Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Klasyczne rozruszniki i styczniki stopniowo stają się przeszłością. Ich miejsce w elektronice samochodowej, sprzęcie AGD i automatyce przemysłowej to przekaźnik półprzewodnikowy - urządzenie półprzewodnikowe, w którym nie ma ruchomych części.

Urządzenia mają różne konstrukcje i schematy połączeń, od których zależy ich zakres zastosowania. Przed użyciem urządzenia konieczne jest zrozumienie jego zasady działania, poznanie cech funkcjonowania i połączenia różnych typów przekaźników. Odpowiedzi na wskazane pytania są szczegółowo opisane w prezentowanym artykule.

Przekaźnik półprzewodnikowy

Nowoczesne przekaźniki półprzewodnikowe (TTR) są modułowymi urządzeniami półprzewodnikowymi, które są elektrycznymi wyłącznikami mocy.

Kluczowe węzły robocze tych urządzeń są reprezentowane przez triaki, tyrystory lub tranzystory. TTR nie mają ruchomych części i różnią się od przekaźników elektromechanicznych.

Wielkość przekaźnika półprzewodnikowego zależy w dużym stopniu od maksymalnego dopuszczalnego obciążenia i zdolności do usuwania ciepła przez transfer ciepła i konwekcję (+)

Wewnętrzna struktura tych urządzeń może się znacznie różnić w zależności od rodzaju regulowanego obciążenia i obwodu elektrycznego.

Najprostsze przekaźniki półprzewodnikowe obejmują takie węzły:

  • węzeł wejściowy z bezpiecznikami;
  • łańcuch spustowy;
  • izolacja optyczna (galwaniczna);
  • węzeł przełączający;
  • łańcuchy ochronne;
  • jednostka wyjściowa do obciążenia.

Węzeł wejściowy TTP jest obwodem pierwotnym z szeregowym rezystorem. Bezpiecznik jest opcjonalnie zintegrowany z tym obwodem. Zadaniem węzła wejściowego jest przyjęcie sygnału sterującego i przekazanie polecenia do przełączników, które przełączają obciążenie.

Przy prądzie przemiennym izolacja galwaniczna jest używana do oddzielenia obwodów sterujących i głównych. Od jego urządzenia zależy w dużej mierze zasada przekaźnika. Obwód wyzwalający odpowiedzialny za przetwarzanie sygnału wejściowego może być zawarty w węźle izolacji optycznej lub umieszczony oddzielnie.

Węzeł ochronny zapobiega występowaniu przeciążeń i błędów, ponieważ w przypadku awarii urządzenia podłączone urządzenia mogą również ulec uszkodzeniu.

Głównym celem przekaźników półprzewodnikowych jest zamknięcie / otwarcie sieci elektrycznej ze słabym sygnałem sterującym. W przeciwieństwie do analogów elektromechanicznych, mają bardziej zwartą formę i nie wytwarzają charakterystycznych kliknięć w procesie działania.

Zasada działania TTR

Działanie przekaźnika półprzewodnikowego jest dość proste. Większość TTR została zaprojektowana do sterowania automatyzacją w sieciach 20-480 V.

Izolacja optyczna pozwala tworzyć sygnały zarządzania o minimalnej mocy, co jest kluczowe dla czujników działających z niezależnych źródeł energii (+)

W wersji klasycznej w obudowie przyrządu znajdują się dwa styki przełączanego obwodu i dwa przewody sterujące. Ich liczba może się zmienić wraz ze wzrostem liczby połączonych faz. W zależności od obecności napięcia w obwodzie sterowania, główne obciążenie jest włączane lub wyłączane przez elementy półprzewodnikowe.

Cechą przekaźników półprzewodnikowych jest obecność skończonej rezystancji. Jeśli kontakty w urządzeniach elektromechanicznych są całkowicie odłączone, to w stanie stałym brak prądu w obwodzie jest zapewniony przez właściwości materiałów półprzewodnikowych.

Dlatego przy wyższych napięciach mogą wystąpić małe prądy upływowe, które mogą niekorzystnie wpływać na działanie podłączonego sprzętu.

Klasyfikacja przekaźnika półprzewodnikowego

Zastosowania przekaźnika są zróżnicowane, dlatego ich cechy konstrukcyjne mogą się znacznie różnić w zależności od potrzeb konkretnego obwodu automatycznego. TTR jest klasyfikowany zgodnie z liczbą połączonych faz, rodzajem prądu roboczego, cechami konstrukcyjnymi i rodzajem obwodu sterującego.

Przez liczbę połączonych faz

Przekaźniki półprzewodnikowe są wykorzystywane zarówno jako część sprzętu gospodarstwa domowego, jak i automatyki przemysłowej o napięciu roboczym 380 V.

Dlatego te urządzenia półprzewodnikowe, w zależności od liczby faz, dzielą się na:

  • jedna faza;
  • trzy fazy.

Jednofazowe TTR umożliwiają pracę z prądami 10-100 lub 100-500 A. Ich sterowanie odbywa się za pomocą sygnału analogowego.

Zaleca się podłączenie przewodów o różnych kolorach do przekaźnika trójfazowego, aby podczas instalacji sprzętu możliwe było ich prawidłowe podłączenie

Trójfazowe przekaźniki półprzewodnikowe są zdolne do przepuszczania prądu w zakresie 10-120 A. Ich urządzenie zakłada odwracalną zasadę działania, która zapewnia niezawodną regulację kilku obwodów elektrycznych jednocześnie.

Często używane są trójfazowe TTR, aby zapewnić działanie silnika asynchronicznego. Jego elektryczny obwód sterujący musi zawierać szybkie bezpieczniki ze względu na wysokie prądy rozruchowe.

Według rodzaju prądu roboczego

Przekaźniki półprzewodnikowe nie mogą być konfigurowane ani przeprogramowywane, dzięki czemu mogą pracować normalnie tylko przy pewnym zakresie parametrów elektrycznych sieci.

W zależności od potrzeb TTP można sterować obwodami z dwoma rodzajami prądu:

  • stały;
  • zmienna.

Podobnie TTR można sklasyfikować zgodnie z rodzajem napięcia aktywnego obciążenia. Większość przekaźników w urządzeniach gospodarstwa domowego działa ze zmiennymi parametrami.

DC nie jest używany jako główne źródło energii elektrycznej w żadnym kraju na świecie, więc przekaźniki tego typu mają wąski zakres

Urządzenia o stałym prądzie kontrolnym charakteryzują się wysoką niezawodnością i stosują regulację w zakresie 3–32 V. Wytrzymują szeroki zakres temperatur (-30 … + 70 ° C) bez znaczących zmian właściwości.

Przekaźniki, regulowane prądem przemiennym, mają napięcie sterujące 3-32 V lub 70-280 V. Charakteryzują się niskimi zakłóceniami elektromagnetycznymi i dużą prędkością działania.

Według cech konstrukcyjnych

Przekaźniki półprzewodnikowe są często instalowane w ogólnym panelu elektrycznym mieszkania, dlatego wiele modeli ma blok montażowy do montażu na szynie DIN.

Ponadto między TTR a powierzchnią nośną znajdują się specjalne grzejniki. Pozwalają chłodzić urządzenie pod dużym obciążeniem, zachowując jego wydajność.

Przekaźnik jest montowany na szynie DIN głównie za pomocą specjalnego wspornika, który ma dodatkową funkcję - usuwa nadmiar ciepła podczas pracy urządzenia

Pomiędzy przekaźnikiem a grzejnikiem zaleca się nałożenie warstwy pasty termicznej, która zwiększa powierzchnię styku i zwiększa wymianę ciepła. Istnieją również TTR, przeznaczone do mocowania do ściany zwykłymi śrubami.

Według rodzaju systemu kontroli

Nie zawsze zasada działania regulowanej technologii przekaźnikowej wymaga jej natychmiastowego działania.

Dlatego producenci opracowali kilka systemów kontroli TTR, które są używane w różnych dziedzinach:

  1. Kontroluj „przez zero” . Ten wariant sterowania przekaźnikiem półprzewodnikowym zakłada działanie tylko przy wartości napięcia równej 0. Jest on stosowany w urządzeniach z obciążeniami pojemnościowymi, rezystancyjnymi (grzejnikami) i słabymi indukcyjnymi (transformatory).
  2. Natychmiastowa . Jest używany, gdy wymagany jest ostry przekaźnik, gdy stosowany jest sygnał sterujący.
  3. Faza . Polega na regulacji napięcia wyjściowego poprzez zmianę parametrów prądu sterującego. Służy do płynnej zmiany stopnia ogrzewania lub oświetlenia.

Przekaźniki półprzewodnikowe różnią się wieloma innymi, mniej znaczącymi parametrami. Dlatego przy zakupie TTR ważne jest zrozumienie schematu pracy podłączonego sprzętu w celu uzyskania najbardziej odpowiedniego urządzenia dostosowującego.

Musi być rezerwa mocy, ponieważ przekaźnik ma zasoby operacyjne, które są szybko zużywane podczas częstych przeciążeń.

Zalety i wady TTR

Przekaźniki półprzewodnikowe, nie bez powodu, wypierają tradycyjne siłowniki i styczniki z rynku. Te urządzenia półprzewodnikowe mają wiele zalet w stosunku do elektromechanicznych odpowiedników, które zmuszają konsumentów do zaprzestania wyboru.

Przekaźnik mikroukładów ma kompaktowe wymiary i jest silnie ograniczony przez maksymalny dopuszczalny prąd. Są one mocowane głównie przez lutowanie specjalnych nóg

Zalety te obejmują:

  1. Niskie zużycie energii (90% mniej).
  2. Kompaktowe wymiary, które umożliwiają montaż urządzeń w ograniczonej przestrzeni.
  3. Szybkie uruchamianie i wyłączanie
  4. Niski poziom hałasu, brak kliknięć charakterystycznych dla przekaźnika elektromechanicznego.
  5. Nie oczekuje się konserwacji.
  6. Długa żywotność dzięki zasobom setek milionów pozytywów.
  7. Ze względu na szerokie możliwości modyfikacji elementów elektronicznych, TTR ma rozszerzone obszary zastosowań.
  8. Brak zakłóceń elektromagnetycznych po wyzwoleniu.
  9. Wyklucza się uszkodzenia styków spowodowane ich wstrząsem mechanicznym.
  10. Nie ma bezpośredniego kontaktu fizycznego między obwodami sterowania i przełączania.
  11. Możliwość kontrolowania obciążenia.
  12. Obecność impulsowych obwodów automatycznych TTR, które chronią przed przeciążeniem.
  13. Możliwość zastosowania w środowiskach zagrożonych wybuchem.

Te zalety przekaźników półprzewodnikowych nie zawsze są wystarczające do normalnego działania sprzętu. Dlatego nie zastąpiły całkowicie styczników elektromechanicznych.

Dla stabilnej pracy potężnych przekaźników półprzewodnikowych ważne jest wydajne odprowadzanie ciepła, ponieważ w podwyższonych temperaturach napięcie obciążenia jest gwałtownie zniekształcone (+)

TTR ma również wady, które uniemożliwiają ich użycie w wielu przypadkach.

Przez cons obejmują:

  1. Niemożność działania większości urządzeń przy napięciach powyżej 0, 5 kV.
  2. Wysoki koszt
  3. Wrażliwość na wysokie prądy, zwłaszcza w obwodach rozruchowych silnika.
  4. Ograniczenia w użytkowaniu w warunkach dużej wilgotności.
  5. Krytyczny spadek wydajności w temperaturach poniżej 30 ° C mrozu i powyżej 70 ° C ciepła.
  6. Kompaktowa obudowa prowadzi do nadmiernego nagrzewania się urządzenia przy stale wysokich obciążeniach, co wymaga użycia specjalnych urządzeń pasywnego lub aktywnego chłodzenia.
  7. Możliwość stopienia urządzenia przed nagrzaniem podczas zwarcia.
  8. Mikroprądy w stanie zamkniętym przekaźnika mogą być krytyczne dla działania sprzętu. Na przykład świetlówki sieciowe mogą migać z przerwami.

Tak więc przekaźniki półprzewodnikowe mają określone zastosowania. W obwodach urządzeń przemysłowych wysokiego napięcia ich użycie jest znacznie ograniczone ze względu na niedoskonałe właściwości fizyczne materiałów półprzewodnikowych.

Jednak w branży AGD i motoryzacyjnej TTP zajmują silną pozycję ze względu na swoje pozytywne właściwości.

Możliwe schematy połączeń

Schematy połączeń przekaźników półprzewodnikowych mogą być bardzo zróżnicowane. Każdy obwód elektryczny jest zbudowany w oparciu o charakterystykę podłączonego obciążenia. Dodatkowe bezpieczniki, sterowniki i urządzenia sterujące mogą zostać dodane do obwodu.

Ze względu na fakt, że obwód sterowania i obciążenie w urządzeniu nie zachodzą na siebie, ich charakterystyki elektryczne mogą różnić się w dowolnych parametrach (+)

Następnie zostaną przedstawione najprostsze i najczęstsze schematy połączeń TTR:

  • normalnie otwarty;
  • z połączonym konturem;
  • normalnie zamknięty;
  • trzy fazy;
  • odwracalny.

