Cietvielu relejs: veidi, praktiskais pielietojums, pieslēguma shēmas

Klasiskie starteri un kontakti pamazām kļūst par pagātni.Viņu vietu automobiļu elektronikā, sadzīves tehnikā un rūpnieciskajā automatizācijā ieņem cietvielu releji - pusvadītāju ierīce, kurai nav kustīgu daļu.

Ierīcēm ir dažāds dizains un savienojuma shēmas, kas nosaka to pielietojuma jomu. Pirms ierīces lietošanas ir jāsaprot tās darbības princips, jāiepazīstas ar dažādu veidu releju darbības un pieslēgšanas iezīmēm. Atbildes uz iepriekš minētajiem jautājumiem ir detalizēti aprakstītas iesniegtajā rakstā.

Cietvielu releja ierīce

Mūsdienu cietvielu releji (SSR) ir modulāras pusvadītāju ierīces, kas darbojas kā jaudas elektriskie slēdži.

Šo ierīču galvenās darbības vienības ir attēlotas ar triakiem, tiristori vai tranzistori. SSR nav kustīgu daļu, kas padara tos atšķirīgus no elektromehāniskajiem relejiem.

SSR izmērs lielā mērā ir atkarīgs no maksimālās kravnesības un spējas izkliedēt siltumu ar siltuma pārnesi un konvekciju (+)

Šo ierīču iekšpuse var ievērojami atšķirties atkarībā no regulējamās slodzes veida un elektriskās ķēdes.

Vienkāršākie cietvielu releji ietver šādus komponentus:

• ievades bloks ar drošinātājiem;
• sprūda ķēde;
• optiskā (galvaniskā) izolācija;
• komutācijas vienība;
• aizsardzības ķēdes;
• slodzes izejas mezgls.

SSR ievades mezgls ir primārā ķēde ar virknē savienotu rezistoru. Šajā ķēdē kā opcija ir iebūvēts drošinātājs. Ievadmezgla uzdevums ir saņemt vadības signālu un nosūtīt komandu slēdžiem, kas pārslēdz slodzi.

Ar maiņstrāvu tiek izmantota galvaniskā izolācija, lai atdalītu vadības un galvenās ķēdes. Releja darbības princips lielā mērā ir atkarīgs no tā konstrukcijas. Sprūda ķēde, kas ir atbildīga par ievades signāla apstrādi, var būt iekļauta optiskās izolācijas blokā vai novietota atsevišķi.

Aizsargvienība novērš pārslodzes un kļūdu rašanos, jo, ierīcei sabojājoties, var neizdoties arī pievienotā iekārta.

Cietvielu releju galvenais mērķis ir slēgt/atvērt elektrisko tīklu, izmantojot vāju vadības signālu. Atšķirībā no elektromehāniskajiem analogiem, tiem ir kompaktāka forma un tie darbības laikā nerada raksturīgus klikšķus.

TTP darbības princips

Cietvielu releja darbība ir diezgan vienkārša. Lielākā daļa SSR ir paredzēti automatizācijas kontrolei 20-480 V tīklos.

Optiskā izolācija ļauj izveidot minimālas jaudas vadības signālus, kas ir būtiski sensoriem, kas darbojas no autonomiem barošanas avotiem (+)

Klasiskajā versijā ierīces korpuss ietver divus komutācijas ķēdes kontaktus un divus vadības vadus. To skaits var mainīties, palielinoties pievienoto fāžu skaitam. Atkarībā no sprieguma klātbūtnes vadības ķēdē galvenā slodze tiek ieslēgta vai izslēgta ar pusvadītāju elementiem.

Cietvielu releju iezīme ir bezgalīgas pretestības klātbūtne.Ja elektromehāniskajās ierīcēs kontakti ir pilnībā atslēgti, tad cietvielu ierīcēs strāvas neesamību ķēdē nodrošina pusvadītāju materiālu īpašības.

Tāpēc pie paaugstināta sprieguma var parādīties nelielas noplūdes strāvas, kas var negatīvi ietekmēt pievienoto iekārtu darbību.

Cietvielu releju klasifikācija

Releju pielietošanas jomas ir dažādas, tāpēc to konstrukcijas īpašības var ievērojami atšķirties atkarībā no konkrētās automātiskās shēmas vajadzībām. SSR klasificē pēc pieslēgto fāžu skaita, darba strāvas veida, konstrukcijas iezīmēm un vadības ķēdes veida.

