Твердотельное реле

Твердотельное реле

Твердотельное реле (ТТР) или в буржуйском варианте Solid State Relay (SSR) — это особый вид реле, которые выполняют те же самые функции, что и электромагнитное реле (на картинке снизу)

Но вот начинка у них совсем другая и состоит из полупроводниковых радиоэлементов.

Выглядеть ТТР могут по-разному:

Такие релюшки используются в печатных платах и предназначены для коммутации (переключения)  малого тока и напряжения.

А вот так выглядят реле, используемые в силовой электронике, то есть в электронике, которая коммутирует большую силу тока и используется в промышленности в виде блоков управления станков и в различной автоматике.

Слева однофазное реле, справа трехфазное. Или более детским языком: слева релюшка может соединять и разъединять только один проводочек, а справа релюшка может соединять и разъединять одновременно сразу три проводочка ;-).

Если через  коммутируемые контакты силовых  реле будет проходить приличный ток, то корпус реле будет очень сильно греться. Поэтому, чтобы реле не перегрелись и не вышли из строя, их ставят  на радиаторы, которые рассеивают тепло в окружающее пространство.

Итак, давайте рассмотрим также основные виды ТТР:

По методу управления ТТР делятся на две группы:

 — управление с коммутацией через ноль

 — фазовое управление

Итак, что за страшное словосочетание « коммутация через ноль» ? О мама мия… Коммутация — это вроде как переключение чего либо… Но что значит через ноль? Значит, переключение осуществляется, когда нам где-то попадается ноль.

Так как ТТР коммутируют напряжение, значит, переключение и отключение происходит, когда напряжение где-то равняется нулю! Ну да, так оно и есть! Эврика! Так стоп, а в каких сигналах у нас напряжение может равняться нулю?  Ну конечно же, в переменном напряжении!

Думаю, простой рисуночек это дело объяснит намного лучше, чем я словами:

То есть, мы подали управляющее напряжение на Вход.

Но на Выходе у нас релюшка включилась только тогда, когда значение переменного напряжения (пусть это будет 220 Вольт с нашей домашей розетки) достигло нуля.

То же самое справедливо и для того случая, когда мы снимаем управляющий  Входной сигнал с реле. Релюшка в этом случае сразу не выключается, пока не  достигнет опять того же самого уровня в «ноль Вольт».

Для нашего глаза эти колебания совершаются за  время 0,02 сек, поэтому мы никак не сможем уловить задержку визуально. Для нас кажется, что релюшка включается и выключается одновременно с подачей сигнала на ее управляющие контакты.

А вот самые интересные реле относятся ко второй группе. Это так называемые реле с фазовым управлением.

В зависимости от значения  какого-либо параметра на управляющем входе мы можем менять МОЩНОСТЬ подаваемую в нагрузку!  Что-нить понятно?  Я так и знал…

Знаете такое устройство как диммер?

Думаю, он стоит во многих домах.  С помощью диммера мы можем менять  свечение лампы накаливания. А свечение лампы  — это  и есть мощность, рассеиваемая на ее нити накаливания. Меняя мощность на лампе — меняем освещение! А так как мощность у нас опредеяется формулой P=IU, то  получается изменяя напряжение, изменяем свечение лампы!

Почти точно также работают и реле с фазным управлением. Меняя значение  какого-либо параметра на Входе,  пропорционально меняем значение и на выходе ;-). Черная область — это все что останется от синусоиды переменного тока, если менять значение на  Входе реле постепенно:

Подавать на Вход реле можно сопротивление или менять значение силы тока, тем самым регулируя мощность на коммутируемых контактах.

В гостях у нас ТТР фирмы FOTEK:

Что значат обозначения  на нем? Вот небольшая табличка-подсказка:

Слева два столбика образец, справа столбик — расшифровка. L и V  — это как раз релюшки с фазовым управлением.

Давайте еще раз взглянем на нашу релюшку:

SSR — это значит однофазное твердотельное реле.

40 — это на какую максимальную силу тока она рассчитана. Измеряется в Амперах и в данном случае составляет 40 Ампер. 

D. Тип управляющего сигнала. Видать от значения Direct Current — что с буржуйского — постоянный ток. Управление ведется постоянным током от 3 и до 32 Вольт.

Этого диапазона до попы хватит самому заядлому разработчику аппаратуры.  Для особо непонятливых даже написано Input, показан диапазон и фазировка напряжения.

Как вы видите, на контакт №3 мы подаем «плюс», а на №4 мы подаем «минус».

А — тип коммутируемого напряжения. Alternative current — переменный ток. Цепляемся в этом случае к выводам №1 и №2. Диапазон от 24 и  до 380 Вольт переменного напряжения.

Все элементарно и просто, товарищи!

Для опыта нам понадобится лампа  накаливания на 220 Вольт и простая вилка со шнуром к ней. Соединяем лампу со шнуром только в одном месте:

В разрыв вставляем нашу релюшку

Втыкаем вилку в розетку и…

Не… не хочет… Чего-то не хватает…

Не хватает управляющего напряжения! Выводим напряжение от Блока питания  от 3 и до 32 Вольт постоянного напряжения. В данном случае я взял 5 Вольт.

И о чудо! Лампочка загорелась!  Это означает, что контакт №1 замкнулся с контактом №2. О срабатывании релюшки нам говорит также и светодиод на корпусе самого реле. 

Интересно, какую силу тока потребляют управляющие контакты реле? Итак, имеем на блоке 5 Вольт.

А сила тока получилась 11,7 милиАмпер! Господа микроконтроллерщики,особенно авээрщики. Вам это ни о чем не говорит?

Источник: https://www.ruselectronic.com/tverdotelnoe-rele/

Практическое применение и схемы подключения твердотельного реле

Классические пускатели и контакторы постепенно уходят в прошлое. Их место в автомобильной электронике, бытовой технике и промышленной автоматике занимает твердотельное реле.

Это полупроводниковое устройство может иметь различные конструкции и схемы подключения, от которых зависят и сферы применения прибора.

Устройство твердотельного реле

Современные твердотельные реле (ТТР) представляют собой модульные полупроводниковые приборы, являющиеся силовыми электропереключателями.

