Как правильно подобрать твердотельное реле для коммутации электродвигателя. Какие факторы влияют на надежность работы ТТР с индуктивной нагрузкой. Почему обычные ТТР часто выходят из строя при управлении двигателями. Какие альтернативы существуют для коммутации электродвигателей.
Особенности применения твердотельных реле для коммутации электродвигателей
Твердотельные реле (ТТР) часто применяются для управления различными типами нагрузок, в том числе электродвигателями. Однако при использовании ТТР для коммутации двигателей возникает ряд сложностей, которые необходимо учитывать:
- Высокие пусковые токи двигателей, в 6-10 раз превышающие номинальные
- Индуктивный характер нагрузки
- Частые циклы включения/выключения
- Возможные перенапряжения в момент коммутации
Все эти факторы могут приводить к преждевременному выходу из строя стандартных ТТР при управлении двигателями. Рассмотрим подробнее основные проблемы и способы их решения.
Почему обычные ТТР часто выходят из строя при коммутации двигателей?
Основные причины отказов твердотельных реле при работе с электродвигателями:
- Недостаточный запас по току. Обычные ТТР не рассчитаны на высокие пусковые токи двигателей.
- Отсутствие защиты от dV/dt. Резкие скачки напряжения могут повредить силовые полупроводники.
- Перегрев из-за частых коммутаций. При частых включениях/выключениях ТТР не успевает остывать.
- Неправильный выбор типа коммутации. Коммутация «в ноль» не подходит для индуктивных нагрузок.
Поэтому для надежной работы с двигателями требуются специализированные ТТР или дополнительные меры защиты.
Как правильно выбрать ТТР для управления электродвигателем?
При выборе твердотельного реле для коммутации двигателя следует учитывать следующие рекомендации:
- Выбирать ТТР с запасом по току минимум в 5-6 раз от номинального тока двигателя
- Использовать модели с контролем включения при переходе фазы через ноль
- Применять ТТР со встроенной защитой от перенапряжений
- Обеспечить эффективный теплоотвод с помощью радиатора
- Выбирать модели, специально предназначенные для работы с индуктивной нагрузкой
Соблюдение этих рекомендаций позволит значительно повысить надежность работы ТТР с электродвигателями.
Специализированные ТТР для управления двигателями
Некоторые производители выпускают специальные серии твердотельных реле, оптимизированные для работы с электродвигателями:
- Carlo Gavazzi RZ3A — серия ТТР для управления трехфазными двигателями
- Crydom Series 1 — ТТР для однофазных двигателей до 3 л.с.
- Omron G3PE — промышленные ТТР для двигателей с током до 50А
Такие специализированные модели имеют усиленную защиту от перенапряжений, повышенную стойкость к пусковым токам и оптимизированы для работы с индуктивной нагрузкой.
Альтернативные способы коммутации электродвигателей
Помимо твердотельных реле для управления двигателями можно использовать:
- Электромагнитные контакторы — проверенное и надежное решение
- Устройства плавного пуска — снижают пусковые токи
- Частотные преобразователи — обеспечивают плавное управление скоростью
- Гибридные пускатели — сочетают контактор и ТТР
Выбор конкретного решения зависит от требований к системе управления, мощности двигателя и условий эксплуатации.
Дополнительная защита ТТР при работе с двигателями
Для повышения надежности работы обычных ТТР с электродвигателями рекомендуется применять дополнительные меры защиты:
- Установка варисторов параллельно нагрузке для защиты от перенапряжений
- Использование быстродействующих предохранителей для защиты от токовых перегрузок
- Применение RC-снабберов для снижения скорости нарастания напряжения
- Обеспечение принудительного охлаждения ТТР
Комплексное применение этих мер позволяет существенно повысить надежность работы стандартных ТТР с индуктивной нагрузкой.
Распространенные ошибки при использовании ТТР для управления двигателями
Типичные ошибки, приводящие к отказам твердотельных реле при работе с электродвигателями:
- Выбор ТТР только по номинальному току двигателя без учета пусковых токов
- Использование ТТР с управлением «в ноль» для коммутации индуктивной нагрузки
- Отсутствие или неправильный выбор защитных цепей
- Недостаточный теплоотвод
- Применение низкокачественных «no-name» ТТР
Избегание этих ошибок позволит значительно повысить надежность системы управления двигателями на основе твердотельных реле.
