Твердотельное реле что это: виды – схема подключения, принцип работы, практическое применение, устройство, параметры и характеристики

Твердотельное реле: принцип работы

Твердотельное реле — это класс электронных приборов, работа которых построена на взаимодействии силовых ключей и полупроводниковых элементов. Конструкция устройства не включает в себя подвижных частей, что обеспечивает надежную коммутацию цепей.

Виды твердотельных реле

В промышленной и технической документации можно встретить термин «тиристорный переключатель», который считается «научным» названием твердотельных реле. Также возможно столкнуться с аббревиатурами и сокращениями, которые тоже указывают на данный вид устройств — ТТР, ТППТ, SSR.

Эти общие обозначения указывают на разновидность электронного оборудования в целом, которое подразделяется на виды на основании одного из следующих признаков:

• Количество фаз;
• Вид коммутируемого напряжения;
• Метод управления;
• Конструктивные особенности.

По количеству фаз оборудование делится на однофазное и трехфазное.

Принцип работы для однофазных твердотельных реле заключается в управлении при помощи переменного резистора и аналогового сигнала. При этом они могут быть использованы и на трехфазной сети. Процесс действия трехфазных коммутационных аппаратов строится на реверсивном регулировании электрических цепей.

Коммутируемое напряжение в работе твердотельного реле также играет немаловажную роль. Приборы могут быть предназначены как для постоянного, так и для переменного тока. Принцип работы при этом у ТТР зависит от показателей диапазона тока.

Для постоянного тока коммутатор подбирается на диапазон 3-32В, а для переменного — 90-250В. Вторая разновидность характеризуется высокой скоростью срабатывания и экономичностью. Кроме этого, она может применяться для коммутации в сетевом напряжении в 220В.

Метод управления отражается и на скорости срабатывания:

• Мгновенный. Применяется на цепях, где необходимо резкое включение;
• Фазовый. Коммутационные аппараты с таким методом управления используются для управления уровнем освещения, температуры и пр.
• «Через ноль». Срабатывание происходит на нулевом напряжении. Данный тип приборов можно устанавливать на устройствах с небольшими нагрузками.

Принцип работы твердотельного реле

Работа ТТР обусловлена взаимодействием двух сигналов:

1. Управляющего,
2. Коммутирующего.

То есть между электрическими цепями отсутствует непосредственный контакт, но трансфер информации и энергии между ними производится благодаря гальванической или оптической развязке.

Оптоизолятор — один из ключевых элементов в принципе работы прибора. В качестве оптоизолятора теплового реле выступают светодиод и фотоприемник, называемые также оптопарой. Такая оптическая развязка применима и для постоянного, и для переменного тока.

Основная ее функция — изоляция входа от выхода. Для гальванической развязки используется оптрон.

Когда через светодиод, расположенный у входной секции, проходит электричество, он загорается. Далее через зазор свет поступает на фотоприемник, в роли которого выступают симистор или фоточувствительный транзистор

Принцип работы ТТР

Таким образом, в твердотельном реле, рассчитанном на разное напряжение (220В в том числе), действует следующий принцип работы: происходит замыкание или размыкание контактных клемм.

Отличие от электромагнитных реле

Помимо монолитной конструкции, твердотельные реле отличаются от электромагнитных принципом работы. Вторая разновидность имеет катушку и подвижную контактную группу.

Такая комплектация позволяет замыкать контакты за счет протекания тока через катушку и притягивание якоря с контактной группой. В конструкции твердотельного реле подобных элементов нет. В зависимости от разновидности устройства и сферы применения замыкание контактных клемм происходит за счет полупроводниковых ключей.

Еще одной особенностью, отличающей твердотельные реле от электромагнитных, можно обозначить отсутствие в конструкции подвижных деталей. Благодаря этому приборы не подвергаются механическому износу, что продлевает срок их эксплуатации.

Применение

Модификация и схема коммутаторов подбирается на основании потребностей той электрической сети, для которой они необходимы. Сфера применения ТТР обширна — устройство может быть установлено для:

• Управления электродвигателями;
• Регулирования температурных показателей в нагревательных элементах;
• Контроля работы трансформаторов;
• Управления уровнем освещенности;
• Контроля включения осветительных приборов;
• Автоматизации промышленных процессов;
• Регулировки датчиков движения;
• Установки в электронике автомобилей.

Помимо этого, твердотельные реле разных типов благодаря принципу их работы и подходящей схеме управления часто выступают в роли электронных ключей. Особенно это актуально для силовых, слаботочных установок, коммутаторов станков, в работе которых большое значение имеет мгновенное срабатывание.

Также ТТР можно встретить в комплектации бытовой техники: холодильники, стиральные машины, нагреватели, чайники и т.д.

Как выбрать твердотельное реле

При покупке твердотельного аппарата необходимо принимать во внимание следующие характеристики:

• Вид и модификация: нужно учитывать тип напряжения, сигнала управления;
• Потребность объекта: следует подбирать такое количество реле для электрических цепей, чтобы ток ТТР превышал ток нагрузки, независимо от режима работы. Примечательно, что перегрузочные свойства коммутаторов переменного тока выше, чем у приборов, предназначенных для работы с постоянным током;
• Требуемое значение тока: выбор производят не по номинальному току нагрузки, а по пусковому.  То есть показатель тока в устройстве должен быть больше, чем показатель тока при любом режиме работы;
• Способ коммутации: наиболее часто встречающийся тип — управление при переходе «через ноль», т.к. он практически исключает помехи, которые образуются при включении;
• Потребность в дополнительных приборах: если ведется установка твердотельного реле на поверхности в плохо вентилируемом пространстве, то возможно нагревание полупроводников. Чтобы избежать этого, рекомендуется устанавливать радиатор охлаждения.

Стабильная рабочая температура обеспечивает надежную работу коммутатора. Нормальная работа прибора возможна при температуре окружающей среды, не превышающей 60˚C.

Особенности использования твердотельных реле

При использовании, практически, любых  электрических цепей существует необходимость включения, или отключения электронных приборов, устройств, агрегатов и т.п. Используемое для этого оборудование относится к категории коммутационного оборудования, и включает в себя выключатели, рубильники, контакторы, реле и т.

д.

Одним из устройств, входящих в категорию коммутационного оборудования, являются твердотельные реле. Что же такое – твердотельное реле? Твердотельное реле – это устройство, построенное на полупроводниковых элементах и силовых ключах, таких, как  симисторы, биполярные, или МОП-транзисторы. Также как и электромагнитные реле, предназначены они для управления слабым сигналом нагрузкой с большим напряжением, или током.

Твердотельные реле – уникальные устройства, которые после монтажа не требуют особого обслуживания. К примеру, они не нуждаются в очистке контактной группы, так как само понятие «контактная группа» отсутствует у твердотельных реле вообще. Преимущества твердотельных реле перед электромагнитными достаточно известны. Это и небольшие габариты, отсутствие шума и вибрации, продолжительный ресурс, отсутствие искрения, постоянное выходное сопротивление, которое не меняется в течение срока эксплуатации. Но есть у твердотельных реле и свои особенности применения, которые нельзя не учитывать при их эксплуатации.

И вопросы в службу технической поддержки подтверждают это.

Блок-схема твердотельного реле с управлением постоянным током изображена на рисунке:

Как видно, управление реле осуществляется с помощью светодиода, установленного внутри корпуса реле. Сразу возникает вопрос – какое напряжение необходимо подать на вход реле, что оно «включилось», или «отключилось»? Для реле серии HHG1  управляющее напряжение указано как 3-32VDC. И с этим, как бы, вопросов не возникает. Но необходимо иметь в виду, что для «отключения» реле, управляющее напряжение надо отключать полностью. Согласно документации на это реле, напряжение отключения составляет 1VDC. То есть, при снижении управляющего напряжения от значения 3VDC до  1VDC, реле останется в открытом состоянии. А если принять во внимание возможное наличие электромагнитных «наводок» в цепи управления реле, то может возникнуть ситуация, что реле останется включенным постоянно.

Далее, нельзя проверить работоспособность реле, подключив к выходным контактам  тестер, и «прозвонить» его. В отличие от электромагнитного реле, в котором коммутирующая цепь имеет всего два состояния – «замкнуто» и «разомкнуто» – твердотельные реле имеют силовые ключи, построенные на симисторах, или транзисторах. Проверить работоспособность твердотельного реле можно, собрав, простейшее устройство, изображенное на рисунке
.

