Что такое твердотельное реле и для чего оно нужно?

Что такое твердотельное реле

Твердотельное реле ( SSR — Solid State Relay) — это разновидность обычного электромеханического реле или контактора, нашедшая на сегодняшний день широкое применение в промышленности.

То есть также как и обычное реле, твердотельное служит для коммутации мощной нагрузки с помощью небольшого управляющего сигнала.

В отличии от электромеханического реле твердотельное не имеет механических подвижных контактов, оно выполнено полностью на полупроводниковых элементах.

Но с другой стороны у твердотельных реле есть и ряд минусов.

Во первых твердотельные реле при работе сильно нагреваются, что обусловлено электрическими потерями на силовых полупроводниковых элементах. И чем больше мощность нагрузки, тем больше нагрев. Поэтому им необходимо обеспечить хороший теплоотвод.

Для этого необходим охлаждающий радиатор, а при «тяжелых» режимах работы еще и вентилятор. Нормальной температурой реле, не влияющая на снижение эффективности работы считается примерно 40°C.

При повышении температуры до 60°C твердотельные реле могут работать нестабильно, даже выйти из строя.

Во вторых это конечно цена, которая на сегодняшний день превышает цену обычных контакторов в несколько раз.

В третьих необходимо помнить, что твердотельные реле всегда необходимо выбирать с запасом по номинальному току в 2-4 раза, а в случае с индуктивной нагрузкой в 6-10 раз, что неизбежно приводит опять же к увеличению стоимости реле.

Но даже несмотря на эти недостатки, при грамотном подходе к выбору использование твердотельных реле полностью себя оправдывает.

Например там, где частота включений-выключений нагрузки очень высокая, обычные контакторы могут не справляться со своими обязанностями из-за ограниченного ресурса коммутаций, а твердотельные реле могут спокойно работать годами.

Принцип действия твердотельного реле следующий: управляющий сигнал через оптопару, которая обеспечивает гальваническую развязку, поступает на схему управления, которая управляет выходным ключом. В качестве выходного ключа могут применяться тиристоры, симисторы — при работе на переменном токе и транзисторы — при работе на постоянном токе.

По способу коммутации твердотельные реле делятся на два основных типа:

— управление с контролем перехода через 0

Данный метод заключается в том, что при подаче управляющего сигнала на вход, на выходе реле включится только когда значение переменного напряжения достигнет нулевого уровня. Благодаря такому методу уменьшается начальный бросок тока, снижается уровень электромагнитных помех. Минус такого типа реле в том, что они не способны коммутировать высокоиндуктивную нагрузку.

Реле данного типа используются для коммутации резистивных (ТЭНЫ, лампы накаливания), емкостных ( помехоподавляющие фильтры), слабоиндуктивных нагрузок (соленоиды, клапаны).

— фазовое управление

Реле такого типа можно управлять индуктивными и резистивными нагрузками, регулировать мощность нагревательных элементов.

Как правильно подобрать твердотельное реле

На правильный выбор ТТР в первую очередь влияют такие параметры как:

• ток нагрузки — номинальный, пусковой
• тип нагрузки — индуктивный, резистивный, емкостной
• коммутируемое напряжение — переменное, постоянное. Для переменного также имеет значение количество фаз.
• управляющее напряжение — переменное, постоянное

Расшифровка номенклатуры твердотельных реле

На примере реле BDH 20044 ZD3 фирмы KIPPRIBOR рассмотрим как расшифровываются их технические характеристики:

B — Тип корпуса промышленного исполнения

D — Однофазное реле

H — Тип выходного силового элемента — тиристор SCR типа на керамической подложке. Представляет из себя полупроводниковый ключ, выполненный методом нанесения на металлическое основание изолирующей керамической подложки, на которую затем наносятся кристалы полупроводниковой структуры тиристора.

200 — максимальный допустимый ток нагрузки

44 — Номинальное коммутируемое напряжение 440 V AC

ZD3 — Тип управляющего сигнала коммутируемого напряжения 3-32 DC коммутация переменного тока

Подключение твердотельных реле

В качестве нагрузки возьмем обычную лампу накаливания. Один провод подключаем напрямую на лампу.

В разрыв другого провода подключаем выходные контакты реле.

На входные контакты соблюдая полярность подключаем источник питания постоянного тока, в моем случае 12В. На белый провод подключаем плюсовой вывод, на красный — минус.

