Przekaźnik prądu stałego: sterowanie, połączenie

W systemach automatyki do sterowania obwodami mocy za pomocą sygnału niskonapięciowego stosowane są przełączniki zwane przekaźnikami. Pochodzą w wielu formach i urządzeniach. Najprostszy przekaźniki elektromagnetyczne zawierają rdzeń uzwojenia i styki. Kiedy napięcie sterujące jest doprowadzane do uzwojenia, w rdzeniu powstaje pole magnetyczne, które przyciąga styki. Zamykają lub otwierają obwód obciążenia. Wraz z elektromagnetyzmem, przekaźniki nowej generacji, półprzewodnikowe, mające wiele zalet, znajdują rosnące zastosowanie.

Co to jest przekaźnik prądu półprzewodnikowego

Urządzenie przeznaczone do przełączania obwodów wysokiego napięcia prądu stałego lub przemiennego przy użyciu niskonapięciowego napięcia sterującego i działające w oparciu o połączenia półprzewodnikowe w tyrystorach, triakach i tranzystorach nosi nazwę przekaźnika półprzewodnikowego (TTR).

Jest on umieszczony w kwadratowej obudowie, która ma otwory mocujące i metalową platformę do zainstalowania na grzejniku. Podłączenie przekaźnika półprzewodnikowego do linii sterujących i przełączanych odbywa się za pomocą zacisków gwintowanych.

Zasada działania

Przekaźnik półprzewodnikowy składa się z kilku bloków funkcjonalnych:

• Wejście sterujące. Na to wejście podawane jest napięcie sterujące. Może być zmienny lub stały, w zależności od przeznaczenia przekaźnika. Z reguły napięcie to ma niskie napięcie. Uruchamia galwaniczną jednostkę izolacyjną. W przypadku, gdy prąd sterujący jest zmienny, istnieje mostek prostowniczy z diodami i filtr wygładzający między wejściem a urządzeniem odsprzęgającym.
• Zablokować izolację galwaniczną. Jest on zbudowany na transoptorze i służy do przesyłania sygnału sterującego do przełącznika zasilania bez przenoszenia napięcia.
• Jednostka mocy oparta jest na tyrystorze, triaku lub tranzystorze służącym do przełączania napięcia stałego wysokiego napięcia. Wyjście sterujące tyrystora odbiera napięcie z fotodetektora transoptora. Pod działaniem tego otwiera odpowiednie złącze pn, a wyłącznik zasilania zamyka obwód obciążenia.
• Obwód zabezpieczający klucz mocy zastosowany na warystorze ma na celu ochronę tyrystora przed przeciążeniem.

Ponieważ półprzewodnik mocy przenosi dość duże prądy, często jest instalowany na chłodnicy, która usuwa nadmiar ciepła.

Rodzaje klasyfikacji przekaźników półprzewodnikowych

1. Według rodzaju napięcia, które może dojeżdżać.

Przekaźnik półprzewodnikowy AC w ​​obwodach jednofazowych:

• kiedy trzeba uwzględnić obciążenia typu rezystancyjnego lub indukcyjności;
• w przypadku obwodów trójfazowych połączonych "gwiazdą" lub "trójkątem", w przypadku gdy każda faza jest połączona z własnym przekaźnikiem.

TTP, który zarządza siecią trójfazową:

• w takim obwodzie można podłączyć i odłączyć tylko rezystancyjny charakter obciążenia;
• w tym samym czasie wszystkie rodzaje przełączania trzech faz dojeżdżają do pracy.

Przekaźniki półprzewodnikowe DC:

• To urządzenie jest dobre do zarządzania takim ładunkiem działającym na prąd stały.

2. W zależności od zakresu napięcia elektrycznego występującego w sekcji mocy może działać urządzenie przełączające.

TTR zachodzi na standardową zmianę napięcia:

• kiedy trzeba kontrolować prądy przemienne, osiągając do 380 V wielkości napięcia.

Przekaźnik półprzewodnikowy, który może przełączać w zakresie prądów o stałej biegunowości:

• dla sterowania w zakresie od 20 do 250 V.

W zależności od tego, który sygnał jest kontrolowany:

• prąd stały o napięciu od 3 do 32 V;
• przemienny typ prądu o wartości napięcia od 90 do 250 V;
• gdy rezystor obwodu obciążenia jest wymieniany rezystancja (tryb ręczny);
• sterowanie przekaźnikiem półprzewodnikowym z sygnałem analogowym o wartości do 10 V.

3. Zgodnie z zasadą przełączania.

TTR, w którym stosowana jest kontrola przejścia przez zero:

• możliwe jest przełączanie obciążeń typu rezystora: lampy żarowe, elementy do ogrzewania;
• przełączanie pojemności: systemy filtrów, które wykonują funkcję wygładzania itp .;
• podłączyć małe obciążenie indukcyjne: solenoidy, zawory elektromagnetyczne.

Przekaźnik półprzewodnikowy tego typu pozwala wygładzić prąd początkowego wzrostu i zmniejszyć zakłócenia elektromagnetyczne, co zmniejsza zużycie przyłączonego obciążenia.

TTR włączaj natychmiast (losowo):

• nadaje się do ładowania elementów grzejnych, żarówek wolframowych;
• przełącza obciążenia indukcyjne: silniki elektryczne małej mocy, transformatory.

TTR do sterowania trybem fazy

Służy ona nie tylko do przełączania, ale także do zmiany napięcia w obwodzie obciążenia:

• pozwala regulować moc elementów typu ogrzewania;
• Możesz zmienić jasność żarówek;
• pozwala kontrolować prędkość silnika.

Co musisz wiedzieć, wybierając przekaźnik

Ponieważ działanie elementów półprzewodnika (przełączników mocy) powoduje straty elektryczne, znajduje to odzwierciedlenie w ich intensywnym nagrzewaniu. Gdy temperatura wzrasta, zmniejsza się zdolność urządzenia do przepuszczania prądu. Określony przekaźnik może dostarczyć swoje parametry techniczne, gdy jest rozgrzany do 40 stopni. Przy 65 stopniach wydajność przełączania TTP gwałtownie spada, a dalsze ogrzewanie prowadzi do jego awarii. Dlatego wybierając przekaźnik półprzewodnikowy dla obciążenia, należy go przyjąć z bieżącym marginesem. A w obwodach dużej mocy TTR powinien być umieszczony na grzejnikach, a układy chłodzenia wymuszonego powinny być rozmieszczone.

Ponadto, przy podłączaniu dowolnego obciążenia w pierwszym momencie czasu, pojawiają się prądy uderzeniowe, które są kilka razy, a czasami o rząd wielkości wyższe niż nominalne.

Charakterystyka obciążenia wyjściowych przekaźników prądu

Podczas podłączania przekaźnika półprzewodnikowego do obciążenia musisz znać charakterystykę tego ostatniego:

• obciążenia czynne (nagrzewnice TEN) powodują nieznaczne skoki prądu, można je wypoziomować za pomocą TTR, gdzie włączenie wynosi zero;
• lampy żarowe i halogenowe, w których przepływa od 7 do 12 razy więcej prądu niż prąd znamionowy;
• lampy fluorescencyjne na czas do 10 sekund dają tętnienie prądu 5 razy wyższe niż nominalne, a nawet rząd wielkości;
• lampy rtęciowe przez okres do pięciu minut mogą przeciążyć obwód prądami przecenionymi 3 razy;
• Przekaźniki elektromagnetyczne przemiennego prądu na okres do dwóch okresów przechodzą skoki od 3 do 10 razy;
• prąd w cewkach solenoidu o 1-2 rzędy wielkości wyższy niż nominalny ułamek sekundy;
• silniki elektryczne w ciągu pół sekundy zwiększają prąd do 10 razy;
• urządzenia o wysoce indukcyjnym charakterze z rdzeniami nasycającymi (transformatory, gdy są w stanie jałowym) są włączone w fazę napięcia zerowego, prąd osiąga wzrosty do 20 lub nawet 40 razy dłużej niż wartość nominalna w czasie 0,05-0,20 sekundy;
• gdy obciążenia pojemnościowe w fazie wynoszą około 90 stopni, prąd przekracza wartość nominalną o 20-40 razy w czasie do 10 milisekund.

Przekaźnik półprzewodnikowy zrób to sam

Podczas montażu obwodu przekaźnikowego w domu, najważniejsze jest uwzględnienie prądów wstrząsowych podłączonego obciążenia oraz wybór tyrystorów i triaków odpowiedniego marginesu mocy.

W pozostałej części obwodu przekaźnika należy postępować zgodnie z zaleceniami:

• do przełączania małych prądów przemiennych lepiej jest używać triaków, dużych tyrystorów;
• do zainstalowania warystora lub diody zabezpieczającej, aby chronić równolegle do niego przełącznik zasilania (przy przełączaniu obciążeń indukcyjnych);
• przed mostek diodowy umieścić rezystory ograniczające prąd na wejściu obwodu sterującego;
• Po kolei transoptor musi ustawić rezystancję ograniczającą prąd, równolegle - kondensator wygładzający.

Zalety przekaźników półprzewodnikowych

TTP nie jest nieporęcznym urządzeniem, zajmującym dużą przestrzeń. Nie ma również mechanicznie ruchomych części, co znacznie zwiększa jego niezawodność w porównaniu do systemów elektromagnetycznych. Ponadto przekaźnik zapewnia:

• szybkie przełączanie;
• nieistotny poziom hałasu w momencie połączenia obciążenia;
• niskie zużycie energii;
• brak wyładowań łukowych wewnątrz obudowy;
• odporność na wibracje.