Оптоэлектронное реле постоянного тока

Оптоэлектронное реле постоянного тока

Наша промышленность производит большое количество комплектующих и радиокомпонентов, основная цель данной статьи познакомить радиолюбителей с некоторыми особенностями оптоэлектронных реле средней мощности, производимых ЗАО “Протон-Импульс”. Приведенные в ней сведения будут полезны всем радиолюбителям, использующим или разрабатывающим различные тиристорные и транзисторные коммутаторы силовых цепей. Представление о системе обозначений и номенклатуре выпускаемых реле дает таблица 1. Более подробные сведения о них можно найти на сайте производителя [1].

Все оптоэлектронные реле можно разделить на две основные группы: переменного тока с силовыми элементами на симисторах и тринисторах, однополярные и двуполярные постоянного тока с IGBT или МОП-транзисторами в силовых цепях. Их принципиальное различие в том, что для реле переменного тока характерна частичная управляемость — разрыв силовой цепи всегда происходит только при нулевом значении тока. Это создает определенные преимущества при индуктивной нагрузке, устраняя импульсы перенапряжения, возникающие при выключении. Использовать такие реле в цепях постоянного тока весьма затруднительно. А вот двуполярные реле постоянного тока способны коммутировать и переменный ток.

Одним из критериев выбора реле для конкретного применения может служить мощность, рассеиваемая на его силовом элементе. При работе в цепях переменного тока напряжением 220. 380В и токах более нескольких ампер тиристоры по этому показателю в 3. 5 раз лучше IGBT. Отношение мощности, рассеиваемой на IGBT и на МОП-транзисторах, приблизительно равно численному значению тока в амперах.

Реле переменного тока

Среди тиристорных реле имеются:

  • однофазные нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые на ток 1. 100А;
  • трехфазные нормально-разомкнутые на ток 10. 100А;
  • одно, двух и трехфазные реверсивные на ток 10. 40А со встроенной защитой от межфазного замыкания и мгновенного реверса;
  • сдвоенные на ток 1А и более с независимым управлением, с общей точкой на выходе и без нее.

Класс реле по пробивному напряжению выхода может быть от четвертого (не менее 400В) до двенадцатого (не менее 1200 В), а допустимое пиковое значение напряжения изоляции между входными и выходными токоведущими цепями и тепло отводом 1500 или 4000В. В реле с индексом ТМ предусмотрен контроль нулевой фазы коммутируемого напряжения (они включаются только при близком к нулю мгновенном значении этого напряжения, что уменьшает создаваемые помехи). Реле с индексом ТС этим свойством не обладают.

Рис.1.

Цепи управления реле бывают токовыми (рис. 1,а, номинальный ток — 10. 25 мА) или потенциальными (рис. 1,6 — постоянное напряжение 4. 7 или 3. 30В, рис. 1,в — переменное 6..30 или 110. 280В). С токовым управлением выпускают только однофазные и двуканальные реле, с потенциальным — всех видов. В различных модификациях место резистора R1 (см. рис. 1 ,б и в) может занимать стабилизатор тока, а «гасящий» конденсатор С1 (см. рис. 1,в) — отсутствовать. Если в реле (например, многофазных) имеется несколько излучающих диодов, они могут быть соединены последовательно или параллельно.

Тиристорные структуры весьма чувствительны к превышению допустимого напряжения, что ведет к необратимым пробоям. Основной прием защиты выхода реле — шунтирование его варистором. Рекомендуются варисторы СН2-1, СН2-2 с коэффициентом нелинейности более 30 и энергией рассеивания 10. 114Дж.

При выборе следует исходить из того, что классификационное напряжение варистора (при котором ток через него достигает 1 мА) должно превосходить амплитудное значение коммутируемого и быть ниже пробивного напряжения тиристоров. Необходимо обязательно учитывать возможную нестабильность и технологический разброс этих параметров. При прочих равных условиях для коммутации большего тока требуются реле более высокого класса по напряжению. Это связано с зависимостью напряжения на варисторе от тока.

Еще одна особенность тиристорных структур — чувствительность к скорости нарастания напряжения (dU/dt), приложенного к закрытому прибору. Превышение критической скорости приводит к его несанкционированному открыванию. Большие значения dU/dt возможны при подаче напряжения в цепь нагрузки в момент, близкий к максимуму синусоиды. Они могут быть вызваны импульсными помехами в коммутируемой цепи или скачками напряжения при разрыве цепи нагрузки индуктивного характера. Чтобы уменьшить dU/dt и предотвратить нежелательные последствия, выходы тиристорных реле шунтируют демпфирующими RC-цепями, номиналы элементов которых подбирают экспериментально. Обычно они лежат в пределах 20. 50 Ом и 0,01 . 0,1 мкФ.

Дополнительное средство повышения устойчивости реле к скачкам напряжения — включенный последовательно с нагрузкой реактор задержки. Он представляет собой катушку индуктивности, намотанную на магнитопроводе с высокой магнитной проницаемостью и прямоугольной петлей гистерезиса. При рабочих токах магнитопровод насыщен, индуктивность реактора мала и он не влияет на происходящие процессы. Растущая с уменьшением тока индуктивность замедляет его изменение и задерживает переполюсовку напряжения, помогая закрыванию тиристора.

Снижая скорость нарастания тока на начальной стадии включения тиристора, реактор способствует более равномерному распределению тока по сечению полупроводникового кристалла, что предотвращает локальные перегревы. Это особенно важно при работе реле с индексом ТС на емкостную или активную нагрузку или в режиме фазоимпульсной регулировки мощности. К тому же реактор, увеличивая импеданс цепи нагрузки, повышает эффективность варисторной защиты. Для тиристоров, работающих на индуктивную нагрузку, существует опасность перегрузки по току из-за асимметрии моментов включения в положительном и отрицательном полупериодах, приводящей появлению постоянной составляющей протекающего тока, насыщению магнитопроводов нагрузки, а следовательно — к сверхтокам.

Токовая перегрузка бывает связана и с насыщением магнитопроводов индуктивных нагрузок (трансформаторов на холостом ходу, управляющих обмоток контакторов) при совпадении направления их остаточной и создаваемой током в момент включения намагниченности. Вызванный этим пусковой ток может в десятки раз превышать номинальный, причем случай включения в момент перехода фазы напряжения через ноль — наихудший. Оптимально включать тиристор в максимуме напряжения или «мягко» запускать его, начиная с малых углов проводимости. Для работы на индуктивную нагрузку рекомендуется применять реле с индексом ТСИ, рассчитанные на повышенный ударный ток.

Асимметрия моментов включения может быть следствием различия напряжения включения тиристоров в разной полярности. Оно играет существенную роль, если амплитуда коммутируемого напряжения незначительно превышает напряжение включения тиристора (5. 15В). Асимметрия возникает и при некорректном фазоимпульсном управлении реле, а также при открывании тиристора не в каждом полупериоде из-за того, что обратное напряжение пересекает «окно» включения слишком быстро. Последний фактор — один из главных, ограничивающих частоту коммутируемого напряжения (обычно — не более 500 Гц). Работа на емкостную нагрузку характеризуется возможностью больших скачков тока в силовой цепи и воздействием на тиристор напряжения, достигающего удвоенной амплитуды коммутируемого.

Пусковой бросок тока возникает, если реле включают при ненулевой фазе коммутируемого напряжения. Подключение к сети переменного тока 220В 50 Гц разряженного конденсатора емкостью 100 мкФ способно вызвать бросок тока амплитудой до 31000А. Скорость нарастания тока в нагрузке индуктивностью 1 мкГн достигает 310А/мкс при предельно-допустимом для тиристоров значении 20. 160 А/мкс.

Так как напряжение включения тиристора отлично от нуля (как отмечалось выше — 5. 15В), броски тока возникают в каждом полупериоде коммутируемого напряжения. При емкости нагрузки 100 мкФ амплитуда таких бросков — 500. 1500А. Они порождают значительные электромагнитные помехи и мощные высокочастотные составляющие в спектре тока нагрузки. Последние очень опасны для некоторых конденсаторов, вызывая их перегрев и пробои. Поэтому для работы на емкостные нагрузки следует применять реле с контролем перехода фазы напряжения через ноль и с малым напряжением включения, например, с индексом ТМК, у которых нормированы напряжения включения (4 В) и выключения (10 В).

Известно, что после спада тока до нуля и выключения тиристора емкость нагрузки остается заряженной до напряжения, близкого к амплитуде коммутируемого. В следующем полупериоде к закрытому тиристору будет приложена сумма этого напряжения и сетевого противоположной полярности, которая может достичь удвоенной амплитуды, например, при напряжении всети380В ±10% — 1170В. В этих условиях реле даже наивысшего, двенадцатого класса по напряжению будет работать на пределе своих возможностей и его не удастся защитить от пробоя варистором.

В подобных случаях целесообразно использовать реле не только включаемые, но и выключаемые при нулевом напряжении, например, двуполярные постоянного тока. Это устраняет перегрузки по напряжению, значительно расширяет рабочий диапазон частот, однако несколько ухудшает энергетические показатели. Для работы на частотах до 1 кГц разработаны образцы реле серии 5П 66, ведутся работы по расширению их частотного диапазона до десятков килогерц.

Рис.2.

На рис. 2 показана схема использования однофазного реверсивного реле U1 для изменения направления вращения однофазного электродвигателя М1 с фазосдвигающим конденсатором С1, а на рис.3 — двухфазного реле для управления трехфазным двигателем. Коммутирующие элементы реле условно изображены в виде симисторов, хотя в некоторых случаях это — соединенные встречно-параллельно тринисторы.

