Apakah penyataan keadaan pepejal dan cara menggunakannya dengan betul

Dalam semua litar elektrik perlu menghidupkan dan mematikan alat dan peranti. Untuk melakukan ini, gunakan peranti pensuisan, ia boleh sama ada suis atau suis mudah, atau relay, contactors, dll. Hari ini kita akan mempertimbangkan salah satu peranti sedemikian - relay keadaan pepejal, bercakap tentang apa yang ia suka untuk memilih dan menyambung ke litar kawalan beban.

Apa ini?

Relay keadaan pepejal Adakah peranti dibina di atas unsur semikonduktor dan suis kuasa, seperti triac, transistor bipolar atau MOS. Dalam sumber bahasa Inggeris, geganti keadaan pepejal dipanggil SSR dari Relay Negeri Pepejal (yang dalam terjemahan harfiah bersamaan dengan nama Rusia).

Suka pada geganti elektromagnetik dan peranti penukaran lain, mereka direka untuk mengawal isyarat lemah dengan beban dengan voltan atau arus yang lebih tinggi.

Perbezaan dari geganti elektromagnetik

Relay konvensional, seperti semua peranti penukaran elektromagnetik, berfungsi seperti berikut - terdapat gegelung yang arus dibekalkan dari sistem kawalan atau stesen butang tekan. Akibat arus mengalir melalui gegelung, medan magnet muncul, yang menarik tangan dengan kumpulan kenalan. Selepas itu, hubungan rapat dan arus mengalir ke dalam beban melalui mereka.

Negara-negara pepejal tidak mempunyai gegelung kawalan dan tiada kumpulan kenalan bergerak. Apa yang ada di dalam keadaan geganti padat anda boleh lihat di bawah. Di dalamnya, seperti yang dinyatakan di atas, bukannya kenalan kuasa, suis semikonduktor digunakan: transistor, triac, thyristor dan lain-lain, bergantung kepada aplikasi (sebelah kanan foto).

Ini adalah perbezaan utama antara relay semikonduktor dan satu elektromagnetik. Dalam hal ini, keadaan pepejal mempunyai hayat perkhidmatan yang jauh lebih lama, kerana tidak ada haus mekanikal kumpulan kenalan, ia juga perlu diperhatikan bahawa kelajuan gegelung semikonduktor lebih tinggi daripada yang elektromagnetik.

Sebagai tambahan kepada ketiadaan pakaian mekanikal, tidak ada bunga api atau arka semasa beralih, serta bunyi dari kesan kenalan semasa beralih. Dengan cara ini, jika tidak ada percikan api dan busur pelepasan semasa beralih, geganti keadaan pepejal boleh berfungsi di dalam bilik letupan.

Perbandingan

Kelebihan geganti keadaan pepejal berbanding relay elektromagnetik adalah seperti berikut:

1. Ketiadaan ketenangan.

2. Terdapat bukti bahawa MTBF mereka perintah 10 bilion suis, iaitu 1000 atau lebih kali sumber relay elektromagnetik.

3. Jika untuk relay elektromagnet, voltan lonjakan praktikal tidak mengerikanmaka litar elektronik geganti semikonduktor dalam kebanyakan kes gagaljika tiada keputusan litar dibuat untuk mengehadkan denyutan ini. Oleh itu, membandingkan alat-alat ini dengan bilangan penukaran tidak selalu betul.

4. Prestasi Relay semikonduktor adalah pecahan dan unit milisaat, manakala relay elektromagnet mempunyai 50 ms hingga 1 s.

5. Penggunaan tenaga adalah 95% lebih rendah daripada penggunaan gegelung analog elektromagnetik.

Walau bagaimanapun, kelebihan ini dilindungi oleh beberapa kelemahan:

• Semikonduktor menyalakan haba semasa operasi. Kuasa yang sama dengan produk kejatuhan voltan merentasi suis kuasa (daripada perintah 2 volt) dan arus yang mengalir melaluinya dilepaskan ke dalam haba;

• Apabila beban muatan dan litar pendek terdapat kebarangkalian yang tinggi terhadap kegagalan suis kuasa, kapasiti muatan biasanya 10In untuk 10 ms - satu tempoh dalam rangkaian dengan kekerapan 50 Hz (mungkin berbeza bergantung pada komponen yang digunakan);

• Pemutus litar, kemungkinan besar, tidak akan mempunyai masa untuk perjalanan sebelum relay gagal semasa litar pintas;

• Sekiranya berlaku tegasan lonjakan (lonjakan kuasa) - hayat perkhidmatan geganti keadaan pepejal boleh berakhir dengan serta-merta.

• Relay keadaan pepejal mempunyai kebocoran arus (sehingga 7-10 mA) sehubungan dengan ini, jika mereka berada dalam litar kawalan, sebagai contoh, lampu LED - yang kedua akan berkelip sama dengan situasi dengan suis lampu latar. Oleh itu, akan ada voltan pada wayar fasa walaupun geganti diputuskan!

Jadual berikut menunjukkan ciri-ciri umum relay keadaan pepejal daripada siri TSR (tiga fasa) dan siri SSR (fasa tunggal) daripada pengilang "FOTEK" (dengan cara ini, yang paling biasa). Pada dasarnya, pengeluar lain akan mempunyai spesifikasi produk serupa atau serupa.

Rintangan penebat

> 50 MΩ / 500V DC

Input / output kekuatan dielektrik

Menahan 2.5 kV AC selama 1 minit

Perjalanan semasa

Tidak melebihi 7.5 mA

Keupayaan beban

Sehingga 10 arus berkadar dalam tempoh 10 ms

Kaedah penukaran

Apabila melintasi sifar (dalam model untuk arus berselang) atau dengan serta-merta melalui optocoupler (untuk arus terus)

Perlindungan terbina dalam

Siri SSR-F mempunyai fius diganti

Spesies

Relay keadaan pepejal boleh dikelaskan:

• Mengikut jenis semasa (malar atau bergantian);

• Dengan kekuatan semasa (kuasa rendah, kuasa);

• Mengikut kaedah pemasangan;

• Dengan voltan;

• Dengan bilangan fasa;

• Mengikut jenis isyarat kawalan (secara langsung atau bersilih ganti, input analog untuk mengawal perintang berubah, dalam litar 4-20 mA, dan sebagainya).

• Mengikut jenis pensuisan - beralih apabila voltan melepasi sifar (dalam litar AC), atau bertukar oleh isyarat kawalan (untuk menyesuaikan kuasa, sebagai contoh).

Oleh itu, dengan bilangan fasa terdapat relay tunggal dan tiga fasa. Tetapi jenis isyarat kawalan jauh lebih banyak. Bergantung kepada peranti dalaman, relay keadaan pepejal boleh dikawal dengan sama ada voltan malar atau voltan berselang.

Relay keadaan pepejal yang paling biasa yang dikawal oleh voltan malar dalam julat dari 3 hingga 32 volt. Dalam kes ini, magnitud voltan dikawal sepatutnya dalam julat ini, dan tidak sama dengan apa-apa nilai tertentu daripadanya, yang sangat mudah apabila digabungkan ke dalam sistem dengan voltan yang berbeza.

Terdapat juga relay semikonduktor, untuk kawalan yang mana isyarat analog digunakan:

• 4-20 mA;

• 0-10 volt arus terus;

• Perintang boleh ubah 470-560 kOhm.

Dalam kes ini, geganti sedemikian boleh digunakan untuk mengawal kuasa pada peranti yang bersambung, mengikut prinsip kawalan fasa. Prinsip pelarasan yang sama digunakan dalam dimmer rumah untuk pencahayaan.

Dalam jadual di bawah, anda melihat jenis isyarat kawalan geganti keadaan pepejal dengan kaedah kawalan fasa dari IMPULS.

Perhatikan huruf terakhir tanda (LA, VD, VA), bagi kebanyakan pengeluar mereka adalah sama, dan mereka berkata, hanya mengenai jenis isyarat.

Seperti yang telah disebutkan, dalam geganti kawalan fasa, bergantung pada magnitud isyarat kawalan, perubahan voltan keluaran, yang ditunjukkan dalam graf di bawah.

Relay sedemikian boleh diiktiraf oleh imej bersyarat berhampiran terminal input, contohnya, gambar di bawah menunjukkan bahawa perintang variabel 470-560 kOhm disambungkan ke input.

Terdapat juga geganti keadaan pepejal dengan isyarat kawalan dari rangkaian 220V AC, seperti ditunjukkan di bawah. Mereka sesuai untuk digunakan sebagai pengganti bagi penghubung kuasa rendah atau relay elektromagnetik.

Menandai dan jenis kawalan

Untuk menentukan "fasa" geganti, gunakan simbol-simbol pada permulaan penandaan:

• SSR - fasa tunggal;

• TTR - tiga fasa.

Yang setara dengan peranti pole tunggal dan tiga pole.

Kekuatan semasa juga disulitkan, contohnya, FOTEK menunjukkannya dalam bentuk: Pxx

Di mana "xx" adalah amperes semasa, contohnya, P03 - 3 amperes, dan P10 - 10 amperes.

Jika menandakan mengandungi huruf H, maka relay ini dimaksudkan untuk menukar overvoltage.

Dalam penandaan, data mengenai jenis kawalan ditunjukkan dalam aksara terakhir, ia mungkin berbeza dari satu pengeluar ke yang lain, tetapi selalunya ia mempunyai bentuk dan makna ini (data dikumpulkan dari pengeluar yang berbeza):

• VA - perintang pembolehubah 470-560kOhm / 2W (kawalan fasa);

• LA - 4-20mA isyarat analog (kawalan fasa);

• VD - isyarat analog 0-10V DC (kawalan fasa);

• ZD - mengendalikan 10-30V DC (bertukar ketika pergi melalui sifar);

• ZD3 - mengawal 3-32V DC (bertukar ketika pergi melalui sifar);

• ZA2 - mengawal 70-280V AC (bertukar ketika pergi melalui sifar);

• DD3 - mengawal isyarat DC 3-32V oleh litar semasa langsung (voltan DC switching);

• Kawalan isyarat DA - DC, penukaran litar AC.

• AA - kawalan isyarat AC (220V), pensuisan litar AC.

Mari kita amalkan dalam amalan, katakanlah anda melihat produk seperti seperti di bawah, dan ingin tahu apa itu.

Jika anda mengkaji dengan teliti inskripsi berhampiran terminal untuk menyambung wayar, ia akan menjadi jelas bahawa ini adalah relay untuk mengawal litar AC dari 90 hingga 480 volt, manakala kawalan juga berlaku dengan arus bolak dengan voltan dari 80 hingga 250 volt.

Sekiranya tanda hanya dapat dilihat, maka: "SSR" adalah fasa tunggal; "-10" - nilai arus 10 amp; "AA" - kawalan AC, penukaran AC; "H" - untuk menukar voltan tinggi dalam litar kuasa - sehingga 480V (jika tidak ada H, ia akan sampai 380-400V).

Dan untuk menyatukan dan memahami dengan lebih baik, pelajari jadual berikut dengan tanda dan ciri-ciri geganti keadaan pepejal.

Peranti

Litar dalaman relay keadaan pepejal bergantung pada arus yang direka untuk (terus atau bergantian) dan jenis isyarat untuk mengawalnya. Mari kita pertimbangkan beberapa daripada mereka.

Mari kita mulakan dengan geganti, yang dikawal oleh arus terus dan bergerak ketika pergi ke sifar. Mereka kadang-kadang dipanggil "Z-jenis gegelung pepejal negeri."

Di sini, pin 3-4 adalah input isyarat kawalan, yang menggunakan kawalan optocoupler, yang digunakan untuk pengasingan galvanik input dan litar output.

Blok yang mengawal peralihan melalui 0, atau seperti yang dipanggil Litar Litar Zero, memantau fasa voltan di sesalur dan apabila ia melalui sifar ia menjadikan litar bertukar (hidup atau mati). Kaedah ini juga dipanggil Tukar Voltan Zero, ia membolehkan untuk mengurangkan arus masuk apabila diaktifkan (kerana voltan pada masa ini sama dengan sifar) dan lonjakan induksi diri EMF apabila beban diputuskan.

Sesuai untuk mengawal beban rintangan, kapasitif dan induktif. Tidak sesuai untuk mengawal beban induktif tinggi (dengan kos cos <0.5), seperti transformer melahu. Juga, kaedah kawalan ini tidak mengganggu sesalur kuasa semasa menukar. Di bawah ini anda melihat gambarajah isyarat kawalan, voltan utama dan arus beban dengan kaedah kawalan ini.

Secara skematik, ini dilaksanakan seperti berikut:

Di sini, voltan daripada rangkaian dibekalkan ke blok dengan triac dan blok yang menjejaki peralihan melalui sifar. Elemen Q1, R3, R4, R5, C4 pada blok voltan tinggi pembukaan thyristor T2, yang mengawal kuasa triac T1. Kemudian beralih hanya dengan voltan yang hampir kepada sifar. Litar masukan dibuat pada U1 - sebuah optocoupler transistor, yang membekalkan isyarat kepada elektrod kawalan pemandu triac T2, melalui Q2.

Relay sejurus diatur agak berbeza daripada relay bertukar apabila menyeberangi sifar. Mereka tidak mempunyai kasino ZCC.

Apabila mengawal AC, litar berbeza hanya dengan kehadiran pada input penyearah (jambatan diode).

Dan ketika menukar litar DC, triac diganti oleh transistor.

Terdapat juga relay sejagat untuk arus langsung dan berselang-seli, di mana satu pemasangan transistor digunakan. Secara umum, terdapat banyak litar peringkat keluaran geganti keadaan pepejal, berikut adalah contoh litar pelbagai model dari pengeluar seperti Rectifier Antarabangsa.

Dalam relay dengan kaedah kawalan fasa, keadaan agak berbeza. Seperti dimmer, ia boleh menyesuaikan kuasa beban (voltan keluaran), untuk ini isyarat analog digunakan untuk input - voltan, semasa, atau rintangan berselang terhubung. Sebagai elemen kuasa, thyristor digunakan di sini.Tetapi perlu diingat bahawa disebabkan kaedah penyesuaian ini, gangguan berlaku dalam rangkaian, untuk menindas penapis rangkaian mana yang menggunakan mode biasa yang dicekik, tetapi ini adalah topik yang sama sekali berbeza.

Anda boleh melihat perbezaan dalam bertukar apabila pergi melalui sifar dari fasa beralih dalam angka di bawah.

Ciri rajah sambungan dan penggunaan

Malah, gambarajah sambungan geganti keadaan pepejal hampir tidak berbeza dengan yang konvensional. Bagaimana hendak menyambung? Baiklah.

Jika anda perlu menggantikan relay konvensional 220V dengan kawalan 220V AC, gunakan gambarajah berikut, sebagai contoh LDG LDSSR-10AA-H. Rajah contohnya menunjukkan sambungan melalui suis konvensional atau suis toggle. Sebaliknya, isyarat membolehkan boleh dibekalkan dari termostat, pengawal, dan peranti lain.

Sekiranya anda perlu mengawal litar 220V menggunakan isyarat voltan rendah, anda boleh menggunakan FOTEK HPR-80AA.

Dalam litar ini, bekalan kuasa 12VDC digunakan sebagai sumber arus langsung voltan rendah, yang digunakan secara meluas sebagai bekalan kuasa untuk jalur LED. Dengan cara ini, anda juga boleh mengawal penyerahan keadaan pepejal tersebut dengan menggunakan voltan dari pengecas telefon bimbit ke input, kerana keluarannya adalah 5V, yang lebih daripada isyarat minimum 3V.

Perhatikan juga bahawa voltan kawalan mesti diputuskan sepenuhnya, kerana setiap relay mempunyai parameter tertentu di mana ia beroperasi, contohnya, voltan di atas adalah kira-kira 1 volt, dan ia boleh bergerak tidak pada 3 voltan yang diberi nilai, tetapi sudah di 2.5 (Data adalah purata, sebagai contoh, dan mungkin berbeza-beza bergantung bukan sahaja pada produk tertentu, tetapi juga mengenai keadaan dan pemasangan persekitaran.)

Tetapi ingat bahawa terdapat juga relay dengan kaedah kawalan fasa. Gambarajah sambungan geganti sedemikian digambarkan di bawah (ilustrasi dari arahan untuk mereka).

Persoalannya ialah mengapa relay seperti itu diperlukan dan di manakah mereka digunakan? Mencari jawapan untuk soalan ini adalah berpanjangan, sebaik sahaja saya memasuki permulaan pertanyaan dan segera mengeluarkan opsyen untuk digunakan sebagai kunci kuasa untuk mengawal elemen pemanasan dari termostat dengan output 4-20 mA atau 0-10V.

Dengan cara ini, untuk aplikasi perindustrian terdapat juga perkembangan dalam negeri, contohnya, ARIES TPM132 dan model lain yang boleh berfungsi dengan isyarat keluaran 4-20mA dan 0-10V.

Walau bagaimanapun, menggunakan relay keadaan pepejal untuk mengawal beban berat tidak mungkin tanpa penyejukan. Untuk ini, pasif (radiator ringkas) atau penyejukan aktif (radiator + sejuk) digunakan.

Cadangan untuk memilih penyejuk diberikan dalam dokumentasi teknikal untuk relay keadaan pepejal khusus, jadi anda tidak boleh memberikan nasihat universal.

Kesimpulannya

Relay keadaan pepejal boleh digunakan sebagai geganti elektromekanik dalam beberapa kes. Pilihan yang paling popular dalam kehidupan sehari-hari menggantikan kontaktor dalam dandang elektrik, disebabkan oleh bunyi yang kuat apabila dihidupkan, masing-masing, dan kemasukan TENOV akan menjadi senyap.

Serta pelaksanaan pelbagai pengawal kuasa yang berkuasa untuk elemen pemanasan yang sama dan lain-lain, yang mana geganti keadaan pepejal dengan input isyarat analog daripada rintangan ubah (jenis VA) digunakan.

Amatur radio boleh memasang relay keadaan pepejal yang paling mudah, berdasarkan pemacu optik untuk triac dengan jenis ZCC MOC3041 dan sejenisnya.

Saya percaya bahawa ini adalah produk yang layak untuk digunakan dalam pelbagai alat automasi, di samping itu, mereka tidak memerlukan penyelenggaraan (kecuali untuk membersihkan radiator dari habuk), dan hayat perkhidmatan boleh dikatakan tidak terhad. Mereka akan bertahan beberapa kali lebih lama daripada para kontraktor, dengan syarat tiada beban, terlalu panas, litar pintas dan gelombang lonjakan!