И выходные контакты сработали, лампа загорелась. О срабатывании реле также сигнализирует светодиод на его корпусе.

Вот и все, ничего сложного.

Источник: http://electric-blogger.ru/stati/chto-takoe-tverdotelnoe-rele.html

Как работает твердотельное реле

Для качественной работы электролиний применяются реле напряжения. Они используются в цепях электротехники различного назначения. В последнее время производители стараются выпустить более усовершенствованные модели, при этом увеличивая их надежность и срок службы. Одним из таких вариантов является твердотельное реле.

Свою популярность данные виды приборов получили благодаря своим небольшим габаритам, устойчивости к нагрузкам, а также широкой областью применения.

Назначение

Устройство служит для смыкания и разъединения электрических цепей, имеющих высокий и низкий вольтаж. Они работают на основании магнитной катушки. Область использования таких реле безгранична. Реле применяются в производстве, где нужно удерживать определенную температуру. Также их эксплуатируют в устройствах правления электродвигателями.

Приборы участвуют в системах освещения в разнообразных областях. Данные приспособления применяются в механизмах нагревания, с использованием электрических тэнов.

Прибор может контролировать и тестировать электрооборудование, которое имеет нормированную величину некоторых параметров.

Виды твердотельного реле

Твердотельное реле подразделяются по нескольким показателям: особенностям производства и конструкции. По токовой характеристике реле могут использоваться в электрических цепях, имеющих постоянный и переменный ток. При этом коммутируемое напряжение может также иметь постоянную и переменную величину. По числу фаз реле выпускается с одной или с тремя фазами.

Устройства имеют три типа:

1. Однофазные модели. В данных типах цепь разделяется посредством перехода на ноль. Реле используется в электролиниях, обладающих силой тока 10 — 500 Ампер. Управление однофазными видами происходит несколькими методами.
2. Трехфазные приборы. Сразу во всех фазах прибор обрабатывает токи, соответствующие величине 10 — 120А.
3. Реверсивные приспособления. Эти универсальные средства устанавливаются в электросетях, в которых протекает постоянный и переменный ток. По своим особенностям они похожи на однофазные реле. При их использовании требуется защитный механизм, который защищает прибор от ошибочных сработок.

Плюсы и минусы

Преимущество твердотельных реле в первую очередь заключается в его небольших размерах, что способствует экономию места в электрощитах, а также корпус устройства имеет высокую герметичность и устойчивость к вибрациям. Производители заявляют способность прибора срабатывать в количестве более миллиарда раз, при этом устройство обладает отличным показателем быстродействия.

Положительными качествами приспособления являются:

• сохранение работоспособности в различных условиях будут это бытовые электрические цепи или взрывоопасные объекты, так как данные приспособления обладают отличной защищенностью;
• реле имеет минимизированное потребление энергии;
• в конструкцию реле не входят электромагнит и механические контакты, вследствие чего данное приспособление работает практически бесшумно;
• устройство не создает помех для другой аппаратуры;
• в результате использования прибора не нужно постоянного технического обслуживания, его срок службы рассчитан на несколько десятков лет.

Данный вид реле имеет увеличенный ресурс, который исключает износ механической и электрической части. Кроме этого контактные соединения прибора не подвержены окислению.

Однако помимо плюсов устройство имеет ряд негативных черт. Открытое устройство, пропуская повышенные токи при коммутационных процессах, перегревается. Одновременно с этим обязательно должна быть охладительная система во избежание тяжелых последствий.

Зависимость тока от показателя напряжения имеет нелинейную тенденцию. Если возникнет повреждение реле, происходит перекрывание соединений на входе.

Устройство содержит в своем механизме полупроводниковые компоненты, что служит причиной задержки пропускной способности электротока по возвратному направлению.

При использовании прибора в закрытом состоянии сопротивление повышается, что способствует утечке тока.

Экземпляры, предназначенные для использования в электролиниях, имеющих постоянный ток, должны быть установлены согласно полярности. Так как реле должно обеспечивать повышенный темп срабатывания, в некоторых случаях рекомендуется их защита от ложных сработок.

Также к минусам изделия стоит отнести высокую чувствительность к повышенным нагрузкам. При превышении этого показателя в три раза и более, прибор выходит из строя.

