Меню

Твердотельное реле постоянного тока fotek

Что такое твердотельное реле, назначение, принцип работы

Николай ПетровичАвтор: Николай Петрович

Что такое твердотельное реле, назначение, принцип работы

В сфере электротехники набирают популярности устройства, построенные на базе полупроводников и обеспечивающие бесконтактную коммутацию силовых цепей. Одним из таких изделий является твердотельное реле, которое применяется в промышленной сфере и быту.

Что это такое? В каких случаях рекомендуется его использование? О каких конструктивных особенностях важно знать? Как осуществляется подключение и управление устройством? Эти и другие нюансы рассмотрим в статье.

Определение

Твердотельное реле — устройство электронного типа, один из видов реле, в котором нет движущихся элементов. Изделие применяется для подачи тока или разрыва цепи путем внешнего управления (действием небольшого напряжения).

Твердотельное реле (сокращено — ТТР) имеет внутри датчик, реагирующий на подачу управляющего сигнала. Кроме того, в составе изделия имеется твердотельная электроника, в том числе включающая цепочка, способная коммутировать большие I.

Устройство может устанавливаться в цепях переменного и постоянного тока, часто применяется как обычное реле. Главная разница в том, что в ТТР нет механических контактов.

Показания к применению

Твердотельные реле рекомендуются к применению в случаях, когда стандартные устройства не справляются с обязательствами. К примеру, когда в процессе коммутации они плавятся или сгорают.

С помощью ТТР гарантируется надежность цепи и своевременная подача напряжения к нагрузке. В отличие от простых устройств, для ТТР не проблема справиться с нагрузкой индукционного характера.

Кроме того, твердотельное устройство стоит использовать при дефиците места в процессе монтажа и при высоких требованиях надежности цепи.

Где используются?

Твердотельные реле — уникальные устройства, которые после монтажа не требуют особого обслуживания. Здесь работает принцип «установил и забыл». К примеру, в простых моделях очистка контактной группы осуществляется с определенной периодичностью — как правило, через определенное число циклов. Если изделие работает редко, это не вызывает проблем.

Но как быть с аппаратурой, для работы которой требуется частое срабатывание — один раз в секунду или даже чаще? Пример такой техники — станок с клапанами соленоидного типа.

Подача напряжения происходит через реле, которому приходится разрывать до десяти ампер индуктивного I. Если поставить контактное устройство, его замену придется осуществлять раз в 1-2 месяца. Если поставить твердотельный аналог, об этом можно забыть на долгие годы.

Несмотря на надежность работы, ТТР требуют периодического осмотра. Базовые рекомендации в этом вопросе дает производитель изделия. Как правило, речь идет о проверке факта замыкания контактов, целостности корпуса и изоляции.

Виды твердотельных реле

ТТР условно разделяются по двум критериям — принципу действия и конструктивным особенностям. Чтобы упростить классификацию, выделим следующие варианты:

  • По виду сигнала управления — переменный или постоянный I.
  • По типу основного (коммутируемого) напряжения — постоянное или переменное.
  • По числу фаз (для переменного напряжения) — одна, три.
  • По наличию реверса — предусмотрен, не предусмотрен.
  • По тонкостям конструкции — на ДИН-рейке или на поверхности.

Внутривидовые отличия

Кроме основной классификации, стоит выделить отличия внутри существующих видов ТТР.

Выделяются такие типы:

  • ТРЕХФАЗНЫЕ — способны проводить токи величиной 10-120 Ампер одновременно в трех фазах.
  • РЕВЕРСИВНЫЕ — устройства, построенные на полупроводниковом принципе, способные работать в схемах с постоянным и переменным током. По назначению и принципу действия они идентичны однофазным. Обязательное условие — наличие управляющей цепи, защищающей устройство от ложного срабатывания. К преимуществам твердотельных трехфазных реле стоит отнести способность работать одновременно по 3-м фазам, а также продолжительный ресурс. Повышенный срок службы объясняется наличием надежной изоляции и продуманной управляющей цепи. В процессе применения твердотельных моделей нет шума, искр, дребезжания при переключениях и других негативных факторов.
  • ОДНОФАЗНЫЕ — изделия, обеспечивающие разделение цепи при переходе синусоиды через ноль. ТТР работает в следующем диапазоне — 10-500 А. Управление осуществляется несколькими способами.
Читайте также:  Единица измерения в международной системе внутреннего сопротивления источника тока ом

В чем особенности?

При создании твердотельного реле удалось исключить появление дуги или искр в процессе замыкания/размыкания контактной группы. В результате срок службы прибора увеличился в несколько раз. Для сравнения лучшие варианты стандартных (контактных) изделий выдерживают до 500 000 коммутаций. В рассматриваемых ТТР такие ограничения отсутствуют.

Стоимость твердотельных реле выше, но простейший расчет показывает выгоду их применения. Это обусловлено следующими факторами — экономией электроэнергии, продолжительным ресурсом работы (надежностью) и наличием управления с помощью микросхем.

Выбор достаточно широк, чтобы подобрать устройство с учетом поставленных задач и текущей стоимости. В продаже имеются как небольшие приборы для установки в бытовых цепях, так и мощные устройства, используемые для управления двигателями.

Как отмечалось ранее, ТТР отличаются по типу коммутируемого напряжения — они могут быть рассчитаны на постоянный или переменный I. Этот нюанс требуется учесть при выборе.

К особенностям твердотельных моделей стоит отнести чувствительность прибора к нагрузочным токам. Чтобы избежать такой проблемы в процессе эксплуатации, важно внимательно подойти к процессу монтажа и установить в цепи ключа защитные устройства.

Кроме того, важно отдавать предпочтение ключам, имеющим рабочий ток в два или три раза превышающий коммутируемую нагрузку. Но и это не все.

Для дополнительной защиты рекомендуется предусмотреть в схеме предохранители или автоматические выключатели (подойдет класс «В»).

Конструктивные особенности

В основе твердотельного реле лежит электронная плата, в состав которой входит три главных элемента — узлы управления и развязки, а также силовой ключ. В роли силовых элементов применяются такие детали:

  • Для постоянного I — транзисторы полевого типа, простые транзисторы, модульные элементы класса IGBT, а также MOSFET-транзисторы.
  • Для переменного I — сборки на базе тиристоров, а также симисторы.

Развязка цепи обеспечивается оптронами — изделиями, состоящими из излучающего и принимающего свет устройства. Между ними установлен диэлектрик, имеющий прозрачную структуру.

Управляющий узел выполнен в виде стабилизирующей схемы, обеспечивающей оптимальные уровни тока и напряжения для излучающего свет элемента. Напряжение на входе схемы должно быть от 70 до 280 Вольт.

Что касается напряжения нагрузки, его величина — до 480 Вольт. Расположение электроприбора (до или после ТТР) не имеет значения.

Как правило, устройство монтируется после нагрузки с последующим подключением к «земле». При таком варианте схемы удается защитить внутренние элементы от протекания тока КЗ (он потечет через заземляющий провод).

Принцип действия

Зная конструктивные особенности твердотельного реле, легче понять принцип его действия. В приборе взаимодействуют два сигнала — управляющий и управляемый, что обеспечивается благодаря гальванической развязке.

В некоторых моделях ТТР эту функцию берет на себя оптрон. Напряжение, обеспечивающее управление устройством, подается и на светодиод.

Свечение последнего поступает на фотодиод, что приводит к появлению тока, включению МОП или тиристора для управления подключенным аппаратом.

Кроме того, в процессе создания схемы допускается применение специальных оптоэлектронных устройств — опто- и фототиристоров.

Отличия и плюсы твердотельных реле (в сравнении с электромеханическими)

При выборе ТТР у покупателя возникает ряд вопросов — зачем переплачивать за твердотельное реле, в чем его преимущества перед стандартными электромеханическими устройствами. Выделим главные плюсы:

  • Небольшие габариты, что исключает проблемы с поиском места для монтажа.
  • Отсутствие шума и вибрации. Это важно, если устройство устанавливается в помещениях, где находятся люди.
  • Высокая скорость коммутации.
  • Продолжительный ресурс, обусловленный отсутствием износа механической и электрической части.
  • Постоянное выходное сопротивление, которое не меняется в течение срока эксплуатации. Кроме того, контактные группы не подвержены окислительным процессам.
  • Нет резких изменений напряжения в процессе переключения.
  • Нет искр, что расширяет сферу применения. Его установка допускается на объектах, где имеются повышенные риски взрывов и появления пожара.
  • Низкая чувствительность к внешним факторам, к примеру, появлению магнитных полей, вибрациям, повышенному уровню пыли или магнитным полям.
  • Высокий уровень сопротивления между выходом и входом.
  • Низкое потребление энергии.
  • Большое число коммутаций, которое не ограничивается производителем. В реальности оно достигает 10 9 .
Читайте также:  Феодосия ток золотой пляж каменный домик

Недостатки

Кроме положительных качеств твердотельных реле, стоит выделить и ряд недостатков:

  • В открытом виде происходит нагрев изделия из-за высокого сопротивления в цепи p-n перехода. Чтобы избежать негативных последствий в приборах, пропускающих через себя повышенные токи, требуется предусмотреть охлаждение.
  • В закрытом виде сопротивление увеличивается, и появляется обратный ток утечки (измеряется в мА).
  • При съеме вольтамперной характеристики заметен ее нелинейный характер.
  • Некоторые виды твердотельных реле требуют строго соблюдения полярности при подключении выходных цепей. Это касается тех приборов, которые рассчитаны на работу в условиях постоянного тока.
  • В случае поломки высок риск перекрытия контактов на входе. Причиной может стать пробой силового ключа. Для сравнения контакты классических реле (при выходе из строя) остаются в разомкнутом виде.
  • Требуется защита от ошибочных срабатываний, вызванных бросками напряжения. Это обусловлено высокой скоростью срабатывания.
  • Твердотельные реле пропускают ток по обратному пути с небольшой задержкой, что обусловлено применением полупроводниковых элементов в схеме.

Выбор твердотельного реле

При покупке ТТР стоит учесть ряд особенностей устройства, что поможет сделать правильный выбор. Для сравнения классические устройства способны выдерживать перегрузки, возникающие на небольшое время и не превышающие полутора или двукратного номинального тока.

Если правильно подойти к вопросу эксплуатации, хватит обычной чистки контактов.

В случае с твердотельными реле ситуация обстоит хуже. Если номинальный параметр тока превышен в 1,5 и более раз, прибор можно выбросить. Вот почему при выборе ТТР для питания активной нагрузки стоит брать запас по току в два-четыре крата.

Если изделие планируется применять в цепи пуска АД, этот показатель стоит увеличить в шесть-десять раз. При таком подходе придется переплатить, но зато повышается срок службы подключенного прибора и надежность его работы.

Источник

Твердотельное реле SSR-40DA TZT (FOTEK compatible)

Основной склад — СПб, пр. Луначарского 11к1 Основной склад

8 шт.

Твердотельное реле SSR-40DA. Предназначено для проектов, где требуется коммутация высокого напряжения до 380 Вольт с силой тока до 40 Ампер. Модуль реле может монтироваться на рейку в электрощиток. Выгодно отличается от механических реле тем, что не имеет физических контактов. Это позволяет избежать эффекта «залипания», а также не имеет щелчков и абсолютно тихо работает. Управляющее напряжение от 3 до 32 Вольт.

Может использоваться в различных проектах на Arduino, где требуется коммутировать мощную нагрузку, например включать прожектора, обогреватели, котлы и т.п.

Характеристики твердотельного реле SSR-40DA:

  • Максимальный ток: до 40 Ампер
  • Коммутирующее напряжение: от 3 до 32 Вольт, DC, постоянный ток
  • Коммутируемое напряжение: от 24 до 380 Вольт, AC, переменный ток

Общая информация о твердотельных реле серии SSR :

Твердотельные полупроводниковые реле предназначены для бесконтактной коммутации нагревательных элементов, ламп, сварочных агрегатов и других устройств с резистивным типом нагрузки и рабочим напряжением от 24 до 380В переменного тока.

Для коммутации индуктивной нагрузки необходимо иметь не менее чем 5-ти кратный запас по току. По типу управления твердотельные реле SSR делятся на управляемые напряжением постоянного или переменного тока, переменным резистором или аналоговым сигналом тока 4…20мА.

Реле, управляемые уровнем напряжения, позволяют производить включение/отключение нагрузки за счет подачи или снятия номинального управляющего сигнала. Метод управления: «коммутация при переходе тока через ноль».

Реле управляемые аналоговым сигналом тока 4..20 мА или переменным резистором позволяют регулировать напряжение на нагрузке, т.е., например, осуществлять управление мощностью нагревательных элементов (ТЭН). Метод управления: «фазовое управление».

Читайте также:  Ютуб постоянный электрический ток

В отличие от обычных электромеханических, твердотельное реле не имеет механических частей и контактов. Коммутация цепей нагрузки осуществляется бесконтактно за счет коммутации встроенных полупроводниковых элементов. За счёт бесконтактного переключения полупроводниковое реле имеет следующие преимущества перед электромеханическим:

  • отсутствие искр и электрической дуги при коммутации
  • существенно меньший уровень электромагнитных помех
  • существенно больший ресурс и не требует профилактических работ в процессе эксплуатации
  • высокое быстродействие
  • небольшие размеры и хорошую теплоотдачу

Особенности серии SSR

  • сопротивление изоляции — более 50 МОм при 500В
  • электрическая прочность изоляции вход/выход — 2,5 кВ
  • маленькая мощность управления — 7,5мА * 12В
  • низкий уровень излучения электромагнитных помех, обеспечиваемый примененным методом коммутации при переходе тока через ноль
  • высокая перегрузочная способность по току (10Iном в течение 1-го периода) и по напряжению (с демпфирующей схемой)

Источник

Твердотельное реле SSR-25DA

Твердотельное реле SSR-25DA

Твердотельное реле Fotek SSR-25DA — полупроводниковое реле, предназначено для бесконтактной коммутации осветительных приборов, нагревательных элементов и других устройств с переменным напряжением питания от 24 до 480 В. Данный прибор не требует пайки, так как имеет винтовые разъемы, для подключения проводов. Твердотельные реле имеет много преимуществ перед электромеханическими реле: низкий уровень помех за счет встроенного детектора нуля, возможность управлять напрямую с выводов контроллера, гораздо больший эксплуатационный ресурс, высокое быстродействие, отсутствие механической контактной группы, бесшумность, небольшие размеры, гальваническая развязка от управляющей цепи и высокая надежность. Из удобств стоит отметить возможность подключения без паяльника, так как все разъемы выполнены под винтовой зажим. Реле SSR можно без опасения подключать напрямую к выводам микроконтроллера Arduino, так как в этом электронном реле есть гальваническая развязка с силовым блоком. А так же входной ток реле на уровне 5-20 мА, не причинит никаких неприятностей Вашему контроллеру. Если У Вас нагрузка более 25 А , то рекомендуем купить реле SSR-40DA

Характеристики твердотельного реле SSR-25DA:
Диапазон напряжений: 24 .. 380 В
Напряжение включения: 3 .. 32 В
Выходной ток: 25 А
Входной ток 5 — 20 мА
Скорость срабатывания не менее: 10 мс
Индикатор: светодиод
Размер: 60.5 мм х 45.5 мм х 23.5 мм
Вес: 98 грамм

При нагрузке более 2 кВт, требуется дополнительное охлаждение

Источник



Однофазные твердотельные реле

ESS1-DA-mini Однофазное миниатюрное ТТР

40…440 В (5, 10, 15 А)

  • Особый малогабаритный корпус (38,5×28,7×18 мм)
  • Однофазное твердотельное реле ESS1-DA

    40…440 В (10, 25, 40, 60, 80 А)

  • Специальная конструкция с откидными крышками
  • Однофазное твердотельное реле для переменного тока ESS1-AA

    40…440 В (10, 25, 40, 60, 80 А)

  • Специальная конструкция с откидными крышками
  • Однофазное твердотельное реле для постоянного тока ESS3-DD

    • =5…32 В → =12…250 В (10, 25, 40 А)
    • Специальная конструкция с откидными крышками

    Однофазное твердотельное реле ESS1-PA

    10…440 В (10, 25, 40, 80 А)

  • Специальная конструкция с откидными крышками
  • Твердотельное реле с фазовым управлением
  • Однофазное твердотельное реле ESS1-DA

    0…380 В (25, 40, 80 А)

  • Регулирование мощности нагрузки пропорционально уни­фи­ци­ро­ван­ному аналоговому сигналу или сопротивлению потенциометра
  • Однофазное твердотельное реле ESS1-UA

    10…220 В (40 А)

  • Специальная конструкция с откидными крышками
  • Твердотельное реле с фазовым управлением
  • Трехфазные твердотельные реле

    Трехфазное твердотельное реле ESS3-DA

    40…440 В (10, 25, 40, 60, 80, 100, 120 А)

  • Специальная конструкция с откидными крышками
  • Трехфазное твердотельное реле ESS3-AA

    40…440 В (25, 40, 60, 80, 100, 120 А)

  • Специальная конструкция с откидными крышками
  • Радиаторы для твердотельных реле

    Модульные ТТР с радиатором

    Алюминиевые радиаторы для твердотельных реле Н1, Н3

    • Эффективный отвод избыточного тепла от твердотельного реле

    Однофазное твердотельное реле со встроенным радиатором ESS1-DA DHT

    40…440 В (15, 25, 40 А)

  • Встроенный радиатор
  • Монтаж на DIN-рейку
  • Твердотельные реле на высокие токи

    Однофазное силовое твердотельное реле ESH1-DA

    40…440 В (100, 120, 150, 200, 300, 400 А)

  • Удобные клеммы для присоединения толстых жил
  • Однофазное твердотельное реле на высокие токи ESH1-DAH

    60…1200 В (200, 300, 400 А)

  • Удобные клеммы для присоединения толстых жил
  • Источник