Цепи управления реле на схемах не показаны. Они должны быть устроены таким образом, чтобы исключить одновременную подачу сигналов на открывание симисторов VS1 и VS2 (см. рис.2) или VS1 и VS4, VS2 и VS3 (см. рис.3). В любой момент должен быть открыт только один из каждой пары. Тем не менее, из-за выключения симисторов только при нулевом токе, после подачи сигнала реверса, некоторые из них все же могут оказаться открытыми одновременно. В однофазном устройстве это приведет к разрядке фазосдвигающего конденсатора С1 через симисторы, в трехфазном — к межфазному замыканию. Для исключения подобных ситуаций в реверсивных реле предусмотрена аппаратная задержка включения на 20. 30 мс, благодаря чему при частоте сети более 40 Гц и «мгновенном» реверсе открытые симисторы успевают закрыться.

Есть и другие причины, по которым тиристоры иногда включаются одновременно. Например, скорость нарастания напряжения, подаваемого с помощью электромагнитного пускателя, может оказаться выше критической для двух последовательно соединенных приборов. Демпфирующие RC-цепи в данном случае почти не помогают, так как зашунтированы чрезвычайно низким импедансом питающей сети. Большие значения dU/dt могут быть вызваны импульсными помехами или коммутационными бросками напряжения.

Рис.3.

Предусмотренные в устройстве по схеме, показанной на рис.3, катушки индуктивности L1, L2 во взаимодействии с конденсаторами С1-С4 уменьшают скорость нарастания напряжения, снижая вероятность межфазного замыкания. Кроме того, их индуктивность ограничивает скорость нарастания тока, большие значения которой разрушительны для тиристоров.

Однако ни демпфирующие цепи, ни катушки индуктивности не гарантируют невозможности межфазных замыканий. Общепринятый метод защиты тиристоров от их последствий (его рекомендуют для своих изделий, например, фирмы Motorola, Siemens, Opto-22) — установка токоограничительных резисторов R1 (см. рис.2) и R1, R2 (см. рис.3). Их номиналы выбирают такими, чтобы ток межфазного замыкания не превысил допустимого для используемого реле ударного тока. Длительность его протекания не превышает половины периода сетевого напряжения. С последствиями установки ограничительных резисторов — уменьшением напряжения на обмотках электродвигателя и необходимостью отвода выделяющегося тепла — приходится мириться.

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока с выходными цепями на IGBT и МОП-транзисторах бывают одно и двуполярными. В последних два выходных транзистора соединены встречно-последовательно. Для МОП-транзисторов это необходимо, чтобы закрытый канал одного из них препятствовал протеканию тока через смещенный в прямом направлении шунтирующий диод второго (такие диоды обязательно присутствуют в МОП-структуре). В структуры IGBT диоды приходится вводить специально, но уже для пропускания тока, протекающего в обратном для транзистора направлении.

Отметим, что выпускаются и так называемые многоканальные реле постоянного тока с различными сочетаниями нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых выходных цепей. Применяя их, следует учитывать, что нормально-замкнутыми выходные цепи становятся только после подачи на реле напряжения питания от источника, гальванически связанного со входами управления. Остаточное напряжение на выходе однополярных реле на МОП-транзисторах в открытом состоянии зависит от сопротивления канала последних при температуре 25 °С, находящегося в пределах от единиц миллиом у низковольтных до единиц ом у высоковольтных транзисторов. С повышением температуры кристалла до предельной (150 °С) это сопротивление возрастает приблизительно в два раза.

У двуполярных реле на МОП-транзисторах остаточное напряжение больше. Оно складывается из падений напряжения на сопротивлении канала одного транзистора и на прямосмещенном диоде, зашунтированном сопротивлением канала второго транзистора. Вольтамперная характеристика выходной цепи таких реле во включенном состоянии при малом токе практически линейна, затем постепенно переходит в характеристику диода. Точка перегиба лежит в области 100. 200А у низковольтных реле и единиц ампер — у высоковольтных. Элементами управления выходными транзисторами в реле серий 5П 20 (однополярных) и 5П 19 (двуполярных) служат фотовольтаические оптроны с выходным током порядка единиц микроампер. По этой причине зарядка емкости затвор-исток МОП-транзисторов происходит довольно медленно, что приводит к задержке включения реле на десятки миллисекунд. Задержка выключения значительно меньше (не более 1 мс), так как предусмотрены специальные тиристорные узлы разрядки упомянутой емкости.

Для быстродействующих реле характерны задержки включения/выключения в единицы микросекунд, но им необходим дополнительный источник питания цепей управления. У реле различных типов этот источник должен быть гальванически связан в выходом или входом реле. Реле с питанием по входу серий 5П 57 (двуполярные) и 5П 59 (однополярные) при задержках включения/выключения в единицы микросекунд способны переключаться с частотой не выше 10. 20 Гц, так как используемые в них фотовольтаические оптроны не могут достаточно быстро восполнить рассеянную при выключении энергию.

Однополярные реле с питанием по выходу серии 5П40 могут работать на частоте коммутации в десятки кГц. Для их питания требуется изолированный от входных цепей источник напряжения 10. 15В. Аналогичные параметры имеют и реле с питанием по входу серии 5П 62, однако к ним требуется подключить несколько внешних элементов, номиналы которых выбирают исходя из конкретных условий.

В принципе, как IGBT, так и МОП-транзисторы способны выдерживать, не выходя из строя, лавинный пробой. Однако допустимая энергия пробоя невелика (десятки-сотни миллиджоулей) и вероятность отказа вполне реальна. Отсюда следует необходимость защиты от бросков напряжения в силовой цепи. Для двухполярных реле, коммутирующих цепи переменного тока, справедливо все сказанное выше о защите тиристорных реле. Защитой однополярных реле может служить стабилитрон или варистор, шунтирующий выход.

Распространенный способ защиты от высоких напряжений, возникающих при отключении индуктивной нагрузки, — шунтирование ее диодом в обратной полярности. Ток I, протекавший через нагрузку до разрыва цепи, в этом случае спадает по экспоненте с постоянной времени L/r, где:

  • L и г — соответственно индуктивность и сопротивление нагрузки.

Часть энергии W = LI 2 /2, запасенной в индуктивности нагрузки, рассеивается на ее активном сопротивлении, другая — на шунтирующем диоде. Можно показать, что при малых значениях r основная доля рассеиваемой энергии приходится на диод. Это вызывает перегрузку последнего по импульсной, а при высоких частотах коммутации — и по средней рассеиваемой мощности. Если предельно-допустимое напряжение транзистора Uдоп значительно выше коммутируемого Uком, режим работы защитного диода существенно облегчит включение последовательно с ним резистора номиналом R 2 / 2(R + r). Следовательно, при частоте коммутации fком мощность резистора должна быть не менее РR = (RLI 2 / 2(R + r))* fком. Введение резистора дает еще один положительный эффект — уменьшает время выключения нагрузки, так как постоянная времени спада тока в этом случае равна L/(R + r).

Для реле серий 5П 19, 5П 20, как уже отмечалось, характерна задержка включения в десятки миллисекунд, что ограничивает максимальную частоту коммутации значениями 10. 30Гц. Длительность нарастания тока в нагрузке при включении tнар — единицы миллисекунд. В этом интервале на коммутирующем элементе реле рассеивается энергия Wком = Uком*Iком*tнар/6, где:

  • Iком — коммутируемый ток.

Так как длительность спада тока при выключении на порядок меньше tнap, рассеиваемой при этом энергией можно пренебречь. Потенциально опасны для силовых транзисторов реле два режима работы: коммутация стационарной нагрузки с частотой, близкой к предельной, и включение нагрузки с большим пусковым током (например, пусковой ток лампы накаливания более чем в 10 раз превышает номинальный). В первом случае средняя рассеиваемая реле мощность равна Wком* fком + (Rоткр*I 2 ком)/Q, где:

  • Rоткp — сопротивление выходной цепи в открытом состоянии;
  • Q — скважность (отношение периода коммутации к длительности включенного состояния).

Например, на однополярном реле 5П 20.10 П-5-0,6 (предельное напряжение — 60В, ток — 5 A, Rоткp — 0,055 Ом, тепловое сопротивление кристалл — окружающая среда — 40°С/Вт) при токе нагрузки 5 А в постоянно включенном состоянии выделится мощность не более 1,375 Вт, что вызовет приемлемый в большинстве случаев перегрев кристалла относительно среды на 55°С. Однако коммутация той же нагрузки с частотой 10 Гц при скважности 2, напряжении 50В и tнap = 5 мс приведет к возрастанию выделяемой мощности до 2,77 Вт и перегреву кристалла уже на 110°С. Это не позволит реле надежно работать при температуре окружающей среды выше 40°С.

Во втором случае начальное значение тока нагрузки значительно больше номинального, поэтому энергия включения Wвкл может превысить допустимую для транзисторов реле. Так как с уменьшением tнap энергия включения уменьшается пропорционально, инерционные нагрузки целесообразно коммутировать с помощью быстродействующих реле, например, серий 5П 57, 5П59.

Как отмечалось выше, реле серии 5П 62 для работы на частоте коммутации более 10. 30 Гц требуют подключения дополнительных внешних элементов. Как и у реле серий 5П 57 и 5П 59, их внутренний источник напряжения питания цепи управления выходным транзистором — низкой средней мощности и не может быстро восполнить энергию, израсходованную при разрядке емкости затвора транзистора. Для устранения этого недостатка и предназначен внешний конденсатор, через который при выключении выходного транзистора в цепь управления от источника коммутируемого напряжения «накачивается» дополнительная энергия. Оптимальная емкость конденсатора зависит от условий работы реле, в частности, от коммутируемого напряжения. Поэтому внутрь реле он введен быть не может.

При каждом включении входного транзистора конденсатор разряжается через цепь управления затвором с рассеиванием энергии C-U 2 /2. Если частота коммутации достаточно велика, дополнительная мощность, выделяющаяся в реле, достигает неприемлемой величины. Для ее уменьшения служат резистор, на котором рассеивается значительная часть запасенной конденсатором энергии, и стабилитрон. Напряжение стабилизации последнего выбирают таким, чтобы при минимальном значении коммутируемого напряжения конденсатор зарядился лишь до 15В.

Тепловой режим реле

Для реле, эксплуатируемых без теплоотвода, максимальный коммутируемый ток нормируют исходя из предельной температуры кристаллов силовых элементов Ткр.макс (125°С — для тиристоров, 150°С — для транзисторов) при температуре окружающей среды Токр = 25°С. Тот же параметр реле с теплоотводом устанавливают по предельной температуре кристалла при температуре теплоотвода Тто = 75°С для тиристорных реле и Тто = 90°С — для транзисторных. Последние два значения выбраны из достаточно произвольного условия равенства теплового сопротивления внешнего теплоотвода Rто «эквивалентному» тепловому сопротивлению кристалл — теплоотвод Rэкв. Следует иметь в виду, что в справочных данных многофазных реле тепловое сопротивление обычно указано из расчета «на фазу», поэтому «эквивалентное» сопротивление, например, трехфазного реле в три раза меньше.

Основное соотношение для тепловых расчетов: Toкp + P(Rто + Rэкв Главная

Твердотельное реле: принцип работы и схема устройства

Твердотельное реле может отличаться по внешнему виду, однако принцип работы у них один и тот же Этот современный полупроводниковый элемент, имеющий в своем составе особо мощные силовые ключи на тиристорах, симисторах, или же транзисторах силовых. Такие реле самый подходящий вариант для замены обычных классических электромагнитных пускателей и контакторов, так как они обеспечивают наиболее надежный и безопасный способ подключения.

Твердотельное реле своими руками: схема подключения

Элементная база данного радиоэлектронного модуля, в не независимости от производителя, можно сказать относительна постоянна, иногда только имеются небольшие отличительные моменты.

Входная цепь устройства состоит из привычного сопротивления, которое соединено последовательно с общим оптическим изолятором, или же обладает более сложной конструкцией, имеющей в своем составе регулятор тока и защиту от обратной полярности.

Свойства устройства:

  • Оптическая развязка обычно обеспечивает изоляцию между разными цепями электронного модуля;
  • Переключающая цепь осуществляет подачу напряжения на нагрузку;
  • Триггерная цепь ответственна за обрабатывание входного сигнал и переключения его на выход;

С помощью схемы можно без ошибок подключить твердотельное реле

Защитная цепь механизма может как иметь свободное подключение, так и быть внутри устройства.

Защита твердотельного реле

Твердое реле можно, не только купить, но и попробовать изготовить самостоятельно. Работы по его сборке не трудные, и практически каждый радиолюбитель в состоянии сделать для себя простой вариант конструкции.

Особенностями такой самодельной конструкции можно назвать следующие позиции:

  • Управляющее напряжения в диапазоне от 3 В до 30 В тока постоянного;
  • Выходное напряжение подключений от 115 В до 280 В;
  • Минимальный рабочий ток предполагается от 50 мА;
  • Мощность выходная 400 Вт.

Если вам нужно использовать устройство при коммутации токов, которое будет выше 2 ампер, то нужно предусмотреть возможность охлаждения прибора с помощью радиатора. Во время управления асинхронными двигателями параметры запаса по току следует увеличить до 10 раз.

Удобное твердотельные реле: принцип работы и схема включения

В системах автоматик для управления силовыми соединениями с помощью низковольтных сигналов применяют коммутаторы, которые называются реле. Эти элементы могут быть самых разных устройств и видов.

Наиболее простые электромагнитные реле обычно содержат контакты и обмотку на сердечнике. Во время подачи на обмотку напряжения в сердечниках возникают магнитные поля, притягивающие контакты. Они либо размыкают, либо замыкают цепь нагрузки. Вместе с электромагнитными, сегодня, частое применение находят изделия нового поколения, которые обладают рядом преимуществ – твердотельные реле.

Главным преимуществом твердотельного реле можно считать отсутствие механических деталей и узлов, которые обычно подвержены износу.

Кроме того, можно отметить следующие положительные факторы использования прибора:

  • Отключение и включение нагрузки осуществляется лишь в случае прохождения напряжения через ноль;
  • Не создается электрических помех в процессе работы;
  • Большой диапазон рабочего напряжения;
  • Отличный уровень изоляции, существующий между управлением и нагрузкой;
  • Уверенная механическая прочность.

Также немаловажным фактором, которые отмечают многие пользователи, является отсутствие звуков при коммутации нагрузки.

Рассмотрим, как подключить твердотельное реле к светильнику: структура прибора

Твердотельным реле называется устройство, которое обеспечивает контакт между низковольтной и высоковольтной электрическими цепями.

Ели рассматривать структуру данного прибора, то можно заметить, что большинство моделей похожи между собой. Они имеют лишь незначительные отличия, никак не влияющие на принцип работы устройства, что очень легко проверить.

Перед тем как подключить твердотельное реле к светильнику, предварительно стоит посмотреть обучающее видео

Структура твердотельного реле следующая:

  • Входы,
  • Оптические развязки,
  • Триггерные цепи,
  • Цепи защиты и переключателя.

Входом есть первичная цепь, характеризующаяся наличием резистора, имеющемся на постоянном изоляторе, с последовательным подключением. Основная функция схемы входа состоит в том, чтобы принять сигнал и передаче команду устройству твердотельного реле, коммутирующему нагрузку.

Схема твердотельного реле переменного тока: проверка прибора

В качестве изоляции выходной и входной сети переменного тока используют прибор оптической развязки. Тип данного компонента, влияет на общий вид реле и общий принцип его работы. При обработке входного сигнала, а также, при переключении выхода нужно использовать конструкцию триггерной цепи. Выступает она в роли отдельного элемента, а иногда, входит в состав развязки оптической.

Для того, чтобы можно было подать напряжение на нагрузку используют цепь переключающего типа, включающая транзистор, симистор, и кремниевый диод.

Для обеспечения твердотельному реле защиты от сбоев при работе, а также для устранения возможности возникновения ошибок, используют отдельную защитную цепь. Данное устройство может быть двух видов: внешнего и внутреннего.

Схема твердотельного реле состоит из:

  • Систем контроля;
  • Самого твердотельного реле;
  • Насоса;
  • Двигателя;
  • Трансформатора;
  • Нагревателя.

Для того, чтобы можно было коммутировать индуктивную нагрузку при помощи твердотельного реле нужно увеличить запас переменного тока в 6-9 раз.

Как работает твердотельное реле российского производства

Принцип работы устройства прибора твердотельного реле заключается в размыкании и замыкании контактов, передающих напряжение именно на реле. Для того, чтобы привести в движение контакты, нужно наличие активатора. Такую его роль в твердотельном реле осуществляет полупроводник или, как еще его называют, твердотельный прибор. В устройствах, работающих при переменном токе данную функцию выполняет тиристор или симистор, а в приборах с постоянным, транзистор.

Прибор, характеризующийся наличием ключевого транзистора, называется твердотельным реле. К нему относятся, например, датчики света или движения, которые при помощи транзистора осуществляют передачу напряжения. Между током в катушке и силовыми контактами появляется процесс гальванической развязки, исчезающий в следствие появления оптической цепи.

Область применения твердотельного реле очень широкая. Его принято использовать в том случае, если появляется необходимость коммутировать индуктивную нагрузку.

Твердотельное реле российского производства отличается хорошим качеством и длительным сроком службы

Твердотельное реле применяют в следующих случаях:

  • В системах, где производится регулировка температурных показателей при помощи тэна;
  • Для поддержания постоянной температуры в определенном технологическом процессе;
  • При коммутировании цепей управления;
  • В случае замены пускателей реверсного бесконтактного типа;
  • Управление электродвигателями;
  • Для регулирования уровня и силы освещения.

Кроме того, необходимо знать, что реле твердотельные постоянного тока – используют при работе постоянного электричества в диапазонах от 3 до 30 Вт. Ему характерны высокие удельные характеристики, со светодиодной индикацией, отличающейся высокой надежностью.

Как работает твердотельное реле (видео)

Твердотельные реле переменного тока имеют такие отличия, как низкий уровень помех, отсутствие треска и шума во время работы, пониженное потребление электроэнергии, большая скорость работы.

КРН — контрольные реле напряжения и тока
Оптоэлектронные развязки

Документация:

Контрольные реле напряжения и тока предназначены для контроля состояния устройств автоматики и телемеханики на объектах энергоснабжения. Контрольные реле могут включаться параллельно или последовательно с обмоткой контролируемого реле, в случае отсутствия у последнего свободных контактов.
Конструктивно реле выполнены в корпусах-клеммах, которые устанавливаются на панелях в ряд клеммных зажимов (на рейки старого образца).

Структура условного обозначения контрольных реле напряжения:

Структура условного обозначения контрольных реле тока:

Контрольные реле типа КРН-xxx/0.2 и КРТ-xxx/0.2 выполнены на базе герконовых реле РЭС64 или РЭС55.
Контрольные реле типа КРН-xxx/2 выполнены на базе реле MT2.

Основные параметры КРН-xxx/0.2 и КРТ-xxx/0.2 на базе герконовых реле:

  • Коммутируемые электрические цепи: постоянного и переменного (частотой до 10 кГц) тока
  • Коммутируемый ток: до 200 мА
  • Коммутируемое напряжение: 180 В
  • Контактное сопротивление: не более 0,5 Ом
  • Питание: постоянный и переменный ток
  • Температура окружающей среды: -60…+85 °С
  • Сопротивление изоляции между выводами реле: не менее 500 МОм
  • Испытательное переменное напряжение между входом и выходом: 350 В
  • Испытательное переменное напряжение между контактами: 200 В

Контрольные реле типа КРН-xxx/0.2 выполняются на рабочее напряжение от 3 до 220 В постоянного или переменного тока.

Основные параметры КРН-xxx/2 на базе реле MT2:

  • Коммутируемые электрические цепи: постоянного и переменного (частотой до 10 кГц) тока
  • Коммутируемый ток: 30В/2А, 220В/0.3А
  • Коммутируемое напряжение: 220 В
  • Контактное сопротивление: не более 0,2 Ом
  • Питание: постоянный и переменный ток
  • Температура окружающей среды: -60…+85 °С
  • Сопротивление изоляции между выводами реле: не менее 500 МОм
  • Испытательное переменное напряжение между входом и выходом: 1000 В
  • Испытательное переменное напряжение между контактами: 750 В

Контрольные реле типа КРН-xxx/2 выполняются на рабочее напряжение от 110 или 220 В постоянного тока.

Типы и параметры контрольных реле типа КРТ:

Контрольные реле типа TКРН и TКРТ выполнены на базе твердотельного реле.

Основные параметры твердотельных реле:

  • Коммутируемые электрические цепи: постоянного и переменного тока
  • Коммутируемый ток: до 120 мА
  • Максимальное напряжение коммутации: ±400 В
  • Контактное сопротивление: не более 27 Ом в открытом состоянии, 400 МОм в закрытом состоянии
  • Напряжение изоляции вход\выход: 4000 В
  • Время вкл\откл: 2\0,5 мс
  • Температура окружающей среды: -40…+85 °С, в условиях циклических температурных воздействий в указанных пределах и относительной влажности 98% при температуре +35 °С

Контрольные реле типа ТКРН выполняются на рабочее напряжение от 3 до 220 В постоянного тока.

Типы и параметры контрольных реле типа ТКРТ:

I сраб. = 0,6 I ном. К возвр. = 0,95 — 0,97.
Для ТКРТ-2.0 режим работы — кратковременный с периодом 10 мин и скважностью 0,4.

Опторазвязки ПОЭ-220В

Оптоэлектронные развязки выполнены на базе оптрона LTV 814A с напряжением изоляции 5000 В. Путём изменения параметров входной цепи могут настраиваться на любое напряжение или ток срабатывания. Конструктивно оформлены в тот же корпус, что и контрольные реле.

Основные параметры:

  • Питание: постоянный ток
  • Рабочее напряжение: 3…220 В
  • Рабочий ток: 0,006…0.02 А

Структура условного обозначения оптоэлектронных преобразователей напряжения:

Характеристики оптрона LTV 814A:

Габаритные размеры КРН, КРТ, ТКРН, ТКРТ, ПОЭ-220В:

Вес: 0,09 кг.

Оптоэлектронные реле напряжения ПОЭ-2, ПОЭ-8

Оптоэлектронные реле напряжения предназначены для согласования входных дискретных сигналов напряжением 220В с устройствами сбора дискретных сигналов, для размножения дискретных сигналов.

Входным сигналом реле является напряжение от 0 до 250В.
Выходным сигналом реле является состояние выходного канала замкнуто/разомкнуто.
Реле обеспечивают порог переключения при входном сигнале в пределах 159…170В, а также содержат цепи защиты от наносекундных импульсных помех и микросекундных импульсных помех большой энергии.
Реле имеют время переключения не более 200 мкс (ПОЭ-x-Т1).
Корпус реле имеет крепление для установки на стандартную DIN рейку ТН35 шириной 35 мм, соответствующую ГОСТ Р МЭК 60715-2003.

Область применения:

автоматизированные системы управления и телемеханические комплексы на предприятиях электроэнергетик и других отраслях промышленности.

Оптоэлектронное реле переменного тока.

Амперметр переменного тока
Приветствую, может быть для когото вопрос покажется детским но всёже. При замере тока на.

Расчет электромагнита переменного тока.
Всем доброго времени суток! По работе понадобилось сделать электронигнит..Ну либо доработать уже.

Асинхронные двигатели переменного тока
Всем привет! Есть асинхронный двигатель переменного тока (подозреваю что трехфазный, но не факт).

Измерение переменного тока шунтом
Доброго времени суток! Необходимо измерять переменный ток с помощью шунта и микроконтроллера.

Коммутирование мощной нагрузки переменного тока
Доброго времени суток! Необходимо решить задачу коммутации напряжения трехфазной сети и нагрузки.

Оптоэлектронное реле постоянного тока

Оптоэлектронные однополярные быстродействующие фототранзисторные реле постоянного тока средней мощности 5П40А-2,5-1, 5П40Б-1-4 с малым входным током включения выпускают в пластмассовом корпусе с жесткими пластинчатыми лужеными выводами (рис.1,а).

Реле предназначены для работы в устройствах автоматики. Схема внутренних соединений и цоколевка реле показаны на рис.1,б. В реле 5П40А-2,5-1 использован полевой транзистор VT2 КП922А, а в 5П40Б-1 -4-КП707Д1.

Рис.1.