Normalnie otwarty (otwarty) obwód - przekaźnik, w którym obciążenie jest zasilane w obecności sygnału sterującego. Oznacza to, że podłączony sprzęt jest w stanie rozłączonym z wejściami 3 i 4 bez zasilania.

Przed zakupem przekaźnika należy określić typ jego stanu początkowego (zamknięty lub otwarty), aby zapewnić poprawne działanie podłączonego sprzętu (+)

Obwód normalnie zamknięty - oznacza przekaźnik, w którym obciążenie jest zasilane bez sygnału sterującego. Oznacza to, że podłączony sprzęt jest w stanie roboczym z odłączonymi wejściami 3 i 4.

Istnieje obwód połączenia dla przekaźnika półprzewodnikowego, w którym napięcie sterowania i napięcie obciążenia są takie same. Ta metoda może być używana jednocześnie do pracy w sieciach DC i AC.

Przekaźniki trójfazowe są połączone na kilka różnych sposobów. Kontakty można łączyć w gwiazdę, trójkąt lub gwiazdę z opcjami neutralnymi.

Wybór schematu połączenia przekaźnika trójfazowego zależy w dużej mierze od właściwości urządzenia podłączonego do niego jako obciążenia.

Odwrócone przekaźniki półprzewodnikowe są stosowane w silnikach elektrycznych w odpowiednim trybie. Są produkowane w wersji trójfazowej i zawierają dwie pętle sterowania.

Jeśli przekaźnik jest ważny dla zachowania polaryzacji styków, wówczas etykieta zawsze będzie wskazywać, gdzie podłączyć fazę i zero

Konieczne jest zbieranie obwodów elektrycznych za pomocą TTR dopiero po ich wstępnym wyciągnięciu na papierze, ponieważ nieprawidłowo podłączone urządzenia mogą ulec awarii z powodu zwarcia.

Praktyczne zastosowanie urządzeń

Zastosowanie przekaźników półprzewodnikowych jest dość obszerne. Ze względu na ich wysoką niezawodność i brak konieczności regularnej konserwacji, są one często instalowane w trudno dostępnych miejscach sprzętu.

W wielu przekaźnikach okablowanie obwodu sterującego wymaga zgodności z polaryzacją, którą należy uwzględnić w procesie instalacji sprzętu

Główne obszary zastosowania TTR to:

  • system termoregulacji z wykorzystaniem elementów grzewczych;
  • utrzymanie stabilnej temperatury w procesach technologicznych;
  • kontrola transformatorów;
  • sterowanie oświetleniem;
  • schematy czujników ruchu, oświetlenia, czujników fotograficznych do oświetlenia ulicznego itp .;
  • sterowanie silnikiem;
  • zasilacze awaryjne.

Wraz ze wzrostem automatyzacji urządzeń gospodarstwa domowego, przekaźniki półprzewodnikowe stają się coraz bardziej powszechne, a rozwój technologii półprzewodnikowych stale odkrywa nowe obszary ich zastosowań.

Jeśli chcesz, możesz zmontować przekaźnik półprzewodnikowy własnymi rękami. Szczegółowe instrukcje przedstawiono w tym artykule.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Prezentowane filmy pomogą lepiej zrozumieć działanie przekaźników półprzewodnikowych i zapoznać się z metodami ich łączenia.

Praktyczna demonstracja działania najprostszego przekaźnika półprzewodnikowego:

Analiza typów i cech przekaźników półprzewodnikowych:

Testowanie pracy i stopień ogrzewania TTR:

Prawie każda osoba może zamontować obwód elektryczny z przekaźnika półprzewodnikowego i czujnika.

Planowanie schematu pracy wymaga jednak podstawowej wiedzy z zakresu elektrotechniki, ponieważ niewłaściwe połączenie może prowadzić do porażenia prądem lub zwarcia. Ale w wyniku prawidłowych działań można uzyskać wiele przydatnych urządzeń gospodarstwa domowego.

Czy jest coś do dodania lub masz jakiekolwiek pytania dotyczące połączenia i użycia przekaźników półprzewodnikowych? Możesz zostawić komentarze do publikacji, uczestniczyć w dyskusjach i dzielić się swoimi doświadczeniami z używania takich urządzeń. Formularz do komunikacji znajduje się w dolnym bloku.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria: