Время переключения реле: характеристики и методы измерения — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое время срабатывания и отпускания реле. Какие факторы влияют на быстродействие реле. Как измерить время переключения реле с помощью осциллографа. Какие типичные значения времени переключения у различных реле.

Содержание

Что такое время переключения реле

Время переключения реле — это важная характеристика, определяющая быстродействие устройства. Оно включает в себя два основных параметра:

Время срабатывания — промежуток времени от момента подачи управляющего сигнала до полного замыкания контактов реле
Время отпускания — промежуток времени от момента снятия управляющего сигнала до полного размыкания контактов реле

Эти временные характеристики крайне важны при проектировании систем автоматики, где требуется четкая синхронизация и быстрая реакция на управляющие воздействия.

Факторы, влияющие на быстродействие реле

На время переключения реле влияет ряд факторов:

Конструкция магнитной системы реле
Масса подвижных частей
Усилие возвратной пружины

Величина воздушного зазора
Материал магнитопровода
Параметры обмотки (число витков, сечение провода)
Напряжение или ток управления

Чем меньше инерционность подвижных частей и выше быстродействие магнитной системы, тем меньше время переключения реле.

Методы измерения времени переключения реле

Существует несколько способов измерения времени срабатывания и отпускания реле:

С помощью двухлучевого осциллографа

При этом методе используется следующая схема:

На один вход осциллографа подается управляющий сигнал реле
На второй вход — сигнал с контактов реле
По смещению фронтов импульсов определяется время переключения

С помощью однолучевого осциллографа

В этом случае применяется схема с резистивным делителем:

На вход осциллографа подключается средняя точка делителя
При переключении реле меняется напряжение в этой точке

По фронту изменения напряжения определяется время переключения

С использованием электронного таймера

Современный метод, обеспечивающий высокую точность:

Таймер запускается управляющим сигналом реле
Останавливается сигналом с контактов
Измеренный интервал и есть время переключения

Типичные значения времени переключения реле

Время переключения сильно зависит от типа и конструкции реле:

Электромагнитные реле общего назначения: 5-20 мс
Быстродействующие реле: 1-5 мс
Герконовые реле: 0.5-2 мс
Твердотельные реле: 0.1-1 мс

При этом время отпускания обычно в 1.5-2 раза больше времени срабатывания из-за остаточной намагниченности сердечника.

Влияние времени переключения на работу устройств

Быстродействие реле критично во многих применениях:

Системы противоаварийной автоматики
Устройства релейной защиты
Системы синхронизации

Высокоскоростные системы управления

В таких системах задержка в несколько миллисекунд может иметь серьезные последствия. Поэтому при проектировании важно учитывать реальное время переключения применяемых реле.

Способы улучшения быстродействия реле

Для уменьшения времени переключения реле применяются следующие методы:

Оптимизация конструкции магнитной системы
Снижение массы подвижных частей
Использование материалов с малым гистерезисом
Применение форсировки при срабатывании
Использование дугогасительных цепей при отключении

Эти меры позволяют в 2-3 раза уменьшить время переключения по сравнению с обычными реле.

Особенности измерения времени переключения современных реле

При измерении быстродействия современных реле необходимо учитывать ряд факторов:

Наличие дребезга контактов, искажающего результаты
Влияние паразитных емкостей и индуктивностей
Необходимость учета времени установления тока в обмотке
Зависимость времени от величины управляющего сигнала

Поэтому измерения следует проводить в реальных условиях эксплуатации реле, используя прецизионные измерительные приборы.

Заключение

Время переключения — важнейшая динамическая характеристика реле, определяющая его быстродействие. Знание реальных значений времени срабатывания и отпускания необходимо для корректного применения реле в системах автоматики и управления. Современные методы измерения позволяют с высокой точностью определять эти параметры даже для быстродействующих реле.

Время срабатывания выходных реле

Пожалуйста активируйте JavaScript в настройках браузера.

Форум посвящен вопросам релейной защиты и автоматики. Обмену опытом эксплуатации РЗА. Общению релейщиков ЕЭС России.

Время срабатывания выходных реле

Автор

Сообщения

nkulesh +15

Сообщения: 250
Регистрация: 11.11.2009
Откуда: Зея

Проверяю действие выходных цепей АДВ ПА. Выходные реле с катушками на 24 В, установлены в шкафу на рейке, в модулях WAGO, 288-304. Нашёл описание, типовое время срабатывания 9 мс. Измеряю РЕТОМ 51 — от 10 до 14 мс у разных экземпляров. Взял РЕТОМ 11 — вообще 14-17 мс. Почему так много? Там, правда, ещё диод для защиты, и светодиод, но ведь задержки при срабатывании от этого быть не должно? Всегда считал, что время срабатывания реле в терминале (а там ведь примерно такие реле) не более 5 мс.

Общее время срабатывания АДВ от подачи ПО (подача напряжения 220 В на дискретный вход) до выдачи УВ (замыкание контактов вот этих выходных реле) получается в итоге более 20 мс (20-30). В ОДУ сильно удивлены и недовольны.

LIK +53

Сообщения: 1927
Регистрация: 22.08.2008
Откуда: Киев

Одно из двух. Либо РЕТОМы врут, либо реле реально небыстродействующее.
1.О первом косвенно говорит то, что для разных РЕТОМов у Вас разные показания. Хотя, может врет только один из РЕТОМов. Честно говоря, не проверял время сраб. быстродействующих реле на РЕТОМах. Знаю только что на старих ЭМ проверочниках это сделать проблематично. Ведь запускает секундомер (миллисекундомер) контакт тумблера, другой контакт которого действует на сраб. реле. И у них разброс. В МПпров. у-вах вроде как-то компенсируется этот разнобой. Знаю, что в электронных миллисекундомерах замеры были относительно точными. Может, ими попробовать (если есть).
2. Если окажется, что эти вых. реле действительно медленнодействующее, может, поставить другие реле (если можно). У этих время сраб., как у RELPOL. Знаю, у
САD-32 (50) Шнайдер-Электрик порядка 4 мС срабатывание, и тоже малогабаритные на дин-рейке.

Ничего другого не могу посоветовать.

dominator +9

Сообщения: 94
Регистрация: 03.01.2009

Описание на WAGO 859-304, там написано про время срабатывания 5 мс (pull-in)… Различия вижу только в подключении светодиода (у 288-304 последовательно, у 859-304 параллельно).

…Хотя еще различаются материалами контактов.

Yura +8

Сообщения: 97
Регистрация: 02.08.2007
Откуда: Россия. Дороги, которые мы вибираем…

nkulesh>Проверяю действие выходных цепей АДВ ПА. Выходные реле с катушками на 24 В, установлены в шкафу на рейке, в модулях WAGO, 288-304. Нашёл описание, типовое время срабатывания 9 мс. Измеряю РЕТОМ 51 — от 10 до 14 мс у разных экземпляров. Взял РЕТОМ 11 — вообще 14-17 мс. Почему так много? Там, правда, ещё диод для защиты, и светодиод, но ведь задержки при срабатывании от этого быть не должно? Всегда считал, что время срабатывания реле в терминале (а там ведь примерно такие реле) не более 5 мс.
nkulesh>Общее время срабатывания АДВ от подачи ПО (подача напряжения 220 В на дискретный вход) до выдачи УВ (замыкание контактов вот этих выходных реле) получается в итоге более 20 мс (20-30). В ОДУ сильно удивлены и недовольны.

Время срабатывания в РЕТОМ-51 можно измерить, подавая на дискретный вход РЕТОМа свое же постоянное напряжение Uab (Ua- Ub+ сохраняя полярность для входа) и измеряя секундомером.Дискретный вход замкнут пока напряжение не достигнет порядка 11В. Значит в секундомере можем выставить Мин=0 Макс=24В.
Делаем скачок мин-макс (можно и наоборот), можно параллельно завести свой же вход АЦП (выбрать подключенный внешними проводами к Uab канал (1-й или 2-й), выбрать «галочки» «запустить осциллограф» и «загрузить буфер дискретных входов». На секундомере собственно время срабатывания получается около 1 мс (программная фильтрация от помех на 1 мс), а на АЦП увидите быстрое нарастание напряжение, достаточное условие для срабатывани и собственное время срабатывания. Это к вопросу о точности измерения РЕТОМом времен.
Вы измеряете непосредственно на одном реле без всяких дополнительных цепей?

.
РАЗРАБОТЧИКИ и ПРОИЗВОДИТЕЛИ РЗА

НПП «Динамика»
(8352) 450589
[email protected]
[email protected]

Дай мне смирения принять то, что я не могу изменить,
мужество – изменить то, что я могу изменить
и мудрость — отличить одно от другого

doro +27

Сообщения: 818
Регистрация: 11.05.2007

LIK>Одно из двух. Либо РЕТОМы врут, либо реле реально небыстродействующее.
Либо меняй метод проверки.
LIK>…Знаю, что в электронных миллисекундомерах замеры были относительно точными…
Не факт. В свое время был поставлен в тупик при замере времени замыкания контактов быстродействующих КДР. При использовании ЭМС-54 время, замеренное на разных контактах одного реле различалось в 3-5 раз. И только тогда, когда попробовал это проверить на Ф-209 (или Ф-291?) понял разгадку. Эти приборы позволяли раздельно замерить время до первого касания и время полного замыкания с учетом дребезга. Дребезг (или притирка) контактов и дает дополнительное время. Тогда и освоил: чем чище контакты и меньше разброс зазоров, тем разброс меньше. Позже, работая в эксплуатации, убедился, что и на износ контактов качество регулировки влияет.
Впрочем, о чем это я? Если попробуете почистить контакты современных реле, изготовитель при удобном случае гарантию снимет.

LIK +53

Сообщения: 1927
Регистрация: 22.08.2008
Откуда: Киев

doro>Впрочем, о чем это я?

Вот и я решил немного о другом (простите, Николай).

doro>Тогда и освоил: чем чище контакты и меньше разброс зазоров, тем разброс меньше. Позже, работая в эксплуатации, убедился, что и на износ контактов качество регулировки влияет.

Женя. Кто бы сомневался. Чувствуется школа Ривольда Ильича. А мы на него обижались. На расстоянии видится лучше.

Sergei +55

Сообщения: 1511
Регистрация: 20.07.2007

думаю, doro прав в том смысле, что дребезг учитывать надо обязательно
к тому же надо осознавать, что типовое время переключения 9 мс — это не максимальное время переключения (как указывают некоторые производители), которое может быть и 11, и 20 мс.
К тому же дребезг на включение и отключение разный (на отключение раза в 2-3 больше обычно)

короче, имхо: Вам надо посмотреть конкретно тип реле, что стоит в Ваго, и найти именно его характеристики
+
Yura>Вы измеряете непосредственно на одном реле без всяких дополнительных цепей?

nkulesh +15

Сообщения: 250
Регистрация: 11.11.2009
Откуда: Зея

Не совсем на катушку реле я напряжение подавал, да. Вот схема модуля реле, из каталога: http://www.wagocatalog.com/okv3/index.asp?cid=38&lid=14&str_from_home=first
Таким образом можно измерить время срабатывания собственно РЕТОМ-51?
Да, прав Sergei, конечно, реле может быть установлено любое. Надо рассмотреть получше. Прочитал ещё про Finder, что у реле «высокой чувствительности» время срабатывания заметно больше, мс на 5. Так что здесь и надо искать, похоже.
Реле закрытое, контакты не почистишь …
А опыт неодновременности пуска измерителя и подачи (снятия) напряжения у меня был, с Ф291 как раз. Хорошо, что напарник обратил внимание на то, что тумблер «Пуск» как-то нечётко работает, а то я уже пол-КРБ разобрал, всё никак 8 мс не мог получить.

Ugrumy +30

Сообщения: 696
Регистрация: 31.05.2007

ИМХО, сравнивать 51 и 11 не корректно по определению. Или два 51, или 11.
9 мс — среднее время данного типа реле, партия от партии может отличаться. Это как в свое время процессора Целерон написано 333, а реально и 600 получали.

А интересно, так ли важно такая разница в быстродействии. Или это спортивный интерес?

Никогда не бывает так плохо, чтоб не могло быть еще хуже. (С)

scorp +29

Сообщения: 1508
Регистрация: 06.04.2007
Откуда: заМКАДье

Ugrumy>А интересно, так ли важно такая разница в быстродействии. Или это спортивный интерес?

Тоже немало удивлен,но тут есть борцы за «быстроту» работы РЗА
nkulesh: В ОДУ сильно удивлены и недовольны.

Определение времени срабатывания и отпускания реле

На главную

Опубликовано:

Иноземцев В.А., Симукова С.В. Определение времени срабатывания и отпускания реле. Учебная физика, №1, 2006, Москва ИСМО РАО.

Определение времени срабатывания и отпускания реле

Иноземцев В.А., Симукова С.В.

Рассмотрено несколько способов определения времени срабатывания и отпускания электромагнитного реле.

На рисунках 1 и 2 приведены схемы, позволяющие понять принцип измерения времени срабатывания и отпускания реле с использованием двухлучевого и однолучевого осциллографов. При проведении эксперимента по схеме рисунка 1 зарисовывают осциллограммы прямоугольных импульсов напряжения, подаваемых на реле и получаемых на резисторе R1. По смещению осциллограмм друг относительно друга во времени определяют время срабатывания и отпускания реле.

На рисунке 3 показаны графики зависимостей напряжений, подаваемых на входы Y1 и Y2 двухлучевого осциллографа, от времени. Промежуток времени от t1 до t2 определяет время срабатывания реле, а промежуток времени от t3 до t4 – время отпускания реле.

При проведении эксперимента по схеме рисунка 2 зарисовывают осциллограмму напряжения, приложенного к резистору R3. Время срабатывания и отпускания реле определяется по ступенькам напряжения, получаемым на осциллограмме. На рисунке 4 показан график зависимости напряжения, подаваемого на вход Y осциллографа, от времени. В момент времени t1 на обмотку реле подается напряжение от источника прямоугольных импульсов U2, в момент времени t2 замыкается контакт К1.1 и напряжение, подаваемое на вход Y осциллографа, увеличивается. В момент времени t3 оканчивается прямоугольный импульс напряжения, а в момент времени t4 размыкается контакт К1.1. Промежуток времени от t1 до t2 определяет время срабатывания реле, а промежуток времени от t3 до t4 – время отпускания реле.

На рисунке 5 приведена принципиальная схема генератора прямоугольных импульсов напряжения, который можно использовать для определения времени срабатывания и отпускания реле. Резистором R3 изменяют частоту прямоугольных импульсов напряжения, вырабатываемых мультивибратором на элементах DD1.1, DD1.2. Амплитуда прямоугольных импульсов напряжения, подаваемых на обмотку реле, регулируется переменным резистором R5. Эмиттерные повторители на транзисторах VT1, VT2 обеспечивают необходимое усиление по току. Напряжение питания U1 выбирают в зависимости от напряжения срабатывания исследуемого реле. Так, например, для исследования реле с напряжением срабатывания 12 В, напряжение питания генератора прямоугольных импульсов напряжения выбирают 15 В. Ток через стабилитрон VD1 выбирают 10-15 мА. Сопротивление резистора R1 рассчитывают с учетом напряжения питания U1, напряжения стабилизации стабилитрона VD1 и тока, протекающего через стабилитрон.

Определить время срабатывания и отпускания реле с помощью однолучевого осциллографа можно также, используя ждущий режим генератора развертки с внешней синхронизацией от источника прямоугольных импульсов напряжения. В зависимости от полярности импульсов синхронизации можно определить либо время срабатывания, либо время отпускания реле.

Измерение времени срабатывания и отпускания реле

Осуществляется с помощью осциллографа, способного работать в ждущем режиме с запуском от внешнего сигнала и имеющего открытый вход. Измерения проводят по схеме, изображенной на рис. а.

Схема для определения времени срабатывания и отпускания реле

Напряжение U_пит, при котором работает реле R1, подается на его обмотку через кнопку SB1. Это же напряжение поступает через контакт K1.1 на вход усилителя вертикального отклонения. С обмотки реле напряжение подается через конденсатор С1 на гнездо «Вход X» осциллографа — это импульс запуска генератора развертки.

Подготавливая осциллограф к исследованию, устанавливают такую его чувствительность, чтобы для данного напряжения U_пит отклонение луча по вертикали составило 2-3 деления. Длительность развертки выбирают в зависимости от предполагаемого времени срабатывания. Поскольку для современных реле время срабатывания и отпускания в большинстве случаев составляет единицы миллисекунд, то длительность развертки можно установить, например, равной 2 мс/дел.

Фронт срабатывания

При нажатии кнопки на экране появляется изображение луча, «пробегающего» по линии развертки некоторое расстояние, по которому можно определить время срабатывания реле (время замыкания контактов К1.1). После замыкания луч резко отклонится вверх (рис. б). Если длина пробега луча до отклонения составит два деления, то при выбранной длительности развертки время срабатывания будет 4 мс.

Фронт отпускания

Если, нажав кнопку SB1, подержать ее несколько секунд и отпустить, то по расстоянию, которое пройдет луч до резкого отклонения вниз (на линию развертки) можно определить время отпускания реле (рис. в).

«Практические советы мастеру-любителю», 1991. О.Г. Верховцев, К.П. Лютов

Параметры реле

Параметры реле делятся на основные и не основные. Ориентироваться надо на основные параметры реле, т.к. именно они характеризуют их эксплуатационные возможности и область применения и в конечном итоге влияют на нормальную работоспособность реле.