Подключение твердотельного реле

При установке устройства необходимо учитывать некоторые рекомендации. Так при монтаже прибора следует знать, что напруга на входной части схемы должна соответствовать величине от 70-280В. При этом напряжение нагрузки нормируется до 480В. Размещение электрооборудования до или после описываемого устройства не столь важно.

В большинстве случаев прибор устанавливается позади нагрузки, с дальнейшим подсоединением к заземляющему проводнику. При данной схеме подключения остаются защищены внутренние части от короткого замыкания.

Самый простой способ подключения:

• в распределительном электрическом щитке производится разрывание фазы;
• в этот промежуток подсоединяется реле;
• к контактам соединяются провода, идущие от генератора, имеющего постоянный ток. Одновременно с этим необходимо соблюдать полярность.

Подсоединение цепи управления производится посредством пусковой кнопки. В данном случае требуется поступление напряжения для соединения цепи и раскрытия тиристора. При замкнутой цепи начинает светиться светодиодная лампочка. Зачастую реле и источник питания устанавливаются на дин-рейку в электрических щитках.

Источник: https://uzotoka.ru/rele/kak-rabotaet-tverdotelnoe-rele.html

Твердотельные реле. Устройство и работа. Виды и особенности

Для обеспечения подключения различных электрических устройств бесконтактным способом применяют твердотельные реле, которые стали популярными в промышленности. Они используются для создания надежного оборудования с малыми габаритами. Основным недостатком таких устройств называют их высокую стоимость.

Твердотельное реле обеспечивает связь между электрическими цепями высокого и низкого напряжения с помощью полупроводниковых элементов.

Принцип действия и особенности конструкции

Имеется множество исполнений моделей таких устройств, но по своей структуре они мало чем отличаются. Эти незначительные отличия не оказывают влияния на их принцип действия, так как он по сути дела один и тот же.

Разберемся в особенностях управления электроприборами с помощью твердотельного реле. От обычных реле они отличаются отсутствием механических замыкаемых и размыкаемых контактов. Вместо них в твердотельном реле используются полупроводниковые элементы, такие как транзистор, либо симистор.

Принцип работы реле состоит в размыкании и замыкании цепи, передающей напряжение. Это осуществляется активатором, то есть, твердотельным устройством. Вид силового элемента зависит от свойства тока, который может быть, как переменным, так и постоянным. Для постоянного тока применяются транзисторы, для переменного тока – тиристоры и симисторы.

На вход подается электрический сигнал, далее он идет на оптическую развязку на основе светодиода. Оптическая развязка позволяет изолировать входную цепь от промежуточной и выходной цепи. Далее в действие вступает цепь триггера, которая обеспечивает управление переключением выхода твердотельного реле.

Цепь переключения подает напряжение на нагрузку, представленную транзистором, либо симистором. Цепь защиты необходима для надежности работы реле при разных нагрузках.

Виды твердотельных реле

Имеется множество разных видов таких реле, отличающихся своими особенностями напряжения коммутации и контроля.

• Реле постоянного тока применяются в сети постоянного напряжения в интервале 3-32 ватта, характерны повышенными удельными свойствами, индикаторами на светодиодах, повышенной надежностью. Многие модели способны работать в широком интервале рабочих температур: -30 +70 градусов.
• Реле переменного тока, имеют особенность в пониженном уровне электромагнитных помех, не создают шума при эксплуатации, малый расход электроэнергии, и высокое быстродействие. Диапазон мощности составляет от 90 до 250 ватт.
• Реле с управлением вручную, дают возможность самостоятельной настройки типа действия.

По виду нагрузки реле разделяют на:

Однофазное исполнение дает возможность подключать электрический ток в интервале от 10 до 120 ампер, либо от 100 до 500 ампер. Управление производится аналоговым сигналом и сопротивлением переменного типа.

3-фазные исполнения используют для подключения тока одновременно на трех фазах. Они могут работать в диапазоне 10-120 ампер. Среди них есть устройства реверсивного вида, отличающиеся обозначением и бесконтактной коммутацией. Их задача заключается в осуществлении надежного подключения всех цепей по-отдельности.

Чтобы защитить реле от ложных срабатываний, применяют специальные устройства.

Они применяются при запуске и эксплуатации асинхронного электромотора. При выборе такого устройства нужно сделать необходимый запас мощности. Для защиты реле от перенапряжений также применяется предохранитель быстрого действия, либо варистор.

