Регулировка двигателя твердотельным реле

Инструменты

Чтобы обеспечить бесконтактную коммуникацию различных устройств без использования электромагнитов применяют твердотельное реле. Об особенностях, принципе действия и схеме подключения данного устройства поговорим далее.

Оглавление:

Твердотельное реле — принцип работы

Твердотельное реле — это устройство, обеспечивающее контакт между низковольтными и высоковольтными электрическими цепями.

Рассматривая структуру данного прибора, большинство моделей схожи между собой, имеют незначительные отличия, которые никак не влияют на принцип их работы.

Структура твердотельного реле включает наличие:

• входа,
• оптической развязки,
• триггерной цепи,
• цепи переключателя,
• цепи защиты.

Входом является первичная цепь, которая характеризуется наличием резистора на постоянном изоляторе, который имеет последовательное подключение. Основная функция цепи входа состоит в принятии сигнала и передаче команды устройству твердотельного реле, которое коммутирует нагрузку.

В качестве изоляции входной и выходной сети с переменным током используется устройство оптической развязки. От типа данного компонента, зависит вид реле и его принцип работы.

Для обработки входного сигнала и переключения выхода используется конструкция триггерной цепи. Она выступает, как отдельный элемент, а в некоторых моделях входит в состав оптической развязки.

Чтобы подать силу напряжения на нагрузку используется цепь переключающего типа, которая включает транзистор, кремниевый диод и симистор.

Чтобы защитить твердотельное реле от сбоев в работе или возникновения ошибок, используется отдельная защитная цепь. Это устройство бывает двух видов: внутреннего и внешнего.

Твердотельное реле схема состоит из:

• системы контроля,
• устройства твердотельного реле,
• двигателя, насоса, сварочного аппарата, трансформатора или нагревателя.

Чтобы коммутировать индуктивную нагрузку с помощью твердотельного реле следует увеличить запас тока в 6-8 раз.

Принцип работы твердотельного реле состоит в замыкании или размыкании контактов, которые передают напряжение непосредственно на реле. Чтобы привести в действие контакты необходимо наличие активатора. Его роль в твердотельном реле выполняет полупроводник или твердотельный прибор. В устройствах которые работают при переменном токе это тиристор или симистор, а для приборов с постоянным током — транзистор.

Прибор, который характеризуется наличием ключевого транзистора, является твердотельным реле. Это, например, датчик движения или света, который с помощью транзистора осуществляет передачу напряжения.

Между напряжением в катушке и силовых контактах появляется действие гальванической развязки, которое исчезает в следствие наличия оптической цепи.

Преимущества и сфера использования твердотельного реле

Твердотельное реле часто заменяет обычные контактеры из-за большого количества преимуществ перед ними. Рассмотрим основные достоинства твердотельного реле:

1. Небольшое потребление энергии — из-за отсутствия электромагнитного разнесения, электромагнитное реле потребляет много электроэнергии, так как в твердотельном реле используется полупроводник, количество электроэнергии для его работы меньше на 90%.

2. Твердотельное реле малогабаритное устройство, это качество позволяет его легко транспортировать и устанавливать.

3. Данное устройство характеризуется высоким уровнем быстродействия и не требует ожидания для запуска.

4. Низкая шумопроизводительность — еще одно преимущество твердотельного реле перед контактерами.

5. Такие приборы отличаются более длительным сроком эксплуатации и не требуют дополнительного технического обслуживания.

6. Имеют большую сферу использования и подходят для разных приборов.

7. Твердотельное реле позволяет включать цепь не допуская помех электромагнитного характера.

8. Высокий уровень быстродействия позволяет избежать дребезга контактов во время работы устройства.

9. Твердотельное реле позволяет осуществить более миллиарда срабатываний.

10. Наличие надежной изоляции между цепями входа и коммутации повышает производительность прибора.

11. Реле отличается наличием компактной герметичной конструкции и стойкой вибрацией перед ударами.

Сфера использования твердотельного реле достаточно широкая. Их используют в том случае, если возникает необходимость в коммутации индуктивной нагрузки. Рассмотрим основные области применения данного устройства:

• система, в которой производится регулировка температуры при помощи тэна;
• чтобы поддержать постоянную температуру в технологическом процессе;
• для коммутирования цепи управления;
• при выполнении замены пускателей бесконтактного реверсного типа;
• управление электрическими двигателями;
• контроль нагрева, трансформаторов и других технических приборов;
• регулирование уровня освещения.

