Оптореле переменного тока. Твердотельное реле переменного тока: принцип работы, преимущества и схемы подключения

Что такое твердотельное реле переменного тока. Как работает оптореле. Каковы преимущества твердотельных реле перед электромеханическими. Какие бывают виды и типы SSR. Как правильно подключить и использовать твердотельное реле в схемах.

Что такое твердотельное реле переменного тока

Твердотельное реле (SSR — Solid State Relay) — это электронный коммутационный прибор, который используется для включения и выключения нагрузки в силовых электрических цепях. В отличие от электромеханических реле, твердотельные реле не имеют подвижных частей и основаны на полупроводниковых элементах.

Основные компоненты твердотельного реле переменного тока:

• Входная цепь с оптопарой для гальванической развязки
• Драйвер управления
• Силовой полупроводниковый ключ (симистор или пара встречно-параллельных тиристоров)
• Схема определения перехода через ноль (для некоторых типов)

Принцип работы твердотельного реле переменного тока

Принцип работы твердотельного реле переменного тока заключается в следующем:

1. На вход реле подается управляющий сигнал (обычно постоянный ток 3-32 В)
2. Сигнал активирует светодиод в оптопаре
3. Фототранзистор оптопары открывается и подает сигнал на драйвер управления
4. Драйвер формирует импульс управления для силового ключа
5. Силовой ключ (симистор) открывается и пропускает переменный ток в нагрузку

Таким образом, входная цепь гальванически развязана от силовой части, что обеспечивает высокую помехозащищенность устройства.

Преимущества твердотельных реле перед электромеханическими

Твердотельные реле имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными электромеханическими реле:

• Отсутствие подвижных частей и механического износа контактов
• Высокая скорость срабатывания (доли миллисекунды)
• Отсутствие дребезга контактов при переключении
• Бесшумность работы
• Высокая надежность и большой ресурс (более 1 млрд переключений)
• Возможность коммутации больших токов при малых габаритах
• Отсутствие электромагнитных помех при переключении

Виды и типы твердотельных реле переменного тока

Твердотельные реле переменного тока различаются по следующим параметрам:

• Максимальный коммутируемый ток (от единиц до сотен ампер)
• Максимальное напряжение нагрузки (обычно до 480 В АС)
• Тип управляющего сигнала (постоянное напряжение или ток)
• Наличие или отсутствие схемы определения перехода через ноль
• Количество фаз (однофазные и трехфазные)
• Тип охлаждения (воздушное или водяное)

Наиболее распространены однофазные SSR с воздушным охлаждением на токи 10-40 А и напряжение до 250 В.

Схема подключения твердотельного реле переменного тока

Типовая схема подключения однофазного твердотельного реле переменного тока выглядит следующим образом:

1. Входные клеммы «+» и «-» подключаются к источнику управляющего сигнала (обычно 3-32 В DC)
2. Силовые клеммы «~» подключаются в разрыв фазного провода питания нагрузки
3. Нейтральный провод подключается напрямую к нагрузке
4. Корпус реле необходимо заземлить

Важно соблюдать полярность подключения управляющего сигнала и не превышать максимально допустимые токи и напряжения реле.

Применение твердотельных реле переменного тока

Основные области применения твердотельных реле переменного тока:

• Управление нагревательными элементами
• Коммутация осветительных приборов
• Управление электродвигателями
• Автоматизация производственных процессов
• Системы «умный дом»
• Зарядные устройства
• Сварочное оборудование

Твердотельные реле особенно эффективны в системах с частыми включениями/выключениями нагрузки и при необходимости быстрого переключения.

Рекомендации по выбору и эксплуатации твердотельных реле

При выборе и использовании твердотельных реле переменного тока следует учитывать следующие рекомендации:

• Выбирать реле с запасом по току минимум 20-30% от номинального тока нагрузки
• Использовать радиатор охлаждения соответствующей мощности
• Устанавливать защитные RC-цепочки параллельно нагрузке для подавления помех
• Применять быстродействующие предохранители для защиты от короткого замыкания
• Не превышать максимальную частоту коммутации реле
• Обеспечивать хорошее заземление корпуса реле

При соблюдении этих правил твердотельные реле будут надежно работать в течение длительного срока.

Заключение

Твердотельные реле переменного тока являются современной заменой электромеханическим реле во многих областях применения. Они обеспечивают высокую надежность, быстродействие и длительный срок службы. При правильном выборе и эксплуатации SSR позволяют создавать эффективные системы управления силовыми нагрузками.

Реле Переменного Тока: Особенности Работы, Разновидности

Реле переменного тока твердотельное

Схемотехника различных электрических и электро-механических устройств предполагает наличие элемента, который должен в определенный момент времени включать и отключать подачу электрического тока. Если говорить техническим языком, то релейный элемент – это устройство с несколькими состояниями равновесия, каждое из которых может быть сменено на другое при определенных внешних воздействиях или направленном управлении.

Реле переменного тока – прибор для коммутации в автоматическом режиме для электрических цепей по управляющему сигналу. Помимо этого эти устройства могут дополнительно выступать в роли усилителей, элементами управления  к электродвигателям и исполнительным устройствам.

Основные рабочие характеристики

Промышленное реле на 24В

Итак, реле переменного тока является промежуточным элементом, который приводит в действие управляемую электрическую цепь.

Для этого устройства характерны следующие параметры:

• Мощность срабатывания (Р ср – измеряется в Ваттах) – ток минимальной мощности, который должен подаваться на реле для его нормальной активации. Номинально этот параметр подбирается согласно общим конструктивным и электрическим параметрам реле.
• Мощность управления (Р упр – измеряется в Ваттах) – максимальная мощность тока, которую способно передать реле в коммутируемой сети. Данное значение определяется параметрами рабочих контактов реле.

Совет! Не сложно догадаться, что при выборе реле для сети ориентируются на названные параметры, которые для определенных конструкций являются постоянными.

• Время срабатывания (Т ср – измеряется в секундах)
  – разница во времени от момента поступления сигнала на управляющий контакт до смыкания или размыкания контактов.
• Допустимая разрывная мощность (Р р – измеряется в Ваттах) – этот параметр можно встретить в сильноточных реле. Он обозначает мощность при определенном токе, которая при разрыве не позволит создать устойчивую электрическую дугу.

Как работает реле

Диаграмма работы реле во времени

Для управляющей цепи и самого реле характерна некоторая инертность, из-за чего входной ток на реле растет и убывает не мгновенно, а изменяется в некоторых пределах в течение времени, что прекрасно видно на показанной выше схеме, из которой так же понятно, что рабочий цикл состоит из трех этапов:

• Срабатывание;
• Работа;
• Возврат.

Давайте в качестве примера, для понимания основных принципов возьмем электромагнитное реле постоянного тока.

Назад в будущее: реле из 1983 года

• Внутри такого реле имеется катушка индуктивности, благодаря которой и происходит постепенное изменение параметров тока. Сама же работа реле для каждого этапа складывается из определенных временных отрезков.
• Срабатывание – имеет два таких интервала: время трогания (tтр) и время на движение якоря(tдв). То есть Т ср = tтр+tдв – все просто.
• Работа – также два участка, которые обозначены на временной линии отрезками АВ и ВС. На первом этапе ток продолжает еще какое-то время расти, пока не будет достигнуто установленное значение, что позволяет обеспечить надежное притяжение между якорем и сердечником, препятствующим вибрации якоря. На втором участке никаких изменений величины тока не происходит.
• Возврат – аналогично, 2 участка. На первом происходит отпускание реле, а на втором – возврат в исходное состояние. На протяжении всего периода сила тока падает.

Трехфазное реле переменного тока

Прочие характеристики

Помимо перечисленного, у реле разных типов в ходу следующие параметры:

• Коэффициент возврата (Kb) – отношение отпускающего тока к срабатывающему. Обычно данное значение варьируется от 0,4 до 0,8. Рассчитывается по формуле: Iот/Iср < 1.
• Коэффициент запаса (К зап) – это отношение тока установившегося (I уст), то есть максимального  к току срабатывания. Это значение  показывает, насколько надежен выбранный прибор.
• Последний параметр называется коэффициентом управления (К упр) и представлен отношением мощности управления к мощности срабатывания. То есть если реле используется как усилитель, то мы видим коэффициент этого усиления.

Разновидности электрических реле

Реле контроля изоляции переменного тока следит за уровнем сопротивления изоляции

Все реле можно разделить по нескольким признакам, и делят их:

• По назначению – тут можно встретить варианты предназначенные для защиты, управления или сигнализации.

• По принципу действия. Тут список будет куда шире: электромагнитные нейтральные; электромеханические; поляризованные электромагнитные; магнитоэлектрические; индукционные, электротермические; электродинамические; бесконтактные магнитные; фотоэлектронные и электронные, а также другие.

Реле времени переменного тока

• Делят также эти устройства по замеряемым величинам. Замеряться может электрический ток – его мощность, частота, сопротивление, напряжение, сила, коэффициент мощности. Слежение может происходить и за механическими параметрами: объем, сила, давление, скорость, уровень и прочее. Физическими величинами – температура. Временем.
• Естественно, разные устройства рассчитаны на отличающуюся мощность управления. Тут представлено три типа: малой мощности – приборы до 1 Вт; средней – от 1 до 10 Вт; высокой мощности – все, что выше 10 Вт.
• Важным параметром, характеризующим разные модели является время срабатывания прибора. Тут представлено 4 категории: самые быстрые безынерционные модели, чье время на срабатывание составляет меньше 0,001 секунды; далее идут быстродействующие – от 0,001 до 0,05 секунды; замедленные – от 0,15 до 1 секунды; реле времени, которым требуется больше 1 секунды.

Наибольшее распространение получили электромеханические реле, в которых при подаче управляющего тока происходит перемещение подвижной части, называемой якорем, в результате чего происходит замыкание управляемой цепи.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле

Данный тип реле делится на два вида – постоянного и переменного тока. Давайте сначала немного побеседуем про первый тип, который бывает нейтральным или поляризованным.

• Суть первого варианта заключается в том, что устройство одинаково реагирует на протекающий ток на его обмотке в разных направлениях, а это значит, что усилие на якоре никак не зависит от направления тока.
• Эти устройства разделяются еще на два типа, в зависимости от движения, которое совершает якорь. Существуют механизмы с угловым движением и втяжным.

Данное втягивающее реле можно встретить на стартере автомобиля ВАЗ 2110

• Принцип работы устройства предельно прост. При отсутствии управляющего тока якорь отстоит от сердечника на максимальном расстоянии и удерживается в таком положении за счет пружины возврата. В это время на реле будут сомкнуты размыкающие контакты и разомкнуты замыкающие.
• В момент, когда подается ток в обмотку, он проходит через сердечник, якорь, ярмо и воздушный зазор, при этом создается магнитное усилие, которое притягивает якорь к сердечнику, преодолевая сопротивление пружины.
• Якорь взаимодействует с колодкой, из-за чего замыкающие контакты смыкаются, а размыкающие, соответственно, разъединяются.

Принцип работы реле

Конструкция реле и тип применяемых контактов будут отличаться в зависимости от токов, на работу с которыми оно рассчитано. В случае маломощных устройств (связи, сигнализации, телемеханики) применяются контакты малой мощности, изготавливаемые из нейзильбера с контактными площадками (наклепанными) из вольфрама или серебра или фосфоритной бронзы.

Наклепки на контактах также могут быть изготовлены из золота, платины, палладия и прочих сплавов, их форма плоская или плоская цилиндрическая.

Контактное реле для автомобиля

В случае средних токов от 0,5 до 5 Ампер ставят контакты из тугоплавких металлов и их сплавов, например, платина-иридий, вольфрам, золото-палладий и прочие.

Беспроводное реле на 16 Ампер

Когда предполагается работа с большими токами, контакты делают медными или из механических смесей, изготавливаемых методом спекания порошков (металлокерамика).

Механическая и тяговая характеристики устройств

За время срабатывания реле меняется длина на воздушном зазоре, а значит, меняется и электромагнитное воздействие на якорь. Данная зависимость называется тяговой характеристикой и выражается формулой: Fэ = f(d).

Тяговая характеристика на диаграмме

Если не брать в расчет сопротивление элементов магнитопровода, изготовленных из стали, то тяговая характеристика должна, по идее, иметь форму гиперболы, однако магнитное сопротивление на воздушном зазоре Rмd при его уменьшении также снижается и сравнивается с сопротивлением магнитопровода Rмст. Исходя из этого, магнитное усилие не может быть больше, чем некая максимальная величина Fэ max. Не противоречит логике, что при самом большом значении воздушного зазора Fэ будет минимальным.

Когда отключается питание обмотки реле, на магнитопроводе остается намагничивание, из-за которого якорь может залипнуть. Чтобы избавиться от этого эффекта применят штифт из немагнитного материала.

Механическая характеристика реле

• Фактически, работа реле заключается в соединении и разъединении контактов, которых может быть 2 и намного больше. Во время перемещения якоря происходит рост силы упругости возвратной и контактных пружин. Эти силы будут иметь разное значение в зависимости от положения якоря и величины воздушного зазора. Данная зависимость носит название механической характеристики реле.
• Во время запуска реле, якорь первым преодолевает сопротивление возвратной пружины – на графике выше это усилие отмечено участком ab.
• На следующем участке bc отмечено усилие на ход до первой контактной пружины. Участок cd – преодоление совместного сопротивления двух пружин.
• Логично предположить, что тяговая характеристика у нормально работающего реле должна быть выше механической.

Интересно знать! В мощных устройствах процесс разъединения протекает намного сложнее первичного коммутирования, так как возникшая электродвижущая сила стремиться удержать значение текущего в управляемой цепи тока. В итоге в момент разъединения может образовываться искрение, а то и вовсе дуговой разряд, очень вредный для контактов реле.

Для того чтобы нейтрализовать описанный эффект используется либо увеличение активного сопротивления, либо специальные конструкции приборов.

Реле поляризованного типа

На фото — электромагнитное поляризованное реле

Работа таких устройств от описанных до этого отличается тем, что направление в котором действует электромагнитная сила меняется в зависимости от полярности тока, подаваемого на обмотку. Данный принцип реализуется посредством постоянного магнита. Подобных реле на рынке представлено великое множество, но все они делятся на мостовые и дифференциальные.

Также их можно разделить на три типа по настройке контактов:

• Двухпозиционные модели;
• Двухпозиционные с преобладанием вправо или влево;
• Трехпозиционные, имеющие зону нечувствительности.

Принцип действия двухпозиционного поляризованного реле

По представленной схеме можно понять, как работают такие реле:

• С разных сторон на сердечнике намотаны две катушки, обозначенные как 1.
• При подключении они создают устойчивое магнитное поле (Fэ) в ярме (2).
• Постоянный магнит (3) также имеет магнитное поле Ф0(п).
• В момент, когда якорь находится в центральном (нейтральном) положении ток на катушки не подается, и магнитный поток от постоянного магнита разбивается на 2 одинаковые части (Ф01 и Ф02), а значит, тяговая сила будет отсутствовать.
• Как только на обмотку подается питание, образующееся магнитное поле на ярме начнет выдавать результирующее поле, прибавляясь или отнимаясь от Ф01 и Ф02, в зависимости от полярности питания.
• Как только одно поле начинает преобладать над другим, возрастает тяговая сила, а значит, якорь начинает движение влево или вправо.

К неоспоримым достоинствам таких реле можно отнести высокую чувствительность, быстрое срабатывание, высокий коэффициент управления. К недостаткам относятся, разве что, большие габариты, сложная конструкция и цена.

Реле электромагнитные переменного тока

Оптореле переменного тока

Реле электромагнитные переменного тока, как несложно догадаться, отличается от постоянных моделей тем, что могут работать от электрических сетей с частотой тока от 50 до 400 Гц. Обозначение переменного тока на реле рисуется в виде волнистой черты. Тот же символ можно встретить и в схемотехнике – он помещается в кружочек (см. рисунок ниже).

Схематическое изображение реле переменного тока

Работает такое реле по следующей схеме:

• Переменный ток подается на обмотку, после чего якорь также притягивается к сердечнику.
• Почему контакт не размыкается при смене направления движения тока?
• Потому что тяговое усилие будет пропорционально квадрату силы намагничивания, а значит, и квадрату тока, текущего по обмотке.
• Получаем, что направление тягового усилия не зависит от направления тока.

Как меняется тяговое усилие при перемене направления тока

• Если представить себе два реле (постоянного и переменного тока) одинаковых размеров и с одинаковыми значениями самой высокой индукции, то тяговая сила у последнего будет в два раза меньше, так как оно вынуждено постоянно пульсировать с удвоенной частотой, опускаясь до нуля каждый раз, когда ток меняет свое направление, то есть 2 раза за такт.
• Из-за этого якорю реле приходится постоянно вибрировать, что вызывает быстрый износ детали. Чтобы избавиться от этого эффекта устанавливаются дифференциальные сердечники и фазосдвигающие детали, которые не дают магнитному потоку переходить через нуль.
• Сердечник может быть расщепленным с короткозамкнутой обмоткой, то есть конец элемента имеет пропил, делящий его на две части. На одну из таких частей и устанавливается короткозамкнутая обмотка из одного или пары витков.
• Во время работы реле переменное магнитное поле делится на две части (Ф1 и Ф2), одна из которых (Ф2) создает в к.з. витке ЭДС, после чего образуется еще одно магнитное поле (Фкз), воздействующее на поле ЭДС создающее (Ф2), в результате чего оно начнет отставать от первого потока (Ф1). Данный сдвиг будет в пределах 60-80 градусов, а значит результирующее поле (Fэ), создающее тяговую силу, никогда не упадет до нуля, и тем более не сменит своего направления.

Изменение тяговой силы

Чтобы реле переменного тока работало надежно, без вибраций его параметры рассчитываются так, чтобы усилие Fэ min было максимально большим.

Из полученной информации можно сделать вывод о том, что такие реле имеют куда худшие параметры по сравнению с постоянными по тяговому усилию и чувствительности. Добавьте сюда усложненную конструкцию, и как следствие более высокую цену.

Однако и достоинство у таких реле хоть и одно, но неоспоримое – возможность применения в общественных сетях.

Итак, подведем итоги. Мы разобрали назначение реле, их принципы работы, основные виды и узнали, чем отличается реле управляемое переменным током от постоянного. Информации было много, но только на первый взгляд, поэтому рекомендуем углубиться в тему, просмотрев предложенное видео.

Оптореле в схемах на микроконтроллере

Оптореле или, по-другому, оптоэлектронные реле строятся на основе оптопар с полевыми транзисторами. Они более технологичные (а значит и более дешёвые) по сравнению с микросхемами «цифровых изоляторов», которые содержат внутри микроминиатюрные импульсные трансформаторы.

Типовые параметры твёрдотельных оптореле (англ. «Solid-state MOS relays»): ток управления 10…60 мА, время переключения 2…2000 МК с, ток коммутации

1..            .20 А, максимально допустимое напряжение в нагрузке 200…1000Вдля мощных силовых и на порядок меньше для маломощных сигнальных оптореле, ресурс работы 10 лет, наработка на отказ не менее 25000 часов.

Различают оптореле с коммутацией одн двухполярных сигналов. В переводе на понятный язык — для коммутации постоянного и переменного тока. На Рис. 2.117, а…е для примера показаны варианты внутренней «начинки» оптореле серии KP293 (по-старому 5П14). Параллельно выходным контактам оптореле стоят защитные диоды по аналогии с имеющимся в полевых транзисторах MOSFET.

Рис. 2.117. Внутреннее строение оптореле серии KP293:

а) реле постоянного тока с замыкающим контактом;

б) реле постоянного тока с размыкающим контактом;

в) реле переменного тока с замыкающим контактом;

г) реле переменного тока с размыкающим контактом;

д) реле постоянного тока с замыкающим и размыкающим контактами;

е) реле переменного тока с замыкающим и размыкающим контактами.

В некоторых оптореле последовательно со светодиодом встраивают интегральный токоограничивающий резистор. Это позволяет сэкономить место на плате и защитить светодиод в случае ошибочной подачи на вход высокого напряжения.

Светодиоды, входящие в состав оптореле, работают в инфракрасном диапазедлин волнстиповым падением напряжения 1.0…1.2 В. Не следует «жадничать» и уменьшать ток через светодиод ниже паспортного значения, поскольку могут ухудшиться выходные параметры и надёжность коммутации.

Оптореле, в отличие от оптосимистора, гарантированно переходит в противоположное состояние при снятии освещённости полупроводниковой зоны. Для оптореле без разницы, имеется или отсутствует напряжение в нагрузке. Кроме того, ввиду линейности ВАХ, появляется возможность без искажений коммутировать сигналы очень малой амплитуды, в отличие от оптосимисторов с их резкой пороговой характеристикой вблизи нуля.

При коммутации переменных сигналов большой амплитуды начинает сказываться нелинейная зависимость сопротивления канала полевых транзисторов оптореле от напряжения, т.е. возможны искажения формы и спектра сигнала.

Для повышения устойчивости работы оптореле в сети 220 В при атаке импульсных помех рекомендуется параллельно его замыкающим контактам ставить последовательную RC-цепь, состоящую из проволочного резистора сопротивлением

10..         .50 Ом и конденсатора ёмкостью 0.01…0.15 МК Ф с напряжением 600 В.

На Рис. 2.118, а…в приведены схемы подключения оптореле к MK.

а) VU1 — это оптореле фирмы Crydom. Ток управления 3…4 мА, изоляция выдерживает без пробоя напряжение 4 кВ, проходная ёмкость 8 пФ;

б) индикация включения светоизлучающей части оптореле VU1 (фирма Fairchild) производится светодиодом HL1. Мощность в нагрузке R_H не более 50 Вт;

в) НИЗКИМ уровнем на выходе МК размыкаются контакты оптореле VU1, при этом прибор, подключаемый к вторичной обмотке трансформатора 77, переходит в дежурный режим с пониженным питанием, поскольку последовательно включается гасящее сопротивление R2.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Твердотельное реле переменного тока из недорогих компонентов

Многие статьи на этом сайте могут показаться тривиальными. Ну и пусть. Это результат моего личного опыта: мне надоело изобретать колесо снова и снова, и я решил публиковать любые электронные пустяшки, которые  мне пригодились хотя бы раз.

Сегодня промышленность выпускает твердотельные реле (SSR) практически под любые требования, какие только можно себе представить. Только плати — и будет тебе черная коробочка, подав на вход которой несколько миллиампер можно управлять чем угодно: от слабых измерительных сигналов до многих киловатт нагрузки и более.

Маленький камушек оптореле, рассчитанный на коммутацию нескольких сот ватт от бытовой сети будет стоить порядка $10 или более. В то же время, если ограничиться твердотельным реле с максимальным током коммутации в 100мА — мы сразу попадаем в ценовую категорию в районе одного доллара.

 

Мощное оптореле своими руками

Предлагаю вот такую несложную схему, общая стоимость компонентов в которой едва ли превысит пару баксов. Используя «телефонное» твердотельное реле и широко распространённый симистор (идёт во всякие бытовые диммеры), можно управлять весьма большими мощностями.

• «Телефонное» твердотельное реле (SSR) = Lh2500 (datasheet)
• Симистор (TRIAC) = BT139

    
Демпферная цепочка из резистора и конденсатора, т.н. «snubber circuit», ставится для предотвращения нежелательного отпирания симистора в случае очень высокой скорости нарастания напряжения на коммутаторе. На практике, в приложениях типа управления лампами да моторами такое практически не случается. Но в любом случае советую оставить эту цепочку — она ведь ещё служит и хорошим подавителем помех.  По поводу рассчёта этой цепи отсылаю моих читателей к замечательной работе от  Fairchild Semiconductor: Application Note AN-3008 RC Snubber Networks for Thyristor Power Control and Transient Suppression (на английском, если действительно надо — спрашивайте, помогу разобраться).

Если быть педантичным, к схеме надо ещё добавить какой-нибудь вариант подавителя высоковольтных выбросов напряжения. К счастью, симисторы норовят сами просто открыться в подобных сценариях и ограничивают импульсы перенапряжения весьма эффективно. К тому же, в цивилизованном мире, наша схема будет ведь запитана через сообразный фильтр сетевых помех 😉

 

Как этим управлять

Схемы управления твердотельными реле могут быть очень разнообразны. В простейшем случае сгодится выход ТТЛ или КМОП логики с токоограничивающим резистором последовательно с управляющим входом реле.

В достаточно серьёзной системе, с потенциально длинными кабелями, разделяющими схемы управления и исполнительные (силовые) коробки, я использовал источники тока, управляемые непосредственно от микроконтроллера. Светодиод (1.7В падения) в данной схеме не несёт никакой особой функциональности кроме собственно индикации. Если он не нужен — сопротивление токозадающего резистора следует увеличить до 430 Ом, чтобы обеспечить ток управления в районе 10 мА.

Чтобы облегчить себе жизнь и позволить витым парам действительно перекручиваться так как им заблагорассудится — удобно поставить маленький диодный мостик прямо перед входом реле. Дополнительный резистор в 100 Ом защищает светодиод оптрона от немедленного сгорания в случае неверной коммутации и подачи не слишком высокого питающего напряжения прямо на вход нашего реле. К сожалению все эти удобства «роняют» на себе несколько дополнительных вольт напряжения, поэтому управлять схемой, что идёт ниже, надо источником тока с достаточно большим запасом по напряжению (вольт 12 хотя бы) — как раз сгодится предыдущая схема.

Внимание: приведённая в данной статье схема твердотельного реле противопоказана к применению в аудио разработках и рядом с ними. Несмотря на применение демпфирующей цепочки, а так же сколько бы дополнительных фильтров на неё ни навесить — производимые схемой переключательные помехи норовят самым неприятным образом просочиться в аудио сигнал. Кстати, фирменные твердотельные реле с контролем перехода через ноль на поверку шумят ещё больше.

Вот как фирма Siemens, выпускающая Lh2500, предлагает включать сей продукт в своей документации:

Application:   Motor, Light, Heat, Solenoid Control  [Приложения: управление моторами, освещением, обогревом и соленоидами]

Equipment:    Industrial Controls, Programmable Controllers, Factory Automation Equipment, Appliances  [Оборудование: индустриальные контроллеры, программируемые контроллеры, заводское оборудование, бытовая техника]

 

Есть вопросы? Пишите в комментариях.

Поделитесь статьёй со знакомыми.

 

Твердотельные реле принцип работы и схема включения, нормально замкнутое оптореле

В данной статье поговорим про твердотельное реле, обозначим его преимущество перед механическим реле. Рассмотрим управление и подключение твердотельного реле, принцип его работы и конструкцию, а так же разберем различные схемы.

Описание

В отличие от электромеханических реле (EMR), которые используют катушки, магнитные поля, пружины и механические контакты для управления и переключения питания, твердотельное реле или SSR не имеет движущихся частей, но вместо этого использует электрические и оптические свойства полупроводниковых полупроводников, выполняет его вход в функции изоляции и переключения выхода.

Как и обычные электромеханические реле, твердотельные реле обеспечивают полную электрическую изоляцию между их входными и выходными контактами, а его выход действует как обычный электрический переключатель в том смысле, что он имеет очень высокое, почти бесконечное сопротивление в непроводящем (разомкнутом) и очень низком сопротивлении при проведении. Твердотельные реле могут быть предназначены для переключения как переменного, так и постоянного тока с помощью SCR, триак или переключающего транзисторного выхода вместо обычных механических нормально разомкнутых контактов. Купить твердотельное реле на Алиэкспресс:

В то время как твердотельное реле и электромеханическое реле в основном схожи в том, что их низковольтный вход электрически изолирован от выхода, который переключает и контролирует нагрузку, электромеханические реле имеют ограниченный жизненный цикл контакта, могут занимать много места и имеют более низкие скорости переключения, особенно большие силовые реле и контакторы. Твердотельные реле не имеют таких ограничений.

Таким образом, основные преимущества твердотельных реле по сравнению с обычными электромеханическими реле состоят в том, что у них нет движущихся частей, изнашиваемых, и, следовательно, нет проблем с отскоком контактов, они могут переключать «ВКЛ» и «ВЫКЛ» гораздо быстрее, чем механические реле может двигаться, а также включаться при нулевом напряжении и отключаться при нулевом токе, что устраняет электрические помехи и переходные процессы.

Полупроводниковые реле можно купить в стандартных готовых комплектах, от нескольких вольт или ампер до многих сотен вольт и ампер выходной коммутационной способности. Однако твердотельные реле с очень высоким номинальным током (плюс 150 А) все еще слишком дороги для покупки из-за их требований к силовым полупроводникам и теплоотдаче, и, как таковые, все еще используются более дешевые электромеханические контакторы.

Подобно электромеханическому реле, небольшое входное напряжение, обычно от 3 до 32 вольт постоянного тока, может использоваться для управления очень большим выходным напряжением или током, например 240В, 10А. Это делает их идеальными для взаимодействия микроконтроллеров, PIC и Arduino, так как слаботочный 5-вольтный сигнал, скажем, от микроконтроллера или логического вентиля, может использоваться для управления конкретной нагрузкой цепи, и это достигается с помощью опто-изолятора.

Преимущества и недостатки ТТР

Твердотельные реле не зря вытесняют с рынка обычные пускатели и контакторы. Эти полупроводниковые приборы обладают множеством преимуществ перед электромеханическими аналогами, которые заставляют потребителей останавливать выбор именно на них.

Реле для микросхем имеет компактные размеры и сильно ограничены по максимально пропускаемому току. Крепятся они преимущественно путем припаивания специальных ножек

К таким достоинствам относят:

1. Низкое потребление электроэнергии (на 90% меньше).
2. Компактные габариты, позволяющие монтировать устройства в ограниченном пространстве.
3. Высокая скорость запуска и отключения
4. Пониженная шумность работы, отсутствуют характерные для электромеханического реле щелчки.
5. Не предполагается техническое обслуживание.
6. Длительный срок службы благодаря ресурсу в сотни миллионов срабатываний.
7. Благодаря широким возможностям по модификации электронных узлов, ТТР имеют расширенные сферы применения.
8. Отсутствие электромагнитных помех при срабатывании.
9. Исключается порча контактов вследствие их механического удара.
10. Отсутствие прямого физического контакта между цепями управления и коммутации.
11. Возможность регулирования нагрузки.
12. Наличие в импульсных ТТР автоматических цепей, защищающих от перегрузок.
13. Возможность использования во взрывоопасных средах.

Указанных преимуществ твердотельных реле не всегда достаточно для нормальной работы оборудования. Именно поэтому они ещё не полностью вытеснили электромеханические контакторы.

Для стабильной работы мощных твердотельных реле важен эффективный отвод тепла, потому что при повышенных температурах резко искажается напряжение нагрузки (+)

ТТР имеют и недостатки, которые не позволяют им использоваться во многих случаях.

К минусам относят:

1. Невозможность работы большинства устройств с напряжениями свыше 0,5 кВ.
2. Высокая стоимость.
3. Чувствительность к высоким токам, особенно в пусковых цепях электродвигателей.
4. Ограничения по использованию в условиях повышенной влажности.
5. Критическое снижение рабочих характеристик при температурах ниже 30°С мороза и выше 70°С тепла.
6. Компактный корпус приводит к избыточному нагреву устройства при стабильно высоких нагрузках, что требует применения специальных устройств пассивного или активного охлаждения.
7. Возможность расплавления устройства от нагрева при коротком замыкании.
8. Микротоки в закрытом состоянии реле могут быть критическими для работы оборудования. Например, подключенные в сеть люминесцентные лампы могут периодически вспыхивать.

Таким образом, твердотельные реле имеют определенные сферы применения. В цепях высоковольтного промышленного оборудования их использование резко ограничено из-за несовершенных физических свойств полупроводниковых материалов.

Однако в бытовой технике и автомобильной промышленности ТТР занимают прочные позиции за счет своих положительных свойств.

Возможные схемы подключений

Схемы подключения твердотельных реле могут быть самые разнообразные. Каждая электрическая цепь строится, исходя из особенностей подключаемой нагрузки. В схему могут добавляться дополнительные предохранители, контроллеры и регулирующие устройства.

Благодаря тому, что цепи управления и нагрузки в приборе не перекрываются, их электрические характеристики могут отличаться любыми параметрами (+)

Далее будут представлены наиболее простые и распространенные схемы подключения ТТР:

• нормально-открытая;
• со связанным контуром;
• нормально-закрытая;
• трехфазная;
• реверсивная.

Нормально-открытая (разомкнутая) схема – реле, нагрузка в котором находится под напряжением при наличии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в отключенном состоянии при обесточенных входах 3 и 4.

Перед покупкой реле необходимо определиться с требуемым типом его первоначального состояния (замкнутое или разомкнутое), чтобы обеспечить правильную работу подключенной техники (+)

Нормально-замкнутая схема – подразумевается реле, нагрузка в котором находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в рабочем состоянии при обесточенных входах 3 и 4.

Существует схема подключения твердотельного реле, в которой управляющее и нагрузочное напряжение одинаково. Такой способ можно использовать одновременно для работы в сетях постоянного и переменного тока.

Трехфазные реле подключаются несколько по иным принципам. Контакты могут соединяться в вариантах «Звезда», «Треугольник» или «Звезда с нейтралью».

Выбор трехфазной схемы подключения реле во многом зависит от особенностей работы техники, подключенной к нему в качестве нагрузки

Реверсные твердотельные реле применяются в электродвигателях в соответствующем режиме. Они изготавливаются в трехфазном варианте и включают два контура управления.

Если для реле важно соблюдение полярности подключения контактов, то на маркировке всегда будет указано, куда подключать фазу и ноль

Собирать электрические цепи с ТТР необходимо только после их предварительной прорисовки на бумаге, потому что неверно подключенные устройства могут выйти из строя из-за короткого замыкания.

Практическое применение устройств

Сфера использования твердотельных реле довольно обширна. Из-за высокой надежности и отсутствия потребности в регулярном обслуживании их часто устанавливают в труднодоступных местах оборудования.

Во многих реле подключение проводов управляющего контура требует соблюдения полярности, что необходимо учитывать в процессе монтажа оборудования

Основными же сферами применения ТТР являются:

• система терморегуляции с применением ТЭНов;
• поддержание стабильной температуры в технологических процессах;
• контроль работы трансформаторов;
• регулировка освещения;
• схемы датчиков движения, освещения, фотодатчиков для уличного освещения и т.п.;
• управление электродвигателями;
• источники бесперебойного питания.

С увеличением автоматизации бытовой техники твердотельные реле приобретают все большее распространение, а развивающиеся полупроводниковые технологии постоянно открывают новые сферы их применения.

При желании, собрать твердотельное реле можно собственноручно. Подробная инструкция представлена в этой статье.

Устройство твердотельного реле

Современные твердотельные реле (ТТР) представляют собой модульные полупроводниковые приборы, являющиеся силовыми электропереключателями.

Ключевые рабочие узлы этих устройств представлены симисторами, тиристорами или транзисторами. ТТР не имеют подвижных частей, чем отличаются от электромеханических реле.

Размер твердотельного реле во многом зависит от максимально допустимой нагрузки и возможности отводить тепло путем теплопередачи и конвекции (+)

Внутреннее устройство этих приборов может сильно различаться в зависимости типа регулируемой нагрузки и электрической схемы.

Простейшие твердотельные реле включают такие узлы:

• входной узел с предохранителями;
• триггерная цепь;
• оптическая (гальваническая) развязка;
• переключающий узел;
• защитные цепи;
• узел выхода на нагрузку.

Входной узел ТТР представляет собой первичную цепь с последовательно подключенным резистором. Предохранитель в эту цепь встраивается опционально. Задача узла входа – принятие управляющего сигнала и передача команды на коммутирующие нагрузку переключатели.

При переменном токе для разделения контролирующей и основной цепи применяют гальваническую развязку. От её устройства во многом зависит принцип работы реле. Ответственная за обработку входного сигнала триггерная цепь может включаться в узел оптической развязки или располагаться отдельно.

Защитный узел препятствует возникновению перегрузок и ошибок, ведь в случае поломки прибора может выйти из строя и подключенная техника.

Основное предназначение твердотельных реле – замыкание/размыкание электрической сети с помощью слабого управляющего сигнала. В отличие от электромеханических аналогов, они имеют более компактную форму и не производят в процессе работы характерных щелчков.

Принцип работы ТТР

Работа твердотельного реле довольно проста. Большинство ТТР предназначено для управления автоматикой в сетях 20-480 В.

Оптическая развязка позволяет создавать управленческие сигналы минимальной мощности, что критически важно для датчиков, работающих от автономных источников питания (+)

При классическом исполнении в корпус прибора входит два контакта коммутируемой цепи и два управляющих провода. Их количество может изменяться при увеличении количества подключенных фаз. В зависимости от наличия напряжения в управляющей цепи, происходит включение или выключение основной нагрузки полупроводниковыми элементами.

Особенностью твердотельных реле является наличие небесконечного сопротивления. Если контакты в электромеханических устройствах полностью разъединяются, то в твердотельных отсутствие тока в цепи обеспечивается свойствами полупроводниковых материалов.

Поэтому при повышенных напряжениях возможно появление небольших токов утечки, которые могут негативно сказаться на работе подключенной техники.

Принцип работы и конструкция твердотельного реле

Одним из основных компонентов твердотельного реле (SSR) является оптоизолятор (также называемый оптопарой), который содержит один (или более) инфракрасный светодиод или светодиодный источник света, а также фоточувствительное устройство в один случай. Оптоизолятор изолирует вход от выхода.

Светодиодный источник света подключен к входной секции SSR и обеспечивает оптическую связь через зазор с соседним фоточувствительным транзистором, парой Дарлингтона или симистором. Когда ток проходит через светодиод, он загорается, и его свет фокусируется через зазор на фототранзистор / фототриак.

Таким образом, выход оптронного SSR включается при включении этого светодиода, как правило, с помощью низковольтного сигнала. Поскольку единственным входом между входом и выходом является луч света, высоковольтная изоляция (обычно несколько тысяч вольт) достигается с помощью этой внутренней оптоизоляции.

Оптоизолятор не только обеспечивает более высокую степень изоляции входов / выходов, он также может передавать сигналы постоянного тока и низкочастотные сигналы. Кроме того, светодиод и фоточувствительное устройство могут быть полностью отделены друг от друга и оптически связаны с помощью оптического волокна.

Входная схема SSR может состоять только из одного ограничивающего ток резистора, включенного последовательно со светодиодом оптоизолятора, или из более сложной цепи с выпрямителем, регулированием тока, защитой от обратной полярности, фильтрацией и т.д.

Чтобы активировать или включить «ВКЛ» проданное реле состояния в проводимость, на его входные клеммы должно быть приложено напряжение, превышающее его минимальное значение (обычно 3 В постоянного тока) (эквивалентно катушке электромеханического реле). Этот сигнал постоянного тока может быть получен от механического переключателя, логического вентиля или микроконтроллера, как показано ниже.

Входная цепь постоянного тока твердотельного реле

При использовании в качестве сигнала активации механических контактов, переключателей, кнопок, других контактов реле и т.д., используемое напряжение питания может быть равно минимальному значению входного напряжения SSR, тогда как при использовании твердотельных устройств, таких как транзисторы, вентили и микро-контроллеры, минимальное напряжение питания должно быть на один или два вольт выше напряжения включения SSR для учета внутреннего падения напряжения коммутационных аппаратов.

Но помимо использования напряжения постоянного тока, либо ослабления, либо источника, для переключения твердотельного реле в проводящее состояние, мы также можем использовать синусоидальную форму волны, добавив мостовой выпрямитель для двухполупериодного выпрямления и схему фильтра на вход постоянного тока.

Входная цепь переменного тока твердотельного реле

Мостовые выпрямители преобразуют синусоидальное напряжение в двухполупериодные выпрямленные импульсы с удвоенной входной частотой. Проблема здесь заключается в том, что эти импульсы напряжения начинаются и заканчиваются с нуля вольт, что означает, что они упадут ниже минимальных требований к напряжению при включении порога входа SSR, в результате чего выход будет «включаться» и «выключаться» в каждом полупериоде.

Чтобы преодолеть это беспорядочное срабатывание на выходе, мы можем сгладить выпрямленную рябь, используя сглаживающий конденсатор (C1) на выходе мостового выпрямителя. Эффект зарядки и разрядки конденсатора повысит постоянную составляющую выпрямленного сигнала выше максимального значения напряжения включения на входе твердотельных реле. Тогда, даже если используется постоянно изменяющаяся синусоидальная форма волны напряжения, входной сигнал SSR видит постоянное напряжение постоянного тока.

Значения резистора падения напряжения R 1 и сглаживающего конденсатора C 1выбираются в соответствии с напряжением питания, 120 В переменного тока или 240 В переменного тока, а также входным сопротивлением твердотельного реле. Но что-то около 40 кОм и 10 мкФ подойдет.

Затем с добавлением этой мостовой выпрямителя и сглаживающей конденсаторной цепи можно управлять стандартным твердотельным реле постоянного тока, используя источник переменного или неполяризованного постоянного тока. Конечно, производители уже производят и продают входные твердотельные реле переменного тока (обычно от 90 до 280 В переменного тока).

Выход твердотельного реле

Возможности переключения выхода твердотельного реле могут быть как переменного, так и постоянного тока, аналогичными его требованиям к входному напряжению. Выходная цепь большинства стандартных твердотельных реле сконфигурирована для выполнения только одного типа переключающего действия, дающего эквивалент нормально разомкнутого однополюсного однополюсного (SPST-NO) режима работы электромеханического реле.

Для большинства твердотельных реле постоянного тока обычно используются твердотельные коммутационные устройства — силовые транзисторы, Дарлингтона и MOSFET, тогда как для твердотельного реле переменного тока, коммутационные устройства — это симисторные или двухсторонние тиристоры. Тиристоры предпочтительны из-за их высокого напряжения и тока. Один тиристор также может использоваться в схеме мостового выпрямителя, как показано на рисунке.

Наиболее распространенным применением твердотельных реле является переключение нагрузки переменного тока, будь то управление мощностью переменного тока для включения / выключения, затемнение света, управление скоростью двигателя или другие подобные приложения, где необходимо управление мощностью, эти нагрузки переменного тока может легко управляться с помощью постоянного тока низкого напряжения с помощью твердотельного реле, обеспечивающего длительный срок службы и высокие скорости переключения.

Одним из самых больших преимуществ твердотельных реле по сравнению с электромеханическим реле является его способность выключать «переменные» нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, тем самым полностью устраняя искрение, электрический шум и отскок контактов, связанные с обычными механическими реле и индуктивными нагрузками.

Это связано с тем, что твердотельные реле переключения переменного тока используют SCR и триак в качестве выходного переключающего устройства, которое продолжает проводить после удаления входного сигнала до тех пор, пока переменный ток, протекающий через устройство, не опустится ниже своего порогового значения или не сохранит значение тока. Тогда выход SSR никогда не сможет выключиться в середине пика синусоидальной волны.

Отключение при нулевом токе является основным преимуществом использования твердотельного реле, поскольку оно уменьшает электрические помехи и обратную эдс, связанные с переключением индуктивных нагрузок, которые видятся как искрение контактами электромеханического реле. Рассмотрим диаграмму формы выходного сигнала ниже типичного твердотельного реле переменного тока.

Форма выходного сигнала твердотельного реле

При отсутствии входного сигнала ток нагрузки не протекает через SSR, поскольку он фактически выключен (разомкнут), а выходные клеммы видят полное напряжение питания переменного тока. При применении входного сигнала постоянного тока, независимо от того, какую часть синусоидального сигнала, положительного или отрицательного, проходит цикл, из-за характеристик переключения SSR при нулевом напряжении, выход включается только тогда, когда сигнал пересекает нулевую точку.

Когда напряжение питания увеличивается в положительном или отрицательном направлении, оно достигает минимального значения, необходимого для полного включения выходных тиристоров или симистора (обычно менее чем около 15 вольт). Падение напряжения на выходных клеммах SSR соответствует падению напряжения переключающего устройства V T (обычно менее 2 вольт). Таким образом, любые высокие пусковые токи, связанные с реактивными или ламповыми нагрузками, значительно снижаются.

Когда сигнал входного напряжения постоянного тока удаляется, выход не отключается внезапно, так как после срабатывания проводимости тиристор или триак, используемый в качестве переключающего устройства, остается включенным в течение оставшейся части полупериода, пока токи нагрузки не упадут ниже удерживающих устройств тока, в этот момент он выключается. Таким образом, высокая обратная ЭДС dv / dt, связанная с переключением индуктивных нагрузок в середине синусоиды, значительно снижается.

Тогда основными преимуществами твердотельного реле переменного тока над электромеханическим реле является его функция пересечения нуля, которая включает SSR, когда напряжение нагрузки переменного тока близко к нулю вольт, таким образом подавляя любые высокие пусковые токи, поскольку ток нагрузки всегда будет запускаться от точки, близкой к 0 В, и присущей нулевой характеристике отключения тока тиристора или симистора. Поэтому существует максимально возможная задержка выключения (между удалением входного сигнала и отключением тока нагрузки) в один полупериод.

Фазорегулирующее твердотельное реле

Хотя твердотельные реле могут выполнять прямое переключение нагрузки при пересечении нуля, они также могут выполнять гораздо более сложные функции с помощью цифровых логических схем, микропроцессоров и модулей памяти. Другое превосходное применение твердотельного реле — в устройствах с диммером ламп, будь то дома, для шоу или концерта.

Твердотельные реле с ненулевым включением (мгновенное включение) включаются сразу после подачи входного управляющего сигнала, в отличие от SSR пересечения нуля, который выше, и ожидает следующей точки пересечения нуля синусоидальной волны переменного тока. Это случайное переключение при пожаре используется в резистивных устройствах, таких как диммер ламп, и в устройствах, в которых нагрузка должна подаваться только в течение небольшой части цикла переменного тока.

