Как устроено твердотельное реле. Какие преимущества имеют твердотельные реле перед электромагнитными. Где применяются твердотельные реле. Как выбрать и подключить твердотельное реле.
Что такое твердотельное реле и как оно устроено
Твердотельное реле (ТТР) — это электронное коммутационное устройство, которое выполняет функции обычного электромагнитного реле, но не имеет подвижных механических частей. Вместо контактов в нем используются полупроводниковые элементы.
Основные компоненты твердотельного реле:
- Входная цепь со светодиодом
- Оптопара для гальванической развязки
- Выходной силовой ключ на основе тиристора, симистора или транзистора
- Схема управления силовым ключом
- Защитные цепи
При подаче управляющего сигнала светодиод входной цепи загорается и активирует фотоприемник оптопары. Сигнал с оптопары поступает на схему управления, которая открывает силовой ключ, коммутируя нагрузку.
Преимущества твердотельных реле
По сравнению с электромагнитными реле ТТР имеют ряд важных преимуществ:
- Высокое быстродействие (время переключения менее 1 мс)
- Неограниченный ресурс по количеству переключений
- Отсутствие дребезга контактов и электромагнитных помех
- Малые габариты
- Возможность коммутации больших токов
- Низкое энергопотребление в цепи управления
- Бесшумность работы
Благодаря этим свойствам ТТР широко применяются в современной промышленной автоматике и бытовой технике.
Области применения твердотельных реле
Твердотельные реле используются для коммутации различных типов нагрузок:
- Нагревательные элементы (ТЭНы, инфракрасные излучатели)
- Осветительные приборы
- Электродвигатели
- Трансформаторы
- Электромагнитные клапаны
- Сварочное оборудование
Основные сферы применения ТТР:
- Системы управления технологическими процессами
- Регуляторы мощности и температуры
- Управление освещением
- Коммутация цепей в силовой электронике
- Бытовая техника (плиты, стиральные машины и др.)
Виды твердотельных реле
Твердотельные реле различаются по следующим параметрам:
По типу коммутируемого тока:
- Реле переменного тока
- Реле постоянного тока
По количеству фаз:
- Однофазные
- Трехфазные
По способу управления:
- С управлением по уровню
- С управлением по переходу через ноль
- Пропорциональные
По типу выходного ключа:
- На основе симистора
- На основе тиристора
- На основе MOSFET-транзистора
Выбор конкретного типа ТТР зависит от параметров коммутируемой нагрузки и требований к системе управления.
Как выбрать твердотельное реле
При выборе ТТР необходимо учитывать следующие основные параметры:
- Тип коммутируемого тока (AC/DC)
- Номинальное напряжение нагрузки
- Максимальный ток нагрузки
- Напряжение управления
- Способ управления (по уровню/переходу через ноль)
- Наличие защиты от перегрузки
- Диапазон рабочих температур
- Способ монтажа
Важно выбирать ТТР с запасом по току — рекомендуется брать реле с номиналом в 1.5-2 раза больше рабочего тока нагрузки.
Особенности подключения твердотельных реле
При монтаже и подключении ТТР необходимо соблюдать следующие правила:
- Устанавливать реле на радиатор для отвода тепла
- Использовать быстродействующие предохранители для защиты
- Обеспечить надежное заземление радиатора
- Применять соответствующие сечения проводов
- Защищать от пыли и влаги
- Не превышать максимальную рабочую температуру
Соблюдение этих требований обеспечит надежную и долговременную работу твердотельного реле в системе управления.
Обозначение твердотельных реле на схемах
На электрических схемах твердотельные реле обозначаются специальными условными графическими обозначениями. Вот основные варианты:
«` «`На рисунке показаны два основных варианта обозначения твердотельных реле:
- Слева — упрощенное обозначение в виде прямоугольника
- Справа — более детальное обозначение с указанием внутренней структуры
Цифрами обозначены выводы реле:
- Вход управления +
- Вход управления —
- Силовой выход (нагрузка)
- Силовой выход (нагрузка)
Знание этих обозначений помогает правильно читать электрические схемы с твердотельными реле.