Реле трехфазного исполнения имеют срок службы больше, чем 1-фазные реле. Коммутация осуществляется после перехода тока через нулевую границу.

По методам коммутации реле делятся:

• Реле для емкостных и индуктивных нагрузок.
• Реле для мгновенных срабатываний, применяются при необходимости быстрого подключения.
• С фазным управлением, дающим возможность регулировки освещения, нагревательных элементов.

По конструктивным особенностям реле делятся:

• С возможностью монтажа на рейку DIN.
• Для переходных планок, универсальные.

Достоинства и недостатки

Благодаря такому принципу действия мы получаем ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества

• Отсутствие каких-либо щелчков при переключении. Хотя отсутствие звуковой индикации для кого-то может быть и минусом.
• Полупроводниковые твердотельные реле не искрят, не дребезжат и механически не изнашиваются, благодаря чему получается срок службы как минимум десятки лет без какого-либо обслуживания.
• Благодаря свойствам полупроводниковых элементов, возможна коммутация с минимумом помех.
• Высокое быстродействие позволяет производить включение при переходе напряжения через ноль. А при выключении симистор закрывается не сразу, а ровно тогда, когда через ноль переходит ток, что тоже снижает уровень помех.
• Малый расход электрической энергии благодаря тому, что нет электромагнитной связи. Использование полупроводников позволяет снизить потребление электрической энергии на 90%.
• Твердотельные реле имеют небольшие габариты, что позволяет упростить его установку и транспортировку.
• Длительный срок работы, не требующий технического обслуживания устройства.
• Широкая сфера применения для различных типов устройств и приборов.
• Возможность осуществления большого количества срабатываний (более одного миллиарда).
• Обеспечивает надежную изоляцию цепей входа и силовых цепей между собой.
• Повышает производительность устройства.
• Механическая прочность выражается в герметичной конструкции, вибрационной и ударной стойкости.

Недостатки

Казалось бы, пора везде и всюду менять механические реле на твердотельные. Но не стоит торопиться. Есть здесь один подвох.

На открытом полупроводниковом элементе падает на порядки большее напряжение, чем на замкнутых контактах обычного реле, а именно, около двух вольт. Казалось бы, ерунда, всего один процент от напряжения в розетке.

Но, предположим, что мы управляем двухкиловаттным обогревателем, который потребляет ток около 10 ампер.

Какая же мощность тогда будет выделяться на хваленом твердотельном реле? Умножаем 10 на 2, и получаем целых 20 ватт. Без хорошего радиатора здесь, к сожалению, не обойтись. А какая мощность будет выделяться при коротком замыкании – вообще страшно представить. Полупроводники расплавятся моментально, намного быстрее, чем сработает обычный автоматический выключатель в распределительном щитке.

Спасти твердотельные реле от губительного влияния короткого замыкания смогут только быстродействующие предохранители. Кроме большого выделения тепла есть у твердотельного реле еще один недостаток. Помех оно излучает меньше, но при этом само боится помех. И для защиты от них параллельно полупроводниковому элементу подключается цепочка из резистора и конденсатора.

И даже когда полупроводниковый элемент закрыт, реле все равно пропускает ток в несколько миллиампер. Для электрообогревателя это конечно не страшно, а вот, например, компактная люминесцентная лампа может начать вспыхивать. Практически можно увидеть, как нагрев мешает применяемости твердотельного реле.

Сфера применения

Твердотельные реле применяются очень широко. Они работают там, где необходимо подключать индуктивную нагрузку. Основные области использования рассматриваемых реле:

• Системы с регулированием температуры нагревательными элементами.
• Поддержание одной температуры в процессах и технологиях промышленного производства.
• Подключение цепей управления.
• Заменяют магнитные пускатели реверсивного действия.
• Управление электродвигателями.
• Контроль температуры трансформаторов и других устройств.
• Регулировка уровня света.

Как выбрать твердотельные реле

Чтобы приобрести такой вид реле, рекомендуется посетить специализированный магазин электронных товаров. Там квалифицированные специалисты окажут помощь в подборе подходящего реле по всем параметрам.

При выборе рекомендуется учитывать такие свойства реле:

• Тип реле.
• Наличие креплений.
• Материал корпуса.
• Скорость работы.
• Наличие вспомогательных функций.
• Фирма изготовитель.
• Мощность.
• Расход электричества.
• Габаритные размеры.