Разновидности твердотельных реле

Есть несколько разновидностей твердотельного реле, которые отличаются особенностями контролирующего и коммутируемого напряжения:

1. Твердотельные реле постоянного тока — используется при действии постоянного электричества в диапазоне от 3 до 32-х Вт. Характеризуется высокими удельными характеристиками, светодиодной индикацией, высокой надежностью. Большинство моделей имеют широкий диапазон рабочих температур от -30 до +70 градусов.

2. Твердотельные реле переменного тока отличается низким уровнем электромагнитных помех, отсутствием шума во время работы, низким потреблением электроэнергии и высокой скоростью работы. Рабочий интервал составляет 90-250 Вт.

3. Твердотельные реле с ручным управление, позволяют настраивать тип работы.

В соотношении с типом нагрузки выделяют:

• однофазное твердотельное реле,
• трехфазное твердотельное реле.

Однофазное реле позволяет коммутировать электричество в диапазоне 10-120 А, или в диапазоне 100-500 А. Фазовое управление осуществляется при помощи аналогового сигнала и переменного резистора. Трехфазные реле применяют для коммутации тока сразу на трех фазах одновременно. Они имеют рабочий интервал от 10 до 120 А. Среди трехфазных реле выделяют устройства реверсивного типа, которые отличаются маркировкой и бесконтактной коммукацией. Их функция состоит в надежной коммутации каждой цепи отдельно. Специальные устройства способны надежно защищать реле от ложных включений.

Они используются во время запуска и работы асинхронного двигателя, который производит их реверс. При выборе данного устройства необходимо соблюдать большой запас мощности тока, который безопасно и эффективно эксплуатирует устройство.

Чтобы избежать возникновения перенапряжений при использовании реле, следует обязательно приобрести варистор или предохранитель быстрого действия.

Трехфазные реле отличаются более длительным сроком эксплуатации, чем однофазные. Коммукация происходит в следствие перехода тока через ноль и светодиодную индикацию.

В соотношении с методом коммукации выделяют:

• устройства, выполняющие нагрузки емкостного типа, редуктивного типа, слабой индукции;
• реле со случайным или мгновенным включением, используются в том случае, когда требуется мгновенное срабатывание;
• реле с наличием фазового управления, позволяют производить настройку нагревательных элементов, ламп накаливания.

В соотношении с конструкцией твердотельные реле бывают:

• монтируемые на Д И Н рейки,
• универсальные, устанавливаемые на планки переходного типа.

Выбор и покупка твердотельного реле

Чтобы купить твердотельное реле, следует обратиться в специализированный магазин электроники, в котором опытные специалисты помогут подобрать устройство, в соотношении с необходимой мощностью.

Твердотельное реле цена определяется такими характеристиками:

• тип устройства,
• наличие крепежных элементов,
• материал, из которого изготовлен корпус,
• мгновенное или постепенное включение,
• наличие дополнительных функций,
• производитель,
• мощность,
• потребление электроэнергии,
• габариты прибора.

Во время покупки твердотельного реле, следует учесть один очень важный момент. Данные устройства должны работать с запасом мощности, который превышает мощность устройства в несколько раз. Если не придерживаться этого правила, при небольшом повышении мощности, прибор мгновенно выйдет из строя.

Рекомендуется использование специальных предохранителей, которые помогут избежать поломки реле.

Есть несколько разновидностей предохранителей:

• g R — используются во широком диапазоне мощностей, отличаются быстрым действием;
• g S — используются во всем диапазоне тока, защищаю элементы полупроводников от повышенных нагрузок электросети;
• a R — защищают элементы полупроводникового типа от возникновения коротких замыканий.

Такие устройства имеют достаточно высокую стоимость, которая приравнивается к стоимости самого реле, но они обеспечивают высокоэффективную защиту устройства от поломки.

Существуют другие предохранители, которые относятся к классу В, С и D. Они отличаются меньшим спектром защиты и более дешевой стоимостью.

Во время эксплуатации твердотельного реле, следует учесть, что данный прибор очень быстро нагревается. Если корпус устройства очень сильно нагрелся, то оно не способно коммутировать ток в обычном режиме, количество тока очень сильно снижается. Если температура нагрева достигнет 65 градусов, то прибор сгорит.

Поэтому во время использования реле обязательно требуется установка охлаждающего радиатора. И запас тока должен быть в три, четыре раза выше. Если производится регулировка двигателей асинхронного типа, то запас тока увеличивается в восемь-десять раз.

Особенности подключения твердотельного реле

Рекомендации по самостоятельному подключению твердотельного реле:

1. Соединения не требуют использования пайки, а осуществляются винтовым способом.

2. Чтобы избежать повреждения прибора нельзя допускать попадания в него пыли или элементов металлического происхождения.

3. Не разрешается прилагать недопустимые внешние воздействия на корпус устройства.

4. Не размещайте твердотельное реле рядом с легко воспламеняющимися предметами, а также не прикасайтесь к прибору, в то время когда он работает, чтобы избежать получения ожогов.

5. Перед включением реле следует убедиться в правильной коммутации соединений.

6. В случае нагрева корпусы выше 60 градусов, рекомендуется установка реле на радиатор охлаждения.

7. Чтобы избежать повреждения прибора нельзя допускать возникновения короткого замыкания на выходе.

Твердотельное реле: устройство, принцип работы, назначение

Твердотельное реле (ТТР) – электронное устройство, включающее и выключающее при помощи низких напряжений высокомощностную цепь. В этом виде реле отсутствуют механические движущиеся элементы. Прибор состоит из датчика, реагирующего на вход (управляющий сигнал), и твердотельной электроники, компонентом которой является цепь высокой мощности. Оно может применяться в сетях как постоянного, так и переменного тока.

В твердотельных реле, выпускающихся серийно, используются тиристоры и транзисторы, способствующие переключению токов до сотен ампер. По сравнению с электромеханическими, твердотельные реле обладают более высокой скоростью переключения. Однако они менее пригодны к работе в условиях кратковременных перегрузок.

Принцип действия

В https://techtrends.ru/catalog/tverdotelnye-rele/» target=»_blank»>твердотельных реле взаимодействие управляющего сигнала с управляемым происходит путем формирования гальванической развязки – как правило, с помощью оптрона. Управляющее напряжение подает питание на светодиод, а он, в свою очередь, освещает фотодиод, и с помощью тока последнего включается МОП или тиристор, управляющий нагрузкой. Тиристоры и симисторы используются в устройствах, применяемых при переменном токе, а транзисторы – в приборах с постоянным током. Также применяются и специализированные оптоэлектронные приборы – оптотиристоры и фототиристоры.

Структура ТТР включает:

• вход – первичная цепь, состоящая из резистора на постоянном изоляторе, имеющего последовательное подключение. Главной функцией входной цепи является принятие сигнала и передача его устройству реле, коммутирующему нагрузку;
• оптическая развязка – используется для изоляции входной и выходной сети переменного тока;
• триггерная цепь – отдельный элемент, обрабатывающий входной сигнал и переключающий выход;
• цепь переключателя – подает силу напряжения, включает в себя транзистор, симистор и кремниевый диод;
• цепь защиты – может быть внешней или внутренней, защищает устройство от сбоев или появления ошибок.

Для коммутации индуктивной нагрузки при помощи твердотельного реле необходимо увеличить запас тока не менее, чем в 6–8 раз.

Преимущества и области применения

Сравнивая твердотельные реле с электромеханическими, следует отметить такие достоинства первых, как:

• малые габариты;
• экономия электроэнергии;
• отсутствие необходимости дополнительного техобслуживания;
• высокая скорость переключения;
• длительный срок эксплуатации;
• бесшумность;
• возможность применения в различных приборах;
• производительность;
• отсутствие искры и скачка напряжения;
• низкая чувствительность к неблагоприятным условиям.

Твердотельные реле нашли широкое применение. Они используются в тех случаях, когда требуется коммутировать индуктивную нагрузку. Как правило, это устройство служит для:

• сохранения постоянной температуры в технологическом процессе;
• коммутации цепи управления;
• контроля нагрева трансформаторов и других приборов;
• регулировки степени освещения;
• управления электродвигателями.

Также ТТР применяется в системах, производящих регулирование температуры с помощью ТЭНа, а также при замене пускателей реверсного бесконтактного типа.

Разновидности твердотельных реле

Существуют различные виды ТТР, имеющие некоторые особенности коммутируемого и контролирующего напряжения:

1. Твердотельное реле постоянного тока – применяют при условии постоянного электричества, диапазон которого может составлять 3–32 Вт. Этот вид отличается высокой надежностью, светодиодной индикацией и повышенными отдельными характеристиками. Многие модели подобных реле могут работать при температуре от -30 до +70°C.
2. Реле переменного тока имеют рабочий диапазон от 90 до 250 Вт, низкий уровень шума и электромагнитных помех, обладают высокой скоростью работы. Кроме того, их характерной особенностью является низкое потребление электрической энергии.
3. ТТР с ручным управлением, которое дает возможность настроить тип работы.

Соответственно с типом нагрузки различают однофазные и трехфазные твердотельные реле.

Однофазные реле применяются для коммутации электричества в интервале 10–120 A или 100–500 A. Управление происходит с помощью переменного резистора и аналогового сигнала.

Трехфазные ТТР коммутируют ток одновременно на 3 фазы. Их рабочий диапазон составляет 10–120 A. Среди 3-фазных реле отдельно стоят устройства реверсивного типа, отличающиеся бесконтактной коммутацией и маркировкой. Они надежно коммутируют каждую цепь по отдельности. Специальные элементы надежно предохраняют реле от ошибочных включений. Они применяются в процессе запуска и работы асинхронного двигателя, производящего их реверс.

Для предупреждения возникновения перенапряжения во время применения реле необходимо купить быстродействующий предохранитель или варистор.

В сравнении с однофазными, трехфазные реле имеют более долгий срок использования.

Согласно способу коммутации, ТТР делятся на:

• реле, которые выполняют нагрузки редуктивного и емкостного типа;
• устройства с моментальным или случайным срабатыванием, использующиеся в тех случаях, когда необходимо мгновенное включение;
• реле с фазовым управлением, позволяющие выполнять настройку ламп накаливания и нагревательных элементов.

По конструкции ТТР подразделяются на те, которые устанавливаются на ДИН-рейки, и универсальные, монтируемые на планки переходного типа.

Правила выбора и покупки ТТР

Приобретать ТТР лучше всего в специализированном магазине, где опытные консультанты ответят на все вопросы и помогут сделать выбор устройства нужной мощности в соответствии с требованиями покупателя. При этом следует обратить внимание на следующее:

• вид реле;
• материал, использованный для изготовления корпуса;
• наличие или отсутствие крепежа;
• тип включения;
• мощность;
• энергоэффективность;
• размеры;
• присутствие дополнительных функций;
• производитель.

При покупке ТТР необходимо учитывать, что запас мощности должен превышать нужную в несколько раз, иначе даже незначительное превышение этого показателя может вывести устройство из строя.

Для того чтобы защитить реле, следует применять предохранители, специально разработанные для ТТР. Они бывают нескольких видов:

• g R – обладают повышенным быстродействием и используются для широкого интервала мощностей;
• a R – защищают полупроводники от короткого замыкания;
• g S – выполняют защиту полупроводников от высоких нагрузок, могут применяться для любого типа тока.

Стоимость этих предохранителей может равняться цене самих реле, но благодаря им устройство будет служить в течение долгого времени. Существуют и другие предохранители, которые относятся к классам В, С, D и стоят значительно меньше, однако они обладают низкой степенью защиты.

Приобретая твердотельное реле, следует помнить, что во время работы оно довольно быстро нагревается, что может привести к отклонению от нормального режима и даже перегоранию устройства. Поэтому следует приобрести и радиатор охлаждения. Запас тока для нормальной работы ТТР должен быть выше номинала в три или четыре раза, а при использовании устройства для регулировки скорости электродвигателей запас по току необходимо увеличить в 8–10 раз.