Сравнение твердотельных и электромагнитных реле
Хотя твердотельные реле имеют множество преимуществ, в некоторых случаях электромагнитные реле могут быть предпочтительнее. Давайте сравним их основные характеристики:
| Параметр | Твердотельное реле | Электромагнитное реле |
|---|---|---|
| Скорость переключения | Очень высокая (менее 1 мс) | Средняя (5-15 мс) |
| Ресурс переключений | Практически неограничен | Ограничен (до 10^7 циклов) |
| Помехи при переключении | Отсутствуют | Присутствуют |
| Падение напряжения на замкнутых контактах | 0.5-2 В | Практически отсутствует |
| Ток утечки в закрытом состоянии | Присутствует (единицы мА) | Отсутствует |
| Стойкость к перегрузкам | Низкая | Высокая |
| Цена | Высокая | Низкая |
Выбор между твердотельным и электромагнитным реле зависит от конкретных требований применения. ТТР лучше подходят для частых переключений, работы с большими токами и в условиях повышенных требований к надежности. Электромагнитные реле остаются предпочтительными в простых схемах с редкими переключениями и при необходимости полной гальванической развязки.
Проблемы и их решения при использовании твердотельных реле
При эксплуатации твердотельных реле могут возникать некоторые проблемы. Рассмотрим наиболее распространенные из них и способы их решения:
Перегрев реле
Проблема: ТТР сильно нагревается в процессе работы, что может привести к выходу из строя.
Решение:
- Использовать радиатор достаточной площади
- Обеспечить хорошую вентиляцию шкафа управления
- Выбирать реле с запасом по току
- Применять термопасту для улучшения теплоотвода
Ложные срабатывания
Проблема: Реле срабатывает при отсутствии управляющего сигнала.
Решение:
- Проверить качество заземления
- Использовать экранированные кабели для цепей управления
- Установить фильтры для подавления помех
- Выбрать реле с более высоким порогом включения
Выход из строя при коммутации индуктивной нагрузки
Проблема: ТТР выходит из строя при работе с электродвигателями или трансформаторами.
Решение:
- Использовать варисторы или RC-цепочки параллельно нагрузке
- Выбирать реле с встроенной защитой от перенапряжений
- Применять реле с управлением при переходе через ноль
Твердотельное реле: принцип работы и схема устройства
Твердотельное реле своими руками: схема подключения
Элементная база данного радиоэлектронного модуля, в не независимости от производителя, можно сказать относительна постоянна, иногда только имеются небольшие отличительные моменты.
Входная цепь устройства состоит из привычного сопротивления, которое соединено последовательно с общим оптическим изолятором, или же обладает более сложной конструкцией, имеющей в своем составе регулятор тока и защиту от обратной полярности.
Свойства устройства:
- Оптическая развязка обычно обеспечивает изоляцию между разными цепями электронного модуля;
- Переключающая цепь осуществляет подачу напряжения на нагрузку;
- Триггерная цепь ответственна за обрабатывание входного сигнал и переключения его на выход;
Защитная цепь механизма может как иметь свободное подключение, так и быть внутри устройства.
Защита твердотельного реле
Твердое реле можно, не только купить, но и попробовать изготовить самостоятельно.
Работы по его сборке не трудные, и практически каждый радиолюбитель в состоянии сделать для себя простой вариант конструкции.
Особенностями такой самодельной конструкции можно назвать следующие позиции:
- Управляющее напряжения в диапазоне от 3 В до 30 В тока постоянного;
- Выходное напряжение подключений от 115 В до 280 В;
- Минимальный рабочий ток предполагается от 50 мА;
- Мощность выходная 400 Вт.
Если вам нужно использовать устройство при коммутации токов, которое будет выше 2 ампер, то нужно предусмотреть возможность охлаждения прибора с помощью радиатора. Во время управления асинхронными двигателями параметры запаса по току следует увеличить до 10 раз.
Удобное твердотельные реле: принцип работы и схема включения
В системах автоматик для управления силовыми соединениями с помощью низковольтных сигналов применяют коммутаторы, которые называются реле. Эти элементы могут быть самых разных устройств и видов.
Наиболее простые электромагнитные реле обычно содержат контакты и обмотку на сердечнике. Во время подачи на обмотку напряжения в сердечниках возникают магнитные поля, притягивающие контакты. Они либо размыкают, либо замыкают цепь нагрузки. Вместе с электромагнитными, сегодня, частое применение находят изделия нового поколения, которые обладают рядом преимуществ – твердотельные реле.
