Привет друзья! В этой статье напишу, что считаю самыми важными достоинствами и недостатками таких устройств как твердотельное реле или solid state relay.
Для начала определимся, что же такое твердотельное реле. Если провести аналогию с обычным бытовым выключателем для лампочки, то данное реле это скажем так, выключатель для выключателя. То есть я включаю реле, а оно включает свет.
За место обычных контактов, внутри находятся полупроводниковая электроника. Основное назначение - включение и отключение высокомощных цепей.
ТТ-реле бывают трехфазными, однофазными; на переменное или постоянное напряжение; с различными способами управления, на разную мощность и тд.
Переходим к недостаткам.
Первый это цена. Да в Китае можно купить такую релюшку всего рублей за 250, на целых 40 "китайских" ампер. Очень доступная стоимость. С тех пор как последний раз проверял, они даже подешевели. Однако есть один подводный камешек: такие устройства, чаще всего, полностью не соответствуют указанной мощности. Например написано на реле 40 ампер, а на самом деле оно на 5. И даже при такой, малой нагрузке греется. А вот, что бывает если такое устройство на 25 А. нагрузить на 22 А. и еще не обеспечить нормальное охлаждение:
Стоимость же оригинальных японских Оmron или французских Celduc будет куда выше. На аналогичный ток раз в 10+ выше. Их еще нужно поискать и не нарваться на подделку.
Второй недостаток это необходимость в охлаждении. Лично я считаю перегрев самым главным врагом полупроводников, конденсаторов и вообще всего, чего угодно. Даже работоспособность людей падает из-за высоких температур.
Производители говорят, что твердотельные реле с нагрузкой более 5 А. обязательно должны быть установлены на радиатор. Яб и с нагрузкой ниже 5 А. ставил на радиатор, причем обязательно через качественную термопасту. А также на разную мощность релюшек, существуют различные радиаторы.
А если их недостаточно, добавляют активное охлаждение в виде вентилятора.
Третьим недостатком в основном обладают качественные твердотельные реле, это токи утечки. Означает, что устройство в выключенном состоянии будет пропускать через себя мизерную мощность. Составляет она обычно несколько миллиампер, нормируется производителем и указывается в паспорте до какой величины может быть.
Появляется такая особенность из-за наличия внутри RC цепочки. Как пишут в инструкции - улучшает работу реле. Возможно сделана для защиты силового ключа от перенапряжений. Хотя если ТТ-реле будет включать двигатель, в той же инструкции указывают необходимость дополнительной защиты от импульсных перенапряжений (которые будут появляться при выключении индуктивных потребителей).
Четвертый недостаток самый важный, твердотельные реле при выходе из строя могут стать просто "перемычкой" или постоянно включенным, не управляемым, выключателем. Обычно связывают с серьёзной перегрузкой или перенапряжением в сети. Я пока с такими проблемами именно у твердотельных реле не сталкивался, а вот с транзисторами и тиристорами было дело.
Это были главные недостатки которые вижу в твердотельных реле.
Теперь к достоинствам.
Первое - часто применяемая в них технология ZERO-CROSSING или переключение через нулевую точку. Можно сказать это "легкая версия" плавного пуска.
Вот к примеру обычное вкл/вкл маленькой индуктивной нагрузки:
Каждый раз при выключении наблюдается серьезное перенапряжение. Доходит до 100 Вольт (скорее всего оно выше, этот осцилограф не фиксирует значение улетевшее за экран), хотя в сети всего 24 В. переменного напряжения. И всего-то его вызывает малюсенькая электромаг. релюшка. А вот она же с переключением через нулевую точку:
Как видно перенапряжение при выключение стало значительно меньше, (это может говорить о том, что в катушке реле осталось меньше энергии благодаря выкл. в нулевой точке. Или работе RC цепи внутри, или работе того и этого одновременно, или еще чего...). Но перенапряжение все таки немного осталось. Не зря в инструкциях пишут об потребности его компенсации.
Также по моим наблюдениям компрессоры домашнего холодильника, подключенные через ТТ-реле, тише запускаются и останавливаются (возможно связано с более мягким вкл/выкл при включении в нулевой точке). Скорее всего данная технология способствует уменьшению пускового тока не только у электродвигателей, а еще и резистивных нагрузок, тем самым увеличивая их надежность и срок службы.
Второе достоинство это без шумная работа. Думаю многим достаточно не приятно слушать, вечно щелкающие, электромеханические релюшки. С твердотельными такой проблемы попросту нету.
Третье - возможность (яб даже сказал необходимость) установить такое реле в паре с PID-терморегулятором (устройство, способное очень точно поддерживать температуру).
Не представляю работы таких регуляторов с электромеханическими реле. Как они будут держать температуру в пределах 1°C или точнее с обычными реле? Переключатель и нагрузка скорее всего быстро выйдут из строя. Для работы с PID они просто незаменимы.
Четвертое - способность выполнять гораздо быстрее и больше переключений, чем электромагнитные (они же электромеханические) реле. Простая релюшка или контактор (пускатель) физически не способны выполнить число вкл/вкл как твердотельное. Им нужно время намагнититься и размагнититься, а некоторые еще и размагничиваться не хотят.
Думаю за твердотельными реле будущее. Например уже сейчас имеются трехфазные реверсивные реле для электродвигателей. Т.е. за место вечно гудящей, искрящий классической схемы, получается некий кубик "ЛЕГО" с меньшими размерами и более простым подключением.
А какие вы знаете достоинства и недостатки твердотельных-реле? Напишите в комментариях, будет интересно.
Спасибо за внимание.
Если статья была полезна - поддержите лайком. Если понравилась, то поделитесь в соц. сетях (или просто ссылкой на другом ресурсе, мне это очень поможет). Интересны подобные темы? - подписывайтесь на блог.
Пример работы TT-реле с ПИД регулятором