Рекомендации по выбору твердотельных реле
- Главная
- Рекомендации по выбору твердотельных реле
Перейти в каталог твердотельных реле
Способы коммутации твердотельных реле:
1. Управление с коммутаций при переходе тока через ноль
Преимущество этого метода коммутации заключается в отсутствии помех создающихся при включении. Недостатками являются прерывание выходного сигнала и невозможность использования на высокоиндуктивные нагрузки. Основное применение данного вида коммутации подходит для резистивной нагрузки (системы контроля и управления нагревом). Также применяют на емкостные и слабоиндуктивные нагрузки.
2. Фазовое управление
Преимущество фазового метода регулирования заключается в непрерывности и плавности регулирования. Этот метод позволяет регулировать величину напряжения на выходе (регулятор мощности). Недостатком является наличие помех при переключении. Применяется для резистивных (системы управления нагревом), переменных резистивных (инфракрасные излучатели), индуктивных нагрузок (транcформаторы) и упрвление освещением (лампы накаливания).
Ток и характер нагрузки
Одним из важнейших параметров для выбора реле является ток нагрузки. Для надежной и длительной эксплуатации необходимо выбирать реле с запасом по току, но при этом надо учитывать и пусковые токи, т.к. реле способно выдерживать 10-ти кратную перегрузку по току только в течение короткого времени (10мс). Так при работе на активную нагрузку (нагреватель) номинальный ток реле должен быть на 30-40% больше номинального тока нагрузки, а при работе на индуктивную нагрузку (электродвигатель) необходимо учитывать пусковой ток, и запас по току должен быть увеличен в 6-10 раз.
Примеры запаса по току для различных типов нагрузки:
- активная нагрузка (ТЭНы) – запас 30-40%
- асинхронные электродвигатели – 6…10 кратный запас по току
- лампы накаливания – 8…12 кратный запас по току
- катушки электромагнитных реле – 4…10 кратный запас по току
Расчет тока реле при активной нагрузке:
Однофазная нагрузка Iреле = Pнагр / U |
Трехфазная нагрузка Iреле = Pнагр /(U x 1,732) |
Охлаждение
Еще одним немаловажным фактором для надежной работы твердотельных реле является его рабочая температура. При работе твердотельного реле SSR из-за потерь на силовых элементах выделяется большое количество тепла, которое необходимо отводить с помощью радиаторов охлаждения. Заявленный номинальный ток реле способны коммутировать при его температуре не более 40°С. При увеличении температуры реле снижается его пропускная способность из расчета 20-25% на каждые 10°С. При температуре примерно 80°С его пропускная способность по току сводится к нулю, и как следствие реле выходит из строя. На температурный режим реле могут влиять многие факторы: место установки, температура окружающей среды, циркуляция воздуха, нагрузка на твердотельном реле и др. При использовании на «тяжелые» нагрузки (пуск асинхронного двигателя) необходимо применять дополнительные меры по усилению отвода тепла: устанавливать на радиатор большего размера, сделать принудительное охлаждение (установить вентилятор).
Защита
- Твердотельные реле имеют встроенную RC-цепь для защиты от ложного включения при использовании на индуктивной нагрузке.
- Для защиты от кратковременного перенапряжения со стороны нагрузки необходимо использовать варисторы. Они подбираются исходя из величины коммутируемого напряжения Uвар=1,6-2Uком. Следует отметить, что современные тв реле выдерживают значительные перенапряжения и без применения варисторов. Гораздо опаснее для тв реле перегрузка по току.
- Для защиты от перегрузки по току необходимо использовать специальные быстродействующие полупроводниковые предохранители. Они подбираются с учетом величины номинального тока реле Iпр=1 — 1,3Iном. реле, причем само тв реле должно быть с гораздо большим запасом по току, в т. ч. учитывая пусковые токи нагрузки. Это самый эффективный способ защитить реле от перегрузки по току. Поскольку реле способно выдерживать только кратковременную (10мс) перегрузку, то использование автоматов защиты не спасет их от выхода из строя.
- Для корректной работы твердотельного реле при маленьких токах нагрузки (соизмеримых с током утечки) необходимо устанавливать шунтирующее сопротивление параллельно нагрузке.
Примеры применения
Основное применение твердотельные реле находят в системах управления нагревом. Твердотельные реле ZD3, VD, LA чаще всего применяют в технологических процессах, где требуется поддержание температуры с большой точностью (ПИД, Fuzzy режим). При этом реле VD, LA будут обеспечивать плавную регулировку за счет фазового метода управления.
Твердотельные реле ZA2 чаще применяют в системах, где не требуется высокая точность поддержания температуры (двухпозиционный режим).
Твердотельные реле VA (управление переменным резистором) применяют для ручной регулировки мощности на нагрузке. Таким реле можно отрегулировать мощность ТЭНа или ИК-излучателя, изменять яркость свечения лампы накаливания.
Соблюдая определенный ряд условий, твердотельные реле можно использовать для пуска асинхронных двигателей. Необходимо учитывать пусковые токи двигателя и реле подбирать с многократным запасом по току. Применять меры по дополнительному отводу тепла (радиаторы охлаждения). Для защиты реле от кратковременных перенапряжений использовать варисторы, а для защиты от перегрузки по току быстродействующие предохранители.
Можно организовать управление группой реле от одного источника питания. В данном случае необходимо подобрать источник с мощностью достаточной для включения всей группы реле. При этом можно оставить возможность включения – выключения отдельного реле для управления требуемой зоной.
Перейти в каталог твердотельных реле
Выберите продукцию из спискаНормирующие преобразователи измерительные . ..НПСИ-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений …НПСИ-150-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-150-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-110-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-110-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-250/500-УВ1.1 преобразователь сигналов термопар, термосопротивлений и потенциометров…НПСИ-250/500-УВ1.2 преобразователь сигналов термопар, термосопротивлений и потенциометров, разветвитель «1 в 2» …НПСИ-230-ПМ10 нормирующий преобразователь сигналов потенциометров …НПСИ-200-ГРТП модули гальванической развязки токовой петли…НПСИ-200-ГР1/ГР2 модули гальванической развязки токового сигнала (4…20) мА…НПСИ-200-ГР1.2 модуль разветвления 1 в 2 и гальванической развязки сигнала (4…20) мА…НПСИ-ДНТВ нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока. ..НПСИ-ДНТН нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока …НПСИ-200-ДН/ДТ нормирующие преобразователи действующих значений напряжения и тока…НПСИ-МС1 преобразователь мощности, напряжения, тока, коэффициента мощности…НПСИ-500-МС3 измерительный преобразователь параметров трёхфазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-500-МС1 измерительный преобразователь параметров однофазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-230-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией…НПСИ-ЧВ/ЧС нормирующие преобразователи частоты, периода, длительности сигналов, частоты сети…ПНТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термопар…ПСТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термосопротивленийБарьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности)…КА5003Ех барьеры искрозащиты, разветвители 1 в 2 сигналов термопар, термометров сопротивления и потенциометров, 1-канальные, USB, RS-485…КА5004Ех барьеры искрозащиты, сигналы термопар, термометров сопротивления и потенциометров, сигнализация, USB, RS-485. ..КА5011Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5022Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5013Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приемники-разветвители 1 в 2 аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART, шина питания …КА5031Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5032Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные, HART …КА5131Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5132Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5241Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 1-канальные…КА5242Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные. ..КА5262Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5232Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5234Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 4-канальныеКонтроллеры, модули ввода-вывода…MDS AIO-4 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AI-8UI Модули ввода аналоговых сигналов тока и напряжения…MDS AI-8TC Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения…MDS AI-8TC/I Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения с индивидуальной изоляцией между входами…MDS AI-3RTD Модули ввода сигналов термосопротивлений и потенциометров…MDS AO-2UI Модули вывода сигналов тока и напряжения…MDS DIO-16BD Модули ввода-вывода дискретных сигналов…MDS DIO-4/4 Модули ввода-вывода дискретных сигналов …MDS DIO-12h4/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DIO-8H/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные. ..MDS DI-8H Модули ввода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DO-8RС Модули вывода дискретных сигналов …MDS DO-16RA4 Модули вывода дискретных сигналов …MDS IC-USB/485 преобразователь интерфейсов USB и RS-485…I-7561 конвертер USB в RS-232/422/485…I-7510 повторитель интерфейса RS-485/RS-485…I-7520 преобразователь интерфейса RS-485/RS-232Измерители-регуляторы технологические…МЕТАКОН-6305 многофункциональный ПИД-регулятор с таймером выдержки…МЕТАКОН-4525 многоканальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-1205 измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, контроллер, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1725 двухканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1745 четырехканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-512/532/562 многоканальные измерители-регуляторы…Т-424 универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-515 быстродействующий универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-513/523/533 ПИД-регуляторы. ..МЕТАКОН-514 ПДД-регулятор…МЕТАКОН-613 программные ПИД-регуляторы…СТ-562-М источник тока для ПМТ-2, ПМТ-4Регистраторы видеографические…ИНТЕГРАФ-1100 видеографический безбумажный 4/8/12/16 канальный регистратор данных Блоки питания и коммутационные устройства…PSM-72-24 блок питания 24 В (3 А, 72 Вт)…PSM-36-24 блок питания 24 В (1,5 А, 36 Вт)…PSL низковольтные DC/DC–преобразователи на DIN-рейку 3 и 10 Вт…PSM/4R-36-24 блок питания и реле, 24 В (1,5 А, 36 Вт)…ФС-220 фильтр сетевой…БПР блок питания и реле…БКР блок коммутации реверсивный (пускатель бесконтактный реверсивный)…БР4 блок реле…PS3400.1 блок питания 24 В (40 А) …PS3200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS3100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS3050.1 блок питания 24 В (5 А)…PS1200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS1100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS1050.1 блок питания 24 В (5 А)Программное обеспечение…SetMaker конфигуратор…… История версий…MDS Utility конфигуратор…RNet программное обеспечение…OPC-сервер для регулятров МЕТАКОН. ..OPC-сервер для MDS-модулей |
Что может привести к частым отказам твердотельного реле на двигателе мощностью 120 В переменного тока мощностью 1 л.с.?
\$\начало группы\$У меня есть скважинный насос (~ 6,5 А) с удаленным интеллектуальным устройством, а в настоящее время твердотельное реле на 40 А. Раньше у меня было твердотельное реле на 25 А. Твердотельное реле часто выходит из строя (несколько дней) во включенном состоянии (очень плохо). Несмотря на то, что мой смарт-контроллер дает четкую индикацию состояния включения/выключения, а светодиодный индикатор питания на твердотельном реле не горит. Может проблема в индуктивной нагрузке? При включении этот двигатель работает с перерывами с интервалом 20-40 секунд, 8-10 раз в день.
ТТР подключается последовательно с автоматическим выключателем в распределительном щите этого насоса. Никаких дополнительных подробностей, кроме того, что представлено здесь, нет. Очень просто.
Это SSR в настоящее время установлено и не работает: https://www.amazon.com/dp/B01MCWO35P?psc=1&ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details
Существуют ли какие-либо альтернативы, кроме обычного сильноточного реле/контактора? Приветствуется любое руководство
- твердотельное реле
В некоторых китайских устройствах используются компоненты меньшего размера, которые выйдут из строя при незначительной нагрузке от номинальной. Кроме того, такие SSR TRIAC/SCR не могут быть рассчитаны на индуктивные (двигательные) нагрузки. И если это реле имеет срабатывание при пересечении нуля, оно будет демонстрировать гораздо больший начальный импульсный ток, что может привести к возможному отказу. Конечно, устройства со случайным углом включения иногда будут демонстрировать такое поведение, а твердотельные реле с пиковым срабатыванием для индуктивных нагрузок редки и дороги.
Эта компания производит ТТР пикового разряда: https://carlogavazzisales.com/pdfs/switchingprod/ssr.pdf
Существуют схемы, которые могут обеспечить запуск ZC. При добавлении схемы с фазовым сдвигом на 90 градусов (RC-интегратор или дифференциатор) можно сдвинуть опорную фазу, чтобы обеспечить пиковое срабатывание. Разработка и реализация такого дизайна выходит за рамки этого вопроса, но было бы уместно, если бы ОП хотел реализовать эту идею.
Вы можете измерить падение напряжения на клеммах нагрузки при работающем насосе, чтобы увидеть, не слишком ли оно высокое, что указывает на недостаточный размер TRIAC или SCR. Демпфер может защитить от индуктивного удара, но поскольку симисторы и тиристоры перестают проводить ток при нулевом токе, это, вероятно, не проблема.
