Твердотільні реле принцип роботи, різновиди, переваги і недоліки

Звичайні проміжні реле – це електромеханічний пристрій. На його котушку подається напруга, вона притягує до себе рухому планку з контактами, які замикаються або переключаються.

Сама наявність рухомих деталей в цьому пристрої знижує його надійність. Контакти не тільки підгорають і окислюються. Згодом вони втрачають здатність притискатися один до одного з подпружініванієм, що призводить до появи перехідного опору або повного зникнення контакту.

Електромеханічні реле чутливі до пилу і вологи. Існують герметичні моделі, але у них немає можливості для ревізії контактів. Це означає, що при їх погіршенні реле доведеться викинути.

Ресурс будь-якого з сучасних реле, хоч і обчислюється в десятках тисяч включень, все ж обмежений. А якщо реле має спрацьовувати по сотні разів на добу? Його ресурс швидко виробиться, і пристрій перетвориться в видатковий матеріал, вимагаючи постійної заміни. А якщо збої в роботі неприпустимі?

Ось тут на допомогу і приходить реле, зване твердотілим.

Пристрій твердотільного реле

Назва «твердотельное реле» російською мовою може бути скорочено до абревіатури ТТР. По-англійськи ж це звучить Solid State Relay або SSR.

це – повністю напівпровідниковий пристрій, з механіки має тільки контактну систему для підключення зовнішніх провідників. Пайку ТТР не переносять, так як при роботі нагріваються, тому всі приєднання проводів виконуються на гвинтових клемах.

Всі елементи ТТР розташовані всередині герметично закритого і не розбірного корпусу. Тому воно і носить таку назву, оскільки являє собою єдине «тверде тіло», і не передбачає виконання ремонту або обслуговування.

Функціонально саме реле можна розділити на кілька поспіль розташованих блоків або ланцюгів.

Перша ланцюг: вхідні. Вона перетворює вхідну напругу, що управляє до величини, прийнятною для виконання перемикань. Попутно вона додатково може виконувати функцію захисту від імпульсних перешкод, захисту від зміни полярності (при випрямленном керуючому сигналі).

Мінімально вхідні ланцюг містить резистор для придушення зайвої напруги постійного струму, плюс – випрямний міст для випрямлення змінного струму.

Друга ланцюг: оптична розв’язка. У електромеханічного реле вхідний і вихідний ланцюг розділені конструктивно, так як котушка управління ніяк не пов’язана з контактною системою. Для гальванічного розв’язання ланцюгів управління з комутованими ланцюгами, які можуть харчуватися від різних джерел, використовується електронний прилад – оптрон. У ньому цей процес відбувається за рахунок використання світла для передачі команди управління.

третя ланцюг, приймаючи сигнал від оптрона, запам’ятовує його. Вона являє собою електронний ключ – тригер.

І, нарешті, остання – перемикає ланцюг. Вона подає напругу на вихід реле, для чого розраховується на номінальну напругу навантаження.

Для різного характеру навантаження використовуються принципово різні електронні компоненти для передачі напруги управління. Для ланцюгів постійного струму досить транзисторного ключа. Але на змінному струмі він працювати не буде, для цих ланцюгів застосовують сімістори.

Оскільки вихідний елемент перемикає ланцюга при роботі реле пропускає струм навантаження і від цього гріється, він встановлений на тепловідвід, який входить до складу корпусу реле.

Різновиди твердотільних реле

 В першу чергу, ці реле, як і електромеханічні, розрізняються по величині напруги управління. А також, змінне (АС) воно або постійне (DC). Величина напруги, на відміну від електромеханіки, може змінюватися в деяких межах, а не мати фіксоване значення.

Від цих же реле воно успадкувало і інший параметр: величина вихідного струму. Рід струму залежить від того, що використовується в реле в якості ключового елемента: транзистор або симистор. У цьому їхня відмінність від електромеханіки, контакти якої можуть бути всеїдними. Як робочої напруги для виходу, керуючого навантаженням, також вказується його діапазон.

Твердотільні реле можуть управляти як однофазної, так і трифазної навантаженнями. Тобто, маніпулювати роботою електродвигунів. Звичайно, до комутації струмів потужних моторів їм далеко, але малопотужних електродвигун засувки цілком під силу. А щоб мати можливість цю засувку як відкривати, так і закривати, використовується твердотельное реле з реверсом. При цьому одна фаза проходить завжди безпосередньо, а дві інші м
іняються місцями залежно від того, на якому з двох входів з’явився сигнал управління.

Переваги та недоліки твердотільних реле

Основним недоліком ТТР можна назвати їх вартість, що перевищує ціну електромеханічних аналогів. А також – забезпечення відповідного теплового режиму. Перегрів призводить до виходу з ладу.

переваг більше:

– Підвищення надійності роботи (поставив і забув).

– У десятки разів більший термін служби.

– Здатність без шкоди для себе переносити перевантаження до 200% за номінальним струмом. Те, що у електромеханічного реле призводить до підгоряння або виходу з ладу контактів, у твердотільного викликає спрацьовування захисту від перевантаження.

– Можливість масового застосування в побутовій апаратурі.

– Здатність працювати в будь-якому положенні в просторі, що для деяких реле небажано або навіть неприпустимо.

– Захист від імпульсних перешкод, яких з кожним днем ​​стає все більше. Саме ж реле створює менше перешкод при комутації, так як іскріння між контактами відсутня за принципом роботи.

– Висока швидкодія, що дозволять виконувати цикл включення / відключення на дуже короткий період.

І, найголовніше, з огляду на темпи розвитку промислової електроніки: за цими реле – майбутнє. Тому не за горами той день, коли всі електромеханічні реле стануть твердотільними.

Ссылка на основную публикацию