Твердотільне реле. Принцип роботи. Підключення

Найбільш широке застосування твердотільне реле знайшло в промисловості. Тут воно використовується при створенні обладнання, яке повинно мати малі габарити і бути надійним. Абревіатура на кирилиці виглядає ТТР, а на латиниці SSR. В якості основного мінуса цих пристроїв називають ціну. Але в рамках статті ми поговоримо виключно про особливості та переваги, якими володіє твердотільне реле.

Принцип роботи та побудови

Давайте спочатку розглянемо, як влаштовано звичайне реле. Воно є приладом, в якому є контакти і котушка управління. Щоб пристрій працював, нам необхідно напруга, за допомогою якого надаватиметься вплив. Воно буде змушувати контакти розмикатися або замикатися під час його подачі на котушку. Твердотільне реле працює подібним чином. Тільки от замість контактів використовуються напівпровідникові прилади. Найбільш поширеними є сімістори, тиристори (щоб комутувати змінний струм) і транзистори (для постійного). Також в твердотільних реле використовується гальванічна розв'язка між напругами на силових контакти та котушки. Це досягається завдяки наявності на вході оптрона. Якщо реалізований функціонал через тиристори і сімістори, то кажуть, що перед нами твердотілі реле змінного струму.

Порівняння

В цілому кожний ключовий транзистор може бути представлений як твердотільне реле. Давайте згадаємо, як влаштовано більшість датчиків руху або освітленості. Адже їх створюють за принципом, згідно з яким на звичайне реле подає напругу саме транзистор. Котушка і напівпровідниковий елемент в якості контакту. Що стосується використання симісторів та тиристорів, то вони можуть пропускати струм в обох напрямках (що недоступно транзистору). Якщо продовжити наше порівняння далі, то варто зазначити, що твердотільними реле споживається і втрачається значно менше енергії під час роботи. Також вони володіють малими розмірами, високою швидкодією, тривалим терміном служби і абсолютну безшумність. Але, незважаючи на всі переваги, сказати, що ми зможе відмовитися від звичайних реле найближчим часом не можна.

Внутрішньовидові відмінності

Розрізняють твердотільне реле:

Трифазне комутує струм у діапазоні від 10 до 120 Ампер відразу на 3-х фазах.

Реверсивне. Напівпровідникові прилади, які можуть проводити безконтактну комутацію постійного і змінного струмів. По своїй основній задачі збігаються з однофазними реле. Обов'язково повинна бути ланцюг управління, що забезпечує захист від помилкового включення. Реверсивні реле характеризуються роботою з трьома фазами і тривалим терміном служби. Це можливо завдяки високоякісному механізму управління та ізоляції, які передбачені конструктивно для цього типу пристроїв. При експлуатації даних пристроїв відсутня акустичний шум, брязкіт при перемиканні та іскріння.

Однофазне забезпечує комутацію струму при його переході через нуль. Реле твердотільне однофазне працює в діапазоні від 10 до 500 Ампер. Управління може здійснюватися чотирма способами.

Області застосування

Твердотільні реле використовуються там, де необхідно дотримуватися принципу встановив і забув про це. Для порівняння розглянемо приклад. Але перед цим розглянемо витяг з інструкцій до звичайних контактів: чистити їх рекомендує навіть виробник через кілька тисяч циклів замикань.
Але тепер про приклад. На підприємстві є верстат, на якому встановлені соленоїдні клапани. Харчування на них – 24VDC 2А. Вони з'єднуються паралельно. Вимикаються/вимикаються приблизно один раз в секунду. Живлення подається через реле. Навіть якщо воно зможе витримувати і 10 ампер індуктивного навантаження, то міняти раз в місяць-другий доведеться. Тоді як твердотільне реле дозволить забути про це на роки. Хоча проведення планового технічного огляду ніхто не відміняв. В цьому плані бажано орієнтуватися на рекомендації, отримані від виробника до супутньої документації.

Показання до застосування

Якщо звичайні контакти не справляються зі своїми обов'язками, горять як свічки, то це найкраща рекомендація до використання. Твердотільні реле зможуть забезпечити надійність роботи. Вони з легкістю справляються з комутацією індуктивного навантаження. Також якщо необхідно подбати про те, щоб контакти не залипали, чи існує жорстке обмеження по габаритах – твердотілі реле прийдуть вам на допомогу.

Які існують види твердотільних реле?

Вони поділяються за своїм устроєм, а також принципом роботи. Для простоти розуміння пропоную таку класифікацію:

Залежно від виду керуючого напруги:

Постійне (дискретне).

Змінне.

Залежно від виду комутованого напруги:

Змінними.

Постійними.

Залежно від кількості фаз змінного напруги:

Поодинокими.

Потрійними. Тут ще є можливість поділу за ознакою наявності або відсутності реверсу.

За конструктивними особливостями (де проводиться монтаж):

На поверхні.

На ДІН-рейку.

Вибираємо твердотільне реле

Слід зазначити деякі особливості. Так, звичайні реле можуть без особливих проблем витримувати короткочасні перевантаження, величина яких буде складати 150% або навіть 200% від номінального значення. Якщо все робити правильно, то чищенням контактів можна буде обійтися у всіх випадках. З твердотілим реле таке не надається можливим. Так, якщо перевищити показник на 150%, можна сміливо викидати пристрій. Тому для активного навантаження повинен бути передбачений по номінальному току запас в 2-4 рази. Якщо твердотільне реле буде використовуватися, щоб запускати асинхронні двигуни, цей показник необхідно буде збільшити в 6-10 разів. Такий запас, хоча і змушує вибирати більш дорогі деталі, одночасно дозволяє гарантувати тривалий термін служби пристрою, до якого підключається прилад.

Надбудови для коректної роботи

При взаємодії з індуктивним навантаженням конструкції можуть функціонувати з певними проблемами. Тому при роботі з трансформаторами, електричними дзвінками, котушками з магнітопроводами і подібними пристроями необхідно паралельно включити RC-ланцюг, щоб зменшити вплив противо-ЕРС. Також вона зменшить загальну індуктивність навантаження, і твердотільний реле буде легше працювати.

Захист від короткого замикання

Виробники на даний випадок рекомендують застосовувати спеціальні запобіжники, які розроблялися для твердотільних приладів. Ось їх класифікація:

gR - запобіжники, які працюють з усім діапазоном робочих струмів. Застосовуються, щоб захищати напівпровідникові елементи. Вважаються дуже швидкодіючими.

gS - працюють з усім діапазоном робочих струмів. Використовуються, коли лінія відчуває підвищену завантаження, а також в якості захисту напівпровідникових елементів.

aR - запобіжники, що працюють з усім діапазоном робочих струмів. Використовуються, щоб захищати напівпровідникові елементи від короткого замикання.

Слід зазначити, що стоять запобіжники досить дорого. Тому в якості альтернативи використовуються захисні автомати (клас В).

Де можна придбати?

Купити твердотілі реле змінного струму можна в найближчому магазині радіоелектроніки. Але це відноситься, як правило, до тих випадків, коли місце проживання читача – велике місто. У разі, якщо це не так, можна порадити скористатися послугами інтернет-магазинів. У них, як правило, надається доставка до одержувача за певну суму або безкоштовно. А що можна сказати безпосередньо про вартість, яку має твердотільне реле? Ціна на дані пристрої коливається в діапазоні від 600 рублів до декількох тисяч.

Підключення твердотільного реле

У цій дії немає нічого складного. Так, щоб пристрій працював, на вхід, дотримуючись полярності, необхідно подати керуючу напругу. Давайте поговоримо про особливості цього процесу:

З'єднання бажано здійснювати гвинтовим способом, а не за допомогою пайки.

Для уникнення ситуації з пошкодженням пристрою необхідно проконтролювати відсутність пилу, а також елементів металевої природи.

Постарайтеся зробити все можливе, щоб не було неприпустимих зовнішніх впливів на корпус пристрою (як під час роботи, так і у вимкненому стані).

Не торкайтеся до реле під час його роботи, щоб уникнути отримання опіків. Також проконтролюйте, щоб пристрій не знаходилося близько легкозаймистих матеріалів.

При підключенні переконайтеся, що зроблена правильна комутація сполук.

Якщо прилад під час своєї роботи нагрівається більше ніж на 60 градусів, для нього необхідно роздобути радіатор охолодження.

Слід подбати про те, щоб не виникало коротке замикання на виході пристрою. У протилежному випадку воно просто вийде з ладу.

Безпосереднє управління твердотілим реле може здійснюватися з допомогою ланцюга, в якій передбачені різні варіанти. Монтується вона на плюс-вхід.

Висновок

Ми розглянули твердотільне реле, принцип роботи, управління, види, захист – все, що має значення. Звичайно, цього недостатньо, щоб самостійно здійснювати монтаж такого пристрою в більшості випадків.