Твердотельное реле для коммутации постоянного тока

Оглавление:

Твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы — Волошин Сергей

В №№ 3 и 4 нашего журнала за 2004 год в статье «Отечественным твердотельным реле — быть!» рассматривались вопросы конструкции, технологии, условий применения твердотельных реле переменного тока с оптронной развязкой по цепи управления, выполненных на тиристорных структурах во встречно(параллельном включении. За прошедшее с момента опубликования этой статьи время ряд реле переменного тока, выпускаемых компанией «Электрум АВ», расширился приборами более низкого диапазона мощности.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук , автор научной работы — Волошин Сергей,

Текст научной работы на тему «Твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока»

для коммутации цепей постоянного тока

В №№ 3 и 4 нашего журнала за 2004 год в статье «Отечественным твердотельным реле — быть!» рассматривались вопросы конструкции, технологии, условий применения твердотельных реле переменного тока с оптронной развязкой по цепи управления, выполненных на тиристорных структурах во встречно-параллельном включении. За прошедшее с момента опубликования этой статьи время ряд реле переменного тока, выпускаемых компанией «Электрум АВ», расширился приборами более низкого диапазона мощности.

Новые реле рассчитаны на токи от 5 до 20 А, выпускаются в корпусах для монтажа на печатную плату и отличаются тем, что позволяют коммутировать большие токи без дополнительного теплоотвода. Кроме того, благодаря выходу на встречнов-ключенных тиристорах они имеют высокие значения допустимого пикового напряжения в коммутируемых цепях (до 1200 В) и большую устойчивость к изменению напряжения в закрытом состоянии (до 1000 В/мкс) — в отличие от традиционных реле этого класса, рассчитанных на ток до ЗА и выполненных на си-мисторах (триаках) с напряжением не более 800 В и устойчивостью к ^/& не более 100 В/мкс. Новые реле имеют большую устойчивость к импульсным токам нагрузки (до 10 раз). Также начат выпуск реле в исполнении для монтажа на ЭШ-рейку (рис. 1).

Другой новинкой в классе реле переменного тока являются реле, ориентированные на применение в регуляторах мощности с контролем числа целых волн синусоиды тока в нагрузке (рис. 2).

Эти приборы включают нагрузку в нуле напряжения и пропускают целое число волн N = І 1упр/20 мс I + 1. Минимальная длительность сигнала управления должна быть не менее 200 мкс. Такие приборы выпускаются на токи от 5 до 250 А (однофазные) и от 5 до 120 А (трехфазные). Отдельная модификация таких приборов работает от управляющего сигнала, задаваемого стандартными уровнями 0-20 мА / 4-20 мА / 0-5 мА / 0-10 мА. На рис. 3 показана токовая диаграмма такого реле в режиме регулирования мощности при управлении от стандартного сигнала 0-10 В или токового сигнала 4-20 мА.

Такие приборы обладают всеми преимуществами реле переменного тока, выпускаемых «Электрум АВ» — высокими значения-

Рис. 3. Токовая диаграмма регулятора мощности при управлении от стандартного сигнала 0—10 В или токового сигнала 4—20 мА

ми ударных токов, скоростей нарастания напряжения и тока, пиковых значений напряжения. Эти свойства делают такие реле незаменимыми при построении систем с высокоиндуктивными нагрузками (соленоиды, клапаны, электродвигатели), особенно при работе в сетях с напряжением 380 В.

Однако эта статья будет посвящена другому классу твердотельных реле, выпускаемых «Электрум АВ», а именно реле, предназначенным для коммутации нагрузок в цепях, питаемых постоянным током. Такие устройства, как и реле переменного тока, имеют входные цепи, гальванически изолированные от силовой цепи и позволяющие включать и выключать силовой элемент, выполненный либо на полевом транзисторе с напряжением из ряда 60, 100, 200, 400 В, либо ЮБТ с напряжением 600 или 1200 В. Гальваническая развязка в таких реле может быть выполнена как на оптронной паре, так и с использованием трансформаторной развязки. Входная цепь реле рассчитана на управление реле от источников постоянного напряжения с широким диапазоном входного напряжения (от единиц до сотен вольт). В реле предусмотрена светодиодная индикация включенного состояния и защита входной цепи от переполюсовки.