Форма сигнала с произвольным переключением

Хотя это позволяет контролировать фазу сигнала нагрузки, основная проблема случайного включения SSR заключается в том, что начальный скачок тока нагрузки в момент включения реле может быть высоким из-за переключающей мощности SSR, когда напряжение питания составляет близко к своему пиковому значению (90 o ). Когда входной сигнал удаляется, он перестает проводить, когда ток нагрузки падает ниже тока тиристоров или триаков, как показано на рисунке. Очевидно, что для твердотельного реле постоянного тока действие включения-выключения является мгновенным.

Твердотельное реле идеально подходит для широкого диапазона применений ВКЛ / ВЫКЛ переключения , поскольку они не имеют подвижных частей или контактов в отличие от электромеханического реле (ЭМР). Существует много различных коммерческих типов на выбор для входных сигналов управления переменного и постоянного тока, а также для переключения выходов переменного и постоянного тока, так как они используют полупроводниковые переключающие элементы, такие как тиристоры, триаки и транзисторы.

Но используя комбинацию хорошего оптоизолятора и симистора, мы можем сделать наше собственное недорогое и простое твердотельное реле для управления нагрузкой переменного тока, такой как нагреватель, лампа или соленоид. Поскольку для работы оптоизолятора требуется только небольшое количество входной / управляющей мощности, управляющий сигнал может поступать от PIC, Arduino, Raspberry PI или любого другого такого микроконтроллера.

Пример твердотельного реле

Предположим, нам нужен микроконтроллер с сигналом порта цифрового выхода всего лишь +5 В для управления нагревательным элементом 120 В переменного тока, 600 Вт. Для этого мы могли бы использовать опто-триационный изолятор MOC 3020, но внутренний триак может пропускать только максимальный ток (I TSM ) в пике 1 А на пике источника переменного тока 120 В, поэтому необходимо также использовать дополнительный переключающий триак.

Сначала давайте рассмотрим входные характеристики оптоизолятора MOC 3020 (доступны другие опто-триаки). Спецификация оптоизоляторов говорит нам, что прямое напряжение (V F ) падения входного светодиода составляет 1,2 В, а максимальный прямой ток (I F ) составляет 50 мА.

Светодиоду требуется около 10 мА, чтобы он мог достаточно ярко светиться до максимального значения 50 мА. Однако порт цифрового выхода микроконтроллера может выдавать максимум 30 мА. Тогда значение требуемого тока лежит где-то между 10 и 30 миллиампер. Следовательно:

Таким образом, можно использовать резистор для ограничения последовательного тока со значением от 126 до 380 Ом. Поскольку порт цифрового выхода всегда переключается на +5 В и для уменьшения рассеивания мощности через светодиод оптопары мы выберем предпочтительное значение сопротивления 240 Ом. Это дает светодиодный прямой ток менее 16 мА. В этом примере подойдет любое предпочтительное значение резистора между 150 Ом и 330 Ом.

Нагрузка нагревательного элемента составляет 600 Вт. Использование 120 В переменного тока даст нам ток нагрузки 5 ампер (I = P / V). Поскольку мы хотим управлять этим током нагрузки в обоих полупериодах (все 4 квадранта) формы сигнала переменного тока, нам потребуется триак переключения сети.

BTA06 — это симистор 600 В на 6 ампер (I T (RMS) ), подходящий для общего / двухпозиционного переключения нагрузок переменного тока, но подойдет любой аналогичный симистор с номинальным напряжением 6–8 ампер. Кроме того, для этого переключающего триака требуется только 50 мА привода затвора для запуска проводимости, что намного меньше максимального значения 1 А для оптоизолятора MOC 3020.

Учтите, что выходной триак оптоизолятора включился при пиковом значении (90 o ) среднеквадратичного напряжения питания 120 В переменного тока. Это пиковое напряжение имеет значение: 120 x 1,414 = 170Vpk. Если максимальный ток опто-триаков (I TSM ) составляет 1 А, то минимальное значение требуемого последовательного сопротивления составляет 170/1 = 170 Ом или 180 Ом до ближайшего предпочтительного значения. Это значение 180 Ом будет защищать выходной триак оптопары, а также затвор триака BTA06 при питании 120 В переменного тока.

Если симистор оптоизолятора включается при значении пересечения нуля (0 o ) среднеквадратичного переменного напряжения питания 120 В , то минимальное напряжение, необходимое для подачи требуемого тока возбуждения затвора 50 мА, заставляющего переключающий триак в проводимость, будет: 180 Ом х 50 мА = 9,0 вольт. Затем симистор срабатывает, когда синусоидальное напряжение Gate-to-MT1 превышает 9 вольт.

Таким образом, минимальное напряжение, требуемое после точки пересечения нуля формы сигнала переменного тока, должно составлять 9 вольт, при этом рассеяние мощности в этом последовательном затворном резисторе очень мало, поэтому можно безопасно использовать резистор номиналом 0,5 Ом с сопротивлением 0,5 Ом и номиналом 0,5 Вт. Рассмотрим схему ниже.

Схема реле переменного тока

Этот тип конфигурации оптопары формирует основу очень простого применения твердотельного реле, которое может использоваться для управления любой нагрузкой от сети переменного тока, такой как лампы и двигатели. Здесь мы использовали MOC 3020, который является изолятором со случайным переключением. Опто-триачный изолятор MOC 3041 имеет те же характеристики, но со встроенным обнаружением пересечения нуля, позволяющим нагрузке получать полную мощность без больших пусковых токов при переключении индуктивных нагрузок.

Диод D 1 предотвращает повреждение из-за обратного подключения входного напряжения, в то время как резистор 56 Ом (R 3 ) шунтирует любые токи di / dt при отключенном симисторе, устраняя ложные срабатывания. Он также связывает терминал затвора с MT1, обеспечивая полное отключение симистора.

Если используется входной сигнал ШИМ с широтно-импульсной модуляцией, частота переключения ВКЛ / ВЫКЛ должна быть установлена ​​не более 10 Гц для нагрузки переменного тока, иначе выходное переключение этой полупроводниковой релейной цепи может не выдержать.

Публикации по теме:

• Реле напряжение 220

  От чего защищает реле В результате резкого повышения напряжения чаще сгорает мелкая бытовая техника. От…

• Подключение твердотельного реле

  Твердотельные реле. Схемы подключенияСхемы подключения твердотельных релеВ этой статье обсудим схемы подключения твердотельными реле (ТТР),…

• Электромагнитного реле

  Электрическое реле устройство, в котором при достижении определенно значения входной величины, выходная величина изменяется скачком…

Блок оптореле БОР-1, БОР-2, БОР-3

Блок оптореле БОР-1

Для бесконтактного (оптосимисторного) управления нагрузками в однофазной сети переменного тока (включая электромагнитные пусковые устройства, а также электродвигатели в реверсивном режиме) по двум изолированным и независимым друг от друга каналам управления. Количество нагрузок в каждом канале – 2.

Входные сигналы – состояния контактных или бесконтактных ключей.
Максимальный ток по входам управления (в открытом состоянии) — 15 мА.
Максимальное действующее значение коммути-руемого тока:

• 3 А при ПВ–25% и длительности управляющего импульса не более 100 сек;
• 1 А — непрерывно.

Питание 220 В, 50 Гц.
Потребляемая мощность 4 Вт.
Масса 1,5 кг.
Габариты 60х162х164 мм.

Блок оптореле БОР-2

Для бесконтактного (оптосимисторного) реверсивного управления трехфазным синхронным (асинхронным) электродвигателем переменного тока мощностью до 2 кВт.

Входные сигналы — состояния контактных или бесконтактных ключей. Максимальный ток по входам управления (в открытом состоянии) — 15 мА. Максимальное действующее значение коммутируемого тока: 3 А при ПВ — 25% и длительности управляющего импульса не более 100 сек; 1 А непрерывно.
Пауза между размыканием и замыканием ключей при мгновенном реверсе 40-50 мс.
Питание 220/380 В, 50 Гц.
Потребляемая мощность 6 Вт.
Масса блока 1,5 кг.
Габариты 60х162х164 мм.

Блок оптореле БОР-3

Для бесконтактного (оптосимисторного) реверсивного управления трехфазным синхронным (асинхронным) электродвигателем переменного тока мощностью до 2 кВт. Имеет схему защиты электродвигателя от перегрузок, а также выход сигнализации срабатывания защиты и дополнительный вход блокировки управления.

Входные сигналы — состояния контактных или бесконтактных ключей. Максимальный ток по входам управления (в открытом состоянии) — 20 мА.
Максимальное действующее значение коммутируемого тока: 3 А при ПВ — 25% и длительности управляющего импульса не более 100 сек; 1 А — непрерывно. Пауза между размыканием и замыканием ключей при мгновенном реверсе 40-50 мс.
Питание 220/380 В, 50 Гц.
Потребляемая мощность – не более 10 Вт.
Масса блока 1,5 кг.
Габариты 80х162х164 мм.

Мини-оптореле имеет выходной транзистор 1,2 кВ

Компания Panasonic выпустила оптореле с 6-контактным DIP-переключением, которое может переключать 1,2 кВ при токе 750 мА.

Названный AQV209G, он выпускается в версиях для сквозного и поверхностного монтажа и имеет один выход переменного / постоянного тока с двумя МОП-транзисторами, которые могут быть подключены последовательно для переключения переменного тока (соединение « A ») или параллельно для переключения постоянного тока при более высоком токе (соединение «C»).

В этом случае максимальное номинальное напряжение абс. Составляет 1200 В пикового переменного или постоянного тока (рекомендуется 960 В пиковое напряжение), затем 750 мА в конфигурации переменного тока (1 Ом тип, 2 Ом максимум) или 1,4 А в параллельной конфигурации постоянного тока (250 мОм тип 500 м Ом максимум). Максимальный пиковый ток однократной абсорбции в течение 100 мс составляет 2,25 А, а на выходе может обрабатываться до 600 мВт (650 мВт, включая вход).

Приведенные выше цифры, за исключением 650 мВт, относятся к рекомендуемым 10 мА через два последовательно соединенных входных светодиода (тип 2,95 В, максимум 3,4 В и максимум 30 мА). Вход гальванически отделен от выходных структур с изоляцией 1500 В среднеквадратичного значения.

 

«Благодаря сочетанию проверенной технологии с материалами нового поколения, полупроводниковое реле с фотосвязью обеспечивает непревзойденную выходную мощность с неограниченным сроком службы», — заявили в компании. Это «следует считать бесспорным прорывом с точки зрения коммутации мощных полупроводников — она ​​значительно превосходит характеристики последнего поколения благодаря 10-кратной коммутационной способности. AQV209G является действительно интересной заменой для многих традиционных герконовых реле или для замены ртутьсодержащих реле ».

Переключение происходит без дребезга и обычно включение занимает 500 мкс (максимум 1 мс), а выключение — 50 мкс (максимум 500 мкс) — все при 10 мА на входе и 100 мА на выходе + 100 В.

Интересно, что в техническом паспорте максимальная рабочая частота указана на уровне 2,5 ‘cps’ (нагрузка 50%, максимальный ток нагрузки и напряжение), что кажется немного медленным, если это количество циклов / с — Electronics Weekly попросила разъяснений. Полагаю, это рассеивание мощности при переходах.

Размер 8,8 x 6,4 x 3,9 мм, рабочий диапазон от -40 до + 85 ° C с некоторым ухудшением характеристик выше 25 ° C. Значения времени и сопротивления, указанные выше, приведены для температуры 25 ° C.

COSMO: оптические электронные компоненты. Оптосимисторы — Компоненты и технологии

Необходимость управления высоковольтными нагрузками с помощью микроконтроллеров
существует всегда, но как обеспечить совместимость уровней и полную гальваническую
развязку цепей? С этой задачей превосходно справляются оптосимисторы.
Компания COSMO предлагает широкий ряд продукции, способной решить
многие поставленные задачи на «отлично».

Оптоэлектронные компоненты COSMO

Корпорация Cosmo Electronic была образована
в 1981 году как компания по производству релейных
коммутационных элементов. За 20 с лишним лет своего существования на этом рынке корпорация Cosmo
освоила производство таких элементов, как твердотельные и миниатюрные герконовые реле, а также
оптопары и оптореле малой мощности, что позволило корпорации войти в число мировых лидеров
в этом секторе наряду с такими гигантами, как
Omron, Clare, Crydom, Aromat, Siemens.

Ассортимент продукции, выпускаемой компани-
ей COSMO, очень широк, это и оптопары, и оптореле, герконовые реле и светодиоды.

Головной офис корпорации находится в Тайбэе
(Тайвань). Cosmo является владельцем трех заводов,
которые обеспечивают производство всего спектра
продукции корпорации. Все заводы корпорации сертифицированы по стандартам ISO 9001 и ISO 9002.

Таблица 1. Оптосимисторы серии KMOC30xxxx

Оптосимисторы COSMO

Отдельную нишу в списке выпускаемой продукции компании COSMO занимают оптосимисторы.

Оптосимистор по сути представляет собой двунаправленный тиристор с оптическим управлением.

С его помощью можно непосредственно управлять
нагрузкой переменного тока.

Во избежание попадания выбросов напряжения
в силовые линии включение нагрузки лучше всего
производить в моменты пересечения волной переменного тока нуля. Для этого существуют оп-
тосимисторы, содержащие схему детектирования нулевого потенциала, которая блокирует внутренний симистор до следующего пересечения нуля.

Компания COSMO выпускает две серии
оптосимисторов KMOC и TLP с рабочими
напряжениями 400, 600 и 800 В переменного
тока (AC) со схемой детектирования нулевого напряжения и без нее. Изделия предназначены для широкого применения в различных устройствах коммутации. Электрическая прочность изоляции у серии KMOC — 5000 В AC, у серии KTLP — 2500 В AC, рабочий температурный диапазон у всех оптосимисторов — от –40 до +80 °С, температура
хранения — от –40 до +125 °С. Электрические характеристики оптосимисторов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 2. Оптосимиторы серии KTLPxxxx

Особенности оптотриаков COSMO:

• Выпускаются как со схемой детектирования
  нулевого потенциала, так и без нее.
• Высокое напряжение изоляции:
  – 5000 Vrms для корпуса DIP;
  – 2500 Vrms для корпуса mimi flat.
• Обратное напряжение выхода Vdrm=400,
  600 и 800 В.
• Ток включения:
  – Ift = 5, 10 и 15 мА для корпуса DIP;
  – Ift = 5, 7 и 15 мА для корпуса mini flat.

Сферы применения:

• соленоиды;
• драйверы двигателей AC;
• температурный контроль;
• ЭМ-контакторы;
• твердотельные реле;
• устройства управления освещением.

На рис. 1 приведена типовая схема тиристорного драйвера, когда посредством ТТЛ-уровня происходит управление электродвигателем переменного тока. Гальваническая развязка обеспечивается оптосимистором.

Рис. 1. Тиристорный драйвер

Любая современная отопительная система,
главным нагревательным элементом которой
является дизельный котел, может содержать
в своем составе порядка десяти элементов гальванической развязки. На рис. 2 показано управление с помощью микроконтоллера периферийными устройствами котла — топливными насосами, нагревательными элементами,
двигателями камер сгорания и т. д. Во всех
этих случаях гальваническую развязку осуществляют оптосимисторы и оптопары.

Рис. 2. Устройство отопительной системы

На рис. 3 представлена функциональная схема микроволновой печи с грилем. Микроконтроллер посредством оптосимисторов управляет работой магнетрона и нагревательным
элементом гриля.

