Твердотельное реле - это электронное устройство, которое плавно заменяет собой старые добрые электромагнитные реле и контакторы. В этой статье будет рассмотрено устройство, принцип работы и область использования твердотельных реле ( далее по тексту ТТР). Итак, приступим.
Где применяются ТТР
На самом деле область применения таких реле очень широкая, их можно встретить в автоматизированных системах промышленных объектов, в химической промышленности, в металлургических агрегатах, медицинских аппаратах и т.д.
Под словом «твердотельное» подразумевается полное отсутствие в конструкции каких-либо подвижных элементов. В изделии группу контактов заменяет электронный силовой ключ. Это обеспечивает отсутствие самой возможности возникновения дуги в период переключения.
Слабые и сильные стороны
К несомненным плюсам таких изделий является отсутствие переходных процессов, что в значительной степени увеличивает ресурс изделия. И если у обычных (электромагнитных) реле коммутационный ресурс достигает 500 тысяч срабатываний, то у твердотельных реле этот показатель не лимитируется.
ТТР выпускаются различных типоразмеров и на разное напряжение, что позволяет подобрать реле для различных целей.
К явным недостаткам можно отнести высокую чувствительность электронных ключей к завышенному току. Если предельно допустимый ток буде превышен, то реле банально сломается.
Так же к недостатку можно отнести необходимость монтажа реле на радиатор охлаждения, так как во время работы протекающий ток нагревает внутреннюю плату и если лишнее тепло не отводить, то схема от перегрева выйдет из строя.
Конструкция реле
Внутренняя начинка ТТР - это электронная плата, включающая в себя силовой ключ, элемент развязки и управляющий узел.
При этом в роли силовых элементов обычно применяются:
1. В цепях постоянного тока: транзисторы, полевые транзисторы, транзисторы MOSFET или модули IGBT.
2. Для коммутации цепей с переменным напряжением применяются симисторные ключи или тиристорные сборки.
В развязке используются оптроны. Оптрон – элемент, состоящий из светоизлучающего элемента и приемника, которые отделены друг от друга прозрачным диэлектрическим материалом.
В узле управления реализована схема стабилизирования напряжения и тока для светоизлучающего элемента.
На выше представленном изображении отображена внутренняя схема реле фирмы FOTEKSSR-10 DA, где к клеммам 3-4 подключается входное управляющее напряжение (в нашем случае) от 3 до 32 вольт постоянки. А к клеммам 1-2 подводится переменка от 24 до 380 Вольт.
Примеры подключения такого реле следующие
Варианты управления твердотельных реле
По методу управления подобные реле подразделяются на две подгруппы:
1. Управление с коммутацией через ноль. То есть включение и отключение реле происходит не сразу же, как поступает управляющий сигнал, а только тогда когда синусоида напряжения проходит через ноль. Из-за этого возникает задержка при коммутации, достигающая 10 мс.
2. Реле с фазовым управлением. Такое устройство позволяет изменять напряжение нагрузки на выходе. Это позволяет четко настраивать требуемую мощность.
Небольшой эксперимент с твердотельным реле
Давайте проведем небольшой эксперимент и подключим через твердотельное реле нагрузку, например, обычную лампочку. Итак, собрав простейшую схему, включаем вилку в розетку и вот что мы видим:
Лампа не загорелась. Для того, чтобы она включилась нам нужно на выводы 3 - 4 подать постоянное напряжение, для этого подключаем регулируемый источник питания и выставляем, например, 7 вольт и реле, замкнув цепочку, включило нагрузку. Кстати, о работе реле информирует красный светодиод, который горит все время пока реле в работе. А купить такое реле можно вот здесь.
Заключение
Твердотельные реле - это отличное изделие со своими плюсами и минусами. При этом ТТР лучше всего использовать в тех местах, где необходимо выполнять множество коммутаций за короткий временной интервал. Несмотря на довольно высокую стоимость, твердотельные реле становятся все более востребованными на производстве.
Статья оказалась полезна и интересна, тогда оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!