\$\конечная группа\$ 2 \$\начало группы\$Не все твердотельные реле можно использовать для запуска двигателя. Вы хотите найти твердотельное реле, специально предназначенное для запуска двигателя. Его можно назвать «контактором». Обычно реле (включая твердотельные реле), предназначенные для запуска однофазных двигателей, называются «контакторами», а не «реле». Они будут рассчитаны на размер двигателя, с которым они могут работать. Например, в США маленькие двигатели могут иметь мощность 1 л.с. (1 лошадиная сила). Если в спецификациях твердотельного реле или контактора конкретно не указана мощность двигателя или не указано, что его можно использовать для пуска двигателя, не используйте его.
При пуске однофазного двигателя кратковременно возникает очень высокий ток, пока скорость двигателя не приблизится к номинальной. Возможно, этот переходный процесс запуска двигателя перегружает ваш SSR. Один контактор allen bradley SSR, который я нашел, рассчитан на 1,5 л.с., но номинальный ток составляет 43 ампера. Таким образом, это может дать вам представление о том, насколько необходимо снижение номинальных характеристик для надежной работы двигателя.
Кроме того, существует МНОГО поддельных SSR. Я слышал о ряде проблем, вызванных контрафактными твердотельными реле. Они выглядят примерно так же, как оригиналы.
Лично я никогда бы не стал использовать ТТР для запуска скважинного насоса. Контакторы электромеханических скважинных насосов прекрасно подходят для этой цели, служат долго и не слишком дорого. Но если вам необходимо использовать контактор SSR, покупайте его у надежного источника и надежного производителя, который потрудился выпустить техпаспорт или руководство, чтобы вы могли убедиться, что вы находитесь в пределах предполагаемого диапазона применения.
\$\конечная группа\$ 2Однофазный двигатель переменного тока не запускается со случайным SSR (слепое управление), когда все провода подключены
спросил
Изменено 3 месяца назад
Просмотрено 222 раза
\$\начало группы\$Я использую два AQG22205 для управления жалюзи. Я могу опустить жалюзи, когда верхний провод не подключен, и наоборот, но как только я подключу оба провода, жалюзи не будут двигаться.
Я понятия не имею, почему это происходит. Кажется, это должно сработать. Кто-нибудь знает, что может вызвать такое поведение? Или я что-то упускаю? Жалюзи — это Ilmo 50 WT (от 0,4 до 1,1 А, в зависимости от размера жалюзи, см. ограниченное техническое описание). У них есть интеллектуальное обнаружение препятствий и обнаружение замерзания. Может ли это мешать, поскольку твердотельные реле имеют ток утечки в выключенном состоянии 1,5 мА?
Твердотельные реле имеют макс. ток нагрузки 2 А и макс. повторяющийся импульсный ток 15 А (неповторяющийся: 30 А).
Я соединил их с демпфером 100 Ом (3 Вт) и 0,1 мкФ.
Я прикрепил упрощенную версию схемы, которую использую (удалены xor и и логика, предотвращающая активацию вверх и вниз).
В этом случае двигатель работает только при отсоединении провода вверх или провода с крестом. Я измеряю 230 В постоянного тока (постоянного тока!) на обоих твердотельных реле (1 и 2 и 3 и 4), когда я не пытаюсь двигать жалюзи. Когда я пытаюсь опустить жалюзи, я измеряю 1 В между 3 и 4 (как и ожидалось) и 5 В между (1 и 2).
редактировать: Оказывается, система работает при подключении демпферов к двигателю, а не к твердотельным реле.
- двигатель
- переменный ток
- асинхронный двигатель
- полупроводниковое реле
Простые глухие двигатели имеют 2 катушки и конденсатор для изменения направления вращения и должны работать с вашей конфигурацией, так как импеданс снаббера (100 Ом + 0,1 мкФ) нерабочего твердотельного реле намного больше, чем у конденсатора двигателя (от 2,5 до 7 мкФ). Я не знаю, как работает определение крутящего момента, но каким-то образом этот демпфер влияет. Я должен удалить внешний демпфер, так как SSR уже интегрировал схему демпфера, и проверить еще раз. Также резистивная нагрузка (маленькая лампа или резистор) параллельно с обмотками двигателя может уменьшить это влияние. Если не заработает, думаю только заменить SSR на реле.
\$\конечная группа\$ 5Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google Зарегистрироваться через Facebook Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и парольОпубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почтаТребуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.