Особенности подключения твердотельного реле

При самостоятельном подключении твердотельного реле и дальнейшей его эксплуатации необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

Регулировка двигателя твердотельным реле

Home />Доп. оборудование />Твердотельные реле

Однофазные твердотельные реле переменного тока с коммутацией при переходе тока через ноль

Твердотельное реле – полупроводниковый прибор, предназначенный для бесконтактной коммутации цепей постоянного и переменного тока по сигналу управления. Это новый тип бесконтактных электрических реле собранных по современным мировым стандартам и технологиям.

Благодаря своим характеристикам твердотельные реле все чаще заменяют электромагнитные реле и контакторы. Твердотельные реле применяются в системах управления нагревом, освещением, электродвигателями, трансформаторами, электромагнитами и т.д.

Твердотельные реле обеспечивают наиболее надежный метод коммутации цепей.

Особенности реле:

• Низкий уровень электромагнитных помех
• Управляющее напряжение 3-32V DC, 70-280V AC
• Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
• Отсутствие акустического шума
• Низкое энергопотребление
• Высокое быстродействие

Однофазные твердотельные реле с фазовым методом управления

Твердотельное реле – полупроводниковый прибор, предназначенный для бесконтактной коммутации цепей постоянного и переменного тока по сигналу управления. Это новый тип бесконтактных электрических реле собранных по современным мировым стандартам и технологиям.

Преимущество фазового метода регулирования заключается в непрерывности и плавности регулирования. Этот метод позволяет регулировать величину напряжения на выходе твердотельного реле (регулятор мощности). Недостатком является наличие помех при переключении. Применяется для резистивных (системы управления нагревом), переменных резистивных (инфракрасные излучатели) и индуктивных нагрузок (транcформаторы).

Особенности реле:

• Аналоговые управляющие сигналы: 4-20мА, 1-10V DC, перменный резистор 470-560кОм
• Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
• Отсутствие акустического шума
• Низкое энергопотребление
• Высокое быстродействие

Однофазные твердотельные реле для коммутации цепей постоянного тока

Твердотельное реле – полупроводниковый прибор, предназначенный для бесконтактной коммутации цепей постоянного и переменного тока по сигналу управления. Это новый тип бесконтактных электрических реле собранных по современным мировым стандартам и технологиям.

Благодаря своим характеристикам твердотельные реле все чаще заменяют электромагнитные реле и контакторы. Твердотельные реле применяются в системах управления нагревом, освещением, электродвигателями, трансформаторами, электромагнитами и т.д.

Особенности реле:

• Коммутация цепей постоянного тока
• Управляющее напряжение 3-32V DC
• Длительный срок службы
• Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
• Отсутствие акустического шума
• Низкое энергопотребление
• Высокое быстродействие

Однофазные твердотельные реле в корпусе промышленного исполнения

Твердотельное реле – полупроводниковый прибор, предназначенный для бесконтактной коммутации цепей постоянного и переменного тока по сигналу управления. Это новый тип бесконтактных электрических реле собранных по современным мировым стандартам и технологиям.

Одним из важнейших параметров для выбора твердотельного 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.

Особенности реле:

• Низкий уровень электромагнитных помех
• Управляющее напряжение 3-32V DC, 70-280V AC
• Высокий диапазон коммутационных токов
• Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
• Отсутствие акустического шума
• Низкое энергопотребление
• Высокое быстродействие

Трехфазные твердотельные реле

Твердотельное реле – полупроводниковый прибор, предназначенный для бесконтактной коммутации цепей постоянного и переменного тока по сигналу управления. Это новый тип бесконтактных электрических реле собранных по современным мировым стандартам и технологиям.

• Твердотельные реле имеют встроенную RC-цепь для защиты от ложного включения при использовании на индуктивной нагрузке. 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. Для защиты реле от кратковременных перенапряжений использовать варисторы, а для защиты от перегрузки по току быстродействующие предохранители.

Особенности реле:

• Длительный срок службы
• Управление с коммутацией при переходе тока через ноль
• Управляющее напряжение 3-32V DC, 70-280V AC
• Коммутация по 3-м фазам
• Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
• Низкий уровень электромагнитных помех
• Высокое сопротивление изоляции между коммутируемой и управляющей цепью
• Отсутствие акустического шума
• Высокое быстродействие

Трехфазные реверсивные реле

Твердотельное реле – полупроводниковый прибор, предназначенный для бесконтактной коммутации цепей постоянного и переменного тока по сигналу управления. Это новый тип бесконтактных электрических реле собранных по современным мировым стандартам и технологиям.

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. Для защиты реле от кратковременных перенапряжений использовать варисторы, а для защиты от перегрузки по току быстродействующие предохранители.

Особенности реле:

• Длительный срок службы
• Управляющее напряжение 10-30V DC
• Коммутация по 3-м фазам
• Отсутствие дребезга контактов и искрения при переключениях
• Высокое сопротивление изоляции между коммутируемой и управляющей цепью
• Встроенная RC-цепь и защита от одновременного включения
• Светодиодная индикация направления вращения

Твердотельное реле – это класс современных модульных полупроводниковых приборов, выполненных по гибридной технологии, содержащих в своем составе мощные силовые ключи на симисторных, тиристорных либо транзисторных структурах. Они с успехом используются для замены традиционных электромагнитных реле, контакторов и пускателей. Твердотельные реле обеспечивают наиболее надежный метод коммутации цепей.

Радиаторы охлаждения для твердотельных реле

Радиаторы охлаждения предназначены для отвода тепла выделяемого при работе полупроводниковых приборов, в данном случае твердотельных реле. Радиаторы охлаждения необходимо использовать при постоянной нагрузке более 5А. В противном случае возможен выход из строя твердотельного реле. Заявленный номинальный ток реле способно коммутировать при температуре не более 40ºС.

Трёхфазные твердотельные реле + основы применения

Твердотельные реле находят место в широком спектре применений для переключения электрических нагрузок, включая профессиональное оборудование, к примеру — системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Однако для лучшего понимания относительно того, как применять трёхфазные твердотельные реле и управлять, требуются отдельные сведения. В частности, сведения о разделении нагрузок на две основные категории: нагрев и управление движением.

Трёхфазные твердотельные реле (ТТР) – основы применения

Очевидно, что обозначенные применения (резистивный элемент / электродвигатель) далеко не всеобъемлющая группа, поскольку существует ряд других применений, выходящих за рамки указанных двух категорий. Например — системы освещения и распределения электроэнергии.

Однако большинство инженеров-проектировщиков, использующих трёхфазные твердотельные реле, применяют устройства именно к одному из двух указанных общих типов трёхфазных систем. Основное внимание, как показывает картинка ниже, уделяется резистивным элементам и электродвигателям.

Блок-схема упрощённого вида управляемыми приборами ТТР: слева – термически-резистивная нагрузка (ТРН); справа – моторная нагрузка; ТТР – трёхфазное твердотельное реле; Тн – нагрузочный ток; Нн – нагрузочное напряжение; У – управляющий сигнал

Несмотря на то, что каждое применение индивидуально и требует особой проверки, сосредоточение внимания на этих двух основных категориях позволяет обобщить характеристики. Также обобщаются последующие требования, предъявляемые к трёхфазным твердотельным реле, используемым для выполнения функций переключения.

Более того, ограничение внимания мощными системами, использующими трёхфазные сети для питания систем, охватывает некоторые из наиболее требовательных коммерческих и промышленных условий, в которых сегодня используются трёхфазные твердотельные реле.

Трёхфазные твердотельные реле – определение и описание

Исполнение устройства под три фазы, по сути, представлено отдельными однофазными реле, заключёнными в одном корпусе с общим входом. Соответственно, все три отдельных устройства питаются током одновременно.

Инженеры-электрики, кстати заметить, нередко используют три отдельных однофазных устройства для переключения питания на трёхфазной системе. Обычно это делается по желанию или когда по тем или иным причинам не представляется возможным применение именно трёхфазного твердотельного реле.

Однако более распространённым и упрощённым подходом следует рассматривать использование трехфазного твердотельного реле для обеспечения функции переключения. Такой подход упрощает электромонтаж и обычно уменьшает общую потребность в пространстве внутри конструкционной панели.

Пример целой сборки на основе ТТР с коммутацией на три фазы – своего рода интеллектуальный регулятор напряжения, построенный из десятка приборов, работающих совместно

Основными характеристиками твердотельных реле — однофазных или трёхфазных, являются:

• бесконтактное включение и выключение, что означает отсутствие дуги, дребезга контактов или акустического шума;
• высокая скорость переключения;
• долговечность работы;
• низкие требования к входной мощности управления;
• отключение при нулевом токе, что существенно минимизирует электрические переходные процессы, особенно при переключении индуктивных систем;
• включение при нулевом напряжении, что минимизирует скачки тока в обмотках и связанные переходные процессы.

Трёхфазные твердотельные реле предназначены для управления трёхфазными нагрузками переменного тока, которые в противном случае могли бы переключаться при помощи других – электромеханических, ртутных или иных контакторов.

Способы коммутации на трёхфазные твердотельные приборы

Для трехфазного резистивного нагрева обычно используются трёхфазные твердотельные реле с переходом через нуль. Эти версии устройств переключают питание нагрузки в точке пересечения нулевого напряжения каждой фазы, минимизируют пусковые токи.

Приборы статичного включения рекомендуются для переключения индуктивных нагрузок — электродвигателей, компрессоров, трансформаторов, где желательно включать три фазы одним моментом. Все приборы переменного тока (за исключением специальных версий, построенных с полевыми транзисторами) отключают выход при нулевом токе.

Отключение проходит независимо от того, управляются ли приборы нулевым напряжением или статичным включением. Таким образом, уменьшаются переходные процессы, вызванные открытием нагрузки посредством магнитного поля, которое сводится к нулю.

Пример радиаторной сборки под прибор ТТР на три фазы, предназначенной для рассеивания тепла, выделяемого схемой при максимальных токовых нагрузках

При включении твердотельного реле в трёхфазные схемы необходимо учитывать: рассеивание тепловой мощности прибора по причине потерь в выходных силовых полупроводниках. Этот момент нередко требует использования внешних радиаторов (теплоотводов) для поддержания допустимой рабочей температуры.

Электрические переходные процессы, передаваемые по линиям электропередач или создаваемые переключением реактивных нагрузок, могут потребовать дополнительной защиты от переходных процессов. Также приходится учитывать выбор включения нулевого или ненулевого напряжения в зависимости от типа нагрузки.

Стандарты безопасности для трёхфазных твердотельных реле

Наиболее распространённые номинальные категории относятся к применениям для резистивных нагрузок и электродвигателей. Основное различие между этими двумя номиналами заключается в токах.

Трёхфазные твердотельные реле для электродвигателей необходимо рассчитывать на работу, как с током заторможенного двигателя, так и с током полной нагрузки. Таблица ниже показывает три наиболее распространённых стандарта под трёхфазные твердотельные реле для работы с электродвигателями.

Таблица стандартов ТТР под номинальные моторные нагрузки

Стандарты, отмеченные таблицей, требуют, чтобы переключатели, предназначенные для управления нагрузкой электродвигателя, выдерживали токи полной нагрузки. В результате, конкретный прибор будет иметь разные номинальные значения тока для резистивных нагрузок или нагрузок двигателя.

По сути, номинальная резистивная нагрузка трёхфазного твердотельного реле снижается, когда имеет место применение к нагрузкам двигателя. Например, твердотельный прибор ТТР, способный выдерживать резистивный ток 50А, фактически рассчитывается как ТТР мощностью 17А, при использовании в системах управления электродвигателем.

Приборы ТТР для трехфазных асинхронных двигателей

Исторически наиболее распространенными устройствами, используемыми для переключения мощности на асинхронные двигатели, являются электромеханические реле и контакторы. Однако по мере роста спроса на улучшенные характеристики и надёжность работы, трёхфазные твердотельные реле находят всё большее применение.

Как и в случаях с резистивной нагрузкой, управление электродвигателем может быть выполнено при помощи:

1. Трёх отдельных ТТР,
2. Одного трёхфазного прибора.
3. Двух (или одного сдвоенного) ТТР, если это позволяет спецификация.

Явными преимуществами твердотельных реле для управления трёхфазным асинхронным двигателем отмечаются:

• исключение механической усталости конструкции;
• работа без контакта, без шума, без дуги;
• высокоскоростное переключение;
• низкая входная мощность управления;
• отсутствие катушек индуктивности;
• отключение нагрузки при нулевом токе;
• долгий срок службы в отличие от механических реле и контакторов;
• изоляция входа / выход до 4000В переменного тока;
• полное соответствие директиве по ограничению вредных веществ.

Пуск и остановка мотора твердотельным прибором ТТР

Большинство применений трехфазных электродвигателей ограничиваются только функциями включения / выключения. Например, промышленный вентилятор обычно работает только в одном направлении, обеспечивая циркуляцию воздуха, поэтому мотор вентилятора достаточно только включать и выключать.

Компрессор — еще один пример, когда для правильной работы двигателя просто требуется подключение к трём фазам цепи питания переменного тока. Для таких применений обычно используется простое трёхфазное твердотельное реле, контактор или пускатель для подачи питания одновременно на все три обмотки статора мотора. Используется один входной сигнал управляющий контактором.

Варианты ТТР для реализации управления асинхронным двигателем с помощью монтируемых на панели приборов, дополненных охлаждающим радиатором

Коэффициент мощности для нагрузок асинхронных двигателей имеет довольно низкое значение (<0,6), поэтому возможен значительный сдвиг между напряжением и током каждой фазы (фазовый ток отстает от фазного напряжения). Приборы ТТР с переходом через ноль обычно не подходят для таких применений, поскольку реле включается, когда синусоидальная волна переменного тока приближается к точке перехода через ноль.

Трёхфазным системам переменного тока характерен сдвиг каждой фазы на 120° относительно двух других фаз. То есть, твердотельный прибор ТТР с нулевым напряжением перехода будет подключать каждую фазу последовательно, а не одновременно, как это необходимо.

Также по причине фазовых сдвигов, связанных с асинхронными двигателями, реле может не включиться из-за недостаточного тока фиксации через выходные тиристоры до того, как линейное напряжение превысит нулевое окно.

В некоторых случаях реле может работать неравномерно, в полуволновом режиме, обеспечивать питание только одной или двух фаз двигателя. Поэтому рекомендуется статичное включение (иногда называемое «моментальным» или «асинхронным» включением) твердотельных реле.

Выход прибора статичного включения переключает фазы в пределах 100 мкс подаваемого входного сигнала, независимо от амплитуды напряжения синусоидальной волны переменного тока. Таким образом, подача всех трёх фаз на обмотку электродвигателя выполняется одновременно. Сдвиги фаз между током и напряжением не влияют на характеристики включения трёхфазного твердотельного реле.

Критерии выбора приборов для управления электродвигателями

Условия переходного тока также необходимо учитывать при выборе трёхфазных твердотельных реле для использования с электродвигателями. В зависимости от размера мотора и нагрузки, приложенной к статору, пусковой ток при первом включении может в 5-7 раз превышать нормальный рабочий ток.

Эта перегрузка, потенциально достигающая значения тока заторможенного ротора двигателя, будет постепенно уменьшаться до номинального значения тока полной нагрузки. Происходит это в течение нескольких циклов переменного тока по мере того, как электродвигатель начинает вращаться. Однако применяемое реле и соединения должны соответствовать перегрузкам, возникающим в процессе запуска.

Также необходимо учитывать возможность остановки электродвигателя при определённых условиях, когда линейный ток будет равен или больше тока заторможенного ротора. В этом случае необходимо использовать защиту от перегрузки по току, как твердотельного прибора ТТР, так и самого электродвигателя.

Для надежности и безопасности рекомендуется обеспечить защиту от переходных процессов для всех твердотельных реле, управляющих трёхфазными асинхронными моторами. Такая защита может быть доступна внутри прибора ТТР или применяться внешним модулем.

Чаще всего используются варисторы, хорошо рассеивающие мощность, но несколько медленно реагирующие на быстрые переходные процессы. Однако двунаправленные диодные ограничители бросков напряжения (TVS-диоды) обеспечивают оптимальные характеристики для быстрых переходных процессов, несмотря на более низкие показатели рассеяния мощности, чем у варисторов на основе окиси металла.

Видеоролик — использование прибора под термо-резистивную нагрузку

На виде, представленное ниже, демонстрируется практическое применение прибора, в частности, для управления термо-резистивной нагрузкой (электрическими нагревателями). Внедряя в схему трёхфазные твердотельные реле, можно эффективнее управлять электрическими ТЭН.

Как правило, современные схемные решения предполагают использование приборов совместно с цифровыми микроконтроллерами, что позволяет полностью автоматизировать процесс работы.

При помощи информации: Crydom

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .