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.
Способы коммутации твердотельных реле:
1.Управление с коммутаций при переходе тока через ноль
Преимущества этого метода коммутации заключается в отсутствии помех создающихся при включении. Недостаткамиявляются прерывание выходного сигнала и невозможность использования на высокоиндуктивные нагрузки. Основное применение данного вида коммутации подходит для резистивной нагрузки (системы контроля и управления нагревом). Так же применяют на емкостные и слабоиндуктивные нагрузки.
2.Фазовое управление
Преимущества 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), переменная резистивная нагрузка (инфракрасные излучатели) и индуктивных нагрузок (транcформаторы).
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 6-10раз.
Примеры запаса по току для различных типов нагрузки
Расчет тока реле при активной нагрузке:
Однофазная нагрузка |
Трехфазная нагрузка |
Iреле=Pнагр/U Pнагр=5кВт, U=220В Iреле=5000/220=22,7А Учитывая необходимый запас по току выбираем реле на 40А. |
Iреле=Pнагр/(U x 1,732) Pнагр=27кВт, U=380В Iреле=27000/(380 x 1,732)=41,02А С учетом запаса по току выбираем реле на 60А. |
Охлаждение
Еще одним немаловажным фактором для надежной работы твердотельных реле является его рабочая температура. При работе твердотельного реле на силовых элементахвыделяется большое количество тепла, которое необходимо отводить с помощью радиаторов охлаждения. Выделение тепла вызвано электрическими потерями на силовых элементах реле. 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
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 высока точность поддержания температуры (двухпозиционный режим).
Твердотельные реле VA (управление потенциометром) применяют для ручной регулировки мощности на нагрузке. Таким реле можно отрегулировать мощность ТЭНа или ИК-излучателя, отрегулировать 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. 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.
Вернутся в раздел: Твердотельные реле / Maxwell твердотельные реле