Твёрдотельное реле для постоянного тока

Оглавление:

Однофазные твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока

Примечание: при индуктивной нагрузке необходимо использовать шунтирующий диод, подключенный параллельно нагрузке (в соответствии со схемой включения).

2228 руб. Купить

1048 руб. Купить

1310 руб. Купить

1572 руб. Купить

Любое приобретенное в нашем Интернет-магазине электротехническое оборудование будет доставлено Вам в самые сжатые сроки. По Москве доставка осуществляется курьерами. В другие города России, оплаченные заказы мы отправляем с помощью наших деловых партнеров – профильных транспортных компаний.

Все необходимое электротехническое оборудование Вы можете заказать в нашем Интернет-магазине в режиме онлайн. Напишите нам письмо с указанием телефона или позвоните и наши консультанты свяжутся с Вами. Они помогут Вам подобрать именно то оборудование, которое подойдет Вам наилучшим образом. Вместе с тем наши консультанты, а это опытные иженеры-электротехники, подскажут Вам, что требуется для создания систем промышленной автоматизации.

HD (однофазные)

Твердотельные реле KIPPRIBOR серии HD предназначены для управления однофазной электрической нагрузкой от 10 до 80 А. Реле серии HD изготавливаются в нескольких модификациях и отличаются типом управляющего сигнала и родом тока коммутируемой цепи. Твердотельные реле с управлением переменным резистором позволяет вручную регулировать напряжение нагрузки.

Характеристики твердотельных реле KIPPRIBOR серии HD

Область применения твердотельных реле KIPPRIBOR серии HD

    Управление однофазной электрической нагрузки преимущественно резистивного характера: нагревательные элементы, лампы накаливания, катушки клапанов, соленоидов, электромагнитов (для модификаций HD xxxx ZA2, HD xxxx ZD3);

Управление нагрузкой постоянного тока (для модификации HD xxxx DD3);

Управление мощностью нагревательных элементов: ТЭНы, спирали (для модификаций HD xxxx VA, HD xxxx 10U, HD xxxx LA);

Управление уровнем освещения ламп накаливания (для модификаций HD xxxx VA, HD xxxx 10U, HD xxxx LA).

Варианты исполнения твердотельных реле KIPPRIBOR серии HD

Коммутируемое напряжение

Управляющий сигнал

Номинальный рабочий ток / Модификация реле

Твердотельное реле постоянного тока 12в своими руками

Использовать твердотельное реле в силовых электронных схемах гораздо выгоднее, чем электромеханические, поскольку они демонстрируют большее количество срабатываний.

Твердотельное реле относится к числу современных полупроводниковых приборов с силовыми симисторными, тиристорными(при переменном токе) или транзисторными (при постоянном токе) ключами. Оно является отличной альтернативой стандартному электромагнитному реле, контакторам или электромагнитным пускателям, поскольку гарантируют большую надёжность и безопасность соединения.

Основная задача твердотельного реле – обеспечение связи низковольтных и высоковольтных электрических цепей.

Устройство твердотельного реле

Принцип построения этого устройства неизменен, независимо от конкретной модели. Таким образом, структура реле включает в себя:

  • вход;
  • оптическую развязку;
  • триггерную цепь;
  • цепь переключателя;
  • цепь защиты.

Инструкция для самостоятельной сборки твердотельного реле на 12 В

Если вы намерены собрать твердотельное реле, то вам понадобится соорудить цепочку с симистором, схемой управления и гальванической развязкой (по типу симисторной оптопары).

В качестве иллюстративного образца предлагается воспользоваться следующими деталями:

  • симисторной оптопарой MOC3083 (VD1);
  • симистором с изолированным анодом BT139-800 16A (V1 от Philips);
  • сопротивлением для ограничения тока через светодиод MOC3083 (R1 750Ом 0,5Вт);
  • светодиодом индикации АЛ307А (LD1);
  • резистором на управляющий электрод симистора 160 Ом (R2 , 0.125Вт).