Главным преимуществом твердотельного реле можно считать отсутствие механических деталей и узлов, которые обычно подвержены износу.
Кроме того, можно отметить следующие положительные факторы использования прибора:
- Отключение и включение нагрузки осуществляется лишь в случае прохождения напряжения через ноль;
- Не создается электрических помех в процессе работы;
- Большой диапазон рабочего напряжения;
- Отличный уровень изоляции, существующий между управлением и нагрузкой;
- Уверенная механическая прочность.
Также немаловажным фактором, которые отмечают многие пользователи, является отсутствие звуков при коммутации нагрузки.
Рассмотрим, как подключить твердотельное реле к светильнику: структура прибора
Твердотельным реле называется устройство, которое обеспечивает контакт между низковольтной и высоковольтной электрическими цепями.
Ели рассматривать структуру данного прибора, то можно заметить, что большинство моделей похожи между собой. Они имеют лишь незначительные отличия, никак не влияющие на принцип работы устройства, что очень легко проверить.
Структура твердотельного реле следующая:
- Входы,
- Оптические развязки,
- Триггерные цепи,
- Цепи защиты и переключателя.
Входом есть первичная цепь, характеризующаяся наличием резистора, имеющемся на постоянном изоляторе, с последовательным подключением. Основная функция схемы входа состоит в том, чтобы принять сигнал и передаче команду устройству твердотельного реле, коммутирующему нагрузку.
Схема твердотельного реле переменного тока: проверка прибора
В качестве изоляции выходной и входной сети переменного тока используют прибор оптической развязки.
Тип данного компонента, влияет на общий вид реле и общий принцип его работы. При обработке входного сигнала, а также, при переключении выхода нужно использовать конструкцию триггерной цепи. Выступает она в роли отдельного элемента, а иногда, входит в состав развязки оптической.
Для того, чтобы можно было подать напряжение на нагрузку используют цепь переключающего типа, включающая транзистор, симистор, и кремниевый диод.
Для обеспечения твердотельному реле защиты от сбоев при работе, а также для устранения возможности возникновения ошибок, используют отдельную защитную цепь. Данное устройство может быть двух видов: внешнего и внутреннего.
Схема твердотельного реле состоит из:
- Систем контроля;
- Самого твердотельного реле;
- Насоса;
- Двигателя;
- Трансформатора;
- Нагревателя.
Для того, чтобы можно было коммутировать индуктивную нагрузку при помощи твердотельного реле нужно увеличить запас переменного тока в 6-9 раз.
Как работает твердотельное реле российского производства
Принцип работы устройства прибора твердотельного реле заключается в размыкании и замыкании контактов, передающих напряжение именно на реле. Для того, чтобы привести в движение контакты, нужно наличие активатора. Такую его роль в твердотельном реле осуществляет полупроводник или, как еще его называют, твердотельный прибор. В устройствах, работающих при переменном токе данную функцию выполняет тиристор или симистор, а в приборах с постоянным, транзистор.
Прибор, характеризующийся наличием ключевого транзистора, называется твердотельным реле. К нему относятся, например, датчики света или движения, которые при помощи транзистора осуществляют передачу напряжения. Между током в катушке и силовыми контактами появляется процесс гальванической развязки, исчезающий в следствие появления оптической цепи.
Область применения твердотельного реле очень широкая. Его принято использовать в том случае, если появляется необходимость коммутировать индуктивную нагрузку.
Твердотельное реле применяют в следующих случаях:
- В системах, где производится регулировка температурных показателей при помощи тэна;
- Для поддержания постоянной температуры в определенном технологическом процессе;
- При коммутировании цепей управления;
- В случае замены пускателей реверсного бесконтактного типа;
- Управление электродвигателями;
- Для регулирования уровня и силы освещения.
Кроме того, необходимо знать, что реле твердотельные постоянного тока – используют при работе постоянного электричества в диапазонах от 3 до 30 Вт. Ему характерны высокие удельные характеристики, со светодиодной индикацией, отличающейся высокой надежностью.
Как работает твердотельное реле (видео)
Твердотельные реле переменного тока имеют такие отличия, как низкий уровень помех, отсутствие треска и шума во время работы, пониженное потребление электроэнергии, большая скорость работы.
схема, как работает, характеристики, способы подключения
Обновлена: 31 Октября 2022 4240 0
Поделиться с друзьями
Твердотельное реле (ТТР) – полупроводниковое устройство, применяемое для создания контакта между низковольтными и высоковольтными цепями, является современной альтернативой традиционным пускателям и контакторам. Применяется в бытовой технике, промавтоматике, автомобильной электронике. Эти устройства могут иметь разные конструкции и схемы подключения, рассчитанные на применение в определенной группе приборов. В отличие от электромеханических аналогов электронные коммутаторы не имеют трущихся частей, а их основными узлами являются: симисторы, тиристоры, транзисторы. Содержание
СтруктураТвердотельное реле включает в себя твердотельную электронику с высокомощностной цепью и специальный датчик, реагирующий на управляющий сигнал (вход). В схему твердотельного реле входят:
Принцип работы твердотельных релеОсновная задача, решаемая применением твердотельных реле, – руководство автоматикой в сетях с напряжением 12-480 В, коммутация приборов с индуктивной нагрузкой. Замыкание и размыкание контактов, при которых подается или прекращается подача напряжения на нагрузку, осуществляются при участии активатора твердотельного реле. Его функции выполняют:
Если в электромеханическом реле при отключении контакты находятся в полностью разомкнутом состоянии, то в твердотельном коммутаторе отсутствие тока в цепи обеспечивают полупроводниковые приборы. При высоких напряжениях они могут давать токи «утечки», снижающие эффективность работы потребителей. Имея чуть большее сопротивление в замкнутом состоянии, ТТР менее приспособлены к превышению допустимых напряжений и токов (кратковременные перегрузки), в отличие от их электромеханических аналогов. Характеристики твердотельных релеОсновные преимущества ТТР:
Другие преимущества этих полупроводниковых устройств, обеспечивающие популярность их применения в современной электронике и автоматике:
Недостатки ТТР:
Основные области примененияТвердотельные реле эффективны при необходимости коммутации индуктивной нагрузки. Они применяются:
Эти полупроводниковые устройства могут использоваться как в бытовых приборах, так и в промавтоматике, для функционирования которой требуется трехфазное напряжение. Разновидности твердотельных релеЭти полупроводниковые устройства разделяются по типу нагрузки на одно- и трехфазные. Однофазные твердотельные реле работают с токами 10-120 А, 100-500 А, фазовое управление осуществляется аналоговыми сигналами. С помощью трехфазных твердотельных реле управляют током сразу на трех фазах. Рабочий интервал тока – 10-120 А. Разновидностью трехфазных моделей являются коммутаторы реверсивного типа. Их отличия: бесконтактная коммутация и особая маркировка. Эти устройства эффективно соединяют и разъединяют каждую цепь по отдельности. Защитные компоненты предотвращают ложные срабатывания. Трехфазные устройства имеют более длительный эксплуатационный период, по сравнению с однофазными. По характеру контролируемого и коммутируемого напряжения различают твердотельные реле:
Классификация твердотельных реле по способу коммутации:
Разновидности по конструкции:
Какие параметры важны при выборе твердотельных реле?Эти полупроводниковые устройства приобретают в соответствии с запланированной областью применения.
Виды предохранителей для твердотельных релеДля сохранения работоспособности этих устройств их используют в комплексе с различными типами предохранителей, различающихся между собой по эксплуатационным характеристикам. Эти устройства стоят достаточно дорого, их цена сопоставима со стоимостью самого реле. Однако такие затраты оправдываются надежностью работы приборов.
Меньшим защитным диапазоном обладают предохранители классов B, С, D, но и стоят они гораздо дешевле, по сравнению с перечисленными выше аналогами. Особенности подключения твердотельного релеВключить прибор в общую цепь можно самостоятельно. Монтаж облегчает отсутствие пайки. Прибор подсоединяют винтовыми крепежными элементами. При проведении монтажных работ необходимо: Внимание! Во время эксплуатации нельзя прикасаться к корпусу устройства во избежание ожогов. Возможные схемы подключения твердотельных релеСуществует множество вариантов подключения твердотельного реле, конкретный способ выбирается, в зависимости от характеристик подключаемой нагрузки. Наиболее простые и распространенные схемы: Примеры обозначения твердотельных реле на схемеВидеообзор youtube.com/embed/yHBYatkLWSw» frameborder=»0″ allow=»autoplay; encrypted-media» allowfullscreen=»»> Была ли статья полезна?Да Нет Оцените статью Что вам не понравилось? Другие материалы по темеАнатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент. |
Такое оборудование может быть задействовано в сетях переменного и постоянного тока.
