Однофазные твердотельные реле с фазовым управлением

Виды твердотельных реле

Выглядеть ТТР могут по-разному. Ниже на фото слаботочные реле

Такие релe используются в печатных платах и предназначены для коммутации (переключения) малого тока и напряжения.

На ТТР строят также сразу готовые модули входов-выходов, которые используются в промышленной автоматике

А вот так выглядят реле, используемые в силовой электронике, то есть в электронике, которая коммутирует большую силу тока. Такие реле используется в промышленности в блоках управления станков ЧПУ и других промышленных установках

Слева однофазное реле, справа трехфазное.

Если через коммутируемые контакты силовых реле будет проходить приличный ток, то корпус реле будет очень сильно греться. Поэтому, чтобы реле не перегревались и не выходили из строя, их ставят на радиаторы, которые рассеивают тепло в окружающее пространство.

Твердотельные реле по типу переключения

С коммутацией перехода через ноль

Посмотрите внимательно на диаграмму

Такие ТТР на выходе коммутируют переменный ток. Как вы здесь можете заметить, когда мы подаем на вход такого реле постоянное напряжение, у нас коммутация на выходе происходит не сразу, а только тогда, когда переменный ток достигнет нуля. Выключение происходит подобным образом.

Для чего это делается? Для того, чтобы уменьшить влияние помех на нагрузках и уменьшить импульсный бросок тока, который может привести к выходу нагрузки из строя, если тем более нагрузкой будет являться схема на полупроводниковых радиоэлементах.

Схема подключения и внутреннее строение такого ТТР выглядит примерно вот 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 появилось сразу, как только мы подали управляющее напряжение на вход. Когда мы уже снимаем управляющее напряжение, реле выключается также, как и ТТР с контролем перехода через ноль.

В чем минус данного ТТР? При подаче на вход управляющего напряжения, у нас на выходе могут возникнуть броски тока, а в следствии и электромагнитные помехи. Поэтому, данный тип реле не рекомендуется использовать в радиоэлектронных устройствах, где есть шины передачи данных, так как в этом случае помехи могут существенно помешать передаче информационных сигналов.

Внутреннее строение ТТР и схема подключения нагрузки выглядят примерно вот так:

С фазовым управлением

Здесь все намного проще. Меняя значение сопротивления, мы тем самым меняем мощность на нагрузке.

Примерная схема подключения выглядит вот так:

Реле твердотельное

За счет своих высоких рабочих свойств, твердотельное реле постепенно приходит на смену силовым электромагнитным устройствам и контакторам. Прибор широко используется в таких областях, как автоматизация промышленного производства, химическая, медицинская, горнодобывающая отрасли, электроника военного назначения и многие другие сферы.

Понятие «твердотельный» несет в себе информацию об отсутствии подвижных компонентов. Использование в конструкции электронного силового ключа позволяет устройству не создавать дугу в процессе работы. Это качество дает возможность применять описываемое реле на химических предприятиях, а также в помещениях с сильной загазованностью и запыленностью. Кроме того, прибор обладает моментальной реакцией на сигнал и работает бесшумно в обширном спектре температур.

Различные потребности автоматических схем обуславливают некоторые особенности конструкции. Твердотельные реле различаются по количеству фаз:

• Реле твердотельное однофазное. Управление твердотельным реле такого типа осуществляется при помощи аналогового сигнала.
• Трехфазное твердотельное реле. Его принцип функционирования создаёт надёжную регуляцию нескольких цепей одновременно.

По параметрам рабочего тока различают твердотельное реле постоянного тока или переменного.

Длительный срок эксплуатации устройства обеспечен отсутствием дуги и искр. Цена твердотельного реле более высока в сравнении с другими типами устройств, но его применение выгодно экономически. Включение прибора требует меньших затрат электрической энергии, а управление рабочим процессом происходит с помощью микросхем.

Преимущества и недостатки реле твердотельного типа

Твердотельные устройства обладают рядом достоинств, а именно:

• бесшумный процесс:
• огромный рабочий ресурс;
• сверхскорость реакции на сигнал;
• потребление электрической энергии на 95% ниже, чем у приборов электромагнитного типа.

Безусловно, устройство имеет высокие рабочие качества, но обладает и рядом недостатков. Реле этого типа нагреваются, выполняя свои функции. Различные перегрузки и замыкания могут вывести из рабочего состояния силовой ключ. Использование автоматического ключа не спасает в данном случае от поломки при возникновении короткого замыкания. Кроме того, импульсные скачки напряжения могут мгновенно сломать прибор. Стоит отметить, что реле твердотельного типа обладает током утечки, а значит, к примеру, светодиодный светильник, управляемый цепью с твердотельным реле, будет мигать.

Несмотря на некоторые недочеты и особенности, описываемое устройство с каждым днем становится все более популярным и вытесняет реле других типов из многих промышленных областей. Для того чтобы правильно подобрать твердотельное реле, необходимо ознакомиться с его рабочими параметрами и удостовериться, что они соответствуют всем требованиям задач.

Работа твердотельного реле

В гостях у нас ТТР фирмы FOTEK:

Давайте разберемся с его обозначениями. Вот небольшая табличка-подсказка для этих типов реле

Давайте еще раз взглянем на наше ТТР

SSR — это значит однофазное твердотельное реле.

40 — это на какую максимальную силу тока она рассчитана. Измеряется в Амперах и в данном случае составляет 40 Ампер.

D — тип управляющего сигнала. От значения Direct Current — что с буржуйского — постоянный ток. Управление ведется постоянным током от 3 и до 32 Вольт. Этого диапазона хватит самому заядлому разработчику радиоэлектронной аппаратуры. Для особо непонятливых даже написано Input, показан диапазон и фазировка напряжения. Как вы видите, на контакт №3 мы подаем «плюс», а на №4 мы подаем «минус».

А — тип коммутируемого напряжения. Alternative current — переменный ток. Цепляемся в этом случае к выводам №1 и №2. Можем коммутировать диапазон от 24 и до 380 Вольт переменного напряжения.

Для опыта нам понадобится лампа накаливания на 220 Вольт и простая вилка со шнуром. Соединяем лампу со шнуром только в одном месте:

В разрыв вставляем наше твердотельное реле

Втыкаем вилку в розетку и…

Нет… не хочет… Чего-то не хватает…

Не хватает управляющего напряжения! Выводим напряжение от Блока питания от 3 и до 32 Вольт постоянного напряжения. В данном случае я взял 5 Вольт. Подаю на управляющие контакты и…

О чудо! Лампочка загорелась! Это значит, что контакт №1 замкнулся с контактом №2. О срабатывании реле нам также говорит и светодиод на корпусе самого реле.

Интересно, какую силу тока потребляют управляющие контакты реле? Итак, имеем на блоке 5 Вольт.

А сила тока получилась 11,7 миллиампер! Можно управлять хоть микроконтроллером!

Однофазные твердотельные реле с фазовым управлением

Особенности реле

• Регулировка напряжения на выходе (регулятор мощности)
• Аналоговые управляющие сигналы: 4-20мА, 1-10V DC, переменный резистор 470-560кОм
• Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
• Отсутствие акустического шума
• Низкое энергопотребление
• Высокое быстродействие

Расшифровка номенклатуры

1. GDH – Вид твердотельного реле
   GDH– однофазное твердотельное реле (10 – 120А)
2. GDM – однофазные твердотельные реле в корпусе промышленного исполнения (100 – 500А)
3. GDS – однофазное твердотельное реле (10 – 40А) на Din-рейку
4. 40 – рабочий ток 40А (от 10 до 500А)
5. 48 – рабочее напряжение 24-480V AC, 38 – 24-380V AC, 23 – 5-220V DC
6. ZD3 – тип управляющего сигнала (способ коммутации)
   VA– переменный резистор 470-560кОм/2Вт (фазовое управление)
7. LA – аналоговый сигнал 4-20мА (фазовое управление)
8. VD – аналоговый сигнал 0-10V DC (фазовое управление)
9. ZD3 – управление 3-32V DC (коммутация при переходе через ноль)
10. ZA2 – управление 70-280V AC (коммутация при переходе через ноль)

Варианты исполнений

Технические характеристики и условия эксплуатации

Примечание: силовые и управляющие клеммы твердотельных реле GDHхххххVA не изолированы друг от друга. Будьте внимательны при работе!

Схемы подключения

GDHхххххLA, GDHхххххVD

GDHхххххVA

Внешний вид и габаритные размеры

Плюсы и минусы твердотельного реле

Плюсы

• включение и выключение цепей без электромагнитных помех
• высокое быстродействие
• отсутствие шума и дребезга контактов
• продолжительный период работы (свыше МИЛЛИАРДА срабатываний)
• возможность работы во взрывоопасной среде, так как нет дугового разряда
• низкое энергопотребление (на 95% (!) меньше, чем у обычных реле)
• надёжная изоляция между входными и коммутируемыми цепями
• компактная герметичная конструкция, стойкая к вибрации и ударным нагрузкам
• небольшие размеры и хорошая теплоотдача (если конечно использовать термопасту и хороший радиатор)

Минусы:

• дороговизна