Solid state relay: mga uri, praktikal na aplikasyon, mga diagram ng koneksyon

Ang mga klasikong starter at contactor ay unti-unting nagiging isang bagay ng nakaraan.Ang kanilang lugar sa automotive electronics, mga gamit sa sambahayan at automation ng industriya ay inookupahan ng mga solid-state relay - isang semiconductor device na walang anumang gumagalaw na bahagi.

Ang mga aparato ay may iba't ibang mga disenyo at mga diagram ng koneksyon, na tumutukoy sa kanilang saklaw ng aplikasyon. Bago gamitin ang aparato, kailangan mong maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito, alamin ang tungkol sa mga tampok ng pagpapatakbo at koneksyon ng iba't ibang uri ng mga relay. Ang mga sagot sa mga tanong sa itaas ay inilarawan nang detalyado sa ipinakita na artikulo.

Solid state relay device

Ang mga modernong solid-state relay (SSRs) ay mga modular na semiconductor device na nagsisilbing power electrical switch.

Ang mga pangunahing operating unit ng mga device na ito ay kinakatawan ng mga triac, thyristor o transistors. Ang mga SSR ay walang gumagalaw na bahagi, na nagpapaiba sa kanila sa mga electromechanical relay.

Pangunahing Solid State Relay Assemblies
Ang laki ng isang SSR ay higit na nakadepende sa maximum na kapasidad ng pagkarga at ang kakayahang mawala ang init sa pamamagitan ng heat transfer at convection (+)

Ang mga panloob ng mga device na ito ay maaaring mag-iba nang malaki depende sa uri ng load na kinokontrol at ang electrical circuit.

Kasama sa pinakasimpleng solid-state relay ang mga sumusunod na bahagi:

  • input unit na may mga piyus;
  • trigger circuit;
  • optical (galvanic) na paghihiwalay;
  • switching unit;
  • proteksiyon na mga circuit;
  • i-load ang exit node.

Ang SSR input node ay isang pangunahing circuit na may risistor na konektado sa serye. Ang isang fuse ay binuo sa circuit na ito bilang isang opsyon. Ang gawain ng input node ay upang makatanggap ng isang control signal at magpadala ng isang command sa mga switch na nagpapalipat-lipat ng load.

Sa alternating current, ang galvanic isolation ay ginagamit upang paghiwalayin ang control at main circuits. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng relay ay higit sa lahat ay nakasalalay sa disenyo nito. Ang trigger circuit na responsable para sa pagproseso ng input signal ay maaaring isama sa optical isolation unit o matatagpuan nang hiwalay.

Pinipigilan ng protective unit ang mga overload at error na mangyari, dahil kung masira ang device, maaaring mabigo din ang konektadong kagamitan.

Ang pangunahing layunin ng solid-state relay ay upang isara/buksan ang isang de-koryenteng network gamit ang mahinang signal ng kontrol. Hindi tulad ng mga electromechanical analogues, mayroon silang mas compact na hugis at hindi gumagawa ng mga katangian na pag-click sa panahon ng operasyon.

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng TTP

Ang pagpapatakbo ng isang solid state relay ay medyo simple. Karamihan sa mga SSR ay idinisenyo upang kontrolin ang automation sa 20-480 V network.

Schematic diagram ng pagpapatakbo ng isang solid-state relay
Binibigyang-daan ka ng optical isolation na lumikha ng mga control signal na may kaunting kapangyarihan, na mahalaga para sa mga sensor na tumatakbo mula sa mga autonomous power source (+)

Sa klasikong bersyon, ang katawan ng device ay may kasamang dalawang contact ng switched circuit at dalawang control wire. Maaaring magbago ang kanilang bilang habang dumarami ang bilang ng mga konektadong phase. Depende sa pagkakaroon ng boltahe sa control circuit, ang pangunahing pag-load ay inililipat o pinapatay ng mga elemento ng semiconductor.

Ang isang tampok ng solid-state relays ay ang pagkakaroon ng non-infinite resistance.Kung ang mga contact sa mga electromechanical na aparato ay ganap na naka-disconnect, pagkatapos ay sa mga solid-state na aparato ang kawalan ng kasalukuyang sa circuit ay sinisiguro ng mga katangian ng mga materyales ng semiconductor.

Samakatuwid, sa mga nakataas na boltahe, maaaring lumitaw ang maliliit na daloy ng pagtagas, na maaaring negatibong makaapekto sa pagpapatakbo ng mga konektadong kagamitan.

Pag-uuri ng mga solid state relay

Ang mga lugar ng aplikasyon ng mga relay ay iba-iba, samakatuwid ang kanilang mga tampok sa disenyo ay maaaring mag-iba nang malaki, depende sa mga pangangailangan ng isang partikular na awtomatikong circuit. Ang mga SSR ay inuri ayon sa bilang ng mga konektadong phase, uri ng operating kasalukuyang, mga tampok ng disenyo at uri ng control circuit.

Sa pamamagitan ng bilang ng mga konektadong phase

Ang mga solid-state relay ay ginagamit kapwa sa mga gamit sa sambahayan at sa industriyal na automation na may operating voltage na 380 V.

Samakatuwid, ang mga semiconductor device na ito, depende sa bilang ng mga phase, ay nahahati sa:

  • single-phase;
  • tatlong yugto.

Mga single-phase na SSR pinapayagan kang magtrabaho sa mga alon ng 10-100 o 100-500 A. Ang mga ito ay kinokontrol gamit ang isang analog signal.

Klasikong three-phase solid state relay
Inirerekomenda na ikonekta ang mga wire ng iba't ibang kulay sa three-phase relay upang maikonekta sila nang tama kapag nag-i-install ng kagamitan

Three Phase Solid State Relay ay may kakayahang magpasa ng kasalukuyang sa hanay ng 10-120 A. Ipinagpapalagay ng kanilang aparato ang isang nababaligtad na prinsipyo ng pagpapatakbo, na nagsisiguro sa pagiging maaasahan ng sabay-sabay na regulasyon ng ilang mga de-koryenteng circuit.

Kadalasan ang tatlong-phase na SSR ay ginagamit upang matiyak ang pagpapatakbo ng isang asynchronous na motor. Ang mga mabilis na piyus ay dapat isama sa electrical control circuit nito dahil sa mataas na agos ng agos.

Sa pamamagitan ng uri ng kasalukuyang operating

Ang mga solid state relay ay hindi maaaring i-configure o i-reprogram, kaya maaari lamang silang gumana nang normal sa loob ng isang partikular na hanay ng mga parameter ng elektrikal ng network.

Depende sa mga pangangailangan, ang mga SSR ay maaaring kontrolin ng mga de-koryenteng circuit na may dalawang uri ng kasalukuyang:

  • permanente;
  • mga variable.

Katulad nito, ang mga SSR ay maaaring uriin ayon sa uri ng aktibong boltahe ng pagkarga. Karamihan sa mga relay sa mga gamit sa sambahayan ay gumagana na may mga variable na parameter.

Solid State Relay para sa DC Current
Ang direktang kasalukuyang ay hindi ginagamit bilang pangunahing pinagmumulan ng kuryente sa anumang bansa sa mundo, kaya ang mga relay ng ganitong uri ay may makitid na saklaw ng aplikasyon.

Ang mga device na may pare-parehong control current ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagiging maaasahan at gumagamit ng boltahe na 3-32 V para sa regulasyon. Maaari silang makatiis ng malawak na hanay ng temperatura (-30..+70°C) nang walang makabuluhang pagbabago sa mga katangian.

Ang AC regulated relays ay may kontrol na boltahe na 3-32 V o 70-280 V. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang electromagnetic interference at mataas na bilis ng pagpapatakbo.

Sa pamamagitan ng mga tampok ng disenyo

Ang mga solid-state relay ay madalas na naka-install sa pangkalahatang electrical panel ng isang apartment, kaya maraming mga modelo ang may mounting block para sa pag-mount sa isang DIN rail.

Bilang karagdagan, mayroong mga espesyal na radiator na matatagpuan sa pagitan ng TSR at ng sumusuporta sa ibabaw. Pinapayagan ka nitong palamig ang aparato sa ilalim ng mataas na pagkarga, pinapanatili ang mga katangian ng pagganap nito.

Pag-mount ng SSR sa isang DIN rail
Ang relay ay naka-mount sa isang DIN rail higit sa lahat sa pamamagitan ng isang espesyal na bracket, na mayroon ding karagdagang pag-andar - inaalis nito ang labis na init sa panahon ng pagpapatakbo ng aparato

Inirerekomenda na mag-aplay ng isang layer ng thermal paste sa pagitan ng relay at radiator, na nagpapataas ng lugar ng contact at nagpapataas ng paglipat ng init. Mayroon ding mga TTP na idinisenyo para sa pangkabit sa dingding na may mga ordinaryong turnilyo.

Sa pamamagitan ng uri ng control scheme

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang adjustable na relay ng kagamitan ay hindi palaging nangangailangan ng agarang operasyon nito.

Samakatuwid, ang mga tagagawa ay nakabuo ng ilang mga SSR control scheme na ginagamit sa iba't ibang larangan:

  1. Kontrolin ang "sa pamamagitan ng zero". Ang ganitong uri ng solid-state relay control ay nagsasangkot ng operasyon lamang sa isang boltahe na halaga ng 0. Ito ay ginagamit sa mga device na may capacitive, resistive (heaters) at mahina na inductive (transformers) load.
  2. Instant. Ginagamit kapag kinakailangan upang patakbuhin ang relay nang husto kapag inilapat ang isang control signal.
  3. Phase. Kabilang dito ang pag-regulate ng output boltahe sa pamamagitan ng pagbabago ng mga parameter ng kasalukuyang kontrol. Ginagamit upang maayos na baguhin ang antas ng pag-init o pag-iilaw.

Naiiba din ang mga solid state relay sa marami pang iba, hindi gaanong makabuluhan, mga parameter. Samakatuwid, kapag bumili ng TSR, mahalagang maunawaan ang pamamaraan ng pagpapatakbo ng konektadong kagamitan upang mabili ang pinaka-angkop na aparato ng kontrol para dito.

Ang isang reserba ng kuryente ay dapat na ibigay, dahil ang relay ay may buhay sa pagpapatakbo na mabilis na natupok na may madalas na labis na karga.

Mga kalamangan at kawalan ng TTP

Ang mga solid state relay ay hindi walang kabuluhan na pinapalitan ang mga maginoo na starter at contactor mula sa merkado. Ang mga aparatong semiconductor na ito ay may maraming mga pakinabang sa kanilang mga electromechanical na katapat, na pinipilit ang mga mamimili na piliin ang mga ito.

Solid State Relay para sa PCB
Ang mga relay para sa microcircuits ay compact sa laki at lubos na limitado sa mga tuntunin ng maximum na daloy ng kasalukuyang. Ang mga ito ay naka-attach pangunahin sa pamamagitan ng paghihinang ng mga espesyal na binti

Kabilang sa mga pakinabang na ito ang:

  1. Mababang paggamit ng kuryente (90% mas mababa).
  2. Mga compact na dimensyon na nagpapahintulot sa mga device na ma-install sa limitadong espasyo.
  3. Mataas na bilis ng startup at shutdown
  4. Nabawasan ang ingay sa pagpapatakbo, walang mga pag-click na katangian ng isang electromechanical relay.
  5. Walang inaasahang maintenance.
  6. Mahabang buhay ng serbisyo salamat sa isang mapagkukunan ng daan-daang milyong mga operasyon.
  7. Salamat sa malawak na mga posibilidad para sa pagbabago ng mga elektronikong bahagi, pinalawak ng mga TSR ang mga lugar ng aplikasyon.
  8. Walang electromagnetic interference sa panahon ng operasyon.
  9. Ang pinsala sa mga contact dahil sa mechanical shock ay inalis.
  10. Kakulangan ng direktang pisikal na kontak sa pagitan ng control at switching circuit.
  11. Posibilidad ng regulasyon ng pagkarga.
  12. Ang pagkakaroon ng mga awtomatikong circuit sa mga pulsed SSR na nagpoprotekta laban sa mga overload.
  13. Posibilidad ng paggamit sa mga sumasabog na kapaligiran.

Ang ipinahiwatig na mga pakinabang ng solid-state relay ay hindi palaging sapat para sa normal na operasyon ng kagamitan. Iyon ang dahilan kung bakit hindi pa nila ganap na napapalitan ang mga electromechanical contactor.

Pagdepende sa kapasidad ng paglipat ng SSR sa temperatura
Para sa matatag na operasyon ng mga makapangyarihang solid-state relay, ang epektibong pag-alis ng init ay mahalaga, dahil sa matataas na temperatura ang boltahe ng pagkarga ay biglang nabaluktot (+)

Ang mga TTP ay mayroon ding mga disadvantage na pumipigil sa mga ito na magamit sa maraming kaso.

Ang mga disadvantages ay kinabibilangan ng:

  1. Kawalan ng kakayahan na patakbuhin ang karamihan sa mga device na may mga boltahe na higit sa 0.5 kV.
  2. Mataas na presyo.
  3. Ang pagiging sensitibo sa matataas na alon, lalo na sa mga circuit ng pagsisimula ng motor.
  4. Mga paghihigpit sa paggamit sa mga kondisyon ng mataas na kahalumigmigan.
  5. Kritikal na pagbaba sa mga katangian ng pagganap sa mga temperaturang mababa sa 30°C sa ibaba ng zero at sa itaas ng 70°C sa itaas ng 70°C.
  6. Ang compact case ay humahantong sa labis na pag-init ng device sa patuloy na mataas na load, na nangangailangan ng paggamit ng mga espesyal na passive o active cooling device.
  7. Posibilidad ng pagtunaw ng aparato dahil sa init sa panahon ng isang maikling circuit.
  8. Ang mga microcurrent sa saradong estado ng relay ay maaaring maging kritikal sa pagpapatakbo ng kagamitan. Halimbawa, ang mga fluorescent lamp na nakakonekta sa network ay maaaring pana-panahong kumikislap.

Kaya, ang mga solid state relay ay may ilang mga aplikasyon. Sa mga circuit ng mataas na boltahe na pang-industriya na kagamitan, ang kanilang paggamit ay mahigpit na limitado dahil sa hindi perpektong pisikal na katangian ng mga materyales ng semiconductor.

Gayunpaman, sa mga gamit sa sambahayan at industriya ng sasakyan, ang mga TTP ay sumasakop sa isang malakas na posisyon dahil sa kanilang mga positibong katangian.

Mga posibleng diagram ng koneksyon

Ang mga diagram ng koneksyon para sa mga solid-state na relay ay maaaring magkakaiba. Ang bawat de-koryenteng circuit ay binuo batay sa mga katangian ng konektadong pagkarga. Maaaring magdagdag ng mga karagdagang piyus, controllers at regulating device sa circuit.

Ang pinakasimpleng diagram ng koneksyon ng relay
Dahil sa ang katunayan na ang control at load circuits sa device ay hindi magkakapatong, ang kanilang mga de-koryenteng katangian ay maaaring mag-iba sa pamamagitan ng anumang mga parameter (+)

Ipapakita ng mga sumusunod ang pinakasimple at karaniwang mga diagram ng koneksyon ng SSR:

  • karaniwang bukas;
  • na may kaugnay na tabas;
  • karaniwang sarado;
  • tatlong yugto;
  • nababaligtad.

Karaniwang bukas (bukas) na circuit - isang relay kung saan ang load ay pinalakas sa pagkakaroon ng isang control signal. Iyon ay, ang konektadong kagamitan ay naka-off kapag ang mga input 3 at 4 ay de-energized.

 

Mga uri ng single-phase SSR connection circuits
Bago bumili ng relay, dapat mong tukuyin ang kinakailangang uri ng paunang estado nito (sarado o bukas) upang matiyak ang tamang operasyon ng konektadong kagamitan (+)

Karaniwang closed circuit — nangangahulugang isang relay kung saan ang load ay pinalakas sa kawalan ng isang control signal. Iyon ay, ang konektadong kagamitan ay nasa kondisyong gumagana kapag ang mga input 3 at 4 ay de-energized.

Mayroong isang diagram ng koneksyon para sa isang solid-state relay kung saan ang mga boltahe ng kontrol at pagkarga ay pareho. Ang pamamaraang ito ay maaaring gamitin nang sabay-sabay upang gumana sa mga network ng DC at AC.

Mga three-phase relay ay konektado ayon sa bahagyang magkakaibang mga prinsipyo. Ang mga contact ay maaaring konektado sa "Star", "Triangle" o "Star at Neutral" na mga configuration.

Mga opsyon sa koneksyon ng three-phase load
Ang pagpili ng isang three-phase relay connection circuit ay higit sa lahat ay nakasalalay sa mga katangian ng pagpapatakbo ng kagamitan na konektado dito bilang isang load

Binabaliktad ang mga solid state relay ginagamit sa mga de-koryenteng motor sa naaangkop na mode. Ang mga ito ay ginawa sa isang three-phase na bersyon at may kasamang dalawang control circuit.

Relay na may dalawang control loops
Kung mahalaga para sa relay na mapanatili ang polarity ng pagkonekta sa mga contact, kung gayon ang pagmamarka ay palaging nagpapahiwatig kung saan ikonekta ang phase at neutral

Kinakailangan na mag-ipon ng mga de-koryenteng circuit na may SSR pagkatapos lamang ng paunang pagguhit ng mga ito sa papel, dahil ang mga hindi wastong konektadong mga aparato ay maaaring mabigo dahil sa isang maikling circuit.

Praktikal na aplikasyon ng mga aparato

Ang saklaw ng paggamit ng mga solid-state relay ay medyo malawak. Dahil sa kanilang mataas na pagiging maaasahan at kakulangan ng pangangailangan para sa regular na pagpapanatili, sila ay madalas na naka-install sa mahirap maabot na mga lugar sa kagamitan.

Pagkonekta ng sensor ng temperatura sa isang relay
Sa maraming mga relay, ang pagkonekta sa mga control circuit wire ay nangangailangan ng polarity, na dapat isaalang-alang sa panahon ng pag-install ng kagamitan

Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ng TTP ay:

Sa pagtaas ng automation ng mga gamit sa bahay, ang mga solid-state na relay ay nagiging pangkaraniwan, at ang pagbuo ng mga teknolohiyang semiconductor ay patuloy na nagbubukas ng mga bagong lugar ng kanilang aplikasyon.

Kung ninanais, maaari mong i-assemble ang solid-state relay sa iyong sarili. Ang mga detalyadong tagubilin ay ibinigay sa Ang artikulong ito.

Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa

Tutulungan ka ng mga ipinakitang video na mas maunawaan ang pagpapatakbo ng mga solid-state relay at maging pamilyar sa kung paano ikonekta ang mga ito.

Praktikal na pagpapakita ng pagpapatakbo ng isang simpleng solid-state relay:

Pagsusuri ng mga uri at tampok ng solid-state relay:

Pagsubok sa operasyon at antas ng pag-init ng SSR:

Halos kahit sino ay maaaring mag-install ng isang de-koryenteng circuit na binubuo ng isang solid-state relay at isang sensor.

Gayunpaman, ang pagpaplano ng gumaganang circuit ay nangangailangan ng pangunahing kaalaman sa electrical engineering dahil ang mga maling koneksyon ay maaaring magresulta sa electric shock o short circuit. Ngunit bilang resulta ng mga tamang aksyon, maaari kang makakuha ng maraming kapaki-pakinabang na device sa pang-araw-araw na buhay.

Mayroon ka bang anumang idaragdag, o mayroon kang anumang mga katanungan tungkol sa pagkonekta at paggamit ng mga solid-state relay? Maaari kang mag-iwan ng mga komento sa publikasyon, lumahok sa mga talakayan at ibahagi ang iyong sariling karanasan sa paggamit ng mga naturang device. Ang contact form ay matatagpuan sa ibabang bloke.

Mga komento ng bisita
  1. Sergey

    At kung mayroon akong patuloy na pagbaba ng boltahe sa aking apartment, ano ang dapat kong gawin? Humigit-kumulang 180-250 V, ano ang gagawin at saan pupunta?

    • Dalubhasa
      Amir Gumarov
      Dalubhasa

      Sa katunayan, ito ay isang medyo karaniwang problema para sa maraming mga lugar sa mga lungsod sa buong post-Soviet space.Dahil mayroon kang isang apartment, ang problema ay may kaugnayan hindi lamang para sa iyo, ngunit marahil para sa buong pasukan, bahay o kahit na lugar. Samakatuwid, pinakamahusay na magsumite ng isang kolektibong aplikasyon upang maalis ang problema sa mga boltahe na surge.

      Ang mga kinatawan ng kumpanya kung saan mayroon kang kontrata para sa supply ng kuryente ay dapat harapin ang problemang ito. Gayundin, para sa hinaharap, ipinapayo ko sa iyo na gumamit ng mga stabilizer at mga relay ng boltahe, kasabay, at hindi hiwalay. Ang una ay epektibo sa mababang boltahe, at ang huli sa mataas na boltahe.

      Mga naka-attach na larawan:
Magdagdag ng komento

Pagpainit

Bentilasyon

Mga elektrisidad