Кроме того, твердотельные реле имеют свои особенности для выбора нагрузки. При выборе твердотельного реле следует обращать особое внимание на нагрузочный ток. При эксплуатации твердотельного реле стоит учитывать не только рабочий ток, но также и токи, возникающие в процессе пуска, которые могут превышать номинальный параметр в несколько раз. Как правило, твердотельные реле выдерживают 10-кратную токовую перегрузку в течение 10 миллисекунд. Иначе говоря, при 10-кратной токовой перегрузке продолжительностью более 10 миллисекунд  реле, практически, гарантировано выходит из строя.

Значения превышений максимального тока по отношению к номинальному отображены в таблице:

Применение	Запас по току
Для ТЭНов	30-40% больше номинального значения
Для асинхронных двигателей	6-10 крат.
Для ламп накаливания	8-12 крат.
Электромагнитные реле	4-10 крат.

Поэтому для твердотельных реле рекомендуется: для активной нагрузки (лампы, ТЭНы) запас по номинальному току в 2-4 раза. При пуске асинхронных двигателей, из-за большого пускового тока, запас по току нужно увеличить до 6-10 раз. Несколько снизить запас по току можно, предусмотрев пуск двигателя на холостом ходу с минимальными оборотами.

Немаловажным фактором при эксплуатации твердотельных реле является обеспечение теплового режима. Твердотельные реле способны проводить заявленный производителем ток при температурах не выше 40°С. При нагреве на каждые 10°С способность реле пропускать ток уменьшается на 20-25%. То есть, при температуре 80°С реле, практически, не способно пропускать ток.

И напоследок – для защиты твердотельного реле от выхода из строя вследствие короткого замыкания, нагрузку имеет смысл защитить установкой автоматических выключателей класса В.

Может показаться, что переход от обычных реле и контакторов на твердотельные реле слишком сложен. Действительно, такой переход требует более ответственного подхода. Но при правильном выборе твердотельного  реле и обеспечения соответствующих условий его работоспособности, преимущества проявятся в первую очередь.

Как работают твердотельные реле?

4 октября 2022 г. | Назад к основам

Электрические реле в той или иной форме существуют уже более 100 лет. Только в 1971 году, когда Crydom изобрела твердотельное реле, мы сделали следующий большой шаг в релейной технологии.

Включаете ли вы что-либо из состояния «включено» или «выключаете», управляете сигнальными лампами или управляете индуктивными или резистивными нагрузками; SSR можно использовать в различных приложениях, сохраняя при этом относительно простую конструкцию. Мы решили, что пришло время пролить свет на скромное твердотельное реле.

Во-первых, давайте начнем с некоторых общепринятых выражений, которые мы часто встречаем при обсуждении SSR.

Твердотельное реле

Это может быть данностью, но почему бы не начать с абсолютных основ? Основное различие между электрическим механическим реле и полупроводниковым реле заключается в том, что в твердотельном реле нет реальных движущихся компонентов (как следует из названия!). Вместо того, чтобы полагаться на физический контакт, движущийся для замыкания цепи, твердотельные реле полагаются либо инфракрасные светоизлучающие диоды или светодиодные соединители для работы.

Типы: Трансформатор, оптоизолятор, конденсатор, эффект Холла, магнитосопротивление

Гальваническая развязка

Это практика разделения электрических компонентов. Вместо использования физического соединения для активации реле гальваническая развязка означает, что соединение должно быть выполнено с использованием светодиодного или инфракрасного света. Гальваническая развязка гарантирует отсутствие сбоев, а также обеспечивает проводную связь с несколькими устройствами, которым требуется отдельное регулирование мощности.

Оптопара (также известная как оптоизолятор, оптоизолятор или оптопара)

Что касается твердотельных реле, оптопары — это компоненты источника света (обычно светодиодного или инфракрасного), которые обеспечивают переключение.

Передатчик (Tx) и приемник (Rx) расположены внутри твердотельного реле, где они получают питание от управления сигналом. После подачи питания оптопара переключает цепь (размыкает или замыкает), что позволяет сигналу полного напряжения проходить через выход твердотельного реле.

Вообще говоря, оптопара состоит из двух отдельных компонентов, один для передачи сигнала, а другой для приема; но чаще всего его называют полной единицей.

Управление сигналом (он же контроль или напряжение цепи)

Относительно низкое напряжение, специально используемое для включения оптопары или наоборот. Обычно в зависимости от производителя это может быть от 3 или 4 вольт постоянного тока до 24 вольт постоянного тока.

Номинальное напряжение

Стандартное напряжение, на которое рассчитано твердотельное реле.

Рабочее напряжение Полный потенциальный диапазон напряжения, при котором может функционировать твердотельное реле, при котором напряжение входного сигнала может колебаться.

Коммутационные устройства

Транзистор (биполярный или МОП):

MOSFET (металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор) представляет собой полупроводниковое устройство, состоящее из двух металлооксидных полупроводниковых полевых транзисторов (MOSFET), одного N-типа и одного P-типа, встроенных в один кремниевый чип. МОП-транзистор обычно используется для переключения нагрузок постоянного тока.

SCR  Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR):

Четырехслойное твердотельное устройство, контролирующее ток. Тринистор действует как переключатель, проводящий, когда на его затвор поступает ток, и он продолжает проводить до тех пор, пока он смещен в прямом направлении. SCR идеально подходит для переключения всех типов нагрузок переменного тока.

TRIAC :

Симистор представляет собой электронный компонент, примерно эквивалентный двум управляемым кремнием выпрямителям, соединенным в обратной параллельности (параллельно, но с обратной полярностью) и с их затворами, соединенными вместе. Это приводит к двунаправленному электронному переключателю, который может проводить ток в любом направлении. Симистор идеально подходит для коммутации резистивных нагрузок переменного тока.

Круто! Теперь, когда мы рассмотрели некоторые из наиболее распространенных терминов, используемых при обсуждении SSR, мы можем начать разбирать различные типы SSR на основе их частот переключения.

 

Переключение нуля:

 

• Для резистивных и емкостных нагрузок
• При подаче управляющего напряжения выход SSR активируется при первом переходе линейного напряжения через ноль. Время отклика составляет менее 8,33 мс. Также предлагается с дополнительной функцией мониторинга системы и функцией измерения тока.

• Благодаря высоким возможностям импульсного тока и напряжения блокировки твердотельные реле этого типа коммутации также успешно работают с большинством индуктивных и емкостных нагрузок. Они наиболее часто используются в машинах для литья пластмасс, упаковочных машинах, паяльном оборудовании и машинах для пищевой промышленности.

Мгновенное включение:

• Для индуктивных нагрузок.
• Выход SSR активируется сразу после подачи управляющего напряжения. Следовательно, это реле может включаться в любом месте синусоидальной кривой переменного напряжения. Время отклика обычно может составлять всего 1 мс.
• SSR особенно подходит для приложений, где требуется быстрое время отклика, например, соленоиды или катушки.

Пиковое переключение:

• Для тяжелых индуктивных нагрузок.
• Пиковое переключающее твердотельное реле сконструировано таким образом, что выходная мощность активируется при первом пике линейного напряжения при подаче управляющего напряжения. После первого полупериода пиковое SSR переключения работает как обычное нулевое SSR переключения.

• В дальнейшем пиковый пусковой ток может быть уменьшен в течение первой половины периода для индуктивных нагрузок. Идеально подходит для индуктивных нагрузок с остатками железного сердечника (например, трансформаторов).

Переключение постоянного тока:

• Для резистивных и индуктивных нагрузок.
• Силовой полупроводник в коммутационном реле постоянного тока работает в соответствии с управляющим входом. Время отклика составляет менее 100 мс. Твердотельные реле с переключением постоянного тока используются с резистивными и индуктивными нагрузками для управления двигателями постоянного тока и клапанами.
• При переключении индуктивных нагрузок необходимо будет подключить избыточное напряжение обратного диода параллельно нагрузке в качестве защиты.

Аналоговое переключение:

• Для резистивных нагрузок.
• Поскольку управляющий вход аналогового реле 4–20 мА или 0–10 В пост. тока может изменяться, выход работает в соответствии с принципом фазового управления. Реле оснащено встроенной схемой синхронизации для обеспечения контроля фазового угла. Выход пропорционален входному сигналу. Передаточная функция является линеаризованной и воспроизводимой.

• Эти твердотельные реле очень полезны в приложениях с замкнутым контуром или там, где плавный пуск может ограничить высокие пусковые токи. Идеально подходит для переключения кварцевых нагревателей или в приложениях, требующих точного контроля температуры.

Аналоговое переключение полного цикла:

• Для резистивных нагрузок.
• С помощью этого конкретного принципа переключения твердотельное реле обеспечивает несколько полных циклов, равномерно распределенных в течение фиксированного периода времени, в зависимости от управляющего входа (либо 4–20 мА, либо 0–10 В пост. тока) — с низким значением входа, соответствующим нулю и от высокого значения входа до полного вывода с периодом 1,28 секунды.
• Типичные области применения включают: аналоговое управление нагревательными элементами с креплением или автоматические контроллеры с управляющим сигналом 4-20 мА или 0-10 В постоянного тока. Управление зонами нагрева, аналоговое управление хрупкими нагревательными элементами, которые используются для резки, сварки и т. д., срок службы которых может быть увеличен за счет снижения термической нагрузки.

Переключение нуля с контролем системы:

• Для резистивных и индуктивных нагрузок.
• Системный контроль (чувство) SSR обеспечивает выход сигнала тревоги в случае отказа цепи. Мониторы внутренних цепей:
  • Напряжение сети
  • Ток нагрузки
  • Правильное функционирование SSR

Состояние входа твердотельного реле:

• Реле предназначено для приложений, где требуется немедленное обнаружение неисправности. Выходной сигнал тревоги доступен для определения состояния неисправности.

Переключение нуля с измерением тока:

• Для резистивных и индуктивных нагрузок.
• Твердотельное реле с измерением тока Solitron MIDI представляет собой тип нулевого переключения, который также обеспечивает выходной сигнал тревоги при обнаружении изменений в нагрузке.
• Типичные условия, которые могут быть обнаружены, включают: обрыв нагревателя, обрыв цепи, частичное короткое замыкание нагревателя, перегоревший предохранитель, короткое замыкание полупроводника и неисправное подключение питания. Встроенный датчик тока устраняет необходимость в дополнительном внешнем оборудовании.
• Уставка «ОБУЧЕНИЕ» задается с помощью кнопки или дистанционно, если предпочтителен ЧМИ.
• Как показано выше, сигнальный выход PNP выдает серию импульсов, которые идентифицируют определенный тип обнаруженной неисправности. Взаимодействие с ПЛК может обеспечить четкую индикацию неисправности. Также доступен тревожный выход NPN.

Готовы обновить свое реле? Есть несколько важных факторов, которые необходимо учитывать при выборе типа реле, которое лучше всего подойдет для вашего приложения.

Из трех вариантов, предлагаемых Marshall Wolf Automation: Mercury, Solid State и Ice Cube, SSR предлагают бесшумное и долговечное решение. Это, однако, связано с дополнительным фактором производства тепла, который можно устранить, добавив радиатор или термопрокладку.

У нас есть команда агентов технической поддержки, готовых помочь вам найти подходящее реле для вашего приложения. Просто позвоните нам по телефону (847) 658-8130 и попросите техническую поддержку или напишите нам напрямую по адресу: [email protected].

Morgan Spano

Визуальный мыслитель в цифровом спектре, или с точки зрения непрофессионала…. Я создаю весь визуальный контент для Marshall Wolf Automation 🙂 Имея опыт работы в видеорекламе и кинопроизводстве, я работаю с отделом маркетинга MWA, чтобы сохранить наших клиентов чтение наших блогов и просмотр наших продуктов.

Твердотельное реле

(SSR) — типы реле SSR

В этой статье мы кратко обсудим SSR (твердотельное реле) , его конструкцию, работу, схемы и различные типы реле SSR на основе их переключающих свойств и формы ввода/вывода. Мы также обсудим преимущества и недостатки твердотельного реле (SSR) по сравнению с реле электромагнитных реле (EMR) .

• Связанный пост: Различные типы реле, их конструкция, работа и применение

Содержание

Что такое твердотельное реле (ТТР)?

