Твердотельное реле в сборе (схема установки)

Назначение и область применения твердотельных реле

Твердотельные изделия предназначены для обеспечения замыкания и размыкания участков в высоковольтных и низковольтных электрических цепях. Они выполняют ту же функцию, что и обычные реле с механическими контактными отверстиями на основе электромагнитной катушки. Основное отличие в том, что у него нет механических контактов и электромагнита, коммутация осуществляется полупроводниковыми устройствами.

Область применения таких реле такая же, как и у обычных, они используются, когда необходимо коммутировать элементы индуктивной нагрузки:

• В системах отопления с электронагревателями;
• В производственных технологиях, где необходимо поддерживать стабильную температуру;
• Коммутировать цепи систем управления в комплексе различного оборудования;
• В некоторых случаях твердотельные реле заменяют бесконтактные реверсивные пускатели;
• В цепях управления двигателем;
• В системах контроля и диагностики оборудования, тепловых трансформаторов и других элементов с установленными пределами определенных параметров при эксплуатации;
• В схемах для контроля уровня освещенности на разных объектах.

Перечислить все варианты невозможно, область применения этих изделий очень обширна.

Твердотельные реле по типу переключения

С коммутацией перехода через ноль

Посмотрите внимательно на схему

Такие ТТР коммутируют переменный ток на выходе. Как видите здесь, когда мы подаем постоянное напряжение на вход такого реле, у нас переключение выхода происходит не сразу, а только когда переменный ток достигает нуля. Закрытие происходит аналогичным образом.

Для чего это? Для уменьшения влияния помех на нагрузки и уменьшения импульсного тока, который может привести к отказу нагрузки, особенно если нагрузка представляет собой схему на основе полупроводниковых радиоэлементов.

Схема подключения и внутреннее устройство такого ТСР выглядит примерно так:

управление постоянным током

управление переменным током

Мгновенного включения

Здесь все намного проще. Такое реле сразу начинает коммутировать нагрузку при появлении на нем управляющего напряжения. На диаграмме видно, что выходное напряжение появлялось, как только мы подавали управляющее напряжение на вход. Когда мы уже снимаем управляющее напряжение, реле выключается так же, как и ТТР с управлением переходом через ноль.

В чем минус этого ТТР? При подаче на вход управляющего напряжения на нашем выходе могут возникать броски тока, и как следствие электромагнитные помехи. Поэтому данный тип реле не рекомендуется использовать в электронных устройствах с шинами передачи данных, так как помехи в этом случае могут существенно нарушить передачу информационных сигналов.

Внутренняя структура ТТР и схема подключения нагрузки выглядит примерно так:

С фазовым управлением

Здесь все намного проще. Изменяя значение сопротивления, мы тем самым меняем действие нагрузки.

Примерная схема подключения выглядит так:

Простое полупроводниковое реле своими руками

Как мы видим, твердотельная технология лежит в основе любого твердотельного реле.

Основные параметры CPC1035:

• Напряжение переключения (напряжение блокировки) — 0…350 В;
• Максимальная токовая нагрузка (ток нагрузки) 100 мА;
• Максимум. Сопротивление на сопротивление — 35 Ом;
• Размер управляющего тока 2… 50 мА (постоянный управляющий ток).

Такие маломощные и миниатюрные реле широко используются в датчиках безопасности.

Вот, к примеру, реле КОСМО типа СРС1008 на панели датчика движения Фотон-Ш, подключается к контуру безопасности приемно-контрольных блоков (например ППКОП «гранит») или к линии, подключенной к центральному посту управления (КМС).

Серия твердотельных реле CPC10xx есть и в датчике безопасности «Астра-621»,

Это многофункциональный датчик. Контролирует движение в охраняемой зоне за счет пироэлектрического датчика и контроль разбития окон за счет чувствительного микрофона. На печатной плате имеется два твердотельных реле CPC1016N.

Один срабатывает при обнаружении движения в охраняемой зоне, а другой срабатывает при разбивании окон.

Если вы внимательно посмотрите, то увидите, что твердотельное реле на печатной плате обозначено как DA4 и DA5.

