Корзина
160 отзывов
Контакты
Процион
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или физического лица-предпринимателя.
+380630449595
+380960449595
Михаил
УкраинаДнепропетровская областьДнепрТополь 2 дом 40
096 044 95 95
Карта

О твердотельных реле просто и доступно.

О твердотельных  реле просто и доступно.

Ознакомительная статься о твердотельных реле и принципах работы.

Твердотельное реле (ТТР) или в международном  варианте Solid State Relay (SSR)

Что это такое? Из названия понятно что это реле для коммутирования нагрузки, только не механическое с воздушным диэлектриком, а электронный ключ.

Преимущества твердотельных реле по сравнению с электромеханическими реле и контакторами:

Высокая надежность, обусловленная отсутствием механических контактов, подтверждается высокой наработкой на отказ;

Неизменные характеристики в течение всего срока службы;

большая износостойкость, составляющая не менее 10 млрд переключений, что в 1000 раз больше, чем лучшие образцы электромеханических реле

Отсутствие  дребезга контактов, искр и электрической дуги при коммутации, что значительно снижает внутрисхемный уровень помех в аппаратуре и обеспечивает стабильность её работы;

Отличные характеристики  изоляционных свойств между управляющими и силовыми цепями (до 4 кВ), высокое сопротивление изоляции корпуса;

Низкое энергопотребление: твердотельные реле потребляют электроэнергии значительно меньше, чем электромагнитные реле и контакторы;

Отсутствие  акустического шума;

Высокое быстродействие;

Малые габариты и вес.

Пример устройства наиболее популярных реле

 

По размеру и мощности реле могут быть миниатюрными 2-3мм и током нагрузки 10-50мА.

Так и промышленными на токи до 2000А и весом в несколько килограмм.

Твердотельные реле могут быть однофазными (SSR и HPR) или трёхфазными (TSR и ESR)

По типу управления твердотельные реле SSR делятся на управляемые напряжением постоянного или переменного тока, переменным резистором или аналоговым сигналом тока 4…20мА.

Реле, управляемые уровнем напряжения, позволяют производить включение/отключение нагрузки за счет подачи или снятия номинального управляющего сигнала: Метод управления: «коммутация при переходе тока через ноль». Отсюда следует вывод, что реле с таким управлением может срабатывать 100 раз в секунду.

Твердотельные реле с контролем перехода через ноль применяются для коммутации резистивных (электрические нагревательные элементы, лампы накаливания), емкостных (помехоподавляющие сглаживающие фильтры, имеющие в своем составе конденсаторы) и слабоиндуктивных (катушки соленоидов, клапанов) нагрузок. При подаче управляющего сигнала, напряжение на выходе такого реле появляется в момент первого пересечения линейным напряжением нулевого уровня. Это позволяет уменьшить начальный бросок тока, снизить уровень создаваемых электромагнитных помех и, как следствие, увеличить срок службы коммутируемых нагрузок. Недостатком реле данного типа является невозможность коммутации высокоиндуктивной нагрузки, когда cos φ < 0,5 (трансформаторы на холостом ходу).

Твердотельные реле с фазовым управлением

позволяют изменять величину выходного напряжения на нагрузке и управлять нагревательными элементами (регулирование мощности), лампами накаливания (регулирование уровня освещенности).

Реле управляемые аналоговым сигналом тока 4..20мА или переменным резистором позволяют регулировать напряжение на нагрузке, т.е., например, осуществлять управление мощностью нагревательных элементов (ТЭН).

Ток и характер нагрузки

Одним из важнейших параметров для выбора реле является ток нагрузки. Для надежной и длительной эксплуатации необходимо выбирать реле с запасом по току, но при этом надо учитывать и пусковые токи, т.к. реле способно выдерживать 10-ти кратную перегрузку по току только в течение короткого времени (10мс). Так при работе на активную нагрузку (нагреватель) номинальный ток реле должен быть на 30-40% больше номинального тока нагрузки, а при работе на индуктивную нагрузку(электродвигатель) необходимо учитывать пусковой ток и запас по току должен быть увеличен в 5-8 раз.

Помимо рабочей нагрузки нельзя забывать о пусковых тока, которые могу превышать номинальный ток во много раз.

Для различных типов нагрузок можно указать следующие величины пусковых перегрузок:

  • чисто активные нагрузки (нагреватели типа ТЭН) дают минимально возможные скачки тока, которые практически устраняются при использовании твердотельного реле с переключением в нуле;

  • лампы накаливания, галогенные лампы при включении пропускают ток в 7…12 раз больше номинального;

  • флуоресцентные лампы в течение первых секунд (до 10 сек) дают кратковременные скачки тока, в 5-10 раз превышающие номинальный ток;

  • ртутные лампы дают тройную перегрузку по току в течение первых 3-5 мин;

  • обмотки электромагнитных реле переменного тока: ток в 3…10 раз больше номинального в течение 1-2 периодов;

  • обмотки соленоидов: ток в 10…20 раз больше номинального в течение 0,05 - 0,1 сек;

  • электродвигатели: ток в 5…8 раз больше номинального в течение 0,2 - 0,5 сек;

  • высокоиндуктивные нагрузки с насыщающимися сердечниками (трансформаторы на холостом ходу) при включении в фазе нуля напряжения: ток в 20-40 раз больше номинального в течение 0,05 - 0,2 сек;

  • емкостные нагрузки при включении в фазе, близкой к 90°: ток в 20-40 раз больше номинального в течение времени от десятков микросекунд до десятков миллисекунд.

Способность твердотельных реле выдерживать токовые перегрузки характеризуются величиной ударного тока, т.е. амплитудой одиночного импульса заданной длительности (обычно 10 мс). Для реле постоянного тока эта величина обычно в 2 – 3 раза превосходит значение максимально допустимого постоянного тока, для тиристорных реле это соотношение около 10. Для токовых перегрузок произвольной длительности можно исходить из эмпирической зависимости: увеличение длительности перегрузки на порядок ведет к уменьшению допустимой амплитуды тока.

Выбор номинального тока твердотельного реле для конкретной нагрузки заключается в подборе запаса по номинальному току реле и введением дополнительных мер по уменьшению пусковых токов (токоограничивающие резисторы, реакторы и т.д.).

Для повышения устойчивости твердотельного реле к импульсным помехам параллельно коммутирующим контактам в ТТР имеется цепь, состоящая из последовательно включенных резистора и емкости (RC-цепочка)

Для более полной защиты от источника перегрузки по напряжению со стороны нагрузки необходимо включить защитные варисторы параллельно каждой фазе твердотельного реле.

Твердотельные реле не предназначены для пуска асинхронного двигателя. Однако, они могут использоваться для этих целей при выполнении следующих двух условий: должен быть обеспечен 6-8 кратный запас по току и обязательно использование радиатора охлаждения или вентилятора.

 Токи утечки

В общем случае ток утечки – это ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрической неповрежденной цепи.

Применительно к твердотельным реле ток утечки - это ток присутствующий в цепи нагрузки даже при отсутствии на твердотельном реле управляющего напряжения. Ток утечки в твердотельном реле обусловлен наличием встроенной RC-цепочки параллельно цепи нагрузки, через которую протекает ток, даже когда коммутационный элемент твердотельного реле находится в «выключенном состоянии». 

Охлаждение

Еще одним немаловажным фактором для надежной работы твердотельных реле является его рабочая температура. Миниатюрные реле которые располагают непосредственно на электронных платах преимущественно рассчитаны на небольшой ток, поэтому естественного охлаждения от корпуса вполне достаточно. При работе твердотельного реле на силовых элементах выделяется большое количество тепла, которое необходимо отводить с помощью радиаторов охлаждения. Выделение тепла вызвано падением напряжения на силовом переключающем элементе.  В среднем это 1В, умножаем это на рабочий ток и примерно знаем выделяемую мощность.

Радиаторы подбираются из расчета выделяемой мощности на силовых элементах реле.

Заявленный производителем ток реле способны коммутировать при его температуре не более 40°С. При увеличении температуры реле снижается его пропускная способность из расчета 20% на каждые 10°С. При температуре примерно 80°С его пропускная способность по току сводится к нулю и как следствие реле выходит из строя. На температурный режим реле могут влиять многие факторы: место установки, температура окружающей среды, циркуляция воздуха, нагрузка на твердотельном реле и др. При температуре более 80°С реле с управлением при переходе через ноль может не отключиться и тогда возможен перегрев и выход из строя как самого реле, так и управляемой им нагрузкой.

 

Все параметры указанные производителем соответствуют только при условии правильной эксплуатации, использования соответствующих радиаторов, соответствие номинальному току и напряжению с учетом запаса в разных вариантах использования.

Как расшифровать параметры реле или подобрать нужный номинал

Пример SSS-25DA-H 

Реле твердотельное, однофазное, ток нагрузки 25А, управляющее напряжение 3-32В, выходное напряжение переменное повышенное.