Рядовое исполнение коммутатора подразумевает наличие двух контактов обслуживаемой сети и двух управляющих проводов. При увеличении количества фаз число контактов и управляющих проводов увеличивается.
Главное отличие твердотельных реле от электромагнитных устройств заключается в отсутствии подвижной контактной группы и катушки управления, а также повышенное быстродействие.
При покупке учитывают:
При нагреве модели во время работы до температуры, превышающей +60°C, рекомендуется устанавливать ее на радиатор охлаждения. В основном высокий нагрев происходит при частых включениях электронного коммутатора.Что такое твердотельное реле?
В этом посте мы рассмотрим основные концепции твердотельных реле.
Одним из наиболее важных компонентов, используемых в электрической панели , является реле. В основном люди знакомы со стандартными электромеханическими реле.
Но есть еще один тип реле, который также широко используется для самых разных нагрузок, в основном тяжелых и резистивных типов.
Это твердотельное реле (ТТР) . В этом посте мы поймем основную концепцию твердотельного реле.
Как следует из названия, твердотельные реле (ТТР) работают на полупроводниках. В отличие от электромеханического реле , в котором для включения или выключения цепи используются механические контакты, внутри твердотельного реле нет механических контактов.
Быстрое переключение с помощью полупроводников, таких как симисторы, транзисторы, диоды и тиристоры. Этот метод работает либо на инфракрасных светоизлучающих диодах, либо на светодиодных соединителях. Благодаря использованию полупроводников переключение происходит очень быстро по сравнению со стандартным электромеханическим реле.
Кроме того, благодаря использованию полупроводников вы можете получить от твердотельных реле различные управляющие напряжения, как фиксированные, так и переменные. Твердотельное реле в основном используется для резистивных и тяжелых нагрузок , таких как нагреватели и электрообогрев, которые требуют большого тока нагрузки.
Принцип работы твердотельного реле
См. рисунок ниже. Как обсуждалось ранее, твердотельные реле (ТТР) не имеют движущихся частей. Они состоят из полупроводников и электронных частей.
Входная цепь состоит из светодиода, который срабатывает при входном напряжении. Затем имеется изоляция между входными и выходными цепями.
Выходная цепь состоит из оптрона для улавливания света и преобразования его в электрическую энергию для схемы управления нагрузкой (состоящей из симистора, диодов, транзисторов или тиристоров).
При подаче питания на входную цепь ток протекает через светодиод, излучающий свет. Оптопара обнаруживает его и преобразует в электрическое напряжение, которое затем подается на схему управления нагрузкой для управления окончательным выходным напряжением нагрузки. Когда входное напряжение отключается, нагрузка также отключается.
Благодаря использованию технологии оптопары переключение происходит быстро, чувствительно и имеет высокий уровень изоляции.
Выходное напряжение может быть цифровым или аналоговым, в зависимости от используемой входной цепи и схемы управления нагрузкой.
Типы управления твердотельными реле
Для твердотельных реле (ТТР) доступно три типа методов управления.
Они следующие:
- Произвольное включение твердотельного реле
- Переход через ноль твердотельного реле
- Пропорциональное управление твердотельным реле
Произвольное включение твердотельного реле
Когда входное напряжение подается, как показано на рисунке, выходное напряжение немедленно включается и применяется в течение всего цикла переменного тока, пока входное напряжение включено.
Как только он выключается, выходное напряжение также выключается.
Переход через ноль твердотельного реле
Как показано на рисунке ниже, при подаче входного напряжения выходное напряжение не включается сразу; скорее, он начинает цикл, как только он касается следующей доступной нулевой точки на осциллограмме.
Затем применяется для всего цикла переменного тока, пока есть входное напряжение. Когда входное напряжение сбрасывается, выходное напряжение не отключается сразу; скорее он останавливает цикл, как только он касается следующей доступной нулевой точки на осциллограмме.
Пропорциональное управление твердотельным реле
Два предыдущих типа, которые мы обсуждали, были типами цифровых выходов. Как следует из названия, твердотельное реле пропорционального управления имеет аналоговый выход.
