Твердотельное реле (SSR) | LAZY SMART
Твердотельное реле (ТТР) — это устройство, предназначенное для коммутации силовой нагрузки. Функционально оно ничем не отличается от обычного электромагнитного реле, но имеет другое устройство, характеристики и принцип действия. Этими особенностями обусловлены сферы, в которых использование твердотельных реле предпочтительнее, чем электромагнитных. Обо всём об этом далее по тексту…
Устройство и принцип работы
Твердотельное реле, как уже было сказано, предназначено для включения/выключения внешней нагрузки. Для этого оно имеет выходной контакт, который замыкается при подаче управляющего напряжения.
Однако, в отличие от электромагнитного реле, где выходной контакт — это два реальных металлических проводника, выходные контакты твердотельного реле выполнены на основе полупроводниковых компонентов (транзисторов, тиристоров или симисторов), то есть его выход — это электронный ключ.
Поскольку электронный ключ не может иметь нормально закрытое состояние, выход твердотельного реле всегда нормально-открытый.
Твердотельное реле имеет гальваническую развязку, то есть управляющая и коммутируемая цепи не связаны между собой электрически. Управляющий сигнал передаётся на электронный ключ с помощью встроенного оптрона.
Особенности твердотельного реле
- Меньшие габариты по сравнению с «электромагнитным собратом»
- Бесшумное переключение и работа
- Высокая надёжность и долгий срок службы
- Высокая скорость переключения (сравнима со скоростью света)
- Отсутствие эффекта искрения и подгорания контактов
- Сравнительно высокая стоимость
- Более чувствительны к перегрузкам, поэтому должны выбираться с большим коэффициентом запаса (2-4 раза для обычных нагрузок и 6-11 раз для устройств с большими пусковыми токами).
Характеристики твердотельного реле
- Тип управляющего напряжения. Это может быть постоянный или переменный ток. Так же стоить обратить внимание на диапазон управляющих напряжений. Например, для постоянного тока это может быть 3-32 В, а для переменного 80 -250 В.
- Тип коммутируемого напряжения. Аналогично управляющему напряжению может быть постоянным и переменным. Минимальные и максимальные значения коммутируемого напряжения также указываются в паспорте устройства.
- Максимальный ток нагрузки — выбирается сообразно с мощностью предполагаемой нагрузки.
- Количество фаз коммутируемого переменного напряжения — одно- или трёхфазные.
Области применения твердотельных реле
Исходя из принципа работы и особенностей твердотельных реле, можно сказать, что они применяются в тех случаях, когда требуется большое количество включений/выключений нагрузки за короткое время (высокая частота переключений). В таких системах обычные реле быстро вырабатывают свой ресурс и выходят из строя.
Твердотельные реле часто применяют для включения индуктивной нагрузки (например ТЭНы).
Кроме того, малые габариты и бесшумная работа, тоже могут стать причиной установки твердотельных реле.
Однако, не стоит забывать, что такие реле дороже, поэтому если можно обойтись обычным электромагнитным реле, лучше так и сделать
Твердотельное реле постоянного тока
Используется для коммутации цепей постоянного тока. Как правило выдерживают достаточно широкий диапазон коммутируемого напряжения (порядка 5 — 230 В). В качестве электронного ключа используется транзистор.
Схема подключения:
Твердотельное реле переменного тока
Предназначены для коммутации цепей переменного тока. В качестве электронного ключа используется симистор или тиристор. Бывают однофазные и трёхфазные версии таких реле.
Реле твердотельное однофазное
Предназначено для коммутации однофазной нагрузки. Схема подключения похожа на схему в случае реле постоянного тока.
Реле твердотельное трёхфазное
Используются для коммутации трёхфазной нагрузки (например электродвигателей).
На входные контакты реле «приходят» три фазы питания, а при подаче управляющего сигнала эти фазы «появляются» на соответствующих выходных клеммах, к которым подключена нагрузка. На следующей схеме через трёхфазное реле запитаны три ТЭНа, соединённых звездой:
Для управления электродвигателями применяют специальные трёхфазные реле с реверсом.
Такое реле имеет три управляющих контакта. Один из них — общий, а два других в паре с ним образуют два управляющих входа. При подаче напряжения на первый, фазы коммутируются для прямого вращения электродвигателя, а при подаче «управляющей фазы» на другой вход — для обратного вращения.
lazysmart.ru
Твердотельное реле-полный обзор всех параметров
Твердотельные реле относятся к модульным полупроводниковым устройствам, в конструкции которых предусмотрены силовые ключи на структурах, содержащих симисторы, тиристоры или транзисторы.
Используются в качестве успешной альтернативы традиционным электромагнитным реле или контакторам. Устройства распространены в сфере коммутации однофазных и 3-фазных линий. Они применяются для бесконтактной коммутации отопительных устройств, освещения и прочего оборудования с резистивной нагрузкой с напряжением от 24 до 380 В для переменного тока для управления трансформаторами. Используются для индуктивной нагрузки, например, слаботочные двигатели или электромагниты.
Рис. №1. Внешний вид твердотельного реле и габаритные размеры.
Твердотельные реле подразделяются по типу управления, это реле переменного или постоянного тока с использованием переменного резистора и с помощью аналогового сигнала тока 4 – 20 мА. Реле для управления уровня напряжения включают или отключают нагрузку с помощью подачи или снятия с нагрузки полного сигнала.
Достоинства
- Продолжительный период эксплуатации.
- Отсутствие постороннего шума, неустойчивых контактных соединений, искрений и электродуги при переключении.
- Надежное сопротивление изоляции в цепях нагрузки и цепях управления коммутационными аппаратами.
- Отсутствие акустических помех.
- Высокая степень энергосбережения.
- Быстродействие (высокая скорость коммутации).
- Небольшие габаритные размеры.
- Отсутствие профилактики и технического обслуживания.
Высокие качественные электротехнические показатели делают возможным переход с электромагнитных реле и контакторов на твердотельные реле.
Рис. №2. Пример твердотельного реле с использованием SCR
Недостатки и меры по защите релейного устройства
Существует несколько локальных факторов, при которых возможен выход устройства из строя – это:
- Перенапряжение.
- Токовая перегрузка и короткое замыкание.
- Перегрев из-за плохого теплоотвода (максимальная температура нагрева основания устройства не должна превышать 800С).
Рекомендуется при использовании реле в управлении электродвигателями включать в цепь управления варисторы.
Для нагрузки более 5 А на основание реле наносится специальная теплопроводящая паста. При I = 25А применяют вентилятор. Некоторые модели оборудованы защитой от перегрева, она отключает реле при превышении температуры тиристора – 1200С. Для защиты реле от перегруза по нагрузке используются предохранители на полупроводниках (срабатывают чрезвычайно быстро (2 мс) не позволяют развиться току к.з.).
Принцип работы твердотельного реле
Рис. №3. Схема работы с использованием твердотельного реле. В положении выключено, когда на входе наблюдается 0 В, твердотельное реле не дает пройти току через нагрузку. В положение включено, на входе есть напряжение, ток идет через нагрузку.
Основные элементы регулируемой входной цепи переменного напряжения.
- Регулятор тока служит для поддержки неизменного значения тока.
- Двухполупериодный мост и конденсаторы на входе в устройство служат для преобразования сигнала переменного тока в постоянный.
- Встроенный оптрон оптической развязки, на него подается питающее напряжение и через него протекает входной ток.
- Тригерная цепь служит для управления эмиссией света встроенного оптрона, в случае прекращения подачи входного сигнала ток прекратит свое протекание через выход.
- Резисторы, расположенные в схеме последовательно.
В твердотельных реле используется два распространенных типа оптических развязок – семистор и транзистор.
Симистор обладает следующими преимуществами: включение в состав развязки тригерной цепи и ее защищенность от помех. К недостаткам следует отнести дороговизну и необходимость больших величин тока на входе в устройство, необходимого для переключения выхода.
Рис. №4. Схема реле с семистором.
Тиристор — не нуждается в наличии большого значения тока для переключения выхода. Недостаток – нахождение триггерной цепи вне развязки, а значит большее число элементов и слабая защита от помех.
Рис. №5. Схема реле с тиристором.
Рис. №6. Внешний вид и расположение элементов в конструкции твердотельного реле с транзисторным управлением.
Принцип работы твердотельного реле типа SCR полупериодного управления
При прохождении тока через реле исключительно в одном направлении величина мощности снижается почти на 50%. Для предотвращения этого явления используют два параллельно подключенных SCR, расположенные на выходе (катод соединяется анодом другого).
Рис. №7. Схема принципа работы полупериодного управления SCR
Типы коммутирования твердотельных реле
- Управление коммутационными действиями при переходе тока через ноль.
Рис. №8. Коммутация реле при переходе тока через ноль.
Преимущество способа – отсутствие помех при включении.
Недостатки – прерывание выходного сигнала, отсутствие возможности применения с нагрузками, обладающими высокой индуктивностью.
Используется для резистивной нагрузки в системах управления и контролирования нагревательных устройств. Использование в слабоиндуктивных и емкостных нагрузках.
- Фазовое управление твердотельным реле
Рис.№9. Схема фазного управления.
Преимущество: непрерывность и плавная регулировка, возможность изменять значение выходного напряжения.
Недостатки: присутствуют помехи при производстве переключений.Область использования: управление систем нагрева, индуктивные нагрузки (трансформаторы), инфракрасные выключатели (резистивная нагрузка).
Основные показатели для выбора твердотельных реле
- Ток: нагрузки, пусковой, номинальный.
- Тип нагрузки: индуктивность, емкость или резистивная нагрузка.
- Тип напряжения цепи: переменное или постоянное.
- Тип сигнала управления.
Рекомендации по подбору реле и эксплуатационные нюансы
Токовая нагрузка и ее характер служат главным фактором, определяющим выбор. Реле выбирается с запасом по току, в который входит учет пускового тока (он должен выдержать 10-кратное превышение тока и перегруз на 10 мс). При работе с обогревателем номинальный ток превышает номинальный ток нагрузки не менее чем на 40%. При работе с электродвигателем запас по току рекомендован быть больше номинала не менее чем в 10 раз.
Ориентировочные примеры выбора реле при превышении тока
- Нагрузка активной мощности, например, ТЭН – запас 30-40%.
- Электродвигатель асинхронного типа, 10 кратный запас по току.
- Освещение с лампами накаливания – 12 кратный запас.
- Электромагнитные реле, катушки – от 4 до 10 кратного запаса.
Рис. №10. Примеры выбора реле при активной нагрузке по току.
Такой электронный компонент электрических цепей как твердотельное реле становиться обязательным интерфейсом в современных схемах и обеспечивает надежную электрическую изоляцию между всеми задействованными электроцепями.
Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Поделиться ссылкой:
elektronchic.ru
Твёрдотельное реле FQTEK (FOTEK) SSR-40 DA Релейная лотерея и похоже настоящие 40A
По данным некоторых отзывов в FOTEK SSR-40DA может стоять симистор 25, а то и 16 Ампер. Заказал немного (7шт), одно принёс в жертву(человеческим способом не разбирается) и обнаружил там качественно припаянный к основанию JST41Z-800BW (Даташит) Сразу скажу, ещё не проверял, кроме чайника нагрузить нечем, а там только десяток ампер наберётся, в общем только визуальный осмотр с разбором. Также я не знаю как проверить оригинальность симистора. Заказал 11 марта 2019 года, пришли на почту 21 марта. Также стоит учесть что китаец выставляет по +150% к цене за доставку, но при заказе 7 шт доставка уже была 50% от стоимости лота… Но это всё равно не дороже конкурентов.Размеры и внешность
Ширина 44.5 мм, длина 58.0 мм, толщина 26.8 мм. Толщина алюминиевого теплораспределителя 4.5 мм.
Обратите внимание, на теплораспределителе нет отверстия и не виден винт которым прикручен симистор, т.к. он припаян (при этом на фото магазина такое отверстие видно). Теплораспределитель снабжён отверстием и пропилом для качественного прикручивания к радиатору на два винта.
Также на фото сборку видно что корпус представляет из себя основную часть и крышку(что не всегда так у подобных реле под тем же названием).
Вес из шести штук: минимум 79.6 г, максимум 80.1 г. Разброса в партии практически нет.
Силовые клеммы
Похоже покрытая чем-то латунь, толщина 1.0 мм, ширина в самом тонком месте, возле пайки 4.3 мм.Кусал кусачками, потом это место пилил надфилем. Металл мягкий, цвет на спиле золотистый. С раствором NaOH не реагирует ни покрытие ни сам металл. Более точно сказать не могу, буду рад советам как проверить.
Разборка
Корректно разобрать не удалось, под наклейкой обнаружилось продолжение крышки, верхнюю крышку удалось снять только со значительными повреждениями, что однако не открыло пути к полной разборке. Пришлось варварски уничтожить корпус. Пластик мягкий, на сломе белеет, обладает очень низкой упругостью. В процессе оторвал от пайки одну клемму. Зато проверил на горючесть. Превосходно горит, воняет и коптит.(плита пережила некоторые кулинарные эксперименты перед съёмкой)
Толщина текстолита 1.5 мм. Флюс не отмыт.
Припоя намазали знатное количество, ширина силовой дорожки 4.5мм, толщина припоя в середине дорожки 1.7 — 1.5мм.
Ноги симистора легко отломались у входа в корпус. Ноги медные, красный отблеск отчётливо виден(но не на фото), 0.5 мм на 1.2 мм, полностью соответствуют даташиту, по минимальной границе. Сечение 0.6 кв. мм. Годно ли это для 40 ампер? Ну не знаю, есть вопросы у меня к этому сечению. Остальные размеры симистора соответствуют даташину.
Видно знатное количество флюса и небольшие куски припоя со всех сторон.
Спилил до кристалла
Кристалл 6×6 мм. Площадь 36 кв мм. Верхний медный контакт имел площадь где-то 4.5×4.5 мм. Работает ли эффективно кристалл который не покрыт медным отведением не знаю. В общем по площади не могу сказать хорошо это или плохо, вроде не совсем мелкий кристаллик.
К сожалению я не имею ни знаний ни приборов для оценки топологии, качества исполнения платы, используемых компонентов. В комментариях разобрали элементную базу и @sae966 схему нарисовал mysku.ru/blog/aliexpress/71551.html#comment3086583. Вообще мне такие реле нужны для управления нагрузками не более пары киловатт (подогрев приточки, теплый пол). Я рассчитывал что китайцы затолкают туда 25 или 16 амперный симистор и чтобы в купе с плохим теплоотводом и двойным слоем термопасты это могло как-то работать. Теперь я в принципе спокоен за них. Планирую повесить на нормальные радиаторы и думаю проблем особых не будет.
Могу дополнить обзор если есть вопросы.
mysku.ru
Твердотельные реле SSR
Выбрать валюту: Российский рубльДоллар СШАЕвро+7 (863) 207-24-17
+7 (863) 219-71-65
Весь каталог Частотные преобразователи Danfoss VLT Micro Drive (0,18 — 22 кВт) DELTA VFD-E — (0,2 — 22 кВт) DELTA VFD-CP — (0,75 — 400 кВт) Advanced Control ADV M420 — (1,5 — 450 кВт) INNOVERT серии ISD и ISD mini (0,09-22 кВт) INNOVERT серии ITD (0.4 — 110 кВт) SAJ PDM20 (0.37 — 2.2 кВт) SAJ PD20 (0.75 — 18.5 кВт) Lenze SMD (0,25 — 22 кВт) SAJ 8000B (0.75 — 400 кВт) SAJ 8000m (0.4 — 2.2 кВт) SAJ VM1000 (15.0 — 400.0 кВт) Advanced Control ADV M430 — (0,75 — 75 кВт) Advanced Control C220 (0,4-1,5 кВт) Advanced Control C420 (0,75 — 2,2 кВт) Danfoss VLT AQUA Drive (110 — 315 кВт) Danfoss VLT HVAC Basic (30 — 90 кВт) DELTA MS300 (0.2 — 22.0 кВт) DELTA VFD-B — (0,75 — 75 кВт) DELTA VFD-C — (0,75 — 355 кВт) DELTA VFD-CH (0,75-280 кВт) DELTA VFD-CFP (0.75 — 90 кВт) DELTA VFD-DD DELTA VFD-EL — (0,2 — 3,7 кВт) DELTA VFD-F — (0,75 — 220 кВт) DELTA VFD-G — (5,5 — 220 кВт) DELTA VFD-L DELTA VFD-VE — (0,75 — 75 кВт) DELTA VFD-VL — (5,5 — 75 кВт) INNOVERT VENT (0,4-110 кВт) INNOVERT серии IBD (15-560 кВт) INNOVERT серии IDD (0,4 — 2,2 кВт) INNOVERT серии IPD (0,75 — 11 кВт) Lenze SMV (0,25 — 30 кВт) Vacon 10 (0,25-5,5 кВт) Siemens Micromaster 420 — (0,12 — 11 кВт) Siemens Micromaster 430 — (7,5 — 250 кВт) Siemens Micromaster 440 — (0,12 — 250 кВт) Siemens Sinamics G110 — (0,12 — 3 кВт) Siemens Sinamics G120 — (0,37 — 250 кВт) Siemens Sinamics G120C — (0,55 — 18,5 кВт) SIEMENS SINAMICS V20www.saa.su
Рекомендации по выбору твердотельных реле
Перейти в каталог твердотельных реле
Способы коммутации твердотельных реле:
1. Управление с коммутаций при переходе тока через ноль
Преимущество этого метода коммутации заключается в отсутствии помех создающихся при включении. Недостатками являются прерывание выходного сигнала и невозможность использования на высокоиндуктивные нагрузки. Основное применение данного вида коммутации подходит для резистивной нагрузки (системы контроля и управления нагревом). Также применяют на емкостные и слабоиндуктивные нагрузки.
2. Фазовое управление
Преимущество фазового метода регулирования заключается в непрерывности и плавности регулирования. Этот метод позволяет регулировать величину напряжения на выходе (регулятор мощности). Недостатком является наличие помех при переключении. Применяется для резистивных (системы управления нагревом), переменных резистивных (инфракрасные излучатели), индуктивных нагрузок (транcформаторы) и упрвление освещением (лампы накаливания).
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 6-10 раз.
Примеры запаса по току для различных типов нагрузки:
- активная нагрузка (ТЭНы) – запас 30-40%
- асинхронные электродвигатели – 6…10 кратный запас по току
- лампы накаливания – 8…12 кратный запас по току
- катушки электромагнитных реле – 4…10 кратный запас по току
Расчет тока реле при активной нагрузке:
Однофазная нагрузка Iреле = Pнагр / U |
Трехфазная нагрузка Iреле = Pнагр /(U x 1,732) |
Охлаждение
Еще одним немаловажным фактором для надежной работы твердотельных реле является его рабочая температура. При работе твердотельного реле SSR из-за потерь на силовых элементах выделяется большое количество тепла, которое необходимо отводить с помощью радиаторов охлаждения. Заявленный номинальный ток реле способны коммутировать при его температуре не более 40°С. При увеличении температуры реле снижается его пропускная способность из расчета 20-25% 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 использовании на «тяжелые» нагрузки (пуск асинхронного двигателя) необходимо применять дополнительные меры по усилению отвода тепла: устанавливать на радиатор большего размера, сделать принудительное охлаждение (установить вентилятор).
Защита
- Твердотельные реле имеют встроенную RC-цепь для защиты от ложного включения при использовании на индуктивной нагрузке.
- Для защиты от кратковременного перенапряжения со стороны нагрузки необходимо использовать варисторы. Они подбираются исходя из величины коммутируемого напряжения Uвар=1,6-2Uком. Следует отметить, что современные тв реле выдерживают значительные перенапряжения и без применения варисторов. Гораздо опаснее для тв реле перегрузка по току.
- Для защиты от перегрузки по току необходимо использовать специальные быстродействующие полупроводниковые предохранители. Они подбираются с учетом величины номинального тока реле Iпр=1 — 1,3Iном. реле, причем само тв реле должно быть с гораздо большим запасом по току, в т.ч. учитывая пусковые токи нагрузки. Это самый эффективный способ защитить реле от перегрузки по току. Поскольку реле способно выдерживать только кратковременную (10мс) перегрузку, то использование автоматов защиты не спасет их от выхода из строя.
- Для корректной работы твердотельного реле при маленьких токах нагрузки (соизмеримых с током утечки) необходимо устанавливать шунтирующее сопротивление параллельно нагрузке.
Примеры применения
Основное применение твердотельные реле находят в системах управления нагревом. Твердотельные реле ZD3, VD, LA чаще всего применяют в технологических процессах, где требуется поддержание температуры с большой точностью (ПИД, Fuzzy режим). При этом реле VD, LA будут обеспечивать плавную регулировку за счет фазового метода управления.
Твердотельные реле ZA2 чаще применяют в системах, где не требуется высокая точность поддержания температуры (двухпозиционный режим).
Твердотельные реле VA (управление переменным резистором) применяют для ручной регулировки мощности на нагрузке. Таким реле можно отрегулировать мощность ТЭНа или ИК-излучателя, изменять яркость свечения лампы накаливания.
Соблюдая определенный ряд условий, твердотельные реле можно использовать для пуска асинхронных двигателей. Необходимо учитывать пусковые токи двигателя и реле подбирать с многократным запасом по току. Применять меры по дополнительному отводу тепла (радиаторы охлаждения). Для защиты реле от кратковременных перенапряжений использовать варисторы, а для защиты от перегрузки по току быстродействующие предохранители.
Можно организовать управление группой реле от одного источника питания. В данном случае необходимо подобрать источник с мощностью достаточной для включения всей группы реле. При этом можно оставить возможность включения – выключения отдельного реле для управления требуемой зоной.
Перейти в каталог твердотельных реле
deltser.ru
Однофазное твердотельное реле «SSR-25 DA» (FOTEK), 3,5-32 VDC, LOAD 24-380 VAC / 25 А —
Фото “SSR-25 DA”Описание:
Твердотельное реле (solid state relay) “SSR-25 DA” (FOTEK) предназначено для коммутации довольно мощной однофазной нагрузки переменного тока до 25 ампер, с напряжением 24-380 В и может управляться непосредственно с помощью плат “Arduino” или другими микроконтроллерами. Хотя производитель указывает напряжение срабатывания от 3 вольт, практический замер показал что минимальное постоянное напряжение срабатывания реле = 3,5 В. На структурной схеме реле видна опторазвязка, схема перехода через ноль (для снижения радиопомех) и симистор (triac).
Для управления маломощной нагрузкой постоянного и переменного тока можно применить другое реле.
А для коммутации мощной нагрузки работающей на постоянном токе с возможностью применения ШИМ, можно использовать силовой ключ на полевом транзисторе IRF520.
Структурная схема “SSR-25 DA”Особенности:
- коммутация при переходе тока через ноль
- подходит для коммутации емкостных и резистивных нагрузок и не подходит для высокоиндуктивных нагрузок
- бесшумная работа
- светодиодный индикатор состояния
- низкий уровень э/м помех
Технические характеристики:
- напряжение управления, пост. В: 3,5…32
- ток срабатывания, мА: 7.5
- ток нагрузки, А: 25
- напряжение нагрузки перем., В: 24…380
- количество фаз, шт.: 1
- время переключения менее, мС : 10
- рабочая температура, C: -20…+80
- размеры, мм: 60×45×22,5
Подключение реле “SSR-25DA”:
- “1” и “2” – контакты подключения нагрузки переменного тока
- “4 -” – минусовой контакт подключения управляющего сигнала
- “3 +” – плюсовой контакт подключения управляющего сигнала
Применение:
- управление мощной нагрузкой с переменным напряжением 24, 220, 380 В
umnyjdomik.ru