

Dielektrik dayanım giriş / çıkış

1 dakika boyunca 2,5 kV AC'ye dayanır

Açma akımı

7,5 mA'dan fazla değil

Aşırı yük kapasitesi

10 ms içinde 10 anma akımına kadar

Anahtarlama yöntemi

Sıfırdan geçerken (alternatif akım modellerinde) veya bir optokuplörden anında (doğru akım için)

Dahili koruma

SSR-F serisi değiştirilebilir bir sigortaya sahiptir

türleri

Katı hal röleleri sınıflandırılabilir:

• Akım türüne göre (sabit veya alternatif);

• Mevcut güçle (düşük güç, güç);

• Kurulum yöntemine göre;

• Voltaj ile;

• Faz sayısına göre;

• Kontrol sinyalinin tipine göre (doğru veya alternatif akım, değişken bir direnci kontrol etmek için analog giriş, 4-20 mA devresinde vb.).

• Anahtarlama türüne göre - voltaj sıfırdan geçtiğinde anahtarlama (AC devrelerinde) veya bir kontrol sinyaliyle anahtarlama (örneğin gücü ayarlamak için).

Yani, faz sayısı ile tek ve üç fazlı röleler vardır. Ancak kontrol sinyali türleri çok daha fazladır. Dahili cihaza bağlı olarak, katı hal röleleri sabit bir voltaj veya alternatif bir voltaj ile kontrol edilebilir.

3 ila 32 volt arasında sabit bir voltajla kontrol edilen en yaygın katı hal röleleri. Bu durumda, kontrol edilen voltajın büyüklüğü bu aralıkta olmalı ve ondan herhangi bir belirli değere eşit olmamalıdır, bu da farklı voltajlara sahip sistemlere entegre edildiğinde çok uygundur.

Analog bir sinyalin kullanıldığı kontrol için yarı iletken röleler de vardır:

• 4-20 mA;

• 0-10 volt doğru akım;

• Değişken direnç 470-560 kOhm.

Bu durumda, bu tür röleler bağlı cihazdaki gücü düzenlemek için kullanılabilir, faz kontrolü ilkesine göre. Aynı ayar prensibi aydınlatma için ev tipi dimmerlerde de kullanılır.

Aşağıdaki tabloda, IMPULS'den bir faz kontrol yöntemi ile katı hal rölelerinin kontrol sinyali türlerini görebilirsiniz.

İşaretlemenin son harflerine (LA, VD, VA) dikkat edin, çoğu üretici için aynıdır ve sadece sinyalin türü hakkında derler.

Daha önce de belirtildiği gibi, faz kontrollü bir rölede, kontrol sinyalinin büyüklüğüne bağlı olarak, aşağıdaki grafikte gösterilen çıkış voltajı değişir.

Böyle bir röle, giriş terminallerinin yakınındaki koşullu görüntü ile tanınabilir, örneğin aşağıdaki fotoğraf, girişe 470-560 kOhm değişken rezistörün bağlandığını gösterir.

Ayrıca, aşağıda gösterildiği gibi, AC 220V şebekesinden bir kontrol sinyali olan katı hal röleleri de vardır. Düşük güç kontaktörlerinin veya elektromanyetik rölelerin yerini almaya uygundurlar.

İşaretleme ve kontrol tipi

Rölenin "fazını" belirlemek için işaretlemenin başındaki sembolleri kullanın:

• SSR - tek faz;

• TTR - üç fazlı.

Tek kutuplu ve üç kutuplu anahtarlama cihazlarına eşdeğerdir.

Mevcut güç de şifrelenir, örneğin FOTEK bunu şu şekilde gösterir: Pxx

Burada "xx" amper cinsinden akımdır, örneğin, P03 - 3 amper ve P10 - 10 amper.

İşaretleme H harfini içeriyorsa, bu röle aşırı gerilim anahtarlaması için tasarlanmıştır.

İşaretlemede, kontrol türüne ilişkin veriler son karakterlerde belirtilir, bir üreticiden diğerine farklılık gösterebilir, ancak genellikle bu form ve anlamı vardır (veriler farklı üreticilerden toplanır):

• VA - değişken direnç 470-560kOhm / 2W (faz kontrolü);

• LA - 4-20mA analog sinyal (faz kontrolü);

• VD - analog sinyal 0-10V DC (faz kontrolü);

• ZD - kontrol 10-30V DC (sıfırdan geçerken anahtarlama);

• ZD3 - kontrol 3-32V DC (sıfırdan geçerken anahtarlama);

• ZA2 - kontrol 70-280V AC (sıfırdan geçerken anahtarlama);

• DD3 - 3-32V DC sinyalinin doğru akım devresi ile kontrolü (DC voltaj anahtarlaması);

• DA - DC sinyal kontrolü, AC devre anahtarlaması.

• AA - AC sinyal kontrolü (220V), AC devre anahtarlaması.

Pratikte kontrol edelim, diyelim ki aşağıdaki şekilde olduğu gibi bir ürünle karşılaştınız ve ne olduğunu bilmek istiyorsunuz.

Kabloları bağlamak için terminallerin yakınındaki yazıtları dikkatlice incelerseniz, bunun 90 ila 480 voltluk AC devreleri kontrol etmek için bir röle olduğu, kontrolün de 80 ila 250 voltluk bir voltajla alternatif akımla gerçekleştiği zaten anlaşılacaktır.

Yalnızca işaretleme görünüyorsa, “SSR” tek fazlıdır; "-10" - 10 amperlik nominal akım; “AA” - AC kontrol, AC anahtarlama; “H” - güç devresindeki yüksek voltajı değiştirmek için - 480V'a kadar (H olmasaydı, 380-400V'a kadar olurdu).

Konsolidasyon ve daha iyi anlaşılması için katı hal rölelerinin işaretleri ve özellikleri ile aşağıdaki tabloyu inceleyin.

cihaz

Bir katı hal rölesinin dahili devresi, hangi akım için tasarlandığına (doğrudan veya alternatif) ve onu kontrol etmek için sinyal türüne bağlıdır. Bazılarını ele alalım.

Doğru akım tarafından kontrol edilen ve sıfıra giderken giden röle ile başlayalım. Bazen "Z-Tipi Katı Hal Röleleri" olarak adlandırılırlar.

Burada pimler 3-4, giriş ve çıkış devrelerinin galvanik izolasyonu için kullanılan optokuplör kontrolünü kullanan kontrol sinyali girişidir.

0'dan geçişi kontrol eden veya Sıfır Çapraz Devre olarak adlandırılan blok - şebekedeki voltajın fazını izler ve sıfırdan geçtiğinde bir devre anahtarlaması yapar (açık veya kapalı). Bu yönteme Sıfır Gerilim Anahtarı da denir, açıldığında ani akımları azaltmaya izin verir (bu andaki voltaj sıfıra eşit olduğundan) ve yük kesildiğinde EMF kendiliğinden indüksiyon dalgalanmalarını azaltır.

Dirençli, kapasitif ve endüktif yükleri kontrol etmek için uygundur. Transformatör rölantisi gibi yüksek endüktif yükü (cos cos <0.5 ile) kontrol etmek için uygun değildir. Ayrıca, bu kontrol yöntemi anahtarlama sırasında şebekeye müdahale etmez. Aşağıda bu kontrol yöntemi ile kontrol sinyallerinin, şebeke voltajının ve yük akımının şemalarını görebilirsiniz.

Şematik olarak, bu aşağıdaki gibi uygulanır:

Burada, şebekeden gelen voltaj, triyaklı bir bloğa ve sıfıra geçişi izleyen bir bloğa beslenir. Yüksek voltajdaki Q1, R3, R4, R5, C4 elemanları, güç triyak T1'i kontrol eden tristör T2'nin açılmasını engeller. Daha sonra anahtarlama sadece sıfıra yakın bir voltajla mümkündür. Giriş devresi, triak T2 sürücüsünün kontrol elektroduna Q2 boyunca bir sinyal sağlayan bir transistör optokuplör olan U1 üzerinde yapılır.

Anlık röleler, sıfırı geçerken anahtarlama rölelerinden biraz farklı düzenlenir. ZCC kaskadından yoksundurlar.

AC kontrol edilirken, devre sadece doğrultucu girişinde (diyot köprüsü).

Ve DC devrelerini değiştirirken, triyak bir transistör ile değiştirilir.

Bir transistör montajının kullanıldığı doğrudan ve alternatif akım için evrensel röleler de vardır. Genel olarak, katı hal rölelerinin çıkış aşamalarının birçok devresi vardır, aşağıda Uluslararası Doğrultucu gibi bir üreticiden farklı modellerin devre örnekleri bulunmaktadır.

Faz kontrol yöntemine sahip bir rölede durum biraz farklıdır. Bir dimmer gibi yük gücünü (çıkış voltajı) ayarlayabilir, bunun için girişe analog bir sinyal uygulanır - voltaj, akım veya alternatif bir direnç bağlanır. Bir güç elemanı olarak, burada bir tristör kullanılır.Ancak, bu ayarlama yöntemi nedeniyle, ortak mod bobinleriyle hangi ağ filtrelerinin kullanıldığını bastırmak için ağda parazit meydana geldiğini unutmayın, ancak bu tamamen farklı bir konudur.

Aşağıdaki şekilde faz anahtarlamasından sıfıra geçerken anahtarlama farklarını görebilirsiniz.

Bağlantı şemaları ve kullanım özellikleri

Aslında, katı hal rölelerinin bağlantı şeması neredeyse geleneksel olanlardan farklı değildir. Nasıl bağlanır? Hadi doğru yapalım.

Geleneksel bir 220V röleyi 220V AC kontrolüyle değiştirmeniz gerekirse, aşağıdaki diyagramı kullanın, örneğin LDG LDSSR-10AA-H. Örneğin şema, geleneksel bir anahtar veya geçiş anahtarı üzerinden bağlantıyı gösterir. Bunun yerine, bir termostat, kontrolör ve diğer cihazlardan bir etkinleştirme sinyali sağlanabilir.

Bir 220V devresini düşük voltaj sinyali kullanarak kontrol etmeniz gerekiyorsa, FOTEK HPR-80AA'yı kullanabilirsiniz.

Bu devrede, bir 12VDC güç kaynağı, LED şeritleri için güç kaynakları olarak yaygın olarak kullanılan düşük voltajlı doğru akım kaynağı olarak kullanılır. Bu arada, cep telefonunun şarj cihazından girişe voltaj uygulayarak böyle bir katı hal rölesini bile kontrol edebilirsiniz, çünkü çıkışı 5V'dir, bu da minimum 3V sinyalinden daha fazladır.

Kontrol voltajının tamamen ayrılması gerektiğini unutmayın, çünkü her rölenin çalıştığı belirli parametreleri vardır, örneğin, yukarıdaki voltaj yaklaşık 1 volttur ve 3 nominal voltta çalışmayabilir, ancak zaten 2.5'te (Örneğin verilerin ortalaması alınır ve yalnızca belirli bir ürüne değil, aynı zamanda çevre koşullarına ve kuruluma da bağlı olarak değişebilir.)

Ancak bir faz kontrol yöntemine sahip bir röle olduğunu hatırlayın. Bu tür rölelerin bağlantı şemaları aşağıda gösterilmiştir (onlar için talimatlardan resim).

Soru, bu tür rölelere neden ihtiyaç duyulduğu ve nerede kullanıldığıdır? Sorgunun başlangıcına girer girmez ve hemen 4-20 mA veya 0-10V çıkışlı termostatlardan ısıtma elemanlarını kontrol etmek için bir güç anahtarı olarak kullanmak için seçenekler yayınladığında, bu sorunun cevabı için arama kısa ömürlü oldu.

Bu arada, endüstriyel uygulamalar için, örneğin ARIES TPM132 ve 4-20mA ve 0-10V çıkış sinyalleriyle çalışabilen diğer modeller de yerel gelişmeler var.

Bununla birlikte, ağır bir yükü kontrol etmek için katı hal rölesinin kullanılması soğutma olmadan mümkün değildir. Bunun için pasif (basit radyatör) veya aktif soğutma (radyatör + soğutucu) kullanılır.

Soğutucu seçimi için öneriler, belirli bir katı hal rölesi için teknik belgelerde verilmiştir, bu nedenle evrensel tavsiye veremezsiniz.

Sonuç

Katı hal röleleri bazı durumlarda elektromekanik röleler olarak kullanılabilir. Günlük yaşamdaki en popüler seçenekler, sırasıyla açıldığında yüksek sesle patlaması nedeniyle elektrikli bir kazandaki kontaktörü değiştirmek ve içerme TENOV sessiz olacak.

Aynı ısıtma elemanları ve diğer şeyler için çeşitli güçlü güç kontrolörlerinin uygulanmasının yanı sıra, değişken bir dirençten (tip VA) analog sinyal girişi olan bir katı hal rölesi kullanılır.

Radyo amatörleri, ZCC tipi MOC3041 ve benzerlerine sahip triyaklar için bir optik sürücüye dayanarak en basit katı hal rölesini monte edebilir.

Bunların çeşitli otomasyon araçlarında kullanım için değerli ürünler olduğuna inanıyorum, ayrıca bakım gerektirmezler (radyatörlerin tozdan temizlenmesi hariç) ve hizmet ömrünün sınırsız olduğu söylenebilir. Aşırı yük, aşırı ısınma, kısa devre ve dalgalanma dalgalanmaları olmadığı sürece kontaktörlerden birkaç kat daha uzun süre dayanırlar!