Рис. 3. Микроволновая печь с грилем

Корпуса

Оптосимисторы серии KMOC выпускаются в двух видах корпусов: с монтажом в отверстия DIP (рис. 4) и для поверхностного монтажа.

Рис. 4. Корпус DIP6

Серии оптосимисторов KTLP16xx и KTLP26xxx
выпускаются в компактных миниатюрных
корпусах Mini Flat (рис. 5). Это позволяет значительно сэкономить место на печатной плате, сокращая размеры конечного устройства.

Рис. 5. Корпус Mini Flat

Втаблице 3 представлены аналоги популярных
оптотиристоров других производителей.

Таблица 3. Аналоги оптосимисторов COSMO производства других производителей

Opto22 — 120A25 — 120 В переменного тока, 25 А, полупроводниковое реле переменного тока (SSR)

120A25 — это реле серии Power с переменным током, которое переключает 120 В переменного тока при токе до 25 А.

Реле серии

Power обеспечивают изоляцию 4000 В между входом и выходом, а также обеспечивают включение при нулевом напряжении и включение при нулевом токе. выключенный. Они признаны UL и CSA и являются компонентом CE.

Много информации о выборе и использовании SSR можно найти в листе данных SSR.Также см. Список перекрестных ссылок производителей.

На этот SSR предоставляется пожизненная гарантия.

ПРИМЕЧАНИЕ: Мы не рекомендуем монтировать клеммную сторону SSR на плоской печатной плате или другой плоской поверхности, потому что высота клеммы может немного отличаться от одной клеммы к другой и от одной SSR к другой. Другой. Для монтажа на печатной плате используйте твердотельные реле серии MP или P.

Вход с оптической развязкой на выход	4000 В
Время включения	½ цикла максимум
Время выключения	½ цикла максимум
Рабочая частота	от 25 до 65 Гц (работает на частоте 400 Гц с шестикратным интервалом утечка в закрытом состоянии)
Емкость муфты между входом и выходом	8 пФ максимум
DV / DT в выключенном состоянии	200 вольт в микросекунду
Коммутация DV / DT	Отключено на номинальный ток 0.5 коэффициент мощности

	380D25	380D45	120A10	120A25	240A10	240A25	240A45
Номинальное напряжение сети переменного тока	380	380	120	120	240	240	240
Номинальный ток (амперы)	25 *	45 *	10 *	25 *	10 *	25 *	45 *
Пик скачка напряжения (А) за 1 цикл	250	650	110	250	110	250	650
Номинальное сопротивление входного сигнала (Ом)	1000	1000	33K	33K	33K	33K	33K
Напряжение захвата сигнала	3 В постоянного тока (допускается 32 В)	3 В постоянного тока (допускается 32 В)	85 В переменного тока (допускается 280)	85 В переменного тока (допускается 280)	85 В переменного тока (допускается 280)	85 В переменного тока (допускается 280)	85 В переменного тока (допускается 280)
Напряжение пропадания сигнала	1 В постоянного тока	1 В постоянного тока	10 В переменного тока	10 В переменного тока	10 В переменного тока	10 В переменного тока	10 В переменного тока
Пиковое повторяющееся напряжение, максимум	800	800	600	600	600	600	600
Максимальное падение выходного напряжения	1.6 вольт	1,6 В	1,6 В	1,6 В	1,6 В	1,6 В	1,6 В
Утечка в закрытом состоянии (мА) Максимум	12 мА	12 мА	7 мА	7 мА	14 мА	14 мА	14 мА
Диапазон рабочего напряжения (В переменного тока)	24–420	24–420	12–140	12–140	24–280	24–280	24–280
I 2 т Мощность t = 8.3 (мс)	250	1750	50	250	50	250	1750
Напряжение изоляции	4,000 В RMS	4,000 В RMS	4,000 В RMS	4,000 В RMS	4,000 В RMS	4,000 В RMS	4,000 В RMS
θjc ** (° C / Ватт)	1.2	0,67	1,3	1,2	1,3	1,2	0,67
Рассеиваемая мощность (Вт / А)	1,3	0.9	1,6	1,3	1,6	1,3	0,9
Примечания: * Температура окружающей среды влияет на текущий рейтинг. Подробные сведения см. В таблицах тепловых характеристик в Техническом описании твердотельных реле (форма 0859). ** θjc = тепловое сопротивление от внутреннего перехода к основанию. Максимальная температура внутреннего перехода 110 ° C.

Краткий обзор твердотельных реле (SSR) Opto 22.

Opto 22 предлагает полный спектр надежных твердотельных реле (SSR).Этот лист данных включает описания, спецификации, габаритные чертежи и информацию о применении.

Этот документ является Декларацией соответствия производителя для перечисленных здесь продуктов в соответствии с европейскими, международными и / или национальными стандартами и правилами.

Этот документ является заявлением о соответствии Директиве ЕС 2015/863 / EU, Ограничение содержания опасных веществ (RoHS 3).В этом документе перечислены продукты Opto 22, которые соответствуют ограничениям по веществам директивы RoHS 3.

Твердотельные реле Opto 22 с гарантированным сроком службы часто могут быть заменены реле других производителей. В этом техническом примечании перечислены совпадения номеров деталей и отмечены различия с продуктами других производителей.

Для получения дополнительной информации о SSR см. Форму 0859, Лист данных твердотельных реле.

В этом документе перечислены все номера деталей Opto 22, одобренных Канадской ассоциацией стандартов (CSA).

В этом документе перечислены все номера деталей Opto 22, которые имеют одобрение Underwriters Laboratory (UL).

Этот документ является Декларацией производителя для перечисленных продуктов, упомянутых в приложении, к которому относится это подтверждение, что они соответствуют упомянутым европейским, международным и / или национальным стандартам и правилам.

Этот документ является Декларацией производителя для перечисленных продуктов, упомянутых в приложении, к которому относится это подтверждение, что они соответствуют упомянутым европейским, международным и / или национальным стандартам и правилам.

Для этого продукта нет доступных загрузок.

Для этого продукта нет доступных видео или демонстраций.

Opto 22 120A25 Твердотельное реле переменного тока, 120 В переменного тока, 25 А, 4000 В, оптическая развязка, максимальное время включения / выключения 1/2 цикла, 25

Это твердотельное реле Opto 22 120A25 обеспечивает более быстрое время отклика, чем электромеханическое. реле и сопротивляется вибрации.Для монтажа на панели требуется использование термоинтерфейса, такого как прокладка или компаунд (не входит в комплект), помещенный между задней частью реле и токопроводящей панелью или радиатором, и крепится винтами (не входят в комплект). На передней панели реле четыре клеммных винта прикрепляют провода управления и нагрузки. Диод имеет оптическую изоляцию 4000 В переменного тока, а устройство имеет номинальное напряжение 120 В переменного тока и номинальный ток 25 А. Он имеет переключение при нулевом напряжении, чтобы уменьшить искрение и продлить срок службы устройства, с максимальным временем включения / выключения 1/2 цикла.Он также имеет встроенный демпфер для предотвращения искрения на контактах. Это твердотельное реле подходит для использования в приложениях для управления промышленными процессами, например, для регулирования температуры, двигателей, ламп, соленоидов, клапанов и трансформаторов.

Технические характеристики
Клеммы реле	Винт
Тип катушки	AC
Сопротивление	33 кОм
Оптическая изоляция вход / выход	4,000 В
Входное напряжение	120 В перем. Тока
Номинальный ток	25 А
Напряжение захвата сигнала	85 В перем. Тока
Напряжение пропадания сигнала	10 В перем. Тока
Тепловое сопротивление	1.2 C / W
Рабочая температура	от -40 до +100 градусов C
Размеры *	57 x 0,44,5 x 24,6 мм (В x Ш x Г)
Соответствие стандартам	UL (Underwriter’s Laboratories) CSA (Канадская ассоциация стандартов) CE (Европейское соответствие)

* H — высота, расстояние по вертикали от самой низкой до самой высокой точки; W — ширина, горизонтальное расстояние слева направо; D — глубина, горизонтальное расстояние спереди назад.

Релейные переключатели (также называемые электрическими реле или электрическими релейными переключателями) используют небольшое количество энергии для управления большим источником энергии, подключенным к электрическим устройствам, таким как автомобильные двигатели, компьютеры и осветительные установки. Базовый релейный переключатель имеет цепь управления с электромагнитной катушкой и цепь нагрузки с контактами и рычагом. Когда ток течет в релейный переключатель, он движется через катушку, и создается магнитное поле, которое заставляет рычаг в цепи нагрузки перемещаться между контактами, включая или выключая устройство.В нормально разомкнутом (NO) релейном переключателе, когда на реле подается питание, цепь нагрузки замыкается и источник питания, подключенный к реле, включается. В нормально замкнутом (NC) релейном переключателе, когда на реле подается питание, цепь нагрузки разомкнута, и источник питания, подключенный к реле, отключается. В других типах релейных переключателей неподвижные части, такие как транзисторы или полупроводники, могут использоваться в качестве схемы управления для управления механизмом переключения. Релейными переключателями можно управлять с помощью внешнего переключателя, такого как переключатель света, или они могут быть подключены к автоматически переключаемому источнику питания, например к зажиганию автомобиля.Одно реле может управлять несколькими переключателями, а несколько реле могут работать с одним переключателем, при этом каждое реле работает независимо от других реле в системе.

Opto 22 производит контроллеры для автоматизации оборудования, систем ввода / вывода (I / O), твердотельные реле и программные продукты, связывающие электрические, механические и электронные устройства с сетями и компьютерами. Компания, основанная в 1974 году, расположена в Темекуле, Калифорния.

Опто-симисторы и твердотельные реле

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• Опишите типичное использование оптических симисторов:
• • Гальваническая развязка.
• • Коммутационная способность.
• • Типовая конструкция.
• Опишите типичные характеристики твердотельных реле:
• • Гальваническая развязка.
• • Переключение нагрузок постоянного и переменного тока.
• • Типовые параметры.
• Опишите типичные функции безопасности, используемые в твердотельных реле (SSR):
• • Защита от обратной полярности.
• • Защита от перенапряжения.
• • Подавление переходных напряжений.
• • Демпферные цепи.
• • Переход через нулевое напряжение.
• Опишите основные меры для тестирования оптопар на основе ИС.
• • Основные тесты.
• • Меры безопасности для устройств среднего и высокого напряжения.

Опто-симисторы

Устройства, которые используются для управления высоковольтным / высокомощным оборудованием, должны иметь хорошую электрическую изоляцию между их выходом высокого напряжения и входом низкого напряжения.Использование слоя оксида кремния, толщиной в несколько атомов для обеспечения необходимой изоляции, на самом деле не вариант в таких условиях. Когда возникают неисправности (а они более вероятны в цепях большой мощности), результаты могут быть катастрофическими не только для компонентов схемы, но и для пользователей такого оборудования. Физическая изоляция (это означает, что между входом и выходом нет никакого электрического соединения ) — вот что необходимо. К счастью, есть легко доступные решения этой проблемы.Многие цепи высокой мощности сегодня управляются низковольтными, слаботочными цепями, такими как микропроцессоры, с использованием оптоэлектронных устройств, таких как опто-симисторы, опто-тиристоры и твердотельные реле, чтобы изолировать цепи низкой и высокой мощности.

Устройство управления должно быть способно справляться с высокими напряжениями, включая очень высокие скачки напряжения, которые могут возникать в выходных цепях переменного или постоянного тока из-за обратной ЭДС от индуктивных нагрузок, и скачки напряжения, которые могут случайным образом присутствовать в сети (линии). поставлять.Также высокие значения импульсного тока (намного превышающего нормальный рабочий ток), которые возникают, например, при включении таких нагрузок, как двигатели или лампы накаливания, могут потребовать, чтобы устройство управления было рассчитано на работу с импульсными токами до 40 или В 50 раз превышающий нормальный «рабочий» ток. Выбранное устройство управления должно также обеспечивать гальваническую развязку между входными и выходными цепями. В дополнение к этим критериям цепь вокруг устройства управления должна также обеспечивать защиту от опасных ситуаций.Например, подходящие радиаторы для используемых твердотельных устройств. Также необходимы специальные быстродействующие предохранители или автоматические выключатели, чтобы предотвратить повреждение полупроводников из-за токовых перегрузок.

Рис. 6.6.1 Opto Triac и Opto SCR

В этой группе оптопары, фототиристоры, фото-тиристоры или комбинации фотодиод / МОП-транзистор заменяют фотодиоды и фототранзисторы, описанные в модуле 5 опто-сопряженных устройств, а также доступны в интегральной схеме (I.C.) форма для переключения относительно маломощных нагрузок переменного или постоянного тока. В полупроводниковых реле высокой мощности (SSR), показанных на рис. 6.6.2, используются микросхемы, подобные тем, которые показаны на рис. 6.6.1, с дополнительной «встроенной» схемой для безопасного и надежного управления высоковольтными и сильноточными нагрузками.

Рис. 6.6.2 Типичный SSR высокой мощности

Твердотельные реле

Опто-симисторы и опто-тиристоры используются для переключения нагрузок переменного тока, но также доступны твердотельные реле, использующие силовые полевые МОП-транзисторы, которые могут переключать переменный или постоянный ток.Твердотельные реле малой мощности, состоящие в основном из опто-симисторной схемы, такого как тип, показанный на рис. 6.6.1, могут использоваться как обычные интегральные схемы, установленные на печатной плате. В качестве альтернативы эти маломощные оптопары могут быть заключены в изолированный корпус вместе с мощными симисторами или тиристорами и дополнительными компонентами безопасности, такими как радиаторы и компоненты подавления импульсов, в более крупных твердотельных реле (SSR), монтируемых в стойку, всего с четырьмя или пятью винтами. клеммы для тяжелых условий эксплуатации, которые могут рассматриваться как выключатели сетевого (линейного) питания и могут заменить многие типы электромеханических реле.

Рис. 6.6.3 Твердотельное реле MOSFET

Одной из наиболее важных особенностей SSR является то, что оптопара обеспечивает полную гальваническую развязку между входной цепью малой мощности и выходной цепью высокой мощности. Когда выходной переключатель находится в «разомкнутом» состоянии (т. Е. Полевые МОП-транзисторы выключены), SSR имеет почти бесконечное сопротивление на своих выходных клеммах и почти нулевое сопротивление в «замкнутом» состоянии (т. Даже в этом случае некоторая мощность будет рассеиваться полупроводниковым переключателем, когда он находится в состоянии «включено» или «выключено» с переменным или постоянным током.По этой причине необходимы соответствующие радиаторы для предотвращения перегрева.

Типичная схема базового MOSFET SSR показана на рисунке 6.6.3. Ток около 20 мА через светодиод достаточен для активации полевых МОП-транзисторов, которые заменяют контакты механического реле. (Инфракрасный) свет от светодиода попадает на фотоэлектрический блок, состоящий из нескольких фотодиодов. Поскольку один фотодиод будет производить только очень низкое напряжение, диоды в фотоэлектрическом блоке расположены последовательно / параллельно, чтобы обеспечить достаточное напряжение для включения полевых МОП-транзисторов.

Рис. 6.6.4 Использование микросхемы реле MOSFET для переключения

переменного или постоянного тока

На рисунке 6.6.4 представлен базовый пример MOSFET SSR, показывающий, как могут быть организованы выходы, позволяющие SSR переключать нагрузки переменного или постоянного тока. Для удовлетворения различных требований к выходному напряжению и току переменного и постоянного тока доступен ряд аналогичных SSR, типичным примером является PVT412 SSR от International Rectifier (теперь часть Infineon Technologies), выпускаемый в нескольких версиях в виде 6-контактного DIL-корпуса и способный заменить однополюсное механическое реле для переключения переменного или постоянного напряжения до 400 В (пиковое) с токами до 140 мА переменного тока или 210 мА постоянного тока.Доступны и другие микросхемы, которые действуют как двухполюсные, нормально замкнутые (NC), нормально разомкнутые (NO) и переключающие реле с широким спектром дополнительных возможностей. SSR также производятся в диапазоне выходных напряжений и номинальных значений тока, с диапазоном типов корпусов, начиная от небольших компонентов для поверхностного монтажа и заканчивая сложными многополюсными микросхемами и крупнотоннажными примерами для монтажа в стойку в электрических шкафах управления. Более подробную информацию о твердотельных реле можно найти, выполнив поиск твердотельных реле на веб-сайтах производителей, таких как Infineon Technologies, или у поставщиков полупроводников, таких как RS Components

.

Фиг.6.6.5 Функции безопасности твердотельного реле

Функции безопасности SSR

SSR

состоят в основном из оптопары, управляющей некоторыми мощными переключающими устройствами, такими как силовой симистор, полевые МОП-транзисторы или тиристоры, но, поскольку их назначение — переключение мощных электрических нагрузок, часто в критических для безопасности ситуациях SSR производятся с широким спектром функций. , разработан для обеспечения безопасной и надежной работы. Некоторые из них показаны на схеме, показанной на рис. 6.6.5:

.

Защита от обратной полярности.Если входные клеммы подключены с неправильной полярностью, диод D1 проводит и снижает напряжение в нижней части R1 примерно до 0,7 В, тем самым спасая светодиод оптопары от повреждения. Обратите внимание, что номинальная мощность диода и токоограничивающего резистора R1 должна быть способна выдерживать ток обратной полярности при максимальном входном напряжении без повреждений, в противном случае входной предохранитель подходящего номинала может быть вставлен между входной положительной клеммой и токоограничивающим резистором.

Защита от перегрузки по току.Обычно твердотельные реле могут работать в диапазоне входных напряжений постоянного тока, например от 5 до 24 В. Эти более высокие напряжения могут привести к тому, что ток через светодиод оптопары превысит требуемый максимум, в этом случае срабатывает схема защиты от перегрузки по току, чтобы поддерживать подходящий уровень тока через светодиод. R2 — резистор малой мощности для измерения тока; это значение выбрано таким образом, чтобы при нормальных условиях работы Tr1 смещался чуть ниже порога отсечки, но если ток через светодиод входа оптопары увеличивается из-за чрезмерного входного напряжения, дополнительный ток через R2 заставит Tr1 проводить, отклоняя часть тока светодиода через Tr1 снижает напряжение в нижней части R1 и ток через светодиод до безопасного уровня.

Рис. 6.6.6 Подавление переходных напряжений

Диод подавления переходных напряжений (TVS). SSR, используемые в ситуациях управления, могут быть подвержены повреждениям, вызванным внезапными и кратковременными (т. Е. Переходными) скачками напряжения, которые могут быть вызваны внешними событиями, такими как импульсы обратной ЭДС при переключении индуктивных нагрузок; также удаленные грозовые разряды и другие электромагнитные или электростатические разряды представляют высокий риск для полупроводниковых устройств. Такие всплески напряжения могут быть очень короткими по длительности, но могут достигать сотен или тысяч вольт по амплитуде, и хотя создаваемый ими ток может быть очень небольшим, напряжение, вызванное такими напряжениями, может вызвать полный отказ полупроводниковых устройств, используемых в SSR.Одним из способов уменьшения этих опасных событий является использование диода-ограничителя переходного напряжения (TVS), подключенного параллельно с чувствительными устройствами, такими как оптопара, как показано на рис. 6.6.5.

Рис. 6.6.6 иллюстрирует действие TVS-диода и показывает выходную синусоидальную волну, наложенную на характеристики TVS-диода. Двунаправленный TVS-диод работает скорее как два встречных стабилитрона, где выше определенного обратного напряжения происходит пробой тока, и диод проводит большую проводку.Поскольку TVS-диод в этом случае является двунаправленным, пробой происходит как в прямом, так и в обратном режиме.

При использовании TVS-диод должен иметь напряжение пробоя выше, чем пиковое напряжение волны переменного тока, которое составляет 1,414 x V _RMS , поэтому TVS-диод с напряжением пробоя примерно в 1,5 раза больше, чем RMS-напряжение синусоидальной волны. обычно используется. Скачок напряжения, превышающий этот предел, вызывает сильную проводимость диода, ограничивая его напряжение до напряжения пробоя диода.Заметное различие между стабилитроном и TVS-диодом заключается в том, что TVS-диод имеет более прочную область перехода, чтобы справиться с внезапным сильным выбросом тока во время всплесков. Однако после того, как всплеск закончился, диод перестает проводить (за исключением небольшого обратного тока утечки) и не оказывает дальнейшего влияния на выходную волну до тех пор, пока не появятся новые всплески. TVS-диоды также доступны в однонаправленных типах, которые также могут использоваться на входной стороне оптопары в SSR с использованием входа постоянного тока, если существует высокий риск возникновения всплесков.Однако, поскольку на вход постоянного тока обычно подается сглаженный источник питания постоянного тока, обычно ожидается, что это минимизирует риск, поэтому использование TVS-диодов на входных компонентах редко считается необходимым.

Рис. 6.6.7 RC демпферные цепи

RC демпферные цепи. Эти схемы обеспечивают способ уменьшения разрушающего воздействия скачков напряжения в сети переменного тока или очень больших и быстрых изменений напряжения, которые могут происходить при включении или выключении индуктивной нагрузки (коммутации).В более старых типах симисторов или тиристоров эта RC-цепь (R5 и C1) подключается через выходной симистор или тиристор, как показано на рисунках 6.6.5 и 6.6.7. Его эффект заключается в замедлении быстрого увеличения или уменьшения напряжения во время всплеска. Использование демпфирующей схемы также может уменьшить радиопомехи, вызванные переключением симистора или тиристора. Если выбрать подходящую постоянную времени для R5 / C1, конденсатор не успеет зарядиться по мере увеличения всплеска напряжения, прежде чем напряжение снова снизится и разрядится конденсатор.Таким образом уменьшается амплитуда любых быстрых скачков напряжения. Типичные значения R составляют от 39 до 100 Ом для R5 и от 22 до 47 нФ для C1. Конденсатор также должен быть импульсного типа с очень высоким максимальным рабочим напряжением, намного превышающим пиковое значение выходной волны, чтобы учесть дополнительное напряжение, вызванное любыми скачками напряжения. Однако конструкция демпферных цепей более сложна, чем простой выбор типичных значений R и C, и должна учитывать ряд факторов, которые будут уникальными для цепи или компонента, который защищает демпфер, и для нагрузок, которые цепь может управлять. .

Полезное примечание по конструкции демпфера и калькулятору компонентов предоставлено HIQUEL (High Quality Electronics) в режиме онлайн.

Генераторы переменного тока

В качестве альтернативы доступны современные симисторы, которые также можно назвать «альтернисторами» или «альтернисторными симисторами», которые гораздо менее подвержены повреждению или случайному ложному срабатыванию, вызванному быстрыми переходными напряжениями. Некоторые производители полупроводников имеют свой собственный ассортимент устройств, например, линейку «Snubberless _TM » от ST Microelectronics или «Hi-Com _TM » от WeEn Semiconductors, которые способны справляться как с скачками напряжения, так и с быстрым События dV / dt, возникающие при коммутации (выключении) с индуктивными нагрузками.Внутренняя конструкция этих симисторов отличается от оригинальных типов, что позволяет им лучше справляться с быстрыми изменениями высокого напряжения, которые могут произойти при отключении индуктивных нагрузок из-за разности фаз между током и напряжением в индукторах. В этом случае возможно, что когда симистор отключается, когда сетевой (линейный) ток проходит через ноль вольт, сетевое напряжение на симисторе может достигать максимального значения. Хотя такие события в оригинальных схемах симисторов могли вызвать проблемы с неконтролируемым повторным запуском, в современных конструкциях это значительно уменьшено.

Рис. 6.6.8 SSR Zero Crossing Action

Переход через нулевое напряжение. Некоторые SSR включают схемы «пересечения нуля» или «синхронного переключения», которые уменьшают возможность введения быстро изменяющихся «всплесков» в сетевом (линейном) питании, гарантируя, что их выход будет включаться только тогда, когда цикл сетевого напряжения проходит через нулевое напряжение. . Как показано на рис. 6.6.8, если управляющее напряжение требует включения в то время в течение цикла напряжения, когда напряжение переменного тока не проходит через 0 В, действие переключения задерживается до тех пор, пока напряжение не перейдет через 0 В в конце текущей половины. цикл.Однако схема пересечения нулевого напряжения не играет никакой роли в выключении выхода; это управляется действием симистора или тиристора, который после включения выключится только тогда, когда выходной ток нагрузки упадет ниже заданного удерживающего тока симистора или тиристора, что будет происходить, когда форма волны тока проходит через ноль.

Приведенные выше описания функций безопасности предназначены для ознакомления пользователей SSR с некоторыми необходимыми ограничениями безопасности при выборе правильного SSR для любой конкретной операции.Однако этот список не предлагается в качестве исчерпывающего руководства, важность или неважность любого из этих факторов будет во многом зависеть от предполагаемого использования SSR. Поэтому рекомендуется, особенно при рассмотрении вопроса о безопасной эксплуатации цепей, получить консультацию, относящуюся к предполагаемому проекту, многие производители или национальные и международные агентства по безопасности могут легко дать квалифицированный совет относительно пригодности SSR для конкретных целей. Вам также предлагается продолжить изучение, пройдя по некоторым из рекомендуемых ссылок внизу этой страницы.

Сравнение твердотельного и механического переключения

Твердотельные реле

(SSR) имеют ряд преимуществ перед электромеханическими реле, некоторые из которых являются очевидными преимуществами, а некоторые будут оспариваться приверженцами (и производителями) электромеханических реле. Однако, какой тип реле лучше для конкретного приложения, зависит больше от приложения, а не от типа реле. Поэтому это следует внимательно учитывать при чтении следующих списков.

Преимущества ТТР перед электромеханическими реле.

1. Поскольку твердотельные реле не имеют индуктивных катушек или подвижных контактов, они не создают электромагнитных помех.
ТТР
2. не вызывают потенциально опасного искрения.
3. SSR работают бесшумно.
ТТР
4. не подвержены механическому износу, поэтому потенциально могут выполнять гораздо больше операций переключения, чем электромеханические реле (однако любой тип может быть спроектирован так, чтобы выполнять больше операций, чем требуется в течение срока службы оборудования, в котором они используются).
5. SSR не страдают от дребезга контактов.
ТТР
6. имеют более быстрое время переключения, чем электромеханические реле.
7. Для коммутации переменного тока доступны SSR с переходом через ноль, которые включаются только в тот момент или близко к тому времени, когда форма волны переменного тока проходит через нулевое напряжение, что снижает вероятность возникновения скачков напряжения, которые возникают, если цепь включается при напряжении переменного тока. максимум.
ТТР
8. могут быть физически меньше, чем электромеханические реле сопоставимых типов.

Недостатки ТТР перед электромеханическими реле.

1. Когда SSR включены, между выходными клеммами существует измеримое сопротивление, поэтому SSR выделяют некоторое количество тепла, а также вызывают падение напряжения во включенном состоянии.
2. Когда SSR находятся в выключенном состоянии, на выходе все еще протекает небольшой обратный ток утечки. В отличие от электромеханических реле, SSR не являются ни полностью включенными, ни выключенными. Поэтому их использование может быть запрещено в соответствии с некоторыми правилами техники безопасности.
3. Поскольку SSR могут очень быстро (за миллисекунды) включать случайные всплески помех в их входных цепях или внезапные быстрые изменения напряжения на их выходах, могут вызвать нежелательное переключение некоторых SCR или симисторов.
4. Отказ SSR обычно вызывает короткое замыкание (включение), тогда как отказ электромеханического реле обычно вызывает разрыв цепи (выключение). Из-за этого использование SSR может вызвать некоторые опасения в критических для безопасности системах.

Дополнительная информация

Твердотельные реле и электромеханические реле — Примечания по применению Твердотельные реле США

Как правильно выбрать реле — National Instruments

Технические советы по реле — Crydom Inc.

Твердотельные реле переменного тока с использованием симисторов

Самое простое твердотельное реле.

Самое простое твердотельное реле (SSR) показано выше, это источник света и симистор со светочувствительным затвором. Для получения дополнительной информации о том, как работают симисторы и тиристоры, см. Проекты и схемы базовых симисторов и тиристоров. Твердотельное реле (SSR) состоит из четырех основных частей:

1. Оптоизолятор или оптрон для изоляции низковольтного управления постоянным током, часто от микрокомпьютера, от высокого напряжения переменного тока.Входной оптопара часто представляет собой светоизлучающие диоды, в то время как выход часто представляет собой фототранзистор или фотоприемник для включения симистора.
2. SSR часто имеет внутреннюю схему детектора перехода через ноль для включения симистора в то время, когда синусоида немного превышает ноль или 180 градусов. Это помогает предотвратить повреждение нагрузки и ненужные скачки напряжения.
3. Симистор, действующий как переключатель переменного тока. Если SSR предназначен для постоянного тока, на выходе будет силовой транзистор.
4. Демпферная цепь (цепи) для предотвращения ложного срабатывания симистора из-за всплесков шума, генерируемых магнитными нагрузками.

Более практичный SSR.

См. Также Использование оптопары. Важное замечание: выход не имеет электрического соединения со входом и может обеспечить изоляцию до нескольких тысяч вольт. Также см. Дополнительные примеры схем.

Оптоизоляторы с диафрагмами

Оптоизолятор — это твердотельное устройство, предназначенное для обеспечения гальванической развязки между входом и выходом. Вход состоит из светоизлучающего диода (LED) в корпусе с шестью или восемью выводами (IC) в зависимости от типа.Выходом может быть фототранзистор, фотодатчик и т. Д. Электрический контакт между входом и выходом отсутствует. Когда светодиод включен, диод, транзистор и т. Д. Будут проводить свет, излучаемый диодом, таким образом, включив симистор как переключатель. Серия MOC3011 предназначена для подключения к симисторам, типы MOC301x на 110 вольт и типы MOC302x на 240 вольт. Просмотрите схему.

(вверху) MOC3042 Другие оптопары имеют встроенный детектор перехода через нуль.

Демпферы

Демпферная цепь (обычно типа RCA) часто используется между Mt1 и Mt2.Демпфирующие цепи используются для предотвращения преждевременного срабатывания, вызванного, например, скачками напряжения в сети переменного тока или индуктивными нагрузками, такими как двигатели. Кроме того, резистор затвора или конденсатор (или оба параллельно) могут быть подключены между затвором и Mt1 для дальнейшего предотвращения ложного срабатывания. Это может увеличить требуемый ток запуска и, возможно, задержку выключения при разрядке конденсатора.

В этой схеме выше «горячая» сторона линии переключается, а нагрузка подключается к холодной или заземленной стороне.Резистор на 39 Ом и конденсатор 0,01 мкФ предназначены для демпфирования симистора, а резистор на 470 Ом и конденсатор 0,05 мкФ — для демпфирования ответвителя. Эти компоненты могут быть необходимы, а могут и не потребоваться, в зависимости от конкретной нагрузки и используемой нагрузки.

Для получения дополнительной информации о вышеупомянутом оптроне см. Оптоизолятор серии moc30xx и MOC3042 с цепями перехода через нуль. (оба файла в формате pdf)

Меры предосторожности при использовании твердотельных реле | Средства автоматизации | Промышленные устройства

1.Конструкция со снижением номинальных характеристик

Снижение номинальных характеристик является важным фактором надежности конструкции и срока службы продукта.
Даже если условия использования (температура, ток, напряжение и т. Д.) Изделия находятся в пределах абсолютных максимальных номинальных значений, надежность может значительно снизиться при продолжительном использовании в условиях высокой нагрузки (высокая температура, высокая влажность, высокий ток, высокое напряжение. и т. д.) Поэтому, пожалуйста, снизьте номинальные характеристики до уровня ниже абсолютного максимума и оцените устройство в фактическом состоянии.
Более того, независимо от области применения, если можно ожидать, что неисправность будет представлять высокий риск для жизни человека или имущества, или если продукты используются в оборудовании, которое иным образом требует высокой эксплуатационной безопасности, в дополнение к проектированию двойных цепей, то есть с включением таких функций, как цепи защиты или резервной цепи, также должны быть проведены испытания на безопасность.

2. Приложение напряжения, превышающее абсолютный максимум

Если значение напряжения или тока для любой из клемм превышает абсолютный максимальный номинал, внутренние элементы выйдут из строя из-за перенапряжения или перегрузки по току.В крайних случаях может расплавиться проводка или разрушиться кремниевые контакты P / N.
Следовательно, схема должна быть спроектирована таким образом, чтобы нагрузка никогда не превышала абсолютные максимальные значения, даже на мгновение.

3. Фотоэлемент

Соединитель фототриака предназначен исключительно для управления симистором. Предварительно необходимо запитать симистор.

4. неиспользуемые клеммы

1) Фотоприемник

Клемма № 3 используется со схемой внутри устройства.
Поэтому не подключайте его к внешним цепям. (6 контактов)

2) AQ-H

Терминал № 5 подключен к воротам.
Не подключайте напрямую клеммы № 5 и 6.

5. Короткое замыкание на клеммах

Не допускайте короткого замыкания между клеммами, когда устройство находится под напряжением, так как существует возможность поломки внутренней ИС.

6. При нагрузке ниже номинальной

SSR может выйти из строя, если он используется ниже указанной нагрузки.В таком случае используйте фиктивный резистор параллельно нагрузке.

Характеристики нагрузки

Тип	Ток нагрузки
AQ-G Все модели	20 мА
AQ1 Все модели	50 мА
AQ8 Все модели	50 мА
AQ-J Все модели	50 мА
AQ-A (тип выхода переменного тока)	100 мА

7.Защита от шума и перенапряжения на входе

1) Фотоприемник и AQ-H

Если на входных клеммах присутствуют обратные перенапряжения, подключите диод в обратной параллели к входным клеммам и поддерживайте обратные напряжения ниже обратного напряжения пробоя.
Ниже показаны типовые схемы.

<Фотоэлемент (6-контактный)>

2) SSR

Сильно шумовое импульсное напряжение, приложенное к входной цепи SSR, может вызвать неисправность или необратимое повреждение устройства.Если ожидается такой сильный выброс, используйте во входной цепи поглотитель шума C или R.
Ниже показаны типовые схемы

8.Рекомендуемый входной ток соединителя Phototriac и AQ-H

Дизайн в соответствии с рекомендованными условиями эксплуатации для каждого продукта.
Поскольку на эти условия влияет рабочая среда, убедитесь в соответствии со всеми соответствующими спецификациями.

9. Пульсация на входе источника питания

Если во входном источнике питания присутствует пульсация, обратите внимание на следующее:

1) Чувствительный к току тип (Phototriac Coupler, AQ-H)

(1) Для прямого тока светодиода при Emin поддерживайте значение, указанное в «Рекомендуемом входном токе».
(2) Убедитесь, что прямой ток светодиода для Emax. не превышает 50 мА.

2) Тип, чувствительный к напряжению (AQ-G, AQ1, AQ8, AQ-J, AQ-A)

(1) Эмин.должно превышать минимальное номинальное управляющее напряжение
(2) Emax. не должно превышать максимальное номинальное управляющее напряжение

10.Если входные клеммы подключены с обратной полярностью

Название продукта	Если полярность входного управляющего напряжения обратная
AQ1 、 AQ-J 、 AQ-A (AC)	Изменение полярности не приведет к повреждению устройства из-за наличия защитного диода, но устройство не будет работать.
AQ-H 、 AQ-G 、 AQ8 AQ-A (DC)	Изменение полярности может привести к необратимому повреждению устройства. Будьте особенно осторожны, чтобы избежать обратной полярности, или используйте защитный диод во входной цепи.

11.Защита от шума и перенапряжения на выходной стороне

1) Фотоприемник и AQ-H

На рисунке ниже показана обычная схема управления симистором. Пожалуйста, добавьте демпферную цепь или варистор, так как шум / скачок напряжения на стороне нагрузки могут повредить устройство или вызвать сбои в работе.
Типовые схемы показаны ниже.

<Фотоприемник типов SOP4 и DIP4>

<Фотоприемник типа DIP6>

Примечание: подключение внешнего резистора и т. Д., к терминалу №5 (выход) не нужен.

2) SSR

(1) Тип выхода переменного тока

Сильный импульсный импульс напряжения, приложенный к цепи нагрузки SSR, может вызвать неисправность или необратимое повреждение устройства. Если ожидается такой сильный выброс, используйте варистор на выходе SSR.

(2) Тип выхода постоянного тока

Если индуктивная нагрузка генерирует скачки напряжения, превышающие абсолютный максимум номинального значения, скачки напряжения должны быть ограничены.
Типовые схемы показаны ниже.

3) Ограничивающий диод и демпфирующая цепь могут ограничивать выбросы напряжения на сторона нагрузки. Однако длинные провода могут вызвать скачки напряжения. из-за индуктивности. Рекомендуется использовать провода как можно короче. можно минимизировать индуктивность.

4) Выходные клеммы могут стать токопроводящими, хотя входная мощность не подается, когда на них подается внезапное повышение напряжения, даже когда реле выключено.Это может произойти, даже если повышение напряжения между клеммами меньше повторяющегося пикового напряжения в выключенном состоянии. Поэтому, пожалуйста, проведите достаточные испытания в реальных условиях.

5) При управлении нагрузками, в которых фазы напряжения и тока различаются, во время выключения происходит резкое повышение напряжения, и симистор иногда не выключается. Пожалуйста, проведите достаточные испытания на реальном оборудовании.

6) При управлении нагрузками с использованием типов напряжения с переходом через нуль, в которых фазы напряжения и тока различаются, симистор иногда не включается независимо от состояния входа, поэтому, пожалуйста, проведите достаточные испытания с использованием реального оборудования.

12. Очистка (для монтажа на печатной плате)

Для очистки флюса припоя следует использовать погружную промывку с органическим растворителем. Если вам необходимо использовать ультразвуковую очистку, примите следующие условия и убедитесь, что при фактическом использовании нет проблем.

• Частота: от 27 до 29 кГц
• Мощность ультразвука: не более 0,25 Вт / см ² (Примечание)
• Время очистки: 30 с или менее
• Используемое очищающее средство: Асахиклин АК-225
• Другое: Погрузите печатную плату и устройство в очищающий растворитель, чтобы предотвратить контакт с ультразвуковым вибратором.

Примечание: относится к ультразвуковой мощности на единицу площади для ультразвуковых ванн

13. Замечания по монтажу (для типа монтажа на печатной плате)

1) Когда на печатной плате устанавливаются разные типы корпусов, повышение температуры на выводе пайки сильно зависит от размера корпуса. Поэтому, пожалуйста, установите более низкую температуру пайки, чем условия пункта «14. Пайка »и подтвердите фактический температурный режим использования перед пайкой.

2) Если условия монтажа превышают наши рекомендации, это может отрицательно повлиять на характеристики устройства. Это может произойти из-за несоответствия теплового расширения и снижения прочности смолы. Пожалуйста, свяжитесь с нашим офисом продаж, чтобы узнать о правильности условий.

3) Пожалуйста, подтвердите тепловую нагрузку, используя фактическую плату, потому что она может быть изменена в зависимости от состояния платы или условий производственного процесса

4) Ползучесть припоя, смачиваемость или прочность пайки будут зависеть от условий монтажа или используемого типа пайки.

Пожалуйста, внимательно проверьте их в соответствии с фактическим состоянием производства.

5) Нанесите покрытие, когда устройство вернется к комнатной температуре.

14. Пайка

1) При пайке клемм для поверхностного монтажа рекомендуются следующие условия.

(1) Метод пайки инфракрасным оплавлением
(Рекомендуемые условия оплавления: макс.2 раза, точка измерения: паяльный провод)

T 1 = от 150 до 180 ° C T 2 = 230 ° C T 3 = от 240 до 250 ° C t 1 = от 60 до 120 с t 2 = В течение 30 с t 3 = В течение 10 с

(2) Другие способы пайки
Другие методы пайки (VPS, горячий воздух, горячая пластина, лазерный нагрев, импульсный нагреватель и т. Д.) по-разному влияют на характеристики реле, пожалуйста, оцените устройство в соответствии с фактическим использованием.

(3) Метод паяльника
Температура наконечника: от 350 до 400 ° C
Мощность: от 30 до 60 Вт
Время пайки: в пределах 3 с

2) При пайке стандартных клемм печатной платы рекомендуются следующие условия.

(1) Метод пайки DWS
(Рекомендуемое количество раз: макс. 1 раз, точка измерения: паяльный провод * 1)

Т 1 = 120 ° C T 2 = Макс.260 ° С t 1 = в течение 60 с t 2 + t 3 = в течение 5 с * 1 Температура пайки: макс. 260 ° С

(2) Другой метод пайки погружением (рекомендуемые условия: 1 раз)
Предварительный нагрев: Макс. 120 ° C, в течение 120 с, точка измерения: паяльный провод
Пайка: Макс. 260 ° C, в течение 5 с *, область измерения: температура пайки
* Фотоэлемент и AQ-H: в течение 10 с

(3) Ручной метод пайки
Температура наконечника: от 350 до 400 ° C
Мощность: от 30 до 60 Вт
Время пайки: в пределах 3 с

• Мы рекомендуем сплав со сплавом Sn3.0Ag0.5Cu.

15. прочие

1) Если SSR используется в непосредственной близости от другого SSR или тепловыделяющего устройства, его температура окружающей среды может превышать допустимый уровень. Тщательно спланируйте расположение SSR и вентиляцию.

2) Клеммные соединения должны выполняться в соответствии с соответствующей электрической схемой.

3) Для большей надежности проверьте качество устройства в реальных условиях эксплуатации.

4) Во избежание опасности поражения электрическим током отключайте источник питания при проведении технического обслуживания.Хотя AQ-A (тип выхода постоянного тока) сконструирован с изоляцией для входных / выходных клемм и задней алюминиевой пластины, изоляция между входом / выходом и задней алюминиевой пластиной не одобрена UL.

16. Транспортировка и хранение

1) Сильная вибрация во время транспортировки может деформировать кабель или повредить характеристики устройства. Пожалуйста, обращайтесь с внешней и внутренней коробкой осторожно.

2) Неправильные условия хранения могут ухудшить пайку, внешний вид и характеристики.Рекомендуются следующие условия хранения:

• Температура: от 0 до 45 ° C
• Влажность: Макс. 70% относительной влажности
• Атмосфера: Без вредных газов, таких как сернисто-кислый газ, минимальное количество пыли.

3) Хранение фотоэлемента (тип SOP)

В случае теплового воздействия пайки на устройство, которое поглощает влагу внутри своей упаковки, испарение влаги увеличивает давление внутри упаковки и может вызвать вздутие или трещину на упаковке.Устройство чувствительно к влаге и упаковано в герметичную влагонепроницаемую упаковку. После распечатывания убедитесь, что соблюдены следующие условия.

• Пожалуйста, используйте устройство сразу после распечатывания. (В течение 30 дней при температуре от 0 до 45 ° C и макс. Относительной влажности 70%)
• Если устройство будет храниться в течение длительного времени после вскрытия упаковки, храните его в другой влагонепроницаемой упаковке, содержащей силикагель. (Используйте в течение 90 дней.)

17. Конденсация воды

Конденсация воды происходит, когда температура окружающей среды внезапно меняется с высокой температуры на низкую при высокой влажности, или когда устройство внезапно переключается с низкой температуры окружающей среды на высокую температуру и влажность.
Конденсация вызывает такие отказы, как ухудшение изоляции. Panasonic Corporation не гарантирует отказы, вызванные конденсацией воды.
Теплопроводность оборудования, на котором установлен SSR, может ускорить конденсацию воды. Убедитесь, что в худших условиях фактического использования конденсата нет.
(Особое внимание следует уделять, когда детали, нагревающиеся при высоких температурах, находятся близко к твердотельному реле.)

18. Ниже показан формат упаковки

※ Если щелкнуть каждую фигуру, откроется увеличение.

1) Лента и катушка (соединитель Phototriac)

2) Лента и катушка (AQ-H)

Тип	Размеры ленты (Единицы: мм)	Размеры катушки с бумажной лентой (Единицы: мм)
8-контактный SMD тип	(1) При выборе со стороны 1/2/3/4 контактов: № детали AQH ○○○○ AX (Показано выше) (2) При выборе со стороны 5/6/8 контактов: Номер детали.AQH ○○○○ AZ

3) Трубка

Соединитель

Phototriac и AQ-H SSR упакованы в трубку, так как штифт № 1 находится на стороне стопора B. Соблюдайте правильную ориентацию при установке их на печатные платы.

<Тип СОП фотоэлемента>

<Тип DIP-переходника фототриака и AQ-H SSR>

1.Уменьшить дв / дт

SSR, используемый с индуктивной нагрузкой, может случайно сработать из-за высокой скорости нарастания напряжения нагрузки (dv / dt), даже если напряжение нагрузки ниже допустимого уровня (срабатывание индуктивной нагрузки).
Наши SSR содержат демпферную цепь, предназначенную для уменьшения dv / dt (кроме AQ-H).

2. Выбор демпфирующих постоянных

1) Выбор C

Коэффициент зарядки тау для C цепи SSR показан в формуле (1)

τ ＝ (R _L ＋ R) × C ———— (1)

Установив формулу (1) так, чтобы она была ниже значения dv / dt, вы получите:

С = 0.632V _A / [(dv / dt) × (R _L + R)] —— (2)

Установив C = 0,1–0,2 мкФ, dv / dt можно регулировать в диапазоне от нВ / мкс до n + В / мкс или ниже. Для конденсатора используйте либо металлизированную полиэфирную пленку конденсатора MP. Для линии 100 В используйте напряжение от 250 до 400 В, а для линии 200 В используйте напряжение от 400 до 600 В.

2) Выбор R

Если сопротивление R отсутствует (сопротивление R управляет разрядным током конденсатора C), при включении SSR произойдет резкое повышение dv / dt и начнет течь разрядный ток с высоким пиковым значением.
Это может вызвать повреждение внутренних элементов SSR.
Следовательно, всегда необходимо вставлять сопротивление R. В обычных приложениях для линии 100 В необходимо иметь R = от 10 до 100 Ом, а для линии 200 В — R = от 20 до 100 Ом. (Допустимый ток разряда при включении будет отличаться в зависимости от внутренних элементов SSR.) Потери мощности от R, записанные как P, вызванные током разряда и током заряда от C, показаны в формуле (3) ниже. Для линии 100 В используйте мощность 1/2 Вт, а для линии 200 В используйте мощность выше 2 Вт.

P ＝	C × V A 2 × F		……… (3)
	2

f = частота источника питания

Кроме того, при выключении SSR формируется цепь вызывного сигнала с конденсатором C и индуктивностью L цепи, и на обоих выводах SSR генерируется всплеск напряжения. Сопротивление R служит контрольным сопротивлением для предотвращения этого звонка.Кроме того, требуется хорошее неиндуктивное сопротивление для R. Часто используются углеродные пленочные резисторы или металлопленочные резисторы.
Для общих приложений рекомендуемые значения: C = 0,1 мкФ и R = от 20 до 100 Ом. В индуктивной нагрузке бывают случаи резонанса, поэтому при выборе необходимо соблюдать соответствующие меры.

Высоконадежные цепи SSR требуют соответствующей схемы защиты, а также тщательного изучения характеристик и максимальных номиналов устройства.

1. Защита от перенапряжения

Источник питания нагрузки SSR требует соответствующей защиты от ошибок перенапряжения по разным причинам. К методам защиты от перенапряжения относятся следующие:

1) Используйте устройства с гарантированным выдерживаемым обратным перенапряжением

(лавинные управляемые устройства и др.)

2) Подавить кратковременные всплески

Используйте переключающее устройство во вторичной цепи трансформатора или используйте переключатель с медленной скоростью размыкания.

3) Используйте схему поглощения скачков напряжения

Используйте поглотитель перенапряжения CR или варистор на источнике питания нагрузки или SSR.
Следует проявлять особую осторожность, чтобы скачки напряжения при включении / выключении или внешние скачки не превышали номинальное напряжение нагрузки устройства. Если ожидается скачок напряжения, превышающий номинальное напряжение устройства, используйте устройство и схему поглощения скачков напряжения (например, ZNR от Panasonic Corporation.).

Выбор номинального напряжения ЗНР (1) Пиковое напряжение питания (2) Изменение напряжения питания (3) Ухудшение характеристики ZNR (1 мА ± 10%) (4) Допуск номинального напряжения (± 10%) Для подключения к линиям переменного тока 100 В выберите ZNR со следующим номинальным напряжением: (1) × (2) × (3) × (4) = (100 × √2) × 1.1 × 1,1 × 1,1 = 188 (В)

D ： 17,5 диам. Максимум. T 6,5 макс. H ： 20,5 макс. W ： 7,5 ± 1 (Единица измерения: мм)

Пример ЗНР (Panasonic)

Типы	Напряжение варистора	Макс.допустимое напряжение цепи		Макс. управляющее напряжение	Макс. средняя импульс электрическая мощность	Устойчивость к энергии		Выдерживает импульсный ток		Электростатическая емкость (справочная)
						(10/1000 мкс)	(2 мс)	1 раз	(8/20 мкс) 2 раза
	В 1 мА (В)	ACrms (В)	постоянный ток (В)	V50A (В)	(Ш)	(Дж)	(Дж)	(А)	(А)	@ 1 кГц (пФ)
ERZV14D201	200 (от 185 до 225)	130	170	340	0.6	70	50	6 000	5 000	770
ERZV14D221	220 (198–242)	140	180	360	0,6	78	55	6 000	5 000	740
ERZV14D241	240 (от 216 до 264)	150	200	395	0.6	84	60	6 000	5 000	700
ERZV14D271	270 (247–303)	175	225	455	0,6	99	70	6 000	5 000	640
ERZV14D361	360 (от 324 до 396)	230	300	595	0.6	130	90	6 000	4500	540
ERZV14D391	390 (от 351 до 429)	250	320	650	0,6	140	100	6 000	4500	500
ERZV14D431	430 (от 387 до 473)	275	350	710	0.6	155	110	6 000	4500	450
ERZV14D471	470 (423–517)	300	385	775	0,6	175	125	6 000	4500	400
ERZV14D621	620 (от 558 до 682)	385	505	1,025	0.6	190	136	5 000	4500	330
ERZV14D681	680 (от 612 до 748)	420	560	1,120	0,6	190	136	5 000	4500	320

2. Защита от перегрузки по току

Цепь SSR, работающая без защиты от перегрузки по току, может привести к повреждению устройства.Спроектируйте схему таким образом, чтобы номинальная температура перехода устройства не превышалась при продолжительном токе перегрузки.
(например, импульсный ток в двигателе или лампочке)
Номинальный импульсный ток применяется к ошибкам перегрузки по току, которые возникают менее нескольких десятков раз в течение срока службы полупроводникового прибора. Для этого номинала требуется устройство координации защиты.
К методам защиты от перегрузки по току относятся следующие:

1) Подавление сверхтоков

Используйте токоограничивающий реактор последовательно с источником питания нагрузки.

2) Используйте устройство отключения тока

Используйте токоограничивающий предохранитель или автоматический выключатель последовательно с источником питания нагрузки.

Пример выполнения выбора предохранителя для взаимодействия защиты от сверхтоков

1. Нагреватели (резистивная нагрузка)

SSR лучше всего подходит для резистивных нагрузок. Уровень шума можно значительно снизить с помощью переключения через нуль.

2. Лампы

Вольфрамовые или галогенные лампы потребляют высокий пусковой ток при включении (примерно в 7-8 раз больше, чем ток в установившемся режиме для SSR с переходом через ноль; примерно в 9-12 раз, в худшем случае, для SSR произвольного типа). Выберите SSR так, чтобы пик пускового тока не превышал 50% от тока хирурга SSR.

3. Соленоиды

Электромагнитные контакторы или электромагнитные клапаны с приводом от переменного тока

также потребляют пусковой ток, когда они активированы.Выберите SSR таким образом, чтобы пик пускового тока не превышал 50% тока SSR хирурга. Для небольших электромагнитных клапанов и, в частности, реле переменного тока, ток утечки может вызвать сбой в работе нагрузки после выключения SSR. В таком случае используйте фиктивный резистор параллельно нагрузке.

• Использование SSR ниже указанной нагрузки

4.Моторы нагрузка

При запуске электродвигатель потребляет симметричный пусковой ток переменного тока, который в 5-8 раз превышает установившийся ток нагрузки, который накладывается на постоянный ток. Время пуска, в течение которого поддерживается этот высокий пусковой ток, зависит от мощности нагрузки и источника питания нагрузки. Измерьте пусковой ток и время в реальных условиях эксплуатации двигателя и выберите SSR, чтобы пик пускового тока не превышал 50% от пускового тока SSR.
Когда нагрузка двигателя отключена, на SSR подается напряжение, превышающее напряжение питания нагрузки, из-за противо-ЭДС.
Это напряжение примерно в 1,3 раза больше напряжения питания нагрузки для асинхронных двигателей и примерно в 2 раза выше напряжения синхронных двигателей.

• Управление реверсивным двигателем

Когда направление вращения двигателя меняется на противоположное, переходный ток и время, необходимые для реверсирования, намного превышают те, которые требуются для простого запуска. Ток и время реверсирования также следует измерять в реальных условиях эксплуатации.
В однофазном асинхронном двигателе с конденсаторным пуском в процессе реверсирования возникает ток емкостного разряда.Обязательно используйте токоограничивающий резистор или дроссель последовательно с SSR.
Кроме того, SSR должен иметь высокое предельное значение напряжения, поскольку в процессе реверсирования на SSR возникает напряжение, вдвое превышающее напряжение питания нагрузки.
Для управления реверсивным двигателем тщательно спроектируйте схему драйвера, чтобы реле прямого и обратного хода не включались одновременно.

5. емкостная нагрузка

Емкостная нагрузка (импульсный стабилизатор и т. Д.) Потребляет пусковой ток для зарядки конденсатора нагрузки при включении SSR.
Выбирайте SSR так, чтобы пик пускового тока не превышал 50% пускового тока SSR. Ошибка синхронизации до одного цикла может произойти, когда переключатель, используемый последовательно с SSR, размыкается или замыкается. Если это проблема, используйте индуктивность (от 200 до 500 мкГн) последовательно к SSR, чтобы подавить ошибку dv / dt.

6. Другое электронное оборудование

Как правило, в электронном оборудовании в первичной цепи питания используются сетевые фильтры.
Конденсаторы, используемые в сетевых фильтрах, могут вызвать неисправность SSR из-за включения dv / dt при включении или выключении оборудования.В таком случае используйте индуктивность (от 200 до 500 мкГн) последовательно с SSR, чтобы подавить включение du / dt.

Волна и время пускового тока нагрузки

(1) Нагрузка лампы накаливания Пусковой ток / номинальный ток: i / io ≒ 10-15 раз

(2) Нагрузка ртутной лампы i / io ≒ 3 раза Газоразрядная трубка, трансформатор, дроссельная катушка, конденсатор и т. Д., объединены в общие цепи газоразрядных ламп. Обратите внимание, что пусковой ток может быть от 20 до 40 раз, особенно если полное сопротивление источника питания низкое в типе с высоким коэффициентом мощности.

(3) Нагрузка люминесцентной лампы i / io ≒ от 5 до 10 раз

(4) Нагрузка двигателя i / io ≒ от 5 до 10 раз Условия становятся более суровыми, если выполняется заглушка или толчкование, поскольку переходы между состояниями повторяются. При использовании реле для управления двигателем постоянного тока и тормозом, пусковой ток во включенном состоянии, ток установившегося состояния и ток отключения во время торможения различаются в зависимости от того, свободна или заблокирована нагрузка на двигатель. В частности, с неполяризованными реле, при использовании контакта «от B» или «от контакта» для тормоза двигателя постоянного тока, на механический срок службы может влиять ток тормоза. Поэтому, пожалуйста, проверьте ток при фактической нагрузке.

(5) Нагрузка на соленоид i / io ≒ от 10 до 20 раз Обратите внимание, что, поскольку индуктивность велика, дуга длится дольше при отключении питания. Контакт может легко изнашиваться.

(6) Нагрузка на электромагнитный контакт i / io ≒ от 3 до 10 раз

(7) Емкостная нагрузка i / io ≒ от 20 до 40 раз

Твердотельные реле: переменного и постоянного тока

В целом, SSR работают аналогично электромеханическим реле, за исключением того, что эти реле являются бесконтактными, в них используются электронные компоненты, такие как симисторы, тиристоры и силовые транзисторы, как часть переключающего элемента. Входной сигнал в SSR переключает выход из непроводящего состояния в проводящее состояние, включая и выключая цепь нагрузки. Вместо использования магнитной цепи для промежуточного сигнала для достижения гальванической развязки между входом и выходом, как в электромеханическом реле, SSR используют оптоэлектронику, емкостное соединение и связь электрического поля в качестве промежуточного сигнала. Поэтому твердотельные реле быстро реагируют, обладают высокой устойчивостью к вибрации и ударам, бесшумны при переключении и не подвержены воздействию пыли, газов и других загрязнений.

Из-за конструкции из материала твердотельные реле имеют ограниченный диапазон переключения и емкость, ограниченную размером и термическим сопротивлением переключающих компонентов. В то время как SSR имеют только нормально разомкнутый (NO) выход и требуют различных переключающих элементов для переменного и постоянного тока, эти продукты предлагают более длительный срок службы благодаря бесконтактной системе, имеют высокую надежность переключения при определенных условиях и могут переключать нагрузки переменного тока в определенных точках сети. цикл, например выключение, когда ток нагрузки пересекает ноль, и включение, когда напряжение нагрузки пересекает ноль.И, в большинстве случаев, SSR можно управлять напрямую с других электронных схем.

Напротив, твердотельные реле не имеют гальванической развязки в цепи нагрузки в выключенном состоянии, и поскольку они очень чувствительны к внешним электрическим воздействиям, таким как скачки, скачки и сильные электрические поля, SSR требуют защитных схем и сверхбыстрых предохранителей. . Еще одним соображением при использовании является необходимость переключения нагрузок более высокой мощности. Эти типы приложений требуют более высокой входной мощности для более высокого переключения выхода.В результате эти требования, вероятно, заставят устройство использовать радиатор при переключении высоких токов, которые возникают из-за тепла, выделяемого переключающим элементом. Как и в любом другом случае применения этого типа, добавление радиатора увеличит размер / вес всего компонента.

Opto 22 120D25 Твердотельное реле 120v-ac 3-32v-dc

Opto 22 120D25 твердотельное реле 120v-ac 3-32v-dc

Рекомендуемые продукты для Все категории

Рекомендуемые продукты для Все категории

Создайте бесплатную учетную запись для получения льготных цен, расширенных гарантий и многого другого! Узнать больше

Создайте бесплатную учетную запись для новых преимуществ! Узнать больше

1. Дом
2. Опись
3. Электрооборудование
4. Реле, таймеры и счетчики
5. Твердотельные реле
6. OPTO 22 120D25

Идентификатор продукта: $ {getProductId ()}

MFG #: $ {product.модель}

Идентификатор продукта: $ {getProductId ()}

MFG #: $ {product.model}

$ {_applyMoneyFormat (getPrice () / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

$ {_applyMoneyFormat (getPrice (false) / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

$ {_applyMoneyFormat (getOutOfStockPrice () / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

Бесплатная доставка в тот же день

Бесплатный возврат

Нужно $ {shippingArrivalDayOfWeek}, $ {shippingArrivalDate.формат (‘МММ. ДД’)}? Закажите его в следующем $ {shippingCountDown} и выберите «Авиадоставка на следующий день» при оформлении заказа.

Кол-во
В наличии Осталось только $ {getQuantityAvailable ()}

$ {getCartItem ()? «Обновить корзину»: «Купить сейчас»} Сделать предложение РАСПРОДАНО

$ {вариант.name}

$ {getOptionValue (опция)}

$ {_applyMoneyFormat (getPrice () / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

$ {_applyMoneyFormat (getPrice (false) / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

$ {_applyMoneyFormat (getOutOfStockPrice () / 100, ‘USD’, ‘symbol’)}

БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА В ЖЕ ДЕНЬ

БЕСПЛАТНЫЙ ВОЗВРАТ

Кол-во
В наличии Осталось только $ {getQuantityAvailable ()}

$ {qty} 0

Купить сейчас

Сделать предложение

РАСПРОДАНО

$ {вариант.name}

$ {option.value == null? «Н / Д»: option.value}

Подробнее о продукте

$ {getSpecToDisplayByCategoryAttributeId (attribute.id)}

$ {_getVar (комбинация, ‘custom_description’)}

$ {_getVar (комбинация, ‘additional_notes’)}

Сведения о доставке

$ {getWarehouses ().map (s => s.address + ‘,’ + s.city + ‘,’ + s.state) .join (‘/’)}

$ {комбинация.вес} фунтов

$ {комбинация.length} x $ {комбинация.ширина} x $ {комбинация.высота}

Возможно вам понравится

Сначала вам нужно войти в свою учетную запись

Нет учетной записи? Вы всегда можете создать его за несколько секунд.
Это бесплатно!

Авторские права © 2021 NRI Industrial Sales Inc.

6401 Роджерс Роуд, Дельта, Огайо 43515

4901 Rockaway Blvd NE, Rio Rancho, NM 87124

2121 Argentia Road, Миссиссога, ON L5N 2X4

commerce@nriparts.