  1. Для самостоятельной сборки твердотельного реле понадобится в первую очередь металлическая (лучше всего из алюминия) быстро проводящая тепло подложка. Конкретные габариты подложки (размеры и толщина) зависят от того, какое количество тепла нужно будет отводить от симистора (учитывайте также, что и сама подложка может располагаться на поверхности из металла).
  2. После потребуется опалубка под заливку. Она должна быть таких размеров, чтобы вместить все компоненты устройства. Под опалубку пойдёт любая подходящих габаритов пластиковая деталь.
  3. Клеевым пистолетом опалубка скрепляется с подложкой. Герметизируются все имеющиеся щели.
  4. Размещается предварительно спаянная и протестированная схема. Учтите, что не всегда можно сразу же точно определить положение выводов симистора. Чтобы уточнить этот момент следует соединить тестер на мегаомах с выходными концами симистора. Если симистор открывается, то уровень сопротивления вместо десятков мегаом снизится до единиц килоом.
  5. Между спинкой корпуса симистора и поверхностью подложки необходима прослойка из теплопроводной пасты (КПТ-8). Ранее не изолированный анод симистора также необходимо отгородить изоляционной прокладкой. В любом случае, ни одна составляющая схемы не должна иметь прямого контакта с металлической подложкой.
  6. Вновь вооружившись клеевым пистолетом нужно скрепить корпус симистора с подложкой.
  7. Уложить все прочие составляющие схемы, продолжая крепить их так, чтобы они не контактировали с подложкой.
  8. Залить форму компаундом.

Коммутационные разновидности твердотельного реле

По типу коммутации существую следующие разновидности твердотельного реле:

  • приборы, осуществляющие нагрузки по ёмкостному и редуктивному типу, обладающие слабой индукцией;
  • приборы, оснащённые функцией случайного, либо мгновенного выключения, применяются для механизмов и систем, где возникает необходимость мгновенного срабатывания;
  • приборы с фазовым управлением, помогают настраивать нагревательные элементы и лампы накаливания.

Защита твердотельного реле

Для того, чтобы обеспечить бесперебойную работу реле применяется специальная цепь защиты. Она может быть внутренней или внешней.

Для внутренней защиты можно воспользоваться разнообразными предохранителями:

  • g R –обеспечивает высокий уровень быстродействия, подходят для работы с широким спектром мощностей;
  • g S –применяются для работы с токами разной силы и помогают защищать полупроводники при излишне высоких нагрузках питающей сети;
  • a R –применяются как страховка от потерь, наносимых коротким замыканием.

К сожалению, покупка такого предохранителя обычно немногим уступает цене, за которую приобретают само реле. Если на такую роскошь тратиться жалко, то можно воспользоваться предохранителями класса В, С и D, которые не столь качественны, но и стоят гораздо меньше.

Рубрикатор

Наши новости

Подписка на новости

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока

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.

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 встречновключенных 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 3 А и выполненных на симисторах (триаках) с напряжением не более 800 В и устойчивостью к dU/dt 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 DIN-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 = | tупр/20 мс | + 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 мA / 4–20 мA / 0–5 мA / 0–10 мA. 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 значениями 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.

Смотрите так же:  Как рассчитать мощность 380 вольт

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 IGBT 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 мA, 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 IGBT. Однако, вследствие малого выходного тока (5–10 мкА) такой оптопары, называемой обычно фотовольтанческим 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 IGBT 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 оптронной развязки и использования встроенного DC/DС-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 IGBT 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 IGBT. Эти приборы, как и реле переменного тока, позволяют коммутировать нагрузки в цепях переменного тока. Применение IGBT 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 биполярных реле складывается из падения напряжения на канале одного транзистора и падения напряжения на прямосмещенном диоде, зашунтированном сопротивлением канала второго транзистора. Сопротивление канала транзистора для реле на полевых транзисторах лежит в диапазоне от 10 мОм для 60-вольтовых 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 IGBT 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 IGBT 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 IGBT 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 I 2 t (рис. 3).

Эти приборы предназначены для контроля цепей питания и нагрузок. В своей структуре они объединяют элементы как оптронных, так и трансформаторных реле. В состав такого реле входят оптронный канал управления затвором полевого транзистора или IGBT, изолированный DC/DC-преобразователь, 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. DC/DC-преобразователь 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 I 2 t, 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 при КЗ (10·IНОМ) 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.

Смотрите так же:  Как лучше подключать провода

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 IGBT 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.

Другие статьи по данной теме:

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

HD-хх25.DD3 ТТР твердотельные реле для коммутации постоянного тока

Однофазные ТТР KIPPRIBOR серии HD-хх25.DD3 предназначены для коммутации цепей постоянного тока. Они подходят для управления нагрузкой как резистивного, так и индуктивного характера. Отлично выполняют функцию «усиления сигнала» в случае, когда необходимо, чтобы один регулятор с небольшой нагрузочной способностью выхода управлял целой группой твердотельных реле.

Особенности управления и коммутации нагрузки

  • Широкий диапазон управляющего сигнала 5…32 VDC.
  • Тип нагрузки и рекомендуемый предельный ток коммутации:Максимально ток нагрузки от 10 до 40 А (в зависимости от модификации).
    • резистивная нагрузка от 8 до 30 А (в зависимости от модификации);
    • маломощная слабоиндуктивная нагрузка до от 1 до 4 А (в зависимости от модификации).
  • Коммутируемое напряжение 12…250 VDC.
  • Рекомендуемые области применения:
    • резистивная нагрузка: широко используются для коммутации цепей управления в подвижном автотранспорте, оборудовании и машинах с аккумуляторными источниками питания, электропогрузчиках и штабелерах, на железнодорожном и общественном городском транспорте (трамваи, троллейбусы), автофургонах, рефрижераторных установках и пр.
    • индуктивная нагрузка: широко используются для управления катушками соленоидных клапанов, электромагнитами и пр. соленоидами.
    • «усилитель сигнала»: оптимально подходит для усиления сигнала в случае, когда необходимо, чтобы один регулятор с небольшой нагрузочной способностью выхода управлял целой группой твердотельных реле.

ВНИМАНИЕ! Если значение коммутируемого тока ≥ 5 А, то использование радиатора охлаждения строго обязательно!

Рекомендуемые токи нагрузки твердотельных реле серий HD-xx25.DD3

Рекомендуемый предельный ток нагрузки

Максимально допустимый ток нагрузки

Конструктивные особенности твердотельных реле серии HD-xx25.DD3

Стабильность и долговечность работы ТТР этой серии при их эксплуатации в рекомендуемом диапазоне токов нагрузки обеспечивается следующими техническими решениями:

  • Медное основание позволяет отводить избыточное тепло от силового элемента с максимальной эффективностью.
  • Транзисторный выходной силовой элемент обладает лучшим соотношением цена/качество и демонстрирует при этом достаточно высокие показатели по надежности коммутации нагрузки в рекомендуемом диапазоне токов.

Особенности корпуса твердотельных реле серии HD-xx25.DD3

  • Стандартный типоразмер корпуса, унифицированный с подавляющим большинством аналогичных моделей ТТР, представленных сегодня на рынке.
  • Корпус ТТР HD-xx25.DD3 выполнен из специального пластика, обладающего высокой термостойкостью. Данный материал аналогичен по своим свойствам карболиту, но не обладает хрупкостью. Прочностные свойства корпуса обеспечивают его целостность даже при возникновении короткого замыкания.
  • Все электронные компоненты твердотельного реле и элементы его корпуса полностью залиты компаундом. Это делает корпус ТТР абсолютно герметичным и препятствует попаданию внутрь пыли и влаги, обеспечивая надежную и стабильную работу ТТР даже в неблагоприятных условиях эксплуатации (степень защиты IP 54 по ГОСТ 14254 без учета клемм присоединения).

ВНИМАНИЕ! Более дешевые материалы, используемые для изготовления корпуса, не могут обеспечит его целостность при коротком замыкании.

Твердотельное реле. Устройство, принцип работы и применение.

Твердотельное реле (ТТР) — это устройство, предназначенное для коммутации силовой нагрузки. Функционально оно ничем не отличается от обычного электромагнитного реле , но имеет другое устройство, характеристики и принцип действия. Этими особенностями обусловлены сферы, в которых использование твердотельных реле предпочтительнее, чем электромагнитных. Обо всём об этом далее по тексту…

Устройство и принцип работы

Твердотельное реле, как уже было сказано, предназначено для включения/выключения внешней нагрузки. Для этого оно имеет выходной контакт, который замыкается при подаче управляющего напряжения.

Однако, в отличие от электромагнитного реле, где выходной контакт — это два реальных металлических проводника, выходные контакты твердотельного реле выполнены на основе полупроводниковых компонентов (транзисторов, тиристоров или симисторов), то есть его выход — это электронный ключ.

Поскольку электронный ключ не может иметь нормально закрытое состояние, выход твердотельного реле всегда нормально-открытый.

Твердотельное реле имеет гальваническую развязку, то есть управляющая и коммутируемая цепи не связаны между собой электрически. Управляющий сигнал передаётся на электронный ключ с помощью встроенного оптрона.

Особенности твердотельного реле

  1. Меньшие габариты по сравнению с «электромагнитным собратом»
  2. Бесшумное переключение и работа
  3. Высокая надёжность и долгий срок службы
  4. Высокая скорость переключения (сравнима со скоростью света)
  5. Отсутствие эффекта искрения и подгорания контактов
  6. Сравнительно высокая стоимость
  7. Более чувствительны к перегрузкам, поэтому должны выбираться с большим коэффициентом запаса (2-4 раза для обычных нагрузок и 6-11 раз для устройств с большими пусковыми токами).

Характеристики твердотельного реле

  1. Тип управляющего напряжения. Это может быть постоянный или переменный ток. Так же стоить обратить внимание на диапазон управляющих напряжений. Например, для постоянного тока это может быть 3-32 В, а для переменного 80 -250 В.
  2. Тип коммутируемого напряжения. Аналогично управляющему напряжению может быть постоянным и переменным. Минимальные и максимальные значения коммутируемого напряжения также указываются в паспорте устройства.
  3. Максимальный ток нагрузки — выбирается сообразно с мощностью предполагаемой нагрузки.
  4. Количество фаз коммутируемого переменного напряжения — одно- или трёхфазные.

Области применения твердотельных реле

Исходя из принципа работы и особенностей твердотельных реле, можно сказать, что они применяются в тех случаях, когда требуется большое количество включений/выключений нагрузки за короткое время (высокая частота переключений). В таких системах обычные реле быстро вырабатывают свой ресурс и выходят из строя.

Твердотельные реле часто применяют для включения индуктивной нагрузки (например ТЭНы).

Кроме того, малые габариты и бесшумная работа, тоже могут стать причиной установки твердотельных реле.

Однако, не стоит забывать, что такие реле дороже, поэтому если можно обойтись обычным электромагнитным реле, лучше так и сделать

Твердотельное реле постоянного тока

Используется для коммутации цепей постоянного тока. Как правило выдерживают достаточно широкий диапазон коммутируемого напряжения (порядка 5 — 230 В). В качестве электронного ключа используется транзистор.

Твердотельное реле переменного тока

Предназначены для коммутации цепей переменного тока. В качестве электронного ключа используется симистор или тиристор. Бывают однофазные и трёхфазные версии таких реле.

Реле твердотельное однофазное

Предназначено для коммутации однофазной нагрузки. Схема подключения похожа на схему в случае реле постоянного тока.

