Einphasen- und Dreiphasen-DC-Relais - Funktionsprinzip

Zur Steuerung verschiedener elektronischer Geräte wird ein Gerät benötigt, das sich durch Miniaturabmessungen und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit auszeichnet. Zu diesen Geräten gehören AC- und DC-Halbleiterrelais. Sie haben ihre Anwendung im häuslichen und industriellen Umfeld gefunden. Das Relais kann ohne große Schwierigkeiten mit Ihren eigenen Händen unabhängig zusammengebaut und installiert werden. Das einzige Kriterium, das eine breite Akzeptanz des Geräts verhindert, sind seine Kosten. Bevor Sie ein Halbleiterrelais verwenden, müssen Sie seine Parameter, das Funktionsprinzip und das Design verstehen.

Arbeitsprinzip

Ein Halbleiterrelais ist ein modulares Halbleiterbauelement, das zum Öffnen und Schließen von elektrischen Netzwerken verwendet wird. Es wird in Form von Transistoren, Triacs, Thyristoren präsentiert. Halbleiterrelais werden auch als SSR (Solid State Relay) bezeichnet.

Die Hauptkomponenten, aus denen das Relais besteht:

• Eingangsknoten;
• Leistungsschalter;
• Triggerschaltung;
• Auflösung;
• Schalteinheit;
• Schutzschaltung;
• Ausgangsknoten.

Die meisten Halbleiterrelais werden für die Automatisierung verwendet, die an ein 20-480-Volt-Stromnetz angeschlossen sind.

Das Funktionsprinzip des Geräts ist einfach. Das Relaisgehäuse enthält zwei Kontakte und zwei Steuerleitungen. Ihre Anzahl kann je nach angeschlossenen Phasen variieren. Unter Spannungseinfluss wird die Hauptlast geschaltet.

Beim Arbeiten mit einem Relais ist zu beachten, dass bei hohen Spannungen die Gefahr von kleinen Ableitströmen besteht, die Geräte beschädigen können. Dies liegt daran, dass im Relais nur wenig Widerstand verbleibt.

Bemerkenswerte Modelle

Die Hauptmerkmale hängen von vielen Faktoren ab. Beliebte inländische Modelle von KIPprbor, Proton, Cosmo sind:

• TM-O. Geräte mit eingebauter "Null"-Schaltung, durch die ein Phasenübergang geht.
• TS. Modelle, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt ausschalten.
• Die beliebtesten und am häufigsten verwendeten sind TMV, TSB, TSM, TMB, TSA. Sie haben einen RC-Ausgangskreis.
• TC / TM - Leistung. Ströme erreichen Werte von 25 mA.
• TCA, TMA - wird in empfindlichen Geräten verwendet.
• TSB, TMB - Niederspannungsmodelle. Die Spannung überschreitet 30 V nicht.
• TSV, TMV - Hochspannung. Die Spannung erreicht 280 V.

Zu den ausländischen Pendants gehören Produkte, die von Carlo Gavazzi, Gefran, CPC hergestellt werden.

Dekodierung

Am beliebtesten sind die Modelle SSR, TSR (einphasig bzw. dreiphasig). Ihr Widerstand beträgt 50 MOhm oder mehr bei einer Spannung von 500 V.

Die Bezeichnung wird als SSR -40 D A H geschrieben. SSR oder TSR gibt die Anzahl der Phasen an. 40 - Last in Ampere. Der Buchstabe bezeichnet das Signal am Eingang (L 4-20 mA, D - 3-32 V bei Gleichstrom, V - variabler Widerstand, A - 80-250 V bei Wechselstrom). Der nächste Buchstabe ist die Eingangsspannung (A - AC, D - DC). Der letzte Buchstabe ist der Ausgangsspannungsbereich (N - 90-480 V, kein Buchstabe - 24-380 V).

Merkmale der Arbeit mit dem Gerät

Wenn Sie mit einem 220-V-Solid-State-Relais (220-V-Steuerung) arbeiten, müssen Sie die folgenden Regeln beachten:

• Die Verbindung muss verschraubt werden. Es ist ziemlich zuverlässig. Ein Löten von Teilen ist nicht erforderlich, ein Verdrehen ist verboten.
• Vermeiden Sie das Eindringen von Staub, Wasser und Metallgegenständen in das Relais. Sie führen zum Ausfall von Komponenten.
• Keine unzulässigen äußeren Einflüsse auf das Gehäuse ausüben.Dazu gehören Flüssigkeitsüberschwemmungen, Stöße, Vibrationen, Stürze.
• Berühren Sie das Gerät während des Betriebs nicht. Der Schrank erwärmt sich und kann eine Person verbrennen.
• Installieren Sie das Relais nicht in der Nähe von brennbaren Gegenständen.
• Stellen Sie vor dem Anschließen des Stromkreises sicher, dass die montierten Verbindungen korrekt sind.
• Bei einer Erwärmung des Gehäuses über 60 Grad ist eine zusätzliche Kühlung über Radiatoren erforderlich.
• Am Ausgang darf kein Kurzschluss zugelassen werden.

Abhängig von den Betriebsanforderungen verrichtet das Relais seine Arbeit für den gesamten angegebenen Zeitraum zuverlässig und effizient.

Vorteile und Nachteile

Halbleiterrelais haben eine Reihe von positiven Eigenschaften gegenüber ihren elektromechanischen Gegenstücken. Diese schließen ein:

• Haltbarkeit. Ein Halbleiterbauelement kann Zehntausenden von Ein- und Ausschaltzyklen standhalten.
• Es entsteht eine qualitativ hochwertige Verbindung.
• Kompetente Lastkontrolle.
• Hochleistung.
• Mangel an elektromagnetischen Störungen in einem geschlossenen Netzwerk.
• Schnelle Antwort.
• Ruhiger Betrieb.
• Miniaturabmessungen.
• Kein Kontaktsprung.
• Hochleistung.
• Möglichkeit eines reibungslosen Übergangs zwischen AC- und DC-Netzen. Abhängig von der Leistung und Art des Geräts.
• Breites Anwendungsspektrum.
• Widersteht Überlastungen im Jahr 2000.
• Schutz gegen plötzliche und große Spannungs- und Stromstöße.

Es gibt auch eine Reihe von Nachteilen, aufgrund derer ein elektromechanisches Relais in der Anwendung rentabler sein kann. Dies sind vor allem die hohen Kosten des Produkts und die Komplexität seines Kaufs. Halbleiterrelais sind nur im Elektrofachhandel erhältlich. Auch beim Primärschalten treten Schwierigkeiten auf - es können hohe Stromstöße auftreten. Auch im Betrieb auftretende Mikroströme wirken sich negativ auf das Relais aus.

Auch an den Betrieb des Gerätes werden betriebliche Anforderungen gestellt – der Raum sollte einen normalen Staub- und Feuchtigkeitsgrad aufweisen. Die optimalen Werte finden Sie in der Dokumentation zum Relais.

Halbleiterrelais können nicht mit Geräten arbeiten, deren Spannung 0,5 kV überschreitet. Eine Erhöhung der empfohlenen Werte kann zum Schmelzen der Kontakte führen.

Einsatzgebiete

Trotz des hohen Preises werden Halbleiterrelais in verschiedenen Bereichen aktiv eingesetzt. Sie bewältigen erfolgreich folgende Aufgaben:

• Temperaturregelung mit Heizelement.
• Halten der richtigen Temperatur in technologischen Prozessen.
• Schalten von Steuerkreisen.
• Austausch von berührungslosen Startern.
• Steuerung des Elektromotors.
• Heizungsregelung von Transformatoren.
• Steuerung der Hintergrundbeleuchtung.

In jedem Fall wird ein bestimmter Relaistyp verwendet.

Klassifizierung von Halbleiterrelais

Halbleiterrelais können nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden. Entsprechend den Eigenschaften der Steuer- und Schaltspannung gibt es:

• DC-Halbleiterrelais. Sie werden in Konstantstromkreisen mit einer Leistung von 3 bis 32 Watt eingesetzt. Sie zeichnen sich durch hohe spezifische Eigenschaften, das Vorhandensein von LED-Anzeigen und Zuverlässigkeit aus. Der Betriebstemperaturbereich ist breit genug und reicht von -30 bis +70 Grad.
• AC-Relais. Sie zeichnen sich durch geringe elektromagnetische Störungen, Rauschfreiheit und geringen Stromverbrauch aus. Der Betriebsleistungsbereich reicht von 90 bis 250 W.
• Manuelles Relais. Mit Hilfe solcher Geräte können Sie den Betriebsmodus selbstständig anpassen.

Nach der Spannungsart werden einphasige und dreiphasige Relais unterschieden. Einphasige Geräte werden in Netzen mit einem Strom von 100 bis 120 A oder von 100 bis 500 A verwendet. Sie werden durch den Empfang eines analogen Signals und eines variablen Widerstands gesteuert. Dreiphasenrelais dienen zum gleichzeitigen Einschalten von drei Phasen. Stromstärke 10-120 A. Dreiphasige Modelle halten länger als einphasige.

Reversible Geräte werden in eine separate Gruppe von dreiphasigen Halbleiterrelais unterschieden. Sie zeichnen sich durch Markierung und kontaktlose Verbindung aus. Die Hauptfunktion ist das zuverlässige Schalten jedes Stromkreises separat. Sie schützen die Schaltung vor Fehlalarmen. Die Hauptanwendung findet sich in Asynchronmotoren. Um mit dem Relais arbeiten zu können, muss eine Sicherung oder ein Varistor installiert werden.

Relais werden nach dem Schaltverfahren klassifiziert:

• kapazitive oder reduktive Geräte sowie Geräte mit niedriger Induktion;
• mit zufälliger oder sofortiger Auslösung;
• mit Phasenanschnitt.

Durch das Design ist es möglich, Modelle zu unterscheiden, die auf einer Hutschiene und auf einer speziellen Übergangsstange installiert sind.

Auswahltipps

Halbleiterrelais können nur in einem Elektrofachhandel erworben werden. Erfahrene Spezialisten helfen Ihnen bei der Auswahl des besten Geräts für einen bestimmten Zweck. Die folgenden Faktoren beeinflussen die Kosten des Produkts:

• Relaistyp;
• das Vorhandensein von Befestigungsmechanismen;
• Körpermaterial;
• Einschaltzeit;
• Hersteller und Herkunftsland;
• Leistung;
• benötigte Energie;
• Maße.

Beim Kauf ist darauf zu achten, dass eine Gangreserve um ein Vielfaches höher sein sollte als die Arbeitsreserve. Dadurch wird das Relais vor Beschädigung bewahrt. Zusätzlich werden auch spezielle Sicherungen verwendet. Die zuverlässigsten sind:

• G R - wird in einem breiten Lastbereich verwendet, der sich durch hohe Geschwindigkeit auszeichnet.
• G S - arbeiten über den gesamten Strombereich. Schützen Sie das Gerät zuverlässig vor Überlastung des Netzes.
• A R - schützt die Komponenten des Halbleiterbauelements vor Kurzschlüssen.

Solche Geräte bieten einen hohen Bruchschutz. Ihre Kosten sind mit dem Preis des Relais selbst vergleichbar. Sicherungen der Klassen B, C, D haben geringere Schutzeigenschaften und dementsprechend geringere Kosten.

Für einen zuverlässigen und stabilen Betrieb des Relais müssen Sie einen Kühlkörper wählen. Dies gilt insbesondere, wenn die Temperatur über 60 Grad steigt. Die Stromreserve eines konventionellen Relais sollte die Betriebsströme um das 3-4-fache übersteigen. Beim Arbeiten mit Induktionsmotoren sollte sich dieser Wert auf das 8-9-fache erhöhen.

Anschlusspläne

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Festkörperhalbleiter zu verbinden. Sie hängen von den Eigenschaften der angeschlossenen Last ab. Zusätzlich können verschiedene Steuerelemente in die Schaltung aufgenommen werden.

Die am häufigsten verwendeten Schemata sind:

• Normalerweise geöffnet. Die Last wird erregt, wenn das Steuersignal anliegt.
• Normalerweise geschlossen. Die Last wird erregt, wenn kein Steuersignal anliegt.
• Steuer- und Lastspannung sind gleich. Es wird verwendet, um in AC- und DC-Netzen zu arbeiten.
• Drei Phasen. Es kann auf verschiedene Arten angeschlossen werden - "Stern", "Dreieck", Stern mit Neutralleiter ".
• Reversibel. Eine Art Drehstromrelais. Enthält 2 Regelkreise.

Bevor Sie das Diagramm zusammensetzen, müssen Sie es auf Papier zeichnen.

Die Verbindung zum Netzwerk erfolgt über Starter oder Kontakte. Bei Verwendung eines dreiphasigen Relais müssen alle 3 Phasen an die entsprechenden Klemmen auf der Geräteoberseite angeschlossen werden. Die oberen Phasenkontakte sind mit den Buchstaben A, B C, Null - N gekennzeichnet.

Das Gerät hat auch untere Anschlüsse, die mit den Nummern 1, 2, 3 gekennzeichnet sind. Sie werden nach folgendem Algorithmus angeschlossen:

• 1 - zum Ausgang der Spule im Schütz.
• 3 - für jede Phase, die das Relais umgeht.
• 2 - auf Netzwerknull.

Leistungsteile werden wie folgt angeschlossen: stromführende Phasen müssen an die entsprechenden Klemmen des Schützes angeschlossen werden; Lastleiter - zum Ausgang des Schützes; die Nullen werden in der Anschlussdose auf einem gemeinsamen Bus zusammengefasst.

Die Relaiseinstellung wird am Beispiel des VP 380 A betrachtet:

• Verbinden Sie das Gerät mit dem Netzwerk.
• Schauen Sie auf die Anzeige. Bei fehlender Spannung blinken die Zahlen. Das Erscheinen von Strichen signalisiert eine Änderung der Phasenfolge oder das Fehlen einer davon.

Im Normalzustand des Netzes sollten nach ca. 15 Sekunden die Kontakte 1 und 3 schließen und die Spule und das Netz mit Strom versorgen.

Wenn die Verbindung nicht korrekt ist, blinkt der Bildschirm. Dann müssen Sie die Richtigkeit überprüfen. Mit den Tasten am Gehäuse können Sie die notwendigen Einstellungen vornehmen. Schaltflächen mit Dreiecken sind für die Einstellung der gewünschten Grenzen verantwortlich.