Есть важный совет при покупке реле. Твердотельные реле рекомендуется устанавливать с запасом по мощности в несколько раз.

В противном случае, даже небольшое превышение мощности выведет из строя реле.

Для защиты реле от неисправностей рекомендуется применять специальные предохранители. Имеется несколько видов предохранителей для защиты твердотельных реле:

• g R – применяются в широком интервале мощностей, имеют повышенное быстродействие.
• g S – применяются для любого тока, осуществляют защиту полупроводников от высоких нагрузок сети.
• a R – осуществляют защиту полупроводников от короткого замыкания.

Такие предохранители стоят недешево, их стоимость примерно равна цене самого реле. Однако это стоит того, так как они создают эффективную защиту реле от выхода из строя. Бывают и другие виды предохранителей, относящиеся к классам В, С, D.

Они имеют отличия в том, что осуществляют защиту низкого качества, и меньшей ценой.

Во время работы твердотельные реле быстро нагреваются. При чрезмерном нагреве коммутация происходит с отклонением от нормального режима, ток снижается. При достижении 65 градусов, реле сгорает.

Поэтому, для нормальной работы реле необходим радиатор охлаждения, а также запас по току в 3-4 раза больше номинала.

При применении реле для регулирования скорости электродвигателей, запас по току следует повысить до 8-10 раз.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/tverdotelnye-rele/

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.

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

Твердотельное реле: устройство, принцип работы, назначение

Твердотельное реле (ТТР) –  электронное устройство, включающее и выключающее при помощи низких напряжений высокомощностную цепь. В этом виде реле отсутствуют механические движущиеся элементы.

Прибор состоит из датчика, реагирующего на вход (управляющий сигнал), и твердотельной электроники, компонентом которой является цепь высокой мощности.

Оно может применяться в сетях как постоянного, так и переменного тока.

В твердотельных реле, выпускающихся серийно, используются тиристоры и транзисторы, способствующие переключению токов до сотен ампер. По сравнению с электромеханическими, твердотельные реле обладают более высокой скоростью переключения. Однако они менее пригодны к работе в условиях кратковременных перегрузок.

Принцип действия

В твердотельных реле взаимодействие управляющего сигнала с управляемым происходит путем формирования гальванической развязки – как правило, с помощью оптрона.

Управляющее напряжение подает питание на светодиод, а он, в свою очередь, освещает фотодиод, и с помощью тока последнего включается МОП или тиристор, управляющий нагрузкой.

Тиристоры и симисторы используются в устройствах, применяемых при переменном токе, а транзисторы – в приборах с постоянным током. Также применяются и специализированные оптоэлектронные приборы – оптотиристоры и фототиристоры.

Структура ТТР включает:

• вход – первичная цепь, состоящая из резистора на постоянном изоляторе, имеющего последовательное подключение. Главной функцией входной цепи является принятие сигнала и передача его устройству реле, коммутирующему нагрузку;
• оптическая развязка – используется для изоляции входной и выходной сети переменного тока;
• триггерная цепь – отдельный элемент, обрабатывающий входной сигнал и переключающий выход;
• цепь переключателя – подает силу напряжения, включает в себя транзистор, симистор и кремниевый диод;
• цепь защиты – может быть внешней или внутренней, защищает устройство от сбоев или появления ошибок.

Для коммутации индуктивной нагрузки при помощи твердотельного реле необходимо увеличить запас тока не менее, чем в 6–8 раз.

Преимущества и области применения

Сравнивая твердотельные реле с электромеханическими, следует отметить такие достоинства первых, как:

• малые габариты;
• экономия электроэнергии;
• отсутствие необходимости дополнительного техобслуживания;
• высокая скорость переключения;
• длительный срок эксплуатации;
• бесшумность;
• возможность применения в различных приборах;
• производительность;
• отсутствие искры и скачка напряжения;
• низкая чувствительность к неблагоприятным условиям.

Твердотельные реле нашли широкое применение. Они используются в тех случаях, когда требуется коммутировать индуктивную нагрузку. Как правило, это устройство служит для:

• сохранения постоянной температуры в технологическом процессе;
• коммутации цепи управления;
• контроля нагрева трансформаторов и других приборов;
• регулировки степени освещения;
• управления электродвигателями.

Также ТТР применяется в системах, производящих регулирование температуры с помощью ТЭНа, а также при замене пускателей реверсного бесконтактного типа.

Разновидности твердотельных реле

Существуют различные виды ТТР, имеющие некоторые особенности коммутируемого и контролирующего напряжения:

1. Твердотельное реле постоянного тока – применяют при условии постоянного электричества, диапазон которого может составлять 3–32 Вт. Этот вид отличается высокой надежностью, светодиодной индикацией и повышенными отдельными характеристиками. Многие модели подобных реле могут работать при температуре от -30 до +70°C.
2. Реле переменного тока имеют рабочий диапазон от 90 до 250 Вт, низкий уровень шума и электромагнитных помех, обладают высокой скоростью работы. Кроме того, их характерной особенностью является низкое потребление электрической энергии.
3. ТТР с ручным управлением, которое дает возможность настроить тип работы.

Соответственно с типом нагрузки различают однофазные и трехфазные твердотельные реле.

Однофазные реле применяются для коммутации электричества в интервале 10–120 A или 100–500 A. Управление происходит с помощью переменного резистора и аналогового сигнала.

Трехфазные ТТР коммутируют ток одновременно на 3 фазы. Их рабочий диапазон составляет 10–120 A. Среди 3-фазных реле отдельно стоят устройства реверсивного типа, отличающиеся бесконтактной коммутацией и маркировкой.

Для предупреждения возникновения перенапряжения во время применения реле необходимо купить быстродействующий предохранитель или варистор.

В сравнении с однофазными, трехфазные реле имеют более долгий срок использования.

Согласно способу коммутации, ТТР делятся на:

• реле, которые выполняют нагрузки редуктивного и емкостного типа;
• устройства с моментальным или случайным срабатыванием, использующиеся в тех случаях, когда необходимо мгновенное включение;
• реле с фазовым управлением, позволяющие выполнять настройку ламп накаливания и нагревательных элементов.

По конструкции ТТР подразделяются на те, которые устанавливаются на ДИН-рейки, и универсальные, монтируемые на планки переходного типа.

Правила выбора и покупки ТТР

Приобретать ТТР лучше всего в специализированном магазине, где опытные консультанты ответят на все вопросы и помогут сделать выбор устройства нужной мощности в соответствии с требованиями покупателя. При этом следует обратить внимание на следующее:

• вид реле;
• материал, использованный для изготовления корпуса;
• наличие или отсутствие крепежа;
• тип включения;
• мощность;
• энергоэффективность;
• размеры;
• присутствие дополнительных функций;
• производитель.

При покупке ТТР необходимо учитывать, что запас мощности должен превышать нужную в несколько раз, иначе даже незначительное превышение этого показателя может вывести устройство из строя.

Для того чтобы защитить реле, следует применять предохранители, специально разработанные для ТТР. Они бывают нескольких видов:

• g R – обладают повышенным быстродействием и используются для широкого интервала мощностей;
• a R – защищают полупроводники от короткого замыкания;
• g S – выполняют защиту полупроводников от высоких нагрузок, могут применяться для любого типа тока.

Стоимость этих предохранителей может равняться цене самих реле, но благодаря им устройство будет служить в течение долгого времени. Существуют и другие предохранители, которые относятся к классам В, С, D и стоят значительно меньше, однако они обладают низкой степенью защиты.

Приобретая твердотельное реле, следует помнить, что во время работы оно довольно быстро нагревается, что может привести к отклонению от нормального режима и даже перегоранию устройства.

Поэтому следует приобрести и радиатор охлаждения.

Запас тока для нормальной работы ТТР должен быть выше номинала в три или четыре раза, а при использовании устройства для регулировки скорости электродвигателей запас по току необходимо увеличить в 8–10 раз.

Особенности подключения твердотельного реле

При самостоятельном подключении твердотельного реле и дальнейшей его эксплуатации необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Для соединений использовать винтовой способ.
2. Не допускать попадания в устройство пыли или металлических элементов.
3. Не прилагать к корпусу прибора значительных механических воздействий.
4. Располагать ТТР подальше от легковоспламеняющихся предметов.
5. Перед тем, как включить устройство, следует проверить правильность коммутации соединений.

Источник: http://www.techtrends.ru/techdept/techarticles/tverdotelnoe_rele.php

Твердотельное реле: схема, обзор цен, принцип работы — Asutpp

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.

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.

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

Обсудить на форумеОЦЕНИТЬ:(1

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

Твердотельное реле. Что нужно знать о твердотельном реле? Где применяют и как оно устроено?