Ключевые рабочие узлы этих устройств представлены симисторами, тиристорами или транзисторами. ТТР не имеют подвижных частей, чем отличаются от электромеханических реле.

Размер твердотельного реле во многом зависит от максимально допустимой нагрузки и возможности отводить тепло путем теплопередачи и конвекции

Внутреннее устройство этих приборов может сильно различаться в зависимости типа регулируемой нагрузки  и электрической схемы. Простейшие твердотельные реле включают такие узлы:

  1. Входной узел с предохранителями.
  2. Триггерная цепь.
  3. Оптическая (гальваническая) развязка.
  4. Переключающий узел.
  5. Защитные цепи.
  6. Узел выхода на нагрузку.

Входной узел ТТР представляет собой первичную цепь с последовательно подключенным резистором. Предохранитель в эту цепь встраивается опционально. Задача узла входа – принятие управляющего сигнала и передача команды на коммутирующие нагрузку переключатели.

При переменном токе для разделения контролирующей и основной цепи применяют гальваническую развязку. От её устройства во многом зависит принцип работы реле. Ответственная за обработку входного сигнала триггерная цепь может включаться в узел оптической развязки или располагаться отдельно.

Защитный узел препятствует возникновению перегрузок и ошибок, ведь в случае поломки прибора может выйти из строя и подключенная техника.

Основное предназначение твердотельных реле – замыкание/размыкание электрической сети с помощью слабого управляющего сигнала. В отличие от электромеханических аналогов, они имеют более компактную форму и не производят в процессе работы характерных щелчков.

Принцип работы ТТР

Работа твердотельного реле довольно проста. Большинство ТТР предназначено для управления автоматикой в сетях 20-480 В.

Оптическая развязка позволяет создавать управленческие сигналы минимальной мощности, что критически важно для датчиков, работающих от автономных источников питания

При классическом исполнении в корпус прибора входит два контакта коммутируемой цепи и два управляющих провода. Их количество может изменяться при увеличении количества подключенных фаз. В зависимости от наличия напряжения в управляющей цепи, происходит включение или выключение основной нагрузки полупроводниковыми элементами.

Особенностью твердотельных реле является наличие небесконечного сопротивления. Если контакты в электромеханических устройствах полностью разъединяются, то в твердотельных отсутствие тока в цепи обеспечивается свойствами полупроводниковых материалов. Поэтому при повышенных напряжениях возможно появление небольших токов утечки, которые могут негативно сказаться на работе подключенной техники.

Классификация твердотельных реле

Сферы применения реле разнообразны, поэтому и их конструктивные особенности могут сильно отличаться, в зависимости от потребностей конкретной автоматической схемы. Классифицируют ТТР по количеству подключенных фаз, виду рабочего тока, конструктивным особенностям и типу схемы управления.

По количеству подключенных фаз

Твердотельные реле используются как в составе домашних приборов, так и в промышленной автоматике с рабочим напряжением 380В. Поэтому эти полупроводниковые устройства, в зависимости от количества фаз, разделяются на:

Однофазные ТТР позволяют работать с токами 10-100 или 100-500А. Их управление производится с помощью аналогового сигнала.

К трехфазному реле рекомендуется подключать провода различных цветов, чтобы при монтаже оборудования можно было правильно их присоединить

Трехфазные твердотельные реле способны пропускать ток в диапазоне 10-120А.

Их устройство предполагает реверсивный принцип функционирования, который обеспечивает надежность регуляции одновременно нескольких электрических цепей. Часто трехфазные ТТР используются для обеспечения работы асинхронного двигателя.

В его электросхему управления обязательно включаются быстрые предохранители из-за высоких пусковых токов.

По виду рабочего тока

Твердотельные реле нельзя настроить или перепрограммировать, поэтому они могут нормально работать только при определенном диапазоне электропараметров сети. В зависимости от потребностей ТТР могут управляться электроцепями с двумя видами тока:

Аналогично можно классифицировать ТТР и по виду напряжения активной нагрузки. Большинство реле в бытовых приборах работают с переменными параметрами.

Постоянный ток не используется в качестве основного источника электроэнергии ни в одной стране мира, поэтому реле такого типа имеют узкую сферу применения

Устройства с постоянным управляющим током характеризуются высокой надежностью и используют для регуляции напряжение 3-32 В. Они выдерживают широкий диапазон температур (-30..+70°С) без значительного изменения характеристик.

Реле, регулирующиеся переменным током, имеют управляющее напряжение 3-32 В или 70-280 В. Они отличаются низкими электромагнитными помехами и высокой скоростью срабатывания.

По конструктивным особенностям

Твердотельные реле часто устанавливают в общий электрощит квартиры, поэтому многие модели имеют монтажную колодку для крепления на DIN-рейку. Кроме того, существуют специальные радиаторы, располагающиеся между ТТР и опорной поверхностью. Они позволяют охлаждать прибор при высоких нагрузках, сохраняя его рабочие характеристики.

Реле крепиться на DIN-рейку преимущественно через специальный кронштейн, который имеет и дополнительную функцию – отводит излишки тепла при работе прибора

Между реле и радиатором рекомендуется наносить слой термопасты, который увеличивает площадь соприкосновения и увеличивает теплоотдачу. Существуют и ТТР, предназначенные для крепления к стене обычными шурупами.

По типу схемы управления

Не всегда принцип работы регулируемой реле техники требует его мгновенного срабатывания. Поэтому производители разработали несколько схем управления ТТР, которые используются в различных сферах:

  1. Контроль «через ноль». Такой вариант управления твердотельным реле предполагает срабатывание только при значении напряжения, равном 0. Используется в устройствах с емкостной, резистивной (нагреватели) и слабой индуктивной (трансформаторы) нагрузкой.
  2. Мгновенное. Используется при необходимости резкого срабатывания реле при подаче управляющего сигнала.
  3. Фазовое. Предполагает регулирование выходного напряжения методом изменения параметров управляющего тока. Применяется для плавного изменения степени нагрева или освещения.
Читайте также:  Ибп в качестве источника электроэнергии

Твердотельные реле различаются и по многим другим, менее значимым, параметрам. Поэтому при покупке ТТР важно разобраться в схеме работы подключаемой техники, чтобы приобрести максимально соответствующее ей регулировочное устройство.