В зависимости от заданного входного напряжения будет задано соответствующее выходное напряжение. Этот тип используется для ПИД-регулирования нагревателей и других устройств, где требуется точный контроль температуры.
Таким образом, мы увидели концепцию твердотельного реле, и оно широко используется во многих типах нагрузок.
Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на наш канал YouTube для видеоуроков по КИПиА, электрике, ПЛК и SCADA.
Вы также можете подписаться на нас в Facebook и Twitter, чтобы получать ежедневные обновления.
Читать далее:
- Приводы управления серводвигателями
- Промышленные аккумуляторные батареи
- Цепь управления таймером двигателя
- Импульсный блок питания
- Преобразователь частоты (VFD)
Будьте первым, кто получит эксклюзивный контент прямо на вашу электронную почту.
Обещаем не спамить. Вы можете отписаться в любое время.
Неверный адрес электронной почты
Как работают твердотельные реле?
Твердотельное реле, также называемое SSR, представляет собой электронное коммутационное устройство. Подобно электромеханическому реле, оно может включать и выключать нагрузку при подаче внешнего управляющего сигнала на его клеммы управления. Однако твердотельные реле не имеют движущихся частей, таких как контакты, якорь, пружины и т. д. Они используют электрические и оптические свойства полупроводников для выполнения переключения и обеспечения полной изоляции между цепями управления и цепями нагрузки.
Но как именно SSR используют оптические свойства полупроводниковых материалов? Прежде чем углубиться в это, давайте разберемся, что такое фототранзистор и как он работает.
Внутри фототранзистора
Фототранзистор — это транзистор, управляемый светом. В обычном транзисторе NPN эмиттер и коллектор состоят из полупроводникового материала N-типа, а база состоит из полупроводникового материала P-типа. Эмиттер сильно легирован, база слабо легирована, а коллектор представляет собой умеренно легированную область. Внешнее напряжение подается на базу транзистора, чтобы создать ток базы и включить его. Чтобы получить более подробную информацию о работе транзистора, ознакомьтесь с нашим руководством по транзисторам с биполярным соединением (BJT).
Что касается фототранзисторов, то они немного отличаются от обычных транзисторов. Имеют светочувствительную базовую область, которая развивает базовый ток только тогда, когда на нее падает свет.
Рис. 1. Фототранзистор NPN с примесями коллекторный переход. Дополнительные электроны на стороне N и дырки (пространство для электрона) на стороне P PN-переходов мгновенно объединяются, образуя обедненную область, которая создает разность потенциалов вблизи PN-перехода, ограничивая протекание тока. Эта разность потенциалов называется барьерный потенциал , так как он создает барьер, который необходимо преодолеть для прохождения электронов. VBE — барьерный потенциал на переходе база-эмиттер, VBC — барьерный потенциал на переходе база-коллектор.
Когда свет от светодиода фокусируется на фототранзистор, испускаемые фотоны попадают на основание фототранзистора, что сужает ширину области обеднения, а также обеспечивает достаточную энергию для того, чтобы электроны двигались через обедненную область база-коллектор в коллектор.
Смещенные электроны покидают дырки в базовой области, а лишние электроны в эмиттерной области теперь могут перемещаться в эти дырки.
Этот процесс продолжается, и электроны начинают течь, создавая ток в цепи. Выключение светодиода останавливает поток электронов, так как снова формируется обедненная область из-за отсутствия фотонов, добавляющих свою энергию в цепь.
Теперь, когда мы понимаем, как работает фототранзистор, мы можем перейти к пониманию того, как твердотельные реле используют свойства фототранзисторов и других полупроводниковых устройств, имеющих схожие принципы работы, таких как фотодиоды, МОП-транзисторы, тиристоры или симисторы, для переключения нагрузок переменного и постоянного тока.
Внутри твердотельного реле
Рис. 5: Подключение нагрузки и входных цепей к твердотельному реле Твердотельное реле представляет собой 4-контактное устройство, имеющее пару клемм для входа и другую пару для стороны нагрузки/выхода. . Внутри единого корпуса, разделенного воздушной прослойкой, находятся светодиодный источник света и светочувствительный прибор, наподобие фототранзистора.
Светочувствительный переключающий элемент на стороне выхода также может быть фотодиодом, тиристором, полевым МОП-транзистором или симистором в зависимости от характера нагрузки — переменного или постоянного тока. Твердотельные реле с более высокой допустимой нагрузкой по току также имеют некоторые дополнительные схемы вместе со светочувствительным устройством на стороне нагрузки для увеличения выходного тока.
Светодиод на стороне входа управляется небольшим входным сигналом постоянного тока, называемым управляющим сигналом. Когда светодиод включен, излучаемый свет фокусируется на светочувствительном устройстве на стороне нагрузки. Этот излучаемый свет падает на светочувствительное устройство, и оно включается, позволяя току течь в цепи нагрузки и включая нашу нагрузку. Это известно как оптопара .
Оптопара — это популярный способ обеспечить электрическую изоляцию между двумя цепями. Изоляция необходима, если две цепи работают при разных опорных напряжениях.
Поскольку единственным соединением между входом и выходом твердотельного реле является свет, излучаемый светодиодом, он обеспечивает полную физическую и электрическую изоляцию между двумя сторонами, поскольку мы не хотим, чтобы большой ток, протекающий на стороне нагрузки, протекал в входная сторона малой емкости. Он также предотвращает передачу помех, возникающих в одной цепи из-за скачков напряжения, в другую, повышая общую помехозащищенность цепи.
Выключение входного светодиода останавливает ток в нагрузке, так как светочувствительное устройство больше не находится во включенном состоянии.
Твердотельное реле против электромеханического реле
Традиционные электромеханические реле долгое время использовались в качестве электронных коммутационных устройств. Они бывают различной мощности, чтобы соответствовать нашим требованиям по току и напряжению. Однако у них есть свои ограничения, которые мешают работе некоторых приложений.
- Контакты изнашиваются со временем и при более интенсивном использовании
- Дуговые разряды между контактами выделяют много тепла
- Ограниченное количество коммутационных операций и т. д. Некоторые из основных преимуществ использования твердотельных реле по сравнению с электромеханическими реле:
- Они не имеют движущихся частей, поэтому нет износа
- Полное исключение дугового разряда, так как нет контактов для переключения
- Меньший размер
- Значительно более длительный электрический срок службы, не ограниченный количеством операций переключения
- Высокоскоростное и высокочастотное переключение
- Отсутствие шума при переключении
- Меньшее энергопотребление
- Значительно улучшенная изоляция входа/выхода
- Не подвержены вибрации и ударам
- Доступны модели с большой силой тока и напряжения
Однако, как и любое другое электронное устройство, твердотельные реле имеют некоторые недостатки.
Некоторые из них упомянуты ниже:- Твердотельные реле относительно дороги, чем электромеханические реле
- Трудно иметь несколько конфигураций переключателей, таких как однополюсный-двухпозиционный (SPDT)
- Они имеют более высокое выходное сопротивление
- Они имеют некоторый ток утечки, даже когда управляющий сигнал выключено
Классификация на основе свойства переключения
Реле пересечения нуля: Твердотельное реле переключения нуля включает цепь нагрузки, когда напряжение нагрузки пересекает ноль вольт после подачи управляющего сигнала. Поскольку переключение происходит близко к нулю вольт, ток, необходимый для срабатывания реле, очень мал.
Реле мгновенного включения: Этот тип реле активируется сразу после подачи управляющего сигнала. В этом случае мы имеем более быстрое время включения, чем реле пересечения нуля.
Реле переключения пиков: Этот тип реле включает цепь нагрузки, когда напряжение нагрузки достигает следующего пика после подачи управляющего сигнала.
Рисунок 6: Выходные сигналы различных типов твердотельных релеЗаключение
Твердотельные реле являются чрезвычайно мощными коммутационными устройствами для нагрузок как переменного, так и постоянного тока. Но перед выбором реле всегда следует обращать внимание на важные факторы, такие как его токовая мощность, температурные пороги, время переключения и т. д. Поддержание рабочих условий в максимальных пределах имеет решающее значение для обеспечения безопасного использования. В большинстве случаев преимущества твердотельных реле делают их лучшими кандидатами для целей переключения, поскольку они устраняют множество проблем, с которыми кто-то может столкнуться при использовании электромеханического реле. С развитием технологий мы можем ожидать, что SSR станут более эффективными и более дешевыми, чем доступные в настоящее время версии.
Некоторые из них упомянуты ниже:
