Katı hal rölesi: tipleri, pratik uygulaması, bağlantı şemaları

Klasik yolvericiler ve kontaktörler yavaş yavaş geçmişte kalıyor.Otomotiv elektroniği, ev aletleri ve endüstriyel otomasyondaki yerleri, herhangi bir hareketli parçası olmayan yarı iletken bir cihaz olan katı hal röleleri tarafından işgal edilmektedir.

Cihazlar, uygulama kapsamlarını belirleyen farklı tasarımlara ve bağlantı şemalarına sahiptir. Cihazı kullanmadan önce çalışma prensibini anlamanız, çalışma özelliklerini ve farklı röle türlerinin bağlantısını öğrenmeniz gerekir. Yukarıdaki soruların cevapları sunulan makalede ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Katı hal röle cihazı

Modern katı hal röleleri (SSR'ler), güç elektrik anahtarları görevi gören modüler yarı iletken cihazlardır.

Bu cihazların temel işletim birimleri triyaklar, tristörler veya transistörlerle temsil edilir. SSR'lerin hareketli parçaları yoktur, bu da onları elektromekanik rölelerden farklı kılar.

Bir SSR'nin boyutu büyük ölçüde maksimum yük kapasitesine ve ısı transferi ve konveksiyon yoluyla ısıyı dağıtma yeteneğine bağlıdır (+)

Bu cihazların iç kısımları, düzenlenen yükün türüne ve elektrik devresine bağlı olarak büyük ölçüde değişiklik gösterebilir.

En basit katı hal röleleri aşağıdaki bileşenleri içerir:

• sigortalı giriş ünitesi;
• tetikleme devresi;
• optik (galvanik) izolasyon;
• anahtarlama ünitesi;
• koruyucu devreler;
• çıkış düğümünü yükle.

SSR giriş düğümü, seri bağlı bir dirence sahip bir birincil devredir. Bu devreye bir seçenek olarak bir sigorta yerleştirilmiştir. Giriş düğümünün görevi, bir kontrol sinyali almak ve yükü değiştiren anahtarlara bir komut iletmektir.

Alternatif akımda kontrol ve ana devreleri ayırmak için galvanik izolasyon kullanılır. Rölenin çalışma prensibi büyük ölçüde tasarımına bağlıdır. Giriş sinyalinin işlenmesinden sorumlu tetikleme devresi, optik izolasyon ünitesine dahil edilebilir veya ayrı olarak yerleştirilebilir.

Koruyucu ünite aşırı yüklenmeleri ve hataları önler çünkü cihazın arızalanması durumunda bağlı ekipmanlar da arızalanabilir.

Katı hal rölelerinin temel amacı, zayıf bir kontrol sinyali kullanarak bir elektrik ağını kapatmak/açmaktır. Elektromekanik analogların aksine, daha kompakt bir şekle sahiptirler ve çalışma sırasında karakteristik tıklamalar üretmezler.

TTP'nin çalışma prensibi

Katı hal rölesinin çalışması oldukça basittir. Çoğu SSR, 20-480 V ağlarda otomasyonu kontrol etmek için tasarlanmıştır.

Optik izolasyon, otonom güç kaynaklarından (+) çalışan sensörler için kritik olan minimum güçte kontrol sinyalleri oluşturmanıza olanak tanır

Klasik versiyonda, cihazın gövdesi anahtarlamalı devrenin iki kontağını ve iki kontrol kablosunu içerir. Bağlı fazların sayısı arttıkça sayıları değişebilir. Kontrol devresindeki voltajın varlığına bağlı olarak ana yük, yarı iletken elemanlar tarafından açılıp kapatılır.

Katı hal rölelerinin bir özelliği sonsuz olmayan direncin varlığıdır.Elektromekanik cihazlardaki kontaklar tamamen ayrılmışsa, katı hal cihazlarda yarı iletken malzemelerin özellikleri devrede akımın olmamasını sağlar.

Bu nedenle yüksek voltajlarda, bağlı ekipmanın çalışmasını olumsuz etkileyebilecek küçük kaçak akımlar ortaya çıkabilir.

Katı hal rölelerinin sınıflandırılması

Rölelerin uygulama alanları çeşitlidir, bu nedenle tasarım özellikleri, belirli bir otomatik devrenin ihtiyaçlarına bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. SSR'ler bağlı faz sayısına, çalışma akımı tipine, tasarım özelliklerine ve kontrol devresi tipine göre sınıflandırılır.

Bağlı faz sayısına göre

Katı hal röleleri hem ev aletlerinde hem de endüstriyel otomasyonda 380 V çalışma voltajıyla kullanılır.

Bu nedenle, bu yarı iletken cihazlar, faz sayısına bağlı olarak aşağıdakilere ayrılır:

• Tek aşama;
• üç faz.

Tek fazlı SSR'ler 10-100 veya 100-500 A akımlarla çalışmanıza izin verir. Analog bir sinyal kullanılarak kontrol edilirler.

Ekipmanı kurarken doğru şekilde bağlanabilmeleri için farklı renkteki kabloların üç fazlı röleye bağlanması önerilir.

Üç Fazlı Katı Hal Röleleri 10-120 A aralığında akım geçirme kapasitesine sahiptirler. Cihazları, birkaç elektrik devresinin eşzamanlı düzenlemesinin güvenilirliğini sağlayan, tersinir bir çalışma prensibini benimser.

Asenkron bir motorun çalışmasını sağlamak için genellikle üç fazlı SSR'ler kullanılır. Yüksek ani akımlardan dolayı elektrik kontrol devresine hızlı sigortalar dahil edilmelidir.

Çalışma akımı türüne göre

Katı hal röleleri yapılandırılamaz veya yeniden programlanamaz, dolayısıyla yalnızca belirli bir ağ elektrik parametreleri aralığında normal şekilde çalışabilirler.

İhtiyaçlara bağlı olarak SSR'ler iki tip akıma sahip elektrik devreleri ile kontrol edilebilir:

• kalıcı;
• değişkenler.

Benzer şekilde SSR'ler aktif yük voltajının türüne göre sınıflandırılabilir. Ev aletlerindeki çoğu röle değişken parametrelerle çalışır.

Doğru akım dünyanın hiçbir ülkesinde ana elektrik kaynağı olarak kullanılmadığından bu tip rölelerin uygulama alanı dardır.

Sabit kontrol akımına sahip cihazlar yüksek güvenilirlik ile karakterize edilir ve regülasyon için 3-32 V voltaj kullanırlar.Özelliklerinde önemli bir değişiklik olmadan geniş bir sıcaklık aralığına (-30..+70°C) dayanabilirler.

AC regüle röleler 3-32 V veya 70-280 V kontrol voltajına sahiptir. Düşük elektromanyetik girişim ve yüksek çalışma hızı ile karakterize edilirler.

Tasarım özelliklerine göre

Katı hal röleleri genellikle bir dairenin genel elektrik paneline kurulur, pek çok modelde DIN rayına montaj için bir montaj bloğu bulunur.

Ayrıca TSR ile destek yüzeyi arasında özel radyatörler bulunmaktadır. Performans özelliklerini koruyarak cihazı yüksek yükler altında soğutmanıza olanak tanır.

Röle, esas olarak ek bir işlevi olan özel bir braket aracılığıyla bir DIN rayına monte edilir - cihazın çalışması sırasında aşırı ısıyı giderir

Röle ile radyatör arasına temas alanını artıran ve ısı transferini artıran bir termal macun tabakası uygulanması tavsiye edilir. Sıradan vidalarla duvara sabitlemek için tasarlanmış TTP'ler de vardır.

Kontrol şeması türüne göre

Ayarlanabilir bir ekipman rölesinin çalışma prensibi her zaman anlık çalışmasını gerektirmez.

Bu nedenle üreticiler, çeşitli alanlarda kullanılan çeşitli SSR kontrol şemaları geliştirmiştir:

1. "Sıfırdan" kontrol. Bu tip katı hal röle kontrolü yalnızca 0 voltaj değerinde çalışmayı içerir. Kapasitif, dirençli (ısıtıcılar) ve zayıf endüktif (trafo) yüklere sahip cihazlarda kullanılır.
2. Ani. Bir kontrol sinyali uygulandığında rölenin keskin bir şekilde çalıştırılması gerektiğinde kullanılır.
3. Faz. Kontrol akımının parametrelerini değiştirerek çıkış voltajının düzenlenmesini içerir. Isıtma veya aydınlatma derecesini sorunsuz bir şekilde değiştirmek için kullanılır.

Katı hal röleleri ayrıca daha az önemli olan diğer birçok parametrede de farklılık gösterir. Bu nedenle, bir TSR satın alırken, ona en uygun kontrol cihazını satın alabilmek için bağlı ekipmanın çalışma şemasını anlamak önemlidir.

Rölenin sık sık aşırı yüklenmelerle hızla tükenen bir çalışma ömrü olduğundan, bir güç rezervi sağlanmalıdır.

TTP'nin avantajları ve dezavantajları

Katı hal rölelerinin piyasadaki geleneksel yol vericilerin ve kontaktörlerin yerini alması boşuna değildir. Bu yarı iletken cihazların elektromekanik muadillerine göre tüketicileri onları seçmeye zorlayan birçok avantajı vardır.

Mikro devreler için röleler kompakt boyuttadır ve maksimum akım akışı açısından oldukça sınırlıdır. Esas olarak özel bacakların lehimlenmesiyle bağlanırlar

Bu avantajlar şunları içerir:

1. Düşük güç tüketimi (%90 daha az).
2. Cihazların sınırlı alanlara kurulmasına olanak tanıyan kompakt boyutlar.
3. Yüksek başlatma ve kapatma hızı
4. Azaltılmış çalışma gürültüsü, elektromekanik rölenin karakteristik özelliği olan tıklama yok.
5. Herhangi bir bakım beklenmemektedir.
6. Yüz milyonlarca işlemden oluşan kaynak sayesinde uzun hizmet ömrü.
7. Elektronik bileşenlerin değiştirilmesine yönelik geniş olanaklar sayesinde TSR'lerin uygulama alanları genişledi.
8. Çalışma sırasında elektromanyetik girişim yok.
9. Mekanik şok nedeniyle kontakların zarar görmesi ortadan kalkar.
10. Kontrol ve anahtarlama devreleri arasında doğrudan fiziksel temasın olmaması.
11. Yük düzenleme imkanı.
12. Darbeli SSR'lerde aşırı yüklere karşı koruma sağlayan otomatik devrelerin varlığı.
13. Patlayıcı ortamlarda kullanım imkanı.

Katı hal rölelerinin belirtilen avantajları, ekipmanın normal çalışması için her zaman yeterli değildir. Bu nedenle elektromekanik kontaktörler henüz tamamen değiştirilmemiştir.

Güçlü katı hal rölelerinin kararlı çalışması için etkili ısı dağılımı önemlidir, çünkü yüksek sıcaklıklarda yük voltajı keskin bir şekilde bozulur (+)

TTP'lerin birçok durumda kullanılmasını engelleyen dezavantajları da vardır.

Dezavantajları şunları içerir:

1. Çoğu cihazın voltajı 0,5 kV'un üzerinde çalıştırılamaması.
2. Yüksek fiyat.
3. Özellikle motor çalıştırma devrelerinde yüksek akımlara duyarlılık.
4. Yüksek nem koşullarında kullanım kısıtlamaları.
5. Sıfırın altında 30°C'nin altındaki ve 70°C'nin üzerindeki 70°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda performans özelliklerinde kritik düşüş.
6. Kompakt kasa, sürekli olarak yüksek yüklerde cihazın aşırı ısınmasına neden olur ve bu da özel pasif veya aktif soğutma cihazlarının kullanılmasını gerektirir.
7. Kısa devre sırasında ısı nedeniyle cihazın erimesi olasılığı.
8. Rölenin kapalı durumundaki mikro akımlar ekipmanın çalışması için kritik öneme sahip olabilir. Örneğin ağa bağlı floresan lambalar periyodik olarak yanıp sönebilir.

Bu nedenle katı hal rölelerinin belirli uygulamaları vardır. Yüksek voltajlı endüstriyel ekipmanların devrelerinde, yarı iletken malzemelerin kusurlu fiziksel özelliklerinden dolayı kullanımları keskin bir şekilde sınırlıdır.

Ancak beyaz eşya ve otomotiv endüstrisinde TTP'ler olumlu özelliklerinden dolayı güçlü bir konuma sahiptir.

Olası bağlantı şemaları

Katı hal röleleri için bağlantı şemaları çok çeşitli olabilir. Her elektrik devresi, bağlı yükün özelliklerine göre inşa edilir. Devreye ilave sigortalar, kontrolörler ve düzenleme cihazları eklenebilir.

Cihazdaki kontrol ve yük devrelerinin örtüşmemesi nedeniyle elektriksel özellikleri herhangi bir parametrede farklılık gösterebilir (+)

Aşağıda en basit ve yaygın SSR bağlantı şemaları sunulacaktır:

• Normalde açık;
• ilgili kontur ile;
• normalde kapalı;
• üç faz;
• geri dönüşümlü.

Normalde açık (açık) devre - bir kontrol sinyali varlığında yükün enerjilendirildiği bir röle. Yani, 3 ve 4 numaralı girişlerin enerjisi kesildiğinde bağlı ekipmanın kapatılması.

Bir röle satın almadan önce, bağlı ekipmanın (+) düzgün çalışmasını sağlamak için gerekli başlangıç ​​durumu tipini (kapalı veya açık) belirlemelisiniz.

Normalde kapalı devre - Bir kontrol sinyali olmadığında yüke enerji verilen bir röle anlamına gelir. Yani, 3 ve 4 numaralı girişlerin enerjisi kesildiğinde bağlı ekipmanın çalışır durumda olduğu anlamına gelir.

Kontrol ve yük gerilimlerinin aynı olduğu katı hal rölesi için bir bağlantı şeması vardır. Bu yöntem, DC ve AC ağlarında çalışmak için aynı anda kullanılabilir.

Üç fazlı röleler biraz farklı prensiplere göre bağlanırlar. Kontaklar “Yıldız”, “Üçgen” veya “Yıldız ve Nötr” konfigürasyonlarında bağlanabilir.

Üç fazlı röle bağlantı devresinin seçimi büyük ölçüde yük olarak kendisine bağlanan ekipmanın çalışma özelliklerine bağlıdır.

Ters çevirme katı hal röleleri Elektrik motorlarında uygun modda kullanılır. Üç fazlı versiyonda üretilirler ve iki kontrol döngüsü içerirler.

Rölenin kontakları bağlama polaritesini koruması önemliyse, işaret her zaman faz ve nötrün nereye bağlanacağını gösterecektir.

SSR ile elektrik devrelerini ancak kağıda ön çizimden sonra monte etmek gerekir, çünkü yanlış bağlanan cihazlar kısa devre nedeniyle arızalanabilir.

Cihazların pratik uygulaması

Katı hal rölelerinin kullanım kapsamı oldukça geniştir. Yüksek güvenilirlikleri ve düzenli bakım gerektirmemeleri nedeniyle genellikle ekipman üzerinde ulaşılması zor yerlere monte edilirler.

Birçok rölede, kontrol devresi kablolarının bağlanması, ekipmanın kurulumu sırasında dikkate alınması gereken polariteyi gerektirir.

TTP'nin ana uygulama alanları şunlardır:

• ısıtma elemanlarını kullanan termoregülasyon sistemi;
• teknolojik süreçlerde sabit sıcaklıkların korunması;
• transformatörlerin kontrolü;
• aydınlatma ayarı;
• hareket sensörleri devreleri, aydınlatma, sokak aydınlatması için fotoğraf sensörleri ve benzeri.;
• elektrik motorunun kontrolü;
• Kesintisiz güç kaynakları.

Ev aletlerinin otomasyonunun artmasıyla birlikte katı hal röleleri giderek yaygınlaşıyor ve gelişen yarı iletken teknolojileri sürekli olarak yeni uygulama alanları açıyor.

İstenirse katı hal rölesini kendiniz monte edebilirsiniz. Ayrıntılı talimatlar şurada verilmiştir: Bu makale.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Sunulan videolar, katı hal rölelerinin çalışmasını daha iyi anlamanıza ve bunların nasıl bağlanacağına aşina olmanıza yardımcı olacaktır.

Basit bir katı hal rölesinin çalışmasının pratik gösterimi:

Katı hal rölelerinin türlerinin ve özelliklerinin analizi:

SSR'nin çalışmasının ve ısınma derecesinin test edilmesi:

Neredeyse herkes katı hal rölesi ve sensörden oluşan bir elektrik devresi kurabilir.

Ancak çalışan bir devrenin planlanması temel elektrik mühendisliği bilgisini gerektirir çünkü yanlış bağlantılar elektrik çarpmasına veya kısa devreye neden olabilir. Ancak doğru eylemlerin bir sonucu olarak günlük yaşamda pek çok faydalı cihaz elde edebilirsiniz.

Eklemek istediğiniz bir şey var mı veya katı hal rölelerini bağlama ve kullanma konusunda sorularınız mı var? Yayına yorum bırakabilir, tartışmalara katılabilir ve bu tür cihazları kullanma konusundaki kendi deneyiminizi paylaşabilirsiniz. İletişim formu alt blokta yer almaktadır.