Przekaźniki prądu stałego jednofazowe i trójfazowe - zasada działania

Do sterowania różnymi urządzeniami elektronicznymi potrzebne jest urządzenie charakteryzujące się miniaturowymi wymiarami i wysokim stopniem niezawodności. Urządzenia te obejmują przekaźniki półprzewodnikowe AC i DC. Znalazły swoje zastosowanie w środowiskach domowych i przemysłowych. Przekaźnik można bez większych trudności samodzielnie zmontować i zainstalować własnymi rękami. Jedynym kryterium uniemożliwiającym upowszechnienie urządzenia jest jego koszt. Przed użyciem przekaźnika półprzewodnikowego należy zrozumieć jego parametry, zasadę działania, konstrukcję.

Zasada działania

Przekaźnik półprzewodnikowy to modułowe urządzenie półprzewodnikowe służące do otwierania i zamykania sieci elektrycznych. Jest prezentowany w postaci tranzystorów, triaków, tyrystorów. Przekaźniki półprzewodnikowe są również nazywane SSR (przekaźnik półprzewodnikowy).

Główne elementy składające się na przekaźnik:

• węzeł wejściowy;
• wyłączniki automatyczne;
• obwód wyzwalający;
• rozwiązanie;
• jednostka przełączająca;
• obwód ochronny;
• węzeł wyjściowy.

Większość przekaźników półprzewodnikowych służy do automatyzacji podłączonej do sieci energetycznej 20-480 woltów.

Zasada działania urządzenia jest prosta. Obudowa przekaźnika zawiera dwa styki i dwa przewody sterujące. Ich liczba może się różnić w zależności od podłączonych faz. Pod wpływem napięcia przełączane jest główne obciążenie.

Podczas pracy z przekaźnikiem należy pamiętać, że pod wysokim napięciem istnieje ryzyko małych prądów upływowych, które mogą uszkodzić sprzęt. Dzieje się tak, ponieważ w przekaźniku pozostaje niewielki opór.

Wybitne modele

Główne cechy zależą od wielu czynników. Popularne modele krajowe produkowane przez KIPprbor, Proton, Cosmo to:

• TM-O. Urządzenia z wbudowanym obwodem „zerowym”, przez który przechodzi przejście fazowe.
• TS. Modele, które wyłączają się w dowolnym momencie.
• Najpopularniejsze i najczęściej używane to TMV, TSB, TSM, TMB, TSA. Mają obwód wyjściowy RC.
• TC / TM - moc. Prądy osiągają wartości 25 mA.
• TCA, TMA - stosowane w wrażliwych urządzeniach.
• TSB, TMB - modele niskonapięciowe. Napięcie nie przekracza 30 V.
• TSV, TMV - wysokie napięcie. Napięcie sięga 280 V.

Zagraniczne odpowiedniki obejmują produkty wytwarzane przez Carlo Gavazzi, Gefran, CPC.

Rozszyfrowanie

Najpopularniejsze są modele SSR, TSR (odpowiednio jednofazowe i trójfazowe). Ich rezystancja wynosi 50 MΩ lub więcej przy napięciu 500 V.

Oznaczenie jest zapisane jako SSR -40 D A H. SSR lub TSR wskazuje liczbę faz. 40 - obciążenie w amperach. Litera oznacza sygnał na wejściu (L 4-20 mA, D - 3-32 V przy prądzie stałym, V - zmienna rezystancja, A - 80-250 V przy prądzie przemiennym). Następna litera to napięcie wejściowe (A - AC, D - DC). Ostatnia litera to zakres napięcia wyjściowego (N - 90-480 V, bez litery - 24-380 V).

Funkcje pracy z urządzeniem

Podczas pracy z przekaźnikiem półprzewodnikowym 220 V (sterowanie 220 V) należy przestrzegać następujących zasad:

• Połączenie musi być skręcone. Jest dość niezawodny. Lutowanie części nie jest konieczne, skręcanie jest zabronione.
• Nie dopuścić do przedostania się kurzu, wody i metalowych przedmiotów do przekaźnika. Prowadzą do awarii podzespołów.
• Nie stosować niedopuszczalnych wpływów zewnętrznych na obudowę.Należą do nich zalanie cieczą, wstrząsy, wibracje, upadki.
• Nie dotykaj urządzenia podczas pracy. Szafka nagrzewa się i może spalić człowieka.
• Nie instaluj przekaźnika w pobliżu łatwopalnych przedmiotów.
• Przed podłączeniem obwodu należy upewnić się, że zmontowane połączenia są prawidłowe.
• Gdy obudowa jest podgrzewana powyżej 60 stopni, wymagane jest dodatkowe chłodzenie za pomocą grzejników.
• Nie można dopuścić do zwarcia na wyjściu.

Z zastrzeżeniem wymagań dotyczących eksploatacji, przekaźnik będzie wykonywał swoją pracę niezawodnie i wydajnie przez cały deklarowany okres.

Zalety i wady

Przekaźniki półprzewodnikowe mają wiele pozytywnych cech w porównaniu z ich elektromechanicznymi odpowiednikami. Obejmują one:

• Trwałość. Urządzenie półprzewodnikowe może wytrzymać dziesiątki tysięcy cykli włączania i wyłączania.
• Tworzone jest połączenie wysokiej jakości.
• Właściwa kontrola obciążenia.
• Wysoka wydajność.
• Brak zakłóceń elektromagnetycznych w sieci zamkniętej.
• Szybka odpowiedź.
• Cicha praca.
• Miniaturowe wymiary.
• Brak odbicia kontaktu.
• Wysoka wydajność.
• Możliwość płynnego przejścia między sieciami AC i DC. Zależy od mocy i typu urządzenia.
• Szeroki zakres zastosowań.
• Wytrzymuje przeciążenia w 2000 roku.
• Ochrona przed nagłymi i dużymi przepięciami napięcia i prądu.

Istnieje również szereg wad, przez które przekaźnik elektromechaniczny może być bardziej opłacalny w zastosowaniu. Przede wszystkim jest to wysoki koszt produktu i złożoność jego zakupu. Przekaźniki półprzewodnikowe są dostępne tylko w profesjonalnym sklepie elektronicznym. Trudności pojawiają się również podczas przełączania pierwotnego - mogą pojawić się wysokie przepięcia prądowe. Mikroprądy powstające podczas pracy również negatywnie wpływają na przekaźnik.

Na działanie urządzenia nakładane są również wymagania eksploatacyjne - pomieszczenie powinno mieć normalny poziom zapylenia i wilgotności. Optymalne wartości można znaleźć w dokumentacji przekaźnika.

Przekaźniki półprzewodnikowe nie mogą współpracować z urządzeniami, których napięcie przekracza 0,5 kV. Zwiększenie zalecanych wartości może doprowadzić do stopienia styków.

Obszary zastosowania

Pomimo wysokiej ceny przekaźniki półprzewodnikowe są aktywnie wykorzystywane w różnych dziedzinach. Z powodzeniem radzą sobie z następującymi zadaniami:

• Regulacja temperatury za pomocą elementu grzejnego.
• Utrzymanie odpowiedniej temperatury w procesach technologicznych.
• Przełączanie obwodów sterowania.
• Wymiana rozruszników typu bezkontaktowego.
• Sterowanie silnikiem elektrycznym.
• Sterowanie ogrzewaniem transformatorów.
• Kontrola poziomu podświetlenia.

W każdym przypadku używany jest określony rodzaj przekaźnika.

Klasyfikacja przekaźników półprzewodnikowych

Przekaźniki półprzewodnikowe można klasyfikować według różnych kryteriów. Zgodnie z charakterystyką napięcia sterującego i przełączającego istnieją:

• Przekaźniki półprzewodnikowe DC. Stosowane są w stałych obwodach elektrycznych o mocy od 3 do 32 watów. Wyróżniają się wysokimi specyficznymi właściwościami, obecnością sygnalizacji LED i niezawodnością. Zakres temperatur pracy jest wystarczająco szeroki i wynosi od -30 do +70 stopni.
• Przekaźnik prądu przemiennego. Wyróżnia je niski poziom zakłóceń elektromagnetycznych, brak szumów oraz niski pobór mocy. Zakres mocy roboczej wynosi od 90 do 250 W.
• Przekaźnik ręczny. Za pomocą takich urządzeń możesz samodzielnie dostosować tryb pracy.

W zależności od rodzaju napięcia rozróżnia się przekaźniki jednofazowe i trójfazowe. Urządzenia jednofazowe są stosowane w sieciach o prądzie od 100 do 120 A lub od 100 do 500 A. Sterowane są przez odbiór sygnału analogowego i rezystora zmiennego. Przekaźniki trójfazowe służą do jednoczesnego załączania trzech faz. Natężenie prądu 10-120 A. Modele trójfazowe trwają dłużej niż modele jednofazowe.

Urządzenia odwracalne są podzielone na odrębną grupę trójfazowych przekaźników półprzewodnikowych. Wyróżniają się oznakowaniem i połączeniem bezstykowym. Główną funkcją jest niezawodne przełączanie każdego obwodu z osobna. Chronią obwód przed fałszywymi alarmami. Główne zastosowanie znajduje się w silnikach asynchronicznych. Do pracy z przekaźnikiem należy zainstalować bezpiecznik lub warystor.

Przekaźniki są klasyfikowane według metody przełączania:

• urządzenia pojemnościowe lub redukcyjne, a także urządzenia niskoindukcyjne;
• z wyzwalaniem losowym lub natychmiastowym;
• z kontrolą fazy.

Z założenia możliwe jest rozróżnienie modeli, które są instalowane na szynie din i na specjalnym pasku przejściowym.

Wskazówki dotyczące wyboru

Przekaźniki półprzewodnikowe można kupić tylko w specjalistycznym sklepie elektronicznym. Doświadczeni specjaliści pomogą wybrać najlepsze urządzenie do konkretnego celu. Na koszt produktu wpływają następujące czynniki:

• typ przekaźnika;
• obecność mechanizmów mocujących;
• materiał na ciało;
• czas włączenia;
• producent i kraj pochodzenia;
• moc;
• wymagana energia;
• wymiary.

Przy zakupie należy wziąć pod uwagę, że rezerwa mocy powinna być kilkakrotnie wyższa niż działająca. Pozwoli to uchronić przekaźnik przed uszkodzeniem. Dodatkowo stosowane są specjalne bezpieczniki. Najbardziej niezawodne to:

• G R - stosowany w szerokim zakresie obciążeń, charakteryzujący się dużą prędkością.
• G S - działają w całym zakresie prądów. Niezawodnie chroń urządzenie przed przeciążeniem sieci.
• A R - chroń elementy urządzenia półprzewodnikowego przed zwarciem.

Takie urządzenia zapewniają wysoką ochronę przed pęknięciem. Ich koszt jest porównywalny z ceną samego przekaźnika. Bezpieczniki klas B, C, D mają niższe właściwości ochronne i odpowiednio niższy koszt.

Aby zapewnić niezawodną i stabilną pracę przekaźnika, musisz wybrać chłodnicę. Jest to szczególnie ważne, gdy temperatura wzrasta powyżej 60 stopni. Rezerwa prądu dla konwencjonalnego przekaźnika powinna przewyższać prądy robocze 3-4 razy. Podczas pracy z silnikami indukcyjnymi liczba ta powinna wzrosnąć do 8-9 razy.

Schematy połączeń

Istnieją różne sposoby łączenia półprzewodników półprzewodnikowych. Zależą one od charakterystyki podłączonego obciążenia. Dodatkowo w obwodzie mogą znajdować się różne elementy sterujące.

Najczęściej stosowane schematy to:

• Normalnie otwarte. Obciążenie jest zasilane, gdy obecny jest sygnał sterujący.
• Zwykle zamknięte. Obciążenie jest zasilane, gdy nie ma sygnału sterującego.
• Napięcia sterowania i obciążenia są równe. Służy do pracy w sieciach AC i DC.
• Trójfazowy. Można go łączyć na różne sposoby - "gwiazda", "delta", gwiazda z neutralnym ".
• Odwracalny. Rodzaj przekaźnika trójfazowego. Zawiera 2 pętle sterujące.

Przed złożeniem schematu musisz narysować go na papierze.

Połączenie z siecią odbywa się przez startery lub kontakty. W przypadku korzystania z przekaźnika trójfazowego wszystkie 3 fazy muszą być podłączone do odpowiednich zacisków w górnej części urządzenia. Górne styki fazowe są oznaczone literami A, B C, zero - N.

Urządzenie posiada również dolne zaciski oznaczone numerami 1, 2, 3. Są one połączone według następującego algorytmu:

• 1 - do wyjścia cewki w styczniku.
• 3 - dla dowolnej fazy, która omija przekaźnik.
• 2 - do zera sieci.

Elementy zasilania podłącza się w następujący sposób: fazy pod napięciem należy podłączyć do odpowiednich zacisków stycznika; przewody obciążeniowe - do wyjścia stycznika; zera są połączone na wspólnej szynie w skrzynce przyłączeniowej.

Ustawienie przekaźnika zostanie rozważone na przykładzie VP 380 A:

• Podłącz urządzenie do sieci.
• Spójrz na wyświetlacz. W przypadku braku napięcia cyfry będą migać. Pojawienie się kresek sygnalizuje zmianę kolejności faz lub brak jednej z nich.

W normalnym stanie sieci po około 15 sekundach styki 1 i 3 powinny się zamknąć, dostarczając zasilanie do cewki i sieci.

Jeśli połączenie nie jest prawidłowe, ekran będzie migać. Następnie musisz sprawdzić jego poprawność. Niezbędne ustawienia można ustawić za pomocą przycisków na obudowie. Za ustawienie żądanych limitów odpowiadają przyciski z trójkątami.