Обязательно должен быть предусмотрен запас мощности, потому что реле имеет эксплуатационный ресурс, который быстро расходуется при частых перегрузках.

Преимущества и недостатки ТТР

Твердотельные реле не зря вытесняют с рынка обычные пускатели и контакторы. Эти полупроводниковые приборы обладают множеством преимуществ перед электромеханическими аналогами, которые заставляют потребителей останавливать выбор именно на них.

Реле для микросхем имеет компактные размеры и сильно ограничены по максимально пропускаемому току. Крепятся они преимущественно путем припаивания специальных ножек

К таким достоинствам относят:

  1. Низкое потребление электроэнергии (на 90% меньше).
  2. Компактные габариты, позволяющие монтировать устройства в ограниченном пространстве.
  3. Высокая скорость запуска и отключения
  4. Пониженная шумность работы, отсутствуют характерные для электромеханического реле щелчки.
  5. Не предполагается техническое обслуживание.
  6. Длительный срок службы благодаря ресурсу в сотни миллионов срабатываний.
  7. Благодаря широким возможностям по модификации электронных узлов, ТТР имеют расширенные сферы применения.
  8. Отсутствие электромагнитных помех при срабатывании.
  9. Исключается порча контактов вследствие их механического удара.
  10. Отсутствие прямого физического контакта между цепями управления и коммутации.
  11. Возможность регулирования нагрузки.
  12. Наличие в импульсных ТТР автоматических цепей, защищающих от перегрузок.
  13. Возможность использования во взрывоопасных средах.

Указанных преимуществ твердотельных реле не всегда достаточно для нормальной работы оборудования. Именно поэтому они ещё не полностью вытеснили электромеханические контакторы.

Для стабильной работы мощных твердотельных реле важен эффективный отвод тепла, потому что при повышенных температурах резко искажается напряжение нагрузки

ТТР имеют и недостатки, которые не позволяют им использоваться во многих случаях. К ним относят:

  1. Невозможность работы большинства устройств с напряжениями свыше 0,5 кВ.
  2. Высокая стоимость.
  3. Чувствительность к высоким токам, особенно в пусковых цепях электродвигателей.
  4. Ограничения по использованию в условиях повышенной влажности.
  5. Критическое снижение рабочих характеристик при температурах ниже 30°С мороза и выше 70°С тепла.
  6. Компактный корпус приводит к избыточному нагреву устройства при стабильно высоких нагрузках, что требует применения специальных устройств пассивного или активного охлаждения.
  7. Возможность расплавления устройства от нагрева при коротком замыкании.
  8. Микротоки в закрытом состоянии реле могут быть критическими для работы оборудования. Например, подключенные в сеть люминесцентные лампы могут периодически вспыхивать.

Таким образом, твердотельные реле имеют определенные сферы применения. В цепях высоковольтного промышленного оборудования их использование резко ограничено из-за несовершенных физических свойств полупроводниковых материалов. Однако в бытовой технике и автомобильной промышленности ТТР занимают прочные позиции за счет своих положительных свойств.

Возможные схемы подключений

Схемы подключения твердотельных реле могут быть самые разнообразные. Каждая электрическая цепь строится, исходя из особенностей подключаемой нагрузки. В схему могут добавляться дополнительные предохранители, контроллеры и регулирующие устройства.

Благодаря тому, что цепи управления и нагрузки в приборе не перекрываются, их электрические характеристики могут отличаться любыми параметрами

Далее будут представлены наиболее простые и распространенные схемы подключения ТТР.

  • нормально-открытая;
  • со связанным контуром;
  • нормально-закрытая;
  • трехфазная;
  • реверсивная.

Под нормально-открытым (разомкнутым) подразумевается реле, нагрузка в котором находится под напряжением при наличии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в отключенном состоянии при обесточенных входах 3 и 4.

Перед покупкой реле необходимо определиться с требуемым типом его первоначального состояния (замкнутое или разомкнутое), чтобы обеспечить правильную работу подключенной техники

Под нормально замкнутым подразумевается реле, нагрузка в котором находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в рабочем состоянии при обесточенных входах 3 и 4.

Существует схема подключения твердотельного реле, в которой управляющее и нагрузочное напряжение одинаково. Такой способ можно использовать одновременно для работы в сетях постоянного и переменного тока.

Трехфазные реле подключаются несколько по иным принципам. Контакты могут соединяться в вариантах «Звезда», «Треугольник» или «Звезда с нейтралью».

Выбор трехфазной схемы подключения реле во многом зависит от особенностей работы техники, подключенной к нему в качестве нагрузки

Реверсные твердотельные реле применяются в электродвигателях в соответствующем режиме. Они изготавливаются в трехфазном варианте и включают два контура управления.

Если для реле важно соблюдение полярности подключения контактов, то на маркировке всегда будет указано, куда подключать фазу и ноль

Собирать электрические цепи с ТТР необходимо только после их предварительной прорисовки на бумаге, потому что неверно подключенные устройства могут выйти из строя из-за короткого замыкания.

Практическое применение устройств

Сфера использования твердотельных реле довольно обширна. Из-за высокой надежности и отсутствия потребности в регулярном обслуживании их часто устанавливают в труднодоступных местах оборудования.

Во многих реле подключение проводов управляющего контура требует соблюдения полярности, что необходимо учитывать в процессе монтажа оборудования

Основными же сферами применения ТТР являются:

  • система терморегуляции с применением ТЭНов;
  • поддержание стабильной температуры в технологических процессах;
  • контроль работы трансформаторов;
  • регулировка освещения;
  • управление электродвигателями;
  • схемы датчиков движения, освещения, фотодатчиков и т.п.;
  • источники бесперебойного питания.

С увеличением автоматизации бытовой техники твердотельные реле приобретают все большее распространение, а развивающиеся полупроводниковые технологии постоянно открывают новые сферы их применения.

Выводы и полезное видео по теме

Представленные видеоролики помогут лучше понять работу твердотельных реле и ознакомиться со способами их подключения.

Практическая демонстрация работы простейшего твердотельного реле:

Разбор разновидностей и особенностей работы твердотельных реле:

Тестирование работы и степени нагрева ТТР:

Смонтировать электрическую цепь из твердотельного реле и датчика может практически каждый человек. Однако планирование рабочей схемы требует базовых знаний в электротехнике, потому что неправильное подключение может привести к удару током или короткому замыканию. Зато в результате правильных действий можно получить массу полезных в быту приборов.

Источник: http://sovet-ingenera.com/elektrika/rele/tverdotelnoe-rele.html

Твердотельные реле

Что такое твердотельное реле

Сегодня мы видим как в бытовой электрике и промышленной автоматике происходит интенсивная замена обычных электромагнитных реле и пускателей на их электронные твердотельные аналоги.

Твердотельное реле – это модульные полупроводниковые приборы, содержащие мощные силовые ключи на симисторных, тиристорных либо транзисторных структурах.

Они применяются для замены традиционных электромагнитных реле и контакторов.

Компания ИнСАТ предлагает твердотельные реле следующих производителей:

Твердотельное реле KIPPRIBOR

Компания KIPPRIBOR выпускает широкую номенклатуру твердотельных реле, рассчитанных на коммутацию как однофазных, так и трех фазных линий. В номенклатуре KIPPRIBOR представлены устройства для комутации переменного тока 40-440 В и постоянного тока 20-250 В. Максимальный комутируемый ток зависит от типа реле и лежит в диапазоне от 5А до  250А. В зависимости от модификации управление переключением осуществляется либо сигналом постоянного тока 3-32 В, либо сигналом переменного тока 90-250 В, либо сигналом от переменного резистора (аналоговое управление мощностью – ФИМ преобразование) 470-550 кОм. По типу нагрузки твердотельные реле делятся на однофазные и трехфазные. Широкий диапазон коммутируемого напряжения – 40…440 В позволяет использовать их для управления нагрузками в различных областях промышленности.

По типу управления можно выделить 4 группы:

  • управление напряжением постоянного тока (3…32 В);
  • правление напряжением переменного тока (90…250 В);
  • ручное управление выходным напряжением с помощью переменного резистора (470-560 кОм, 0,25-0,5 Вт);
  • ручное управление выходным напряжением с помощью аналогового сигнала 4-20 мА.

Различные варианты управляющих сигналов позволяют применять твердотельные реле в качестве коммутационных элементов в разнотипных системах автоматического управления.

По способу коммутации реле могут быть:

  • с контролем перехода через ноль. Применяются для коммутации резистивных (электрические нагревательные элементы, лампы накаливания), емкостных (помехоподавляющие сглаживающие фильтры, имеющие в своем составе конденсаторы) и слабоиндуктивных (катушки соленоидов, клапанов) нагрузок. При подаче управляющего сигнала, напряжение на выходе такого реле появляется в момент первого пересечения линейным напряжением нулевого уровня. Это позволяет уменьшить начальный бросок тока, снизить уровень создаваемых электромагнитных помех и, как следствие, увеличить срок службы управляемых с помощью данного реле устройст. Недостатком устройств данного типа является невозможность коммутации высокоиндуктивной нагрузки, когда cos φ

Источник: https://www.100amper.ru/catalog/relay-contactors/tverdotelnye_rele/

Твердотельное реле тока — где купить, характеристики, принцип работы

Часто для работы и контроля различного оборудования требуются устройства небольших размеров и высокого уровня надежности. Малогабаритные твердотельные реле постоянного и переменного тока используются в промышленности и быту, их легко можно сделать и установить своими руками.

Принцип работы

Твердотельное малогабаритное или замкнутое реле – это устройство для управления различными механизмами при помощи полупроводниковых элементов. Именно это и является основным отличием таких реле от обычных.

В обычных для приведения какой-либо электрический механизм в действие используются контакты, которые периодически замыкаются и размыкаются.

В твердотельных моделях эту роль выполняют тиристоры, транзисторы и симисторы.

Видео: тестирование твердотельного реле.

Твердотельные реле бывают трехфазные, однофазные, для постоянного и переменного тока (ESR и HPR). Соответственно, в зависимости от области использования меняется их принцип действия.

Принцип работы твердотельного реле имеет следующий вид: когда на вход поступает электрический сигнал, в работу включается триггерная сеть и оптрон.

Учитывая, что импульсы передают бесконтактно, между полупроводниками возникает гальваническая развязка, которая исчезает в момент включения диода или оптрона. Такое действие не изменяет в зависимости от применения транзисторов или симисторов.

Как сказано выше, они также бывают одно и трехфазные:

  1. Однофазное реле способно переключать нагрузки только в одной фазе, оно не имеет реверса или других функций. Конструктивно представляет собой небольшую деталь, визуально имеющую несколько выводов. Известные регуляторы мощности: Sipin, Fotek, Autonics, GND;Принцип подключения модели GND
  2. Трехфазное электронное твердотельное реле обеспечивается управление и переключение нескольких фаз (его применяют для электродвигателя, станочного оборудования и прочих отраслей промышленности). Оно бывает реверсивное и нет, в зависимости от этого может запускать и контролировать различные процессы. Реверсивный пускатель позволяет обеспечить работу двигателя в разных направлениях, поэтому является более популярным. Это Sharp, Omron и Greegoo. Отдельно нужно сказать про маркировку, иностранные модели помечаются так: GD – однофазное, GT – трехфазное.

Помимо этого регулятор можно устанавливать на различные поверхности, от чего также варьируется его область использования. Некоторые можно установить на дин-рейку (din-рейку), в то время как большинство компактных твердотельных моделей можно подключить «контактами» напрямую при помощи специальной планки.

Модель ТМ твердотельного реле

Достоинства твердотельного реле:

  1. Долговечность. Без физического контакта из-за отсутствия коммутации, устройство может осуществлять большее количество включений и выключений. Это оптоэлектронное реле может производить до десятков тысяч подключений;
  2. Этот аналог обычного реле обеспечит качественное бесконтактное подключение и контроль нагрузки;
  3. В зависимости от мощности и типа мощности, прибор может использоваться для мягкого перехода между сетью постоянного и переменного тока. Плавным называется тот переход, где при снижении частоты и направления заряженных частиц сигнал, поступающий на вход, максимально сохраняется;
  4. Широкая область использования. Его можно применять в различных отраслях промышленности, бытовых условиях и т. д.;
  5. Они выдерживают перегрузки даже на 200% выше номинально указанных.Даже после многочисленных перегрузок им не понадобится замена;
  6. Высокая защита от перепадов тока и напряжения. Напряжение даже в бытовой сети редко остается постоянным, оно изменяется в зависимости от количества подключенных устройств, типа проводов и прочих факторов. Такие скачки могут вызвать короткое замыкание и повреждение аппаратуры. Импульсное твердотельное реле обладает отлично защитой от таких неприятностей, поэтому часто используется для обеспечения долговечной эксплуатации нагревателей, холодильных камер, компьютерной техники.
Читайте также:  Корпус дроссельной заслонки

Но прибор имеет и определенные недостатки. Во-первых, это полупроводниковое реле довольно дорого стоит, кроме того, купить его можно только в специализированных магазинах.

Во-вторых, во время первичной коммутации у асинхронного двигателя (соответственно, при использовании трехфазной модели) возникают сильные скачки тока.

И последний минус в том, что применение реле возможно только в зонах с нормальным уровнем пыли и влажности.

Подключение

Но, перед тем как подключить твердотельное реле на транзисторах или симисторах, нужно знать несколько правил его установки:

  1. Силовое оптореле можно подключить только винтовым способом, сварка и пайка повредят хрупкие контакты;
  2. При работе устройство сильно нагревается, поэтому возле него не должно быть легковоспламеняющихся деталей;
  3. Некоторые модели реле (особенно в авто) очень легко и быстро нагреваются свыше 60 градусов, что может повредить их контакты. Чтобы избежать этого их следует устанавливать на радиатор охлаждения;
  4. При первом запуске очень важно следить за напряжением. Контролем нужно обеспечить его «ровное» состояние хотя бы на первое время, иначе устройство сгорит от короткого замыкания.

Схема подключения твердотельного реле практически такая же, как и включения в сеть обычного контроллера. На плату полевых транзисторов (симисторов, и т. д.) подается напряжение от локальной линии. Самое главное – это подать электрический ток на ноль-контакт (в цепи управления). Остальное наглядно демонстрирует схема:

Схема включения твердотельного реле

Характеристики

Естественно, у каждой фирмы, предлагающей такие приборы, свои параметры и модели. Рассмотрим основные характеристики наиболее популярных из отечественных твердотельных реле (КИПприбор – KIPpribor, Cosmo, Протон):

  1. ТМ-0 оснащены встроенный схемой «ноль», через которую осуществляется переход фаз;
  2. ТС могут включаться в любой момент фазы;
  3. Самые известные – это контроллеры ТМВ, ТСБ, ТСВ (их еще называют ТМА), ТСА, ТМБ. Они выходной RC-цепью и используются для управления в системах потенциального управления;
  4. ТС/ТМ относятся к силовым. Ток доходит до 25мА;
  5. ТСА и ТМА имеют основное назначение – специальные чувствительные к перепадам напряжения приборы;
  6. ТСБ/ТМБ – это низковольтные модели (до 30 В);
  7. ТСВ/ТМВ – высоковольтные (от 110 до 280В).

Иностранными аналогами являются Carlo Gavazzi, (SSR) Gefran (для инфракрасных активных нагрузок), Finder и CPC (модель SCC).

Основные характеристики TSR-25DA:

Тип Переменный, постоянный ток
Ток срабатывания 7.5 мА / 12 VDC
Управляющее напряжение 4 – 32 В
Утечка ампер 12,5 мА при 380 В
Время реагирования 20 мс

90-280VAC, 25A/240VAC от Crydom:

Управление AC
Управляющее напряжение, В 90–280
Напряжение размыкания, В 10
Выходной каскад тиристорный
Контакты нр
Коммутируемое переменное напряжение, В 20–280
Максимальный ток нагрузки, А 25

Твердотельное реле SSR–F 10 DA – H SSR:

Тип Постоянный ток
Срабатывание 7,5 мА
Электрическая прочность изоляции вход/выход 2,5 кВ
Утечка 15,5 мА при 440 В
Реагирование 15 мс

Обзор цен

Цена на твердотельные реле варьируется в зависимости от их типа и марки:

Город Стоимость SSR10АА, у. е.
Екатеринбург 4
Москва 5
Новосибирск 4
СПб 5
Краснодар 4
Воронеж 4
Нижний Новгород 4

ОЦЕНИТЬ:(1

Источник: https://www.asutpp.ru/tverdotelnoe-rele.html

Твердотельное реле тока: управление, подключение :

В системах автоматики для управления силовыми цепями с помощью низковольтного сигнала применяют коммутаторы, называемые реле. Они бывают разных видов и устройств. Самые простые электромагнитные реле содержат обмотку на сердечнике и контакты.

При подаче на обмотку управляющего напряжения в сердечнике возникает магнитное поле, которое притягивает контакты. Они замыкают либо размыкают цепь нагрузки.

Наряду с электромагнитными все большее применение находят реле нового поколения – твердотельные, обладающие рядом преимуществ.

Что такое твердотельные реле тока

Устройство, предназначенное для коммутации цепей нагрузки высокого напряжения постоянного или переменного тока с помощью низковольтного управляющего напряжения и работающего на основе полупроводниковых связей в тиристорах, симисторах и транзисторах, называется твердотельным реле (ТТР).

Оно помещено в квадратный корпус, который имеет крепежные отверстия и металлическую площадку для установления его на радиатор. Подключение твердотельного реле к управляющей и коммутируемой линиям осуществляется при помощи резьбовых зажимов.

Принцип действия

Твердотельное реле состоит из нескольких функциональных блоков:

  • Управляющий вход. На этот вход подается управляющее напряжение. Оно может быть переменным либо постоянным, в зависимости от назначения реле. Как правило, это напряжение низковольтное. Оно приводит в действие блок гальванической развязки. В том случае, если ток управления переменный, между входом и блоком развязки находится выпрямляющий мост на диодах и сглаживающий фильтр.
  • Блок гальванической развязки. Он построен на оптроне и служит для передачи управляющего сигнала на силовой ключ без передачи напряжения.
  • Силовой блок в основе имеет тиристор, симистор либо транзистор для коммутации высоковольтного постоянного напряжения. На управляющий вывод тиристора поступает напряжение с фотоприемника оптопары. Под действием этого открывается соответствующий p-n переход, и силовой ключ замыкает цепь нагрузки.
  • Цепь защиты силового ключа, реализованная на варисторе, предназначена для защиты тиристора от перегрузок по напряжению.

Так как силовой полупроводник пропускает довольно большие токи, то часто его устанавливают на охлаждающий радиатор, отводящий излишнее тепло.

Типы классификации реле твердотельного

1. По виду напряжения, которое оно может коммутировать.

Твердотельное реле переменного тока в однофазных цепях:

  • когда нужно включать нагрузки резистивного вида либо индуктивности;
  • для трехфазных цепей, включенных «звездой» либо «треугольником», в том случае, когда каждая фаза подключается своим реле.

ТТР, которое управляет трехфазной сетью:

  • в такой цепи можно подключать и отключать всего лишь резистивного характера нагрузки;
  • одновременно коммутируют все виды включения трех фаз.

Твердотельные реле постоянного тока:

  • этим устройством хорошо управлять такой нагрузкой, которая работает на постоянном токе.

2. В зависимости от того с каким диапазоном электрического напряжения, которое присутствует на силовой части, может работать устройство коммутации.

ТТР, перекрывающее стандартный разброс напряжения:

  • когда нужно управлять переменными токами, доходящими до 380 В по величине напряжения.

Твердотельное реле, которое способно коммутировать в диапазоне токов постоянной полярности:

  • для управления в пределах от 20 до 250 В.

В зависимости от того, каким сигналом управляется:

  • постоянный вид тока при величине напряжения от 3 до 32 В;
  • переменный вид тока при величине напряжения от 90 до 250 В;
  • когда цепи нагрузки резистором сменного сопротивления управляются (ручной режим);
  • управление твердотельным реле аналоговым сигналом с величиной до 10 В.

3. По принципу коммутации.

ТТР, где применяется контроль перехода через ноль:

  • возможна коммутация нагрузок резисторного типа: лампы накаливания, элементы для нагревания;
  • коммутация емкостей: системы фильтров, которые выполняют сглаживающую функцию и др.;
  • подключение небольшой индуктивной нагрузки: соленоиды, электромагнитные клапаны.

Твердотельное реле этого типа позволяет сглаживать ток начального возрастания и снижать помехи электромагнитного характера, что уменьшает износ подключаемой нагрузки.

ТТР включения мгновенного (случайного):

  • подходят для нагрузок ТЭНов, вольфрамовых ламп;
  • коммутирует индуктивные нагрузки: электродвигатели малой мощности, трансформаторы.

Ттр для управления фазовым режимом

Служит не только для коммутации, но и для изменения напряжения в цепи нагрузки:

  • позволяет регулировать мощность элементов нагревательного типа;
  • можно изменять яркость свечения ламп накаливания;
  • дает возможность управлять оборотами двигателя.

Что нужно знать при выборе реле

Так как в режиме работы на элементах полупроводниковых (силовых ключах) происходят электрические потери, это выражается в интенсивном их нагреве. При повышении температуры уменьшается возможность пропускать ток устройством.

Конкретное реле может обеспечить заложенные в нем технические параметры при нагреве не более 40 градусов. При 65 градусах резко падает способность коммутации ТТР, и дальнейший нагрев приведет к выходу его из строя. Поэтому, подбирая твердотельное реле под нагрузку, необходимо брать его с запасом по току.

А в мощных силовых цепях следует ставить ТТР на радиаторы и устраивать системы принудительного охлаждения.

Также при подключении любой нагрузки в первый момент времени возникают ударные токи, которые в несколько раз, а иногда и на порядок превышают номинальный.

Характеристики нагрузок реле по пусковым токам

Когда осуществляется подключение твердотельного реле к нагрузке, нужно знать характеристики последней:

  • нагрузки активного характера (ТЭНовые нагреватели) создают незначительные токовые скачки, их можно нивелировать, применяя ТТР, где происходит включение в ноль;
  • осветительные приборы накаливания и лампы галогенного типа, где от 7 до 12 раз сквозь них проходит больший ток, чем номинальный;
  • лампы флуоресцентные на время до 10 секунд дают пульсации тока выше номинального в 5 раз, а то и на порядок;
  • лампы ртутные на время до пяти минут могут перегружать цепь токами, завышенными в 3 раза;
  • реле электромагнитные переменного электричества на время до двух периодов претерпевают скачки в 3-10 раз;
  • ток в катушках соленоида на 1-2 порядка превышает номинал за десятую долю секунды;
  • двигатели электрические за половину секунды дают прирост тока до 10 раз;
  • приборы высокоиндуктивного характера с сердечниками насыщения (трансформаторы, когда они работают вхолостую), включены в фазе ноля по напряжению, ток достигает скачков, до 20, а то и до 40 раз превышающих номинал за время в 0.05-0.20 секунды;
  • когда включены нагрузки емкостного характера в фазе около 90 градусов, ток превышает номинальный в 20-40 раз за время до 10 миллисекунд.

Твердотельное реле своими руками

Собирая схему реле в домашних условиях, главное, учитывать ударные токи подключаемой нагрузки и выбирать тиристоры и симисторы соответствующего запаса по мощности.

Для остальных частей схемы реле следует придерживаться рекомендаций:

  • для коммутации маленьких переменных токов лучше использовать симисторы, больших – тиристоры;
  • ставить для защиты силового ключа параллельно ему варистор или защитный диод (при коммутации индуктивной нагрузки);
  • перед диодным мостом на входе управляющей цепи ставить токоограничивающие резисторы;
  • последовательно оптрону нужно ставить токоограничивающее сопротивление, параллельно – сглаживающий конденсатор.

Преимущества твердотельных реле

ТТР не является громоздким устройством, занимающим большое пространство. Он также не имеет механически подвижных частей, что значительно повышает его надежность по сравнению с электромагнитными системами. Кроме этого, реле обеспечивает:

  • быструю коммутацию;
  • незначительный уровень помех в момент подключения нагрузки;
  • малую мощность потребления;
  • отсутствие разрядов дугового характера внутри корпуса;
  • стойкость к вибрациям.

Источник: https://www.syl.ru/article/298603/tverdotelnoe-rele-toka-upravlenie-podklyuchenie

Твердотельные реле

Сегодня мы видим как в бытовой электрике и промышленной автоматике происходит интенсивная замена обычных электромагнитных реле и пускателей на их электронные твердотельные аналоги.

Читайте также:  Лабораторный бп на основе psmr3010p

Твердотельное реле – это модульные полупроводниковые приборы, содержащие мощные силовые ключи на симисторных, тиристорных либо транзисторных структурах. Они применяются для замены традиционных электромагнитных реле и контакторов.

Производители

Компания ИнСАТ предлагает твердотельные реле следующих производителей:

  • Твердотельные реле KIPPRIBORКомпания KIPPRIBOR выпускает широкую номенклатуру твердотельных реле, рассчитанных на коммутацию как однофазных, так и трех фазных линий. В номенклатуре KIPPRIBOR представлены устройства для комутации переменного тока 40-440 В и постоянного тока 20-250 В. Максимальный комутируемый ток зависит от типа реле и лежит в диапазоне от 5А до  250А. В зависимости от модификации управление переключением осуществляется либо сигналом постоянного тока 3-32 В, либо сигналом переменного тока 90-250 В, либо сигналом от переменного резистора (аналоговое управление мощностью – ФИМ преобразование) 470-550 кОм.

Классификация

По типу нагрузки твердотельные реле делятся на однофазные и трехфазные. Широкий диапазон коммутируемого напряжения – 40…440 В позволяет использовать их для управления нагрузками в различных областях промышленности.

По типу управления можно выделить 4 группы:

  • управление напряжением постоянного тока (3…32 В);
  • правление напряжением переменного тока (90…250 В);
  • ручное управление выходным напряжением с помощью переменного резистора (470-560 кОм, 0,25-0,5 Вт);
  • ручное управление выходным напряжением с помощью аналогового сигнала 4-20 мА.

Различные варианты управляющих сигналов позволяют применять твердотельные реле в качестве коммутационных элементов в разнотипных системах автоматического управления.

По способу коммутации реле могут быть:

  • с контролем перехода через ноль. Применяются для коммутации резистивных (электрические нагревательные элементы, лампы накаливания), емкостных (помехоподавляющие сглаживающие фильтры, имеющие в своем составе конденсаторы) и слабоиндуктивных (катушки соленоидов, клапанов) нагрузок. При подаче управляющего сигнала, напряжение на выходе такого реле появляется в момент первого пересечения линейным напряжением нулевого уровня. Это позволяет уменьшить начальный бросок тока, снизить уровень создаваемых электромагнитных помех и, как следствие, увеличить срок службы управляемых с помощью данного реле устройст. Недостатком устройств данного типа является невозможность коммутации высокоиндуктивной нагрузки, когда cos φ

Источник: https://insat.ru/products/?category=1085

Твердотельное реле (SSR)

Твердотельное реле (ТТР) — это устройство, предназначенное для коммутации силовой нагрузки. Функционально оно ничем не отличается от обычного электромагнитного реле, но имеет другое устройство, характеристики и принцип действия. Этими особенностями обусловлены сферы, в которых использование твердотельных реле предпочтительнее, чем электромагнитных. Обо всём об этом далее по тексту…

Устройство и принцип работы

Твердотельное реле, как уже было сказано, предназначено для включения/выключения внешней нагрузки. Для этого оно имеет выходной контакт, который замыкается при подаче управляющего напряжения.

Однако, в отличие от электромагнитного реле, где выходной контакт — это два реальных металлических проводника, выходные контакты твердотельного реле выполнены на основе полупроводниковых компонентов (транзисторов, тиристоров или симисторов), то есть его выход — это электронный ключ.

Поскольку электронный ключ не может иметь нормально закрытое состояние, выход твердотельного реле всегда нормально-открытый.

Твердотельное реле имеет гальваническую развязку, то есть управляющая и коммутируемая цепи не связаны между собой электрически. Управляющий сигнал передаётся на электронный ключ с помощью встроенного оптрона.

Особенности твердотельного реле

  1. Меньшие габариты по сравнению с «электромагнитным собратом»
  2. Бесшумное переключение и работа
  3. Высокая надёжность и долгий срок службы
  4. Высокая скорость переключения (сравнима со скоростью света)
  5. Отсутствие эффекта искрения и подгорания контактов
  6. Сравнительно высокая стоимость
  7. Более чувствительны к перегрузкам, поэтому должны выбираться с большим коэффициентом запаса (2-4 раза для обычных нагрузок и 6-11 раз для устройств с большими пусковыми токами).

Характеристики твердотельного реле

  1. Тип управляющего напряжения. Это может быть постоянный или переменный ток. Так же стоить обратить внимание на диапазон управляющих напряжений. Например, для постоянного тока это может быть 3-32 В, а для переменного 80 -250 В.
  2. Тип коммутируемого напряжения.

    Аналогично управляющему напряжению может быть постоянным и переменным. Минимальные и максимальные значения коммутируемого напряжения также указываются в паспорте устройства.

  3. Максимальный ток нагрузки  —  выбирается сообразно с мощностью предполагаемой нагрузки.

  4. Количество фаз коммутируемого переменного напряжения — одно- или трёхфазные.

Области применения твердотельных реле

Исходя из принципа работы и особенностей твердотельных реле, можно сказать, что они применяются в тех случаях, когда требуется большое количество включений/выключений нагрузки за короткое время (высокая частота переключений). В таких системах обычные реле быстро вырабатывают свой ресурс и выходят из строя.

Твердотельные реле часто применяют для включения индуктивной нагрузки (например ТЭНы).

Кроме того, малые габариты и бесшумная работа, тоже могут стать причиной установки твердотельных реле.

Однако, не стоит забывать, что такие реле дороже, поэтому если можно обойтись обычным  электромагнитным реле, лучше так и сделать

Твердотельное реле постоянного тока

Используется для коммутации цепей постоянного тока. Как правило выдерживают достаточно широкий диапазон коммутируемого напряжения (порядка 5 — 230 В). В качестве электронного ключа используется транзистор.

Схема подключения:

Твердотельное реле переменного тока

Предназначены для коммутации цепей переменного тока. В качестве электронного ключа используется симистор или тиристор. Бывают однофазные и трёхфазные версии таких реле.

Реле твердотельное однофазное

Предназначено для коммутации однофазной нагрузки. Схема подключения похожа на схему в случае реле постоянного тока.

Реле твердотельное трёхфазное

Используются для коммутации трёхфазной нагрузки (например электродвигателей).

На входные контакты реле «приходят» три фазы питания, а при подаче управляющего сигнала эти фазы «появляются» на соответствующих выходных клеммах, к которым подключена нагрузка. На следующей схеме через трёхфазное реле запитаны три ТЭНа, соединённых звездой:

Для управления электродвигателями применяют специальные трёхфазные реле с реверсом.

Такое реле имеет три управляющих контакта. Один из них — общий, а два других в паре с ним образуют два управляющих входа. При подаче напряжения на первый, фазы коммутируются для прямого вращения электродвигателя, а при подаче «управляющей фазы» на другой вход — для обратного вращения.

Источник: http://lazysmart.ru/osnovy-avtomatiki/tverdotel-noe-rele-ustrojstvo-printsip-raboty-i-primenenie/

Твердотельное реле — DRIVE2

Доброго времени суток!
После переезда у меня появилась помещение, которое используется под кладовку. И часто я там забывал выключить свет.

Лампочка, хоть и энергосберегающая, но электрический счетчик ее все равно исправно считал, и рублики в счете за электричество так же увеличивались. Хоть и немного, но тем не менее. Если этого можно избежать, то почему бы и нет.

И здесь мне вспомнилась аналогия с автомобильной “незабудкой”, которая, наоборот, делала так, что свет не выключался бы тогда, когда надо.

И загорелось мне сделать аналог этой незабудки, но для включение света в маленькой кладовочке. Да не простое, а автоматическое. Т.е, открыл дверь, свет загорелся. Закрыл — свет погас. Собственно, первое, что просилось на ум — реле с датчиком движения. Потом подумал, что дороговато будет.

Потом смотрел на разные микропереключатели, которые могут сразу коммутировать 220-ти вольтную нагрузку. Но здесь будут идти силовые провода к микрику. Откинул вариант.Решил разделить задачу на две части — датчик на дверь и силовую часть. В качестве силовой части почти сразу же решил использовать твердотельное реле.

Например, что-то вроде подобного:

Штука компактная, достаточно мощная, чтобы не думать о том, что будет греться от потребления обычной лампы накаливания, будучи установленной прямо в корпус включателя света на стене. Гальваническая развязка от сети в уже есть, так что, все красиво и благородно.

Начал искать в магазинах города. В чипе-дейле за него просили сумму 1000+ рублей. Показалось не сильно здорово платить более килорубля за пару симисторов в одном корпусе. И вот тут я плотно подошел к вопросу о изготовлении твердотельного реле из желудей и спичек.

Итак, для того, чтобы изготовить реле из желудей и спичек нам понадобится, как это ни странно, желуди и спички. Шутка, конечно же. Нам понадобится симистор, оптопара, пара резисторов, моток проводов, геркон и магнит (ах, забегаю вперед!), отсек для двух или трех батареек, полевой транзистор.

Симистор был куплен там же, где не куплено настоящее твердотельное реле, цена его от 20 до 50 рублей, я взял 16-ти амперное, за 34. Оптопата и того дешевле, рублей 22, батарейный отсек тоже не дорог. Полевой N-канальный транзистор, если есть желание сэкономить 3 рубля, отрывается от неисправной (или исправной, но ненужной материнской платы).

Дальше читается мурзилка про симисторы и рисуется такая схема:

На схеме 2 квадрата с цифрами “1” и “2”. Первая цифра — это “драйвер геркона”. Вторая — “драйвер лампочки”, силовая исполнительная часть. Решил датчик открытия двери сделать на герконе и магните от жесткого диска.

Я не зря говорил про спички!

На картинке геркон на переключение (трехногий), а у меня был только на замыкание (т.н. с “нормально разомкнутыми контактами”), с двумя ножками. Если бы был в наличии на переключение, то квадратик с цифрой “1” можно было бы вообще упразднить за ненужностью. Но было то, что было, поэтому и левый квадрат. Как это работает.

Когда дверь закрыта, магнит давит на геркон, геркон замнут. Затвор транзистора жестко замкнут на землю через замкнутый геркон, следовательно, транзистор закрыт, ток через светодиод оптопары во втором квадрате не течет.

Как только магнит посредством двери начинает отодвигаться от геркона, его контакты размыкаются, тут же транзистор отпирается через резистор R1, светодиод в оптопаре начинает светить в инфракрасном диапазоне спектра.

Далее, этим светом отпирается оптосимистор в той же оптопате, начинает работать схема Z-перехода, и в момент пересечения переменным током оси “Х” открывается силовой симистор во втором квадрате. Лампочка в кладовке начинает гореть.

При закрывании двери все в обратной последовательности. Геркон замыкается, запирает транзистор, гаснет светодиод в оптопаре, симистор закрывается, лампочка освещения гаснет.

Питание драйвера геркона осуществляется от двух пальчиковых батареек, которые упакованы в батарейный отсек.

Монтаж всего этого был сделан навесной (городить ПП под полторы детали было лень).

Ресурса батареек хватит очень надолго. В ждущем, так сказать, режиме потребление определяется резистором R1, и составит 90 мкА. Не всякий миллиамперметр это сможет измерить ).
В рабочем режиме потребление будет зависеть от оптопары. Хоть в даташите на оптопару и написано, что она начинает работать от 15мА при напряжении 1.

3 Вольта, т.е, по сути, как обычный корпусной сигнальный светодиод, но по факту при сильно меньшем токе. С учетом того, что стоит токоограничительный резистор на 330 Ом, и при питании 2,2 Вольта (разряженные аккумуляторы-пальцы) наблюдалось стабильное включении, то это где-то меньше 5 мА. Батарейки быстрее помрут от саморазряда ).

В итоге, свет работает так, как и хотелось. Зажигается при открытии, гаснет при закрытии. Чистой экономии больше 1000 рублей.
И посему, всем мира и поменьше ненужных трат.

Источник: https://www.drive2.ru/b/524381/next

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector