Solid state-relä är en ny typ av beröringsfria reläer inom innovativ elektroteknik. Modern lösning för omkoppling av induktiva laster Reläbrytare för induktiva laster

Hej Geektimes!

Att hantera kraftfulla belastningar är ett ganska populärt ämne bland människor som på något sätt är relaterade till hemautomation, och i allmänhet, oavsett plattform: vare sig det är Arduino, Rapsberry Pi, Unwired En eller annan plattform, slå på eller stänga av någon form av värmare , panna eller kanalfläkt förr eller senare måste.

Det traditionella dilemmat här är vad, i själva verket, att pendla. Som många har sett av sin sorgliga erfarenhet har kinesiska reläer inte den rätta tillförlitligheten - när man byter en kraftfull induktiv belastning, gnistrar kontakterna kraftigt, och i ett vackert ögonblick kan de helt enkelt sticka. Man måste sätta två reläer - det andra för att skyddsnätet ska öppna.

Istället för ett relä kan du sätta ett triac eller ett halvledarrelä (i själva verket samma tyristor eller fältenhet med en logisk signalstyrkrets och en optokopplare i ett fall), men de har ett annat minus - de värms upp. Följaktligen behövs en radiator, vilket ökar strukturens dimensioner.

Jag vill prata om ett enkelt och ganska uppenbart, men samtidigt sällsynt schema som kan göra detta:

• Galvanisk isolering av ingång och last
• Omkoppling av induktiva laster utan ström- och spänningsstötar
• Ingen betydande värmeutveckling även vid maximal effekt

Men först några illustrationer. I samtliga fall användes TTI-reläer av TRJ- och TRIL-serierna och en 650 W dammsugare användes som last.

Det klassiska schemat - vi ansluter dammsugaren genom ett konventionellt relä. Sedan ansluter vi ett oscilloskop till dammsugaren (Obs! Antingen ett oscilloskop eller en dammsugare - och helst båda - måste vara galvaniskt isolerade från marken! Klättra inte in i saltkaret med fingrar och ägg! Med 220 V de skämta inte!) Och titta.

Omfatta:

Jag var tvungen att nästan nå den maximala nätspänningen (att försöka knyta ett elektromagnetiskt relä till en nollgenomgång är en katastrofal uppgift: det är för långsamt). En kort utkastning med nästan vertikala fronter bommade i båda riktningarna, störningar flög åt alla håll. förväntas.

Stäng av:

En kraftig spänningsförlust på en induktiv belastning bådar inte gott - överspänningen flög upp. Dessutom, ser du dessa ljud på sinusformade millisekunder före själva avstängningen? Detta är gnistan från reläkontakterna som har börjat öppna, på grund av vilket de kommer att koka en dag.

Så det är dåligt att byta en induktiv last med ett "naket" relä. Vad ska vi göra? Låt oss försöka lägga till en snubber - en RC-krets med ett 120 ohm motstånd och en 0,15 uF kondensator.

Omfatta:

Bättre, men inte mycket. Utkastningen avtog i höjdled, men bevarades generellt.

Stäng av:

Samma bild. Skräpet fanns kvar, dessutom fanns gnistor från reläkontakterna kvar, om än kraftigt reducerade.

Slutsats: med en snubber är det bättre än utan en snubber, men globalt sett löser det inga problem. Men om du vill byta induktiv belastning med ett konventionellt relä, installera en snubber. Märkvärden måste väljas för en specifik belastning, men ett 1-Watt 100-120 ohm motstånd och en 0,1 uF kondensator verkar vara ett rimligt alternativ i det här fallet.

Relaterad läsning: Agilent - Application Note 1399, "Maximering the Life Span of Your Relays". När reläet fungerar på den sämsta typen av belastning - motorn, som förutom induktansen också har mycket låg resistans vid start - rekommenderar bra författare att minska reläets passlivslängd fem gånger.

Och låt oss nu göra ett riddardrag - vi kommer att kombinera en triac, en triac-drivrutin med nolldetektering och ett relä till en krets.

Vad står på detta diagram? Till vänster är entrén. När en "1" appliceras på den laddas kondensatorn C2 nästan omedelbart genom R1 och den nedre halvan av D1; opto-relä VO1 slås på, väntar på nästa nollgenomgång (MOC3063 - med inbyggd nolldetektorkrets) och slår på triac D4. Belastningen startas.

Kondensator Cl laddas genom en kedja av R1 och R2, vilket tar ungefär t=RC ~ 100ms. Det här är flera perioder med nätspänning, det vill säga under denna tid kommer triacen att ha tid att slå på med säkerhet. Sedan öppnas Q1 - och reläet K1 slås på (liksom LED D2, som lyser med ett behagligt smaragdljus). Reläkontakterna shuntar triacen, så vidare - tills den stängs av - deltar den inte i arbetet. Och det blir inte varmt.

Avstängning - in omvänd ordning. Så snart "0" visas vid ingången, urladdar C1 snabbt genom den övre armen på D1 och R1, reläet stängs av. Men triacen förblir på i cirka 100 ms, eftersom C2 släpps ut genom 100-kilohm R3. Dessutom, eftersom triacen hålls öppen av ström, även efter att VO1 stängts av, kommer den att förbli öppen tills belastningsströmmen sjunker under nästa halvcykel under triacens hållström.

Inkludering:

Stänga av:

Vackert, eller hur? Dessutom, när du använder moderna triacs som är resistenta mot snabba förändringar i ström och spänning (alla större tillverkare har sådana modeller - NXP, ST, Onsemi, etc., namnen börjar med "BTA"), behövs inte snubbern alls, i någon form.

Dessutom, om du kommer ihåg de smarta människorna från Agilent och ser hur strömmen som förbrukas av motorn förändras, får du den här bilden:

Startströmmen överstiger driftströmmen med mer än fyra gånger. Under de första fem perioderna - tiden då triacen leder reläet i vår krets - sjunker strömmen med ungefär hälften, vilket också avsevärt mjukar upp kraven för reläet och förlänger dess livslängd.

Ja, kretsen är mer komplicerad och dyrare än ett konventionellt relä eller en konventionell triac. Men ofta är det värt det.

Gå till katalogen över KIPPRIBOR Solid State Relays

Gå till KIPPRIBOR Solid State Relay Selection Assistant

Gå till katalogen Kylflänsar för KIPPRIBOR Solid State-reläer

Solid State Relays (SSR) roll i moderna system automatiseringen är hög. Under de senaste åren, inom olika teknikområden (inom fordonselektronik, kommunikationssystem, hemelektronik och industriell automation) finns det en övergång från att bygga omkopplingssystem på konventionella elektromagnetiska reläer, startanordningar och kontaktorer till bekväma, pålitliga metoder för omkoppling med halvledarreläer i halvledartyp.

Vad du behöver veta om solid state-reläer? Var tillämpas det och hur är det ordnat? Du hittar svar på dessa frågor på sidorna i vår portal.

Solid State Relay (SSR)- detta är en klass av moderna modulära halvledarenheter gjorda med hybridteknik, som innehåller kraftfulla strömbrytare på triac-, tyristor- eller transistorstrukturer. De används framgångsrikt för att ersätta traditionella elektromagnetiska reläer, kontaktorer och startmotorer. Ge den mest pålitliga metoden för att byta kretsar.

Läckströmmar

I allmänhet är läckström den ström som flyter till jord eller till tredje parts ledande delar i en elektrisk krets som är intakt.

När det gäller halvledarreläer är läckströmmen den ström som finns i belastningskretsen även om det inte finns någon styrspänning på halvledarreläet. Läckströmmen i SSR beror på den inbyggda RC-kretsen parallellt med belastningskretsen, genom vilken ström flyter även när SSR-kopplingselementet är i "off-läge".

RC-kedja (snubber RC-kedja)

RC-krets (snubber RC-krets) - en elektrisk krets av seriekopplad kapacitans (kondensator) och motstånd (som appliceras på halvledarreläer). RC-kretsen ökar tillförlitligheten hos SSR under påverkan av impulsbrus (överspänning) och begränsar hastigheten för spänningsökningen på omkopplingselementet, vilket är särskilt viktigt när man byter en induktiv last.

Belastningstyper av halvledarreläer. Allmänna klassificeringen

Denna last inkluderar de flesta typer av värmare (värmare). Denna typ av belastning kännetecknas av relativt låga inkopplingsströmmar, vilket gör det möjligt att använda SSR:er för att växla dem med en minsta strömmarginal (vanligtvis med en marginal på 25%). Men det finns undantag, ett levande exempel - glödlampor, även om de i huvudsak är en resistiv belastning, har ganska höga startströmmar (upp till 12 * Inom), vilket beror på en mycket stor spridning av motståndet hos nikromspiralen vid olika temperaturer.

värmeelement- en värmare i form av ett metallrör fyllt med en värmeledande elektrisk isolator i mitten av vilken ett värmeelement med ett visst motstånd är installerat. En nikrom filament används vanligtvis som ett värmeelement. Värmeelementet hänvisar till en resistiv belastning med låga startströmmar.

En sådan belastning inkluderar elektriska enheter som inkluderar elektriska spolar eller lindningar: ventilsolenoider, transformatorer, elmotorer, choker etc.

En egenskap hos den induktiva belastningen är den höga strömförbrukningen när den slås på (startströmmar), orsakad av transienta elektriska processer. Startströmmarna för en höginduktiv belastning kan överstiga märkströmmen med flera tiotals gånger och vara ganska långa, därför är det nödvändigt att välja SSR-klassning med hänsyn till startbelastningsströmmarna när du använder en SSR för att byta en induktiv belastning .

KIPPRIBOR SSR-klassificering genom omkopplingsspänningsområde

Standard omkopplingsområde:

40 ... 440 VAC - detta breda utbud av switchade spänningar (i nätverket växelström) tillåter användning av halvledarreläer för att kontrollera belastningar i olika industrier;

Omkopplingsområde för konstant belastning:

HDxx25DD3-serien använder ett omkopplingsspänningsområde på 20…250 VDC för att koppla om DC-laster;

Spänningsregleringsområden för lastkontroll:

HDxx44VA-serien använder ett lastregleringsområde på 10…440 VAC för spänningsreglering med ett externt variabelt motstånd;

HDxx2210U-serien använder ett spänningsregleringsområde på 10…220 VAC.

Spänningsklass- i förhållande till halvledaranordningar (tyristorer), betecknar det det maximalt tillåtna värdet för den upprepade pulsspänningen i det stängda tillståndet och det maximalt tillåtna värdet för den omvända spänningen som appliceras på halvledarelementet. Spänningsklassen brukar markeras med siffror i form av hundratals volt, till exempel skulle 9:e spänningsklassen innebära att detta halvledarelement klarar en maximal toppspänning på 900 volt. För ett strömförsörjningsnätverk med en märkspänning på 220V rekommenderas att använda halvledarelement av minst spänningsklass 9.

KIPPRIBOR SSR:er för högkapacitetsomkoppling av BDH- och SBDH-serierna har spänningsklasserna 11 och 12, vilket gör att de tål mycket betydande överbelastningar.

Klassificering av halvledarreläer KIPPRIBOR enligt typ av styrsignal

DC-spänningskontroll (3…32 V); AC spänningskontroll (90…250 V); manuell styrning av utspänningen med hjälp av ett variabelt motstånd (470-560 kOhm, 0,25-0,5 W); analog utspänningskontroll med en enhetlig spänningssignal 0…10V

Olika varianter av styrsignaler gör det möjligt att använda halvledarreläer som kopplingselement i olika typer av automatiska styrsystem.

Klassificering av halvledarreläer genom kopplingsmetod

Solid State-reläer med nollpassningskontroll används för att byta:

resistiva (elektriska värmeelement, glödlampor), kapacitiva (utjämnande filter för störningsdämpning som innehåller kondensatorer) och lätt induktiva (spolar av solenoider, ventiler) belastningar.

När en styrsignal appliceras, uppträder spänningen vid utgången av ett sådant relä i det ögonblick som linjespänningen först passerar nollnivån. Detta minskar den initiala startströmmen, minskar nivån av genererad elektromagnetisk störning och som ett resultat ökar livslängden för de kopplade lasterna.

Nackdelen med reläet av denna typär omöjligheten att koppla om en höginduktiv last när cos φ<0,5 (трансформаторы на холостом ходу).

SSR aktiveringsdiagram KIPPRIBOR med nollpasseringskontroll.

Momentan (slumpmässigt) växlande halvledarreläer används för att byta:

resistiva (elektriska värmeelement, glödlampor); och induktiva (lågeffektmotorer, transformatorer) belastningar när omedelbar respons krävs.

Spänningen vid utgången av ett relä av denna typ uppträder samtidigt med tillförseln av en styrsignal (tillslagsfördröjningstiden är inte mer än 1 millisekund), vilket innebär att reläet kan slås på vid vilken sektion som helst av sinusformen Spänning.

Men reläer av denna typ har en betydande nackdel - förekomsten av impulsbrus och initiala strömstötar under omkoppling. När det väl är påslaget fungerar ett sådant relä som ett vanligt nollgenomgångsrelä.

SSR aktiveringsdiagram KIPPRIBOR slå på omedelbart.

Solid state reläer med faskontroll låter dig ändra utspänningen på lasten och styra värmeelementen (effektkontroll), glödlampor (ljusnivåkontroll).

SSR aktiveringsdiagram KIPPRIBOR med faskontroll.

Typer av uteffektelement för halvledarreläer KIPPRIBOR

KIPPRIBOR halvledarreläet kan, beroende på modifieringen, ha ett av fyra kraftelement som utgångsnyckel:

triac-utgång(TRIAC) - används i reläer i MD, HD, HT-serien av alla modifieringar med en ström upp till 60A (förutom DD3);

transistorutgång(Transistor) - används i reläserien HD modifiering DD3;

SCR-utgång(SCR) – används i HDH- och BDH-seriens reläer av alla modifieringar;

tyristorutgång(Tyristor) - används i HD- och HT-seriens reläer av alla modifieringar med ström över 60 A.

Triac-utgångar

Triac-utgångar används i halvledarreläer för märkströmmar upp till 40 A inklusive. Detta beror på det faktum att med ett dubbelsidigt flöde av en större ström är det omöjligt att uppnå effektiv värmeavlägsning från triackristallen. Triac-utgången tillhandahålls av reläer i serien: MD, HD och HT med märkströmmar upp till 40 A. Endast tyristorer separat monterade på ett kylsubstrat används som utgångselement på halvledarreläer för strömmar från 60 A. Detta gör det möjligt att tillhandahålla nödvändig värmeavledning.

SCR-utgångar

SCR- det allmänt accepterade internationella namnet för en halvledarnyckel baserad på en triodtyristor (eller helt enkelt en tyristor).

SCR-utgång- i förhållande till halvledarreläer indikerar det typen av halvledarnyckelutförande när ett isolerande keramiskt substrat appliceras på reläets metallbas och kristaller av tyristorhalvledarstrukturen appliceras direkt på det. En omkopplare gjord med denna teknik gör att du kan maximera prestandan för ett halvledarrelä som helhet i jämförelse med halvledarreläer tillverkade med konventionella huselement.

Solid state-reläer i HDH- och BDH-serierna, designade för kontinuerlig omkoppling av märkströmmar och drift med induktiva belastningar, är gjorda på basis av tyristor SCR-utgångar. SCR-utgången består av två åtskilda enkristaller som odlas direkt på ett kylande substrat. Detta gör det möjligt att uppnå ännu mer effektiv värmeavledning och följaktligen att förbättra enhetens prestanda.

Varistor Ett halvledarelement vars resistans beror på den pålagda spänningen. På grund av en kraftig minskning av dess motstånd när en viss spänningsnivå överskrids, kan ett sådant element användas som en spänningsbegränsare i elektriska kretsar. En av huvudparametrarna med vilka varistorn väljs är klassificeringsspänningen, varefter det villkorade spänningsvärdet efter vilket det finns en skarp förändring i varistorns resistans. När det gäller ett halvledarrelä kan en varistor användas för att skydda själva reläet från att överskrida den tillåtna spänningsnivån för det både i belastningskretsen och i styrkretsen. Valet av en varistor för skydd av SSR-kretsar kan göras enligt ett förenklat schema: Uvaristor = Uworking * (1,6 ... 1,9). Varistorn tillverkas huvudsakligen i ett litet runt paket med trådledningar, vilket gör att den framgångsrikt kan monteras direkt på SSR-terminalerna.

Designegenskaper hos KIPPRIBOR TTR

Grunden för TTR- detta är en värmeledande metallbas av ett solid state-relä, nödvändigt för att ta bort värme från kopplingselementet på SSR till kylelementet. Kan tillverkas av antingen aluminium eller kopparlegering.

Basmaterialet kan urskiljas visuellt: basen gjord av aluminiumlegering har en matt ljusgrå färg, medan basen gjord av kopparlegering liknar utseendet på borstad stål och ibland kan ha en nästan spegelliknande polerad yta. Kopparbasen har ett ovanligt spegel-stål-utseende på grund av dess beläggning med ett extra lager av nickel, vilket eliminerar oxidation av koppar under långvarig eller felaktig lagring.

Kopparlegeringsbas - den mest effektiva när det gäller värmeavledning

Eftersom den termiska ledningsförmågan hos koppar är mycket högre än för aluminium, är processen för värmeavlägsnande från reläets omkopplingselement mycket snabbare och mer effektiv.

Därför tål en SSR med kopparbas (till skillnad från ett relä med aluminiumbas) "toppbelastningar" mer effektivt och fungerar mer effektivt under svåra driftsförhållanden, dock har koppar en högre kostnad i förhållande till aluminium.

Aluminiumlegeringsbas är billigare.

Eftersom aluminiumbasen är mindre effektiv än koppar används den i budgetproduktserier och uteslutande för att växla små laster.

Värmeledande pasta Det är en silikonbaserad pasta med god värmeledningsförmåga. Används i elektroniska enheter för att ta bort värme från komponenter monterade på en kylfläns. Användningen av termiskt ledande pasta vid montering av ett solid state-relä på en kylfläns förbättrar avsevärt värmeöverföringen från reläet till kylflänsen. Ökningen av värmeöverföringseffektiviteten uppstår på grund av att små hålrum fylls mellan reläets och radiatorns ytor, eftersom det inte finns några idealiskt jämna ytor. Det vanligaste märket av värmeledande pasta är KPT-8-pasta i tuber, med en arbetstemperatur från -60 till +180g.

Modifieringar av KIPPRIBOR Solid State-relä

Serie KIPPRIBOR MDxxxZD3 enfas SSR i liten storlek för omkoppling av lågeffektlaster. Det mest budgetmässiga alternativet på enfas SSR-marknaden för att byta resistiv lågeffekt (upp till 12 A) och svagt induktiv (upp till 1,5 A) i det minsta paketet på marknaden... >>

KIPPRIBOR HDхх44ZD3 och HDхх44ZA2 serier allmän industriell SSR i ett standardfodral. Enfas universella halvledarreläer för omkoppling i de vanligaste lastströmområdena i branschen (resistiva upp till 30 A, induktiva upp till 4 A) för omkoppling av enfas eller trefas laster med vilket anslutningsschema som helst ("Star ", "Stjärna med neutral" och "Delta") ... >>

Serie KIPPRIBOR HDхх25DD3 SSR för omkoppling av DC-kretsar. Enfas halvledarreläer (SSR) för omkoppling av DC-belastningskretsar (resistiva upp till 30 A, induktiva upp till 4 A), samt för signalförstärkning när flera SSR är anslutna till en styrenhet med en liten lastkapacitet på dess produktion... >>

KIPPRIBOR HDxx44VA och HDxx2210U-serien SSR för kontinuerlig spänningsreglering. Enfas halvledarreläer (SSR) för kontinuerlig reglering av matningsspänningen för en resistiv belastning upp till 30 A i intervallet från 10 V till det nominella värdet i proportion till insignalen.

Typer av styrsignaler:
variabelt motstånd 470 kOhm, 0,5 W för HDxx44VA;
enhetlig spänningssignal 0…10V för HDxx2210U... >>

KIPPRIBOR SBDHxx44ZD3 (liten) och BDHxx44ZD3-serien för omkoppling av kraftfulla laster i ett industriellt standardhölje. Enfas halvledarreläer (SSR) för omkoppling av matningskretsar av kraftfulla belastningar av resistiv och induktiv typ i ett enfas- eller trefasnät. De täcker det största utbudet av lastströmmar i Ryssland idag... >>

Serie KIPPRIBOR HDHxx44ZD3 för omkoppling av kraftfulla laster i ett standardfodral. Enfas generella industriella halvledarreläer (SSR) för omkoppling av strömförsörjningskretsar med kraftfulla belastningar i ett enfas- eller trefasnät (resistivt upp till 90 A, induktivt upp till 12 A)... >>

Serie KIPPRIBOR HTxx44ZD3 och HTxx44ZA2 trefas SSR för omkoppling av resistiva laster. Trefasiga generella industriella halvledarreläer (SSR) för omkoppling av resistiva laster (upp till 90 A) av trefasiga eller tre enfasiga lastförsörjningskretsar. Tillhandahålla samtidig påslagning av var och en av 3 faser... >>

Reläuppvärmning under lastväxling beror på elektriska förluster på krafthalvledarelement. Men en ökning av temperaturen sätter en gräns för mängden switchad ström. Ju högre temperatur reläet har, desto mindre ström kan det koppla om. Att nå en temperatur på 40 0C orsakar inte försämring av enhetens driftsparametrar. När reläet värms över 60 0C reduceras det tillåtna värdet för den kopplade strömmen kraftigt. I det här fallet kan belastningen inte vara helt frånkopplad, och reläet kan gå in i ett okontrollerat driftläge och misslyckas.

Därför, under långvarig drift av reläet i nominella, och särskilt "tunga" lägen (med långvarig omkoppling av strömmar över 5 A), krävs användning av radiatorer eller luftkylning för att avleda värme. Vid ökade belastningar, till exempel vid en "induktiv" belastning (magneter, elektromagneter, etc.), rekommenderas att välja ett relä med en stor strömmarginal - 2-4 gånger, och vid användning av solid -tillståndsreläer för att styra en asynkron elmotor, det är nödvändigt 6-10 gånger strömmarginalen.

När man arbetar med de flesta typer av belastningar åtföljs påslagning av reläet av en strömstyrka av olika varaktighet och amplitud, vars storlek måste beaktas vid val av relä.

För en bredare klass av laster kan följande värden för startöverbelastningar noteras:

rena aktiva (värmare) belastningar ger lägsta möjliga strömstötar, som praktiskt taget elimineras vid användning av reläer med omkoppling till "0"; glödlampor, halogenlampor, när de slås på, passerar en ström 7 ... 12 gånger mer än den nominella; lysrör under de första sekunderna (upp till 10 s) ger kortvariga strömspänningar, 5 ... 10 gånger högre än märkströmmen; kvicksilverlampor ger en trippel strömöverbelastning under de första 3-5 minuterna; lindningar av elektromagnetiska reläer av växelström: strömmen är 3 ... 10 gånger mer än märkströmmen i 1-2 perioder; lindningar av solenoider: strömmen är 10 ... 20 gånger mer än den nominella strömmen i 0,05 0,1 s; elmotorer: strömmen är 5...10 gånger högre än märkströmmen i 0,2 0,5 s; höginduktiva belastningar med mättbara kärnor (transformatorer vid tomgång) när de slås på i nollspänningsfasen: strömmen är 20 ... 40 gånger den nominella strömmen i 0,05 0,2 s; kapacitiva laster när den slås på i en fas nära 90°: strömmen är 20 ... 40 gånger den nominella strömmen under en tid från tiotals mikrosekunder till tiotals millisekunder.

Förmåga halvledarreläer motstå strömöverbelastningar kännetecknas av storleken på "chockströmmen". Detta är amplituden för en enstaka puls av en given varaktighet (vanligtvis 10 ms). För DC-reläer är detta värde vanligtvis 2-3 gånger högre än den maximalt tillåtna DC-strömmen, för tyristorreläer är detta förhållande cirka 10.

För strömöverbelastningar av godtycklig varaktighet kan man utgå från ett empiriskt beroende: en ökning av överbelastningsvaraktigheten med en storleksordning leder till en minskning av den tillåtna strömamplituden.

Val av märkström halvledarrelä för en specifik belastning bör vara i förhållandet mellan marginalen för reläets märkström och införandet av ytterligare åtgärder för att minska startströmmar (strömbegränsande motstånd, reaktorer, etc.).

För att öka motståndskraften halvledarrelä för att impulsbrus parallellt med kopplingskontakterna på SSR finns det en extern krets som består av ett motstånd och en kapacitans kopplade i serie (RC-krets). För ett mer komplett skydd mot källan till överspänning på lastsidan är det nödvändigt att ansluta skyddsvaristorer parallellt med varje fas av SSR.

Vid omkoppling av en induktiv last är användningen av skyddande varistorer obligatorisk. Valet av det erforderliga värdet på varistorn beror på spänningen som försörjer lasten och utförs baserat på tillståndet:

Uvaristor = (1,6…1,9)xUload

Typen av varistor som används bestäms utifrån reläets specifika egenskaper. De vanligaste serierna av inhemska varistorer är: CH2-1, CH2-2, VR-1, VR-2.

Solid state-relä ger tillförlitlig galvanisk isolering av ingång och utgång elektriska kretsar från varandra, såväl som strömförande kretsar från elementen i enhetsdesignen, därför krävs inte användning av ytterligare åtgärder för att isolera kretsarna.

Valguide för halvledarreläer KIPPRIBOR...>>

Kylflänsar för halvledarreläer KIPPRIBOR

Val av KIPPRIBOR RTR radiatorer

KIPPRIBOR RTR kylradiatorer representeras av flera modeller som skiljer sig åt i övergripande och tekniska egenskaper. Noggrann beräkning av den erforderliga kylradiatorn för en specifik tillämpning av en SSR är en komplex process och involverar ett stort antal matematiska beräkningar.

De flesta tillämpningar av solid state-reläer är dock typiska (installation i ett vertikalt skåp, last - värmeelement). I det här fallet kan du förenkla valet av kylfläns med hjälp av tabellen "Val av kylfläns för SSR".

HUVUDREGLEN FÖR ATT VÄLJA EN RADIATOR

När du väljer en kylradiator måste du vägledas av:

Först och främst radiatorns förmåga att avleda värme;

Och först då uppmärksamma de övergripande egenskaperna.

HUVUDREGEL FÖR INSTALLATION AV RADIATOR

Placeringen av kylflänsarna måste alltid motsvara luftflödets riktning - d.v.s. kylaren måste alltid placeras på ett sådant sätt att dess kylflänsar är parallella med luftflödena (naturligt - nedifrån och upp eller i enlighet med en artificiell källa för luftflöde i närheten).

Installation av RTR-radiatorer utförs på ett plan.

Induktorn lagrar energi direkt proportionell mot induktansen L och kvadraten på strömmen I genom spolen:

När induktansen slås på i strömförsörjningskretsen ökar strömmen genom spolen långsamt (induktansen tillåter inte inkopplingsström) med en tidskonstant proportionell mot induktansen för spolen L och det totala motståndet Kc för hela den anslutna kretsen i serie med spolen:

Således skapar induktiva belastningar inga problem när de är påslagna (med undantag för solenoider med rörlig kärna och elmotorer, där induktansen är liten när den är påslagen och startströmmen kan vara tiotals gånger större än stationära strömmar) .

När induktorerna stängs av frigörs energin som är lagrad i spolen, vilket skapar en självinduktionsspänning lika med driftspänningen gånger spolens kvalitetsfaktor. Kvalitetsfaktorn för en induktiv belastning varierar i praktiken från 0,5 (spolar med högt inre motstånd) till 50 (typiska solenoider för elektromekaniska lås, spolar av kontaktorer och kraftfulla reläer, elmotorer, etc.). Självinduktionsspänningen hos spolen i ett konventionellt industrirelä med en driftspänning på 24 VDC kan överstiga 1 kilovolt!

Om det är nödvändigt att byta induktiv belastning, bör reläer med:

Minsta avstängningstid;

Maximalt avstånd mellan kontakter;

Kontakterna är gjorda av AgCdO eller AgSnO legeringar.

Särskilda gnistsläckningskretsar hjälper till att släcka bågbrunnen; ett speciellt avsnitt kommer att ägnas åt deras övervägande.

Används i omkopplingskretsar för att skapa och öppna kapacitiva induktiva och resistiva laster. Kärnan i uppfinningen, omkopplingsanordningen innehåller ett elektromagnetiskt relä, en kontakt och en dubbelriktad styrd beröringsfri omkopplare som kan stänga och öppna kapacitiva, induktiva eller rent resistiva laster utan ljusbågsbildning och utan betydande värmeförluster. Stängning av lasten utförs med hjälp av en spänning som tillförs via ett fasdetekterande optiskt element till en dubbelriktad styrd kontaktlös omkopplare. Samma spänning appliceras på en RC-tidsfördröjningskrets, såsom en RC-krets, som aktiverar ett elektromagnetiskt relä under en viss tidsperiod. När den öppnas är denna sekvens omvänd. 4 h. s. f-ly, 1 ill.

Uppfinningen avser en omkopplingskrets för att skapa och öppna en kapacitiv, induktiv och resistiv last. Elektriska omkopplingsanordningar är kända i olika exempel kända som "reläkretsar". Det finns kända elektromagnetiska reläer, men de kräver mycket utrymme, energi och dessutom skapar de elektriskt brus vid stängning och öppning. Sådana anordningar kräver också en relativt stor styreffekt, och därför är de kontraindicerade för ett antal uppgifter, till exempel när de styrs från en dator. En annan typ av elektrisk kopplingskrets är rent elektronisk, det vill säga stängning och öppning sker utan mekaniska kontakter, utan använder istället halvledarteknik. Dessa så kallade "SSR-reläer" (solid state-reläer) har höga värmeförluster vid höga belastningar, speciellt vid induktiva belastningar. Därför måste de kylas, för vilket de är uteslutna från ett antal uppgifter, särskilt för användning under en lång tidsperiod. Det närmaste patentkravet är en omkopplingsanordning som innehåller ingångsterminaler för anslutning till en källa för en binär styrsignal, utgångsterminaler för anslutning av enheten till belastningskretsen, ett elektromagnetiskt relä, vars kontakt är ansluten mellan utgångsterminalerna på enhet, en dubbelriktad styrd kontaktlös omkopplare, utgångskretsen är ansluten parallellt med kontakten på det elektromagnetiska reläet mellan enhetens utgångsterminaler, den elektromagnetiska reläets styrkrets, ingångsterminalerna som är anslutna till enhetens ingångar, och utgångsterminaler till lindningen av det elektromagnetiska reläet, och ett optiskt kopplingselement med en ljussändare i kontrollingångskretsen, utgången ansluten till kontrollingången på den kontaktlösa omkopplaren och den elektromagnetiska styrkretsen. Reläet är tillverkat i form av en binär signalrepeater med en tidsfördröjning av framkanten av dess utsignal i förhållande till framkanten av insignalen. Nackdelen med den kända anordningen är att den innehåller relativt komplext schema, som inkluderar många relativt komplexa kretselement. Syftet med uppfinningen är att tillhandahålla omkopplingsorgan för stängning och öppning olika typer belastningar med någon växelströmskrets, särskilt i de fall där någon termisk effekt eller högfrekvent buller under tillverkning och öppning är oönskat eller oacceptabelt, eller där det finns risk för explosion. Till detta kommer vikten av att tillhandahålla ett omkopplingsorgan som är kompakt, enkelt, pålitligt och billigt att tillverka. För att uppnå en positiv effekt införs en kontaktlös omkopplarstyrkrets i enheten, ingångsterminalerna är anslutna till enhetens ingångsterminaler parallellt med styrkretsen för det elektromagnetiska reläet och utgångsterminalerna är anslutna till styringången av det optiska kopplingselementet, som är fasförskjutande med en inbyggd inbyggd lastnollgenomgångsdetektor, är en dubbelriktad beröringsfri omkopplare gjord med en styringång av kiseltyp med en gemensam styrelektrod för båda riktningarna, utgången av ett optiskt kopplingselement är anslutet mellan styrelektroden och den beröringsfria omkopplarens motsvarande effektelektrod. Ritningen visar ett diagram över den föreslagna anordningen. Omkopplingsanordningen innehåller ingångar 1 för anslutning till källan för den binära styrsignalen, utgångsanslutningar för anslutning av anordningen till belastningskretsen 2, ett elektromagnetiskt relä 3, vars kontakt 4 är ansluten mellan anordningens utgångsklämmor, en dubbelriktad styrd kontaktlös omkopplare 5, utgångskretsen ansluten parallellt med kontakten hos det elektromagnetiska reläet mellan anordningens utgångsterminaler, den elektromagnetiska reläets styrkrets 6, ingångsterminalerna anslutna till anordningens ingångar och utgångsterminalerna till lindningen av det elektromagnetiska reläet, och det optiska kopplingselementet med ljussändaren 7 i kontrollingångskretsen, utgången från det fotokänsliga elementet 8, ansluten till kontrollingången på den kontaktlösa omkopplaren 5, dessutom styrkretsen för det elektromagnetiska reläet är gjort i form av en binär signalrepeater med en tidsfördröjning av framkanten av dess utsignal i förhållande till framkanten av insignalen, styrkretsen 9 för den kontaktlösa omkopplaren av ingångsterminalerna anslutna till enhetens ingångar parallellt med styrkretsen för det elektromagnetiska reläet, och av utgångsterminalerna till kontrollingången på det optiska kopplingselementet, som är fasförskjutande med en inbyggd integrerad belastning nollgenomgångsdetektor, en dubbelriktad styrd kontaktlös omkopplare 5 är gjord med en styringång av silistortyp med en gemensam styrelektrod för båda riktningarna, utgången från det optiska kopplingselementet 8 (ljuskänsligt element) är ansluten mellan styrelektroden och motsvarande effekt elektroden på den kontaktlösa omkopplaren 5. Den elektromagnetiska relästyrkretsen 6 är gjord på ett motstånd 10 och en kondensator 11 anslutna i serie, i vilka en förstärkare på en transistor 12 dessutom kan införas. kondensator 14 ansluten i serie (andra RC-kretsen), vars ena utgång är ansluten till den gemensamma punkten för dioden 15 och motståndet 16 anslutet i serie. detta exempel implementeringen är att styrspänningen appliceras för att stänga och öppna kretsen. Om AC-spänning används måste den korrigeras. I närvaro av styrspänningen kommer strömmen att gå genom dioden 15, motståndet 16 och ljussändaren 7 hos det optiska kopplingselementet. Detta kommer i sin tur att utlösa det ljuskänsliga elementet 8. Det optiska gränssnittselementet är utformat som det används för att styra den kontaktlösa omkopplaren 5 av silistortyp, och fördröjer dessutom stängningen tills fasvinkeln är noll. Det optiska gränssnittselementet är anslutet till styringången på den kontaktlösa omkopplaren 5, som ansluter lasten. Denna belastning kan vara induktiv, kapacitiv eller rent resistiv. Samtidigt med starten av den kontaktlösa omkopplaren, genom kontakt 4 med en styrspänning, startar samma spänning genereringen av ett elektriskt fält i kondensatorn 11 genom motståndet 10. Kondensatorn 11, tillsammans med motståndet 10, skapar en fördröjningskrets (RC-kedja), som under en tidsperiod bestäms av de valda värdena motstånd 10 och kondensator 11, genererar en spänning mellan basen av transistorn 12 och jord, så att motståndet 12 kommer att leda ström genom styrlindningen av elektromagnetisk relä 3, som shuntar kontakt 4 på reläslutande last 2. När transistorn 12 används för att förstärka spänningsnivån utvecklar RC-kretsen en stor laddning i RC-kretsen tenderar att bli överdriven, och därför kan kondensatorn ha en betydligt lägre kapacitans. Eftersom styrspänningen startar silistorn och börjar ladda kondensatorn 11, börjar samma styrspänning ladda kondensatorn 14 genom motståndet 13. Motstånden 13 och 16, tillsammans med kondensatorn 14, utgör fördröjningskretsarna. Denna fördröjningskrets används när lastanslutningen öppnas. Så snart som styrspänningen bryts, tillför en RC-krets bildad av motstånden 12 och 16 och en kondensator 14 ström till det optiska elementet under en tidsperiod som bestäms av denna RC-krets. Å andra sidan kommer transistorn 12 omedelbart att stängas av, vilket öppnar det elektromagnetiska reläet. Emellertid kommer anslutningen till lasten att upprätthållas av omkopplaren 5 tills styrspänningen är helt borttagen när kondensatorn 14 är väsentligen urladdad. För att omkopplare 5 ska öppna kretsen vid nollspänningsövergång måste tidskonstanten för RC-kretsen som bildas av elementen 16, 13 och 14 motsvara minst hälften av belastningsperioden 2. Den kan dock vara större, eftersom det är den fasbestämmande optiska kontakten som ställer in utlösningen som sker exakt vid nollspänningsövergången. Detta innebär att en liten komponenttolerans inte är kritisk och billiga komponenter kan användas för att uppnå samma resultat som med mer exakta och dyra komponenter. Genom att använda ett optiskt element för att göra och bryta omkopplaren 9 kan en galvanisk isolering mellan styrkretsen och lasten också erhållas.

Krav

1. EN OMSTÄLLNINGSANORDNING innehållande ingångsterminaler för anslutning till en källa för en binär styrsignal, utgångsterminaler för anslutning av enheten till belastningskretsen, ett elektromagnetiskt relä, vars kontakt är ansluten mellan enhetens utgångsterminaler, en dubbelriktad kontrollerad kontaktlös omkopplare, utgångskretsen ansluten parallellt med kontakten på det elektromagnetiska reläet mellan enhetens utgångsutgångar, en elektromagnetisk relästyrkrets ansluten med ingångsutgångar till ingångsutgångarna på enheten, och utgångsutgångar till lindningen på enheten elektromagnetiskt relä, och ett optiskt kopplingselement med en ljussändare i styringångskretsen, utgången ansluten till styringången på den kontaktlösa omkopplaren och styrkretsen för det elektromagnetiska reläet är gjord i form av en repeater av en binär signal med en tidsfördröjning av framkanten av dess utsignal i förhållande till framkanten av insignalen, kännetecknad av att den kontaktlösa omkopplarstyrkretsen är införd i anordningen eller, ingångsterminaler anslutna till enhetens ingångar parallellt med styrkretsen för det elektromagnetiska reläet, och utgångsterminaler till kontrollingången på det optiska kopplingselementet, gjorda fasdetekterande med en inbyggd integrerad detektor med nollgenomgång av lasten är dubbelriktad styrd beröringsfri omkopplare gjord med en styringång av triac-typ med en gemensam kontrollelektrod för båda riktningarna, utgången från det optiska kopplingselementet är ansluten mellan kontrollelektroden och motsvarande effektelektrod på den kontaktlösa omkopplaren och är mätingången för lastnollgenomgångsdetektorn, medan styrkretsen för den kontaktlösa omkopplaren är gjord i form av en binär signalrepeater med en tidsfördröjning av bakkanten av dess utsignal i förhållande till ingångens bakkant signal. 2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att styrkretsen för det elektromagnetiska reläet är utformad i form av den första RC-kretsen, bestående av ett motstånd och en kondensator kopplade i serie, kopplade mellan ingångarna på denna styrkrets , medan lindningen av det elektromagnetiska reläet är ansluten parallellt med kondensatorn för de första RC-kedjorna. 3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att en transistor är införd i den första RC-kretsen, vars bas är ansluten till en gemensam punkt för motståndet och kondensatorn hos den första RC-kretsen, en kollektor med en annan klämma av detta motstånd, och den elektromagnetiska relälindningen är ansluten parallellt med kondensatorn i den första RC-kretsen genom transistorns bas-emitterövergång. 4. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att den kontaktlösa strömbrytarens styrkrets är gjord i form av en andra RC-krets, vars ena utgång är ansluten till en gemensam punkt hos en seriekopplad diod och ett andra motstånd, dvs. vars andra utgång är ansluten till den första utgången på den kontaktlösa strömbrytarens styrkrets, vars andra utgång är den andra utgången på RC-kretsen. 5. Anordning enligt krav 4, kännetecknad av att tidskonstanten för urladdningen av kondensatorn i den andra RC-kretsen är vald att vara större än eller lika med halva perioden AC spänning vid enhetens utgångsterminaler.

Liknande patent:

Uppfinningen avser en frånskiljningsanordning (1) för att avbryta likström mellan en likströmskälla (2) och en elektrisk anordning (3), i synnerhet mellan en fotovoltaisk generator och en växelriktare med en ledande mekanisk omkopplingskontakt (7a, 7b). och med halvledarelektronik (8) ansluten parallellt med kopplingskontakten (7a, 7b)

Uppfinningen avser en modulär kretsanordning (10) för omkoppling av elektrisk effekt. Den innehåller ett uttag (40) på reläet och en adapter (30) löstagbart anslutet till uttaget (40) på reläet. Adaptern (30) innehåller ett halvledarrelä (60) och en styranordning (50) elektriskt ansluten till den. Dessutom är det sörjt för att ett relä (20) är löstagbart elektriskt och mekaniskt kopplat till adaptern (30) på ett sådant sätt att halvledarreläet (60) i tillståndet efter anslutningen ansluts parallellt med det mekaniska omkopplare (22) på reläet (20), och styranordningen (50) kan styra reläet (20) och halvledarreläet (60) vid olika tidpunkter. EFFEKT: minskat slitage på normalt öppna reläkontakter som kan stängas och öppnas utan belastning. 2 n. och 7 z.p. flyg, 3 ill.

Anordning (13) för avbrott elektrisk ström, som flyter genom kraftöverförings- eller distributionsledningen (14), innehåller en parallellkoppling av huvudbrytaren (8) och ett icke-linjärt motstånd (11). Huvudbrytaren (8) innehåller minst en kraftfull halvledarbrytare i den första strömriktningen. Anordningen (13) innefattar dessutom en seriekoppling av en höghastighetsbrytare (10) innehållande minst en mekanisk brytare, och en hjälpbrytare (9), som har ett lägre motstånd i öppet tillstånd än huvudbrytaren (8). och innehåller åtminstone en kraftfull halvledaromkopplare i den första strömriktningen. Denna seriella anslutning är parallellkopplad parallellkoppling. I metoden för att använda anordningen (13) öppnas först hjälpbrytaren (9), vilket växlar strömmen till huvudbrytaren (8), varefter höghastighetsbrytaren (10) öppnas och sedan huvudströmbrytaren brytaren (8) öppnas, vilket växlar strömmen till icke-linjärt motstånd (11). Anordningen (13) kan dessutom användas i ett strömbegränsande arrangemang. EFFEKT: tillhandahållande av avbrott i likström med minskning av stationära förluster i högeffekts halvledaromkopplare. 10 n. och 29 z.p. flyg, 12 sjuk.

Omkopplaren innehåller första och andra kontakter för att mata ström för drift av den elektroniska anordningen, såväl som den första stängnings- och öppningskontakten och den andra stängnings- och öppningskontakten anslutna till den elektroniska anordningens interna krets. Omkopplaren innehåller också en strömförsörjningsenhet, en aktiveringsnyckel som genererar en styrsignal för den interna kretsen i den elektroniska enheten och en fördröjningsenhet som säkerställer att kontaktbrytaren och aktiveringsnyckeln inte fungerar samtidigt när de slås på. men med en förutbestämd fördröjningstid. EFFEKT: säker anslutning av en elektronisk enhet utan strömstöt eller stark gnisturladdning, samt automatisk avstängning 2-polig kontaktomkopplare omedelbart eller efter en tid om strömmen stängs av av programmet, eller när den interna kretsen stängs av av väckningsnyckelns styrsignal, vilket förhindrar strömförbrukning i standby-läge. 2 w.p. flyg, 15 sjuk.

Uppfinningen avser en omkopplingskrets för att skapa och öppna en kapacitiv, induktiv och resistiv last

En populär användning för dioder är att dämpa induktiv "kickback": de högspänningspulser som produceras när likström flyter genom en induktor avbryts. Låt oss ta till exempel en enkel krets i figuren nedan utan skydd mot induktiv kast.

När knappen trycks in flyter ström genom induktorn och skapar ett magnetfält runt den. När knappen trycks in bryts dess kontakt, vilket avbryter strömflödet genom induktorn och orsakar en snabb minskning av magnetfältet. Eftersom spänningen som induceras i en trådspole är direkt proportionell mot förändringshastigheten för magnetiskt flöde över tiden (Faradays lag: e = NdΦ/dt), skapar denna snabba minskning av magnetfältet runt spolen en "spets" med hög Spänning.

I fallet med en elektromagnetspole, såsom en solenoid eller relä, (konstruerad för att producera fysisk kraft med hjälp av ett magnetfält när en ström flyter), har den induktiva "rekyl"-effekten inget användbart syfte alls. Faktum är att det är mycket skadligt för omkopplaren, eftersom det orsakar överdriven gnistbildning av kontakterna, vilket avsevärt minskar deras livslängd. Av de praktiska sätten att minska den högspänningstransient som uppstår när omkopplaren öppnas finns det inget enklare än den så kallade switchdioden, som visas i figuren nedan.

I denna krets är dioden parallellkopplad med spolen, så när DC-spänning appliceras på spolen genom knappen kommer den att vara omvänd förspänd. Sålunda, när spolen är spänningssatt leder dioden inte ström (figur ovan (b)).

Men när omkopplaren öppnas reagerar spolens induktans på strömminskningen genom att inducera en spänning omvänd polaritet för att hålla strömmen av samma storlek och i samma riktning. Denna plötsliga omkastning av spolspänningens polaritet framåt förspänner dioden och dioden ger en väg för ström att flyta i induktorn, så all dess lagrade energi försvinner långsamt snarare än omedelbart (figur ovan (c)).

Som ett resultat är spänningen som induceras i spolen av dess kraftigt minskande magnetfält ganska liten: bara mängden likspänningsfall över dioden, och inte hundratals volt, som var fallet tidigare. Under urladdningsprocessen appliceras således en spänning lika med batterispänningen plus cirka 0,7 V (om en kiseldiod används) på kontakterna på nyckeln.

På elektronikens språk hänvisar termen omkoppling till att ändra polariteten hos en spänning eller riktningen för en ström. Sålunda är syftet med en omkopplingsdiod att verka närhelst spänningen vänder, till exempel på en induktor när strömmen genom den avbryts. En mindre formell term för en omkopplingsdiod är en dämpare, eftersom den "dämpar" eller "dämpar" den induktiva kasten.

En anmärkningsvärd nackdel med denna metod är den extra tid det lägger till för att ladda ur spolen. Eftersom den inducerade spänningen är begränsad till ett mycket lågt värde, är förändringshastigheten av magnetiskt flöde över tiden jämförelsevis långsam. Kom ihåg att Faradays lag beskriver förändringshastigheten för magnetiskt flöde (dΦ/dt) som proportionell mot den momentana inducerade spänningen (e eller v). Om den momentana spänningen begränsas till något lågt värde, kommer förändringshastigheten av magnetiskt flöde över tiden också att begränsas till ett lågt (långsamt) värde.

Om elektromagnetspolen "släcks" av en omkopplingsdiod kommer magnetfältet att försvinna i en relativt långsam hastighet jämfört med det ursprungliga scenariot (ingen diod), där fältet försvinner nästan omedelbart när man öppnar omkopplaren. Tiden i fråga kommer med största sannolikhet att vara mindre än en sekund, men den kommer att vara märkbart längre än utan kopplingsdioden. Detta kan leda till oacceptabla konsekvenser om spolen används för att manövrera ett elektromekaniskt relä, eftersom reläet kommer att ha en naturlig "tidsfördröjning" när det gäller att avaktivera spolen, och en oönskad fördröjning på ens en bråkdel av en sekund kan vara skadlig för vissa kretsar.

Tyvärr kan man inte både eliminera högspänningstransienten av induktiv kast och hålla spolen avmagnetiserad snabbt: det är omöjligt att bryta mot Faradays lag. Men om långsam avmagnetisering är oacceptabel kan en kompromiss göras mellan transientspänning och tid genom att tillåta spolspänningen att stiga till någon högre nivå (men inte lika högt som utan omkopplingsdioden). Diagrammet i figuren nedan visar hur detta kan göras.

Ett motstånd i serie med kopplingsdioden gör att spänningen som induceras av spolen kan stiga till en nivå som är högre än diodens framåtspänningsfall, vilket påskyndar avmagnetiseringsprocessen. Detta kommer naturligtvis att producera mer spänning över kontakterna, och därför måste motståndet dimensioneras för att begränsa transientspänningen till en acceptabel maximal nivå.