Halvledarreläer — typer, enhet och funktionsprincip
Många läsare, som hör ordet "relä", kommer säkert att föreställa sig en spole i kärnan av vilken en rörlig kontakt attraheras. Och detta är inte alls förvånande, för ursprungligen var reläer alltid elektromagnetiska, och ordet "relä" förstås generellt som en elektromagnetisk anordning för att öppna och stänga en elektrisk krets.
Ändå har halvledaromkopplare under lång tid använts för att byta elektriska kretsar inom olika teknikområden: transistorer, tyristorer, triacer. Halvledarframsteg och reläer har inte sparats.
Trots det faktum att kretsar med stora strömmar och spänningar traditionellt växlas med hjälp av elektromagnetiska reläer, är det idag redan möjligt att implementera stabila och kraftfulla elektriska halvledaromkopplare. Sådana omkopplare är halvledarreläer eller halvledarreläer (från engelska Solid-state relay, förkortat SSR).
Således är halvledarreläet nu en helt elektronisk anordning, utan en rörlig mekanisk kontakt, som tjänar till att slå på/stänga av kraftfulla belastningar i kraftkretsar genom att tillföra en låg styrspänning till den elektroniska anordningens styringång.
Inuti halvledarrelähuset (solid state) finns en avkänningskrets som reagerar på styrsignalen, samt en strömförsörjningsdel – halvledarelektronik på sidan av högeffektkretsen.
Sådana reläer används i DC- och AC-kretsar, där de utför samma funktioner som tidigare mekaniska elektromagnetiska reläer och kontaktorer, bara nu är problemet löst utan rörliga delar i kopplingskretsen. Som ett resultat, tack vare de kraftfulla tyristorerna, triacerna och transistorerna integrerade i relähusen, blev det möjligt att byta strömmar upp till hundratals ampere utan att tillgripa mekaniska komponenter.
Jämfört med elektromekaniska reläer har halvledarreläer en högre säker kopplingshastighet i storleksordningen hundratals mikrosekunder, medan styrkretsen och kraftkretsen är helt galvaniskt isolerade från varandra (optoelementisolering används vanligtvis).
Solid-state reläer kan motstå överbelastning på kopplingssidan under en kort tid och förbli i drift, vilket elektromekaniska förfäder inte kan skryta med. Samtidigt fungerar solid state-reläet tyst, har kompakta dimensioner, kontakterna här oxiderar inte (eftersom det inte finns några kontakter som sådana), det finns inga gnistor, enheten är inte rädd för varken damm eller vibrationer.
Naturligtvis är resistansen hos reläets halvledarförening i det ledande tillståndet icke-linjär, och vid höga omkopplade strömmar behöver enheten överhuvudtaget kylas, men plusen överlappar definitivt dessa konventionella minus. Dessutom mäts livslängden för ett halvledarrelä i miljontals kopplingscykler.
Solid-state reläer är enfasiga eller trefasiga, för DC- eller AC-omkoppling. AC-kopplingsreläer har en inbyggd nollgenomgångsgivare, så att koppling sker med praktiskt taget nollström, utan skador på halvledarbrytaren, utan farliga strömstötar från induktiva belastningar.
Tyristorer eller triacs fungerar som omkopplare i ett AC-relä, och fältet eller IGBT transistorer… Ström tillförs styrkretsen direkt från styrsignalkällan, och styrströmmen överstiger inte några milliampere, och omkopplingsströmmen kan vara tiotals eller hundratals ampere.
Icke-reverserande och reverserande trefas halvledarreläer finns tillgängliga. Tre-fas reverserande reläer har två styringångar, och vid utgången kanske en av faserna inte ändrar sin position alls.
Jämfört med skrymmande mekaniska magnetstartare fungerar kompakta halvledarreläer tyst och slits inte ut, du behöver inte regelbundet rengöra kontakterna, och för kraftiga belastningar räcker det för att förse relähuset med god kylning, i vissa fall kommer kylaren att förutom att installationen för den tillhandahålls.
När det gäller dammig och explosiv industriell produktion visar sig solid-state-reläet här vara en riktig räddare, eftersom bågen av mekaniska kontakter är utesluten på grund av sin frånvaro, och reläets förseglade hölje kommer inte att tillåta elektroniken att bli smutsig. .
Miniatyr halvledarreläer i ett plasthölje finns för PCB-montage. Sådana reläer kan koppla strömmar upp till 2 ampere vid en nätspänning på 220-240 volt, till exempel kan en fläkt eller pump, en lampa eller till och med en liten radiator slås på med en 5-volts digital signal från en sensor, som är vanligtvis mycket viktigt för gör-det-själv-entusiaster hemautomationssystem.