Рассмотрим работу оптронной гальванической развязки. К входу реле через токовый стабилизатор с током

15 мА, обеспечивающий устойчивость к помехам и возможность работы в широком температурном диапазоне от -60 до +80 °С, подключен инфракрасный светодиод. Свет от него попадает на матрицу инфракрасных фотодиодов, фото-ЭДС которых создает разность потенциалов с уровнем около 10 В, достаточным, чтобы отпереть полевой транзистор или КВТ. Однако, вследствие малого выходного тока (5-10 мкА) такой оптопары, называемой обычно фотоволь-танческим оптроном, накопление заряда на затворе транзистора происходит довольно медленно (до 20 мс) и зависит от типа управляемого транзистора — чем более мощный транзистор, чем выше его входная емкость и заряд затвора, тем дольше продолжается процесс включения реле. Это свойство реле с оптронной развязкой накладывает некоторые ограничения на допустимый характер нагрузки. Это связано с тем, что в процессе отпирания полевого транзистора или ЮБТ входная цепь которого идентична полевому транзистору, сопротивление канала проводимости изменяется на несколько порядков и в начальный момент включения имеет величину в сотни килоом, поэтому для нагрузок с большими пусковыми токами мощность, выделяемая на силовом ключе реле в процессе его включения, может существенно превысить предельно допустимую для прибора, что приведет к его разрушению в худшем случае, либо к существенным потерям энергии и перегреву прибора, что также снижает его надежность и долговечность.

Такая проблема особенно актуальна при работе с высокоиндуктивными нагрузками соленоидного типа (двигатели постоянного тока, преобразовательная техника, мощные источники питания). Для решения проблемы специалистами «Электрум АВ» предложен новый тип реле постоянного тока, обладающий чрезвычайно высокой устойчивостью к большим пусковым токам. Это достигается за счет отказа от традиционной оптрон-ной развязки и использования встроенного БСЮС-преобразователя и развязки трансформаторного типа. При этом обеспечиваются времена включения реле менее 1 мкс, конструкция реле полностью совместима с традиционными 4-контактными реле (два входных, два выходных контакта без использования внешнего питания), а цена прибора за счет эффективной схемотехники не отличается от цены традиционного прибора с оптронной развязкой. Такое реле может быть применено в условиях, когда пусковые токи в 10 раз превышают номинальные токи. Затвор полевого транзистора или ЮБТ является в общем случае конденсатором, поэтому для выключения реле как с оптронной, так и с трансформаторной развязкой используется специальная схема, обеспечивающая быстрый разряд емкости затвора при снятии сигнала управления.

Еще одной разновидностью реле постоянного тока являются так называемые биполярные или двуполярные реле. В этих реле выходной каскад состоит из двух встречно-последовательно соединенных полевых транзисторов или ЮБТ. Эти приборы, как и реле переменного тока, позволяют коммутировать нагрузки в цепях переменного тока. Применение ЮБТ с напряжением 1200 В позволяет использовать их в цепях до 380 В. При этом они лишены такого недостатка реле переменного тока на тиристорах как наличие минимального тока коммутации и позволяют управлять нагрузками при токах в единицы микроампер. Однако следует учитывать, что остаточное напряжение биполяр-

Смотрите так же:  Схема подключения выключатель legrand

ных реле складывается из падения напряжения на канале одного транзистора и падения напряжения на прямосмещенном диоде, за-шунтированном сопротивлением канала второго транзистора. Сопротивление канала транзистора для реле на полевых транзисторах лежит в диапазоне от 10 мОм для 60-воль-товых транзисторов до 300-500 мОм для 400-600-вольтовых транзисторов. Падение напряжения на диоде, включенном встречно-параллельно каналу транзистора, обычно составляет около 1-1,2 В. Такой диод для реле на полевых транзисторах является неотъемлемой частью реле, так как его структура определяется конструкцией самого транзистора, а в реле на ЮБТ такой диод устанавливают в виде дополнительного элемента. Он имеет напряжение, равное напряжению транзистора, и малые времена восстановления (менее 100 нс). В некоторых случаях такой диод может играть негативную роль, поэтому предусмотрена модификация реле на ЮБТ без встречно-параллельного диода. Следует отметить, что частота коммутации реле постоянного тока с оптронной развязкой не превышает сотен герц, в то время как частота коммутации реле с трансформаторной развязкой доходит до 100 кГц.

Существует еще одна разновидность реле постоянного тока, выпускаемых «Электрум АВ». Совершенствование технологии изготовления мощных полупроводниковых приборов позволило создать новый тип электронного коммутатора для цепей постоянного тока. Этот прибор, подобно обычному реле постоянного тока, содержит ключ на полевом транзисторе или ЮБТ и схемы управления транзистором, подобные описанным выше. Однако в его состав входят также схемы контроля, обеспечивающие контроль протекающего по силовой цепи тока и защиту от перегрузки или короткого замыкания по заданному параметру К (рис. 3).

Эти приборы предназначены для контроля цепей питания и нагрузок. В своей структуре они объединяют элементы как оптрон-

Рис. 5. Диаграмма работы ТКН в режиме ограничения тока и КЗ

ных, так и трансформаторных реле. В состав такого реле входят оптронный канал управления затвором полевого транзистора или ЮБТ, изолированный БСЮС-преобразова-тель, токоизмерительный резистор, цепь контроля тока в нагрузке схемы, которые формируют гальванически изолированный сигнал токовой перегрузки или короткого замыкания и сигналы, пропорциональные уровню тока в нагрузке.

Рассмотрим работу такого реле. ОСЮС-пре-образователь формирует ряд внутренних изолированных источников питания различных узлов прибора: формирователя уровней управления затвором транзисторов, операционных усилителей и компараторов обработки токового сигнала и логических схем. Сигнал управления через оптронную развязку передается на затворы одного (для однополярных реле) или двух (для биполярных реле) транзисторов. Частота сигнала управления может быть до 100 кГц. Выходной усилитель-формирователь обеспечивает подачу на затворы транзисторов отпирающих и запирающих напряжений, при этом запирающие уровни имеют отрицательное смещение для надежного выключения транзистора. Также в схему управления затвором введены специальные элементы, ограничивающие выброс напряжения, связанный с индуктивностью нагрузки до уровня не более предельно допустимого напряжения транзистора.

Последовательно с транзистором включен безиндуктивный низкоомный резистор

(его сопротивление на порядок меньше сопротивления канала транзистора в открытом состоянии), падение напряжения на котором отслеживает уровень тока, протекающего через реле и через нагрузку. Величина падения напряжения на этом резисторе рассчитана так, что уровень 100 мВ соответствует 10-кратной перегрузке, рассматриваемой как короткое замыкание. Сигнал с резистора усиливается на операционном усилителе и поступает на компаратор. К этой же цепи подключен конденсатор, емкость которого определяет скорость нарастания напряжения на компараторе. Второй вход компаратора определяет порог компарирования, определяемый внутренним стабилизированным источником напряжения и резистивным делителем. Величина конденсатора и одного из резисторов делителя может определяться потребителем. Таким образом, для любой нагрузки можно задать допустимую токовременную характеристику К, которая обеспечит безаварийную работу нагрузки (рис. 5).

Одним из применений такого прибора является контроль тока в цепях питания частотных преобразователей или преобразователей напряжения инверторного типа. Применение такого реле обеспечит выдержку в течение заданного времени (для каждого уровня тока это время будет автоматически изменяться, обеспечивая допустимый уровень энергии) некоторой величины тока в нагрузке. При превышении этого времени или

Рис. б. Контроль тока в цепи питания

при КЗ (10-1НОМ) реле выключится за время около 100 нс (рис. 6).

Для защиты реле от возможных бросков напряжения в нем предусмотрен ограничитель, установленный параллельно выходам, напряжение которого ниже предельно допустимого напряжения транзистора, а допустимая энергия рассеяния позволяет «проглотить» любой импульс перенапряжения. Для защиты от перегрева в состав реле введен токовый датчик. При превышении температуры +100 °С реле также будет выключено. Эта особенность реле позволяет использовать его в качестве не только токовой, но и температурной защиты в преобразовательной технике. Помимо этого реле выдает оптически развязанный сигнал ошибки и аналоговый сигнал с ОУ, пропорциональный уровню тока в нагрузке.

Все рассмотренные реле постоянного тока выпускаются на токи от 5 до 250 А. Конструктивно они аналогичны реле переменного тока. Расчет теплового режима реле и необходимых охладителей также аналогичен реле переменного тока, однако следует учитывать, что у полевых транзисторов и ЮБТ помимо статических потерь проводимости необходимо учитывать динамические потери переключения, рекомендации по расчету которых можно найти в литературе или у специалистов «Электрум АВ». Для грубой оценки при работе реле на частоте до 20 кГц можно принимать динамические потери равными потерям проводимости. ■

Твердотельное реле для коммутации постоянного тока

Однофазные твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока

Твердотельное реле – полупроводниковый прибор, предназначенный для бесконтактной коммутации цепей постоянного и переменного тока по сигналу управления. Это новый тип бесконтактных электрических реле собранных по современным мировым стандартам и технологиям.

Благодаря своим характеристикам твердотельные реле все чаще заменяют электромагнитные реле и контакторы. Твердотельные реле применяются в системах управления нагревом, освещением, электродвигателями, трансформаторами, электромагнитами и т.д.

Особенности реле:

  • Коммутация цепей постоянного тока
  • Управляющее напряжение 3-32V DC
  • Длительный срок службы
  • Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
  • Отсутствие акустического шума
  • Низкое энергопотребление
  • Высокое быстродействие

Расшифровка номенклатуры

  1. GDH – Вид твердотельного реле
    • GDH – однофазное твердотельное реле (10 – 120А)
    • GDM – однофазные твердотельные реле в корпусе промышленного исполнения (100 – 500А)
    • GTH – трехфазные твердотельные реле (10 – 120А)
    • GTR – реверсивные твердотельные реле (10 – 40А)
  2. 40 – рабочий ток 40А (от 10 до 500А)
  3. 48 – рабочее напряжение 24-480V AC, 38 – 24-380V AC, 23 – 5-220V DC
  4. ZD3 – тип управляющего сигнала (способ коммутации)
    • VA – переменный резистор 470-560кОм/2Вт (фазовое управление)
    • LA – аналоговый сигнал 4-20мА (фазовое управление)
    • VD – аналоговый сигнал 0-10V DC (фазовое управление)
    • ZD – управление 10-30V DC (коммутация при переходе через ноль)
    • ZD3 – управление 3-32V DC (коммутация при переходе через ноль)
    • ZA2 – управление 70-280V AC (коммутация при переходе через ноль)
    • DD3 – управление 3-32V DC (коммутация напряжения постоянного тока)

Однофазные твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока

  • Коммутация цепей постоянного тока
  • Управляющее напряжение 3-32V DC
  • Длительный срок службы
  • Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
  • Отсутствие акустического шума
  • Низкое энергопотребление
  • Высокое быстродействие

Расшифровка номенклатуры

  1. GDH – Вид твердотельного реле
    • GDH – однофазное твердотельное реле (10 – 120А)
    • GDM – однофазные твердотельные реле в корпусе промышленного исполнения (100 – 500А)
    • GTH – трехфазные твердотельные реле (10 – 120А)
    • GTR – реверсивные твердотельные реле (10 – 40А)
  2. 40 – рабочий ток 40А (от 10 до 500А)
  3. 48 – рабочее напряжение 24-480V AC, 38 – 24-380V AC, 23 – 5-220V DC
  4. ZD3 – тип управляющего сигнала (способ коммутации)
    • VA – переменный резистор 470-560кОм/2Вт (фазовое управление)
    • LA – аналоговый сигнал 4-20мА (фазовое управление)
    • VD – аналоговый сигнал 0-10V DC (фазовое управление)
    • ZD – управление 10-30V DC (коммутация при переходе через ноль)
    • ZD3 – управление 3-32V DC (коммутация при переходе через ноль)
    • ZA2 – управление 70-280V AC (коммутация при переходе через ноль)
    • DD3 – управление 3-32V DC (коммутация напряжения постоянного тока)

Однофазные твердотельные реле на ток 100. 250 А серии BDHxxxZD3, управляемое напряжением 3. 32 В постоянного тока

Назначение

Твердотельные реле KIPPRIBOR серий BDHxxxZD3 предназначены для коммутации цепей питания мощных нагрузок резистивного и индуктивного типа в однофазной или трехфазной сети в диапазоне напряжений от 40 до 440В и токами нагрузки до 250 А.

Смотрите так же:  Подключение трехфазного двигателя на 220 вольт к однофазной сети

ТТР серии BDHxxxZD3 управляется с помощью сигнала напряжения 3. 32 В постоянного тока.

Отличительные особенности твердотельных реле KIPPRIBOR BDHxxxZD3

Особенности коммутации нагрузки серии BDHxxxZD3

  • ТТР этих серий обеспечивают самые большие из представленных сегодня на рынке токи коммутации — до 250 А;
  • Обеспечивают высокую надежность коммутации мощной трехфазной нагрузки (как за счет конструктивных особенностей, так и за счет применения ТТР для каждой из фаз);
  • Позволяют коммутировать как резистивную, так и индуктивную нагрузку — соблюдая правила подбора ТТР по виду нагрузки;
  • Переключение в «нуле» позволяет минимизировать создаваемые при коммутации нагрузки помехи.

Широкий диапазон коммутируемого напряжения 40. 440 VAC и высокая нагрузочная способность позволяют использовать эти реле для коммутации мощной однофазной и трехфазной нагрузки с любой схемой включения («Звезда», «Звезда с нейтралью» и «Треугольник»). Применение отдельного реле для каждой из 3-х фаз повышает надежность коммутации, а, следовательно, и всей системы управления в целом.

Конструктивные особенности серий и BDHxxxZD3

  • Большие токи коммутации вызывают повышенное выделение тепла на силовом элементе ТТР. Следовательно, для надежной и стабильной работы этих реле, требуются особые конструктивные решения для обеспечения эффективного теплоотвода. Наиболее современным решением сегодня является применение особых выходных элементов — тиристоров SCR-типа — полупроводниковых элементов, которые наносятся напылением на керамическую подложку надежно связанную с медным основанием ТТР. Сочетание тиристора SCR-типа с медной подложкой, обладающей высокой скоростью теплопроводности, и соответствующей модели радиатора гарантирует надежную коммутацию силовых цепей при высоких токах коммутации.
  • Встроенная, шунтирующая выход, RC-цепь для повышения надежности работы ТТР в условиях действия импульсных помех при коммутации нагрузки индуктивного типа.

Корпусные особенности серий BDHxxxZD3

  • ТТР этих серий выполнены в специализированных корпусах, наиболее распространенных для промышленного применения у зарубежных производителей. Корпус удобен для монтажа ТТР и имеет удобный клеммник для присоединения силовых проводов большого сечения;
  • Высокая термостойкость корпуса: изготавливается из специализированного пластиката (аналогичен карболиту, но не обладает хрупкостью), что гарантирует целостность корпуса ТТР даже при выходе его из строя от токов короткого замыкания *.
  • Полная заливка всех элементов компаундом и герметичный корпус препятствуют попаданию пыли и влаги внутрь корпуса ТТР KIPPRIBOR и сохраняет его работоспособность даже в неблагоприятных условиях эксплуатации (степень защиты IP54 по ГОСТ 14254 по ГОСТ 14254, без учета клемм присоединения).

* использование более дешевых материалов корпуса не обеспечивает целостность корпуса ТТР при возникновении токов короткого замыкания.

Твердотельное реле для коммутации постоянного тока

Вид управления: аналоговое:
Для HD-xx44.VA: переменный резистор.
Для HD-xx22.10U: унифицированный сигнал напряжения 0…10 В;
Для HD-xx25.LA: унифицированный сигнал тока 4…20 мА
Ток нагрузки: 10 А, 25 А, 40 А, 60 А.
Напряжение нагрузки:
10…440 VAC для HD-xx44.VA;
10…220 VAC для HD-xx22.10U;
10…250 VAC для HD-xx25.LA;
Количество фаз: 1

Первичная поверка: не требуется

Вид управления : дискретное:
Напряжение управления: 3…32 VDC
Ток нагрузки: 5 А, 10 А, 15 А;
Напряжение нагрузки: 24…440 VAC;
Количество фаз: 1

Первичная поверка: не требуется

Вид управления : дискретное:
3…32 VDC дл я HD-xx44.ZD3;
90…250 VAC для HD-xx44.ZA2;
Ток нагрузки: 10 А, 25 А, 40 А, 60 А. 80 А
Напряжение нагрузки: 40…440 VAC;
Количество фаз: 1

Первичная поверка: не требуется

Вид управления: дискретное: 5…32 VDC
Ток нагрузки: 10 А, 25 А, 40 А
Напряжение нагрузки: 12…250 VDC
Количество фаз: 1

Первичная поверка: не требутся

Вид управления: дискретное:
Напряжение управления: 3…32 VDC
Ток нагрузки: 60 А, 80 А, 100 А, 120 A, 150 A
Напряжение нагрузки: 40…440 VAC;
Количество фаз: 1

Первичная поверка: не требуется

Вид управления: дискретное:
Напряжение управления: 3…32 VDC
Ток нагрузки: 60 А, 80 А, 100 А, 120 A,
Напряжение нагрузки: 40…440 VAC;
Количество фаз: 1

Первичная поверка: не требуется

Вид управления: дискретное:
Напряжение управления:
3…32 VDC для HT-xx44.ZD3
90…250 VAC для HT-xx44.ZA2;
Ток нагрузки:10А, 25А, 40А, 60 А, 80 А, 100 А, 120 A
Напряжение нагрузки: 40…440 VAC;
Количество фаз: 3

Твердотельное реле – устройство и особенности конструкции

Электромеханическое реле (ЭМР) — недорогой, простой в использовании электронный прибор. Этот вид коммутаторов позволяет переключать цепь нагрузки посредством управления электрическим изолированным входным сигналом. Но электромеханическое реле обладает существенным недостатком – действует на механической основе. Фактор механики ограничивает, к примеру, скорость переключения (время отклика) контактной группы. В этом смысле конструкция твердотельных реле выглядит более привлекательной. К тому же эксплуатационную долговечность твердотельное реле гарантирует более длительным сроком по сравнению с прибором механического действия.

Твердотельное реле: причины появления

Именно с целью преодоления отмеченных недостатков ЭМР, был разработан другой тип устройств коммутации, называемый твердотельным реле (ТТР).

Относительно новый прибор короткого замыкания представляет собой твердотельный бесконтактный, чисто электронный конструкторский вариант.

Существующий ассортимент приборов открывает широкие возможности для решения задач электро-электронного характера. Самые разные модели ТТР предлагает рынок электроники

Полупроводниковое реле, выступая исключительно электронным устройством, логически отрицает наличие движущихся частей в составе конструкции.

Функции механических контактов твердотельного устройства заменены силовыми полупроводниковыми ключами:

Электрическое разделение (развязка) между входным управляющим сигналом и входным напряжением нагрузки осуществляется при помощи высокочувствительной оптопары.

Особенности исполнения электронных коммутаторов

Исполнение твердотельного реле обеспечивает высокую степень надежности, долговечность эксплуатации. Практика применения отмечает существенное снижение электромагнитных помех.

С точки зрения скорости действия – ТТР показывает мгновенное время отклика по сравнению с обычным электромеханическим коммутатором.

Требования по отношению к мощности управления входным сигналом твердотельного реле, как правило, достаточно низки. Поэтому твердотельным приборам присуща обширная совместимость.

Возможная конфигурация приборов: 1, 2, 3, 4 — схема управления ключом; А — транзисторная на постоянный ток нагрузки; В — тиристорный мост под переменный ток; С — последовательное включение тиристоров под переменный ток; Е — симисторная под переменный ток

Электронные коммутаторы совместимы с большим числом компонентов семейства логических интегральных схем. При этом нет необходимости внедрения дополнительных буферов, драйверов, усилителей сигнала.

Однако, будучи полупроводниковым устройством, твердотельные реле часто требуют установки на мощные радиаторы охлаждения для предотвращения перегрева ключевого переключающего полупроводника.

Твердотельное реле: логика действия

Функционально приборами переменного тока предусматривается переключение в состояние «включено» в точке пересечения нуля синусоидальной формой переменного тока.

Так предотвращается момент высоких пусковых токов при переключении индуктивных или емкостных нагрузок.

Фактор переключения: 1 — состояние ключа «включено»; 2 — состояние ключа «отключено»; 3 — актуальная точка включения; 4 — напряжение включения; 5 — актуальная точка отключения; 6 — отпирающее напряжение; 7 — состояние выхода

Обратная функция переключения тиристоров, транзисторов, симисторов в состояние «выключено» обеспечивает улучшенные характеристики с точки зрения возможного образования электрической дуги, чем традиционно «болеют» контакты электромеханических реле.

Аналогично конструктивному исполнению электромеханических реле, на выходных клеммах ТТР также требуется наличие цепи демпферов из серии резистивно-конденсаторной группы.

Таким способом осуществляется защита выходных полупроводников коммутационных устройств от импульсных помех и напряжений.

Как правило, этот вид помехи образуется при переключении высоко-индуктивных или ёмкостных нагрузок. Конструктивное исполнение большинства современных ТТР предусматривает внедрение защитных RC-шлюзовых цепей непосредственно в тело приборов. Этот момент исключает необходимость дополнять схему внешними электронными компонентами.

Смотрите так же:  Двойной проходной выключатель схема подключения viko

Ненулевые переключатели-детекторы перекрестных помех (мгновенное включение), типичные ТТР, используются в конструкциях с фазовым управлением.

Варианты управления ТТР: А — прямое переключение управления; В — транзисторное переключение; С — управление логическим элементом: Е — управление микроконтроллером

Простой пример: управление освещением на концертах, шоу, дискотеках и т. п. Также часто устройства используются для управления скоростью вращения вала электродвигателей.

Поскольку выходным коммутационным устройством твердотельного реле является полупроводниковое устройство (транзистор для цепей коммутации постоянного тока или комбинация симистор-транзистор для переключения переменного тока), падение напряжения на выходных клеммах ТТР обычно достигает 1,5-2,0 вольт.

При многократном переключении больших токов потребуется дополнительный тепловой отвод с помощью металлических радиаторов.

Системы ввода-вывода модульного типа

Модульный интерфейс ввода-вывода также следует рассматривать типичным твердотельным реле, специально предназначенным под интерфейсы компьютеров, микроконтроллеров, для «реальных» нагрузок и переключателей.

8-канальный модуль твердотельного реле (переменного тока), оснащённый интерфейсом USB. Подобные решения находят частое применение в составе компьютерной техники

Доступны четыре основных типа модулей ввода-вывода:

  1. Входное напряжение переменного тока с выходом логического уровня TTL или CMOS.
  2. Входное напряжение постоянного тока с выходом логического уровня TTL или CMOS.
  3. Выходной сигнал TTL или CMOS для переменного выходного напряжения.
  4. Выходной сигнал TTL или CMOS для постоянного выходного напряжения.

Каждый из модулей содержит в одном маленьком устройстве все необходимые схемы для обеспечения полного интерфейса и обеспечения изоляции.

Устройства доступны в виде отдельных твердотельных модулей или интегрированы в составе 4, 8 или 16-канальных систем.

Недостатки твердотельных реле

Основными недостатками твердотельных реле (ТТР), по сравнению с электромеханическим реле одинаковой мощности, являются более высокие затраты на изготовление этого вида электронных приборов.

В состоянии «выключено» отмечаются утечки тока через коммутационное устройство. Кроме того, в состоянии «включено» отмечается фазное падение напряжения и рассеивание мощности, что требует применения дополнительных отводящих тепло приспособлений.

Твердотельные реле не в состоянии обеспечить переключение при малых токах нагрузки, а также прохождение высокочастотных сигналов, подобных аудио или видео.

Правда, для этого варианта коммутации существуют и доступны специальные полупроводниковые переключатели.

Изготовление твердотельного реле своими руками

Непосредственно своими руками, каждому электронщику среднего уровня под силу собрать простое твердотельное реле. Прибор, сделанный своими руками, может использоваться для управления нагрузкой, питаемой от бытовой сети переменного тока.

К примеру, можно сделать более эффективным управление лампами освещения или электродвигателями, если собрать электронный регулируемый коммутатор по следующей схеме.

Схема для сборки своими руками под нагрузку 300-600 Вт при напряжении 120 — 220В: 1 — оптопара МОС 320, МОС 341; 2 — симистор BTA06-600B; 3 — управляющий сигнал от микроконтроллера

Схема основана на электронном устройстве развязки — оптопаре MOC 3020. Между тем опто-симисторный регулятор MOC 3041 имеет те же характеристики, но дополнительно наделён встроенной системой детектирования пересечения точки нуля.

Этот вариант позволяет получить полную мощность без тяжелых пусковых токов при переключении индуктивных нагрузок. Благодаря диоду D1 предотвращается повреждение схемы по причине обратного подключения входного напряжения.

Резистор R3, номиналом 56 Ом, шунтирует прохождение токов, когда симистор находится в состоянии закрытого перехода, исключая ложное срабатывание.

Этим же резистором организуется связь терминала затвора с нижним по схеме электродом, чем обеспечивается полное закрытие перехода симистора.

Если используется входной сигнал широтно-импульсной модуляции, частота переключения режимов «включено-отключено» должна быть установлена максимум на 10 Гц не более для нагрузки переменного тока. В противном случае, переключение состояния выходной цепи реле может быть нарушено.

Подробный видео-рассказ о принципах работы ТТР

Твердотельное реле ведет себя странно

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Проверял обычное и твердотельное реле . Вместо нагрузки (лампочки) подключил обычный светодиод, чтобы пока не возиться с сетью 220В. В реле идет 3 провода от ардуино: плюс, минус и сигнал от пина 2. Выходит 2 провода: NO подключен к пину 7, COM подключен к плюсовой ноге светодиода. Минусовая нога через резистор на 220 Ом стягивается к земле.

Так вот, когда дается команды HIGH и LOW на обычное реле, то реле замыкает и размыкает цепь корректно. Светодиод светится и гаснет. Но когда заменил обычное реле твердотельным, то светодиод горит но не гаснет, остается горящим. Как будто цепь не разрывается, но при этом на самом твердотельном реле свой малюсенький светодиод горит и гаснет тоже корректно. Почему твердотельное реле ведет себя так? Скорее всего я не знаю какого то секрета. Быть может надо тестировать с лампочкой с сетью 220В?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Спасибо, Araris! Так значит если тверд.реле подключу на переменку, то размыканием проблем не будет?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Да, проблем не будет.

» В переменном напряжении, в момент перехода через ноль, ток уменьшается менее порогового значения тока удержания и симистор закрывается автоматически, если нет управляющего напряжения. В постоянном напряжении ток не изменяется и симистор постоянно удерживатся открытым, даже при отсутствии управляющего напряжения. «

Твердотельное реле для коммутации постоянного тока Maxwell MS-1DD2240

Твердотельные реле MaxWell MS-1DD предназначены для бесконтактной коммутации нагрузки в цепях постоянного тока (катушки клапанов, электромагниты, лампы, нагреватели, электродвигатели постоянного тока)

  • Напряжение нагрузки: =24-220В
  • Управление: = 3…32В
  • Ток нагрузки: 10А, 25А, 40А
  • Встроенная RC-цепочка для защиты от импульсных перенапряжений

Подробное описание

Твердотельное реле MS-1DD — полупроводниковый прибор для переключения нагрузки в цепях постоянного тока, коммутационным элементом является оптрон. Применяется для резистивных и индуктивных нагрузок (лампы, нагреватели, соленоиды, коммутация цепей на подвижном автотранспорте и оборудовании с аккумуляторным питанием, электрокары, аттракционные машины, ж/д транспорт, автобусы, троллейбусы, трамваи, автофургоны, рефрижераторы и пр.). Рекомендуемая резистивная нагрузка не более 60% от номинального тока реле, индуктивная не более 10%, лампы накаливания не более 8%.

  • Коммутация цепей постоянного тока
  • Отсутствие акустического шума
  • Длительный срок службы
  • Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
  • Светодиодный индикатор рабочего состояния
  • Высокое быстродействие
  • Низкое энергопотребление
  • Возможность коммутации индуктивной нагрузки
  • Компактность

Похожие статьи:

  • Узо вик Узо Адуба (англ. Uzo Aduba , полное имя Узоамака Нваннека Адуба англ. Uzoamaka Nwanneka Aduba ) — американская актриса и певица нигерийского происхождения [2] . Адуба наиболее известна благодаря своей роли Сьюзанн «Безумные глазки» Уоррен […]
  • Высоковольтные провода 11183 Двигатель ВАЗ 11183 1,6-литровый 8-клапанный двигатель ВАЗ 11183 был представлен в 2004 году. Его выпуск вместе с родственным двс 21114 наладили на заводе в Тольятти. На конвейере он заменил популярный 1,5-литровый силовой агрегат ВАЗ […]
  • Справочник обмотчика асинхронных электродвигателей лихачев вл 2004 Электродвигатели Здесь я решил выложить полезную литературу, в том числе справочную, если у кого еще что найдется, то присылайте мне в форму обратной связи. Для чтения файлов формата *.djvu скачайте плагин: […]
  • Функциональное заземление серверной Форум / Электрика / Снова заземление серверной! kristobal профи Снова заземление серверной! 28 мая 2004 г., 19:19 Я прошу дать однозначный совет (хотя такового может и не оказаться) как правильно выполнить заземление серверной! Есть […]
  • Высоковольтные провода мазда 6 2004 ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ПРОВОДА MAZDA Выберите модель автомобиля, чтобы подобрать Высоковольтные провода Mazda, в нашем каталоге представлены только качественные детали от ведущих брендов, многие из них являются официальными поставщиками на […]
  • Провода переходники для магнитолы Провода переходники для магнитолы Камеры заднего вида 1DIN и 2DIN автомагнитолы Усилители Кабели Провода Зеркала заднего вида Адаптеры руля и усилителя ISO-переходники Intro CON VW G-7 Переходник со штатного разъема 2015 […]