Реле твердотельное трёхфазное

Используются для коммутации трёхфазной нагрузки (например электродвигателей).

На входные контакты реле «приходят» три фазы питания, а при подаче управляющего сигнала эти фазы «появляются» на соответствующих выходных клеммах, к которым подключена нагрузка. На следующей схеме через трёхфазное реле запитаны три ТЭНа, соединённых звездой:

Для управления электродвигателями применяют специальные трёхфазные реле с реверсом.

Такое реле имеет три управляющих контакта. Один из них — общий, а два других в паре с ним образуют два управляющих входа. При подаче напряжения на первый, фазы коммутируются для прямого вращения электродвигателя, а при подаче «управляющей фазы» на другой вход — для обратного вращения.

ЭЛЕКТРОСАМ.РУ

Твердотельные реле. Устройство и работа. Виды и особенности

Для обеспечения подключения различных электрических устройств бесконтактным способом применяют твердотельные реле, которые стали популярными в промышленности. Они используются для создания надежного оборудования с малыми габаритами. Основным недостатком таких устройств называют их высокую стоимость.

Твердотельное реле обеспечивает связь между электрическими цепями высокого и низкого напряжения с помощью полупроводниковых элементов.

Принцип действия и особенности конструкции

Имеется множество исполнений моделей таких устройств, но по своей структуре они мало чем отличаются. Эти незначительные отличия не оказывают влияния на их принцип действия, так как он по сути дела один и тот же.

Разберемся в особенностях управления электроприборами с помощью твердотельного реле. От обычных реле они отличаются отсутствием механических замыкаемых и размыкаемых контактов. Вместо них в твердотельном реле используются полупроводниковые элементы, такие как транзистор, либо симистор.

Принцип работы реле состоит в размыкании и замыкании цепи, передающей напряжение. Это осуществляется активатором, то есть, твердотельным устройством. Вид силового элемента зависит от свойства тока, который может быть, как переменным, так и постоянным. Для постоянного тока применяются транзисторы, для переменного тока – тиристоры и симисторы.

Смотрите так же:  Провода в стояках

Через транзистор проходит ток. Симистор может пропускать ток в обоих направлениях, так же, как и тиристор.

На вход подается электрический сигнал, далее он идет на оптическую развязку на основе светодиода. Оптическая развязка позволяет изолировать входную цепь от промежуточной и выходной цепи. Далее в действие вступает цепь триггера, которая обеспечивает управление переключением выхода твердотельного реле.

Цепь переключения подает напряжение на нагрузку, представленную транзистором, либо симистором. Цепь защиты необходима для надежности работы реле при разных нагрузках.

Виды твердотельных реле

Имеется множество разных видов таких реле, отличающихся своими особенностями напряжения коммутации и контроля.

  • Реле постоянного тока применяются в сети постоянного напряжения в интервале 3-32 ватта, характерны повышенными удельными свойствами, индикаторами на светодиодах, повышенной надежностью. Многие модели способны работать в широком интервале рабочих температур: -30 +70 градусов.
  • Реле переменного тока, имеют особенность в пониженном уровне электромагнитных помех, не создают шума при эксплуатации, малый расход электроэнергии, и высокое быстродействие. Диапазон мощности составляет от 90 до 250 ватт.
  • Реле с управлением вручную, дают возможность самостоятельной настройки типа действия.

По виду нагрузки реле разделяют на:

  • Однофазные.
  • 3-фазные.

Однофазное исполнение дает возможность подключать электрический ток в интервале от 10 до 120 ампер, либо от 100 до 500 ампер. Управление производится аналоговым сигналом и сопротивлением переменного типа.

3-фазные исполнения используют для подключения тока одновременно на трех фазах. Они могут работать в диапазоне 10-120 ампер. Среди них есть устройства реверсивного вида, отличающиеся обозначением и бесконтактной коммутацией. Их задача заключается в осуществлении надежного подключения всех цепей по-отдельности.

Чтобы защитить реле от ложных срабатываний, применяют специальные устройства.

Они применяются при запуске и эксплуатации асинхронного электромотора. При выборе такого устройства нужно сделать необходимый запас мощности. Для защиты реле от перенапряжений также применяется предохранитель быстрого действия, либо варистор.

Реле трехфазного исполнения имеют срок службы больше, чем 1-фазные реле. Коммутация осуществляется после перехода тока через нулевую границу.

По методам коммутации реле делятся:

  • Реле для емкостных и индуктивных нагрузок.
  • Реле для мгновенных срабатываний, применяются при необходимости быстрого подключения.
  • С фазным управлением, дающим возможность регулировки освещения, нагревательных элементов.

По конструктивным особенностям реле делятся:

  • С возможностью монтажа на рейку DIN.
  • Для переходных планок, универсальные.

Достоинства и недостатки

Благодаря такому принципу действия мы получаем ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества

  • Отсутствие каких-либо щелчков при переключении. Хотя отсутствие звуковой индикации для кого-то может быть и минусом.
  • Полупроводниковые твердотельные реле не искрят, не дребезжат и механически не изнашиваются, благодаря чему получается срок службы как минимум десятки лет без какого-либо обслуживания.
  • Благодаря свойствам полупроводниковых элементов, возможна коммутация с минимумом помех.
  • Высокое быстродействие позволяет производить включение при переходе напряжения через ноль. А при выключении симистор закрывается не сразу, а ровно тогда, когда через ноль переходит ток, что тоже снижает уровень помех.
  • Малый расход электрической энергии благодаря тому, что нет электромагнитной связи. Использование полупроводников позволяет снизить потребление электрической энергии на 90%.
  • Твердотельные реле имеют небольшие габариты, что позволяет упростить его установку и транспортировку.
  • Длительный срок работы, не требующий технического обслуживания устройства.
  • Широкая сфера применения для различных типов устройств и приборов.
  • Возможность осуществления большого количества срабатываний (более одного миллиарда).
  • Обеспечивает надежную изоляцию цепей входа и силовых цепей между собой.
  • Повышает производительность устройства.
  • Механическая прочность выражается в герметичной конструкции, вибрационной и ударной стойкости.

Недостатки

Казалось бы, пора везде и всюду менять механические реле на твердотельные. Но не стоит торопиться. Есть здесь один подвох. На открытом полупроводниковом элементе падает на порядки большее напряжение, чем на замкнутых контактах обычного реле, а именно, около двух вольт. Казалось бы, ерунда, всего один процент от напряжения в розетке. Но, предположим, что мы управляем двухкиловаттным обогревателем, который потребляет ток около 10 ампер.

Какая же мощность тогда будет выделяться на хваленом твердотельном реле? Умножаем 10 на 2, и получаем целых 20 ватт. Без хорошего радиатора здесь, к сожалению, не обойтись. А какая мощность будет выделяться при коротком замыкании – вообще страшно представить. Полупроводники расплавятся моментально, намного быстрее, чем сработает обычный автоматический выключатель в распределительном щитке.

Спасти твердотельные реле от губительного влияния короткого замыкания смогут только быстродействующие предохранители. Кроме большого выделения тепла есть у твердотельного реле еще один недостаток. Помех оно излучает меньше, но при этом само боится помех. И для защиты от них параллельно полупроводниковому элементу подключается цепочка из резистора и конденсатора.

И даже когда полупроводниковый элемент закрыт, реле все равно пропускает ток в несколько миллиампер. Для электрообогревателя это конечно не страшно, а вот, например, компактная люминесцентная лампа может начать вспыхивать. Практически можно увидеть, как нагрев мешает применяемости твердотельного реле.

Сфера применения

Твердотельные реле применяются очень широко. Они работают там, где необходимо подключать индуктивную нагрузку. Основные области использования рассматриваемых реле:

  • Системы с регулированием температуры нагревательными элементами.
  • Поддержание одной температуры в процессах и технологиях промышленного производства.
  • Подключение цепей управления.
  • Заменяют магнитные пускатели реверсивного действия.
  • Управление электродвигателями.
  • Контроль температуры трансформаторов и других устройств.
  • Регулировка уровня света.

Как выбрать твердотельные реле

Чтобы приобрести такой вид реле, рекомендуется посетить специализированный магазин электронных товаров. Там квалифицированные специалисты окажут помощь в подборе подходящего реле по всем параметрам.

При выборе рекомендуется учитывать такие свойства реле:

  • Тип реле.
  • Наличие креплений.
  • Материал корпуса.
  • Скорость работы.
  • Наличие вспомогательных функций.
  • Фирма изготовитель.
  • Мощность.
  • Расход электричества.
  • Габаритные размеры.

Есть важный совет при покупке реле. Твердотельные реле рекомендуется устанавливать с запасом по мощности в несколько раз. В противном случае, даже небольшое превышение мощности выведет из строя реле.

Для защиты реле от неисправностей рекомендуется применять специальные предохранители. Имеется несколько видов предохранителей для защиты твердотельных реле:

  • g R – применяются в широком интервале мощностей, имеют повышенное быстродействие.
  • g S – применяются для любого тока, осуществляют защиту полупроводников от высоких нагрузок сети.
  • a R – осуществляют защиту полупроводников от короткого замыкания.

Такие предохранители стоят недешево, их стоимость примерно равна цене самого реле. Однако это стоит того, так как они создают эффективную защиту реле от выхода из строя. Бывают и другие виды предохранителей, относящиеся к классам В, С, D. Они имеют отличия в том, что осуществляют защиту низкого качества, и меньшей ценой.

Во время работы твердотельные реле быстро нагреваются. При чрезмерном нагреве коммутация происходит с отклонением от нормального режима, ток снижается. При достижении 65 градусов, реле сгорает. Поэтому, для нормальной работы реле необходим радиатор охлаждения, а также запас по току в 3-4 раза больше номинала. При применении реле для регулирования скорости электродвигателей, запас по току следует повысить до 8-10 раз.

Похожие статьи:

  • Антенна без провода Эфирное ТВ без проводов Не подскажите, с помощью каких устройств можно сигнал с эфирной антены ретранслировать внутрь дома? Насколько понял - видеосендер передает то, что получил на вход, т. е. 1 к 1. Мне же хочется чтобы ретранслировался […]
  • Провода для доп Питания Можно ли отключить провод питания видеокарты, но оставить ее в слоте PCI? Перешел с тормознутого кактусовидного Nvidia-блоба на открытый Intel HD драйвер (интегрированное в проц видео) и безумно рад. А карточку Nvidia нужно бы достать […]
  • Провода для подключения ноутбука к телевизору Как подключить ноутбук к телевизору? После появления на рынке плазм с большой диагональю и HD разрешением многие любители компьютерных игр, серфинга в сети и просмотра фильмов на большом экране столкнулись с задачей – как подсоединить […]
  • Аудио-видео провода Какие аудио-видео кабеля существуют? Здесь представлены самые популярные и часто используемые кабеля, для подключения видео или аудио устройств. Имейте введу, что этим списком, возможность подключения не заканчивается. HDMI […]
  • Схема соединения кабеля vga Подробный обзор характеристик и распиновок vga разъёма В современном мире уже невозможно представить жизнь без компьютерных технологий. У каждого человека есть смартфон в руках, практически у всех дома есть телевизор, а также компьютер. […]
  • Провода медные монтажные Провод монтажный медный 4 мм. кв., ПГВА во Владивостоке Заметка к объявлению Провод монтажный 4 мм. кв. черный ПГВА. Токопроводящая жила медная, многопроволочная. Температурный диапазон использования - от -40 до +105 градусов Цельсия. […]