Твердотельное реле ( SSR ) представляет собой электронное коммутационное устройство, изготовленное из полупроводников , которое включает (включает и выключает) цепь высокого напряжения, используя низкое напряжение на его управляющих клеммах.

В отличие от EMR (электромагнитного реле), которое имеет катушку и механический переключатель (физические контакты), реле SSR использует оптопару для изоляции цепи управления от управляемой цепи.

Разница между SSR и EMR

Работа SSR (твердотельного реле) и EMR (электромагнитного реле) или контактного реле одинакова, в то время как основное различие между SSR и EMR заключается в отсутствии механических частей и контактов в реле ССР. Обычно SSR имеет 1 контакт, а EMR имеет несколько контактов.

Другие различия между твердотельным реле и электромагнитным реле заключаются в том, что во время работы твердотельного реле не возникает скачков напряжения и шума. Существует вероятность тока утечки от нескольких мкА до мА в реле SSR, в то время как значение тока утечки равно нулю (0) в EMR. С другой стороны, SSR отключает нагрузки переменного тока в точке нулевого тока нагрузки, что приводит к устранению шума, дребезга контактов и электрической дуги в случае индуктивной нагрузки по сравнению с реле EMR.

• Связанная запись: Разница между реле и автоматическим выключателем

Конструкция ТТР (твердотельное реле)

Клеммы реле ТТР

Реле ТТР имеет два набора клемм, т.е. входные клеммы и выходные клеммы. Эти клеммы приведены ниже:

Клеммы ввода или управления

Эти две клеммы являются клеммами управления входами. Он подключен к маломощной цепи, управляющей его переключением.

Клеммы и соединения реле SSR

Управляющий вход реле SSR предназначен для цепи постоянного или переменного тока отдельно.

Выходные нормально разомкнутые (НО) клеммы

Выходные клеммы реле SSR включаются и выключаются в зависимости от управляющего входа.

Обычно электрическое соединение между этими клеммами остается разомкнутым. Когда реле активируется, эти клеммы соединяются вместе, обеспечивая замкнутый путь.

Выходные клеммы специально разработаны для цепей AC или DC  . В отличие от реле EMR, реле SSR не может переключать сигналы переменного и постоянного тока с помощью одних и тех же клемм.

• Связанный пост: Различные типы датчиков с приложениями

Нормально замкнутая (НЗ) клемма выхода

Эта клемма реле остается замкнутой до тех пор, пока реле не будет активировано. При срабатывании реле ток не течет. Он становится открытым при срабатывании реле.

ПРИМЕЧАНИЕ. Обычно используемые реле твердотельных реле не имеют нормально замкнутых клемм. Но реле SSR формы B и формы C (обсуждается ниже) использует клемму NC.

Эксплуатация и работа реле SSR

Когда на входные клеммы управления реле SSR подается низкое напряжение, на выходных клеммах нагрузки происходит короткое замыкание.

Вход реле SSR активирует оптопару, которая переключает цепь нагрузки. Оптопара не имеет физического соединения и изолирует цепь низкого напряжения от цепи высокого напряжения.

Оптопара имеет на входе светодиод , который излучает инфракрасный свет свет при подаче напряжения. Эти ИК-волны принимаются фотодатчиком (фототранзистор, фотодиод и т. д.) на его выходном конце. Фотодатчик преобразует световой сигнал в электрический сигнал и включает цепь.

Чтобы активировать оптопару, ее входное напряжение должно быть больше, чем его прямое напряжение . По этой причине реле SSR не срабатывает при напряжении ниже указанного.

Выходная схема реле SSR различается для цепей переменного и постоянного тока. Обычно он состоит из симисторов или тиристоров для цепи переменного тока и силовых МОП-транзисторов для цепи постоянного тока.

• Запись по теме: Типы диодов и их применение

Схематическая модель реле SSR

Общая схема работы реле постоянного тока на переменный ток SSR со схемой модели приведена ниже:

Вход постоянного тока с достаточным напряжением подается на входные клеммы управления. Имеется диод для защиты от переполюсовки приложенного DC .

При подаче напряжения на светодиод оптопары он излучает инфракрасный свет.

На другом конце Opto-TRIAC (приемник) улавливает свет и включает его. Как только оптрон включается, через него начинает протекать выход AC ток

В свою очередь, этот выход оптопары активирует TRIAC .  Таким образом, позволяя протекать AC Ток цепи нагрузки

• Связанный пост: Типы переключателей. Его конструкция, работа и применение

Типы твердотельных реле

Существует различных типов твердотельных реле . Они либо классифицируются по форме ввода/вывода, либо по свойству переключения.

Классификация на основе ввода/вывода

Ниже приведены некоторые из распространенных типов реле SSR, классифицированных на основе входной и выходной цепи (переменного/постоянного тока).

Реле постоянного тока в переменный SSR

Это реле работает на входе постоянного тока для переключения цепи нагрузки переменного тока . Вход управления этого реле SSR работает только с входом DC .

Тот факт, что это реле не работает на входе AC , связан с тем, что оптопара работает на ДК . Его входные клеммы также являются направленными. Изменение полярности входа не активирует реле. Для защиты от обратной полярности входа используется диод.

Даже после подачи требуемого входа выходной переключатель этого твердотельного реле не активируется, а только когда AC напряжение подается на его выходные клеммы.

Ниже приведена схема реле DC-TO-AC SSR.

Запись по теме: Типы трансформаторов и их применение

Реле AC-To-AC SSR

Реле SSR работает только тогда, когда вход и выход обеих цепей равны AC .

Как известно, оптопара работает от постоянного напряжения . Таким образом, перед оптопарой используется выпрямитель для преобразования AC в DC .

Когда на его входную клемму управления подается достаточное напряжение переменного тока, он активируется, обеспечивая протекание тока нагрузки переменного тока .

Его схема приведена ниже.

Реле DC-to-DC SSR

Это реле может переключать нагрузку постоянного тока высокой мощности с использованием источника постоянного тока малой мощности.

Вход постоянного тока подается на оптопару, как описано в другом примере выше.

Однако для переключения нагрузки постоянного тока используется силовой MOSFET или IGBT .

МОП-транзистор проводит ток только в одном направлении, поэтому также необходимо убедиться, что выходная нагрузка подключена с соблюдением полярности. Защитный диод используется для предотвращения повреждения при обратной полярности.

При наличии индуктивной нагрузки следует использовать шунтирующий диод.

Реле DC-To-AC/DC SSR

Этот тип реле SSR может переключать нагрузку AC и DC , используя отдельные клеммы.

Реле такого типа использует МОП-транзисторов последовательно с общими клеммами источника для переключения цепей переменного и постоянного тока .

Его схема приведена ниже.

На этой схеме показана матрица фотодиодных ячеек в качестве датчика света, вырабатывающего напряжение при активации светодиода. Это напряжение подается на затворы и исток N-MOSFET соединены последовательно.

Чтобы использовать это реле для цепи переменного тока , используются клеммы Drain MOSFET , а клеммы истока не должны использоваться.

При использовании цепи постоянного тока , сток и исток клеммы полевых МОП-транзисторов используются для переключения.

• Запись по теме: Типы предохранителей — их конструкция, работа и применение

Классификация на основе свойства переключения

Реле SSR также классифицируются на основе их свойств переключения , которые приведены ниже.

Эти реле управляют цепями переменного тока и используются для управления требуемыми выходами в определенных приложениях.

Реле мгновенного включения SSR

Реле такого типа мгновенно включает цепь нагрузки всякий раз, когда подается достаточное входное напряжение. Выключается при следующем переходе напряжения нагрузки через нуль после снятия управляющего входа.

Реле нулевого переключения SSR

Этот тип реле включается, когда подается входное напряжение и напряжение переменного тока нагрузки пересекает следующее нулевое напряжение.

Выключается как обычное реле SSR , когда входное напряжение снимается и напряжение переменного тока нагрузки достигает нуля вольт.

Операция реле переключения через ноль обеспечивается схемой, известной как схема пересечения нуля , которая обнаруживает пересечение нуля и активирует СИМИСТОР .

Реле пикового переключения SSR

Эти типы реле SSR включаются, когда выходное переменное напряжение достигает следующего пика после подачи требуемого входного управляющего напряжения.

Также выключается после снятия входного напряжения и перехода через ноль выходного переменного тока.

В этих реле используется блок обнаружения пиковых значений, который запускает симистор , когда цикл выходного переменного тока достигает своего пика.

Реле аналогового переключения SSR

В то время как эти другие типы переключения SSR зависят от выходного цикла переменного тока, переключение этого реле зависит от его входной амплитуды.

Пусковое выходное напряжение аналогового твердотельного реле пропорционально входному управляющему напряжению.

Допустим, 3-32 В постоянного тока входное реле 3 В представляет 0% и 32 В представляет 100% пикового напряжения переменного тока нагрузки.

При снятии управляющего входа реле выключается при следующем переходе через ноль выходного переменного тока.

• Запись по теме: Типы резисторов | Фиксированный, переменный, линейный и нелинейный

Классификация на основе полюсов и направления

Реле SSR подразделяются на три типа или « формы » в зависимости от их полюсов и конфигурации направления.

Форма A или SPST NO Тип SSR

Форма A Тип реле SSR SPST (Однополюсное, однонаправленное) реле с нормально разомкнутыми ( NO ) клеммами. Клеммы выходной нагрузки нормально разомкнуты, когда нет внешнего управляющего входа. Когда реле срабатывает, выходные клеммы соединяются вместе и пропускают ток.

На приведенной ниже схеме показано реле SSR, способное переключать переменный и постоянный ток на отдельных клеммах.

Фотодиодная ячейка используется в качестве приемника света, а улучшенные МОП-транзисторы с общими истоками используются для переключения цепи нагрузки.

Форма B или SPST NC Тип SSR:

Форма B Реле типа имеет нормально замкнутые клеммы нагрузки. Клеммы выходной нагрузки нормально подключены и пропускают ток при отсутствии управляющего входа. Предоставление управляющего входа разомкнет клеммы нагрузки и остановит ток.

Этот тип реле использует разрядку МОП-транзисторы , которые включаются при нулевом входе и выключаются, когда его Vgs становится отрицательным.

На приведенной ниже диаграмме показано реле формы B SPST NC, использующее полевые МОП-транзисторы с истощением.

Форма C или SPDT Тип SSR:

Форма C Реле типа C имеет два переключающих контакта.

Имеется три клеммы нагрузки, т. е. Общий, НЗ и НО .

Когда реле неактивно , общая клемма остается подключенной к клемме NC .

Когда реле активирует , общая клемма подключается к клемме NO .

Схема реле SPDT SSR приведена ниже.

Существует также управляющая схема переключения , которая предотвращает одновременное включение МОП-транзисторов, обеспечивая временную задержку между ее переключениями.

• Связанная запись: Типы конденсаторов | Фиксированный, переменный, полярный и неполярный

Преимущества и недостатки твердотельных реле (ТТР)

Преимущества:

• Время переключения твердотельных реле значительно быстрее , чем реле EMR (электромеханическое реле).
• Нет физических контактов .
• Нет проблем с контактами искры и износ .
• Срок службы больше, чем у реле EMR.
• Реле SSR Выключается при 0 перем. тока нагрузки, что предотвращает любые дуги или электрические помехи .
• Вибрации или движение не влияет на его работу.
• Имеет очень низкое энергопотребление по сравнению с реле EMR.
• Реле SSR очень легко управляется с помощью логики схем ( микроконтроллеров )

Недостатки

• Имеет сложную конструкцию по сравнению с реле ЭМИ
• Падение напряжения на клеммах нагрузки.
• Он имеет ток утечки во время выключенного состояния .
• Реле SSR рассеивают слишком много тепла .
• Не может переключать низкое напряжение по сравнению с реле EMR.
• Переключение реле SSR зависит от напряжения контролируемой цепи.

Связанная запись: Типы интегральных схем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Применение твердотельных реле ( Твердотельные устройства) Реле

Ниже приведены общие примеры использования твердотельных реле в области электротехники и электроники.

• Как правило, реле SSR используются для переключения, т. е. включения/выключения питания переменного тока.
• Используется для управления мощностью, т. е. управления скоростью двигателя, затемнением света и вентилятора, переключением питания и т. д.
• Они также используются для управления электрическими нагревателями для контроля температуры.
Кабина SSR
• может использоваться в качестве защелки, которая удобна в случае чайников.
• В линиях связи реле SSR с оптопарой используется для устранения тока управления реле, протекающего через него.