Как известно, аббревиатурой DA обычно обозначают на схеме аналоговые схемы. Поэтому разумно понимать, что твердотельное реле — это не отдельный электронный компонент, а по сути специальная микросхема, аналогичная ИК-приемнику.

Твердотельные реле имеют основное назначение — обеспечить изоляцию между цепями разного напряжения; они могут работать в самых разных устройствах — от бытовой техники до крупных производственных систем.

Читайте также: Двигатель постоянного тока: устройство, принцип работы, виды, управление

Твердотельные реле в зависимости от конструкции обеспечивают бесконтактное переключение цепей переменного или постоянного тока с разным напряжением.

Преимущества твердотельных реле

В свете очевидных преимуществ твердотельные реле, по сравнению с электромагнитными образцами, успешно заменяют последние, рассмотрим, в чем заключаются их основные преимущества:

• Конструкция твердотельных реле имеет компактные размеры, надежную герметичность, устойчивость к механическим ударам и работу в условиях сильной вибрации;
• Надежность этих изделий такова, что производители гарантируют количество срабатываний более миллиарда раз;
• Работа устройства совершенно бесшумная, так как отсутствует электромагнит и трещащая группа механических контактов;
• Высокая производительность;
• При срабатывании отсутствуют побочные электромагнитные излучения, мешающие работе электроники и радиоаппаратуры;
• Твердотельные реле практически универсальны, имеют высокую степень защиты. Может применяться на объектах с любыми производственными условиями, в бытовых условиях или во взрывоопасных зонах;
• Срок службы рассчитан на несколько десятков лет, а регулярное техническое обслуживание не требуется;
• Поскольку электромагниты отсутствуют, потребляемая мощность твердотельных реле на 90% ниже, чем у контактных.

К преимуществам относится практичная конструкция для установки в различных местах установки.

Конструкция твердотельных реле и принцип работы

Название твердотельное указывает на структуру конструкции реле, схема которого составлена ​​из полупроводниковых приборов на печатных платах, тиристоров, транзисторов или симисторов. Все элементы помещены в жесткий бокс, иногда их заливают эпоксидной смолой, благодаря чему достигается неразборная жесткая конструкция. Снаружи выведены только контакты для управления и подключения подключаемой нагрузки.

Различные модели твердотельных реле

Фактически каждый отдельный тиристор или транзистор представляет собой бесконтактное твердотельное реле. При подаче управляющего напряжения на полупроводниковый кристалл p-n-p переходы в структуре размыкаются, пропуская ток, а при снятии управляющего напряжения закрываются, прекращая поток электронов.

По такому же принципу работает обычное реле с электромагнитной катушкой и механическими контактами. При подаче напряжения на электромагнитную катушку сердечник втягивается, размыкая или замыкая контакты в зависимости от конструктивных особенностей изделия.

Поскольку габариты полупроводников небольшие, в одном корпусе можно разместить сложную систему коммутации групп контактов разного назначения с цепями замыкания или размыкания. При этом применяют транзисторы, симисторы, тиристоры с p-n-p или n-pn-переходами, в зависимости от функционального назначения применяют подходящие твердотельные реле.

Структурная схема твердотельного реле с основными элементами

Изделия отличаются техническими параметрами по коммутируемому току, управляющему напряжению и многим другим параметрам. В большинстве случаев управляющий сигнал на входе передается оптически, через светодиодную подсветку, на фотодиод для включения переключения.

Виды твердотельных реле и схемы подключения

Варианты твердотельных реле делятся по следующим признакам:

• По характеристике напряжения управляющего сигнала, постоянного или переменного, его значения;
• В случае наличия напряжения в соединительной линии также переменного или постоянного тока;
• По числу фаз, в цепях переменного тока однофазные или трехфазные реле;
• По схемам подключения в трехфазных цепях могут быть варианты с реверсом и без реверса;
• По проекту дома, для монтажа на ровную поверхность, на DIN-рейку или универсальный.

В некоторых случаях преобразователи напряжения устанавливаются в одном корпусе с реле, тогда на входе изделия переменное напряжение, а на выходе постоянное или наоборот, в зависимости от назначения преобразователя. Твердотельные реле способны коммутировать нагрузки в цепях с током до сотен ампер.

Твердотельное реле для коммутации трехфазной цепи переменного тока

Такие изделия используются для управления работой асинхронных электродвигателей напряжением 380/220В. С левой стороны два вывода для подачи управляющего напряжения постоянного тока с указанием полярности, величиной от 4 до 32 В.

К контактам РСТ подключаются три фазы 220В от распределительного щита, к контактам УВВ провода, идущие к электродвигателю. При кратковременной подаче постоянного управляющего напряжения 12 или 24В все три фазы замыкаются и на обмотки двигателя поступает ток.

Существуют реле с более простой однофазной схемой подключения для подключения систем освещения, обогревателей и другого оборудования, питаемого от сети 220 В.

Такое реле коммутирует однофазные цепи, принцип работы аналогичен управляющим контактам, подается постоянное напряжение от 3 до 18 В, в результате чего тиристор открывается и через коммутируемую фазу проходит ток.

Наиболее важные технические характеристики этой модели указаны на корпусе. Напряжение в цепи выключателя должно быть не более 240 А, токи нагрузки не более 2,5А.

Вариантов коммутации схем много, это зависит от функционального назначения систем, в которых они используются.

В этой схеме в цепи управления и коммутации используются напряжения постоянного тока. Такие варианты часто используются в схемах электроснабжения автотранспорта, где источником питания является аккумуляторная батарея.

Переменный ток

Симистор как вкл/выкл

Симистор — это радиоэлемент, похожий на транзистор, но способный работать на переменном токе. Высокое напряжение штука опасная, поэтому для управления симистором используется оптопара с симисторным выходом. Простейшая схема подключения выглядит так:

Для управления нагрузкой только в режиме вкл/выкл рекомендуется установить оптопару с детектором нуля (например, МОС306х), она сама отключает и включает нагрузку только в моменты, когда напряжение в сети проходит 0, что значительно снижает помехи в сети. Здесь же стоят резисторы: 220 Ом — для ограничения тока на светодиод оптопары (смотрите характеристики оптопары, как подобрать резистор я писал выше). И сопротивление между оптопарой и симистором: 220-470 Ом при мощности 1-2 Вт (будет греться). Симистор надо брать с хорошим запасом по току, чтобы меньше грелся. Также симисторы бывают серии БТА и БТБ, корпус БТА (металлическая часть) изолирован и их рекомендуется брать так, чтобы ток не проваливал радиатор. Распиновка компонента:

У китайцев есть готовые модули с симисторами и всеми проводами. Кстати да, симистор греется под нагрузкой! Наличие радиатора обязательно, от 200 Вт.

Симистор как диммер

Для плавного управления нагрузкой переменного тока задача значительно усложняется: нужно поймать момент переключения напряжения, засечь время и отключить симистор, отсечь часть синусоиды, это называется контролем фазы.

Для этой схемы требуется оптрон без нулевого детектора, такой как серия MOC302x. Схема такой поделки может выглядеть так:

Резисторы 51к обязательно мощные, так как на них будет выделен 1 ватт: лишнее напряжение гасим, чтобы не спалить светодиод оптопары нуль-детектора. Также можно купить готовый модуль на Али. Он выглядит так и имеет выводы питания, вывод управления симистором и выход нулевого детектора. Как со всем этим работать — смотрите в видео ниже:

Где-то есть китайская библиотека для управления таким модулем, но мне она не очень понравилась. Привожу два примера ручного управления таким диммером на основе библиотеки GyverTimers: одноканальный и многоканальный. В многоканальном режиме достаточно подключить к Arduino выход детектора нуля только от одного модуля, а вот управляющие выводы уже указаны на скетче. Приведенные ниже примеры можно немного оптимизировать, заменив digitalWrite() быстрым аналогом.

Твердотельное реле (SSR AC)

Твердотельное реле переменного тока (купить SSR AC) выглядит и переключается точно так же, как твердотельное реле постоянного тока. Разница лишь в том, что нет полярности:

По сравнению с электромагнитным реле оно работает бесшумно, а также имеет неограниченный коммутационный ресурс. Но есть и минус: твердотельные реле основаны на полупроводниковых симисторах и нагреваются под нагрузкой. Нижняя часть корпуса представляет собой толстую алюминиевую пластину. При большой нагрузке (несколько киловатт) ТТР целесообразно брать с хорошим запасом по току и/или монтировать на радиатор. Вот и все. Есть и твердотельные немного другого формата в виде модулей Arduino:

Такие модули бывают низкого и высокого уровня (триггер High/Low level), подключаются они так же, как и релейные модули: к источнику питания GND-VCC и отдельному управляющему выводу. Сами твердотельные реле здесь маленькие и слабые: всего 2А (около 500 Вт). А вот для управления освещением, например, этого более чем достаточно. С помощью реле можно плавно управлять очень инерционной нагрузкой, такой как большой нагреватель. Для этого нужно использовать сверхнизкочастотный ШИМ-сигнал, у меня есть готовая библиотека.

Комбинированный способ

Электромагнитное реле и симистор (твердотельное реле) имеют недостатки при работе с большими токами, которые взаимно устраняются:

• Электромагнитное реле плохо срабатывает в момент включения и отключения нагрузки, потому что контакты физически изношены и могут вообще залипнуть. При этом он не нагревается при протекании большого тока.
• Симистор без проблем замыкает мощную цепь, искр и износа, но при токе сильно греется.

Для коммутации мощных цепей целесообразно объединить эти два устройства: симистор (или ТТР) ставится параллельно электромагнитному реле. Сначала цепь замыкается симистором, затем через несколько миллисекунд замыкается реле. Все, симистор можно отключить, ток пойдет через реле. Для отключения нагрузки снова активируем симистор, выключаем реле ЭМ и через несколько миллисекунд выключаем симистор. Бинго! Если переключателем управляет микроконтроллер, реализуйте такую ​​схему — как вы называете два вывода =) О реализации аналоговой схемы (без МК) вы можете прочитать на Хабре.

Плавное управление (SSR LA)

Есть еще один вариант плавного управления нагрузкой переменного тока: твердотельное реле со встроенным контролем фаз и входом тока, оно называется SSR LA. Нужно взять реле с входным сопротивлением в районе 250 Ом, чтобы можно было подать на него 0-5 вольт и получить заветные 0-20 мА. У меня такие, работают отлично. Для подачи 0-5 Вольт с Arduino нам понадобится ШИМ и RC-цепочка (ссылка на проект моделирования в EasyEDA), на схеме это будет выглядеть так:

Простой пример, в котором также есть потенциометр, подключенный к A0 void setup() { pinMode(3, OUTPUT); // https://alexgyver.ru/lessons/pwm-overclock/ // Пины D3 и D11 — 8 кГц TCCR2B = 0b00000010; // x8 TCCR2A = 0b00000011; // быстрая ШИМ } void loop() { AnalogWrite(3, AnalogRead(0) / 4); задержка (10);

Сфера применения реле времени

Человек всегда стремился облегчить себе жизнь, внедряя в повседневную жизнь различные приспособления. С применением техники на базе электродвигателя встал вопрос об оснащении ее таймером, который бы автоматически управлял этим оборудованием. Включил на определенное время — и можно идти заниматься другими делами. Устройство выключается по истечении указанного периода. Для такой автоматики требовалось реле с функцией автотаймера.

Классический пример рассматриваемого устройства — в реле старой стиральной машины советского образца. На корпусе была ручка с несколькими делениями. Выставляю нужный режим, и барабан крутится минут 5-10, пока часы внутри не дойдут до нуля.

Электромагнитный таймер имеет небольшие размеры, потребляет мало энергии, не имеет сломанных движущихся частей и долговечен

На сегодняшний день реле времени установлено в:

• микроволновые печи, духовки и прочая бытовая техника;
• вытяжные вентиляторы;
• автоматические системы полива;
• автоматизация управления освещением.

В большинстве случаев устройство выполнено на базе микроконтроллера, который одновременно управляет всеми остальными режимами работы автоматизированного оборудования. Это дешевле для производителя. Вам не нужно тратить деньги на несколько отдельных устройств, отвечающих за одно дело.

По типу элемента на выходе реле времени заводские модели и самодельные изделия делятся на:

• реле (нагрузка подключается через «сухой контакт»);
• симистор;
• тиристор.

Первый вариант самый надежный и устойчивый к скачкам напряжения в сети. Прибор с переключающим тиристором на выходе следует брать только в том случае, если подключаемая нагрузка нечувствительна к форме питающего напряжения.

Чтобы сделать реле времени самостоятельно, можно использовать и микроконтроллер. Но самоделки в основном делаются для простых вещей и условий труда. Дорогой программируемый контроллер в такой ситуации — пустая трата денег. Есть гораздо более простые и дешевые схемы на транзисторах и конденсаторах. Кроме того, есть больше вариантов, есть из чего выбрать для ваших конкретных потребностей.

Поэтапный процесс подключения ТТР (твердотельных реле)

Рассмотрим один из самых простых вариантов подключения полупроводникового реле к системе освещения:

• В распределительной коробке, распределительном щитке или на другом участке цепи обрыв фазного провода;
• В этот разрыв подключается реле, с контактами для переключения цепи;

Подключение твердотельного реле к разрыву линии питания осветительных приборов

• К управляющим контактам с соблюдением полярности подключаются провода от источника постоянного тока, это может быть аккумулятор, трансформатор или полупроводниковый преобразователь.

Цепь управления подключается через пусковую кнопку, так как достаточно кратковременно подать напряжение, чтобы открыть тиристор и замкнуть цепь. При подаче управляющего напряжения и замыкании цепи включения загорается светодиодный индикатор; при открытии гаснет.

• Обычно реле и блок питания для схемы управления крепятся на ровную поверхность саморезами или в распределительных шкафах на DIN-рейку.

Источники питания для цепей управления на DIN-рейке

Такие коммутационные устройства в системах освещения для обеспечения безопасности производства эффективно применяются на химических и горнодобывающих предприятиях. Везде, где существует вероятность взрыва в газонаполненном пространстве, отсутствие искрения механических контактов снижает вероятность взрыва. Читайте также статью ⇒ Реле приоритетного тока.

Критерии выбора твердотельных реле

Выбор твердотельного реле определяется несколькими факторами:

• Функциональное назначение схемы с нагрузкой, в которой ее планируется использовать;
• Условия эксплуатации, влажность, температура окружающей среды;
• Технические параметры схемы питания схемы оборудования.

В первую очередь определяется ток, проходящий по цепям коммутатора, для этого мощность нагрузки необходимо разделить на напряжение питания.

Я=ПУ

Если к системе подключен ТЭН мощностью 1,5кВт, то контакты реле должны выдерживать ток 1500Вт 220В = 6,8А. Но обычно для запаса выбирают на 25% больше расчетного значения, это делается из-за неравномерности потребляемая мощность на разных этапах работы под нагрузкой. Устройства могут быть индуктивной или реактивной нагрузкой в ​​цепи, реактивная нагрузка в момент включения имеет пиковый скачок величины потребляемого тока. Кратковременные скачки тока значительно сокращают срок службы полупроводников в реле, поэтому их устанавливают с запасом по мощности. Был изучен характер нагрузки устройств, рассчитан специальный коэффициент, на который умножается расчетное значение тока. Войдите в несколько торговых площадок Dark Web, используя только альтернативную ссылку Darknet Marketplaces, в которой хранятся активные URL-адреса самых популярных торговых площадок Darknet

Переключаемая релейная нагрузка	Коэффициент
Лампочки	6
Светодиодные светильники	один
Цепи управления двигателем, драйверы	6
Люминесцентные экономичные лампы	10
Понижающие трансформаторы	20
ТЭНы, без комнатных змеевиков, ТЭНы, бойлеры	один

В нашем случае ТЭН с коэффициентом 1 х 6,8 = 6,8А.

Для индуктивных нагрузок желателен кратковременный процесс переключения, поэтому релейное управление осуществляется схемами, где полупроводниковые элементы размыкаются в любой момент фазы или при ее нулевом значении.

График управления переключением при переходе тока через нулевой уровень

Совет №1. Безмоментная коммутация эффективна в радиоэлектронных системах, где исключено возникновение электромагнитного импульса, создающего помехи.

Управление переключением фаз

Совет №2 Там, где требуется постоянное увеличение токовой нагрузки, целесообразно использовать реле переменного сопротивления. Увеличение управляющего напряжения увеличивает напряжение на стороне переключения.

Для управления в системах цифровой техники логично использовать реле с управляющим напряжением 3-5В постоянного тока, так как управляющие сигналы в этих цепях имеют такие параметры.

Большое значение имеет температура окружающей среды, полупроводниковые элементы эффективно работают до 80 ̊С. Поэтому в некоторых случаях реле устанавливают на металлический радиатор, отводящий тепло или делающий принудительную вентиляцию. В любом случае, чтобы реле работало долго и надежно, необходимо учесть все тонкости условий эксплуатации и подобрать соответствующие технические характеристики.

Использование андруино

Для расширения возможностей и области применения твердотельных реле широко используются универсальные карты с процессором andruino, которые позволяют управлять коммутацией самых разных устройств. Это тот случай, когда управляющий сигнал 3-5В, процессор подключается к компьютеру с соответствующим программным обеспечением, которое управляет работой твердотельных реле, подавая на вход управляющие сигналы.

Программное обеспечение можно корректировать самостоятельно, техника С++ не сложна, доступна среднему обывателю, не имеющему специальной подготовки программиста и навыков в электронике. Эта тема требует отдельной детальной оценки. Управление осуществляется с помощью различных агрегатов:

• Закрыть пусковую кнопку на любом устройстве (часы, освещение, звуковая сигнализация);
• Поверните диск;
• Включите электродвигатели;
• Включите датчики света;
• При подавлении лазерного луча в системах охранной сигнализации;
• Активация датчиков движения;
• Датчики температуры, управляющие системой отопления;
• Отправка сигналов на другой андруино и многие другие функции.

Сложно описать все варианты использования этого устройства; карта с процессором может содержать 1 — 4 — 8 и более каналов. Переключение может быть запрограммировано по времени или управляться с клавиатуры ПК

.
Для упрощения монтажа можно использовать универсальную панель, куда можно смонтировать все цепи подключения без пайки, через контакты с пружинными зажимами.
Более сложная система, включающая центральный контроллер, позволяет контролировать и управлять бытовой техникой; на базе андруино можно создать свой комплекс «Умный дом».

Ошибки, допускаемые при использовании твердотельных реле

• Чаще всего потребители неправильно выбирают реле по техническим характеристикам, в результате чего оно не работает или быстро выходит из строя;

Характеристики управляющих входных сигналов к твердотельным реле разных производителей

Марка реле/параметры	серийный протонный импульс 5П19.20	Кридом H12D4825D ПБФ	Реле Teledyne SD48D50A2	Карло Гавацци RA2A48D25	Сельдук SOB562460
Значение постоянного напряжения в В.	10 — 30	4 — 15	10 – 30	4,5 — 32	3,5 — 32
Минимальная амплитуда активации в V.	один	один	один	1-2	1-2
Входной ток мА.	10 — 25	1. 3	3	До 10	1. 3

Отличие твердотельных реле от электромагнитных

Электромагнитные модели имеют катушку управления и подвижную контактную группу.

Катушка питается от кнопочного поста или системы управления.

Ток через катушку создает электромагнитное поле, притягивающее якорь с контактной группой. Контакты закрываются.

Основным отличием твердотельных реле является отсутствие управляющей катушки и подвижной токовой контактной группы.

В зависимости от сферы применения функции токовой контактной группы выполняют транзисторы, тиристоры, симисторы и другие полупроводниковые переключатели.

Стоит отметить, что из-за отсутствия движущихся частей твердотельные реле не подвержены механическому износу.

Рисунок 7. Прибор в разобранном виде.

Характеристики цепей коммутации этих производителей

Марка реле/параметры	Протонный импульс 5П19.20	Кридом H12D4825D ПБФ	Реле Teledyne SD48D50A2	Карло Гавацци RA2A48D25	Сельдук SOB562460
Включаемое напряжение в В.	30 — 540	50 — 530	25 — 600	40 — 530	25 — 600
Коммутируемый ток в А.	0,06 — 25	0,15 — 25	0,005 — 50	0,15 — 25	25
Пиковое напряжение в В.	1200	1200	1200	1200	1200
Пиковый ток в А.	300	250 (16,5 мс)	550	300 (10 мс)	230
Рабочая температура.	— 40…+85 ̊С	— 40…+80 ̊С	— 40…+100 ̊С	— 20…+80 ̊С	— 40…+100 ̊С

• При установке изделий для сетей 220 и 380В старайтесь размещать их в распределительном щитке, а не в распределительных коробках и розетках. Это упростит монтаж и доступ в случае необходимости смены схемы или ремонта;
• Обязательно соблюдайте полярность при подключении цепи управления и выхода реле постоянного тока.

Рекомендации по применению радиаторов охлаждения

1. При выборе радиатора охлаждения следует помнить, что однозначного соответствия между током нагрузки через реле и типом требуемого радиатора нет, а рекомендации, приведенные в таблице, удовлетворяют стандартным условиям эксплуатации (температура окружающей среды 20 °С, циркуляция воздуха и т д.).). Поэтому радиатор охлаждения следует выбирать с определенным запасом мощности или повышать эффективность, устанавливая дополнительно вентилятор.
2. Перед установкой твердотельного реле на радиатор очистите поверхности от пыли и грязи. А при установке ССР на радиатор следите за отсутствием посторонних частиц.
3. Поверхности ТТР и радиатора охлаждения не могут быть абсолютно гладкими, поэтому необходимо устанавливать ТТР на радиатор для обеспечения эффективного отвода тепла с помощью теплопроводной пасты типа КПТ-8. Использование теплопроводной пасты позволяет заполнить воздушные зазоры между поверхностью радиатора и дном радиатора, что повышает эффективность передачи тепла от радиатора к радиатору.
4. При монтаже всегда используйте крепежные винты, чтобы поверхности твердотельного реле и радиатора были как можно плотнее.
5. Всегда располагайте радиатор так, чтобы естественная циркуляция воздуха проходила вдоль радиаторов радиатора, в противном случае эффективность радиатора будет заметно снижена.
6. При установке радиатора внутрь оборудования или корпуса убедитесь, что ничто не мешает естественной циркуляции воздуха через радиатор.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА СЛЕДУЮЩЕЕ! При несоблюдении этих рекомендаций эффективность использования радиатора заметно снижается, что приводит к перегреву установленного на нем ТТР и, возможно, к последующему выходу из строя реле.

Выбор твердотельных реле, защита и особенности работы

Обычное реле и контактор без проблем выдерживают кратковременные перегрузки до 150 и даже 200% от номинального значения. Особенно, если не менять нагрузку с таким током, а повышать ток после замыкания, и понижать перед размыканием.

Обычные контакты могут выдержать кратковременный ток короткого замыкания, если защита ослабнет при правильной настройке тока. Возможно, вам просто нужно будет почистить контакты после этого.

Твердотельные реле больше страдают от перегрузок, они необратимо изнашиваются в течение полупериода, а потом контакты невозможно очистить из-за их отсутствия.

Это похоже на звукорежиссуру. Ламповая техника нормально себя чувствует при перегрузках, чуть «садится», а транзисторы начинают искажать сигнал и могут выйти из строя. За это до сих пор так ценятся ламповые усилители, за их мягкий, бархатистый звук с максимальной мощностью. Другое дело, что источников качественного сигнала сейчас практически нет, все залито мп3 128кбит, да и то в лучшем случае. Но это тема для другой статьи…

Если при выборе контактора достаточно выбрать запас 10-20% и защитить его обычным автоматом, то с твердотельными устройствами все сложнее.

Поэтому для твердотельных реле рекомендуется запас по номинальному току в 2-4 раза на активную нагрузку (лампы, ТЭНы). При пуске асинхронных двигателей из-за большого пускового тока запас по току необходимо увеличить до 6-10 раз.

То есть трехфазный твердотельный Fotek TSR-40AA-H на 40А, показанный на картинке чуть выше, вряд ли заработает на свои 40 ампер. Мощность двигателя, которую можно изменить в этом случае, составляет от 2,2 кВт до 5 кВт. Также двигатель мощностью 5 кВт (это примерно 10А) необходимо запускать на холостом ходу, с минимальным пусковым моментом, а после пуска и разгона можно прикладывать нагрузку.

Кстати, при индуктивной нагрузке твердотельные реле могут вести себя неадекватно, у меня были проблемы. В случае высокоиндуктивных нагрузок (трансформаторы, катушки с магнитопроводами, электрические звонки и т д.) параллельно нагрузке должна быть подключена резистивно-емкостная цепь (снабберная цепь из последовательного резистора и конденсатора), чтобы уменьшить влияние противо-ЭДС. Кроме того, эта схема уменьшает общую индуктивность нагрузки, т.е делает ее более активной. И ТТР проще в эксплуатации.

Устройство

Конструктивно твердотельное реле представляет собой расширенную версию полупроводникового переключателя. В состав устройства входят резисторы, транзисторы, симисторы или тиристоры, составляющие основу их работы. В связи с тем, что вся конструкция имеет монолитную конструкцию — единый блок, реле называют твердотельным реле.

Рис. 1. Твердотельный релейный блок

Условно весь блок можно разделить на несколько блоков:

• Входной узел — используется для подачи управляющего сигнала. В состав узла входят токоограничивающий резистор и устройство для передачи сигнала на переключательный элемент.
• Триггерный узел — используется для обработки полученных сигналов. Как правило, он входит в состав линии оптической развязки, но может быть установлен и отдельно от нее.
• Блок оптической развязки — осуществляет гальваническую развязку основной части и управляющей. Это неотъемлемая часть реле переменного тока. Принцип работы выключателя напрямую зависит от конструктивных особенностей этого узла.
• Схема включения — включает и выключает линию питания к нагрузке. Он работает по принципу блокировки и разблокировки p-n перехода, поэтому классического переключения в твердотельных реле не происходит.
• Схемы защиты — устраняют помехи, защищают твердотельное реле от перегрузок и токов короткого замыкания. В зависимости от расположения различают внутренние и внешние установки.
• Выходной узел – используется для подключения нагрузки, как правило, представлен парой контактов или клемм.

Следует отметить, что в зависимости от типа твердотельного реле состав основных блоков может существенно различаться. Поэтому некоторые модели могут обойтись без любого из вышеперечисленных узлов.

Недостатки

Помимо положительных свойств твердотельных реле, стоит выделить ряд недостатков:

• В открытом виде изделие нагревается из-за большого сопротивления в цепи p-n перехода. Чтобы избежать негативных последствий в устройствах, пропускающих через себя повышенные токи, необходимо предусмотреть охлаждение.
• Когда он закрыт, сопротивление увеличивается и появляется обратный ток утечки (измеряется в мА).
• При снятии вольт-амперной характеристики заметен ее нелинейный характер.
• Некоторые типы твердотельных реле требуют строгого соблюдения полярности при подключении выходных цепей. Это относится к устройствам, предназначенным для работы в условиях постоянного тока.
• В случае аварии высок риск перекрытия контактов на входе. Причиной может быть поломка силового ключа. Для сравнения, контакты классических реле (в случае неисправности) остаются разомкнутыми.
• Требуется защита от неисправностей, вызванных скачками напряжения. Это связано с высокой скоростью работы.
• Твердотельные реле пропускают ток по обратному пути с небольшой задержкой, что обусловлено применением в цепи полупроводниковых элементов.

Схемы включения трехфазных твердотельных реле

Трехфазное твердотельное реле, электрические схемы.

Здесь справа по схемам источник трехфазного напряжения, слева нагрузка. Управляющее напряжение может быть любым (переменным или постоянным).

К тому же коммутация может быть как в две фазы, так и в три, это важно! Подробнее ниже.