Polovodičová relé: typy, praktické použití, schémata zapojení

Darlingtonův tranzistor

Při velmi silném zatížení může zátěží protékat proud až několik ampérů.
Pokud je zátěž velmi silná, může proud procházející zátěží dosáhnout několika ampérů. U výkonných tranzistorů může být faktor $\beta$ následující.
může být nedostatečná. (Zejména, jak vidíte v tabulce, pro výkonné tranzistory.
(Jak vidíte v tabulce, u výkonných tranzistorů je faktor $\beta$ již malý.)

V tomto případě lze použít kaskádu dvou tranzistorů. První
První tranzistor řídí proud, který otevírá druhý tranzistor. Tento
se nazývá Darlingtonův obvod.

V tomto obvodu se násobí koeficienty $\beta$ dvou tranzistorů, což znamená, že
umožňuje dosáhnout velmi vysokého poměru přenosu proudu.

Aby se zvýšila rychlost vypínání tranzistorů, je možné připojit každý tranzistor
emitoru a báze s rezistorem.

Odpory musí být dostatečně velké, aby neovlivňovaly proud.
základna - zářič. Typické hodnoty jsou 5...10kΩ pro napětí 5...12V.

Darlingtonovy tranzistory jsou k dispozici jako samostatné zařízení. Příklady
Tyto tranzistory jsou uvedeny v následující tabulce.

Model	$\beta$	$\max\ I_{k}$	$\max\ V_{ke}$
KT829B	750	8 А	60 В
BDX54C	750	8 А	100 В

V opačném případě zůstává provoz spínače stejný.

Ovladač tranzistoru s polním efektem

Pokud chcete k n-kanálovému tranzistoru připojit zátěž, je třeba
mezi odtokem a zemí existuje řešení. Můžete použít hotový
čip - ovladač horního ramene. Nahoru, protože tranzistor
nahoře.

K dispozici jsou také ovladače pro horní i dolní rameno současně (např,
IR2151) pro vytvoření obvodu push-pull, ale pro jednoduché spínání zátěže
není vyžadováno. To je nutné, pokud náklad nelze ponechat
Břemeno nemůže zůstat "viset ve vzduchu" a musí být vytaženo na zem.

Podívejme se na obvod ovladače horního ramene na příkladu IR2117.

Obvod není příliš složitý a použití ovladače umožňuje většinu
aby byl tranzistor využit co nejefektivněji.

Ochrana proti stejnosměrnému šumu

Dělené napájení

Jedním z nejlepších způsobů ochrany před stejnosměrným rušením je napájení napájecích a logických obvodů z oddělených zdrojů: z dobrého nízkošumového zdroje pro mikrokontrolér a moduly/senzory a z odděleného zdroje pro napájení. Samostatná zařízení mají někdy samostatnou baterii pro logické napájení a samostatný vysoce výkonný zdroj pro výkonovou část, protože je důležitá stabilita a spolehlivost.

Obvody stejnosměrného jiskření

Když se kontakty v obvodu napájení indukční zátěže otevřou, vznikne indukční ráz, který prudce zvýší napětí v obvodu do té míry, že mezi kontakty relé nebo spínače může vzniknout elektrický oblouk (jiskra). Oblouk není dobrý - vypaluje kovové částečky kontaktů, takže se opotřebovávají a nakonec jsou nepoužitelné. Takový skok v obvodu vyvolává elektromagnetické přepětí, které může způsobit vážné poruchy v elektronickém zařízení a vést k poruchám nebo dokonce k poruchám! Nejnebezpečnější je, že indukční zátěží může být samotný vodič: pravděpodobně jste viděli, jak v místnosti jiskří obyčejný vypínač. Žárovka není induktivní zátěž, ale vodič, který k ní vede, induktivní je.

Pro ochranu proti indukčnímu vyzařování ve stejnosměrném obvodu se paralelně se zátěží a co nejblíže k zátěži instaluje jednoduchá dioda. Dioda jednoduše zkratuje výstup a to je vše:

Kde VD je ochranná dioda, U1 je spínač (tranzistor, relé) a R a L schematicky představují induktivní zátěž.

Dioda se MUSÍ použít při ovládání indukční zátěže (elektromotor, elektromagnet, ventil, cívka relé) pomocí tranzistoru, tj. takto:

Při řízení signálem PWM se doporučuje používat rychlé diody (např. řada 1N49xx) nebo Schottkyho diody (např. řada 1N58xx), přičemž maximální proud diody musí být větší nebo roven maximálnímu proudu zátěže.

Filtry

Pokud je napájecí část napájena ze stejného zdroje jako mikrokontrolér, je rušení napájení nevyhnutelné. Nejjednodušší způsob, jak ochránit MC před takovým šumem, je použít napájecí kondenzátory co nejblíže MC: 6,3V 470 uF (µF) elektrolyt a 0,1-1 µF keramika, které vyhladí krátké napěťové propady. Mimochodem, elektrolyt s nízkým ESR tento úkol zvládne co nejlépe.

Ještě lépe filtruje šum LC filtr složený z induktoru a kondenzátoru. Cívka by měla mít jmenovitou hodnotu přibližně 100-300 µH a saturační proud větší než proud zátěže za filtrem. Kondenzátor je elektrolytový s kapacitou 100-1000 uF, v závislosti na odběru zátěžového proudu za filtrem. Čím blíže k zátěži, tím lépe:

Více informací o výpočtu filtru najdete zde.

Klasifikace polovodičových relé

Protože oblastí použití relé je mnoho a jsou různorodé, může se konstrukce relé značně lišit v závislosti na potřebách konkrétního automatizačního obvodu. Polovodičová relé se dělí podle počtu připojených fází, typu pracovního proudu, konstrukčních vlastností a typu řídicího obvodu.

Podle počtu připojených fází

Polovodičová relé se používají v domácí i průmyslové automatizaci s provozním napětím 380 V.

Proto se tyto polovodičové součástky v závislosti na počtu fází dělí na:

• jednofázové;
• třífázové.

Jednofázové odporové teploměry umožňují proudy 10-100 nebo 100-500 A. Ovládají se pomocí analogového signálu.

U třífázových relé se doporučuje připojit vodiče v různých barvách, aby se při instalaci zařízení mohly správně spojit.

Třífázová polovodičová relé jsou schopna přenášet proudy v rozsahu 10-120 A. Jejich konstrukce předpokládá reverzibilní princip činnosti, který zajišťuje spolehlivou regulaci několika elektrických obvodů současně.

K pohonu asynchronních motorů se často používají třífázové odporové snímače. Vzhledem k vysokým rozběhovým proudům jsou v řídicím obvodu motoru zabudovány vysokorychlostní pojistky.

Podle typu provozního proudu

Polovodičová relé nelze nastavit ani přeprogramovat, takže mohou normálně pracovat pouze v určitém rozsahu elektrických parametrů sítě.

V závislosti na potřebách lze odporové teploměry ovládat elektrickými obvody se dvěma typy proudu:

• DC;
• AC.

Podobně lze odporové teploměry klasifikovat podle typu činného napětí zátěže. Většina relé v domácích spotřebičích pracuje se střídavými parametry.

Stejnosměrný proud se v žádné zemi na světě nepoužívá jako hlavní zdroj elektrické energie, a proto mají relé tohoto typu úzký okruh použití.

Stejnosměrná zařízení jsou vysoce spolehlivá a k regulaci používají napětí 3-32 V. Odolávají širokému rozsahu teplot (-30...+70 °C), aniž by se výrazně změnily jejich vlastnosti.

Střídavá relé mají řídicí napětí 3-32 V nebo 70-280 V. Vyznačují se nízkým elektromagnetickým rušením a vysokou rychlostí odezvy.

Podle návrhu

Polovodičová relé se často montují do běžných domovních rozvaděčů, takže mnoho modelů má zásuvku pro montáž na lištu DIN.

Kromě toho jsou mezi odporovým teploměrem a montážním povrchem umístěny speciální chladiče. Ty umožňují chladit zařízení při vysokém zatížení a zároveň zachovat jeho výkon.

Relé se obvykle připevňuje na lištu DIN pomocí držáku na lištu DIN, který má navíc funkci odvádět přebytečné teplo během provozu.

Mezi relé a chladič se doporučuje nanést tepelnou pastu, aby se zvýšila kontaktní plocha a odvod tepla. Existují také odporové teploměry, které jsou určeny k upevnění na stěnu pomocí běžných šroubů.

Podle typu řídicího obvodu

Princip činnosti nastavitelného relé nevyžaduje, aby vždy fungovalo okamžitě.

Výrobci proto vyvinuli několik schémat řízení odporových teploměrů, která se používají v různých aplikacích:

1. Nulová kontrola. Tento typ polovodičového řízení relé pracuje pouze při hodnotě napětí 0. Používá se v zařízeních s kapacitní, odporovou (topná tělesa) a slabě induktivní (transformátory) zátěží.
2. Okamžité. Používá se, pokud musí relé při přivedení řídicího signálu náhle sepnout.
3. Fáze. Slouží k řízení výstupního napětí změnou parametrů řídicího proudu. Používá se k plynulé změně stupně vytápění nebo osvětlení.

Polovodičová relé se liší v mnoha dalších, méně důležitých parametrech.

Při nákupu odporového snímače je proto důležité znát zapojení připojovaného zařízení, abyste pro něj získali nejvhodnější řídicí zařízení.

Je nutné zajistit výkonovou rezervu, protože životnost relé se při častém přetěžování rychle vyčerpá.

Označení a typy

Proudové hlídací relé je zařízení, které reaguje na náhlé změny hodnoty vstupujícího elektrického proudu a v případě potřeby vypne napájení určitého spotřebiče nebo celého napájecího systému. Je založen na principu porovnávání vnějších elektrických signálů a okamžitě reaguje, pokud neodpovídají provozním parametrům zařízení. Používá se k pohonu generátoru, čerpadla, motoru automobilu, obráběcích strojů, domácích spotřebičů atd.

Existují takové typy stejnosměrných a střídavých spotřebičů:

1. Středně pokročilý;
2. Ochranný;
3. Měření;
4. Tlak;
5. Čas.

Mezipřístroj nebo nadproudové relé (RTM, PST 11M, PC-80M, REO-401) se používá k otevření nebo uzavření obvodů v určité elektrické síti při dosažení určité hodnoty proudu. Nejčastěji se používá v bytech nebo rodinných domech ke zvýšení ochrany domácího vybavení před přepětím a proudovými rázy.

Princip činnosti tepelného nebo bezpečnostního zařízení je založen na regulaci kontaktní teploty určitého spotřebiče. Slouží k ochraně spotřebičů před přehřátím. Pokud se například přehřeje žehlička, takový senzor automaticky vypne napájení a po vychladnutí spotřebiče jej opět zapne.

Statické nebo měřicí relé (SIR) pomáhá sepnout kontakty obvodu, pokud je v něm přítomno určité množství elektrického proudu. Jeho hlavním účelem je porovnávat dostupné parametry sítě s požadovanými a rychle reagovat na jejich změny.

Tlakový spínač (RPI-15, 20, RPZ-1M, FQS-U, FLU atd.) je potřebný pro kontrolu kapaliny (voda, olej, olej), vzduchu atd. Slouží k vypnutí čerpadla nebo jiného zařízení při dosažení nastaveného tlaku. Často se používá ve vodovodních systémech a autoservisech.

Relé s časovým zpožděním (výrobce EPL, Danfoss a modely PTB) jsou nezbytná pro řízení a zpoždění reakce určitých zařízení při zjištění úniku proudu nebo jiných poruch v síti. Tato reléová ochranná zařízení se používají jak v domácnosti, tak v průmyslu. Zabraňují předčasnému vzniku poruchy, vypnutí proudových chráničů (tzv. diferenčních relé) a jističů. Jejich instalační schéma je často kombinováno s principem začlenění bezpečnostních zařízení a difuzorů do sítě.

Kromě toho existují také elektromagnetická napěťová a proudová relé, mechanická relé, polovodičová relé atd.

Polovodičové relé je jednofázové zařízení pro spínání velkých proudů (od 250 A), které zajišťuje galvanickou ochranu a oddělení elektrických obvodů. Ve většině případů se jedná o elektronické zařízení určené k rychlé a přesné reakci na problémy v síti. Další výhodou je, že takové proudové relé lze vyrobit ručně.

Podle konstrukce se relé dělí na mechanická a elektromagnetická a nyní, jak bylo uvedeno výše, na elektronická. Mechanické relé lze použít v různých provozních podmínkách, nevyžaduje složité zapojení, je odolné a spolehlivé. Zároveň však není dostatečně přesný. Proto se dnes většinou používají jeho modernější elektronické protějšky.

Hlavní typy relé a jejich účel

Výrobci konfigurují moderní spínací zařízení tak, aby k aktivaci došlo pouze za určitých podmínek, např. při zvýšení proudu tekoucího na vstupní svorky kogeneračního zdroje. Níže se stručně podíváme na hlavní typy solenoidů a jejich účel.

Elektromagnetická relé

Elektromagnetické relé je elektromechanické spínací zařízení založené na působení magnetického pole vytvořeného proudem ve statické cívce na kotvu. Tento typ CG se vlastně dělí na elektromagnetické (neutrální), které reagují pouze na hodnotu proudu přiváděného do vinutí, a polarizované, jejichž činnost závisí jak na hodnotě proudu, tak na polaritě.

Princip činnosti elektromagnetické cívky

Elektromagnetická relé používaná v průmyslových aplikacích jsou na pomezí mezi silnoproudými zařízeními (magnetické spouštěče, stykače atd.) a slaboproudými zařízeními. Nejčastěji se používá v řídicích obvodech.

AC relé

Název napovídá, že tento typ relé se aktivuje, když se na cívku přivede střídavý proud o určité frekvenci. Toto spínací zařízení pro střídavé proudy se skládá z tyristoru, usměrňovacích diod a řídicích obvodů s fázovou regulací nebo bez ní. Střídavá relé mohou být vyrobeny jako moduly založené na transformátorové nebo optické izolaci. Tato střídavá relé se používají ve střídavých sítích s maximálním napětím 1,6 kV a průměrným zatěžovacím proudem až 320 A.

Mezilehlé relé 220 V

Někdy není provoz sítě a spotřebičů možný bez použití mezilehlého relé 220 V. Obvykle se tento typ relé používá v případech, kdy je třeba rozepnout nebo rozepnout různě orientované kontakty v obvodu. Například při použití svítidla s pohybovým čidlem je jeden vodič připojen k čidlu a druhý vede napájení do svítidla.

Střídavá relé jsou široce používána v průmyslových zařízeních a domácích spotřebičích.

Funguje to takto:

1. proud je přiváděn do prvního spínacího zařízení;
2. z kontaktů prvního spínače střídavého proudu teče proud do dalšího relé, které má vyšší charakteristiky než předchozí a je schopno zpracovávat proudy o vysokých hodnotách.

Relé jsou rok od roku účinnější a kompaktnější.

Funkce miniaturního relé AC 220V jsou velmi univerzální a jsou široce používány jako pomocné zařízení v nejrůznějších aplikacích. Tento typ CHP se používá v případě, že hlavní relé není schopno plnit svůj úkol nebo v případě velkého počtu řízených sítí, které již hlavní jednotka nemůže zvládnout.

Mezipřepínač se používá v průmyslových a lékařských zařízeních, dopravních prostředcích, chladicích zařízeních, televizorech a dalších domácích spotřebičích.

Stejnosměrná relé

Stejnosměrná relé se dělí na neutrální a polarizovaná. Rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že polarizovaná stejnosměrná relé jsou citlivá na polaritu přiváděného napětí. Kotva spínacího zařízení mění směr pohybu v závislosti na polaritě napájecího napětí. Neutrální stejnosměrná elektromagnetická relé jsou nezávislá na polaritě napětí.

Stejnosměrná elektromagnetická relé se používají hlavně v případech, kdy není možné je připojit ke střídavé síti.

Čtyřpinové automobilové relé

Nevýhodou stejnosměrných elektromagnetů je nutnost napájení a vyšší cena ve srovnání se střídavými elektromagnety.

Toto video ukazuje schéma zapojení a vysvětluje, jak funguje 4kontaktní relé:

Podívejte se na toto video na YouTube

Elektronické relé

Elektronické řídicí relé ve schématu zapojení

Poté, co jsme zjistili, co je to proudové relé, podívejme se na elektronický typ tohoto zařízení. Konstrukce a činnost elektronických relé je v podstatě stejná jako u elektromechanických CG. Elektronické zařízení však k plnění potřebných funkcí využívá polovodičovou diodu. V moderních vozidlech většinu funkcí relé a spínačů vykonávají elektronické řídicí jednotky relé a v současné době není možné se jich zcela zbavit. Například elektronická reléová jednotka umožňuje sledovat spotřebu energie, monitorovat napětí na svorkách baterie, ovládat systém osvětlení atd.

Princip polovodičového relé

Obr. 3. Schéma činnosti polovodičového relé. Ve vypnuté poloze, kdy je na vstupu 0 V, polovodičové relé zabraňuje průtoku proudu zátěží. V zapnuté poloze je na vstupu napětí, zátěží protéká proud.

Základní prvky regulovaného vstupního obvodu střídavého proudu.

1. Proudový regulátor udržuje proud na konstantní hodnotě.
2. K převodu střídavého signálu na stejnosměrný se používá půlperiodický můstek a kondenzátory na vstupu jednotky.
3. Je v něm zabudován optočlen, přivádí se napájecí napětí a protéká jím vstupní proud.
4. Spouštěcí obvod slouží k řízení světelné emise vestavěného optočlenu, pokud je vstupní signál přerušen, přestane výstupem protékat proud.
5. Sériově uspořádané odpory v obvodu.

V polovodičových relé se používají dva běžné typy optočlenů, triak a tranzistor.

Výhodou triaku je zapojení spouštěcího obvodu a jeho ochrana proti rušení. Nevýhodou je vysoká cena a potřeba vysokého vstupního proudu do zařízení pro spínání výstupu.

Obr. 4. Schéma relé s triakem.

Tyristor - nepotřebuje ke spínání výstupu velkou hodnotu proudu. Nevýhodou je, že spouštěcí obvod není izolovaný, a proto je v něm více prvků a ochrana proti rušení je slabá.

Obrázek 5. Schéma tyristorového relé.

Obr. 6. Vzhled a uspořádání prvků v konstrukci tranzistorem řízeného polovodičového relé.

Princip činnosti polovodičového relé SCR s půlperiodovým řízením

Pokud relé protéká proud pouze jedním směrem, sníží se hodnota výkonu až o 50 %. Aby se tomuto jevu zabránilo, používají se na výstupu dva paralelně zapojené SCR (katoda je připojena k anodě druhého).

Obrázek 7. Schéma principu půlperiodické regulace SCR

Spínací typy polovodičových relé

1. Řízení spínacího děje při průchodu proudu nulou.

Obrázek č. 8. Spínání relé při překročení nulového proudu.

Používá se pro odporové zátěže v řídicích a monitorovacích systémech pro topná zařízení. Použití s nízkou indukční a kapacitní zátěží.

1. Fázové řízení polovodičového relé

Obrázek 9. Schéma fázového řízení.

Klíčové údaje pro výběr polovodičových relé

• Proud: zatížení, rozběhový proud, jmenovitý proud.
• Typ zátěže: indukčnost, kapacita nebo odporová zátěž.
• Typ napětí obvodu: střídavé nebo stejnosměrné.
• Typ řídicího signálu.

Doporučení pro výběr relé a provozní aspekty

Hlavním faktorem, který určuje výběr, je aktuální zatížení a jeho charakter. Relé musí být vybráno s ohledem na proud, což zahrnuje zohlednění rozběhového proudu (musí být schopno odolat 10násobku proudu a 10 ms přetížení). Pro provoz ohřívače je jmenovitý proud vyšší než jmenovitý proud zátěže nejméně o 40 %. Pro provoz elektromotoru se doporučuje, aby proudová rezerva byla nejméně desetinásobkem jmenovitého proudu.

Orientační příklady výběru nadproudového relé

1. Zatížení činným výkonem, např. TEC - 30-40% rezerva.
2. Indukční motor, 10násobná proudová rezerva.
3. Žárovkové osvětlení - 12násobek současné rezervy.
4. Elektromagnetická relé, cívky - 4 až 10násobná rezerva.

Obr. №10. Příklady volby relé pro aktivní proudové zátěže.

Elektronická součástka v elektrických obvodech, jako je polovodičové relé, se stává povinným rozhraním v moderních obvodech a zajišťuje spolehlivou elektrickou izolaci mezi všemi zapojenými obvody.

Neváhejte přidat jakékoli připomínky nebo doplnění k článku, možná jsem něco přehlédl. Podívejte se prosím na mapu mých stránek, budu rád, pokud na nich najdete něco dalšího, co by vám mohlo být užitečné.

Poradenství při výběru

V důsledku elektrických ztrát ve výkonových polovodičových prvcích se polovodičová relé při spínání zátěže zahřívají. Tím je omezeno množství spínaného proudu. Teplota 40 stupňů Celsia nesnižuje výkon zařízení. Zahřátí nad 60 °C však výrazně snižuje přípustný spínací proud. V takovém případě může relé přejít do nekontrolovaného provozu a selhat.

Z tohoto důvodu je nutné použít chladiče, pokud jsou relé trvale provozována při svých jmenovitých proudech, a to zejména v aplikacích "heavy duty" (trvalé proudy přesahující 5 A). Pro vyšší zátěže, např. "indukční" zátěže (solenoidy, elektromagnety atd.), je vhodné volit zařízení s 2-4násobnou proudovou rezervou, v případě řízení indukčních motorů je nutná 6-10násobná proudová rezerva.

U většiny typů zátěží je sepnutí relé doprovázeno proudovým rázem s různou dobou trvání a amplitudou, jehož velikost je třeba zohlednit při výběru:

• Čistě aktivní zátěže (ohřívače) dávají nejmenší možné proudové špičky, které jsou při použití relé se spínáním "0" prakticky eliminovány;
• Žárovky, halogenové žárovky a výbojky mají při zapnutí proud 7...12násobek jmenovitého proudu;
• Zářivky dávají během prvních sekund (do 10 s) krátkodobé proudové špičky 5...10násobku jmenovitého proudu;
• rtuťové výbojky dávají během prvních 3-5 minut trojnásobné proudové přetížení..;
• Vinutí elektromagnetického relé na střídavý proud: proud 3...10násobek jmenovitého proudu po dobu 1-2 period;
• vinutí elektromagnetu: proud 10...20násobek jmenovitého proudu po dobu 0,05 - 0,1 s
• elektromotory: proud 5...10násobek jmenovitého proudu po dobu 0,2 - 0,5 s.
• vysoké induktivní zátěže s nasycenými jádry (transformátory bez zátěže) při spínání ve fázi nulového napětí: proud 20...40násobek jmenovitého proudu po dobu 0,05 - 0,2 s;
• Kapacitní zátěže při spínání ve fázi blízké 90°: proud 20...40násobek jmenovitého proudu po dobu desítek mikrosekund až desítek milisekund.

Bude zajímavé Jak používat fotoelektrické relé pro ulice osvětlení?

Schopnost odolat proudovému přetížení je charakterizována hodnotou "rázového proudu". Jedná se o amplitudu jednoho impulzu o dané délce trvání (obvykle 10 ms). U stejnosměrných relé je tato hodnota obvykle 2 až 3násobkem hodnoty maximálního přípustného stejnosměrného proudu, u tyristorových relé je tento poměr přibližně 10. Pro proudová přetížení s libovolnou dobou trvání lze předpokládat empirický vztah: zvyšování doby trvání přetížení o řád snižuje přípustnou amplitudu proudu. Výpočet maximálního zatížení je uveden v následující tabulce.

Tabulka pro výpočet maximální zátěže polovodičového relé.

Volba jmenovitého proudu pro konkrétní zátěž musí být rovnováhou mezi rezervou nad jmenovitým proudem relé a zavedením dalších opatření ke snížení rozběhových proudů (proudové omezovací odpory, tlumivky atd.).

Pro zvýšení odolnosti proti impulsnímu šumu je paralelně ke spínacím kontaktům umístěn vnější obvod tvořený sériově zapojeným rezistorem a kapacitou (RC-řetězec). Aby se zvýšila ochrana proti přepětí na straně zátěže, musí být ke každé fázi polovodičového relé paralelně připojeny varistory.

Schéma zapojení polovodičového relé.

Při spínání indukční zátěže je použití varistorů povinné. Volba požadované hodnoty varistoru závisí na napájecím napětí zátěže a vypočítá se podle vzorce: U varistor = (1,6...1,9)xUload.

Typ varistoru se určuje na základě specifických výkonnostních charakteristik zařízení. Nejoblíbenější domácí varistory jsou sériové: СН2-1, СН2-2, ВР-1, ВР-2. Polovodičové relé zajišťuje dobré galvanické oddělení vstupních a výstupních obvodů i proudových obvodů od součástí zařízení, takže nejsou nutná žádná další opatření k oddělení obvodů.

Polovodičové relé vlastníma rukama

Části a tělo

• F1 je pojistka 100 mA.
• S1 - Jakýkoli spínač s nízkou spotřebou energie.
• C1 - Kondenzátor 0,063 uF 630 V.
• C2 - 10 - 100 uF 25 V.
• C3 - 2,7 nF 50 V.
• C4 - 0,047 uF 630 V.
• R1 - 470 kOhm 0,25 V.
• R2 - 100 ohmů 0,25 wattu.
• R3 - 330 ohmů 0,5 wattu.
• R4 - 470 ohmů 2 watty.
• R5 - 47 ohmů 5 wattů.
• R6 - 470 ohmů 0,25 wattu.
• R7 - varistor TVR12471 nebo podobný.
• R8 - zatížení.
• D1 - libovolný diodový můstek pro napětí nejméně 600 V nebo sestavený ze čtyř samostatných diod, například 1N4007.
• D2 je 6,2voltový stabilitron.
• D3 je dioda 1N4007.
• T1 je triak BT138-800.
• LED1 je jakákoli signální LED.

Moderní elektrotechnika a elektronika se stále více odklání od mechanických součástí, které jsou velké a podléhají rychlému opotřebení. Jednou z oblastí, kde je to nejvíce patrné, jsou elektromagnetická relé. Každý ví, že i to nejdražší relé s platinovými kontakty dříve či později selže. A klikání při přepínání může být nepříjemné. Proto průmysl aktivně vyrábí speciální polovodičová relé.

Taková polovodičová relé lze použít téměř kdekoli, ale v současné době jsou stále velmi drahá. Proto má smysl si ho sestavit sám. Zejména jejich schémata jsou jednoduchá a přímočará. Polovodičové relé funguje stejně jako standardní mechanické relé - můžete použít nízké napětí ke spínání vyššího napětí.

Dokud není na vstupu (na levé straně obvodu) žádné stejnosměrné napětí, je fototranzistor TIL111 otevřený. Pro zvýšení ochrany proti falešným poplachům je báze TIL111 přivedena k emitoru přes 1M rezistor. Báze tranzistoru BC547B bude mít vysoký potenciál, a zůstane tedy otevřená. Kolektor zkratuje řídicí elektrodu tyristoru TIC106M do mínusu a ten zůstává v sepnuté poloze. Usměrňovacím diodovým můstkem neprotéká žádný proud a zátěž je vypnutá.

Při určitém vstupním napětí, například 5 V, se dioda uvnitř TIL111 rozsvítí a aktivuje fototranzistor. Tranzistor BC547B se uzavře a tyristor se otevře. Tím vznikne dostatečně velký úbytek napětí přes rezistor 330 Ohmů pro přepnutí triaku TIC226 do polohy zapnuto. Úbytek napětí na triaku je v tomto bodě pouze několik voltů, takže zátěží protéká téměř celé střídavé napětí.

Triak je pulzně chráněn kondenzátorem 100 nF a rezistorem 47 ohmů. Aby polovodičové relé mohlo stabilně spínat při různých řídicích napětích, byl přidán tranzistor BF256A. Funguje jako zdroj proudu. Pro ochranu obvodu v případě nesprávné polarity je osazena dioda 1N4148. Tento obvod lze použít v různých aplikacích s výkonem až 1,5 kW, pokud tyristor připevníte k velkému chladiči.

Jak funguje startovací relé

Navzdory velkému počtu patentovaných výrobků různých výrobců jsou obvody a principy činnosti startovacích relé téměř identické. Pokud pochopíte princip jejich fungování, můžete závadu najít a opravit sami.

Schéma zapojení a připojení ke kompresoru

Schéma zapojení relé má dva vstupy z napájecího zdroje a tři výstupy do kompresoru. Jeden vstup (obvykle nulový) prochází přímo.

Druhý vstup (konvenčně fáze) uvnitř jednotky je rozdělen na dvě části:

• První jde přímo do provozního vinutí;
• Druhý prochází přes oddělovací kontakty ke startovacímu vinutí.

Pokud relé nemá polohu uložení, je důležité, abyste při připojování ke kompresoru neudělali chybu v pořadí kontaktů. Běžné metody určování typů vinutí na internetu pomocí měření odporu nejsou obecně správné, protože u některých motorů je odpor startovacího a pracovního vinutí stejný.

Schéma zapojení startovacího relé může být v závislosti na výrobci mírně upraveno. Obrázek ukazuje schéma zapojení tohoto zařízení v chladničce Orsk.

Proto je nutné najít dokumentaci nebo rozebrat kompresor chladničky, abyste pochopili přiřazení pinů.

To lze provést i v případě, že se v blízkosti výstupů nacházejí symbolické identifikátory:

• "S" - začátek navíjení;
• "R" - provozní vinutí;
• "C" - společný výstup.

Relé se liší způsobem montáže na rám chladničky nebo na kompresor. Mají také odlišné proudové charakteristiky, takže při jejich výměně je třeba zvolit zcela identické zařízení, nejlépe stejného modelu.

Uzavírání kontaktů pomocí indukční cívky

Elektromagnetické startovací relé funguje na principu sepnutí kontaktu, který přenáší proud přes startovací cívku. Cívka elektromagnetu, která je zapojena do série s hlavním vinutím motoru, je základním ovládacím prvkem zařízení.

Při spuštění kompresoru, kdy je rotor statický, protéká elektromagnetickým ventilem velký rozběhový proud. To vytváří magnetické pole, které pohybuje jádrem (kotvou) s vodivou lištou, která uzavírá kontakt startovacího vinutí. Rotor začne zrychlovat.

Se zvyšujícími se otáčkami rotoru klesá proud protékající cívkou, což způsobuje pokles napětí magnetického pole. Vyrovnávací pružina nebo gravitace způsobí, že se jádro vrátí do původní polohy a kontakt se rozepne.

Na krytu relé s indukční cívkou je šipka nahoru, která označuje správnou polohu zařízení v prostoru. Pokud je umístěn jinak, kontakty se gravitačně nerozpojí.

Motor kompresoru běží nadále v režimu údržby rotoru, přičemž proud prochází provozním vinutím. Příště relé sepne až po zastavení rotoru.

Řízení proudu pomocí pozistoru

Relé moderních chladniček často používají pozistor, typ tepelného odporu. Pro toto zařízení existuje teplotní rozsah, pod nímž vede proud se zanedbatelným odporem a nad nímž odpor prudce vzroste a obvod se rozpojí.

U startovacího relé je pozistor integrován do obvodu vedoucího ke startovacímu vinutí. Odpor tohoto prvku je při pokojové teplotě zanedbatelný, takže při spuštění kompresoru proud teče bez překážek.

Vzhledem k odporu se pozistor postupně zahřívá a při dosažení určité teploty obvod rozpojí. Chladí se až po odpojení kompresoru od napětí a opětovném zapnutí motoru.

Pozistor má tvar nízkého válce, proto jej profesionální elektrikáři často nazývají "peletka".

Polovodičové relé s fázovým posunem

Ačkoli polovodičová relé mohou provádět přímé spínání zátěže při průchodu nulou, mohou také vykonávat mnohem složitější funkce pomocí digitálních logických obvodů, mikroprocesorů a paměťových modulů. Další vynikající aplikací polovodičového relé jsou stmívače lamp, ať už v domácnosti, na výstavě nebo na koncertě.

Polovodičová relé s nenulovým zapínáním (okamžité zapnutí) se na rozdíl od výše uvedeného nulového přechodu SSR zapínají okamžitě po přivedení vstupního řídicího signálu a čekají na další nulový bod sinusového průběhu střídavého proudu. Toto náhodné spínání se používá v odporových zařízeních, jako jsou stmívače světelných zdrojů, a v zařízeních, kde je třeba zátěž přivést pouze na malou část střídavého cyklu.

Jaké jsou speciální funkce?

Při vývoji polovodičového relé byly eliminovány obloukové výboje nebo jiskry při rozepínání/zapínání kontaktní skupiny. Díky tomu je životnost zařízení několikanásobně delší. Pro srovnání, nejlepší standardní (kontaktní) výrobky jsou navrženy tak, aby vydržely až 500 000 spínacích cyklů. Dotyčné odporové teploměry taková omezení nemají.

Náklady na polovodičová relé jsou vyšší, ale jednoduchý výpočet ukazuje, že jsou výhodná. Důvodem jsou následující faktory - úspora energie, dlouhá životnost (spolehlivost) a dostupnost čipového řízení.

Výběr je dostatečně velký, aby odpovídal danému úkolu a aktuálním nákladům. K dispozici jsou malé jednotky pro instalaci do domácích obvodů i výkonné jednotky pro řízení motorů.

Jak již bylo uvedeno, odporové snímače se liší typem spínaného napětí - mohou být dimenzovány na stejnosměrné nebo střídavé napětí I. To je třeba vzít v úvahu při výběru.

Následuje seznam nejdůležitějších vlastností polovodičových elektroinstalačních systémů.

Mezi zvláštnosti polovodičových modelů patří citlivost zařízení na zatěžovací proudy. Pokud tento parametr překročí přípustnou normu 2-3krát nebo více, výrobek se rozpadne.

Aby se takový problém během provozu nevyskytl, je důležité pečlivě přistupovat k procesu instalace a instalovat ochranná zařízení v klíčovém obvodu. Důležité je také používat spínače s provozními proudy dvakrát až třikrát vyššími, než je jejich proudová zatížitelnost.

To však není vše.

Kromě toho je důležité dávat přednost spínačům s provozním proudem dvakrát až třikrát vyšším, než je proudová zatížitelnost. Ale je toho víc.

Pro zvýšení ochrany by měly být v obvodu instalovány pojistky nebo jističe (třída "B").