Основные характеристики при Tокр.ср = 25 o С:

  • Номинальный входной ток включения, мА. 5
  • Входное напряжение, В, при номинальном входном токе включения. 1,1. 1,4
  • Выходное сопротивление в открытом состоянии, Ом, не более, при входном токе 10 мА и выходном коммутируемом напряжении 12В для:

    1. 5П40А-2,5-1 (при выходном коммутируемом токе 2,5 А). 0,3
    2. 5П40Б-1-4(1 А). 1,5

    • Выходной ток в выключенном состоянии, мА, не более, для:

    1. 5П40А-2,5-1 (при выходном коммутируемом напряжении 100 В) . 1
    2. 5П40Б-1-4(400В) . 1
    3. типовое значение . 0,1

    Время включения и выключения, мкс, не более, при номинальном входном токе включения и выходном коммутируемом напряжении 12В. для:

    1. 5П40А-2.5-1 . 20
    2. 5П40Б-1-4. 50

    • Сопротивление изоляции, ГОм, не менее, при измерительном напряжении 500В . 1

    Предельные эксплуатационные значения:

  • Наибольший входной ток, мА . 25
  • Наибольшее входное обратное напряжение, В. 0,8
  • Напряжение питания реле, В . .9. 15 Наибольшее выходное коммутируемое напряжение, В, для:

    1. 5П40А-2,5-1 . 100
    2. 5П40Б-1-4. 400

    • Наибольший выходной коммутируемый постоянный ток, А, для:

    1. 5П40А-2,5-1. 2,5
    2. 5П40Б-1-4 . 1

    • Наибольший выходной коммутируемый импульсный ток, А, при длительности импульсов 10мс для:

    1. 5П40А-2.5-1 . 30
    2. 5П40Б-1-4. 50

    • Напряжение изоляции, В. 1500
    • Рабочий температурный интервал, °С. -45. +80

    Рис.2.

    Типовая схема включения реле 5П40А-2.5-1, 5П40Б-1-4 представлена на рис. 2.

    Общий провод входных сигнальных цепей реле питания микросхемы DD1 (5B) может гальванически отвязанным, так и соединенным с общим проводом выходных цепей и источника питания реле (12В).

    Твердотельные реле

    Твердотельном реле — это специальное устройство оптико-электронное, в котором сигнал управления передается и проходит через оптический канал и включает/выключает очень мощное выходное электронное устройство.

    Область применения оптоэлектронных твердотельных реле очень обширна.

    В последнее время твердотельные реле находят широчайшее применение в различных устройствах электротехнических и изделиях автоматики:

    • используются в цепях постоянного и переменного тока в системах автоматического регулирования приводов электродвигателей;
    • цепях автоматического управления и регулирования приборов и устройств;
    • в качестве контакторов в цепях переменного тока, в импульсных источниках питания, в быстродействующих системах защиты
    • применяются в системах промышленного нагрева, температурного контроля;
    • для промышленного и общественного освещения и т. д.

    Твердотельные реле успешно заменили контактные электромагнитные реле и по многим своим свойствам их превосходят.

    Главные достоинства оптоэлектронных твердотельных реле:

    • достаточно длительный срок службы;
    • высокое быстродействие;
    • в момент подключения отсутствуют электромагнитные помехи;
    • отсутствие дребезга контактов и акустического шума;
    • малое энергопотребление;
    • герметичность всей конструкции;
    • высокая стойкость к ударам и вибрации
    • высокое сопротивление изоляции между входом и выходом;

    Условное обозначение твердотельных реле

    Обозначение твердотельных реле

    Похожие статьи:

    • Схема электронного полива Устройство автоматического полива - схема Устройство для автоматического полива представляет собой электронное реле на транзисторе VT1, база и эмиттер которого соединены с пластинами из токопроводящего материала, воткнутыми в почву на […]
    • Схема работы ламп дневного света Схема работы ламп дневного света 1.Дроссель 2. Слой люминофора 3.Пары ртути 4.Вывода стартёра 5.Электроды стартёра 6.Стеклянная колба стартёра 7.Биметаллический контакт 8.Свечение инертного газа 9.Вольфрамовые нити накала лампы 10.Капля […]
    • Контактор 220 схема подключения Как подключить контактор? Для тех, кто нормально относился к изучению школьного курса физики, не составит особого труда разобраться в схемах подключения различного электрооборудования, включая трехфазные электродвигатели. Они подключаются […]
    • Схема катушки тесла 220 Транзисторная Катушка Тесла В последнее время интерес к Катушкам Тесла все больше, а редкие детали, необходимые для сборки становятся все доступнее широкому кругу людей. В этой статье я хочу подробно описать процесс сборки Транзисторной […]
    • Как обозначается 3 фазы Как определить начала и концы фаз обмотки асинхронного двигателя Напряжения сети и схемы статорных обмоток электродвигателя Если в паспорте электродвигателя указано, например, 220/380 в, это означает, что электродвигатель может быть […]
    • Преобразователь 220 в 9 вольт Радиолюбитель Простой преобразователь напряжения 1,5 – 9 вольт Автор: Beshenyi Город: Житомир, Украина Простой преобразователь напряжения 1,5 – 9 вольт Схема радиолюбительской конструкции очень простого преобразователя постоянного […]
    Смотрите так же:  Узо в подрозетник