Разместить публикацию Мои публикации Написать

Твердотельные реле – это класс современных модульных полупроводниковых приборов, выполненных по гибридной технологии, содержащих в своем составе мощные силовые ключи на симисторных, тиристорных или транзисторных структурах. Они с успехом используются для замены традиционных электромагнитных контакторов, пускателей и реле, так как обеспечивают наиболее надежный метод коммутации цепей.

ТТР от компании KIPPRIBOR представлены широким диапазоном модификаций для коммутации как малых, так и больших токов нагрузки, а также специальной серией для выполнения специфических задач коммутации.

Реле твердотельные обеспечивают надежную гальваническую изоляцию входных и выходных электрических цепей друг от друга, а также токоведущих цепей от элементов конструкции прибора, поэтому применение дополнительных мер изоляции цепей не требуется.

Разновидности ТТР:

1. Однофазные ТТР:
2. Однофазные ТТР в корпусе промышленного исполнения:
3. Трехфазные ТТР:
4. Радиаторы для ТТР:

Общие рекомендации по выбору твердотельных реле

Нагрев ТТР при коммутации нагрузки обусловлен электрическими потерями на силовых полупроводниковых элементах. Переизбыток температуры твердотельных реле накладывает ограничение на величину коммутируемого тока, поскольку чем выше температура ТТР, тем меньший ток оно способно коммутировать.

Достижение температуры в 40°C не вызывает существенного ухудшения рабочих параметров, а нагрев твердотельного реле до 60°С существенно снижает допустимую величину коммутируемого тока: нагрузка может отключаться не полностью, а само твердотельное реле перейти в неуправляемый режим работы и даже выйти из строя.

Следовательно, при длительной работе твердотельного реле в номинальных, и особенно, «тяжелых» режимах (при длительной коммутации при токах нагрузки свыше 5 А) требуется применение радиаторов или воздушного охлаждения для рассеивания тепла.

При повышенных нагрузках, например, в случае нагрузки индуктивного характера (соленоиды, электромагниты и т.п.

), рекомендуется выбирать твердотельное реле с большим запасом по току (в 2-4 раза), а в случае применения ТТР для управления асинхронным электродвигателем необходим 6-10 кратный запас по току.

При работе с большинством типов нагрузок включение твердотельных реле от KIPPRIBOR сопровождается пусковой перегрузкой разной длительности и амплитуды, и это необходимо учитывать при выборе твердотельного реле.

Для различных типов нагрузок можно указать следующие величины пусковых перегрузок:

• чисто активные нагрузки (нагреватели типа ТЭН) дают минимально возможные скачки тока, которые практически устраняются при использовании твердотельного реле с переключением в нуле;
• лампы накаливания, галогенные лампы при включении пропускают ток в 7…12 раз больше номинального;
• флуоресцентные лампы в течение первых секунд (до 10 сек) дают кратковременные скачки тока, в 5-10 раз превышающие номинальный ток;
• ртутные лампы дают тройную перегрузку по току в течение первых 3-5 мин;
• обмотки электромагнитных реле переменного тока: ток в 3…10 раз больше номинального в течение 1-2 периодов;
• обмотки соленоидов: ток в 10…20 раз больше номинального в течение 0,05 – 0,1 сек;
• электродвигатели: ток в 5…10 раз больше номинального в течение 0,2 – 0,5 сек;
• высокоиндуктивные нагрузки с насыщающимися сердечниками (трансформаторы на холостом ходу) при включении в фазе нуля напряжения: ток в 20-40 раз больше номинального в течение 0,05 – 0,2 сек;
• емкостные нагрузки при включении в фазе, близкой к 90°: ток в 20-40 раз больше номинального в течение времени от десятков микросекунд до десятков миллисекунд.

Способность твердотельных реле выдерживать токовые перегрузки характеризуются амплитудой одиночного импульса заданной длительности (обычно 10 мс).

Для ТТР постоянного тока эта величина обычно в 2 – 3 раза превосходит значение максимально допустимого постоянного тока, для тиристорных реле это соотношение около 10.

Для токовых перегрузок произвольной длительности можно исходить из эмпирической зависимости: увеличение длительности перегрузки на порядок ведет к уменьшению допустимой амплитуды тока.

646

Закладки<\p>

Источник: https://energoboard.ru/post/4283/