Przekaźnik półprzewodnikowy: rodzaje, praktyczne zastosowanie, schematy połączeń

Tranzystor Darlingtona

Jeśli obciążenie jest bardzo silne, prąd przez nie może dotrzeć
kilka amperów. Dla tranzystorów dużej mocy współczynnik $\beta$ może
być niewystarczające. (Ponadto, jak widać z tabeli, dla potężnych
tranzystory, to już jest małe.)

W takim przypadku możesz użyć kaskady dwóch tranzystorów. Pierwszy
tranzystor kontroluje prąd, który włącza drugi tranzystor. Taki
obwód przełączający nazywa się obwodem Darlingtona.

W tym obwodzie mnożone są współczynniki $\beta$ dwóch tranzystorów, co
pozwala na uzyskanie bardzo wysokiego współczynnika przenoszenia prądu.

Aby zwiększyć prędkość wyłączania tranzystorów, możesz podłączyć każdy
emiter i rezystor bazowy.

Rezystancje muszą być wystarczająco duże, aby nie wpływać na prąd
podstawa - emiter. Typowe wartości to 5…10 kΩ dla napięć 5…12 V.

Tranzystory Darlingtona są dostępne jako osobne urządzenie. Przykłady
takie tranzystory pokazano w tabeli.

Model	$\beta$	$\max\ I_{k}$	$\max\ V_{ke}$
KT829V	750	8 lat	60 V
BDX54C	750	8 lat	100 V

W przeciwnym razie działanie klawisza pozostaje takie samo.

Sterownik FET

Jeśli nadal musisz podłączyć obciążenie do tranzystora n-kanałowego
między odpływem a ziemią, wtedy jest rozwiązanie. Możesz użyć gotowego
mikroukład - sterownik górnego ramienia. góra - bo tranzystor
nad.

Produkowane są również sterowniki górnych i dolnych ramion (na przykład
IR2151) do budowy obwodu push-pull, ale do prostego przełączania
obciążenie nie jest wymagane. Jest to konieczne, jeśli nie można pozostawić ładunku
"zawiesić się w powietrzu", ale wymagane jest pociągnięcie go do ziemi.

Rozważ obwód sterownika high-side na przykładzie IR2117.

Układ nie jest bardzo skomplikowany, a zastosowanie sterownika pozwala na najbardziej
efektywne wykorzystanie tranzystora.

Ochrona przed zakłóceniami DC

Oddzielne jedzenie

Jednym z najlepszych sposobów ochrony przed zakłóceniami zasilania jest zasilanie części zasilającej i logicznej z oddzielnych zasilaczy: dobry, cichy zasilacz dla mikrokontrolera i modułów/czujników oraz osobny dla części zasilającej. W samodzielnych urządzeniach czasami umieszczają osobną baterię do zasilania logiki, a osobną mocną baterię do części zasilającej, ponieważ bardzo ważna jest stabilność i niezawodność działania.

Obwody prądu stałego tłumienia iskier

Gdy styki w obwodzie zasilania obciążenia indukcyjnego zostaną rozwarte, następuje tzw. przepięcie indukcyjne, które gwałtownie podnosi napięcie w obwodzie do tego stopnia, że ​​łuk elektryczny (iskra) może prześlizgnąć się między stykami przekaźnika lub przełącznik. W łuku nie ma nic dobrego - wypala metalowe cząstki styków, przez co z czasem się zużywają i stają się bezużyteczne. Również taki skok w obwodzie wywołuje przepięcie elektromagnetyczne, które może wywołać silne zakłócenia w urządzeniu elektronicznym i doprowadzić do awarii, a nawet awarii! Najbardziej niebezpieczną rzeczą jest to, że sam przewód może być obciążeniem indukcyjnym: prawdopodobnie widziałeś, jak iskrzy się normalny włącznik światła w pokoju. Żarówka nie jest obciążeniem indukcyjnym, ale przewód do niej prowadzący ma indukcyjność.

Aby zabezpieczyć się przed samoindukcyjnymi przepięciami EMF w obwodzie prądu stałego, stosuje się zwykłą diodę, zainstalowaną w obciążeniu antyrównoległym i jak najbliżej niego. Dioda po prostu zwiera do siebie emisję i tyle:

Gdzie VD to dioda ochronna, U1 to przełącznik (tranzystor, przekaźnik), a R i L przedstawiają schematycznie obciążenie indukcyjne.

Diodę należy ZAWSZE instalować podczas sterowania obciążeniem indukcyjnym (silnik elektryczny, elektrozawór, zawór, elektromagnes, cewka przekaźnika) za pomocą tranzystora, czyli tak:

Podczas sterowania sygnałem PWM zaleca się instalowanie szybkich diod (na przykład serii 1N49xx) lub diod Schottky (na przykład serii 1N58xx), maksymalny prąd diody musi być większy lub równy maksymalnemu prądowi obciążenia.

Filtry

Jeśli sekcja mocy jest zasilana z tego samego źródła co mikrokontroler, to zakłócenia zasilania są nieuniknione. Najłatwiejszym sposobem ochrony MK przed takimi zakłóceniami jest dostarczenie kondensatorów jak najbliżej MK: elektrolitowych 6,3 V 470 uF (uF) i ceramicznych 0,1-1 uF, wygładzą one krótkie spadki napięcia. Nawiasem mówiąc, elektrolit o niskim ESR poradzi sobie z tym zadaniem tak wydajnie, jak to możliwe.

Co więcej, filtr LC, składający się z cewki indukcyjnej i kondensatora, poradzi sobie z filtrowaniem szumów. Indukcyjność należy przyjąć z wartością znamionową w zakresie 100-300 μH i prądem nasycenia większym niż prąd obciążenia za filtrem. Kondensator jest elektrolitem o pojemności 100-1000 uF, ponownie w zależności od poboru prądu obciążenia za filtrem. Podłącz w ten sposób, im bliżej ładunku - tym lepiej:

Możesz przeczytać więcej o obliczaniu filtrów tutaj.

Klasyfikacja przekaźników półprzewodnikowych

Zastosowania przekaźników są różnorodne, dlatego ich cechy konstrukcyjne mogą się znacznie różnić w zależności od potrzeb konkretnego układu automatyki. TTR jest klasyfikowany według liczby podłączonych faz, rodzaju prądu roboczego, cech konstrukcyjnych i typu obwodu sterującego.

Według liczby podłączonych faz

Przekaźniki półprzewodnikowe znajdują zastosowanie zarówno w sprzęcie AGD, jak iw automatyce przemysłowej o napięciu roboczym 380 V.

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

• jednofazowy;
• trójfazowy.

SSR jednofazowe umożliwiają pracę z prądami 10-100 lub 100-500 A.Są sterowane sygnałem analogowym.

Zaleca się podłączenie przewodów o różnych kolorach do przekaźnika trójfazowego, aby można je było prawidłowo podłączyć podczas instalacji sprzętu

Trójfazowe przekaźniki półprzewodnikowe mogą przepuszczać prąd w zakresie 10-120 A. Ich urządzenie zakłada odwracalną zasadę działania, która zapewnia niezawodność regulacji kilku obwodów elektrycznych jednocześnie.

Często do zasilania silnika indukcyjnego stosuje się trójfazowe przekaźniki SSR. Szybkie bezpieczniki są koniecznie zawarte w jego obwodzie sterowania ze względu na wysokie prądy rozruchowe.

Według rodzaju prądu roboczego

Przekaźniki półprzewodnikowe nie mogą być konfigurowane ani przeprogramowywane, więc mogą działać poprawnie tylko w określonym zakresie parametrów elektrycznych sieci.

W zależności od potrzeb przekaźniki SSR mogą być sterowane obwodami elektrycznymi z dwoma rodzajami prądu:

• stały;
• zmienne.

Podobnie można sklasyfikować TSR i rodzaj napięcia czynnego obciążenia. Większość przekaźników w urządzeniach AGD pracuje ze zmiennymi parametrami.

Prąd stały nie jest głównym źródłem energii elektrycznej w żadnym kraju na świecie, dlatego przekaźniki tego typu mają wąski zakres

Urządzenia o stałym prądzie sterującym charakteryzują się wysoką niezawodnością i do regulacji wykorzystują napięcie 3-32 V. Wytrzymują szeroki zakres temperatur (-30..+70°C) bez znaczącej zmiany charakterystyk.

Przekaźniki sterowane prądem przemiennym mają napięcie sterujące 3-32 V lub 70-280 V. Charakteryzują się niskimi zakłóceniami elektromagnetycznymi oraz dużą szybkością odpowiedzi.

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 TSR a powierzchnią nośną znajdują się specjalne grzejniki. Pozwalają schłodzić urządzenie przy dużych obciążeniach, zachowując przy tym jego wydajność.

Przekaźnik montowany jest na szynie DIN głównie poprzez specjalny uchwyt, który pełni również dodatkową funkcję - odprowadza nadmiar ciepła podczas pracy urządzenia

Pomiędzy przekaźnikiem a radiatorem zaleca się nałożenie warstwy pasty termicznej, która zwiększa powierzchnię styku i zwiększa przenoszenie ciepła. Istnieją również TTRy przeznaczone do mocowania do ściany za pomocą zwykłych śrub.

Według rodzaju schematu kontroli

Zasada działania regulowanego przekaźnika technologii nie zawsze wymaga jego natychmiastowego działania.

Dlatego producenci opracowali kilka schematów sterowania SSR, które są wykorzystywane w różnych dziedzinach:

1. Zero kontroli. Ta opcja sterowania przekaźnikiem półprzewodnikowym zakłada pracę tylko przy wartości napięcia 0. Stosowana jest w urządzeniach z obciążeniami pojemnościowymi, rezystancyjnymi (grzałki) i słabo indukcyjnymi (transformatory).
2. Natychmiastowy. Stosuje się go, gdy konieczne jest nagłe wysterowanie przekaźnika po podaniu sygnału sterującego.
3. Faza. Polega na regulacji napięcia wyjściowego poprzez zmianę parametrów prądu sterującego. Służy do płynnej zmiany stopnia ogrzewania lub oświetlenia.

Przekaźniki półprzewodnikowe różnią się także wieloma innymi, mniej istotnymi parametrami.

Dlatego przy zakupie TSR ważne jest, aby zrozumieć schemat działania podłączonego sprzętu, aby kupić dla niego najbardziej odpowiednie urządzenie regulacyjne.

Należy zapewnić rezerwę mocy, ponieważ przekaźnik ma zasób operacyjny, który jest szybko zużywany przy częstych przeciążeniach.

Cel i rodzaje

Przekaźnik kontroli prądu to urządzenie, które reaguje na nagłe zmiany wielkości dopływającego prądu elektrycznego i, jeśli to konieczne, wyłącza zasilanie określonego odbiorcy lub całego systemu zasilania. Jego zasada działania opiera się na porównaniu zewnętrznych sygnałów elektrycznych i natychmiastowej odpowiedzi, jeśli nie odpowiadają one parametrom pracy urządzenia. Służy do obsługi generatora, pompy, silnika samochodowego, obrabiarek, sprzętu AGD i innych.

Istnieją takie rodzaje urządzeń prądu stałego i przemiennego:

1. mediator;
2. Ochronny;
3. Zmierzenie;
4. nacisk;
5. Czas.

Urządzenie pośrednie lub przekaźnik prądu maksymalnego (RTM, RST 11M, RS-80M, REO-401) służy do otwierania lub zamykania obwodów określonej sieci elektrycznej po osiągnięciu określonej wartości prądu. Najczęściej stosowany jest w mieszkaniach lub domach w celu zwiększenia ochrony sprzętu AGD przed przepięciami i przepięciami.

Zasada działania urządzenia termicznego lub ochronnego polega na kontrolowaniu temperatury styków określonego urządzenia. Służy do ochrony urządzeń przed przegrzaniem. Na przykład, jeśli żelazko się przegrzeje, to taki czujnik automatycznie wyłączy zasilanie i włączy je po ostygnięciu urządzenia.

Przekaźnik statyczny lub pomiarowy (REV) pomaga zamknąć styki obwodu, gdy pojawi się określona wartość prądu elektrycznego.Jego głównym celem jest porównywanie dostępnych parametrów sieci z wymaganymi oraz szybka reakcja na ich zmiany.

Wyłącznik ciśnieniowy (RPI-15, 20, RPZH-1M, FQS-U, FLU i inne) jest niezbędny do kontroli cieczy (woda, olej, olej), powietrza itp. Służy do wyłączania pompy lub innego sprzętu, gdy ustawione wskaźniki osiągają ciśnienie. Często stosowany w instalacjach wodno-kanalizacyjnych i na stacjach obsługi samochodów.

Przekaźniki opóźniające (producent EPL, Danfoss, także modele PTB) są potrzebne do sterowania i spowolnienia reakcji niektórych urządzeń w przypadku wykrycia upływu prądu lub innej awarii sieci. Takie urządzenia zabezpieczające przekaźniki są stosowane zarówno w życiu codziennym, jak iw przemyśle. Zapobiegają przedwczesnemu uruchomieniu trybu awaryjnego, działaniu RCD (jest to również przekaźnik różnicowy) i wyłącznikom. Schemat ich instalacji często łączy się z zasadą włączania do sieci urządzeń ochronnych i różnicowych.

Ponadto dostępne są również przekaźniki elektromagnetyczne napięciowe i prądowe, mechaniczne, półprzewodnikowe itp.

Przekaźnik półprzewodnikowy to jednofazowe urządzenie do przełączania wysokich prądów (od 250 A), zapewniające ochronę galwaniczną i izolację obwodów elektrycznych. W większości przypadków jest to sprzęt elektroniczny zaprojektowany do szybkiego i dokładnego reagowania na problemy z siecią. Kolejną zaletą jest to, że taki przekaźnik prądowy można wykonać ręcznie.

Z założenia przekaźniki dzieli się na mechaniczne i elektromagnetyczne, a teraz, jak wspomniano powyżej, na elektroniczne. Mechaniczny może być stosowany w różnych warunkach pracy, nie wymaga skomplikowanego obwodu do jego podłączenia, jest trwały i niezawodny.Ale jednocześnie nie dość dokładny. Dlatego teraz używane są głównie jego bardziej nowoczesne elektroniczne odpowiedniki.

Główne typy przekaźników i ich przeznaczenie

Producenci konfigurują nowoczesne urządzenia przełączające w taki sposób, aby działanie odbywało się tylko w określonych warunkach, na przykład ze wzrostem natężenia prądu dostarczanego do zacisków wejściowych KU. Poniżej pokrótce omówimy główne typy elektrozaworów i ich przeznaczenie.

Przekaźniki elektromagnetyczne

Przekaźnik elektromagnetyczny to elektromechaniczne urządzenie przełączające, którego zasada opiera się na działaniu pola magnetycznego wytworzonego przez prąd w uzwojeniu statycznym na tworniku. Ten typ KU dzieli się na urządzenia właściwie elektromagnetyczne (neutralne), które reagują tylko na wartość prądu dostarczanego do uzwojenia, oraz spolaryzowane, których działanie zależy zarówno od wartości prądu, jak i od polaryzacji.

Zasada działania elektrozaworu elektromagnetycznego

Przekaźniki elektromagnetyczne stosowane w urządzeniach przemysłowych znajdują się w pozycji pośredniej pomiędzy urządzeniami wysokoprądowymi (rozruszniki magnetyczne, styczniki itp.) a urządzeniami niskoprądowymi. Najczęściej ten typ przekaźnika jest stosowany w obwodach sterujących.

