Как подключить твердотельное реле к тэну: Подключение твердотельного реле | Полезные статьи

Твердотельные реле – примеры использования и подключения

Для коммутации нагрузок в различном оборудовании обычно используются контакторы и реле. Всем известны основные минусы этих устройств – подгорание контактов и наличие подвижных частей. От этих недостатков полностью свободны Твердотельные реле (ТТР), которые всё шире и шире используются в промышленном оборудовании.

В статье рассмотрим подключение и электрическую защиту твердотельных реле, а также различные примеры применения.

Варианты использования

ТТР имеет смысл ставить там, где нет возможности контролировать работоспособность обычных электромеханических реле. Да, ТТР дороже, но основное их преимущество – «поставил и забыл». Часто их ставят для коммутации индуктивной нагрузки (электромагниты), для которой обычные реле подходят слабо – контакты подгорают быстро, нужно их чистить или менять. Либо ставить реле на заведомо больший ток работы.

Другой вариант использования ТТР – включение мощной нагрузки типа ТЭНов, когда мощные контакторы прослужат недолгое время из-за частых включений-выключений.

Такое бывает в случае, когда нужно точное поддержание температуры, а для этого устанавливают небольшую ширину петли гистерезиса.

Как и в случае с контакторами и реле, ТТР легче работать, когда нагрузка чисто активная (АС1), то есть не содержит индуктивности (cosφ стремится к 1). Тогда он легко может коммутировать ток, указанный на его корпусе. В большинстве же случаев нагрузка является частично реактивной (cosφ = 0,7-0,8), поэтому ток ТТР нужно всегда выбирать с запасом.

Запас по току нужен также и для надежной работы системы защиты, но об этом расскажем чуть позже.

Коммутация ТЭНа нагревателя

В этом примере, как мы уже отмечали выше, ТТР работает в самом простом режиме – коммутация напряжения питания 220 В для ТЭНа. Реле рассчитано на ток 40 А, для однофазного напряжения 220 В это означаем максимальную мощность 8,8 кВт.

Однако, в целях повышения надежности в данном случае никто не будет подключать через ТТР ТЭНы мощностью 8 кВт. Обычно, даже в этом случае выбирают запас 50 %, не менее.

В данном примере применяется ТЭН на 1,5 кВт. Защита обеспечивается автоматическим выключателем с номинальным током 10 А.

Управление твердотельными реле

Фактически ТТР – это управляемый коммутатор. В каком-то смысле, обычный транзистор является твердотельным реле – при подаче управляющего сигнала он открывается, и пропускает ток в нагрузку.

В ТТР в более чем 90% случаев в качестве управляющего сигнала нужно постоянное напряжение. Диапазон напряжений – от 3 до 35 В, и может быть разным для разных моделей и производителей..

В редких случаях (в зависимости от модели) в качестве управляющего сигнала применяют переменное напряжение (порядка 100…250 В), токовый сигнал 4…20 мА, либо для управления используют обычный потенциометр.

Схема подключения проста, и обычно приводится на корпусе ТТР:

Приведенная схема включения твердотельного реле является наиболее распространенной. На управляющий вход ТТР подается постоянное напряжение порядка 12…24 В. Подача напряжения производится от внешнего источника питания через любой подходящий коммутирующий элемент – кнопка, переключатель, транзистор, реле. На работу ТТР не оказывает влияния схема включения и принцип действия схемы на его входе. Важен лишь сам факт подачи напряжения нужного значения и полярности.

В ТТР с управляющим сигналом в виде переменного напряжения принцип работы аналогичный.

В большинстве моделей ТТР реализована светодиодная индикация подачи управляющего сигнала, что позволяет «на лету» отслеживать и анализировать работу ТТР.

Силовая часть ТТР

Эта важная часть ТТР коммутирует ток нагрузки.

Входная и выходная части твердотельного реле гальванически развязаны при помощи оптопары. Твердотельное реле не имеет отдельного источника питания. И если входная часть ТТР питается от входного источника питания, то выходная часть питается через нагрузку, получая питание при условии, что эта нагрузка подключена.

Таким образом, если нагрузка имеет высокое сопротивление, с одной стороны, это хорошо – меньше ток через реле, и оно меньше испытывает перегрузки, работая с большим запасом. Но если этот ток продолжить уменьшать, ТТР просто не сможет работать – хотя, входная индикация будет показывать, что всё нормально.

Коммутация индуктивной нагрузки

С индуктивной нагрузкой (как правило, это электромагнит), не так всё просто.

В этом случае нужно учитывать переходные процессы в моменты включения и выключения ТТР. В эти моменты возможны всплески напряжения, которые могут привести к неприятным последствиям, например – «зависание» ТТР в открытом или закрытом состоянии, которое снимается перезапуском питания. Самый неприятный вариант – ТТР может полностью выйти из строя, при этом оно может остаться в опасном включенном состоянии.

Существуют особенности при подключении индуктивной нагрузки типа электромагнитов. Производители рекомендуют выбирать пару ТТР-электромагнит таким образом, чтобы ток нагрузки был не более чем 10% от максимально допустимого тока ТТР. Это обусловлено возможной нестабильностью работы. Кроме того, при коммутации постоянного тока рекомендуется параллельно нагрузке подключать обратно включенный диод.

Защита

Большинство производителейрекомендуют в качестве защиты устанавливать быстродействующие предохранители. Это нужно для того, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания нагрузки не произошло поломки ТТР.

Однако, поскольку стоимость таких предохранителей сопоставима со стоимостью самого ТТР, существует вариант установки вместо предохранителей защитных автоматов. Причем, производители рекомендуют только защитные автоматы с время-токовой характеристикой типа «В».

Чтобы пояснить принцип защиты, рассмотрим известные графики время-токовых характеристик автоматических выключателей:

Из графика видно, что при превышении тока защитного автомата с характеристикой «В» более чем в 5 раз время его выключения – около 10 мс (пол периода напряжения частотой 50 Гц).

Из этого можно сделать вывод, что для того, чтобы иметь большие шансы по сохранению работоспособности ТТР в случае КЗ, нужно применять защитные автоматы с характеристикой «В». При этом нужно соответственно рассчитывать токи нагрузки и защитного автомата в зависимости от максимального тока твердотельного реле.

Пример неправильной защиты ТТР

Случаются грубые ошибки в проектировании систем на ТТР. Пример – электронагреватель приточной вентиляции мощностью 18,5 кВт, питаемый через трехфазное твердотельное реле с рабочим током 25 А. Основная проблема в том, что защищается это ТТР через автоматический выключатель с номинальным током 25 А и время-токовой характеристикой С.

Даже в случае частичного превышения рабочего тока (например, до 35 А) в первую очередь выгорит ТТР, при этом время отключения защитного автомата – около 1 часа.

Терморегулятор высокотемпературный термостат до 450 °С и твердотельное реле 40А с нагрузкой до 6200 Вт (id 90754289)

Терморегулятор W3003 в комплекте с твердотельным реле ZGT-40AA до 40 Ампер на 220 В с максимально подключаемой нагрузкой до 6200 Вт. Это высокотемпературный цифровой регулятор температуры термостат для автоматического поддержания температуры в термических установках с температурой от 0 до 450 °С.

Работает как на нагрев так и на охлаждения в диапазоне 0 до 450 °С.

В комплекте с терморегулятором идет твердотельное реле на 40А и жаростойкий термодатчик, который устанавливается в место, где необходимо контролировать температуру.
Термодатчик – это термопара К типа. Длина датчика 1 метр.
На окончании датчика нарезана резьба М6.

Схема подключения твердотельного реле к терморегулятору ZFX-W3003

Как правильно рассчитать максимальную нагрузку в зависимости от максимального тока твердотельного реле:

• Резистивная нагрузка: 70% от максимального тока реле (нагревательный элемент (ТЭН), электрическая плита, бойлер и т. д.)
• Индуктивная нагрузка: 20% от максимального тока реле (компрессоры, электродвигатели, электромагниты, катушки дросселей, трансформаторы, выпрямители, преобразователи построенные на тиристорах и т. д.)
• Емкостная нагрузка: 10% от максимального тока реле (нагрузки с конденсатором во входной цепи, электронные блоки питания галогенных или люминесцентных ламп и т. д.) 

Внимание: при токе нагрузки 5 Ампер или больше, твердотельное реле нужно обязательно устанавливать на радиатор с использованием термопасты для необходимого охлаждения реле !

 

Терморегулятор ZFX-W3003 имеет два режима: 

• нагрева или охлаждения,
• пользователи могут свободно установить температуру включения и отключения нагревателя.

Имеет большой и четкий светодиодный дисплей для лучшей читаемости и термозонд в специальной оболочке длиной 1 метр.

 

Прибор прост в использовании. Для подключения необходимо только подать питание 220 В и подключить к устройству для обогрева (охлаждения), которым будет управлять терморегулятор 

Прибор имеет три кнопки для удобства эксплуатации: SET, стрелка вверх и стрелка вниз При кратковременном нажатие на кнопку стрелочка вверх, на дисплее мы видим температуру, при которой терморегулятор включит нагрузку. При коротком нажатии на кнопку стрелочка вниз, мы видим температуру, при которой терморегулятор выключит нагрузку.

4 режима установки:

• P0 – температура включения от 0 °C до 450 °C,
• P1 – температура выключения  от 0 °C до 450 °C
• P2  коррекции температуры (если термостат показывает не верно) от -10 до  +10 °C
• PЗ  задержка включения в минутах 0 – 10

Два режима работы:
нагрев (температура запуска меньше температуры остановки),
охлаждение (температура запуска выше температуры остановки)

Важно: все установки температурного режима, сохраняются в энергонезависимой памяти и сохраняются. Даже если выключили электроэнергию и через какое-то время снова включили в терморегуляторе сохранятся все настройки температуры и задержки включения нагрузки. Этот режим можно использовать в качестве защиты компрессоров холодильников и морозильников от частых всплесков в течении нескольких минут включений и отключений электричества.

Электронный термостат может применяться: в термических установках с температурой выше 100 °С, в электрических котлах, нагревателях масла, электрических духовках, паровых установках, отопительных системах, в промышленных установках  инкубаторах, брудерах, курятниках, в подсобном хозяйстве, в теплицах, гроубоксах, в аквариумах, гидропонике, коптильнях и т. д., где требуется поддержания температуры с точностью до ± 0,2° С..  

Водонепроницаемый наконечник датчика с резьбой 6 мм и длиной 1 метр, может использоваться для воды или другой жидкости, не коррозирует, позволяет измерять температуру воды для аквакультуры, декоративных рыб,  гидропоники других и жидкостей.

Настройка Терморегулятора :
1) нажать кнопку с иероглифом и держать пока на экране не загорится Р0
2) стрелками выбрать режим и нажать кнопку с иероглифом
3) стрелками выбрать значение и снова нажать кнопку с иероглифом

Восстановление заводской настройки: при условии электричества, в то же время удерживайте верхнюю и нижнюю клавиши, пока на цифровом дисплей будет 888

Температура запуска < температура остановки = режим нагрева
Температура запуска > Температура остановки = режим охлаждения

Пример настройки терморегулятора на нагрев:
Управляйте электро водонагревателем: выключать нагревание при достижении 60 ℃ и начните нагревать снова, когда температура снизится до 40 ℃. Как его установить?
Шаг 1: убедитесь, что режим работы-это режим нагрева, температура запуска <температура остановки
Шаг 2: нажмите клавишу настройки, чтобы войти во внутреннее меню, выберите PO и нажмите клавишу настройки, чтобы установить значение PO до 40 °C
Шаг 3: нажмите клавишу настройки, чтобы войти во внутреннее меню, выберите P1 и нажмите клавишу настройки, установите значение P1 до 60 ° ℃

Характеристики терморегулятора ZFX-W3003-220V с твердотельным реле ZGT-40AA:

• Диапазон измерения температуры: 0 ~ 450 °C
• Диапазон регулирования температуры: 0 ~ 450 °C
• Точность измерения температуры: плюс или минус 0,2 °C
• Точность контроля температуры: плюс или минус 0,1 °C
• Измерительный вход: NTC10K L = 1 м высокотемпературный зонд
• Максимальная выходная мощность: до 7200 Вт, при долговременной работе до 6200 Вт (при резистивной нагрузки) 
• Входное напряжение: 220 Вольт
• Выходное напряжение: равно входному напряжению
• Размер внешнего вида: 61*45*31 мм
• Этот контроллер температуры поставляется с  датчиком 1 метр
• Тип монтажа:  накладной
• Количество  коммутируемых цепей:  1
• Корпус:  огнеупорный пластик ABS толщиной 1,8 мм
• Цвет:  белый

  Комплектация  : 

• Терморегулятор с термодатчиком 1 шт.
• Твердотельное реле 1 шт.  

Пишите в Whatsapp Температура

— подключение твердотельных реле к нагревательным элементам переменного тока — правильная ли эта схема?

спросил 7 лет, 6 месяцев назад

Изменено 7 лет, 6 месяцев назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

Я переоборудую тостер мощностью 1500 Вт в печь оплавления с ПИД-управлением, но я хотел бы сосредоточиться на аппаратном аспекте.

Я вытащил выключатели и элементы управления из духовки, и у меня осталось что-то вроде этого, как если бы духовка находилась в режиме выпечки, включающем все нагреватели и конвекционный вентилятор:

^{смоделируйте эту схему – Схема создано с помощью CircuitLab}

Внизу находится «новая схема». Это “хорошая схема” для управления верхним и нижним нагревательными элементами? Есть на что обратить внимание? Я открыт для предложений по улучшению дизайна, а также.

Я хочу оставить конвекционный вентилятор нетронутым, чтобы верх и низ нагревались более равномерно. (Это двигатель с расщепленными полюсами)

Я буду использовать все оборудование с правильными электрическими и тепловыми параметрами. На SSR будут использоваться радиаторы и охлаждающий вентилятор.

Обновление: Вторая, модифицированная, схема с ТТР работает.

• переменный ток
• температура
• твердотельное реле

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Ваша новая схема (2-я схема) должна работать нормально.

Вам необходимо рассчитать, сколько энергии будут рассеивать SSR. Предположим, что на каждом SSR имеется падение на 1 В переменного тока. Поскольку в своем вопросе вы не упомянули, какой ток должен потреблять духовой шкаф, мы не можем оценить, сколько тепла вам нужно избавиться.

Вы также можете установить твердотельное реле или реле на конвекционный вентилятор.

\$\конечная группа\$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

. 9Реле 0000 – Почему твердотельные реле для обогревателей?

спросил 3 года 10 месяцев назад

Изменено 3 года, 10 месяцев назад

Просмотрено 408 раз

\$\начало группы\$

В контексте создания ПИД-регуляторов для очень больших систем обогрева (печи, печи и т. д.) почти во всех конструкциях, с которыми я сталкиваюсь, для переключения нагрузки используется ТТР, выбор, который я не понимаю.

Потребляемая мощность может превышать 50 А при напряжении 250 В, при этом ожидается, что даже твердотельное реле разумного качества будет рассеивать примерно 40–70 Вт. Для сравнения, механическое реле той же емкости и качества значительно эффективнее, не требует неудобных требований к охлаждению и стоит в 5-10 раз дешевле даже в плохой день. Кроме того, ЭМИ обычно не открываются, что является плюсом для обогревателей.

Можно возразить, что SSR имеют преимущество в плане долговечности и движущихся частей, но, конечно, не до такой степени, чтобы оправдать разницу в цене и особые требования к охлаждению.

Итак… в чем польза для SSR, которую я упустил? Почему им отдают предпочтение во многих проектах?

• реле
• твердотельное реле
• ПИД-регулятор

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Это не сильно отличается от того, почему вы всегда используете полупроводниковые переключатели и никогда не используете электромеханические реле для двигателей с регулируемой скоростью.

Электромеханическое реле может быть включено только на 100 % и выключено на 100 %, и ничего между ними не может быть, и оно ничего не может с этим поделать, потому что оно не может переключаться достаточно быстро и не может переключаться очень много раз, прежде чем полностью изнашивается.

В результате механическое реле может включаться, только когда элемент слишком холодный, и выключаться, когда элемент слишком горячий. (Вспомните ваш домашний термостат или тостер, где он включается на некоторое время, а затем выключается на другой период времени, когда температура сильно колеблется). Все, что вы можете сделать, это управлять гистерезисом. Вы не можете использовать PID, потому что все, что у вас есть, включено и выключено.

Технически SSR также может быть включено только на 100% или выключено на 100%, но SSR не изнашиваются каждый раз, когда вы их переключаете, и они могут переключаться быстро. Таким образом, вы можете переключать его достаточно быстро и достаточно часто, чтобы имитировать что-то вроде непрерывной работы нагревательного элемента на 50% мощности и поддерживать диапазон температур нагревательного элемента хорошим и узким.

Твердотельное реле может переключаться десятки или сотни раз в секунду без износа, поэтому он может поддерживать нагревательный элемент в гораздо более узком диапазоне температур, что делает его элементом с переменной температурой.