В свою очередь, основные параметры делятся на:

Электрические: чувствительность, рабочее напряжение (ток), напряжение (ток) срабатывания, напряжение (ток) отпускания, сопротивление контактов, сопротивление обмотки, коммутационная способность, электрическая изоляция.
Временны´е: время срабатывания, время отпускания, время дребезга контактов.

Электрические параметры реле

• Чувствительность реле — способность срабатывать при определённом значении мощности, подаваемой на обмотку реле. Определяется магнитодвижущей силой (МДС) срабатывания. Если сравнивать между собой разные реле, то наиболее чувствительное будет то, у которое срабатывает при меньшей МДС. При этом якорь реле должен чётко притягиваться и контакты всех групп должны замкнуться/разомкнуться.

В справочниках обычно такой параметр как чувствительность не приводится. Он вычисляется из сопротивления обмотки и тока срабатывания.

P_ср = I_ср² * R_обм = U_ср² / R_обм

• Рабочее напряжение (ток).
Техническими условиями для конкретных типов реле устанавливается рабочее напряжение (ток), при питании которым обеспечивается нормальное функционирование реле. В технической документации на конкретное исполнение реле указывается его значение с допусками. При подаче на обмотку реле напряжения (тока) в указанных пределах, оно должно нормально функционировать.

• Напряжение (ток) срабатывания.
Это один из параметров реле, определяющий его чувствительность. Это минимальное напряжение (ток) при котором реле должно нормально сработать, т.е. переключить все свои контакты. А уже для дальнейшего удерживания якоря на обмотку реле надо подавать рабочее напряжение (ток), описанное в предыдущем пункте.

В технической документации данный параметр обязательно приводится для каждого исполнения реле.

Данный параметр является контрольным. Он характеризует устойчивость всех элементов конструкции и стабильность регулировки реле.

• Напряжение (ток) отпускания.
Обязательно приводится в технической документации на каждое исполнение реле как для нормальных условий эксплуатации, так и для условий, когда воздействуют различные факторы.

Отпускание реле — это не что иное, как возвращение контактов в исходное состояние. Происходит оно при снижении напряжения (тока) в обмотке реле до уровня, при котором якорь больше не может удерживаться в сработанном положении и возвращается в исходное состояние выключенного реле. Все контакты также переключаются в исходное состояние. Нормально замкнутые становятся замкнутыми, нормально разомкнутые — разомкнутыми.

Существует такой показатель, как коэффициент возврата. Это отношение тока отпускания к току срабатывания. Значение этого коэффициента у разных реле колеблется в очень больших пределах — от 0.1 до 0.98. Улучшение коэффициента возврата достигается путём сближения характеристик изменения электромагнитной силы, создающей магнитный поток, и силы пружины, противодействующей этому потоку. Также улучшения коэффициента возврата можно достичь путём уменьшения хода подвижной системы и снижения трения в её осях.

• Сопротивление обмотки.
Сопротивление обмотки — это активное сопротивление обмотки реле с допусками, измеренное на постоянном токе. Обязательно приводится в технической документации и справедливо для нормальной температуры окружающей среды.

• Сопротивление контактов электрической цепи.
Оно складывается из сопротивления элементов цепи контактов и сопротивления контактирующих поверхностей. Измерить сопротивление контактирующих поверхностей в реле очень сложно. Поэтому оно оценивается по сопротивлению всей цепи контактов.

Данный параметр может сильно изменяться как в процессе эксплуатации реле, так и в период доставки/транспортировки, т.к. зависит от многих факторов.

Попадание грязи на контакты реле влечёт за собой увеличение падения напряжения на контактах. Как следствие этого — повышенный нагрев контактов, который способен вообще вывести контактную пару из строя. Поэтому в технической документации как правило указывают сопротивление контактов на период поставки.

• Коммутационная способность контактов реле.
Определяется значением мощности, коммутируемой контактами реле, выполняющими определённое количество коммутаций.

Важно понимать, что существует такая вещь, как коррозия контактов. И она сильно зависит от коммутируемой мощности. Но проявляется она при токах в 100 мА и более. При меньших токах основное влияние на работоспособность реле оказывает механический износ подвижной системы и контактов.

В тех. документации как правило указан диапазон коммутируемых напряжений и токов, при которых гарантируется конкретное число коммутаций.

Максимальная мощность, которую способно коммутировать реле, ограничивается температурой нагрева контактов, при которой снижается механическая прочность материала контактов.

• Электрическая изоляция.
Характеризует электроизоляционные свойства реле. Это способность изоляции реле выдерживать перенапряжения (кратковременно и длительно), неизбежно возникающие в процессе эксплуатации аппаратуры. Изоляция реле определяется электрической прочностью промежутков — воздушных (межконтактных) зазоров и по поверхности диэлектрика платы реле. По этим промежуткам судят о токах утечки реле.

Временны´е параметры реле

• Время срабатывания — время, прошедшее с момента подачи напряжения на обмотку реле до первого замыкания нормально разомкнутых контактов.

• Время дребезга.
Иногда оговаривается в технической документации. Дребезг возникает после удара подвижных контактов о неподвижные.

• Время отпускания.
Определяется временем от момента снятия напряжения с катушки реле до момента замыкания нормально замкнутого контакта.

Измерение время срабатывания реле | Реле частоты РЧ-1

Страница 9 из 11

Измеряют время срабатывания реле. Перемычки уставки выдержки времени ставят в положение, соответствующее заданному времени срабатывания. На реле подают оперативный ток. Измеряют время от момента подачи на реле переменного напряжения в пределах 100 В с частотой на 0,3—0,5 Гц меньше настроенной уставки до замыкания контакта реле. Переменное напряжение на реле следует подавать через пусковой ключ секундомера, руководствуясь инструкцией по эксплуатации используемого секундомера. Измерение времени срабатывания проводят не менее 3 раз.
Следует помнить, что эксплуатация реле со всеми снятыми перемычками на переключателе уставок по времени недопустима. Если ни один конденсатор 6С— 8С не подключен, то транзистор Т9 кратковременно открывается каждый период, независимо от частоты поданного на реле РЧ-1 переменного напряжения. В таких условиях выходное реле РП не возвращается после срабатывания при любой частоте напряжения на входе реле РЧ-1.
На этом настройка реле закопчена. Его следует еще раз осмотреть, проверить фиксацию разъема съемной платы, выходного реле РП, положение перемычек и переключателей уставок. После включения реле РЧ-1 в полную схему устройства (подачи переменного напряжения от трансформатора напряжения и напряжения оперативного тока от рабочего источника) полезно еще раз убедиться в его работоспособности путем нажатия кнопки К.
При рассмотрении проверки и наладки реле РЧ-1 предполагали, что его отдельные элементы и реле в целом исправны. Если реле не работает или не обеспечены необходимые характеристики, то нужно проверять отдельные элементы реле. Прежде всего целесообразно выяснить, какая часть неисправна: съемная плата с полупроводниковыми элементами или часть схемы, элементы которой расположены на корпусе реле. Для этого на реле ставят заведомо исправную съемную плату. Чаще всего оказывается неисправной полупроводниковая часть реле.
Значительные отклонения напряжений от 6 до —22 В в первую очередь бывают из-за неисправности соответствующих стабилитронов. Иногда оказывается, что установлен стабилитрон не того типа. Отклонение напряжения от —12 В может быть из-за неисправности или неправильного подбора резисторов R33 и R34.
Остальные неисправности легче всего найти, анализируя характер импульсов в некоторых точках схемы при поданном на реле номинальном напряжении оперативного тока и переменном напряжении на входе реле порядка 100 В. Одновременно измеряют напряжения на транзисторах высокоомным вольтметром — не менее 200 кОм на используемом пределе измерения. Таким сопротивлением на пределах 10—25 В обладают универсальные приборы Ц52, Ц435, Ц4315, Ц4340, Ц4360 и др.
Нормальный вид импульсов при переменном напряжении на входе реле с частотой выше уставки описан выше и показан на рис. 27.
Сравнивая форму и параметры импульсов с описанием, можно ориентировочно установить неисправный каскад, а иногда и характер повреждения. Отсутствие импульсов (прямая линия на экране) указывает, что транзистор не переключается. Если при этом падение напряжения на транзисторе составляет около 0,1 В, то он открыт. Следовательно, запирающий сигнал не поступает на базу транзистора или неисправен транзистор. Если падение напряжения на транзисторе более 2—2,5 В, то он закрыт. Следовательно, неисправны элементы схемы, связывающие базу транзистора с шинкой —12 В, или транзистор. Значительное уменьшение амплитуды или ширины импульсов также указывает на неисправности транзистора или других элементов, входящих в каскад. Рекомендации по проверке отдельных элементов рассмотрены ниже.

Lovato Electric | Energy and Automation

Choose your country Выберите страну…Глобальный сайт—————-CanadaChinaCroatiaCzech RepublicGermanyFranceItalyPolandRomaniaSpainSwitzerlandTurkeyUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States—————-AfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua And BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia And HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo, The Democratic Republic Of TheCook IslandsCosta RicaCote D’ivoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Islands (malvinas)Faroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Southern TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-bissauGuyanaHaitiHeard Island And Mcdonald IslandsHoly See (vatican City State)HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaInternationalIran, Islamic Republic OfIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Democratic People’s Republic OfKorea, Republic OfKosovoKuwaitKyrgyzstanLao People’s Democratic RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMacedonia, The Former Yugoslav Republic OfMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Federated States OfMoldova, Republic OfMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian Territory, OccupiedPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Kitts And NevisSaint LuciaSaint Pierre And MiquelonSaint Vincent And The GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome And PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia And The South Sandwich IslandsSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard And Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, Province Of ChinaTajikistanTanzania, United Republic OfThailandTogoTokelauTongaTrinidad And TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks And Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited StatesUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVenezuelaViet NamVirgin Islands, BritishVirgin Islands, U.s.Wallis And FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe

LOVATO Electric S.p.A. Via Don E. Mazza, 12 — 24020 Gorle (BG) ITALY Cap. Soc. Vers. Euro 3.200.000 Cod. Fisc. e Part. IVA n. 01921300164 ID. NO. IT 01921300164

Северная Заря | Реле времени

Реле времени (реле выдержки времени, таймер) – устройство, релейный элемент которого срабатывает с некоторой временной задержкой (от нескольких миллисекунд до нескольких часов) после получения управляющего сигнала. Задержку срабатывания реле можно регулировать, например, влияя на скорость изменения физической величины, воздействующей на релейный элемент.

Реле времени, как и любое реле, можно классифицировать в зависимости от физической природы входного (управляющего) и выходного сигнала. Наибольшее применение в технике нашли электрически управляемые таймеры для коммутации электрических сигналов. Терминологию электрических реле времени смотри здесь.

Первые электрические реле времени были разработаны на основе электромагнитных реле, в которых временная задержка срабатывания (до нескольких сотен миллисекунд) контактной системы достигалась конструктивным специальным решением электромагнита.

Для более длительной задержки срабатывания релейного элемента вскоре были созданы электротепловые реле времени, в конструкциях которых используются нагреваемые электрическим током термоупругие элементы, воздействующие через некоторое время на подвижный контакт в результате тепловой деформации. Термоэлемент, например биметаллическая пластина, в таких реле может и сам выполнять функцию подвижного контакта.

Однако наибольшее применение для задержки электрических сигналов нашли различные электросхемы, содержащие RC- или LC-цепи, счетчики импульсов на интегральных микросхемах и др. электронных элементах, размещаемые в едином корпусе с реле. Функцию последнего может выполнять любое электрически управляемое реле с контактным или бесконтактным выходом.

Реле времени, содержащее электросхемную задержку и полупроводниковое (бесконтактное) реле может быть отнесено к статическим электрическим реле, принцип работы которых (ГОСТ 16022) не связан с использованием относительного перемещения их механических элементов.

Если схема задержки собрана на электронных элементах, то такие реле называют электронными реле времени.

На практике реле времени с электросхемной задержкой и контактным релейным выходом также относят к группе статических электрических или электронных реле с контактным выходом.

Следует также отметить, что в релейной технике закрепилось понятие «гибридное реле», означающее наличие в едином корпусе с контактным реле электрических компонентов, встроенных во входную и (или) выходную цепь реле.

Электрически управляемые реле времени для коммутации электрических сигналов классифицируются аналогично используемому релейному элементу:

по роду тока в цепи питания (управления): постоянного тока, переменного тока, постоянного и переменного тока
по наличию регулировки выдержек времени: с нерегулируемыми (фиксированными) выдержками времени, с регулируемыми выдержками времени
по виду выходной цепи: с контактным выходом, с бесконтактным выходом
по устройству выходной цепи: с замыкающим, размыкающими, переключающими, перемыкающими и неперекрывающими выходами (контактами), с сочетанием замыкающих, размыкающих и переключающих выходов (контактов)
по конструктивному исполнению корпуса реле времени: герметичные и негерметичные.

Другие классификационные определения устанавливают в ТУ на реле конкретных типов.

Реле времени АО НПК «Северная заря»

Предприятием разрабатываются и выпускаются электрические статические реле времени серии РВЭ с нерегулируемыми (фиксированными) задержками времени срабатывания коммутирующего устройства с бесконтактным или с контактным выходом. Эти реле предназначены для применения в радиоэлектронной аппаратуре различных отраслей промышленности и техники и выпускаются в соответствии с ГОСТ 16120-86 «Реле слаботочные времени. ОТУ» и техническими условиями (ТУ) на конкретный тип изделия, который может иметь несколько видов исполнения.

Структура условного обозначения: РВЭНК– Т, где:

РВЭ – наименование изделия: реле времени электрическое
Н – порядковый номер типа реле
К – конструктивное исполнение корпуса реле: А – герметичное; Б – влагозащищенное
Т – тропическое (всеклиматическое В) исполнение

Виды исполнения

По временным параметрам, конструктивным особенностям и климатическому оформлению реле подразделяются на виды исполнения. Обозначение вида исполнения приведено в ТУ.

По климатическому оформлению реле времени изготавливаются для умеренно–холодного (УХЛ) климата и во всеклиматическом (В) исполнении, обозначаемом символом Т. Климатическое исполнение УХЛ в обозначение типа реле не вводят.

По конструктивному исполнению корпуса реле времени выпускаются в герметичном металлическом корпусе и во влагозащищенном пластмассовом корпусе.

По видам технической приемки реле изготавливаются в общепромышленном УХЛ («1»), общепромышленном В («3»), специальном УХЛ («5»), специальном В («7») и специальном повышенного качества («9») исполнении.

Конструкция

Реле времени серии РВЭ обеспечивает коммутацию подключенной электрической цепи с временной задержкой момента коммутации относительно момента подачи входного сигнала (напряжения питания).

Функциональная схема реле времени типа РВЭ3 состоит из следующих узлов и элементов:

Стабилизатор напряжения – формирует стабилизированное напряжение 5В для питания микросхемы 512ПС10, составляющей основу электрической схемы временной задержки.
Задающий генератор* – создает последовательность прямоугольных импульсов. Электронная часть генератора встроена в микросхему 512ПС10. Резистор и конденсатор, определяющие частоту следования импульсов, являются для микросхемы внешними.
Пересчетная линия* – выполняет счет импульсов, поступающих с задающего генератора, и выдает выходной сигнал, когда число импульсов составляет заданную величину. Тем самым формируется временной интервал задержки, равный произведению периода следования импульсов задающего генератора на число импульсов, приводящих к срабатыванию пересчетной линии.
Устройство управления* – состоит из 5 цепей, замыкание или размыкание которых позволяет изменять коэффициент счета пересчетной линии до 64000 раз.
Усилитель* – по сигналу с пересчетной линии формирует на выходе сигнал, достаточный по мощности для управления слаботочным реле или выходным транзисторным ключом.
^{* Задающий генератор (без времязадающей RC-цепи), пересчетная линия, устройство управления и часть усилителя выполнены в составе микросхемы 512ПС10 на базе КМОП-структур.}
Релейный элемент – либо электромагнитное реле РЭК63 (контактный выход), либо транзисторный ключ (бесконтактный выход). При использовании реле РВЭ3 с бесконтактным выходом для коммутации индуктивной нагрузки следует примененять внешний защитный диод, предотвращающий появление высоких напряжений, способных вывести из строя транзисторный ключ.

Основные технические характеристики

Ниже в таблице приведены основные технические данные реле типа РВЭ3: коммутационная способность, минимальная наработка, напряжение питания (управления), ток потребления, время срабатывания, время восстановления, электропрочность и сопротивление изоляции, условия эксплуатации, фото внешнего вида, электрическая схема реле и расположение выводов на цоколе. Для более подробного ознакомления с реле можно заказать ТУ.

В таблице, как и в ТУ на реле времени, приведены основные номинальные режимы коммутации для максимальной и минимальной нагрузки.

Особые режимы коммутации, не отраженные в ТУ, представляющие интерес для потребителя, должны быть рассмотрены и согласованы НИИКТ.

Реле в металлическом корпусе могут поставляться с установленной степенью герметичности по скорости утечки газа-индикатора.

Срок сохраняемости реле в отапливаемом хранилище или хранилище с кондиционированием воздуха в упаковке предприятия–изготовителя или вмонтированных в защищенную аппаратуру – 12 лет.

Допускается хранение реле в упаковке предприятия-изготовителя в неотапливаемом хранилище или под навесом.

Транспортирование реле в упаковке предприятия-изготовителя допускается осуществлять транспортом любого вида на любые расстояния по правилам перевозок грузов, действующим на транспорте данного вида, если другие требования не указаны в ТУ.

При транспортировании должна быть обеспечена защита упакованных реле в транспортной таре от механических повреждений, воздействия атмосферных осадков и солнечной радиации.

Таблица технических характеристик реле времени типа РВЭ 3

Получить таблицы в DOC-формате

ТИП РЕЛЕ Обозначение ТУ	РВЭ 3А ЯЛО.454.010ТУ	РВЭ 3Б ЯЛО.454.010ТУ	РВЭ 3А ЯЛО.454.010ТУ	РВЭ 3Б ЯЛО.454.010ТУ
Характеристика конструкции и реле	Для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока с фиксированными выдержками времени от 0,05 до 900с *
	С контактным выходом		С бесконтактным выходом
	В металлическом корпусе герметичное	В пластмассовом корпусе влагозащищенное	В металлическом корпусе герметичное	В пластмассовом корпусе влагозащищенное
*Внешний вид и основные размеры (длина ширина* высота\ масса** без учета размеров крепления и длины выводов)
	443421(мм) \ 70 г	443421(мм) \ 40 г	443417(мм) \ 60 г	443421(мм) \ 40 г
Электрическая схема реле и расположение выводов на цоколе А, Б:выводы цепи питания. 1, 2… i: выводы выходной цепи
ВЫХОДНАЯ ЦЕПЬ Количество и тип Падение напряжения, В Сопротивление цепи, Ом Минимальная наработка, ч Время восстановления, с	1 на переключение (1П) — 1,6 — 0,5		1 на замыкание (1З) 1 — 15000 0,5
Номинальные (10⁵ циклов) режимы коммутации	1 мА, 6 В 1 А, 36 В= 0,1 А, 100 В~ (5.10⁴)		10 мА, 10 В= 115 мА, 32 В=
ЦЕПЬ ПИТАНИЯ Рабочее напряжение, В Ток потребления, мА	27 10-45
Электропрочность и сопротивление изоляции: между токоведущими частями (ТВЧ), ТВЧ и корпусом	180 В~, 200 МОм 350 В~, 200 МОм	180 В~, 1000 МОм 950 В~, 1000 МОм	— 180 В~, 200 МОм
Окружающая температура,°С	-60 +85
Вибронагрузки, Гц \ g	55 — 3000\15
Удароустойчивость, g	75
Характер производства	Серийное

* Одно исполнение реле соответствует одному времени срабатывания, выбираемому из ряда:
0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 40; 45; 60; 90; 120; 180; 240; 300; 360; 480; 600; 900 с.

Твердотельное реле: задержка переключения | FAQ | Австралия

Основное содержание

Вопрос

Почему необходима задержка времени переключения для прямого и обратного хода трехфазного двигателя?

Прямое и обратное движение трехфазного двигателя осуществляется переключением двух фаз.Если полупроводниковые реле для работы в прямом и обратном направлении включаются одновременно, произойдет короткое замыкание фазы через два твердотельных реле, что приведет к их выходу из строя.
Также, если прямое и обратное твердотельные реле переключаются немедленно, оба твердотельных реле могут включиться одновременно, потому что время сброса твердотельных реле изменяется на половину цикла, что может вызвать твердотельное реле. Состояние Реле на пробой.
Когда полупроводниковое реле выключено, двигатель может генерировать противоэлектродвижущую силу и вызывать неисправность.Если это произойдет, необходимо увеличить время между переключениями.
Убедитесь, что существует задержка не менее 100 мс.

Пример работы в прямом и обратном направлении

G3J Простые твердотельные контакторы с реверсивными блоками G36

Чтобы предотвратить короткое замыкание, вставьте в цепь защитное сопротивление R. Значение R можно рассчитать с помощью следующего уравнения.

G3J-205BL

Например, G3J-205BL выдерживает пусковой ток 150 Apeak. Следовательно, R> 200 В x √2 / 150 A = 1,9 Ом
Учитывая ток в цепи и время включения, вставьте защитное сопротивление на сторону, которая снижает потребление тока.
Определите потребляемую мощность сопротивления следующим образом.
P = I ² R × коэффициент безопасности
(I = ток нагрузки, R = сопротивление защиты, коэффициент безопасности = 4)

Рекомендуемые значения R

Модель	Применимый двигатель	Защитное сопротивление
G3J-205BL (-2)	0.75 кВт	2 Ом 100 Вт
G3J-211BL (-2)	1,5 кВт	1 Ом 200 Вт
G3J-211BL (-2)	2,2 кВт	1 Ом 400 Вт

Примечание:

1. Убедитесь, что используются предохранительные устройства, такие как предохранители или автоматические выключатели.

2. G36 можно использовать только с G3J с номинальным рабочим напряжением постоянного тока.

3. G36 можно использовать, закоротив клеммы COM и IF (IR или STOP).

4. Для предотвращения короткого замыкания вставьте защитное сопротивление R.

5. Два из G3J-S и G3J-T не могут использоваться вместе для работы в прямом и обратном направлении.

Как уменьшить время переключения реле

Реле обычно используются для переключения. Существует много типов реле, таких как электромагнитные реле, тепловые реле, герконовые реле, твердотельные реле и гибридные реле.Реле в основном представляет собой механический переключатель с электронным управлением, предназначенный для переключения. Электромагнитные реле также бывают многих типов, таких как реле притягивающего типа, реле индукционного типа и реле магнитной фиксации. В этом руководстве рассматриваются реле с магнитной фиксацией, которые должны использоваться для переключения нагрузки между двумя источниками питания постоянного тока. Переключение с одного источника постоянного тока на другой занимает некоторое время, поэтому питание нагрузки отключается на короткое время. В этом руководстве обсуждается сокращение времени переключения, чтобы нагрузка не прерывалась во время переходной фазы реле.

Необходимые компоненты —

Рис.1: Компоненты, необходимые для редуктора времени переключения реле

Подключение цепей —

Берется реле с защелкой. Реле предназначено для переключения между двумя источниками питания. Оба источника питания приняты на 12 В. Итак, в качестве источника питания можно взять аккумулятор номиналом 12 В. Питание от батарей регулируется до 5 В постоянного тока с помощью 7805 IC.Для этого на вывод 1 ИС подается входное питание, а на вывод 2 заземляется. Затем питание снимается с вывода 3 микросхемы. В схеме используются две микросхемы 7805 для регулирования питания от двух источников. Один из регулируемых источников питания подключен к нормально разомкнутой (NO) точке реле, а другой регулируемый вход мощности подключен к нормально замкнутой (NC) точке реле. Сопротивление нагрузки (обозначенное на схеме как R1) подключено к общей точке (C) реле.Для быстрого переключения срабатывания реле конденсатор (обозначенный как конденсатор C5) подключается параллельно нагрузке R1.

При сборке схемы необходимо соблюдать следующие меры предосторожности —

1. Не превышайте предел входного напряжения ИС регулятора напряжения, так как это может повредить ИС. Ознакомьтесь с таблицей данных IC для справки.

2. Номинальное напряжение входного источника постоянного тока (12 В в этой цепи) должно быть больше, чем максимальное требуемое выходное напряжение.Это связано с тем, что микросхема 7805 принимает падение напряжения около 2 В.

3. Напряжение, используемое для включения реле (12 В в этой цепи), должно быть равно номинальному напряжению реле или превышать его. В противном случае реле не сработает.

4. Всегда используйте конденсатор на входе регулятора IC (например, конденсаторы C1 и C3 на принципиальной схеме), так как он может справляться с шумом сети и уменьшать нежелательные пульсации. Также используйте керамический конденсатор (например, конденсаторы C2 и C4 на принципиальной схеме) параллельно с поляризованным конденсатором большой емкости.Это снизит общее СОЭ.

5. Конденсаторы, используемые в цепи, должны иметь более высокое номинальное напряжение, чем входное напряжение питания. В противном случае конденсаторы могут начать пропускать ток из-за превышения напряжения на их пластинах и могут взорваться.

6. Диод D1 и D2 следует использовать в качестве защитного диода, чтобы они могли предотвратить разряд внешнего конденсатора C5 через микросхемы регулятора напряжения во время короткого замыкания на входе.Это избавит 7805 микросхем от обратного тока.

7. Обратный диод (обозначенный на схеме как диод D3) должен использоваться поперек реле для предотвращения обратного тока в цепи.

8. Используйте резистор соответствующей мощности в качестве нагрузки, чтобы предотвратить повреждение резистора.

9. Если на выходе должен быть подан большой ток, то микросхемы регулятора напряжения будут нагреваться. Поэтому установите на микросхемы регулятора подходящий радиатор, чтобы отводить избыточное тепло.

Рис. 2: Прототип быстродействующего магнитного фиксирующего реле

Как работает схема —

Рассматриваемый тип реле — реле с магнитной фиксацией. В этом типе реле общий контакт (C) остается на нормально замкнутом (NC) контакте, когда его входные контакты не находятся под напряжением. Когда питание подается как на вывод питания, так и на входной вывод реле, реле активируется.Затем общий вывод реле переключается на нормально разомкнутый (NO) вывод, и требуется некоторое время, чтобы переключиться с его NC на NO или наоборот.

В схемах инвертора это реле используется для переключения нагрузки с одного источника питания на другой. Наш источник питания 12 В питает реле, а также обеспечивает вход для микросхемы 7805 (показан вдоль диода D1 на принципиальной схеме). В этом состоянии нагрузка подключается к 7805 IC. Каждый раз, когда питание на входе 12 В пропадает, реле обесточивается.Теперь нагрузка подключается к другой микросхеме 7805 (показана вдоль диода D2 на принципиальной схеме), которая питается от другого источника питания 12 В, но нагрузка испытывает некоторые прерывания при переключении с одной микросхемы 7805 на другую. Это отключает питание нагрузки на короткое время, равное времени переключения реле. Но это время переключения можно уменьшить за счет использования конденсаторов.

Конденсатор выполняет две основные функции. Наиболее известная функция конденсаторов — фильтрация сигнала постоянного тока от нежелательных скачков и пульсаций напряжения.Итак, конденсаторы такого типа называются фильтрующими. Другая функция конденсатора, которая имеет большое значение, но наименее обсуждаемая, — это использование конденсатора в качестве резервуара. Термин резервуар все объясняет. Поскольку конденсатор накапливает некоторый заряд, этот накопленный заряд может обеспечивать некоторую мощность. Таким образом, конденсатор также используется для удержания электрического заряда или в качестве источника энергии. В связи с этим конденсатор, используемый в качестве резервуара заряда, называется резервуарным конденсатором.

Для быстрого переключения реле можно использовать накопительный конденсатор, который может справляться с быстрыми переходными процессами на выходе.Этот конденсатор, если он подключен параллельно нагрузке, будет накапливать некоторый заряд. Накопленный заряд затем можно использовать для обеспечения дополнительной мощности нагрузки во время переходного периода реле с нормально разомкнутого на нормально замкнутый или наоборот. Таким образом, конденсатор используется параллельно нагрузке (на принципиальной схеме показано как сопротивление R1). Величину необходимого емкостного конденсатора можно рассчитать следующим образом —

Максимальный ток, потребляемый нагрузкой (I)

Это можно рассчитать с помощью закона Ома.

В = I * R

Где

В = выходное напряжение

I = ток, потребляемый нагрузкой

R = сопротивление нагрузки

В схеме используется нагрузка 50 Ом, поэтому максимальный ток, потребляемый нагрузкой, составляет

I = V / R

I = 5/50

I = 100 мА

Максимальное пульсирующее напряжение на выходе (дв)

Максимальное пульсирующее напряжение — это максимально допустимое изменение напряжения на выходе, при котором конденсатор может обеспечить желаемое напряжение на выходе.

Предполагается, что максимальное напряжение пульсации в цепи равно 100 мВ. Итак,

dv = 100 мВ

Переходное время отклика конденсатора (дт)

Это период времени, в течение которого мощность на нагрузку должна подаваться через конденсатор. Это переходное время должно быть равно времени переключения реле, чтобы его можно было компенсировать за счет использования конденсатора.

Для расчета времени переключения реле форму выходного сигнала нагрузки (без использования конденсатора) можно наблюдать на CRO.Наблюдается форма волны, показанная ниже —

Рис. 3: График, показывающий время переключения реле в нормальных условиях

Как видно из приведенного выше сигнала, в одной точке напряжение нагрузки равно нулю. Таким образом, это время переключения должно быть сокращено за счет использования конденсатора. По наблюдениям CRO, время переключения реле составляет около 3 мс.

Таким образом, используя указанные выше значения максимального тока нагрузки (I), максимального пульсационного напряжения (dv) и переходного времени отклика (dt), значение емкости конденсатора, необходимое для сокращения времени переключения, можно рассчитать следующим образом —

I = C * (дв / дт)

Где,

Максимально допустимая пульсация напряжения, dv = 100 мВ

Время отклика переходного процесса, dt = 3 мс

Требуемый ток на выходе, I = 100 мА

C = емкость

Положив все значения,

C = (0.1 * 0,003) / 0,1

C = 3 мФ

В зависимости от наличия, три конденсатора по 1000 мкФ, подключенные параллельно, могут быть использованы для получения в сумме 3 мФ.

Тестирование цепи —

После подключения конденсатора емкостью 3 мФ параллельно нагрузке и наблюдения за формой выходного сигнала на CRO, наблюдается следующая форма волны напряжения —

Рис. 4: График, показывающий уменьшение времени переключения реле после подключения емкостного конденсатора

Этот график ясно показывает, что время переключения реле теперь незначительно и даже не может быть измерено.Теперь нагрузка не будет испытывать каких-либо перебоев в подаче питания, и она всегда будет получать постоянное напряжение.

Ограничение емкостного метода —

Так же, как и у каждой схемы, помимо достоинств, есть недостаток. Есть у этой схемы и недостатки. Как видно для потребляемого тока только 100 мА, емкость необходимого конденсатора составляет 3 мФ, что очень велико. Если необходимо потреблять большой ток, то емкость необходимого конденсатора будет очень большой.Это делает схему дорогостоящей. Также нелегко получить дорогостоящие конденсаторы.

Из следующего руководства вы узнаете о тестировании MOSFET.

В рубрике: Электронные проекты

Твердотельное реле: задержка переключения | FAQ | Сингапур

Основное содержание

Вопрос

Почему необходима задержка времени переключения для прямого и обратного хода трехфазного двигателя?

Пример работы в прямом и обратном направлении

G3J Простые твердотельные контакторы с реверсивными блоками G36

G3J-205BL

Рекомендуемые значения R

Модель	Применимый двигатель	Защитное сопротивление
G3J-205BL (-2)	0.75 кВт	2 Ом 100 Вт
G3J-211BL (-2)	1,5 кВт	1 Ом 200 Вт
G3J-211BL (-2)	2,2 кВт	1 Ом 400 Вт

Примечание:

2. G36 можно использовать только с G3J с номинальным рабочим напряжением постоянного тока.

3. G36 можно использовать, закоротив клеммы COM и IF (IR или STOP).

4. Для предотвращения короткого замыкания вставьте защитное сопротивление R.

5. Два из G3J-S и G3J-T не могут использоваться вместе для работы в прямом и обратном направлении.

Время срабатывания и отпускания реле, апрель 1967 г. Electronics World

Апрель 1967 г. Мир электроники

Стол содержания

Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники.См. Статьи с Electronics World , опубликовано в мае 1959 г. — Декабрь 1971 г. Все авторские права подтверждаются.

В выпуске журнала Electronics World за апрель 1967 г. статьи по проектированию систем с электромеханическими реле. Даже в сегодняшнем мире высокотвердотельных реле все еще есть множество приложений для электромеханических реле. Только горстка людей действительно разрабатывают их, но учебные пособия по применению предоставленные в нем не менее ценны для сегодняшних инженеров и техников как это было 45 лет назад.

Вот ссылки на другие статьи о реле: Время срабатывания и отключения реле, Герконовые реле, Реле времени задержки, Определение времени срабатывания и отключения реле, Подавление дуги, перенапряжения и шума

Время срабатывания и отключения реле

С момента окончания инженерного училища при университете. Кентукки в 1937 году автор занимал руководящие должности практически в каждом производственном и инженерном отделе Guardian Electric.С 1960 по 1963 год занимал должность главного конструктора. Инженер, помощник главного инженера с 1963 года. является зарегистрированным профессиональным инженером и имеет множество патентов. на реле, переключателях и шаговых конструкциях.

Уоррен Райт / Асс. Главный инженер Guardian Electric Mfg. Co.

Определения этих важных характеристик и методы, которые используются для изменения этих параметров.

С момента окончания инженерного училища в Университете Кентукки в 1937 году автор провел кураторскую позиции практически в каждом производственном и инженерном отделе в Guardian Electric.С 1960 по 1963 год занимал должность главного конструктора. Инженер, помощник главного инженера с 1963 года. является зарегистрированным профессиональным инженером и имеет множество патентов. на реле, переключателях и шаговых двигателях. слишком часто реле размещены в схемах управления и логике без должного внимания указывается, действительно ли время срабатывания реле характеристики обеспечат правильное функционирование схемы при различных условиях эксплуатации.Практические знания о которых факторы, влияющие на время работы реле, могут дать схемотехник или уверенность техника в своем дизайне.

Обычно реле представляют собой переключатели с электромеханическим управлением, таким образом, есть два пункта, которые необходимо оценить при рассмотрении временные элементы функции реле. Это электрические характеристики и механические характеристики.

Но сначала давайте определим термины, а затем рассмотрим их взаимосвязь. к общей функции реле.

Определение терминов

Время срабатывания реле — это интервал времени от момент включения питания катушки до завершения последнего контактная функция.

Время выпуска — это временной интервал с момента отключения питания катушки до завершения функции последнего контакта. (См. Рис. 1.) Обратите внимание, что и время выпуска не включает время отскока контакта.

При подаче питания на катушку ток включения катушки увеличивается пока магнитный поток не станет достаточным для перемещения якоря реле и его контактно-исполнительные элементы.После снятия катушки мощность, магнитный поток не схлопывается мгновенно, а уменьшается на какое-то время — в зависимости от схемы, катушки, и магнитная структура. Когда магнитный поток падает ниже значение «удержания» для конкретного реле, якоря и его контактно-исполнительные элементы возвращаются к нормальному или обесточенному позиция.

Принимая во внимание эти основные характеристики, Теперь мы можем рассмотреть различные конструкции реле и влияние характеристик схемы по временам срабатывания и отпускания.

Реле постоянного тока

Для постоянного тока реле, время срабатывания реле конкретной конструкции может быть сокращено в три раза. методы. Во-первых, мы можем перегрузить реле. Это делается увеличение управляющего напряжения, уменьшение сопротивления катушки, увеличение управляющего напряжения и добавление последовательного сопротивления, разряд конденсатора при заряде перенапряжения в катушку, предварительное включение при некотором значении ниже напряжения срабатывания (самое низкое напряжение, при котором реле всегда срабатывает), используя двойную обмотку катушки — одна катушка для овердрайва, другая для удержания якоря в рабочем положении с помощью последовательного резистора, шунтируемого конденсатор, использующий резистор с положительным температурным коэффициентом последовательно с катушкой и с помощью последовательного резистора зашунтированы автор Н.C. переключатель — переключатель, управляемый реле, находящимся в контролируется.

Во-вторых, мы можем снизить напряжение срабатывания реле с помощью механических средств, например, за счет уменьшения возврата давление пружины, уменьшение зазора якоря или уменьшение контакта давления и разрывы.

В-третьих, мы можем уменьшить механическое инерция за счет уменьшения массы движущихся элементов, таких как контакты, якорь и контактные приводы.

Для д.c. реле, время высвобождения, присущее конкретной конструкции, может быть увеличено с помощью параллельного конденсатора и последовательного резистора, параллельный шунтирующий резистор или переключатель, параллельный диод или за счет уменьшения остаточный магнитный воздушный зазор.

Реле производители выпускают множество разновидностей реле с и время выпуска в диапазоне от минимальных значений менее одного миллисекунды к некоторым из более экзотических твердотельных реле с максимальное время 30 минут или более.

Когда определенное время характеристики необходимы, производитель реле обычно может предоставить реле, соответствующие требованиям схемы, либо от «стандартные» реле или как «специальные», предназначенные для определенной функции.

Национальная ассоциация производителей реле (NARM) не устанавливает стандартов в отношении быстрого или медленного отклика. Как правило, реле, время срабатывания и срабатывания которых меньше 3 миллисекунды считаются быстродействующими и / или быстродействующими.Реле со временем срабатывания 50 миллисекунд или более обычно считается медленным срабатыванием или медленным высвобождением. Реле с функцией время от 3 до 50 миллисекунд — среднее срабатывание и отпускание и это диапазон, в котором большинство реле общего назначения падение. Реле, специально разработанные для медленной работы время классифицируются как реле с выдержкой времени. Они покрыты в другой статье в этом специальном разделе.

Производители реле производят ошеломляющий набор реле для использования в более чем сотне классификации «использования» с тысячами разновидностей и модификаций в каждой классификации.Очевидно, что анализировать нецелесообразно все эти типы, поэтому мы рассмотрим только некоторые из самые популярные реле общего назначения.

Графики рис. 2 и 3 показано влияние изменений температуры окружающей среды на время притяжения и высвобождения некоторых типичных универсальных устройств с питанием от постоянного тока. реле. Отсюда видно, что время привлечения или работы увеличивается с температурой, а время высвобождения уменьшается с увеличением температуры. повышение температуры (хотя компоненты схемы могут это изменить).

Если учесть, что реле нагреваются либо при расширенном включения питания или повторяющихся циклов, можно ожидать относительного сдвига по временным характеристикам в зависимости от частоты операции.

Рис. 1. Типичный постоянный ток. работа реле с резистивным постоянным током нагрузка.

Реле разных производителей, но одного типа, как правило, имеют аналогичные рабочие характеристики.Так и будет Обратите внимание, что некоторые типы реле больше изменяются в зависимости от температуры. чем другие — это заложено в конструкции реле, но. как правило, изменение времени находится в пределах ± 10% от температуры окружающей среды. диапазон от 0 ° F до 160 ° F.

На сроки влияют другие факторы, например, изменения в производственной деятельности. напряжение или ток. в котором время притяжения изменяется обратно пропорционально в зависимости от мощности катушки и времени срабатывания зависит от катушки. власть. Если время срабатывания критично, реле следует оценивается в схеме при наиболее неблагоприятном сочетании переменных.

Индуктивность источника питания увеличится время срабатывания реле постоянного тока в зависимости от соотношения L / C схемы. Сопротивление в линии питания будет иметь тенденцию для уменьшения времени срабатывания. Реле, подключенные параллельно усугубит эти эффекты. Дугогасящие устройства или шунты катушек увеличит время срабатывания реле.

В основном, Округ Колумбия. реле достаточно согласованы по своим временным характеристикам при тех же условиях эксплуатации, но это не так с а.c. реле.

Реле переменного тока
Другое вариации во времени притяжения и высвобождения из-за добавленный коэффициент мгновенного (включения или выключения) напряжения изменение. Напряжение источника изменяется от нуля до пика в 120 раз. в секунду, поэтому может применяться любое напряжение от нуля до пика. поперек катушки в момент «включения» или «выключения».

Исследование типичной синусоидальной волны 60 Гц покажет, что большинство от времени мгновенное напряжение при «включении» или «выключении» будет выше, чем напряжение срабатывания реле, так что временные характеристики обычно находятся в разумных пределах.Однако часто вероятность включения или выключения при меньшие напряжения догоняют нас и время работы внезапно изменения. Это изменение напряжения дополнительно осложняется распределение магнитного потока между двумя или более функциональными полюсами лица. Помните, что переменный ток реле обычно имеют одну поверхность сердечника затенены медным кольцом, чтобы вызвать фазовый сдвиг в магнитный поток. Этот фазовый сдвиг необходим для обеспечения реле задержка при текущем развороте.Таким образом, у нас есть оперативный диапазон времени, а не конкретное время работы. Производитель обычно определяет среднее время работы переменного тока. реле.

Рис. 2. Вариации в действии или притяжении раз при различных температурах окружающей среды для шести универсальных Округ Колумбия. реле.

Рис. 3. Вариации времени отпускания при различные температуры окружающей среды для одних и тех же шести универсальных d.c. реле.

Изменение времени работы переменного тока. реле могут быть выполнены аналогично тому, как это делается для постоянного тока. реле, но актуальные время работы будет меняться из-за синусоидального напряжения применяемый. Следовательно, мы должны заключить, что прямой переменный ток реле не должны использоваться в схемах, где точные повторяемые узкодиапазонные требуется время работы.

Механические характеристики которые влияют на время работы, относятся как к d.c. и переменного тока реле и то, что влияет на один тип, обычно влияет на другой тип таким же образом.

Увеличение массы, будь то в контактных приводах контакты или якорь замедляют время работы. Время выпуска будет увеличено при незначительном контакте сварка или прилипание, механический износ и остаточный магнетизм.

Мы не пытались дать диаграммы, показывающие точные рабочие характеристики реле, поскольку время зависит от ко многим переменным от реле к типу реле, в зависимости от регулировка, тип и количество контактов, изменение напряжения, полное сопротивление источника, сопротивление линии, коэффициенты износа и т. д.Информация по временным характеристикам можно получить у производителя и должны использоваться всякий раз, когда критичны сроки срабатывания и выпуска.

Опубликовано 03.07.2012

3 причины сделать переход — Trimantec

Содержание:

Что такое реле?

Реле были впервые использованы в сетях дальней связи в качестве усилителей еще в 1800-х годах.Они повторили входящий сигнал по одной цепи и повторно передали его по другой цепи. Они также использовались в телефонных станциях и первых компьютерах для выполнения логических операций. В настоящее время реле широко используются для включения пусковых катушек, нагревательных элементов, контрольных ламп и звуковой сигнализации. Основное назначение реле аналогично назначению клапана. В то время как один контролирует поток жидкости, газа и воздуха, другой контролирует поток электричества. В электромеханических реле контакты размыкаются и замыкаются под действием магнитной силы.Твердотельные реле не имеют контактов, а переключение осуществляется электрически.

Что такое электромеханическое реле?

Электромеханические реле (EMR) — это переключатели, используемые для изоляции цепей или аккумуляторов, обнаружения неисправностей в линиях передачи и распределения и управления цепью высокой мощности с использованием сигнала малой мощности. ЭМИ состоят из корпуса, катушки, якоря и контактов. Контакты реле размыкаются и замыкаются под действием магнитной силы, которая создается катушкой, когда на нее подано напряжение.По сравнению с твердотельными реле, ЭМИ обеспечивают более чистое включение и выключение, поскольку существует большое расстояние между контактами, которые действуют как изоляция.

Типы электромеханических реле:

Реле общего назначения: обычно с магнитной катушкой и переменным или постоянным током.

Реле управления машиной: с магнитной катушкой. Это сверхмощные реле, используемые для пускателей и промышленных компонентов.

Герконовые реле: маленькие, компактные, с быстродействующим переключателем.

Что такое твердотельное реле?

Твердотельные реле, или SSR, можно рассматривать как современную версию EMR 21-го века. Эти реле состоят из датчика, электронного переключающего устройства и механизма связи. Используя полупроводник, реле включается и выключается, когда на его управляющие клеммы подается небольшое внешнее напряжение. Он состоит из трех цепей: входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь выполняет ту же функцию, что и катушка электромеханического реле.Схема активируется, когда на цепь подается напряжение, превышающее напряжение срабатывания, и деактивируется, когда напряжение меньше минимального напряжения отпускания реле. Схема управления определяет, когда выходной компонент находится под напряжением или обесточен. Таким образом, он функционирует как механизм связи между входными и выходными цепями. Выходная цепь включает нагрузку, которая осуществляется контактами ЭМИ.

Примеры приложений твердотельных реле включают медицинское оборудование, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, профессиональное пищевое оборудование, театральное освещение и промышленное оборудование.

Электромеханические реле и твердотельные реле

При выборе между электромеханическим воспроизведением и твердотельным воспроизведением учитывайте электрические требования приложения, ограничения по стоимости и ожидаемый срок службы. EMR идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации и могут работать как при переменном, так и при постоянном токе, в то время как реле SSR может работать только в одном или другом. Они также являются более экономичным выбором, если есть ограничения по стоимости. Однако может быть разумнее инвестировать в твердотельное реле более высокого качества, чем часто тратить деньги на замену деталей для электромеханического реле.Ниже приведены три причины для перехода на твердотельные реле…

Твердотельные реле
быстрые и энергосберегающие.

Основное различие между твердотельными реле (SSR Relay) и электромеханическими реле (EMR) заключается в том, что SSR не имеют подвижных частей. Эта особенность дает ряд больших преимуществ при использовании реле этого типа. Поскольку реле не должно возбуждать катушку и физически открывать и закрывать контакты, оно фактически потребляет на 75% меньше энергии, чем ЭМИ.Это также означает, что реле переключается намного быстрее. В то время как EMR в среднем составляет от 5 до 15 мс для переключения и установления, SSR в среднем составляет от 0,5 до 1 мс.

Они тихие, компактные и мощные.

Без подвижных частей выключатели SSR представляют собой полностью бесшумные электрические устройства. Твердотельные реле не имеют прикрепленных к ним больших неуклюжих электромагнитов и поэтому представляют собой небольшую и компактную альтернативу. Их небольшой размер также экономит ценное место для установки.Однако небольшие размеры не делают их менее мощными, чем электромеханические реле. Фактически, поскольку оптическая связь полностью изолирует цепи реле, нет необходимости беспокоиться о перегреве реле слишком большим напряжением.

У них бесконечный срок жизни.

Одним из недостатков твердотельных реле является то, что, когда они перестают работать, необходимо заменять все реле. В электромеханических реле контакты можно заменять по отдельности.Однако, хотя это может быть правдой, SSR переживет EMR на много-много лет. Опять же, без наличия подвижных контактов нет деталей, которые можно было бы изнашивать, и не было нагара. Средний срок службы EMR составляет один миллион циклов, тогда как срок службы SSR примерно в 100 раз больше.

Теперь, чтобы извлечь выгоду из практически бесконечного срока службы твердотельного реле, его необходимо правильно обслуживать и использовать. Одна из проблем, возникающих при использовании твердотельных реле, — это значительное остаточное электрическое сопротивление.Это сопротивление генерирует тепло, с которым можно бороться, используя радиатор. Без радиатора срок службы SSR может резко сократиться. Так что подумайте о покупке радиатора и SSR вместе. К счастью, некоторые твердотельные реле Carlo Gavazzi, продаваемые в нашем интернет-магазине, уже оснащены радиаторами.

Типы твердотельных реле

Твердотельные реле с нулевым переключением являются наиболее распространенными. С этим типом реле цепь начинает проводить ток, когда напряжение приближается к точке пересечения нуля вольт в цикле переменного тока.Если входной сигнал применяется в любой другой точке, реле будет ожидать вывода сигнала до тех пор, пока напряжение не станет близким к нулю в цикле переменного тока.

Твердотельные реле мгновенного включения мгновенно включают нагрузку при подаче управляющего напряжения. Таким образом, нагрузку можно включить в любой момент цикла переменного тока. Это дает пользователю больший контроль.

Твердотельные реле с переключением пикового значения включают нагрузку при подаче управляющего напряжения, но только тогда, когда цикл переменного тока находится на пике.

Аналоговые переключающие твердотельные реле имеют неограниченное количество выходных напряжений. Эти реле имеют встроенную схему синхронизации, которая регулирует величину выходного напряжения по отношению к входному напряжению.

Хотя в этом блоге мы сосредоточились на преимуществах твердотельных реле, выбор между EMR и SSR в конечном итоге зависит от приложения, в котором они будут использоваться. У каждого типа реле есть как преимущества, так и недостатки. Тем не менее, нельзя отрицать, что твердотельные реле стали большим технологическим достижением для отрасли.

Компания Trimantec предлагает широкий выбор твердотельных реле и принадлежностей Carlo Gavazzi. Загрузите их брошюру здесь. У нас также есть твердотельные реле, уже оснащенные радиаторами. Пожалуйста, не стесняйтесь, если у Вас возникнут вопросы!

Введение в твердотельные реле

ВВЕДЕНИЕ:

Благодаря своим превосходным характеристикам твердотельное реле стало важным промышленным устройством управления во многих областях.
Это введение в твердотельные реле, из этой статьи вы узнаете, что такое твердотельное реле? Какие типы твердотельных реле? Как работают твердотельные реле? Как выбрать твердотельное реле? Как использовать твердотельные реле?

Вы можете быстро переходить к интересующим вас главам с помощью каталога Directory ниже и Quick Navigator в правой части браузера.

СОДЕРЖАНИЕ

§1.Что такое твердотельное реле (SSR)

Твердотельное реле (также известное как SSR, реле SS, реле SSR или переключатель SSR, твердотельный контактор, силовой электронный переключатель, автомобильные реле, электронные силовые реле и контакторы электрических сигналов) представляет собой интегрированное бесконтактное электронное переключающее устройство, которое компактно собрано из интегральной схемы (ИС) и дискретных компонентов. В зависимости от характеристик переключения электронных компонентов (таких как переключающие транзисторы, двунаправленные тиристоры и другие полупроводниковые компоненты), SSR могут очень быстро переключать состояние нагрузки «ВКЛ» и «ВЫКЛ» через электронную схему, точно так же, как и функции традиционных механических реле.По сравнению с предыдущим реле с «герконовым контактом», а именно с электромеханическим реле (EMR), внутри SSR нет подвижной механической части, а также отсутствует механическое воздействие во время процесса переключения SSR. Поэтому твердотельное реле еще называют «бесконтактным переключателем».

По своим конструктивным характеристикам переключатель SSR превосходит EMR. Основными преимуществами твердотельных реле являются следующие:

● Полупроводниковый компонент действует как переключатель для реле, которое имеет небольшие размеры (компактный размер) и долгий срок службы (длительный срок службы).

● Лучшая электромагнитная совместимость, чем ЭМИ — невосприимчивость к радиочастотным помехам (RFI) и электромагнитным помехам (EMI), низкий уровень электромагнитных помех и низкий уровень электромагнитного излучения.

● Отсутствие движущихся частей, отсутствие механического износа, отсутствие шума при работе, отсутствие механических повреждений, и высокая надежность.

● Нет искры, дуги, горения, дребезга контактов и износа между контактами.

● Благодаря функции «переключение при нулевом напряжении, отключение при нулевом токе» легко достичь переключения «при нулевом напряжении».

● Быстрая скорость переключения (скорость переключения SSR в 100 раз выше, чем у обычного EMR), высокая рабочая частота.

● Высокая чувствительность, управляющие сигналы низкого электрического уровня (SSR может напрямую управлять большими токовыми нагрузками через малоточные управляющие сигналы), совместим с логической схемой (схемы TTL, CMOS, DTL, HTL), легко реализует несколько функций.

● Обычно упакован из изоляционного материала, с хорошей влагостойкостью, устойчивостью к плесени, коррозии, вибростойкости, механической ударопрочности и взрывозащищенности.

Кроме того, функция усиления и возбуждения твердотельного реле очень подходит для управления мощным исполнительным механизмом, который более надежен, чем электромагнитный. реле (ЭМИ). Управляющие переключатели твердотельных реле требуют очень низкой мощности, поэтому низкие управляющие токи могут использоваться для управления большими токами нагрузки. И В твердотельном реле используется отработанная и надежная оптоэлектронная технология развязки между входными и выходными клеммами. Эта технология позволяет выходной сигнал устройства с низким энергопотреблением должен быть напрямую подключен к входным клеммам управления твердотельного реле для управления высокой мощностью устройство на выходной клемме твердотельного реле без необходимости в дополнительных схемах защиты для защиты устройства слабого тока, потому что «устройство малого тока управления» (подключенное к входной клемме SSR) и «большое устройство управления источники питания »(подключенные к выходной клемме SSR) были электрически изолированы.Кроме того, твердотельные реле переменного тока используют «детектор перехода через ноль». технология для безопасного применения AC-SSR к выходному интерфейсу компьютера, не вызывая серии помех или даже серьезных сбоев в работе компьютера. И эти функции не могут быть реализованы EMR.

Из-за присущих твердотельным реле характеристик и вышеуказанных преимуществ, SSR широко используется в различных областях с момента его появления в 1974 году и полностью заменил электромагнитные реле во многих областях, где электромагнитные реле не может применяться.Особенно в области компьютерных систем автоматического управления, потому что твердотельное реле требует очень низкого мощность привода и совместимы с логической схемой, а также могут напрямую управлять выходной схемой без необходимости в дополнительном промежуточном цифровом буфере.

В настоящее время твердотельные реле хорошо работают в военной, химической, промышленной устройства управления автоматикой, электромобиль, телекоммуникации, гражданское электронное оборудование управления, а также приложения для обеспечения безопасности и контрольно-измерительные приборы, такие как система нагрева электрической печи, машина с числовым программным управлением (станок с ЧПУ), оборудование для дистанционного управления, электромагнитный клапан, медицинское оборудование, система управления освещением (например, светофор, сцинтиллятор, система управления сценическим освещением), бытовая техника (например, стиральная машина, электрическая плита, духовка, холодильник, кондиционер), оргтехника (например, копировальный аппарат, принтеры, факсы и многофункциональные принтеры), системы пожарной безопасности, зарядка электромобилей система и так далее.В общем, твердотельные реле могут использоваться в любом приложении, требующем высокой стабильности (оптическая изоляция, высокая устойчивость), высокой производительности (высокая скорость переключения, высокий ток нагрузки), и небольшой размер упаковки.

Конечно, твердотельные реле также имеют некоторые недостатки, в том числе: наличие падения напряжения в открытом состоянии и выходного тока утечки, необходимость мер по рассеиванию тепла, более высокая стоимость покупки, чем у EMR, реле постоянного и переменного тока не универсальны, единое состояние управления, небольшое количество контактных групп и плохая перегрузочная способность.Хотя некоторые специальные настраиваемые твердотельные реле могут решить некоторые из вышеперечисленных проблем, эти недостатки необходимо учитывать и оптимизировать при проектировании схем и применении SSR, чтобы максимизировать преимущества твердотельных реле.

§ 2. Какова структура твердотельных реле

Твердотельные реле представляют собой четырехконтактные активные устройства, две из четырех клемм являются клеммами управления входом, а две другие клеммы клеммы управления выходом. Хотя типов и спецификаций SSR-переключателей много, их структуры схожи и состоят в основном из трех частей (как показано на рисунке 2.1): входная цепь (цепь управления), цепь возбуждения и выход Цепь (управляемая цепь).

Входная цепь:

Входная цепь твердотельного реле, также называемая схемой управления, обеспечивает контур для входного управляющего сигнала, делая управляющий сигнал источником запуска для твердотельного реле. В соответствии с различными типами входного напряжения входную цепь можно разделить на три типа: входная цепь постоянного тока, переменного тока. входная цепь и входная цепь переменного / постоянного тока.

Входную цепь постоянного тока можно разделить на резистивную входную цепь и входную цепь постоянного тока.

1) Резистивная входная цепь, входной ток которой линейно увеличивается с увеличением входного напряжения, и наоборот. Если управляющий сигнал имеет фиксированное управляющее напряжение, следует выбрать входную цепь резистора.

2) Входная цепь постоянного тока. Когда входное напряжение входной цепи постоянного тока достигает определенного значения, ток больше не будет явно увеличиваться по мере увеличения напряжения. Эта функция позволяет использовать твердотельное реле постоянного тока на входе в довольно широком диапазоне входного напряжения.Например, когда диапазон изменения напряжения управляющего сигнала довольно большой (например, 3 ~ 32 В), рекомендуется использовать твердотельное реле постоянного тока с входной цепью постоянного тока, чтобы твердотельное реле постоянного тока могло надежно работать в весь диапазон входного напряжения.

Некоторые из этих входных схем управления имеют управление с положительной и отрицательной логикой, инвертирование и другие функции, а также совместимость логических схем. Таким образом, твердотельные реле могут быть легко подключены к схемам TTL (схемы транзисторно-транзисторной логики), схемам CMOS (схемы комплементарных металлооксидных полупроводников), схемам DTL (схемам диодно-транзисторной логики) и схемам HTL (схемам высокопороговой логики).В настоящее время DTL постепенно заменяется TTL, а HTL заменяется CMOS. И если сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) используется в качестве входного сигнала, переключение ВКЛ / ВЫКЛ Частота источника питания переменного тока должна быть меньше 10 Гц, иначе частота переключения выходного сигнала выходной цепи ТТР переменного тока не сможет поспевать за ней.

Цепь управления:

Цепь управления твердотельным реле состоит из трех частей: изолирующей цепи связи, функциональной цепи и цепи запуска.Однако, согласно Фактические потребности твердотельного реле, могут быть включены только одна / две из этих частей.

1. Изолированная цепь связи:

Методы изоляции и связи для цепей ввода / вывода (ввод / вывод Схема) твердотельных реле в настоящее время используются два способа: схемы оптопары и схемы высокочастотного трансформатора.

1) Оптопара (также называемая оптопарой, оптическим соединителем, оптоизолятором или оптическим изолятором) непрозрачно снабжена инфракрасным светодиодом (светоизлучающим диодом) и оптическим датчиком для обеспечения изолированного управления между «стороной управления» и «нагрузкой». сторона », потому что между« излучателем света »и« датчиком света »нет электрического или физического соединения, кроме луча.Типы комбинаций «источник-датчик» обычно включают: «светодиод-фототранзистор» (фототранзистор), «светодиод-симистор» (фототриак) и «светодиод-фотодиод». матрица »(стек фотодиодов используется для управления парой полевых МОП-транзисторов или IGBT).

2) В схеме связи высокочастотного трансформатора используется высокочастотный трансформатор для преобразования управляющего сигнала на входе в управляющий сигнал на выходе. Подробный процесс заключается в том, что входной управляющий сигнал создает автоколебательный высокочастотный сигнал, который будет передаваться через сердечник трансформатора во вторичную обмотку трансформатора, и после обработки схемой обнаружения / выпрямления и логической схемой сигнал в конечном итоге станет управляющий сигнал для управления триггерной схемой.

2. Функциональная схема:

Функциональная схема может включать в себя различные функциональные схемы, например схему обнаружения, схему выпрямителя, схему перехода через нуль, схему ускорения, схему защиты, схему отображения и т. Д.

3. Схема запуска:

Цепь триггера используется для подачи триггерного сигнала на выходную цепь.

Выходная цепь:

Выходная цепь твердотельного реле управляется триггерным сигналом для включения / выключения источников питания нагрузки.

Выходная схема в основном состоит из выходного компонента (микросхемы) и контура поглощения (который действует как подавитель переходных процессов) и иногда включает в себя цепь обратной связи. До сих пор выходной компонент твердотельных реле в основном включает в себя: биполярный переходной транзистор (биполярный транзистор или BJT, который делится на два типа, PNP и NPN), тиристор (кремниевый выпрямитель или SCR), симистор (двунаправленный триод, Двунаправленный тиристор, двунаправленный управляемый выпрямитель или BCR), полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET), биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), MOSFET из карбида кремния (SIC MOSFET, разновидность широкозонного транзистора с максимальной рабочей температурой перехода промышленного класса 200 °). C, низкое энергопотребление и компактный размер) и так далее.

Выходную цепь твердотельного реле можно разделить на три типа: выходная цепь постоянного тока, выходная цепь переменного тока и выходная цепь переменного / постоянного тока. В выходной цепи постоянного тока обычно используется биполярный компонент (такой как IGBT или MOSFET) в качестве выходного компонента, а в выходной цепи переменного тока обычно используются два тиристора или один симистор в качестве выходного компонента.

§3. Символ твердотельного реле

Символ твердотельного реле на принципиальной схеме показан ниже (Рисунок 3.1).

Следует отметить, что:
● Символ электрода должен быть нанесен отдельно (внутри или вне рамки) рядом с каждым контактом графического символа.
● Входные и выходные клеммы обычно не могут быть нарисованы на одной или смежных сторонах.
● Когда несколько твердотельных реле появляются на одной схеме, числовой номер может быть добавлен после текстового символа, чтобы различать реле. (например, SSR1, SSR2).

§4. Какие бывают типы твердотельных реле

Типы твердотельных реле разнообразны, и стандарты классификации разнообразны.Твердотельные реле обычно классифицируются по следующим критериям.

1. Тип источника питания нагрузки:

Твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле постоянного тока (DC-SSR) и твердотельные реле переменного тока (AC-SSR) в зависимости от типа источника питания нагрузки. В твердотельных реле постоянного тока в качестве переключающего элемента используются силовые полупроводниковые транзисторы (такие как BJT, MOSFET, IGBT) для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ источника питания нагрузки постоянного тока, а в твердотельных реле переменного тока используются тиристоры (например, как Triac, SCR) в качестве переключающего элемента для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ источника питания нагрузки переменного тока.

1.1 DC-SSR:

В зависимости от формы входа, SSR постоянного тока можно разделить на твердотельные реле постоянного тока с резистивным входом и твердотельные реле постоянного тока постоянного тока.

1.2 AC-SSR:

SSR типа AC можно классифицировать в соответствии со следующими стандартами.

1.2.1 Режим запуска управления:

В зависимости от режима запуска управления (время включения и выключения), SSR переменного тока можно разделить на твердотельные реле переменного тока с переходом через нуль, случайное включение Тип твердотельные реле переменного тока и пиковое включение Тип твердотельные реле переменного тока.

1) Твердотельные реле переменного тока с нулевым переходом (рис. 4.2), также известные как твердотельные реле переменного тока с триггером нулевого перехода, твердотельное реле с нулевым перекрестным включением, твердотельные реле переменного тока с нулевым переключением, твердотельные реле переменного тока с нулевым напряжением , или твердотельные реле переменного тока. Для реле SSR с переходом через нуль их состояние переключения выходной цепи синхронизируется с выходным сигнал, то есть «синхронный» с источником питания. При включении входного сигнала, если напряжение питания нагрузки находится в зоне, отличной от перехода через нуль, выходная клемма твердотельных реле с переходом через ноль не будет включена; но если напряжение питания нагрузки достигает нулевой зоны, выходная клемма реле SSR перехода через ноль будет включена, а также цепь нагрузки будет быть включенным.Этот режим триггера может эффективно снизить пусковой ток, генерируемый при включении SSR, а также одновременно уменьшает сигнал помех в электросети и входной цепи управления. В Следовательно, твердотельные реле с переходом через ноль являются наиболее распространенным типом во многих областях.

2) Твердотельные реле переменного тока случайного включения (рис. 4.3), также известные как твердотельные реле переменного тока с произвольным включением, твердотельные реле переменного тока с произвольным включением, твердотельное реле переменного тока с произвольной проводимостью, твердотельное реле переменного тока с произвольным зажиганием , Твердотельное реле мгновенного включения, твердотельные реле переменного тока с ненулевым переключением, твердотельные реле переменного тока мгновенного включения, твердотельные реле мгновенного действия переменного тока, асинхронные твердотельные реле переменного тока или твердотельные реле переменного тока с фазовой модуляцией.Режим переключения выходной цепи реле ТТР произвольного типа управляется только сигналом управления и не зависит от сигнала источника питания, т. е. «асинхронен» с источником питания. Твердотельные реле случайного типа будут немедленно включены, пока есть входные сигналы на входных клеммах, и независимо от состояния напряжения нагрузки. Поскольку случайное твердотельное Реле включается или выключается в любой фазе источника питания переменного тока, в момент включения может генерироваться сильный сигнал помехи.

3) Твердотельные реле переменного тока с пиковым включением также известны как твердотельные реле переменного тока с пиковым переключением или пиковое пожарное реле переменного тока. твердотельные реле. При подаче входного управляющего сигнала реле SSR пикового типа включаются в первой точке пика выходного напряжения переменного тока. для уменьшения пускового тока; если входной управляющий сигнал удален, пиковое твердотельное реле будет отключено.

1.2.2 Фаза:

В зависимости от фазы источника питания переменного тока AC-SSR можно разделить на твердотельные реле однофазного переменного тока и твердотельные реле трехфазного переменного тока.

1) В зависимости от различных функций однофазные твердотельные реле переменного тока можно разделить на однофазные твердотельные реле переменного / постоянного тока, однофазные твердотельные регуляторы напряжения, однофазные твердотельные регуляторы напряжения, одно открытое и одно закрытое однофазные твердотельные реле, однофазные твердотельные реле прямого и обратного направления, однофазные сдвоенные твердотельные реле и т. д. Следует отметить, что двойное реле (рис. 4.4), которое представляет собой однофазное твердотельное реле. реле, которое объединяет два однофазных промышленных твердотельных реле в один стандартный промышленный корпус с двойными входными клеммами и двойными выходными клеммами, причем каждый набор клемм ввода / вывода не зависит от другого набора, то есть двойного Реле SSR имеют больше контактов и могут обеспечивать более разнообразное управление, чем обычные типы.

2) Трехфазные твердотельные реле переменного тока могут использоваться непосредственно для управления трехфазными двигателями переменного тока, а твердотельные реле трехфазного прямого-обратного переменного тока (или трехфазные реверсивные Твердотельное реле переменного тока) может использоваться для управления трехфазными двигателями прямого и обратного хода (трехфазные двунаправленные двигатели переменного тока или трехфазные двухоборотные двигатели переменного тока).

1.2.3 Компонент переключателя:

В соответствии с компонентами переключателя AC-SSR можно разделить на твердотельные реле переменного тока обычного типа и твердотельные реле расширенного типа.В реле SSR обычного типа используется симистор. в качестве компонента переключения выхода, а реле SSR улучшенного типа использовали встречно-параллельный SCR в качестве компонента переключения.

2. Форма ввода / вывода:

В соответствии с формой ввода / вывода твердотельные реле можно разделить на четыре типа: твердотельные реле типа входа постоянного тока и выхода переменного тока (DC-AC SSR реле), твердотельные реле постоянного и постоянного тока на выходе (реле постоянного и постоянного тока SSR), твердотельные реле переменного и переменного тока на выходе (твердотельные реле переменного и переменного тока), твердотельные реле переменного тока на входе и выходе постоянного тока (AC- Реле постоянного тока SSR).

3. Тип переключателя:

В зависимости от типа переключателя, SSR-переключатели можно разделить на твердотельные реле нормально открытого типа (или NO-SSR) и твердотельные реле нормально закрытого типа (или NC-SSR). Нормально разомкнутые твердотельные реле будут включены только тогда, когда на входные клеммы подается управляющий сигнал. Напротив, нормально закрытый твердотельный реле будут выключены, когда входной сигнал будет подан на входной терминал. (Если не указано иное, твердотельные реле в этом документе по умолчанию относятся к нормально разомкнутым твердотельным реле.)

4. Изоляция / соединение:

В соответствии с методами изоляции / соединения, SSR можно разделить на твердотельные реле с герконовым реле, твердотельные реле с трансформаторной связью, твердотельные реле с фотосвязью и твердотельные реле гибридного типа. государственные реле.

1) Герконовое реле SSR (рис. 4.5, а) использует герконовый переключатель в качестве метода изоляции. При подаче управляющего сигнала непосредственно (или через предусилитель) к катушке герконового реле, герконовый переключатель сразу замкнется, а тиристорный переключатель будет активирован, чтобы заставить нагрузку проводить.

2) В ТТР с трансформаторной муфтой (рис. 4.5, б) в качестве изолирующего устройства используется трансформатор. Трансформатор может преобразовывать управляющий сигнал малой мощности от первичной катушки во вторичную катушку, чтобы генерировать сигнал для возбуждения электронный переключатель. И если входной управляющий сигнал представляет собой напряжение постоянного тока, во входной цепи требуется преобразователь постоянного тока в переменный. После обработки путем выпрямления, усиления или других модификаций сигнал от вторичной катушки можно использовать для управлять переключающим компонентом.

3) SSR с фотоэлементом (рис. 4.5, c), также известный как фотоизолированный SSR или оптопара. SSR использует оптический ответвитель в качестве изолятора. Оптический соединитель представляет собой оптоизолятор, который состоит из источника инфракрасного излучения (обычно светоизлучающего диода или светодиода) и светочувствительного полупроводникового компонента (такого как светочувствительный диод, фоточувствительный транзистор и фоточувствительный тиристор). В соответствии с различными компонентами (рис. 4.6), оптопара может быть в опто-диодном соединителе (фото-диодном соединителе), оптранзисторном соединителе (фото-транзисторном соединителе), опто-тиристорном соединителе (фото-тиристорном соединителе), и опто-симисторный ответвитель (фото-симисторный ответвитель).

Фото-полупроводниковое устройство обнаруживает инфракрасное излучение от светодиода, а затем выдает сигнал для управления полупроводниковым переключателем. По сравнению с герконовым реле и трансформатором, оптический изолятор имеет лучшую физическую изоляцию, чтобы Обеспечьте электрическую изоляцию между цепью нагрузки на выходе высокого напряжения и цепью входного сигнала низкого напряжения. А благодаря отличным изоляционным характеристикам и очень компактным размерам оптопары, твердотельное реле оптопары используется в очень широком диапазоне приложений.

4) Гибридное твердотельное реле — это специальное твердотельное реле, которое объединяет преимущества EMR и SSR, с высоким КПД и низким энергопотреблением. Входные и выходные цепи гибридных твердотельных реле состоят из реле SSR и герконового переключателя (или микроэлектромагнитного реле), включенных параллельно и управляемых различными управляющими сигналами (рисунок 4.7).

При подаче входного сигнала 1 SSR немедленно переключается во включенное состояние. Поскольку в электронном переключателе нет движущихся частей, он может стабильно и быстро переключать нагрузку и не генерирует дугу из-за высокого сетевого напряжения или сильного импульсного тока. во время переключения.После генерации тока нагрузки ЭМИ будет управляться управляющим сигналом 2 и включаться. Поскольку ЭМИ подключено параллельно с ТТР, выходной контакт ЭМИ запитывается без напряжения, и на контактах нет дуги. Затем, после некоторой задержки, дребезг контактов ЭМИ стабилизируется, и SSR отключится. EMR работает почти без нагрева, поэтому гибридные реле SSR могут работать без установленного радиатора.

5. Структура схемы:

В зависимости от структуры схемы твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле с дискретной структурой и твердотельные реле с гибридной структурой.Твердотельные реле с дискретной структурой в основном собраны из дискретных компонентов. и печатная плата, а затем упакованные в заливку из эпоксидной смолы, пластиковую герметизацию или обертывание смолой. Твердотельные реле с гибридной структурой использовать технологию толстопленочного комбайна для сборки дискретных компонентов и полупроводниковых интегральных схем (ИС), а затем заключать их в металлический или керамический корпус.

6. Производительность:

По характеристикам твердотельное реле можно разделить на твердотельные реле стандартного типа и твердотельные реле промышленного типа.Номинальный ток стандартного твердотельного реле обычно составляет от 10 до 120 А, а номинальный ток промышленного твердотельного реле относительно велик, может составлять от 60 до 2000 А или больше. Следовательно, промышленные реле SSR могут соответствовать строгим требованиям промышленной среды и промышленного оборудования.

7. Монтаж:

В соответствии с методами монтажа твердотельные реле можно разделить на твердотельные реле для монтажа на панели (или для поверхностного монтажа), твердотельные реле для монтажа на DIN-рейку и для монтажа на печатной плате. твердотельные реле (или тип монтажа на печатную плату).И SSR для монтажа на печатной плате можно подразделить на SSR для гнездового монтажа (или вставного типа) и SSR для кронштейна (или для фланцевого монтажа). Вставные твердотельные реле со многими стандартными пакетами (например, SIP, Mini-SIP и DIP), может быть напаян непосредственно на печатную плату, полагаясь на естественное охлаждение, без потребности в радиаторе; твердотельные реле с фланцевым креплением требуют дополнительной металлической пластины или радиатора для отвода тепла.

8. Приложение:

В зависимости от приложения твердотельные реле можно разделить на твердотельные реле общего назначения, твердотельные реле с двусторонней передачей, автомобильные твердотельные реле, твердотельные реле с фиксацией (входной сигнал проходит как логический Исключающее ИЛИ или XOR, поэтому любой вход может блокировать / разблокировать выход) и т. Д.
Реле с фиксацией может продолжать проводить и непрерывно выводить управляющий сигнал даже при отключении управляющего тока, и его можно выключить только путем ввода обратного тока или кнопки выключения. Блокировка обычно используется в высоковольтных цепях, чтобы избежать распространения аварий.

§5. Каковы основные параметры твердотельных реле

Основные параметры твердотельных реле делятся на три категории: входные параметры, выходные параметры и другие параметры.

Входные параметры:

Диапазон входного напряжения / входной ток:

1) Диапазон входного напряжения относится к значению диапазона напряжения, которое должно быть входным (т. Е. Минимальным) или допустимым входным (т. Е. Максимумом) для твердотельное реле для нормальной работы при температуре окружающей среды 25 ° C.

2) Входной ток относится к соответствующему входному току. значение при определенном входном напряжении.

Напряжение включения / Напряжение выключения:

1) Напряжение включения (напряжение включения).Когда входное напряжение (напряжение, приложенное к входной клемме) больше или равно напряжение включения, выходной терминал будет включен.

2) Напряжение выключения (напряжение выключения). Когда входное напряжение (напряжение приложено к входному зажиму) меньше или равно напряжению отключения, выходной зажим будет отключен.

Напряжение перехода через ноль:

Строго говоря, напряжение перехода через ноль — это не точка напряжения, а диапазон напряжений, который определяется внутренними компонентами реле перехода через нуль, который обычно очень низкий и почти не принимается во внимание.Если напряжение источника питания ниже напряжения перехода через нуль, реле перехода через нуль не будет включено; и если напряжение превышает напряжение перехода через нуль, переход через ноль реле будет во включенном состоянии.

Выходные параметры:

Номинальное выходное напряжение / номинальный рабочий ток:

1) Номинальное выходное напряжение — это максимальное рабочее напряжение нагрузки, которое могут выдержать выходные клеммы.

2) Номинальный рабочий ток — это максимальный установившийся рабочий ток, который может проходить через выходные клеммы при температуре окружающей среды 25 ° С.

Падение выходного напряжения / выходной ток утечки:

1) Падение выходного напряжения — это измеренное выходное напряжение при номинальном рабочем токе, когда твердотельное реле находится во включенном состоянии.

2) Выходной ток утечки относится к измеренному значению тока, протекающего через нагрузку, при условии, что твердотельное реле находится в в выключенном состоянии, и на выходную клемму подается номинальное выходное напряжение.
Этот параметр является показателем качества и производительности твердотельных реле.Чем меньше падение выходного напряжения и выходной ток утечки, тем лучше твердотельное реле.

Пусковой ток:

Пусковой ток, также известный как ток перегрузки, входной импульсный ток или импульсный ток включения, относится к неповторяющемуся максимальному значению (или току перегрузки), при котором устройство не будет необратимо повреждено, и выходные клеммы могут выдерживать, когда твердотельное реле находится во включенном состоянии. Пусковой ток SSR переменного тока составляет 5 ~ 10 раз (за один цикл) номинального рабочего тока, а SSR постоянного тока равен 1.5 ~ 5 раз (за одну секунду) номинального рабочего тока.

Другие параметры:

Потребляемая мощность:

Потребляемая мощность — это максимальное значение мощности, потребляемой самим твердотельным реле в состоянии включения и выключения.

Время включения / время выключения:

1) Время включения (или время включения) — это время, необходимое для запуска нормально разомкнутого твердотельного реле после включения входное управляющее напряжение до тех пор, пока выходная клемма не начнет включаться и выходное напряжение не достигнет 90% окончательного изменения.

2) Время выключения (или время выключения) — это время, которое требуется нормально разомкнутому твердотельному реле, чтобы начать с момента отключения входного управляющего напряжения до тех пор, пока выходная клемма не начнет отключаться, и выходное напряжение достигает 90% окончательной вариации.

Это также важный параметр для оценки характеристик твердотельных реле. Чем короче время включения и выключения, тем лучше коммутационная способность твердотельного реле.

Сопротивление изоляции / диэлектрическая прочность:

1) Сопротивление изоляции относится к измеренному значению сопротивления между входной клеммой и выходной клеммой твердотельного реле при приложении определенного постоянного напряжения (например, 550 В).Он также может Включите измеренное значение сопротивления между входной клеммой и внешним корпусом (включая радиатор), а также измеренное значение сопротивления между выходной клеммой и корпусом.

2) Диэлектрическая прочность или выдерживаемое напряжение диэлектрика относится к максимальному значению напряжения, которое может выдерживаться между входной клеммой и выходной клеммой твердотельного реле. Он также может включать максимальное напряжение допустимое напряжение между выходной клеммой и корпусом, а также максимальное допустимое напряжение между входной клеммой и внешним корпусом.

Рабочая температура / максимальная температура перехода:

1) Рабочая температура относится к допустимому диапазону нормальной рабочей среды, когда твердотельное реле устанавливает радиатор в соответствии со спецификацией или когда радиатор не установлен.

2) Температура перехода, сокращенно от температуры перехода транзистора, — это фактическая рабочая температура полупроводника в электронном устройстве. В процессе эксплуатации она обычно выше температуры корпуса и внешнего температура компонента.Максимальная температура перехода — это самая высокая температура перехода, допускаемая компонентом переключения выхода.

§6. Каков принцип работы твердотельных реле

Из этой главы вы узнаете, как работают твердотельные реле. Из-за различных условий применения твердотельные реле имеют немного разные внутренние компоненты, но принцип работы схож. Схема внутреннего замещения обычных твердотельных реле показана на рисунке. ниже (рисунок 6.1). Принцип работы твердотельных реле можно описать просто так: для NO-SSR, когда соответствующий сигнал управления подается на Входной терминал (IN) твердотельного реле, выходной терминал (OUT) будет переключен из выключенного состояния во включенное состояние; если управляющий сигнал отменен, выходной терминал (OUT) будет возвращен в выключенное состояние. В этом процессе твердотельные реле осуществляют бесконтактное управление состояниями переключателя источника питания нагрузки, подключенного к выходным клеммам.Следует отметить, что входной терминал может быть подключен только к управляющему сигналу, а нагрузка должна быть только быть подключенным к выходной цепи.

В зависимости от типа нагрузки SSR можно разделить на два типа: твердотельное реле постоянного тока (DC-SSR) и твердотельное реле переменного тока (AC-SSR). DC-SSR действуют как переключатель нагрузки на источниках питания постоянного тока, а AC-SSR действуют как переключатель нагрузки на питании переменного тока. запасы. Они несовместимы друг с другом и не могут быть смешаны.

1) Твердотельное реле постоянного тока (рисунок 6.1, слева), напряжение управляющего сигнала которого поступает с входной клеммы (IN), а затем подается управляющий сигнал. к приемной цепи через оптопару, и в конечном итоге сигнал усиливается усилителем, чтобы управлять состоянием переключения транзистора. Очевидно, что выходной терминал (OUT) твердотельного реле постоянного тока разделен на положительный Клемма (+ полюс) и отрицательная клемма (- полюс), будьте осторожны, чтобы не допустить ошибок при подключении выходной клеммы реле постоянного тока SSR к управляемой цепи.

2) Твердотельное реле переменного тока (Рисунок 6.1, справа) используется для управления состоянием ВКЛ / ВЫКЛ цепи нагрузки переменного тока. В отличие от твердотельных реле постоянного тока, в реле переменного тока SSR используется двунаправленный тиристор (симистор) или другие электронные переключающие компоненты переменного тока. Следовательно, на выходном терминале нет положительного / отрицательного вывода. (OUT) твердотельного реле переменного тока.

Принцип работы твердотельных реле переменного тока с переходом через ноль

Поскольку твердотельные реле переменного тока с переходом через ноль являются более законченными и более типичными, чем твердотельные реле других типов, подробности работы твердотельных реле переменного тока с переходом через ноль могут помочь проиллюстрировать Полный принцип работы реле SSR:

1.Функция каждой части:

Ниже представлено представление SSR перехода через ноль переменного тока (рисунок 6.2). А цепь A ~ E на блок-схеме образует тело SSR переменного тока с переходом через ноль. В целом реле SSR представляет собой четырехконтактный переключатель нагрузки, имеющий всего две входные клеммы. (③ и ④) и две выходные клеммы (① и ②). Когда реле SSR с переходом через ноль переменного тока работает, до тех пор, пока к клеммам ③ и добавлен определенный управляющий сигнал, можно управлять состоянием ВКЛ / ВЫКЛ контура между клеммами ① и.

Схема соединения A используется для обеспечения канала ввода / вывода для устройства управления, подключенного к клеммам ③ и, и электрического отключения соединения между входными клеммами и выходными клеммами SSR для предотвращения выходная цепь от вмешательства во входную цепь. Наиболее часто используемым компонентом в схеме связи является оптопара с высокой чувствительностью срабатывания, высокой скоростью отклика и высокой диэлектрической прочностью (выдерживаемым напряжением) между ними. входные и выходные клеммы.Поскольку входная нагрузка оптопары представляет собой светоизлучающий диод (LED), это позволяет легко согласовывать входное значение твердотельного реле с уровнем входного сигнала устройства управления и дает возможность подключения входные клеммы реле SSR напрямую подключаются к выходному интерфейсу компьютера, то есть твердотельное реле может управляться логическим уровнем «1» и «0».
Функция триггерной цепи B заключается в генерации подходящего триггера. сигнал для приведения в действие схемы переключения D .Однако, если не добавить специальную схему управления, схема переключения будет генерировать радиочастотные помехи (RFI), которые будут загрязнять сеть более высокими гармониками и пиками, Таким образом, схема детектора перехода через ноль C специально разработана для решения этой проблемы.
Демпферная цепь E предназначена для предотвращения скачков и скачков напряжения от источника питания, вызывающих удары и помехи (даже неисправности). к переключающим транзисторам. Обычно в качестве демпфирующей цепи используется RC-цепь (цепь резистор-конденсатор, RC-фильтр или RC-цепь) или нелинейный резистор (например, варистор).Варистор, также называемый резистором, зависящим от напряжения (VDR), представляет собой электронный компонент, значение сопротивления которого изменяется нелинейно с приложенным напряжением, и наиболее распространенным типом варистора является варистор на основе оксида металла (MOV), такой как нелинейный резистор на основе оксида цинка (ZNR).

2. Функция каждого компонента:

На рисунке ниже показаны внутренние принципиальные схемы триггера перехода через ноль типа AC-SSR (Рисунок 6.3)

R1 — это токоограничивающий резистор, ограничивающий ток входного сигнала. и гарантирует, что оптопара не будет повреждена. Светодиод используется для отображения состояния входа входного управляющего сигнала. Диод VD1 используется для предотвращения повреждения оптопары при инвертировании положительного и отрицательного полюсов входного сигнала. Оптопара OPT электрически изолирует входные и выходные цепи. Триод M1 действует как инвертор и составляет схему обнаружения перехода через нуль. с тиристором SCR одновременно, а рабочее состояние тиристора SCR определяется транзистором M1 обнаружения нуля переменного напряжения. VD2 ~ VD4 образуют двухполупериодный выпрямительный мост (или двухполупериодный диодный мост) UR . Двунаправленный пусковой импульс для включения симистора BCR может быть получен от SCR и UR. R6 — шунтирующий резистор, используемый для защиты BCR. R7 и C1 образуют сеть, поглощающую скачки напряжения, для поглощения скачков напряжения или скачков тока в электросети для предотвращения ударов или помех. к схеме переключения. RT — это термистор, который действует как защита от перегрева, чтобы предотвратить повреждение твердотельных реле из-за чрезмерных температур. VDR — варистор, который действует как устройство ограничения напряжения, фиксирующее напряжение и поглощает избыточный ток для защиты твердотельного реле, когда выходная цепь перенапряжения.

3. Процесс работы:

Твердотельное реле с переходом через ноль переменного тока имеет характеристики включения, когда напряжение пересекает ноль, и выключения, когда ток нагрузки пересекает ноль.

Когда оптопара OPT выключена (т. Е. Управляющий вывод OPT не имеет входного сигнала), M1 насыщается и включается, получая базовый ток от R2, и, как результат, напряжение запуска затвора (UGT) тиристора SCR зажата к низкому потенциалу и выключили.Следовательно, симистор BCR находится в выключенном состоянии, потому что на выводе R6 управления затвором нет запускающего импульса.
Когда входной управляющий сигнал поступает на входную клемму твердотельного реле, фототранзистор OPT включен (т.е. на управляющую клемму OPT поступает входной сигнал). После деления напряжения питающей сети на R2 и R3, если напряжение в точке A больше, чем напряжение перехода через нуль M1 (т.е. VA> VBE1), M1 будет в состоянии насыщенной проводимости, а тиристоры SCR и BCR будут в выключенном состоянии.Если напряжение в точке А меньше точки перехода через ноль напряжение M1 (т.е. VA С помощью описанного выше процесса можно понять, что M1 используется в качестве детектора напряжения переменного тока для включения твердотельного реле, когда напряжение нагрузки пересекает ноль, и включения выключение твердотельного реле, когда ток нагрузки пересекает ноль.А благодаря функции детектора перехода через нуль влияние цепи нагрузки на нагрузку соответственно уменьшается, и генерируются радиочастотные помехи. в контуре управления также значительно сокращается.

4. Определение перехода через нуль:

Здесь необходимо пояснить, что такое переход через нуль. В переменном токе переход через нуль — это мгновенная точка, в которой отсутствует напряжение, то есть соединение между положительным полупериодом и отрицательным полупериодом. формы волны переменного тока.В каждом цикле переменного тока обычно происходит два перехода через ноль. И если электросеть переключается в момент перехода через нуль, никаких электрических помех возникать не будет. Твердотельное реле переменного тока (оснащенный схемой управления переходом через ноль) будет находиться в состоянии ВКЛ, когда входная клемма подключена к управляющему сигналу и выходное напряжение переменного тока пересекает ноль; и наоборот, когда управляющий сигнал выключен, SSR находится в выключенном состоянии. состояние до следующего перехода через ноль.
Кроме того, следует отметить, что переход через ноль твердотельного реле на самом деле не означает нулевое напряжение формы волны напряжения источника питания. Рисунок 6.5 — разрез синусоидального сигнала переменного напряжения. волна. В соответствии с характеристиками компонента переключения переменного тока, напряжение переменного тока на рисунке разделено на три области, которые соответствуют трем состояниям выходной цепи SSR. А U1 и U2 соответственно представляют пороговое напряжение и напряжение насыщения переключающего компонента.

1) Область Ⅰ — это зона нечувствительности (область отключения, область отключения или область отключения) с абсолютным значением диапазона напряжения 0 ~ U1. А также в этой зоне переключатель SSR не может быть включен, даже если добавлен входной сигнал.

2) Регион Ⅱ — это область ответа (активная область, Область включения, область включения или область включения) с абсолютным значением диапазона напряжения U1 ~ U2. В этой зоне сразу включается ТТР, как только добавляется входной сигнал, а выходное напряжение увеличивается по мере увеличения напряжения питания.

3) Область Ⅲ — это область подавления (область насыщения) с абсолютным значением диапазона напряжений, превышающим U2. В этой области, переключающий элемент (тиристор) находится в состоянии насыщения. И выходное напряжение твердотельного реле больше не будет увеличиваться с увеличением напряжения источника питания, но ток увеличивается с увеличением напряжения, что может можно рассматривать как состояние внутреннего короткого замыкания выходной цепи твердотельного реле, то есть твердотельное реле находится во включенном состоянии как электронный переключатель.

На рис. 6.6 показана форма сигнала ввода / вывода твердотельного реле с переходом через ноль. И из-за природы тиристора твердотельное реле будет в состояние включено после того, как напряжение на выходных клеммах достигнет порогового напряжения (или напряжения триггера схемы триггера). Тогда твердотельное реле будет в фактическом включенном состоянии после достижения напряжения насыщения, и в то же время время, генерировать очень низкое падение напряжения в открытом состоянии. Если входной сигнал отключен, твердотельное реле выключится, когда ток нагрузки упадет ниже тиристорного. ток удержания или следующая точка коммутации переменного тока (т.е. первый раз ток нагрузки проходит через ноль после выключения реле SSR).

§7. Каково применение твердотельных реле

Из этой главы вы узнаете, где использовать твердотельные реле и для чего они используются.

Система управления освещением:

Быстрое переключение, длительный срок службы и высокая надежность твердотельных реле отлично подходят для системы управления освещением. В области светофоров рабочая среда светофоров сложная, но твердотельные реле с с ней могут столкнуться отличные характеристики (влагозащищенность, взрывозащищенность, антикоррозийность).И твердотельные реле могут соответствовать требованиям для светофоров с мигающим светом, которые часто закрываются и открываются, потому что они могут поддерживать интервалы переключения 10 миллисекунд и более. А в системах управления сценическим освещением (обычно применяемых в постановках театра, танцев, оперы и других исполнительских искусств) твердотельные реле могут работать с компьютерной системой для управления несколькими огни и реализовать сложные световые эффекты, чтобы усилить атмосферу сцены.

Система дистанционного управления:

Для систем дистанционного управления обычно требуются малоточные сигналы для управления мощным оборудованием, таким как электродвигатели, импульсные клапаны и другое оборудование. В качестве электронного переключающего элемента без механических контактов твердотельные реле широко используются в системах дистанционного управления с превосходными преимуществами: гибкое управление, высокая надежность, высокая долговечность, отсутствие искр, отсутствие шума, быстрое переключение, высокая рабочая частота, сильная противоинтерференционная способность и т. д.

Машины с числовым программным управлением:

Многие традиционные механические реле в машинах с числовым программным управлением (станки с ЧПУ) постепенно заменяются твердотельными реле. Благодаря отличной прочности и высокой чувствительности твердотельные реле применяется для обеспечения высокой точности и качества обработки с ЧПУ. В сервосистеме станка с ЧПУ твердотельное реле может непрерывно получать управляющий сигнал и точно управлять обрабатывающим станком.

Оборудование для нагрева / охлаждения:

Обычно существует три способа управления оборудованием для нагрева / охлаждения: твердотельное реле (SSR), тиристорный модуль (модуль SCR) и контактор переменного тока. В настоящее время твердотельные реле и модули SCR очень распространены в охлаждающем / нагревательном оборудовании, но, в отличие от них, модули SCR не рентабельны, поэтому твердотельные реле чаще всего используется в нагревательном / охлаждающем оборудовании, таком как электрические духовки, кофеварки, торговые автоматы, сковороды, фритюрницы, кондиционеры, холодильники и т. д.Твердотельные реле также хорошо работают в оборудовании для контроля температуры. Таймер SSR управления, SSR управления микроконтроллером и SSR управления PID (пропорционально-интегрально-производный контроллер) используются в устройстве контроля температуры для поддержания температурной стабильности устройства, например HVAC (Отопление, вентиляция и воздух. Кондиционирование).

Медицинское оборудование:

В области медицинского оборудования оборудование имеет строгие требования к рабочей частоте и точности операций, поэтому компоненты медицинского оборудования должны иметь хорошие характеристики (высокую точность, долговечность и т. д.). Твердотельные реле могут удовлетворить эти требования большинства медицинских устройств, например, устройства инфракрасного излучения имеют огромную тепловую инерцию, но при подключении твердотельных реле к пластине излучения, становится очень легко контролировать температуру устройства инфракрасного излучения через твердотельные реле.

Электромобили:

Твердотельные реле широко применяются в области электромобилей. Например, взрывозащищенные твердотельные реле используются в топливных элементах. транспортных средств (водородные топливные элементы) во избежание возникновения электрической дуги и некорректной работы при вибрации.Кроме того, каждый высоковольтный блок питания защищен комбинацией нескольких твердотельных реле, предохранителей и фильтрующих конденсаторов.

Химическая и горнодобывающая промышленность:

Учитывая сложные условия работы и особые требования (взрывозащищенность, влагостойкость и антикоррозионные свойства) химической и горнодобывающей промышленности, традиционные механические реле не могут удовлетворить такие требования, поэтому многие твердотельные реле используются для промежуточных контроллеров основного механического оборудования, такого как твердотельные реле, установленные в больших угольных элеваторах.

Компьютерная система управления:

Компьютерная система управления (включая периферийные устройства компьютера) предъявляет высокие требования к реле, но различные типы твердотельных реле. может помочь компьютерным устройствам управлять различными блоками питания для управления большим механическим оборудованием автоматизации или гидравлическим и пневматическим оборудованием, потому что твердотельные реле имеют характеристики: переход через ноль, хорошая электромагнитная совместимость, высокая чувствительность, быстрая скорость переключения, низкий уровень управляющих сигналов , совместим с логической схемой (TTL, CMOS, DTL, HTL) и даже может быть напрямую подключен к устройству управления микрокомпьютером и т. д.

Другие приложения:

Промышленные устройства — промышленная обработка, станок с ЧПУ, автоматизированная сборочная линия …

Кухня / бытовая техника — Кухонная техника, бытовая техника …

Электродвигатель — двигатель постоянного тока, двигатель переменного тока , Реверсивный двигатель …

Система автоматического управления — программируемый контроллер, шкаф электрического управления …

Офисное оборудование — принтер, измельчитель …

Система управления батареями — резервный источник питания, зарядная батарея, новая энергия …

Сварочные / режущие аппараты — Аппарат для точечной сварки, Электросварочный аппарат, Аппарат для плазменной резки …

Система управления освещением — Сценическое освещение, Интеллектуальное освещение, Освещение дорожного движения …

Медицинское устройство — Ультразвуковой генератор , Автоклав …

§8. Как выбрать твердотельные реле

При выборе подходящих твердотельных реле следует учитывать следующие варианты на основе фактических требований:

1) Напряжение нагрузки — переменный или постоянный ток

2) Ток нагрузки — максимальный ток и минимальный Сила тока

3) Тип нагрузки — резистивная, индуктивная или емкостная

4) Входной управляющий сигнал — переменный или постоянный ток

5) Способ монтажа — монтаж на печатной плате, панели или на DIN-рейке

6) Температура окружающей среды — для расчета коэффициента снижения номинальных характеристик и размер радиатора

7) Международная сертификация — Underwriter Laboratories (UL), Канадская ассоциация стандартов (CSA), Британский совет по утверждению телекоммуникаций (BABT), Verband Deutscher Elektrotechniker (VDE), Technischen Uberwachungs Vereine (TUV), Conformite Europeene (CE) или другой.

Напряжение нагрузки:

Первое, что нужно учитывать, это то, является ли напряжение нагрузки переменным или постоянным, чтобы определить, выбрано ли напряжение AC-SSR или DC-SSR. Во-вторых, следует учитывать напряжение источника питания нагрузки, которое не может быть больше номинального выходного напряжения и меньше. чем минимальное напряжение твердотельного реле. Затем рассмотрите величину напряжения нагрузки и переходного напряжения. Напряжение нагрузки относится к к установившемуся напряжению, приложенному к выходной клемме переключателя SSR, а переходное напряжение относится к максимальному напряжению, которое выходные клеммы реле SSR выдерживают.Когда индуктивная нагрузка переменного тока, нагрузка однофазного двигателя или нагрузка трехфазного двигателя переключается или активируется, напряжение на выходе реле SSR может быть в два раза больше пикового напряжения источника питания, и это напряжение не может быть больше переходного напряжения SSR, чтобы чрезмерное ударное напряжение не повредило электронный переключатель. Поэтому при выборе SSR лучше всего оставить запас для выходного напряжения и выбрать реле SSR с RC-цепью, чтобы защитить твердотельное реле и оптимизировать dv / dt.

Цепь RC:

Цепь

RC, также известная как RC-фильтр, RC-демпфер или RC-цепь, представляет собой цепь, состоящую из резистора и конденсатора. Рекомендуется выбирать твердые реле состояния с варисторной абсорбционной цепью и RC-демпфирующей цепью. Цепь RC блокирует прохождение определенных частот и позволяет другим частотные сигналы, чтобы отфильтровать мешающие сигналы. Кроме того, RC-цепь также может использоваться для уменьшения скорости нарастания выходного напряжения (dv / dt), для поглощения импульсного напряжения, подавления чрезмерного переходного напряжения / тока и предотвратить выход твердотельного реле из строя из-за перенапряжения.

Ток нагрузки:

Значение выходного тока твердотельного реле — это установившийся ток, протекающий через выходные клеммы SSR, который обычно равен току нагрузки, подключенной к выходной клемме SSR. Поскольку переключающие элементы SSR-переключателей очень чувствительны к температуре, а перегрузка по току может генерировать большое количество тепла, перегрузочная способность SSR слабый. Следовательно, выходной ток реле SSR не должен превышать его номинальный выходной ток, а импульсный ток не должен превышать перегрузочную способность, особенно для индуктивных / емкостных нагрузок, которые склонны генерировать импульсные токи. а также пусковой ток, генерируемый самим источником питания.
Выходной ток требует запаса, чтобы избежать чрезмерных пусковых токов, которые сокращают срок службы твердотельного реле. Для обычных резистивных нагрузок номинальное эффективное значение рабочего тока может быть выбрано на основе 60% от номинального значения. Кроме того, можно было бы рассмотреть быстрый предохранитель и воздушный переключатель для защиты выходного контура или добавить RC-приемный контур. и варистор (MOV) на выходе реле. Спецификация выбора варистора заключается в выборе MOV 500 В ~ 600 В для SSR 220 В переменного тока и MOV 800 В ~ 900 В для SSR 380 В переменного тока.

Пусковой ток:

Практически все контролируемые нагрузки генерируют большие пусковые токи в момент включения. Например:

1) Электронагревательные приборы, такие как лампы накаливания, электрические печи и т. д. Это чисто резистивные нагрузки с положительным коэффициентом стабильности, но сопротивление невелико при низкой температуре, поэтому ток при запуске будет в несколько раз превышать ток в установившемся режиме.

2) Некоторые типы ламп в перегоревшем состоянии имеют низкое сопротивление.

3) Когда двигатель включен, ротор заблокирован и выключен, он будет генерировать большой пусковой ток и напряжение. Заблокированный ротор — это ситуация, в которой двигатель все еще выдает крутящий момент при скорости 0 об / мин, в то же время коэффициент мощности двигателя будет чрезвычайно низким, а ток может достигать 7. раз номинального тока.

4) Когда промежуточное реле или соленоидный клапан закрывается ненадежно и отскакивает, это также будет генерировать большой пусковой ток.

5) При переключении конденсаторной батареи или источника питания конденсатора возникает аналогичное короткое замыкание и генерируется очень большой ток.

6) Когда двигатель с конденсаторной коммутацией работает в обратном направлении, напряжение конденсатора и напряжение питания накладываются на выходную клемму SSR, и SSR будет выдерживают скачки напряжения, вдвое превышающие напряжение питания.

Чрезмерный пусковой ток может повредить полупроводниковые переключатели внутри SSR. Следовательно, при выборе реле в первую очередь следует проанализировать импульсные характеристики управляемой нагрузки, чтобы реле могло выдерживать пусковой ток, обеспечивая при этом работу в установившемся режиме.Номинальный ток твердотельного реле следует выбирать в соответствии с фактическими требованиями к коэффициенту снижения номинальных характеристик. И если выбранное реле должно работать в месте с частым срабатыванием, длительным сроком службы и высокой надежностью, номинальный ток следует разделить на 0,6 на основе известного коэффициента снижения номинальных характеристик, чтобы обеспечить надежность работы. Кроме того, резистор или катушка индуктивности могут быть подключены последовательно к выходному контуру для дальнейшего ограничения тока.
Внимание: пожалуйста, не используйте значение импульсного тока SSR в качестве основы для выбора пускового тока нагрузки.Поскольку значение импульсного тока реле SSR основано на импульсном токе электронного переключателя с предварительным условием половины (или одного) цикла питания, то есть 10 мс или 20 мс.

Тип нагрузки:

Нагрузки можно разделить на три типа в зависимости от электрического сопротивления: тип резистивной нагрузки (или чисто резистивная нагрузка), тип индуктивной нагрузки и тип емкостной нагрузки. В обычных электрических сетях нет чисто индуктивной нагрузки и чисто емкостной нагрузки. устройств, потому что эти два типа нагрузки не вырабатывают активной мощности.В последовательно-параллельной цепи, если емкостное реактивное сопротивление больше индуктивного реактивного сопротивления, цепь является емкостной нагрузкой; наоборот.

Резистивная нагрузка:

В двух словах, нагрузка, которая работает только от компонентов резистивного типа, называется резистивной нагрузкой. Однако некоторые нагрузки имеют низкое сопротивление при низких температурах, что приводит к большему пусковому току. Например, при включении электропечи ток в 1,3–1,4 раза больше стабильного; при включении лампы накаливания ток в 10 раз превышает установившийся ток.
Q1: Какие характеристики у резистивной нагрузки (при работе)?
A1: В цепи постоянного тока соотношение между током и напряжением соответствует основному закону Ома, I = U / R; в AC В цепи фаза тока совпадает с фазой напряжения (по сравнению с источником питания).
Q2: Какие резистивные нагрузки?
A2: Нагревательное устройство, которое нагревается электрическим сопротивлением (например, печь сопротивления, духовка, электрический водонагреватель, горячее масло и т. Д.), И лампы, которые используют резистивный провод для излучения света (например, йодно-вольфрамовая лампа, лампа накаливания и т. Д.)).

Индуктивная нагрузка:

Вообще говоря, индуктивная нагрузка — это нагрузка, которая применяет принцип электромагнитной индукции (с параметрами индуктивности), например, высокомощная. электротехническая продукция (например, холодильники, кондиционеры и т. д.). Индуктивная нагрузка увеличит коэффициент мощности цепи, и ток через индуктивную нагрузку не может резко измениться. При запуске индуктивный нагрузка требует гораздо большего пускового тока (примерно в 3-7 раз), чем ток, необходимый для поддержания нормальной работы.Например, пусковой ток асинхронного двигателя в 5-7 раз превышает номинальное значение, а пусковой ток двигателя постоянного тока немного больше, чем пусковой ток двигатель переменного тока; некоторые металлогалогенные лампы имеют время включения до 10 минут, а их импульсные токи до 100 раз превышают постоянный ток.
Кроме того, когда питание включено или выключено, индуктивная нагрузка будет создавать противодействующую электродвижущую силу (обычно в 1-2 раза превышающую напряжение питания), а противодействующая электродвижущая сила (сокращенно счетная ЭДС или просто CEMF) будет накладываться на источник питания. напряжение, и результирующее напряжение до трех раз превышает напряжение питания.Таким образом, когда тип нагрузки является индуктивной, выходной терминал твердотельного реле следует подключить варистор с выдерживаемым напряжением в 1,6–1,9 раза превышающим напряжение нагрузки. ЭДС счетчика — это неопределенное значение, которое изменяется в зависимости от L и di / dt, и если текущая скорость изменения (di / dt) слишком высока, SSR будет поврежден. В практических приложениях CEMF может быть уменьшена последовательной индуктивностью L, а величина индуктивности L зависит от размера и стоимости.
Q3: Каковы характеристики индуктивной нагрузки (при работе)?
A3: Индуктивные нагрузки отстают (ток отстает от напряжения).В цепи постоянного тока индуктивная нагрузка позволяет току проходить через индуктор и накапливать энергию, а ток отстает от напряжения. В цепи переменного тока фаза тока отстает от фазы напряжения (по сравнению с источником питания), и фаза может отставать на четверть цикла (или 90 градусов) максимум.
Q4: Что такое индуктивные нагрузки?
A4: Лампы, работающие под напряжением. газ для излучения света (например, лампы дневного света, натриевые лампы высокого давления или лампы HPS, ртутные лампы, металлогалогенные лампы и т. д.), а также электрооборудование большой мощности (например, моторное оборудование, компрессоры, реле и т. д.).

Емкостная нагрузка:

Обычно нагрузка с параметром емкости называется емкостной нагрузкой, а емкостная нагрузка снижает коэффициент мощности схемы. Во время зарядки или разрядки емкостная нагрузка эквивалентна короткому замыканию, поскольку напряжение на конденсаторе не может быть изменено резко.
Q5: Каковы характеристики индуктивной нагрузки (при работе)?
A5: Емкостные нагрузки идут впереди (напряжение токоведущих проводов).В цепях постоянного тока емкостные нагрузки предотвращают протекание тока, но могут накапливать энергию. В цепях переменного тока фаза тока опережает фазу напряжения (по сравнению с источником питания), а фаза может составлять максимум четверть цикла (или 90 градусов).
Q6: Что такое индуктивные нагрузки?
A6: Устройство с конденсатором, например компенсационным конденсатором. И устройства управления питанием, такие как импульсные источники питания, ИТ-оборудование и т. Д.

Как выбрать твердотельное реле в соответствии с типом нагрузки

1) Для индуктивных и емкостных нагрузок следует использовать твердотельное реле с более высоким значением dv / dt. рекомендуется, если применяется большая dv / dt (скорость экспоненциального нарастания напряжения) к выходной клемме реле во время включения / выключения твердотельного реле переменного тока.

2) Для резистивных нагрузок переменного тока и большинства индуктивных нагрузок переменного тока доступны реле перехода через нуль, которые продлевают срок службы нагрузки и реле и уменьшают собственные радиочастотные помехи.

3) В качестве фазового выходного контроллера следует использовать твердотельное реле произвольного типа.

* Коэффициент мощности:

В электротехнике коэффициент мощности системы переменного тока определяется как отношение реальной мощности, протекающей к нагрузке, к полной мощности в цепи, и является безразмерным числом в замкнутом интервале. от -1 до 1.Если не указано иное, мощность нагрузки обычного продукта — это полная мощность (включает как активную, так и реактивную мощность). Но общая характеристика индуктивной нагрузки часто дает величину активной мощности. Для Например, несмотря на то, что люминесцентная лампа имеет маркировку от 15 до 40 Вт (ее активная мощность), ее балласт потребляет приблизительно 8 Вт мощности, поэтому для расчета общей мощности следует добавить 8 Вт к 15 ~ 40 Вт. Индуктивная часть продукта (т. Е. количество реактивной мощности) можно рассчитать исходя из заданного коэффициента мощности.

Входной управляющий сигнал:

1) Входное управляющее напряжение: входное управляющее напряжение имеет широкий диапазон от 3 до 32 В.

2) Входной управляющий ток: входной ток SSR постоянного тока и однофазных SSR переменного тока обычно составляет около 10 мА, а входной ток трехфазных SSR переменного тока обычно составляет около 30 мА, который также можно настроить на менее 15 мА. .

3) Управляющая частота: рабочая частота управления твердотельных реле переменного тока обычно не превышает 10 Гц, а период управляющего сигнала твердотельного реле постоянного тока должен быть более чем в пять раз больше суммы «времени включения» и «времени выключения». «.

Метод установки:

Во многих случаях мощность нагрузки ограничивает то, устанавливается ли SSR на печатной плате, панели или на DIN-рейке.

Температура окружающей среды:

Когда реле находится во включенном состоянии, оно выдерживает рассеиваемую мощность P = V (падение напряжения в открытом состоянии) × I (ток нагрузки), и это сильно влияет на нагрузочную способность SSR по температуре окружающей среды и собственной температуре. Если температура окружающей среды слишком высока, нагрузочная способность SSR неизбежно соответственно снизится, кроме того, переключатель SSR может выйти из-под контроля или даже постоянно работать. поврежден.Следовательно, необходимо установить определенный запас в соответствии с фактической рабочей средой и выбрать подходящий размер радиатора, чтобы обеспечить условия отвода тепла. Для токов нагрузки более 5А следует использовать радиатор. быть установлен. Для токов выше 100 А радиатор и вентилятор должны быть оборудованы для сильного охлаждения. Если реле SSR работает при высоких температурах (40 ° C ~ 80 ° C) в течение длительного времени ток нагрузки может быть уменьшен в соответствии с максимальным выходным током и кривой температуры окружающей среды, предоставленной производителем для обеспечения нормальной работы, а ток нагрузки обычно регулируется в пределах 1/2 от номинальное значение.

* Коэффициент снижения номинальных характеристик:

В таблице ниже показан рекомендуемый коэффициент снижения номинального выходного тока твердотельных реле, применяемых к различным нагрузкам при комнатной температуре (допустимая перегрузка и импульсный ток нагрузки). считается).

Есть два способа использования коэффициента снижения мощности:

1) Номинальное значение тока твердотельного реле может быть выбрано в соответствии с коэффициентом снижения мощности в различных средах и различных типах нагрузки.Номинальный ток реле SSR равен значению продолжительного тока нагрузки, разделенному на коэффициент снижения номинальных характеристик.

2) Если выбрано твердотельное реле и тип нагрузки или изменения окружающей среды, ток нагрузки следует регулировать в зависимости от кривой нагрузки и коэффициента снижения мощности в определенных условиях. Настроенный ток, умноженный на коэффициент снижения мощности, должен быть ниже номинального значения твердотельного реле.

Кроме того, когда SSR используются в приложениях, требующих более частой работы, более длительного срока службы и более стабильной надежности, коэффициент снижения мощности необходимо дополнительно умножить на 0.6 на основании данных таблицы. Однако ток нагрузки не должен быть ниже минимального выходного тока твердотельного реле, иначе реле не включится или состояние выхода изменится. быть ненормальным.

§9. Внимание при использовании или установке твердотельных реле

1) Фактические условия применения продукта должны полностью соответствовать требованиям к параметрам и характеристикам твердотельных реле.

2) SSR не следует использовать в приложениях с большим количеством компонентов с низким или высоким уровнем гармоник (например, несколько наборов нагрузок на выходе инвертора необходимо переключать отдельно).Если твердотельное реле используется в инверторе в качестве электронного переключателя, из-за высших гармоник твердотельные реле не смогут надежно переключаться, и RC-цепь внутри реле SSR будет взорвана из-за перегрева.

3) Реле SSR следует держать вдали от источников сильных электромагнитных помех и источников радиопомех, чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу SSR, избегая потери управления.

4) За исключением твердотельного реле с номинальным током 1 ~ 5A, которое может быть непосредственно установлено на печатной плате, другие твердотельные реле должны быть оборудованы соответствующими радиаторами.Термопасту следует нанести между опорной пластиной SSR и радиатором и плотно завинтить, чтобы они были близко друг к другу для оптимального отвода тепла. Или установите переключатель контроля температуры рядом с объединительной панелью реле SSR, и точка контроля температуры обычно устанавливается между 75 ° C и 80 ° C.

5) Когда входное напряжение входного управляющего сигнала слишком велико и превышает номинальный параметр SSR, входной резистор можно подключить последовательно к входной цепи, чтобы уменьшить превышение значения.Точно так же, когда входной ток слишком велик, шунтирующий резистор можно подключить параллельно входному порту.

6) Управляющий сигнал и источник питания нагрузки должны быть стабильными, а колебания не должны превышать 10%, в противном случае следует принять меры по регулированию напряжения.

7) При использовании твердотельного реле для управления первичной цепью трансформатора следует учитывать влияние переходного напряжения вторичной цепи на первичную цепь. Кроме того, поскольку ток асимметричен в обоих направлениях, трансформатор также может генерировать импульсные токи, вызванные насыщением.В этом случае осциллограф можно использовать для измерения пускового тока и напряжения, которые могут быть вызваны, чтобы можно было выбрать соответствующие SSR и меры защиты.

8) Выход твердотельного реле не полностью изолирован, когда мощность нагрузки подается на выходные клеммы, даже если твердотельное реле не работает, на выходных клеммах будет некоторый ток утечки, который должен это следует учитывать при использовании и проектировании схемы. Во время технического обслуживания обслуживающий персонал должен отключить источники питания перед проверкой выходной цепи.

9) Если твердотельное реле необходимо заменить из-за неисправности, рекомендуется использовать реле SSR той же модели или технических параметров, чтобы оно соответствовало исходной схеме применения и обеспечивало надежную работу системы.

§10. Внимание при тестировании твердотельных реле

1) Прежде чем приступить к тестированию, необходимо знать взаимосвязь между выходным током и температурой корпуса (температурой окружающей среды), чтобы избежать необратимого повреждения твердотельного реле из-за перегрузки, поскольку номинальный выходной ток будет падать, когда кейс повышается температура или нет радиатора.

2) При тестировании напряжения включения и выключения DC-SSR входное напряжение не может оставаться в состоянии между включением и выключением слишком долго, в противном случае потребление мощности выходной клеммы возрастет. резко и перегорает выходные коммутационные компоненты.

3) Не увеличивайте произвольно скорость действия во время теста (обычно один период входного сигнала должен более чем в 5 раз превышать сумму времен включения / выключения), в противном случае реле SSR не будет работать из-за большого динамических потерь переключения, или даже компоненты переключения выхода будут выгорены.

4) Твердотельные реле не могут обеспечить полную изоляцию между выходными клеммами в выключенном состоянии, и там будет определенный ток утечки на выходе. Когда выдерживаемое напряжение диэлектрика и сопротивление изоляции проверяются при более высоком напряжении, он подвержен поражению электрическим током, поэтому сопротивление изоляции или выдерживаемое напряжение не должны проверяться на выходных клеммах.

Руководство по выбору электромеханических реле

: типы, характеристики, применение

Электромеханические реле — это переключатели с электрическим приводом, используемые для изоляции цепей или батарей, обнаружения неисправностей в линиях передачи и распределения и управления цепью высокой мощности с использованием сигнала малой мощности.Простые реле состоят из магнитного сердечника, намотанного на проволочную катушку, подвижного якоря, прикрепленного к железному ярму, и одного или нескольких наборов контактов. Когда электрический ток проходит через катушку, он генерирует магнитное поле, которое активирует якорь, тем самым перемещая контакты, чтобы установить или разорвать соединение.

На схеме ниже показаны части реле и его работа. Реле слева выключено, это означает, что на катушку не течет ток. Реле справа включилось из-за подачи питания на катушку и последующего перемещения якоря и контакта.

Кредит изображения: Электроника в Meccano

Типы

Электромеханические реле можно классифицировать как по применению, так и по конструкции устройства.

Герконовые реле

Реле

состоит из одного геркона, заключенного в соленоид. Контакты переключателя расположены внутри стеклянной или керамической трубки для защиты от коррозии и состоят из магнитного материала, на который влияет поле соленоида.Герконовые переключатели способны к быстрому переключению и потребляют очень мало энергии от схемы управления, но могут потребовать более частого обслуживания из-за намагниченных язычков, застрявших в положении «включено».

Герконовые реле в открытом и закрытом положениях. Изображение предоставлено: National Instruments

Реле высокого напряжения и тяжелых условий эксплуатации

Реле для тяжелых условий эксплуатации часто используются для управления машинами и других промышленных приложений.Они изготовлены из прочных, долговечных материалов и часто используются для управления стартерами и другими компонентами.

Реле

, предназначенные для работы с высоким напряжением и высокой частотой, имеют прочную изоляцию и используют прочные материалы, чтобы увеличить срок службы контактов и выдержать интенсивное использование. Обычно они могут выдерживать скачки напряжения в несколько киловольт (кВ).

Конструкция реле высокого напряжения. Изображение предоставлено: TE Connectivity

Реле для аэрокосмической промышленности / MIL-SPEC

Реле

могут изготавливаться для аэрокосмического и оборонного применения, а также могут соответствовать ряду U.С. военные стандарты (MIL-SPEC). Общие стандарты для реле включают MIL-PRF-39016, M83536 и M83726.

Технические характеристики

Крепление

Электромеханические реле могут быть установлены различными способами.

Кронштейн (или фланец) Установленные реле снабжены фланцем для монтажа. Фланец обычно устанавливается путем прикручивания устройства к соответствующему фланцу, который затем приваривается к соответствующей стене.
DIN-рейка Устройства, смонтированные на , оснащены фиксатором, который можно установить на DIN-рейку. DIN-рейки — это монтажные устройства, стандартизированные Немецким институтом норм и правил (DIN).
Монтаж на панели Реле изготавливаются для монтажа на электрическую панель.
PCB Реле монтируются на печатных платах (PCB) с использованием сквозных контактов или технологии поверхностного монтажа (SMT).
Реле Socket монтируются на печатные платы с помощью штыревых разъемов.

Технические характеристики коммутатора

База данных GlobalSpec SpecSearch содержит информацию о переключателе реле, включая количество полюсов и ходов.

Поляки

Термин «полюс» описывает количество отдельных цепей, управляемых переключателем. Количество цепей, управляемых реле, определяет количество контактов переключателя, которое, в свою очередь, определяет полюса, необходимые для замыкания или размыкания контактов.Выключатели обычно имеют от одного до четырех полюсов.

На приведенных ниже изображениях слева направо показаны однополюсный (SP), двухполюсный (DP) и трехполюсный переключатель (3P). Обратите внимание, что на последнем изображении переключатель подключен к трем отдельным цепям и имеет три контакта.

Броски

Также важно учитывать ходы релейного переключателя или количество различных положений, в которых он может находиться.

Переключатели простого хода (ST) разомкнуты в одном положении и замкнуты в другом.Например, однополюсный однопозиционный переключатель (SPST) представляет собой простой двухпозиционный переключатель, такой как выключатель света. Двухполюсный однопозиционный переключатель (DPST) — это двухполюсный переключатель, который размыкает и замыкает два контакта одним движением.
Двухпозиционные переключатели (DT) — это устройства двустороннего действия. Реле двойного действия имеют три контакта и два положения: в первом положении контакты 1 и 2 находятся в контакте, а третье остается разомкнутым. Во втором положении это соединение обратное к контактам 2 и 3.

Контакты

Технические характеристики контактов, включая ориентацию контактов и максимальные номиналы, важны при выборе электромеханических реле.

Ориентация контактов относится к положению переключателя, когда катушка реле не находится под напряжением. Как следует из названия, нормально разомкнутый переключатель (NO) разомкнут в состоянии покоя, без напряжения; когда через реле проходит ток, переключатель замыкается.Таким образом, нормально замкнутый переключатель (NC) имеет обратное значение: замкнут в состоянии покоя и разомкнут при включении. Перекидные переключатели содержат контакты как нормально разомкнутого, так и нормально замкнутого типа.

Контакты

часто рассчитаны на прием максимально допустимого тока при указанном тепловыделении и окружающих условиях. Максимальный ток иногда называют максимальным коммутируемым напряжением (выраженным в вольтах) или максимальным коммутируемым током.

Скорость

Характеристики скорости реле включают время включения и время отключения.Время включения — это время, необходимое переключателю для срабатывания и замыкания контакта, а время отключения — это количество времени, необходимое для размыкания и размыкания контакта. Скорость переключения обычно измеряется и указывается в миллисекундах. У более высокоскоростных устройств есть несколько преимуществ перед низкоскоростными. В приложениях с низким напряжением высокоскоростные реле снижают шум, в то время как в приложениях с высоким напряжением быстрые переключатели уменьшают искрение и возможность физического повреждения.

Характеристики

Электромеханическое реле может иметь один или несколько специальных атрибутов.

Трансформируемые контакты по существу имеет регулируемую ориентацию контактов. Например, нормально разомкнутый контакт можно перенастроить на нормально замкнутый и наоборот.
Чувствительные к току / напряжению Реле могут указывать, когда превышен максимальный порог тока или напряжения.
Реле с расширяемыми деками допускает добавление дополнительных полюсов переключателя.
Искробезопасные реле не создают искр или других тепловых эффектов в условиях, которые могут воспламенить газовую смесь.Они часто используются во взрывозащищенных приложениях.
Push-to-test Устройства допускают ручное управление с помощью кнопки для проверки цепи реле.
Реле с выдержкой времени имеют регулируемые скорости, что позволяет выдерживать время включения или отключения с задержкой.

Стандарты

BS EN 61810-1 — Электромеханические элементарные реле — Часть 1: общие требования

SAE AS5363 — Общие технические условия для электромеханического контроллера мощности / реле

Список литературы

National Instruments — Как выбрать правильное реле

Кредиты изображений:

OMEGA Engineering, Inc.