Pēc savienoto fāžu skaita

Cietvielu relejus izmanto gan sadzīves tehnikā, gan rūpnieciskajā automatizācijā ar darba spriegumu 380 V.

Tāpēc šīs pusvadītāju ierīces atkarībā no fāžu skaita tiek sadalītas:

• vienfāzes;
• trīsfāzu.

Vienfāzes SSR ļauj strādāt ar strāvām 10-100 vai 100-500 A. Tos kontrolē, izmantojot analogo signālu.

Trīsfāzu relejam ieteicams pieslēgt dažādu krāsu vadus, lai, uzstādot iekārtu, tos varētu pareizi pieslēgt

Trīsfāzu cietvielu releji spēj novadīt strāvu diapazonā no 10-120 A. To ierīcei ir reversīvs darbības princips, kas nodrošina vairāku elektrisko ķēžu vienlaicīgas regulēšanas uzticamību.

Bieži vien, lai nodrošinātu asinhronā motora darbību, tiek izmantoti trīsfāzu SSR. Tā elektriskās vadības ķēdē ir jāiekļauj ātri drošinātāji, jo ir lielas ieslēgšanas strāvas.

Pēc darba strāvas veida

Cietvielu relejus nevar konfigurēt vai pārprogrammēt, tāpēc tie var normāli darboties tikai noteiktā tīkla elektrisko parametru diapazonā.

Atkarībā no vajadzībām SSR var vadīt ar elektriskām ķēdēm ar divu veidu strāvu:

• pastāvīgs;
• mainīgie.

Līdzīgi SSR var klasificēt pēc aktīvās slodzes sprieguma veida. Lielākā daļa sadzīves tehnikas releju darbojas ar mainīgiem parametriem.

Līdzstrāva netiek izmantota kā galvenais elektroenerģijas avots nevienā pasaules valstī, tāpēc šāda veida relejiem ir šaura pielietojuma joma

Ierīces ar pastāvīgu vadības strāvu raksturojas ar augstu uzticamību un regulēšanai izmanto spriegumu 3-32 V. Tās spēj izturēt plašu temperatūras diapazonu (-30..+70°C) bez būtiskām raksturlielumu izmaiņām.

Maiņstrāvas regulētajiem relejiem vadības spriegums ir 3-32 V vai 70-280 V. Tiem raksturīgi zemi elektromagnētiskie traucējumi un liels darbības ātrums.

Pēc dizaina iezīmēm

Cietvielu releji bieži tiek uzstādīti dzīvokļa vispārējā elektriskajā panelī, tāpēc daudziem modeļiem ir montāžas bloks montāžai uz DIN sliedes.

Turklāt ir īpaši radiatori, kas atrodas starp TSR un atbalsta virsmu. Tie ļauj atdzesēt ierīci zem lielas slodzes, saglabājot tās veiktspējas īpašības.

Relejs tiek montēts uz DIN sliedes galvenokārt caur speciālu kronšteinu, kuram ir arī papildu funkcija - tas noņem lieko siltumu ierīces darbības laikā

Starp releju un radiatoru ieteicams uzklāt termopastas slāni, kas palielina kontakta laukumu un palielina siltuma pārnesi. Ir arī TTP, kas paredzēti stiprināšanai pie sienas ar parastajām skrūvēm.

Pēc kontroles shēmas veida

Iekārtas regulējamā releja darbības princips ne vienmēr prasa tā tūlītēju darbību.

Tāpēc ražotāji ir izstrādājuši vairākas SSR kontroles shēmas, kuras tiek izmantotas dažādās jomās:

1. Kontrole "caur nulli". Šāda veida cietvielu releja vadība ietver darbību tikai ar sprieguma vērtību 0. To izmanto ierīcēs ar kapacitatīvu, rezistīvu (sildītāji) un vāju induktīvu (transformatoru) slodzi.
2. Tūlītēja. Izmanto, ja ir nepieciešams strauji darbināt releju, kad tiek pielietots vadības signāls.
3. Fāze. Tas ietver izejas sprieguma regulēšanu, mainot vadības strāvas parametrus. Izmanto, lai vienmērīgi mainītu apkures vai apgaismojuma pakāpi.

Cietvielu releji atšķiras arī ar daudziem citiem, mazāk nozīmīgiem parametriem. Tāpēc, iegādājoties TSR, ir svarīgi izprast pieslēgtās iekārtas darbības shēmu, lai iegādātos tai atbilstošāko vadības ierīci.

Jānodrošina jaudas rezerve, jo relejam ir darba mūžs, kas ātri tiek iztērēts pie biežas pārslodzes.

TTP priekšrocības un trūkumi

Cietvielu releji ne velti aizstāj parastos starterus un kontaktorus no tirgus. Šīm pusvadītāju ierīcēm ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar elektromehāniskajām ierīcēm, kas liek patērētājiem tās izvēlēties.

Mikroshēmu releji ir kompakta izmēra un ļoti ierobežoti maksimālās strāvas plūsmas ziņā. Tie ir piestiprināti galvenokārt, lodējot īpašas kājas

Šīs priekšrocības ietver:

1. Zems enerģijas patēriņš (90% mazāks).
2. Kompakti izmēri, kas ļauj uzstādīt ierīces ierobežotās vietās.
3. Augsts palaišanas un izslēgšanas ātrums
4. Samazināts darbības troksnis, nav elektromehāniskajam relejam raksturīgo klikšķu.
5. Apkope nav gaidāma.
6. Ilgs kalpošanas laiks, pateicoties simtiem miljonu operāciju resursam.
7. Pateicoties plašajām elektronisko komponentu modifikācijas iespējām, TSR ir paplašinājušas pielietojuma jomas.
8. Darbības laikā nav elektromagnētisku traucējumu.
9. Kontaktu bojājumi mehāniskā trieciena dēļ tiek novērsti.
10. Tieša fiziska kontakta trūkums starp vadības un komutācijas ķēdēm.
11. Slodzes regulēšanas iespēja.
12. Automātisko ķēžu klātbūtne impulsa SSR, kas aizsargā pret pārslodzēm.
13. Iespēja izmantot sprādzienbīstamā vidē.

Norādītās cietvielu releju priekšrocības ne vienmēr ir pietiekamas normālai iekārtas darbībai. Tāpēc tie vēl nav pilnībā nomainījuši elektromehāniskos kontaktorus.

Jaudīgu cietvielu releju stabilai darbībai svarīga ir efektīva siltuma izkliede, jo paaugstinātā temperatūrā slodzes spriegums ir strauji izkropļots (+)

TTP ir arī trūkumi, kas neļauj tos izmantot daudzos gadījumos.

Trūkumi ietver:

1. Nespēja darbināt lielāko daļu ierīču ar spriegumu virs 0,5 kV.
2. Augsta cena.
3. Jutība pret lielām strāvām, īpaši motora palaišanas ķēdēs.
4. Ierobežojumi lietošanai augsta mitruma apstākļos.
5. Kritisks veiktspējas raksturlielumu samazinājums temperatūrā zem 30°C zem nulles un virs 70°C virs 70°C.
6. Kompaktais korpuss noved pie pārmērīgas ierīces uzkarsēšanas pie nemainīgi lielām slodzēm, kas prasa īpašu pasīvo vai aktīvās dzesēšanas ierīču izmantošanu.
7. Iespēja izkausēt ierīci siltuma dēļ īssavienojuma laikā.
8. Mikrostrāvas releja slēgtā stāvoklī var būt ļoti svarīgas iekārtas darbībai. Piemēram, tīklam pievienotās dienasgaismas spuldzes var periodiski mirgot.

Tādējādi cietvielu relejiem ir noteiktas pielietošanas iespējas. Augstsprieguma rūpniecisko iekārtu ķēdēs to izmantošana ir krasi ierobežota pusvadītāju materiālu nepilnīgo fizikālo īpašību dēļ.

Tomēr sadzīves tehnikas un automobiļu rūpniecībā TTP ieņem spēcīgas pozīcijas to pozitīvo īpašību dēļ.

Iespējamās savienojuma shēmas

Cietvielu releju pieslēguma shēmas var būt ļoti dažādas. Katra elektriskā ķēde ir veidota, pamatojoties uz pievienotās slodzes īpašībām. Ķēdei var pievienot papildu drošinātājus, kontrolierus un regulēšanas ierīces.

Sakarā ar to, ka ierīces vadības un slodzes ķēdes nepārklājas, to elektriskie raksturlielumi var atšķirties pēc jebkuriem parametriem (+)

Tālāk tiks parādītas vienkāršākās un izplatītākās SSR savienojuma shēmas:

• parasti atvērts;
• ar saistīto kontūru;
• parasti slēgts;
• trīsfāzu;
• atgriezenisks.

Parasti atvērta (atvērta) ķēde - relejs, kurā slodze tiek ieslēgta vadības signāla klātbūtnē. Tas nozīmē, ka pievienotā iekārta tiek izslēgta, kad 3. un 4. ieeja ir atslēgta.

Pirms releja iegādes ir jānosaka nepieciešamais tā sākotnējā stāvokļa veids (slēgts vai atvērts), lai nodrošinātu pareizu pievienotā aprīkojuma darbību (+)

Parasti slēgta ķēde — ir relejs, kurā slodze tiek iedarbināta, ja nav vadības signāla. Tas nozīmē, ka pievienotā iekārta ir darba stāvoklī, kad 3. un 4. ieeja ir atslēgta.

Ir pieslēguma shēma cietvielu relejam, kurā vadības un slodzes spriegumi ir vienādi. Šo metodi var izmantot vienlaikus darbam līdzstrāvas un maiņstrāvas tīklos.

Trīsfāzu releji ir savienoti pēc nedaudz atšķirīgiem principiem. Kontaktus var savienot konfigurācijās “Zvaigzne”, “Trijstūris” vai “Zvaigzne un neitrāls”.

Trīsfāzu releja savienojuma shēmas izvēle lielā mērā ir atkarīga no tā aprīkojuma darbības īpašībām, kas tai pievienota kā slodze

Reversie cietvielu releji izmanto elektromotoros atbilstošā režīmā. Tie tiek ražoti trīsfāzu versijā un ietver divas vadības cilpas.

Ja relejam ir svarīgi saglabāt kontaktu pieslēgšanas polaritāti, tad marķējums vienmēr norāda, kur savienot fāzi un neitrālu

Elektriskās ķēdes ar SSR ir nepieciešams montēt tikai pēc to iepriekšējas uzzīmēšanas uz papīra, jo nepareizi pievienotās ierīces var neizdoties īssavienojuma dēļ.

Ierīču praktiskā pielietošana

Cietvielu releju izmantošanas joma ir diezgan plaša. To augstās uzticamības un regulāras apkopes trūkuma dēļ tie bieži tiek uzstādīti grūti sasniedzamās aprīkojuma vietās.

Daudzos relejos vadības ķēdes vadu pievienošana prasa polaritāti, kas jāņem vērā iekārtu uzstādīšanas laikā

Galvenās TTP piemērošanas jomas ir:

• termoregulācijas sistēma, izmantojot sildelementus;
• stabilu temperatūru uzturēšana tehnoloģiskajos procesos;
• transformatoru kontrole;
• apgaismojuma regulēšana;
• kustības sensoru ķēdes, apgaismojums, fotosensori ielu apgaismojumam un tā tālāk.;
• elektromotora vadība;
• nepārtrauktās barošanas avoti.

Pieaugot sadzīves tehnikas automatizācijai, cietvielu releji kļūst arvien izplatītāki, un pusvadītāju tehnoloģiju attīstība pastāvīgi paver jaunas to pielietojuma jomas.

Ja vēlaties, varat pats salikt cietvielu releju. Sīki izstrādātas instrukcijas ir sniegtas Šis raksts.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Piedāvātie video palīdzēs labāk izprast cietvielu releju darbību un iepazīties ar to savienošanu.

Vienkārša cietvielu releja darbības praktiska demonstrācija:

Cietvielu releju veidu un īpašību analīze:

SSR darbības un sildīšanas pakāpes pārbaude:

Gandrīz ikviens var uzstādīt elektrisko ķēdi, kas sastāv no cietvielu releja un sensora.

Tomēr, plānojot darba ķēdi, ir nepieciešamas pamatzināšanas elektrotehnikā, jo nepareizi savienojumi var izraisīt elektriskās strāvas triecienu vai īssavienojumu. Bet pareizu darbību rezultātā jūs varat iegūt daudz noderīgu ierīču ikdienas dzīvē.

Vai jums ir kaut kas jāpievieno, vai jums ir kādi jautājumi par cietvielu releju pievienošanu un izmantošanu? Jūs varat atstāt komentārus par publikāciju, piedalīties diskusijās un dalīties savā pieredzē par šādu ierīču lietošanu. Kontaktforma atrodas apakšējā blokā.