Твёрдотельное реле. Принцип работы.
Коммутация тока твёрдотельным реле
Высокая надёжность при небольших габаритах ? основное достоинство твёрдотельного реле над электромеханическим аналогом. Элементная база устройства основана на полупроводниках. Это позволяет вести коммутацию переменного и постоянного тока в широком диапазоне величин при отсутствии движущихся частей.
Управление током нагрузки
В принципе работы твёрдотельных реле стоит свойство полупроводников менять сопротивление току при воздействии некоторого сигнала, понимаемого в данном контексте, как управляющего. В обычных условиях устройство, являющееся продолжением цепи, имеет свойства диэлектрика. Цепь оказывается разомкнутой. Подачи электроэнергии на подключённое оборудование не происходит. При возникновении напряжения на реле его проводимость резко возрастает, и нагрузка оказывается под током.
В зависимости от конструкции SSR (аббревиатура, обозначающая твёрдотельное реле в английской транскрипции), управляющий сигнал на входе может быть постоянной, от 3 до 32В, и переменной, от 80 до 250В, величины.
Структура SSR
Несмотря на огромное разнообразие твёрдотельных реле, элементная структура остаётся практически неизменной:
- входная или первичная цепь. Главная задача ? приём управляющего сигнала и преобразование его в сигнал коммутации. Упрощённо это можно представить так: с температурного датчика поступает аналоговый или цифровой сигнал, преобразуемый в напряжение на входе в реле. Определённые значения "открывают" полупроводник, и к подключённой нагрузке поступает ток. Общее количество подаваемой энергии регулируется частотой включения реле;
- гальваническая развязка. Специфический термин отражает способ взаимодействия между командным сигналом и током коммутации. Вопрос далеко не праздный. Достаточно представить линию под напряжением, на которую подаётся стороннее, пусть совсем незначительное, напряжение. Без надёжной изоляции цепей такой схемой управлять невозможно. Примером является работа оптрона. На светодиод поступает напряжение в виде управляющего сигнала. Проводимость фототранзистора при освещении меняется, и по цепи начинает течь ток. Схема, при небольших габаритах, допускает напряжение коммутации в широком, до 1500В, диапазоне.
- выходная или переключающая цепь. Конструктивно, в самом общем виде, это может быть транзистор или семистор. От фототранзистора поступает управляющее напряжение, которое приводит к восстановлению проводимости цепи нагрузки;
- защитная цепь обеспечивает стабильность параметров SSR при коммутации больших величин тока: создание требуемого класса защиты прибора, снятие тепловых нагрузок, сглаживание импульсных помех в сети. Нужный результат достигается включением в схему варисторов, диодов или стабилитронов. Снижение защитных характеристик приводит к рассогласованию параметров, а пробой изоляции ? к уничтожению устройства.
Приведённая схема определяет общий подход разработчиков к созданию моделей SSR. Конструктивные решения крайне разнообразны. Технические характеристики представлены на сайте kulibin.su. Интернет―дискаунтер предлагает большой ассортимент продукции с низкими ценами.
Рассмотрим одно из приведённых описаний.
Твёрдотельное реле SSR-40DA
- однофазное твердотельное реле SSR-40DA. Для использования с нагрузкой более 10A рекомендуется установка радиатора;
- цифра 40 говорит о максимальной величине тока нагрузки. Такое значение требует установки радиатора охлаждения. Иначе, в результате теплового воздействия, произойдёт сбой параметров коммутации;
- английская буква D обозначает диапазон напряжений входного сигнала: 3…..32В;
- A ― переменное напряжение, поступающее на нагрузку.
Подходит для коммутации напряжения на подключённом оборудовании в пределах значений от 24 до 380В: сварочные аппараты, электродвигатели, ТЭНы, трансформаторы. Стоимость вместе с монтажной колодкой варьируется в районе 270 рублей.