Przekaźnik prądu przemiennego

Działanie tego typu przekaźnika, jak sama nazwa wskazuje, następuje, gdy do uzwojenia zostanie doprowadzony prąd przemienny o określonej częstotliwości. To urządzenie przełączające prądu przemiennego z lub bez kontroli zerowej fazy jest kombinacją tyrystorów, diod prostownikowych i obwodów sterujących. Przekaźnik prądu przemiennego mogą być wykonane w postaci modułów opartych na transformatorze lub izolacji optycznej.Te KU są stosowane w sieciach prądu przemiennego o maksymalnym napięciu 1,6 kV i średnim prądzie obciążenia do 320 A.

Przekaźnik pośredni 220 V

Czasami działanie sieci i urządzeń nie jest możliwe bez użycia przekaźnika pośredniego na 220 V. Zwykle KU tego typu jest używany, jeśli konieczne jest otwarcie lub otwarcie przeciwnie skierowanych styków obwodu. Na przykład, jeśli używane jest urządzenie oświetleniowe z czujnikiem ruchu, to jeden przewód jest podłączony do czujnika, a drugi dostarcza prąd do lampy.

Przekaźniki prądu przemiennego są szeroko stosowane w sprzęcie przemysłowym i sprzęcie AGD

Działa to tak:

1. dostarczanie prądu do pierwszego urządzenia przełączającego;
2. ze styków pierwszego KU prąd płynie do następnego przekaźnika, który ma wyższą charakterystykę niż poprzedni i jest w stanie wytrzymać wysokie prądy.

Przekaźniki z roku na rok stają się bardziej wydajne i kompaktowe.

Funkcje przekaźnika o małych rozmiarach 220 V AC są bardzo zróżnicowane i są szeroko stosowane jako urządzenie pomocnicze w wielu różnych dziedzinach. Ten typ KU jest stosowany w przypadkach, gdy główny przekaźnik nie radzi sobie ze swoim zadaniem lub w przypadku dużej liczby sterowanych sieci, które nie są już w stanie obsłużyć jednostki głównej.

Łącznik pośredni znajduje zastosowanie w sprzęcie przemysłowym i medycznym, transporcie, sprzęcie chłodniczym, telewizorach i innych urządzeniach gospodarstwa domowego.

Przekaźnik prądu stałego

Przekaźniki DC dzielą się na neutralne i spolaryzowane. Różnica między nimi polega na tym, że spolaryzowane kondensatory prądu stałego są wrażliwe na polaryzację przyłożonego napięcia.Zwora łącznika zmienia kierunek ruchu w zależności od biegunów mocy. Neutralne przekaźniki elektromagnetyczne DC nie zależą od biegunowości napięcia.

Elektromagnetyczny KU prądu stałego stosowany jest głównie wtedy, gdy nie ma możliwości podłączenia do sieci prądu przemiennego.

Czteropinowy przekaźnik samochodowy

Wady elektrozaworów prądu stałego obejmują potrzebę zasilania i wyższy koszt w porównaniu do prądu przemiennego.

Ten film przedstawia schemat połączeń i wyjaśnia, jak działa 4-pinowy przekaźnik:

Obejrzyj ten film na YouTube

Przekaźnik elektroniczny

Elektroniczny przekaźnik sterujący w obwodzie urządzenia

Po zajęciu się tym, czym jest przekaźnik prądowy, rozważ elektroniczny typ tego urządzenia. Konstrukcja i zasada działania przekaźników elektronicznych są praktycznie takie same jak w elektromechanicznych KU. Jednak do wykonywania niezbędnych funkcji w urządzeniu elektronicznym stosuje się diodę półprzewodnikową. W nowoczesnych pojazdach większość funkcji przekaźników i przełączników jest wykonywana przez elektroniczne jednostki sterujące przekaźnikami i na chwilę obecną nie można ich całkowicie zrezygnować. Czyli np. blok przekaźników elektronicznych pozwala kontrolować zużycie energii, napięcie na zaciskach akumulatora, sterowanie oświetleniem itp.

Zasada działania przekaźnika półprzewodnikowego

Ryż. Numer 3. Schemat działania z wykorzystaniem przekaźnika półprzewodnikowego. W pozycji wyłączonej, gdy na wejściu jest 0V, przekaźnik półprzewodnikowy zapobiega przepływowi prądu przez obciążenie. W pozycji włączonej na wejściu jest napięcie, prąd przepływa przez obciążenie.

Główne elementy regulowanego obwodu wejściowego napięcia AC.

1. Regulator prądu służy do utrzymywania stałej wartości prądu.
2. Mostek pełnofalowy oraz kondensatory na wejściu urządzenia służą do zamiany sygnału AC na DC.
3. Wbudowany transoptor z izolacją optyczną, doprowadzane jest do niego napięcie zasilające i przepływa przez niego prąd wejściowy.
4. Obwód wyzwalający służy do kontroli emisji światła wbudowanego transoptora, w przypadku przerwania sygnału wejściowego prąd przestanie płynąć przez wyjście.
5. Rezystory połączone szeregowo w obwodzie.

Istnieją dwa popularne typy odsprzęgania optycznego stosowane w przekaźnikach półprzewodnikowych - siedmiokanałowy i tranzystorowy.

Triak ma następujące zalety: włączenie obwodu wyzwalającego w odsprzęganie i jego odporność na zakłócenia. Wady to wysoki koszt i konieczność dużej ilości prądu na wejściu urządzenia, który jest niezbędny do przełączania wyjścia.

Ryż. Nr 4. Schemat przekaźnika z siedmistorem.

Tyrystor - nie potrzebuje dużej ilości prądu do przełączania wyjścia. Wadą jest to, że obwód wyzwalający znajduje się poza izolacją, co oznacza większą liczbę elementów i słabą ochronę przed zakłóceniami.

Ryż. Nr 5. Schemat przekaźnika z tyrystorem.

Ryż. Numer 6. Wygląd i rozmieszczenie elementów w konstrukcji przekaźnika półprzewodnikowego ze sterowaniem tranzystorowym.

Zasada działania półfalowego przekaźnika półprzewodnikowego typu SCR

Przy przepływie prądu przez przekaźnik tylko w jednym kierunku ilość mocy zmniejsza się o prawie 50%. Aby temu zapobiec, stosuje się dwa tyrystory połączone równolegle, umieszczone na wyjściu (katoda jest połączona z anodą drugiego).

Ryż. nr 7. Schemat zasady działania sterowania półfalowego SCR

Przełączanie typów przekaźników półprzewodnikowych

1. Kontrola czynności łączeniowych, gdy prąd przechodzi przez zero.

Ryż. nr 8. Przełączanie przekaźnika, gdy prąd przechodzi przez zero.

Stosowany do obciążeń rezystancyjnych w układach sterowania i monitorowania urządzeń grzewczych. Stosować w lekko indukcyjnych i pojemnościowych obciążeniach.

1. Przekaźnik półprzewodnikowy kontroli fazy

Rys. nr 9. Schemat kontroli faz.

Kluczowe wskaźniki do wyboru przekaźników półprzewodnikowych

• Prąd: obciążenie, rozruch, znamionowy.
• Rodzaj obciążenia: indukcyjność, pojemność lub obciążenie rezystancyjne.
• Rodzaj napięcia obwodu: AC lub DC.
• Rodzaj sygnału sterującego.

Zalecenia dotyczące doboru przekaźników i niuanse operacyjne

Aktualne obciążenie i jego charakter są głównym czynnikiem decydującym o wyborze. Przekaźnik dobierany jest z marginesem prądowym, który obejmuje uwzględnienie prądu rozruchowego (musi wytrzymać 10-krotne przetężenie i przeciążenie przez 10 ms). Podczas pracy z grzałką prąd znamionowy przekracza znamionowy prąd obciążenia o co najmniej 40%. Podczas pracy z silnikiem elektrycznym zaleca się, aby margines prądu był co najmniej 10 razy większy niż wartość nominalna.

Orientacyjne przykłady doboru przekaźnika w przypadku przetężenia

1. Obciążenie mocą czynną, na przykład element grzejny - margines 30-40%.
2. Silnik elektryczny typu asynchronicznego, 10-krotny margines prądu.
3. Oświetlenie żarówkami - 12-krotny margines.
4. Przekaźniki elektromagnetyczne, cewki - od 4 do 10 razy rezerwa.

Ryż. nr 10. Przykłady doboru przekaźnika przy aktywnym obciążeniu prądowym.

Taki element elektroniczny obwodów elektrycznych, jak przekaźnik półprzewodnikowy, staje się niezbędnym interfejsem w nowoczesnych obwodach i zapewnia niezawodną izolację elektryczną pomiędzy wszystkimi zaangażowanymi obwodami elektrycznymi.

Napisz komentarze, uzupełnienia do artykułu, może coś przeoczyłem. Zerknij na mapę strony, będę zadowolony, jeśli znajdziesz na mojej stronie coś przydatnego.

Przewodnik wyboru

Ze względu na straty elektryczne w półprzewodnikach mocy, przekaźniki półprzewodnikowe nagrzewają się podczas przełączania obciążenia. Nakłada to ograniczenie na ilość przełączanego prądu. Temperatura 40 stopni Celsjusza nie powoduje pogorszenia parametrów pracy urządzenia. Jednak nagrzewanie powyżej 60C znacznie zmniejsza dopuszczalną wartość przełączanego prądu. W takim przypadku przekaźnik może przejść w niekontrolowany tryb pracy i ulec awarii.

Dlatego przy długotrwałej pracy przekaźnika w trybach znamionowych, a zwłaszcza „ciężkich” (przy długotrwałym przełączaniu prądów powyżej 5 A) wymagane jest zastosowanie promienników. Przy zwiększonych obciążeniach np. w przypadku obciążenia o charakterze „indukcyjnym” (elektromagnesy, elektromagnesy itp.) zaleca się wybór urządzeń o dużym marginesie prądowym – 2-4 krotnym, a w przypadku sterowanie asynchronicznym silnikiem elektrycznym, 6-10-krotny margines prądu.

Podczas pracy z większością rodzajów obciążeń załączeniu przekaźnika towarzyszy przepięcie prądu o różnym czasie trwania i amplitudzie, którego wartość należy wziąć pod uwagę przy wyborze:

• obciążenia czysto czynne (grzałki) dają możliwie najmniejsze przepięcia prądowe, które są praktycznie eliminowane przy zastosowaniu przekaźników z przełączaniem na „0”;
• lampy żarowe, lampy halogenowe po włączeniu przepuszczają prąd 7 ... 12 razy większy niż nominalny;
• lampy fluorescencyjne w ciągu pierwszych sekund (do 10 s) dają krótkotrwałe skoki prądu, 5 ... 10 razy wyższe niż prąd znamionowy;
• lampy rtęciowe dają potrójne przeciążenie prądowe w ciągu pierwszych 3-5 minut;
• uzwojenia przekaźników elektromagnetycznych prądu przemiennego: prąd jest 3 ... 10 razy większy niż prąd znamionowy przez 1-2 okresy;
• uzwojenia elektrozaworów: prąd 10 ... 20 razy większy niż prąd znamionowy przez 0,05 - 0,1 s;
• silniki elektryczne: prąd jest 5 ... 10 razy większy niż prąd znamionowy przez 0,2 - 0,5 s;
• obciążenia o wysokiej indukcyjności z nasyconymi rdzeniami (transformatory na biegu jałowym) po włączeniu w fazie zerowego napięcia: prąd jest 20 ... 40 razy większy niż prąd znamionowy przez 0,05 - 0,2 s;
• obciążenia pojemnościowe po włączeniu w fazie bliskiej 90°: prąd jest 20 ... 40 razy większy niż prąd znamionowy przez czas od dziesiątek mikrosekund do dziesiątek milisekund.

Ciekawie będzie, jak jest używany fotoprzekaźnik na ulicę oświetlenie?

Zdolność do wytrzymania przeciążeń prądowych charakteryzuje się wielkością „prądu uderzeniowego”. Jest to amplituda pojedynczego impulsu o określonym czasie trwania (zwykle 10 ms). Dla przekaźników prądu stałego ta wartość jest zwykle 2-3 razy większa od wartości maksymalnego dopuszczalnego prądu stałego, dla przekaźników tyrystorowych stosunek ten wynosi około 10. W przypadku przeciążeń prądowych o dowolnym czasie trwania można wyjść z zależności empirycznej: wzrost przeciążenia czas trwania o rząd wielkości prowadzi do zmniejszenia dopuszczalnej amplitudy prądu. Obliczenie maksymalnego obciążenia przedstawia poniższa tabela.

Tabela do obliczania maksymalnego obciążenia przekaźnika półprzewodnikowego.

Wybór prądu znamionowego dla konkretnego obciążenia powinien być proporcjonalny do marginesu prądu znamionowego przekaźnika i wprowadzenia dodatkowych środków zmniejszających prądy rozruchowe (rezystory ograniczające prąd, dławiki itp.).

Aby zwiększyć odporność urządzenia na zakłócenia impulsowe, równolegle ze stykami przełączającymi umieszczony jest obwód zewnętrzny, składający się z połączonego szeregowo rezystora i pojemności (obwód RC). W celu pełniejszej ochrony przed źródłem przepięć po stronie obciążenia konieczne jest podłączenie warystorów ochronnych równolegle z każdą fazą SSR.

Schemat podłączenia przekaźnika półprzewodnikowego.

Podczas przełączania obciążenia indukcyjnego stosowanie warystorów ochronnych jest obowiązkowe. Wybór wymaganej wartości warystora zależy od napięcia zasilającego obciążenie i jest obliczany ze wzoru: Uvaristor = (1,6 ... 1,9) x Uload.

Rodzaj warystora określany jest na podstawie specyfiki urządzenia. Najpopularniejsze warystory domowe to serie: CH2-1, CH2-2, VR-1, VR-2. Przekaźnik półprzewodnikowy zapewnia dobrą izolację galwaniczną obwodów wejściowych i wyjściowych oraz obwodów przewodzących prąd od elementów konstrukcyjnych urządzenia, dzięki czemu nie są wymagane żadne dodatkowe środki izolacji obwodów.

DIY przekaźnik półprzewodnikowy

Szczegóły i ciało

• F1 - bezpiecznik 100 mA.
• S1 - dowolny wyłącznik małej mocy.
• C1 - kondensator 0,063 uF 630 woltów.
• C2 - 10 - 100 uF 25 woltów.
• C3 - 2,7 nF 50 woltów.
• C4 - 0,047 uF 630 woltów.
• R1 - 470 kOhm 0,25 wata.
• R2 - 100 Ohm 0,25 W.
• R3 - 330 Ohm 0,5 W.
• R4 - 470 omów 2 waty.
• R5 - 47 omów 5 watów.
• R6 - 470 kOhm 0,25 wata.
• R7 - Warystor TVR12471 lub podobny.
• R8 - obciążenie.
• D1 - dowolny mostek diodowy o napięciu co najmniej 600 woltów lub złożony z czterech oddzielnych diod, na przykład - 1N4007.
• D2 to dioda Zenera o napięciu 6,2 V.
• D3 - dioda 1N4007.
• T1 - triak VT138-800.
• LED1 – dowolna dioda sygnalizacyjna.

Współczesna elektrotechnika i elektronika radiowa coraz częściej rezygnują z elementów mechanicznych, które mają znaczne rozmiary i ulegają szybkiemu zużyciu. Jednym z obszarów, w którym pojawia się to najczęściej, są przekaźniki elektromagnetyczne. Wszyscy doskonale wiedzą, że nawet najdroższy przekaźnik, z platynowymi stykami, prędzej czy później ulegnie awarii. Tak, a kliknięcia podczas przełączania mogą być denerwujące. Dlatego przemysł uruchomił aktywną produkcję specjalnych przekaźników półprzewodnikowych.

Takie przekaźniki półprzewodnikowe można stosować prawie wszędzie, ale obecnie są nadal bardzo drogie. Dlatego warto zbierać go samemu. Co więcej, ich schematy są proste i zrozumiałe. Przekaźnik półprzewodnikowy działa jak standardowy przekaźnik mechaniczny - możesz użyć niskiego napięcia, aby przełączyć wyższe napięcie.

Dopóki na wejściu (po lewej stronie obwodu) nie ma napięcia stałego, fototranzystor TIL111 jest otwarty. Aby zwiększyć ochronę przed fałszywymi alarmami, podstawa TIL111 jest wyposażona w emiter poprzez rezystor 1M. Baza tranzystora BC547B będzie miała wysoki potencjał, a zatem pozostanie otwarta. Kolektor zamyka elektrodę sterującą tyrystora TIC106M do minusa i pozostaje on w pozycji zamkniętej. Przez mostek diodowy prostownika nie przepływa żaden prąd, a obciążenie jest wyłączone.

Przy pewnym napięciu wejściowym, powiedzmy 5 woltów, dioda wewnątrz TIL111 zapala się i aktywuje fototranzystor. Tranzystor BC547B zamyka się, a tyrystor jest odblokowany. Powoduje to wystarczająco duży spadek napięcia. na rezystorze 330 omów aby przełączyć triak TIC226 do pozycji włączonej. Spadek napięcia na triaku w tym momencie wynosi tylko kilka woltów, więc praktycznie całe napięcie prądu przemiennego przepływa przez obciążenie.

Triak jest chroniony przed przepięciami za pomocą kondensatora 100nF i rezystora 47 omów. Dodano BF256A FET, aby umożliwić stabilne przełączanie przekaźnika półprzewodnikowego z różnymi napięciami sterującymi. Działa jako źródło prądu. Dioda 1N4148 jest zainstalowana w celu ochrony obwodu w przypadku odwrotnej polaryzacji. Obwód ten może być stosowany w różnych urządzeniach, oczywiście o mocy do 1,5 kW, jeśli zainstalujesz tyrystor na dużym grzejniku.

Zasada działania przekaźnika rozruchowego

Pomimo dużej liczby opatentowanych produktów różnych producentów, działanie lodówek i zasady działania przekaźników rozruchowych są prawie takie same. Po zrozumieniu zasady ich działania możesz samodzielnie znaleźć i rozwiązać problem.

Schemat urządzenia i podłączenie do sprężarki

Obwód elektryczny przekaźnika posiada dwa wejścia z zasilacza i trzy wyjścia do sprężarki. Jedno wejście (warunkowo - zero) przechodzi bezpośrednio.

Kolejne wejście (warunkowo - fazowe) wewnątrz urządzenia jest podzielone na dwa:

• pierwszy przechodzi bezpośrednio do uzwojenia roboczego;
• drugi przechodzi przez styki rozłączające do uzwojenia początkowego.

Jeśli przekaźnik nie ma gniazda, to przy podłączaniu do sprężarki nie wolno pomylić się z kolejnością podłączania styków. Stosowane w Internecie metody określania rodzaju uzwojeń na podstawie pomiarów rezystancji nie są generalnie poprawne, ponieważ w przypadku niektórych silników rezystancja uzwojeń rozruchowych i roboczych jest taka sama.

Obwód elektryczny przekaźnika rozrusznika może podlegać niewielkim modyfikacjom w zależności od producenta. Rysunek przedstawia schemat połączeń tego urządzenia w lodówce Orsk

Dlatego konieczne jest znalezienie dokumentacji lub demontaż kompresora lodówki, aby zrozumieć położenie styków przelotowych.

Można to również zrobić, jeśli w pobliżu wyjść znajdują się symboliczne identyfikatory:

• „S” - uzwojenie początkowe;
• „R” - uzwojenie robocze;
• „C” to wspólne wyjście.

Przekaźniki różnią się sposobem montażu na ramie lodówki lub na sprężarce. Mają też swoją własną charakterystykę prądową, dlatego przy wymianie należy wybrać całkowicie identyczne urządzenie lub lepiej ten sam model.

Zamykanie styków za pomocą cewki indukcyjnej

Elektromagnetyczny przekaźnik rozruchowy działa na zasadzie zamykania styku w celu przepuszczenia prądu przez uzwojenie rozruchowe. Głównym elementem roboczym urządzenia jest cewka elektromagnesu połączona szeregowo z uzwojeniem silnika głównego.

W momencie startu sprężarki, przy statycznym wirniku, przez elektromagnes przepływa duży prąd rozruchowy. W wyniku tego powstaje pole magnetyczne, które porusza rdzeń (zworę) z zainstalowanym na nim prętem przewodzącym, zamykając styk uzwojenia początkowego. Rozpoczyna się przyspieszanie wirnika.

Wraz ze wzrostem liczby obrotów wirnika zmniejsza się ilość prądu przepływającego przez cewkę, w wyniku czego maleje napięcie pola magnetycznego. Pod działaniem kompensacyjnej sprężyny lub grawitacji rdzeń powraca na swoje pierwotne miejsce i styk otwiera się.

Na obudowie przekaźnika z cewką indukcyjną znajduje się strzałka „w górę”, która wskazuje prawidłowe położenie urządzenia w przestrzeni.Jeśli zostanie umieszczony inaczej, styki nie otworzą się pod wpływem grawitacji

Silnik sprężarki nadal pracuje w trybie utrzymywania obrotów wirnika, przepuszczając prąd przez uzwojenie robocze. Następnym razem przekaźnik będzie działał dopiero po zatrzymaniu się wirnika.

Regulacja zasilania prądem przez pozystor

Przekaźniki produkowane do nowoczesnych lodówek często wykorzystują pozystor - rodzaj rezystora termicznego. W przypadku tego urządzenia istnieje zakres temperatur, poniżej którego przepływa prąd o niewielkim oporze, a powyżej - opór gwałtownie wzrasta i obwód otwiera się.

W przekaźniku rozruchowym pozystor jest zintegrowany z obwodem prowadzącym do uzwojenia rozruchowego. W temperaturze pokojowej rezystancja tego elementu jest znikoma, więc po uruchomieniu sprężarki prąd płynie bez przeszkód.

Ze względu na obecność rezystancji pozystor stopniowo się nagrzewa, a po osiągnięciu określonej temperatury obwód otwiera się. Schładza się dopiero po przerwaniu dopływu prądu do sprężarki i ponownie wyzwala przeskok po ponownym włączeniu silnika.

Pozystor ma kształt niskiego cylindra, dlatego zawodowi elektrycy często nazywają go „pigułką”

Przekaźnik półprzewodnikowy kontroli fazy

Chociaż przekaźniki półprzewodnikowe mogą wykonywać bezpośrednie przełączanie obciążenia przechodzącego przez zero, mogą również wykonywać znacznie bardziej złożone funkcje za pomocą cyfrowych obwodów logicznych, mikroprocesorów i modułów pamięci. Innym doskonałym zastosowaniem przekaźnika półprzewodnikowego są ściemniacze lamp, zarówno w domu, na pokazie, jak i na koncercie.

Przekaźniki półprzewodnikowe z niezerowym załączeniem (włączenie chwilowe) włączają się natychmiast po podaniu wejściowego sygnału sterującego, w przeciwieństwie do SSR przechodzącego przez zero, który jest wyższy i czeka na następny punkt przejścia przez zero fali sinusoidalnej prądu przemiennego. To losowe przełączanie ognia jest używane w zastosowaniach rezystancyjnych, takich jak ściemniacze lamp oraz w zastosowaniach, w których obciążenie musi być przyłożone tylko podczas niewielkiej części cyklu AC.

Jakie są cechy?

Podczas tworzenia przekaźnika półprzewodnikowego można było wykluczyć pojawienie się łuku lub iskier w procesie zamykania / otwierania grupy styków. W rezultacie żywotność urządzenia wzrosła kilkakrotnie. Dla porównania najlepsze wersje produktów standardowych (stykowych) wytrzymują do 500 000 przełączeń. W rozważanych stawkach TTR nie ma takich ograniczeń.

Koszt przekaźników półprzewodnikowych jest wyższy, ale najprostsze obliczenia pokazują korzyści z ich stosowania. Wynika to z następujących czynników - oszczędności energii, długiej żywotności (niezawodności) i obecności sterowania za pomocą mikroukładów.

Wybór jest na tyle szeroki, aby dobrać urządzenie z uwzględnieniem zadań i aktualnego kosztu. Na rynku dostępne są zarówno drobne urządzenia do instalacji w obwodach domowych, jak i potężne urządzenia służące do sterowania silnikami.

Jak wspomniano wcześniej, SSR różnią się rodzajem przełączanego napięcia - mogą być zaprojektowane dla stałego lub zmiennego I. Ten niuans należy wziąć pod uwagę przy wyborze.

POPULARNE Z CZYTELNIKAMI: Zrób to sam ukryte okablowanie w drewnianym domu, instrukcje krok po kroku

Cechy modeli półprzewodnikowych obejmują czułość urządzenia na prądy obciążenia.Jeśli ten parametr przekroczy dopuszczalną normę 2-3 lub więcej razy, produkt pęka.

Aby uniknąć takiego problemu podczas eksploatacji, ważne jest ostrożne podejście do procesu instalacji i zamontowanie urządzeń zabezpieczających w obwodzie klucza. Ponadto ważne jest, aby preferować przełączniki, których prąd roboczy jest dwa lub trzy razy większy od obciążenia przełączania.

Ale to nie wszystko

Ponadto ważne jest, aby preferować przełączniki, których prąd roboczy jest dwa lub trzy razy większy od obciążenia przełączania. Ale to nie wszystko

W celu dodatkowej ochrony zaleca się umieszczenie w obwodzie bezpieczników lub wyłączników automatycznych (odpowiednia klasa „B”).