Relè allo stato solido: tipologie, applicazione pratica, schemi elettrici

Transistor Darlington

Se il carico è molto potente, la corrente che lo attraversa può raggiungere
diversi ampere. Per transistor ad alta potenza, il coefficiente $\beta$ può
essere insufficiente. (Inoltre, come si vede dalla tabella, per potenti
transistor, è già piccolo.)

In questo caso, puoi utilizzare una cascata di due transistor. Il primo
il transistor controlla la corrente, che accende il secondo transistor. Tale
il circuito di commutazione è chiamato circuito di Darlington.

In questo circuito vengono moltiplicati i coefficienti $\beta$ dei due transistor, che
consente di ottenere un coefficiente di trasferimento di corrente molto elevato.

Per aumentare la velocità di spegnimento dei transistor, puoi collegarli ciascuno
emettitore e resistore di base.

Le resistenze devono essere abbastanza grandi da non influenzare la corrente
base - emettitore. I valori tipici sono 5…10 kΩ per tensioni di 5…12 V.

I transistor Darlington sono disponibili come dispositivo separato. Esempi
tali transistor sono mostrati nella tabella.

Modello	$\beta$	$\max\ I_{k}$	$\max\ V_{ke}$
KT829V	750	8 A	60 V
BDX54C	750	8 A	100 V

In caso contrario, il funzionamento della chiave rimane lo stesso.

Driver FET

Se è ancora necessario collegare il carico al transistor a canale n
tra lo scarico e il terreno, allora c'è una soluzione. Puoi usare pronto
microcircuito: il driver della parte superiore della spalla. in alto - perché il transistor
sopra.

Vengono prodotti anche driver per le spalle superiori e inferiori (ad esempio,
IR2151) per costruire un circuito push-pull, ma per una semplice commutazione
il carico non è richiesto. Ciò è necessario se non è possibile lasciare il carico
"appendere in aria", ma è necessario tirarlo a terra.

Considera il circuito del driver high-side usando l'IR2117 come esempio.

Il circuito non è molto complicato, e l'uso del driver permette il massimo
uso efficiente del transistor.

Protezione contro le interferenze CC

Cibo separato

Uno dei modi migliori per proteggersi dalle interferenze di alimentazione è alimentare le parti di alimentazione e logica da alimentatori separati: un buon alimentatore a basso rumore per il microcontrollore e moduli/sensori e uno separato per la parte di alimentazione. Nei dispositivi autonomi, a volte mettono una batteria separata per alimentare la logica e una potente batteria separata per la parte di alimentazione, perché la stabilità e l'affidabilità del funzionamento sono molto importanti.

Circuiti CC antiscintilla

Quando i contatti si aprono nel circuito di alimentazione di un carico induttivo, si verifica una cosiddetta sovratensione induttiva, che aumenta bruscamente la tensione nel circuito al punto che un arco elettrico (scintilla) può scivolare tra i contatti del relè o interruttore. Non c'è niente di buono nell'arco: brucia le particelle di metallo dei contatti, a causa delle quali si consumano e diventano inutilizzabili nel tempo. Inoltre, un tale salto nel circuito provoca un'impennata elettromagnetica, che può indurre forti interferenze in un dispositivo elettronico e causare malfunzionamenti o addirittura guasti! La cosa più pericolosa è che il filo stesso può essere un carico induttivo: probabilmente hai visto come fa scintille un normale interruttore della luce in una stanza. Una lampadina non è un carico induttivo, ma il filo che conduce ad essa ha induttanza.

Per proteggere dalle emissioni EMF di autoinduzione in un circuito CC, viene utilizzato un diodo ordinario, installato in un carico antiparallelo e il più vicino possibile ad esso. Il diodo semplicemente cortocircuiterà l'emissione su se stesso, e il gioco è fatto:

Dove VD è un diodo di protezione, U1 è un interruttore (transistor, relè) e R e L rappresentano schematicamente un carico induttivo.

Il diodo deve essere SEMPRE installato quando si controlla un carico induttivo (motore elettrico, solenoide, valvola, elettromagnete, bobina relè) mediante un transistor, ovvero in questo modo:

Quando si controlla un segnale PWM, si consiglia di installare diodi ad alta velocità (ad esempio, serie 1N49xx) o diodi Schottky (ad esempio, serie 1N58xx), la corrente massima del diodo deve essere maggiore o uguale alla corrente di carico massima.

Filtri

Se la sezione di potenza è alimentata dalla stessa sorgente del microcontrollore, l'interferenza dell'alimentazione è inevitabile. Il modo più semplice per proteggere l'MK da tali interferenze è fornire condensatori il più vicino possibile all'MK: elettrolita 6,3 V 470 uF (uF) e ceramica a 0,1-1 uF, appianeranno brevi cadute di tensione. A proposito, un elettrolita con una bassa ESR affronterà questo compito nel modo più efficiente possibile.

Ancora meglio, un filtro LC, costituito da un induttore e un condensatore, farà fronte al filtraggio del rumore. L'induttanza deve essere presa con un rating nella regione di 100-300 μH e con una corrente di saturazione maggiore della corrente di carico dopo il filtro. Il condensatore è un elettrolita con una capacità di 100-1000 uF, sempre a seconda del consumo di corrente del carico dopo il filtro. Collegati in questo modo, più vicino al carico, meglio è:

Puoi leggere di più sul calcolo dei filtri qui.

Classificazione dei relè a stato solido

Le applicazioni dei relè sono diverse, pertanto le loro caratteristiche di progettazione possono variare notevolmente, a seconda delle esigenze di un particolare circuito automatico. Il TTR è classificato in base al numero di fasi collegate, al tipo di corrente di esercizio, alle caratteristiche costruttive e al tipo di circuito di controllo.

Dal numero di fasi collegate

I relè a stato solido sono utilizzati sia negli elettrodomestici che nell'automazione industriale con una tensione di esercizio di 380 V.

Pertanto, questi dispositivi a semiconduttore, a seconda del numero di fasi, sono suddivisi in:

• monofase;
• trifase.

Gli SSR monofase consentono di lavorare con correnti di 10-100 o 100-500 A.Sono controllati da un segnale analogico.

Si consiglia di collegare fili di diversi colori a un relè trifase in modo che possano essere collegati correttamente durante l'installazione dell'apparecchiatura

I relè a stato solido trifase sono in grado di far passare corrente nell'intervallo 10-120 A. Il loro dispositivo presuppone un principio di funzionamento reversibile, che garantisce l'affidabilità della regolazione di più circuiti elettrici contemporaneamente.

Spesso, gli SSR trifase vengono utilizzati per alimentare un motore a induzione. I fusibili veloci sono necessariamente inclusi nel suo circuito di controllo a causa delle elevate correnti di avviamento.

Per tipo di corrente di esercizio

I relè a stato solido non possono essere configurati o riprogrammati, quindi possono funzionare correttamente solo entro un determinato intervallo di parametri elettrici di rete.

A seconda delle esigenze, gli SSR possono essere controllati da circuiti elettrici con due tipi di corrente:

• permanente;
• variabili.

Allo stesso modo è possibile classificare TSR e per tipo di tensione del carico attivo. La maggior parte dei relè negli elettrodomestici funzionano con parametri variabili.

La corrente continua non viene utilizzata come principale fonte di elettricità in nessun paese del mondo, quindi i relè di questo tipo hanno una portata ristretta

I dispositivi con corrente di controllo costante sono caratterizzati da un'elevata affidabilità e utilizzano per la regolazione una tensione di 3-32 V. Resistono in un ampio intervallo di temperatura (-30..+70°C) senza variazioni significative delle caratteristiche.

I relè controllati da corrente alternata hanno una tensione di controllo di 3-32 V o 70-280 V. Sono caratterizzati da bassa interferenza elettromagnetica e alta velocità di risposta.

Per caratteristiche di progettazione

I relè a stato solido sono spesso installati nel quadro elettrico generale di un appartamento, quindi molti modelli hanno un blocco di montaggio per il montaggio su guida DIN.

Inoltre, tra il TSR e la superficie di appoggio sono presenti speciali radiatori. Consentono di raffreddare il dispositivo a carichi elevati, mantenendone le prestazioni.

Il relè è montato su una guida DIN principalmente tramite una staffa speciale, che ha anche una funzione aggiuntiva: rimuove il calore in eccesso durante il funzionamento del dispositivo

Tra il relè e il dissipatore, si consiglia di applicare uno strato di pasta termica, che aumenta l'area di contatto e aumenta il trasferimento di calore. Esistono anche TTR predisposti per il fissaggio a parete con normali viti.

Per tipo di schema di controllo

Il principio di funzionamento di un relè tecnologico regolabile non richiede sempre il suo funzionamento istantaneo.

Pertanto, i produttori hanno sviluppato diversi schemi di controllo SSR che vengono utilizzati in vari campi:

1. Controllo zero. Questa opzione per il controllo di un relè a stato solido presuppone il funzionamento solo con un valore di tensione pari a 0. Viene utilizzata in dispositivi con carichi capacitivi, resistivi (riscaldatori) e deboli induttivi (trasformatori).
2. Immediato. Viene utilizzato quando è necessario azionare il relè in modo brusco quando viene applicato un segnale di controllo.
3. Fase. Implica la regolazione della tensione di uscita modificando i parametri della corrente di controllo. Viene utilizzato per modificare senza problemi il grado di riscaldamento o illuminazione.

I relè a stato solido differiscono anche per molti altri parametri meno significativi.

Pertanto, al momento dell'acquisto di un TSR, è importante comprendere lo schema di funzionamento dell'apparecchiatura collegata per acquistare il dispositivo di regolazione più appropriato per esso.

È necessario prevedere una riserva di carica, poiché il relè dispone di una risorsa operativa che viene rapidamente consumata con frequenti sovraccarichi.

Scopo e tipi

Un relè di controllo della corrente è un dispositivo che risponde a improvvisi cambiamenti nell'entità della corrente elettrica in ingresso e, se necessario, interrompe l'alimentazione a un determinato consumatore o all'intero sistema di alimentazione. Il suo principio di funzionamento si basa sul confronto dei segnali elettrici esterni e sulla risposta istantanea se non corrispondono ai parametri di funzionamento del dispositivo. Viene utilizzato per azionare il generatore, la pompa, il motore dell'auto, le macchine utensili, gli elettrodomestici e altro ancora.

Esistono tali tipi di dispositivi di corrente continua e alternata:

1. intermedio;
2. Protettivo;
3. Misurazione;
4. pressione;
5. Volta.

Un dispositivo intermedio o un relè di massima corrente (RTM, RST 11M, RS-80M, REO-401) viene utilizzato per aprire o chiudere i circuiti di una determinata rete elettrica al raggiungimento di un determinato valore di corrente. Viene spesso utilizzato in appartamenti o case per aumentare la protezione delle apparecchiature domestiche da picchi di tensione e corrente.

Il principio di funzionamento di un dispositivo termico o di protezione si basa sul controllo della temperatura dei contatti di un determinato dispositivo. Viene utilizzato per proteggere i dispositivi dal surriscaldamento. Ad esempio, se il ferro si surriscalda, tale sensore spegne automaticamente l'alimentazione e la accende dopo che il dispositivo si è raffreddato.

Un relè statico o di misura (REV) aiuta a chiudere i contatti del circuito quando appare un certo valore di corrente elettrica.Il suo scopo principale è confrontare i parametri di rete disponibili e quelli richiesti, nonché rispondere rapidamente alle loro modifiche.

Il pressostato (RPI-15, 20, RPZH-1M, FQS-U, FLU e altri) è necessario per controllare liquidi (acqua, olio, olio), aria, ecc. Viene utilizzato per spegnere la pompa o altre apparecchiature quando gli indicatori impostati sono raggiunti pressione. Spesso utilizzato negli impianti idraulici e nelle stazioni di servizio delle auto.

I relè temporizzati (produttori EPL, Danfoss, anche modelli PTB) sono necessari per controllare e rallentare la risposta di determinati dispositivi quando viene rilevata una dispersione di corrente o altri guasti di rete. Tali dispositivi di protezione a relè sono utilizzati sia nella vita di tutti i giorni che nell'industria. Impediscono l'attivazione prematura della modalità di emergenza, il funzionamento dell'RCD (è anche un relè differenziale) e degli interruttori automatici. Lo schema della loro installazione è spesso combinato con il principio di includere dispositivi di protezione e differenziali nella rete.

Inoltre, sono presenti anche relè elettromagnetici di tensione e corrente, meccanici, allo stato solido, ecc.

Un relè a stato solido è un dispositivo monofase per la commutazione di correnti elevate (da 250 A), che fornisce protezione galvanica e isolamento dei circuiti elettrici. Si tratta, nella maggior parte dei casi, di apparecchiature elettroniche progettate per rispondere in modo rapido e accurato ai problemi di rete. Un altro vantaggio è che un tale relè di corrente può essere realizzato a mano.

In base alla progettazione, i relè sono classificati in meccanici ed elettromagnetici e ora, come accennato in precedenza, in elettronici. Il meccanico può essere utilizzato in varie condizioni di lavoro, non richiede un circuito complesso per collegarlo, è durevole e affidabile.Ma allo stesso tempo, non abbastanza preciso. Pertanto, ora vengono utilizzate principalmente le sue controparti elettroniche più moderne.

I principali tipi di relè e il loro scopo

I produttori configurano i moderni dispositivi di commutazione in modo tale che il funzionamento avvenga solo in determinate condizioni, ad esempio con un aumento della forza di corrente fornita ai terminali di ingresso della KU. Di seguito esamineremo brevemente i principali tipi di solenoidi e il loro scopo.

Relè elettromagnetici

Un relè elettromagnetico è un dispositivo di commutazione elettromeccanico, il cui principio si basa sull'effetto di un campo magnetico creato da una corrente in un avvolgimento statico su un'armatura. Questo tipo di KU si divide in dispositivi effettivamente elettromagnetici (neutri), che rispondono solo al valore della corrente fornita all'avvolgimento, e dispositivi polarizzati, il cui funzionamento dipende sia dal valore della corrente che dalla polarità.

Il principio di funzionamento del solenoide elettromagnetico

I relè elettromagnetici utilizzati nelle apparecchiature industriali si trovano in una posizione intermedia tra dispositivi ad alta corrente (avviatori magnetici, contattori, ecc.) e apparecchiature a bassa corrente. Molto spesso questo tipo di relè viene utilizzato nei circuiti di controllo.

Relè AC

Il funzionamento di questo tipo di relè, come suggerisce il nome, si verifica quando all'avvolgimento viene applicata una corrente alternata di una certa frequenza. Questo dispositivo di commutazione CA con o senza controllo di fase zero è una combinazione di tiristori, diodi raddrizzatori e circuiti di controllo. Relè AC può essere realizzato sotto forma di moduli basati su trasformatore o isolamento ottico.Questi KU sono utilizzati in reti CA con una tensione massima di 1,6 kV e una corrente di carico media fino a 320 A.

Relè intermedio 220 V

A volte il funzionamento della rete e degli apparecchi non è possibile senza l'utilizzo di un relè intermedio per 220 V. Solitamente si utilizza un KU di questo tipo se è necessario aprire o aprire i contatti opposti del circuito. Ad esempio, se si utilizza un dispositivo di illuminazione con un sensore di movimento, un conduttore è collegato al sensore e l'altro fornisce elettricità alla lampada.

I relè CA sono ampiamente utilizzati nelle apparecchiature industriali e negli elettrodomestici

Funziona così:

1. fornire corrente al primo dispositivo di commutazione;
2. dai contatti della prima KU, la corrente fluisce al relè successivo, che ha caratteristiche superiori al precedente ed è in grado di sopportare correnti elevate.

I relè diventano ogni anno più efficienti e compatti

Le funzioni del relè CA di piccole dimensioni da 220 V sono molto diverse e sono ampiamente utilizzate come dispositivo ausiliario in un'ampia varietà di campi. Questo tipo di KU viene utilizzato nei casi in cui il relè principale non fa fronte al suo compito o con un numero elevato di reti controllate che non sono più in grado di servire l'unità principale.

Il dispositivo di commutazione intermedio è utilizzato in apparecchiature industriali e mediche, trasporti, apparecchiature di refrigerazione, televisori e altri elettrodomestici.

Relè CC

I relè CC sono divisi in neutri e polarizzati. La differenza tra loro è che i condensatori CC polarizzati sono sensibili alla polarità della tensione applicata.L'armatura del dispositivo di commutazione cambia direzione di movimento a seconda dei poli di alimentazione. I relè elettromagnetici CC neutri non dipendono dalla polarità della tensione.

La KU elettromagnetica DC viene utilizzata principalmente quando non è possibile il collegamento alla rete AC.

Relè automobilistico a quattro pin

Gli svantaggi dei solenoidi CC includono la necessità di un alimentatore e un costo maggiore rispetto a quelli CA.

Questo video mostra lo schema elettrico e spiega come funziona il relè a 4 pin:

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Relè elettronico

Relè di controllo elettronico nel circuito del dispositivo

Dopo aver affrontato cos'è un relè di corrente, considera il tipo elettronico di questo dispositivo. Il design e il principio di funzionamento dei relè elettronici sono praticamente gli stessi del KU elettromeccanico. Tuttavia, per eseguire le funzioni necessarie in un dispositivo elettronico, viene utilizzato un diodo a semiconduttore. Nei veicoli moderni, la maggior parte delle funzioni di relè e interruttori sono eseguite da unità di controllo relè elettroniche e al momento è impossibile abbandonarle completamente. Quindi, ad esempio, un blocco di relè elettronici consente di controllare il consumo di energia, la tensione ai terminali della batteria, controllare l'impianto di illuminazione, ecc.

Principio di funzionamento del relè a stato solido

Riso. Numero 3. Schema di funzionamento utilizzando un relè a stato solido. In posizione off, quando l'ingresso è 0V, il relè a stato solido impedisce alla corrente di fluire attraverso il carico. In posizione on, c'è tensione in ingresso, la corrente scorre attraverso il carico.

Gli elementi principali di un circuito di ingresso a tensione alternata regolabile.

1. Il regolatore di corrente serve a mantenere un valore di corrente costante.
2. Un ponte a onda intera e condensatori all'ingresso del dispositivo servono a convertire il segnale CA in CC.
3. Accoppiatore ottico di isolamento ottico integrato, viene applicata la tensione di alimentazione e la corrente di ingresso scorre attraverso di esso.
4. Il circuito di trigger viene utilizzato per controllare l'emissione di luce dell'accoppiatore ottico integrato, in caso di interruzione del segnale di ingresso, la corrente smetterà di fluire attraverso l'uscita.
5. Resistori in serie in un circuito.

Esistono due tipi comuni di disaccoppiamento ottico utilizzati nei relè a stato solido: il sette accumulatore e il transistor.

Il triac presenta i seguenti vantaggi: l'inclusione di un circuito di innesco nel disaccoppiamento e la sua immunità alle interferenze. Gli svantaggi includono il costo elevato e la necessità di grandi quantità di corrente all'ingresso del dispositivo, necessaria per commutare l'uscita.

Riso. n. 4. Schema di una staffetta con un Sevenistor.

Tiristore: non necessita di una grande quantità di corrente per commutare l'uscita. Lo svantaggio è che il circuito di trigger è al di fuori dell'isolamento, il che significa un numero maggiore di elementi e una scarsa protezione contro le interferenze.

Riso. n. 5. Schema di un relè con un tiristore.

Riso. n. 6. Aspetto e disposizione degli elementi nella progettazione di un relè a stato solido con controllo a transistor.

Principio di funzionamento del controllo a semionda a relè a stato solido tipo SCR

Con il passaggio di corrente attraverso il relè in una sola direzione, la quantità di potenza si riduce di quasi il 50%. Per prevenire questo fenomeno si utilizzano due SCR collegati in parallelo, posti all'uscita (il catodo è collegato all'anodo dell'altro).

Riso. n. 7. Schema del principio di funzionamento del controllo SCR a semionda

Tipi di commutazione di relè a stato solido

1. Controllo delle azioni di commutazione quando la corrente passa per zero.

Riso. n. 8. Commutazione del relè quando la corrente passa per zero.

Utilizzato per carichi resistivi nei sistemi di controllo e monitoraggio per dispositivi di riscaldamento. Utilizzare in carichi leggermente induttivi e capacitivi.

1. Relè a stato solido con controllo di fase

Fig. n. 9. Schema di controllo di fase.

Indicatori chiave per la selezione dei relè a stato solido

• Corrente: carico, avviamento, nominale.
• Tipo di carico: induttanza, capacità o carico resistivo.
• Tipo di tensione del circuito: AC o DC.
• Tipo di segnale di controllo.

Raccomandazioni per la selezione dei relè e sfumature operative

Il carico di corrente e la sua natura sono il fattore principale che determina la scelta. Il relè è selezionato con un margine di corrente, che include la presa in considerazione della corrente di spunto (deve resistere a una sovracorrente di 10 volte e un sovraccarico per 10 ms). Quando si lavora con un riscaldatore, la corrente nominale supera la corrente di carico nominale di almeno il 40%. Quando si lavora con un motore elettrico, si raccomanda che il margine di corrente sia almeno 10 volte maggiore del valore nominale.

Esempi indicativi di selezione dei relè in caso di sovracorrente

1. Carico di potenza attiva, ad esempio un elemento riscaldante: un margine del 30-40%.
2. Motore elettrico di tipo asincrono, 10 volte il margine di corrente.
3. Illuminazione con lampade a incandescenza - 12 volte il margine.
4. Relè elettromagnetici, bobine - da 4 a 10 volte la riserva.

Riso. n. 10. Esempi di selezione relè con carico di corrente attivo.

Un tale componente elettronico dei circuiti elettrici come un relè a stato solido sta diventando un'interfaccia indispensabile nei circuiti moderni e fornisce un isolamento elettrico affidabile tra tutti i circuiti elettrici coinvolti.

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Guida alla selezione

A causa delle perdite elettriche nei semiconduttori di potenza, i relè a stato solido si riscaldano quando il carico viene commutato. Ciò impone una limitazione alla quantità di corrente commutata. Una temperatura di 40 gradi Celsius non provoca un deterioramento dei parametri di funzionamento del dispositivo. Tuttavia, il riscaldamento al di sopra di 60°C riduce notevolmente il valore consentito della corrente commutata. In questo caso, il relè potrebbe entrare in una modalità di funzionamento incontrollata e guastarsi.

Pertanto, durante il funzionamento a lungo termine del relè in modalità nominale e soprattutto "pesante" (con commutazione a lungo termine di correnti superiori a 5 A), è necessario l'uso di radiatori. A carichi maggiori, ad esempio, nel caso di un carico di natura "induttiva" (solenoidi, elettromagneti, ecc.), si consiglia di scegliere dispositivi con un ampio margine di corrente - 2-4 volte e nel caso di controllando un motore elettrico asincrono, 6-10 volte il margine di corrente.

Quando si lavora con la maggior parte dei tipi di carichi, l'accensione del relè è accompagnata da un picco di corrente di varia durata e ampiezza, il cui valore deve essere preso in considerazione quando si sceglie:

• i carichi puramente attivi (riscaldatori) forniscono i picchi di corrente più bassi possibili, che vengono praticamente eliminati quando si utilizzano relè con commutazione su "0";
• le lampade a incandescenza, le lampade alogene, quando accese, passano una corrente 7 ... 12 volte superiore a quella nominale;
• le lampade fluorescenti durante i primi secondi (fino a 10 s) danno picchi di corrente a breve termine, 5 ... 10 volte superiori alla corrente nominale;
• le lampade al mercurio danno un triplo sovraccarico di corrente durante i primi 3-5 minuti;
• avvolgimenti di relè elettromagnetici di corrente alternata: la corrente è 3 ... 10 volte superiore alla corrente nominale per 1-2 periodi;
• avvolgimenti dei solenoidi: la corrente è 10 ... 20 volte superiore alla corrente nominale per 0,05 - 0,1 s;
• motori elettrici: la corrente è 5 ... 10 volte superiore alla corrente nominale per 0,2 - 0,5 s;
• carichi altamente induttivi con nuclei saturabili (trasformatori a riposo) quando accesi in fase di tensione zero: la corrente è 20 ... 40 volte la corrente nominale per 0,05 - 0,2 s;
• carichi capacitivi all'accensione in una fase prossima ai 90°: la corrente è 20 ... 40 volte la corrente nominale per un tempo da decine di microsecondi a decine di millisecondi.

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La capacità di resistere ai sovraccarichi di corrente è caratterizzata dall'entità della "corrente d'urto". Questa è l'ampiezza di un singolo impulso di una data durata (di solito 10 ms). Per i relè CC, questo valore è solitamente 2-3 volte il valore della corrente continua massima consentita, per i relè a tiristori, questo rapporto è di circa 10. Per sovraccarichi di corrente di durata arbitraria, si può procedere da una dipendenza empirica: un aumento del sovraccarico la durata di un ordine di grandezza porta a una diminuzione dell'ampiezza di corrente consentita. Il calcolo del carico massimo è presentato nella tabella seguente.

Tabella per il calcolo del carico massimo per un relè a stato solido.

La scelta della corrente nominale per un carico specifico dovrebbe essere nel rapporto tra il margine della corrente nominale del relè e l'introduzione di misure aggiuntive per ridurre le correnti di spunto (resistori limitatori di corrente, reattanze, ecc.).

Per aumentare la resistenza del dispositivo al rumore impulsivo, in parallelo ai contatti di commutazione viene posto un circuito esterno, costituito da un resistore collegato in serie e da una capacità (circuito RC). Per una protezione più completa contro la sorgente di sovratensione a valle, è necessario collegare in parallelo ad ogni fase dell'SSR varistori di protezione.

Schema di collegamento di un relè a stato solido.

Quando si commuta un carico induttivo, è obbligatorio l'uso di varistori di protezione. La scelta del valore richiesto del varistore dipende dalla tensione di alimentazione del carico, ed è calcolata dalla formula: Uvaristor = (1,6 ... 1,9) x Uload.

Il tipo di varistore è determinato in base alle caratteristiche specifiche del dispositivo. I varistori domestici più popolari sono le serie: CH2-1, CH2-2, VR-1, VR-2. Il relè a stato solido fornisce un buon isolamento galvanico dei circuiti di ingresso e di uscita, nonché dei circuiti che trasportano corrente dagli elementi strutturali del dispositivo, quindi non sono necessarie misure di isolamento del circuito aggiuntive.

Relè a stato solido fai da te

Dettagli e corpo

• F1 - Fusibile 100 mA.
• S1 - qualsiasi interruttore a bassa potenza.
• C1 - condensatore 0,063 uF 630 volt.
• C2 - 10 - 100 uF 25 Volt.
• C3 - 2,7 nF 50 Volt.
• C4 - 0,047 uF 630 Volt.
• R1 - 470 kOhm 0,25 Watt.
• R2 - 100 Ohm 0,25 Watt.
• R3 - 330 Ohm 0,5 Watt.
• R4 - 470 ohm 2 watt.
• R5 - 47 ohm 5 watt.
• R6 - 470 kOhm 0,25 Watt.
• R7 - Varistore TVR12471, o simile.
• R8 - carico.
• D1 - qualsiasi ponte di diodi per una tensione di almeno 600 volt o assemblato da quattro diodi separati, ad esempio - 1N4007.
• D2 è un diodo zener da 6,2 volt.
• D3 - diodo 1N4007.
• T1 - triac VT138-800.
• LED1 – qualsiasi LED di segnalazione.

La moderna elettrotecnica e la radioelettronica stanno abbandonando sempre più componenti meccanici di notevoli dimensioni e soggetti a rapida usura. Un'area in cui questo si manifesta di più è nei relè elettromagnetici. Tutti sanno bene che anche il relè più costoso, con contatti al platino, prima o poi si guasterà. Sì, e i clic durante il passaggio possono essere fastidiosi. Pertanto, l'industria ha stabilito una produzione attiva di speciali relè a stato solido.

Tali relè a stato solido possono essere utilizzati quasi ovunque, ma attualmente sono ancora molto costosi. Pertanto, ha senso collezionarlo da solo. Inoltre, i loro schemi sono semplici e comprensibili. Il relè a stato solido funziona come un relè meccanico standard: è possibile utilizzare una bassa tensione per commutare una tensione più alta.

Finché non è presente tensione CC all'ingresso (sul lato sinistro del circuito), il fototransistor TIL111 è aperto. Per aumentare la protezione contro i falsi positivi, la base del TIL111 è fornita di un emettitore tramite una resistenza da 1M. La base del transistor BC547B sarà ad alto potenziale e quindi rimarrà aperta. Il collettore chiude l'elettrodo di controllo del tiristore TIC106M a meno e rimane in posizione chiusa. Nessuna corrente passa attraverso il ponte a diodi raddrizzatori e il carico viene disattivato.

A una certa tensione di ingresso, diciamo 5 volt, il diodo all'interno del TIL111 si accende e attiva il fototransistor. Il transistor BC547B si chiude e il tiristore viene sbloccato. Questo crea una caduta di tensione sufficientemente grande. su una resistenza da 330 ohm per portare il triac TIC226 in posizione di accensione. La caduta di tensione attraverso il triac in quel momento è solo di pochi volt, quindi praticamente tutta la tensione CA scorre attraverso il carico.

Il triac è protetto contro le sovratensioni tramite un condensatore da 100 nF e una resistenza da 47 ohm. È stato aggiunto un FET BF256A per consentire la commutazione stabile di un relè a stato solido con diverse tensioni di controllo. Agisce come una fonte di corrente. Il diodo 1N4148 è installato per proteggere il circuito in caso di inversione di polarità. Questo circuito può essere utilizzato in vari dispositivi, con potenza fino a 1,5 kW, ovviamente, se si installa il tiristore su un grande radiatore.

Il principio di funzionamento del relè di avviamento

Nonostante il gran numero di prodotti brevettati di vari produttori, il funzionamento dei frigoriferi e i principi di funzionamento dei relè di avviamento sono quasi gli stessi. Avendo compreso il principio della loro azione, puoi trovare e risolvere autonomamente il problema.

Schema del dispositivo e collegamento al compressore

Il circuito elettrico del relè ha due ingressi dall'alimentazione e tre uscite al compressore. Un input (condizionatamente - zero) passa direttamente.

Un altro ingresso (condizionato - fase) all'interno del dispositivo è diviso in due:

• il primo passa direttamente all'avvolgimento di lavoro;
• il secondo passa attraverso i contatti di sezionamento all'avvolgimento di avviamento.

Se il relè non ha una sede, quando ci si collega al compressore, non è necessario commettere errori nell'ordine di collegamento dei contatti. I metodi utilizzati su Internet per determinare i tipi di avvolgimenti mediante misure di resistenza non sono generalmente corretti, poiché per alcuni motori la resistenza degli avvolgimenti di avviamento e di lavoro è la stessa.

Il circuito elettrico del relè di avviamento potrebbe subire lievi modifiche a seconda del produttore. La figura mostra lo schema di collegamento di questo dispositivo nel frigorifero Orsk

Pertanto, è necessario trovare la documentazione o smontare il compressore del frigorifero per capire la posizione dei contatti passanti.

Questo può essere fatto anche se sono presenti identificatori simbolici vicino alle uscite:

• "S" - avvolgimento iniziale;
• "R" - avvolgimento funzionante;
• "C" è l'uscita comune.

I relè differiscono per il modo in cui sono montati sul telaio del frigorifero o sul compressore. Hanno anche le loro caratteristiche attuali, quindi, in fase di sostituzione, è necessario selezionare un dispositivo completamente identico, o meglio, lo stesso modello.

Chiusura dei contatti tramite bobina ad induzione

Il relè di avviamento elettromagnetico funziona secondo il principio della chiusura di un contatto per far passare la corrente attraverso l'avvolgimento di avviamento. L'elemento di comando principale del dispositivo è una bobina solenoide collegata in serie con l'avvolgimento del motore principale.

Al momento dell'avvio del compressore, con un rotore statico, una grande corrente di avviamento passa attraverso il solenoide. Di conseguenza, viene creato un campo magnetico che muove il nucleo (armatura) su cui è installata una barra conduttiva, chiudendo il contatto dell'avvolgimento di partenza. Inizia l'accelerazione del rotore.

Con un aumento del numero di giri del rotore, la quantità di corrente che passa attraverso la bobina diminuisce, per cui la tensione del campo magnetico diminuisce. Sotto l'azione di una molla di compensazione o di gravità, il nucleo ritorna nella sua posizione originale e il contatto si apre.

Sul coperchio del relè con una bobina di induzione è presente una freccia "su", che indica la corretta posizione del dispositivo nello spazio.Se è posizionato in modo diverso, i contatti non si apriranno sotto l'influenza della gravità

Il motore del compressore continua a funzionare nella modalità di mantenimento della rotazione del rotore, facendo passare la corrente attraverso l'avvolgimento di lavoro. La prossima volta il relè funzionerà solo dopo l'arresto del rotore.

Regolazione dell'erogazione di corrente tramite un posistore

I relè prodotti per i moderni frigoriferi utilizzano spesso un posistore, un tipo di resistenza termica. Per questo dispositivo esiste un intervallo di temperatura, al di sotto del quale passa la corrente con poca resistenza e, al di sopra, la resistenza aumenta bruscamente e il circuito si apre.

Nel relè di avviamento, il posistore è integrato nel circuito che porta all'avvolgimento di avviamento. A temperatura ambiente, la resistenza di questo elemento è trascurabile, quindi all'avvio del compressore la corrente passa senza ostacoli.

A causa della presenza di resistenza, il posistore si riscalda gradualmente e al raggiungimento di una certa temperatura il circuito si apre. Si raffredda solo dopo l'interruzione dell'alimentazione di corrente al compressore e attiva nuovamente un salto quando si riaccende il motore.

Il posistor ha la forma di un cilindro basso, quindi gli elettricisti professionisti lo chiamano spesso una "pillola"

Relè a stato solido con controllo di fase

Sebbene i relè a stato solido possano eseguire la commutazione diretta del carico zero-crossing, possono anche svolgere funzioni molto più complesse con l'aiuto di circuiti logici digitali, microprocessori e moduli di memoria. Un altro ottimo utilizzo per un relè a stato solido è nelle applicazioni dimmer della lampada, sia a casa, per uno spettacolo o un concerto.

I relè a stato solido con accensione diversa da zero (accensione momentanea) si accendono immediatamente dopo l'applicazione del segnale di controllo in ingresso, a differenza dell'SSR di passaggio per lo zero che è più alto e attende il successivo punto di passaggio per lo zero dell'onda sinusoidale CA. Questa commutazione di incendio casuale viene utilizzata in applicazioni resistive come i dimmer per lampade e in applicazioni in cui il carico deve essere applicato solo durante una piccola parte del ciclo CA.

Quali sono le caratteristiche?

Durante la creazione di un relè a stato solido, è stato possibile escludere la comparsa di un arco o di scintille nel processo di chiusura/apertura di un gruppo di contatti. Di conseguenza, la durata del dispositivo è aumentata più volte. Per fare un confronto, le migliori versioni di prodotti standard (a contatto) possono sopportare fino a 500.000 commutazioni. Non ci sono tali restrizioni nei TTR in esame.

Il costo dei relè a stato solido è maggiore, ma il calcolo più semplice mostra i vantaggi del loro utilizzo. Ciò è dovuto ai seguenti fattori: risparmio energetico, lunga durata (affidabilità) e presenza di controllo tramite microcircuiti.

La scelta è sufficientemente ampia per scegliere il dispositivo, tenendo conto delle attività e del costo corrente. Sono disponibili in commercio sia piccoli dispositivi per l'installazione in circuiti domestici che potenti dispositivi utilizzati per il controllo dei motori.

Come notato in precedenza, gli SSR differiscono nel tipo di tensione commutata: possono essere progettati per I costante o variabile. Questa sfumatura deve essere presa in considerazione nella scelta.

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Le caratteristiche dei modelli a stato solido includono la sensibilità del dispositivo alle correnti di carico.Se questo parametro supera la norma consentita di 2-3 o più volte, il prodotto si rompe.

Per evitare un tale problema durante il funzionamento, è importante avvicinarsi con attenzione al processo di installazione e installare dispositivi di protezione nel circuito della chiave. Inoltre, è importante dare la preferenza agli interruttori che hanno una corrente di lavoro di due o tre volte il carico di commutazione.

Ma non è tutto

Inoltre, è importante dare la preferenza agli interruttori che hanno una corrente di lavoro di due o tre volte il carico di commutazione. Ma non è tutto

Per una protezione aggiuntiva, si consiglia di prevedere fusibili o interruttori automatici nel circuito (è adatta la classe "B").