Твердотельные реле нормально замкнутыми контактами

Твердотельное реле

Что такое твердотельное реле

Твердотельное реле (ТТР) или в буржуйском варианте Solid State Relay (SSR) — это особый вид реле, которые выполняют те же самые функции, что и электромагнитное реле, н о имеет другую начинку, состоящую из полупроводниковых радиоэлементов, которые имеют своем составе силовые ключи на тиристорах, симисторах или мощных транзисторах.

Виды твердотельных реле

Выглядеть ТТР могут по-разному. Ниже на фото слаботочные реле

Такие релe используются в печатных платах и предназначены для коммутации (переключения) малого тока и напряжения.

На ТТР строят также сразу готовые модули входов-выходов, которые используются в промышленной автоматике

А вот так выглядят реле, используемые в силовой электронике, то есть в электронике, которая коммутирует большую силу тока. Такие реле используется в промышленности в блоках управления станков ЧПУ и других промышленных установках

Слева однофазное реле, справа трехфазное.

Если через коммутируемые контакты силовых реле будет проходить приличный ток, то корпус реле будет очень сильно греться. Поэтому, чтобы реле не перегревались и не выходили из строя, их ставят на радиаторы, которые рассеивают тепло в окружающее пространство.

Твердотельные реле по типу управления

ТТР могут управляться с помощью:

1) Постоянного тока. Его диапазон составляет от 3 и до 32 Вольт.

2) Переменного тока. Диапазон переменного тока составляет от 90 и до 250 Вольт. То есть такими реле можно спокойно управлять с помощью сетевого напряжения 220 В.

3) С помощью переменного резистора. Значение переменного резистора может быть в диапазоне от 400 и до 600 Килоом.

Твердотельные реле по типу переключения

С коммутацией перехода через ноль

Посмотрите внимательно на диаграмму

Такие ТТР на выходе коммутируют переменный ток. Как вы здесь можете заметить, когда мы подаем на вход такого реле постоянное напряжение, у нас коммутация на выходе происходит не сразу, а только тогда, когда переменный ток достигнет нуля. Выключение происходит подобным образом.

Для чего это делается? Для того, чтобы уменьшить влияние помех на нагрузках и уменьшить импульсный бросок тока, который может привести к выходу нагрузки из строя, если тем более нагрузкой будет являться схема на полупроводниковых радиоэлементах.

Схема подключения и внутреннее строение такого ТТР выглядит примерно вот так:

управление постоянным током управление переменным током

Мгновенного включения

Здесь все намного проще. Такое реле сразу начинает коммутировать нагрузку при появлении на нем управляющего напряжения. На диаграмме видно, что выходное напряжение появилось сразу, как только мы подали управляющее напряжение на вход. Когда мы уже снимаем управляющее напряжение, реле выключается также, как и ТТР с контролем перехода через ноль.

В чем минус данного ТТР? При подаче на вход управляющего напряжения, у нас на выходе могут возникнуть броски тока, а в следствии и электромагнитные помехи. Поэтому, данный тип реле не рекомендуется использовать в радиоэлектронных устройствах, где есть шины передачи данных, так как в этом случае помехи могут существенно помешать передаче информационных сигналов.

Внутреннее строение ТТР и схема подключения нагрузки выглядят примерно вот так:

С фазовым управлением

Здесь все намного проще. Меняя значение сопротивления, мы тем самым меняем мощность на нагрузке.

Примерная схема подключения выглядит вот так:

Работа твердотельного реле

В гостях у нас ТТР фирмы FOTEK:

Давайте разберемся с его обозначениями. Вот небольшая табличка-подсказка для этих типов реле

Давайте еще раз взглянем на наше ТТР

SSR — это значит однофазное твердотельное реле.

40 — это на какую максимальную силу тока она рассчитана. Измеряется в Амперах и в данном случае составляет 40 Ампер.

D — тип управляющего сигнала. От значения Direct Current — что с буржуйского — постоянный ток. Управление ведется постоянным током от 3 и до 32 Вольт. Этого диапазона хватит самому заядлому разработчику радиоэлектронной аппаратуры. Для особо непонятливых даже написано Input, показан диапазон и фазировка напряжения. Как вы видите, на контакт №3 мы подаем «плюс», а на №4 мы подаем «минус».

А — тип коммутируемого напряжения. Alternative current — переменный ток. Цепляемся в этом случае к выводам №1 и №2. Можем коммутировать диапазон от 24 и до 380 Вольт переменного напряжения.

Для опыта нам понадобится лампа накаливания на 220 Вольт и простая вилка со шнуром. Соединяем лампу со шнуром только в одном месте:

В разрыв вставляем наше твердотельное реле

Втыкаем вилку в розетку и…

Нет… не хочет… Чего-то не хватает…

Не хватает управляющего напряжения! Выводим напряжение от Блока питания от 3 и до 32 Вольт постоянного напряжения. В данном случае я взял 5 Вольт. Подаю на управляющие контакты и…

О чудо! Лампочка загорелась! Это значит, что контакт №1 замкнулся с контактом №2. О срабатывании реле нам также говорит и светодиод на корпусе самого реле.

Интересно, какую силу тока потребляют управляющие контакты реле? Итак, имеем на блоке 5 Вольт.

А сила тока получилась 11,7 миллиампер! Можно управлять хоть микроконтроллером!

Плюсы и минусы твердотельного реле

• включение и выключение цепей без электромагнитных помех
• высокое быстродействие
• отсутствие шума и дребезга контактов
• продолжительный период работы (свыше МИЛЛИАРДА срабатываний)
• возможность работы во взрывоопасной среде, так как нет дугового разряда
• низкое энергопотребление (на 95% (!) меньше, чем у обычных реле)
• надёжная изоляция между входными и коммутируемыми цепями
• компактная герметичная конструкция, стойкая к вибрации и ударным нагрузкам
• небольшие размеры и хорошая теплоотдача (если конечно использовать термопасту и хороший радиатор)

Источник

Обзор Твердотельных реле, выпускаемых ЗАО «Протон-Импульс»

Твердотельные реле,

выпускаемые ЗАО «Протон-Импульс»

Твердотельные реле и их применение:

В настоящее время реле находят все большее применение в различных электротехнических устройствах и изделиях автоматики, в частности – для коммутации электродвигателей постоянного и переменного тока, в системах автоматического регулирования и управления, в качестве контакторов в цепях переменного тока, в импульсных источниках питания, в быстродействующих системах защиты и т.д.

Твердотельные реле, общая классификация:

Оптоэлектронные твердотельные реле можно разделить на две принципиально различные группы: твердотельные реле переменного тока, у которых силовыми элементами являются симисторы и тиристоры и однополярные и двухполярные твердотельные реле постоянного тока с силовыми элементами на IGBT или МОП-транзисторах, причем, двухполярные твердотельные реле могут работать и в цепях переменного тока. Если сравнивать по эффективности (минимизация рассеиваемой в силовых элементах мощности) использование в цепях переменного тока тиристорных и двухполярных твердотельных реле на IGBT или МОП-транзисторах, то для типовых значений параметров силовых элементов для напряжений 220 ÷ 380 В получим, что на токах свыше единиц ампер тиристоры в 3 ÷ 5 раз эффективнее IGBT, а отношение рассеиваемых мощностей твердотельных реле на IGBT или МОП-транзисторах численно примерно равно току в амперах.

Твердотельные реле переменного тока, классификация:

На предприятии имеются следующие основные типы тиристорных твердотельных реле:

• однофазные нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые твердотельные реле (от 1 А до 100 А);
• трехфазные нормально-разомкнутые твердотельные реле (от 10 А до 150 А);
• однофазные, двухфазные и трехфазные реверсивные реле со встроенной защитой от межфазного замыкания и мгновенного реверса (от 10 А до 40 А);
• двухканальные твердотельные реле с раздельными каналами или с общей точкой на выходе с независимым управлением каналами (от 1 А выше).

Твердотельные реле, способы управления:

Твердотельные реле могут иметь контроль нуля фазы силового напряжения (т.е. включаться при значении этого напряжения, близком к нулю) (типа ТМ) или не иметь этого контроля (типа ТС). Включение в «нуле» напряжения имеет то преимущество, что минимизирует помехи при включении.

По управлению твердотельные реле могут иметь токовые или потенциальные входы, причем токовые входы могут быть только у однофазных и двухканальных реле, потенциальные – у всех. Для токовых входов ток управления 10 ÷ 25 мА при падении напряжения на входе порядка 1,2 В или 2,4 В. Потенциальное управление варьируется в диапазонах: =(4 ÷ 7) В, =(3 ÷ 30) В,

Твердотельные реле, организация защиты:

Тиристорные структуры весьма чувствительны к перенапряжениям – их появление ведет к необратимому пробою, поэтому актуальной является задача защиты выходов реле от перенапряжений. Основным средством такой защиты является шунтирование выходов реле варисторами. Для защиты реле от потери управления из-за импульсных помех применяется шунтирование выходов R-C-цепью.

Твердотельные реле постоянного тока, классификация:

Твердотельные реле постоянного тока также можно классифицировать по задержкам включения/выключения реле. Существуют быстродействующие реле– имеют задержки включения/выключения единицы микросекунд, дополнительный вывод внешнего питания и, в свою очередь, делятся на реле с питанием, гальванически связанным с выходом, и с питанием по входу – и реле, имеющие задержки выключения значительно меньше (

Источник

Нормально замкнутое твердотельное реле

Компания «Протон-Импульс» работает на российском рынке с 1995 года и имеет полный цикл производства продукции от пластмассового литья до герметизации. Сегодня компания является лидером по разработке и производству твердотельных реле, светодиодных коммутаторных ламп и осветительных полупроводниковых ламп.

Твердотельные реле – это полупроводниковые коммутаторы, состоящие из кристаллов и металлокерамического изолятора с заливкой полимерным компаундом, предназначенными для управления нагрузкой, защиты и диагностики с гальванической развязкой.

Твердотельные реле находят все большее применение в различных электротехнических устройствах и изделиях автоматики, в частности, – для коммутации электродвигателей постоянного и переменного тока, в системах автоматического регулирования и управления, в качестве контакторов в цепях переменного тока, в импульсных источниках питания, в быстродействующих системах защиты и т.д.

Оптоэлектронные твердотельные реле можно разделить на две принципиально различные группы:
— твердотельные реле переменного тока, у которых силовыми элементами являются симисторы и тиристоры и
— однополярные и двухполярные твердотельные реле постоянного тока с силовыми элементами на IGBT или МОП-транзисторах, причем, двухполярные твердотельные реле могут работать и в цепях переменного тока.
Если сравнивать по эффективности (минимизация рассеиваемой в силовых элементах мощности) использование в цепях переменного тока тиристорных и двухполярных твердотельных реле на IGBT или МОП-транзисторах, то для типовых значений параметров силовых элементов для напряжений 220 — 380 В получим, что на токах свыше единиц ампер тиристоры в 3 — 5 раз эффективнее IGBT, а отношение рассеиваемых мощностей твердотельных реле на IGBT или МОП-транзисторах численно примерно равно току в амперах.

Компания «Протон-Импульс» выпускает твердотельных реле в разных корпусах:
• твердотельные реле в планарном исполнении;
• твердотельные реле для установки на печатные платы;
• твердотельные реле, устанавливаемые на теплоотвод с объемным монтажом силовых и управляющих цепей.

В цепях переменного тока твердотельные оптоэлектронные реле с тиристорами на выходе являются альтернативой электромагнитным реле. Прибор состоит из светодиода, оптически связанного с оптосимистром, который, в свою очередь, управляет мощным коммутирующим элементом (это может быть, например, симистор или два встречно-параллельно включенных тиристора).

Компания «Протон-Импульс» выпускает разные типы тиристорных твердотельных реле:

• однофазные нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые твердотельные реле (от 1 А до 100 А);
• трехфазные нормально-разомкнутые твердотельные реле (от 10 А до 150 А);
• однофазные, двухфазные и трехфазные реверсивные реле со встроенной защитой от межфазного замыкания и мгновенного реверса (от 10 А до 40 А);
• двухканальные твердотельные реле с раздельными каналами или с общей точкой на выходе с независимым управлением каналами (от 1 А выше).

Применение реле переменного тока:

— коммутация электродвигателей переменного тока
— коммутаторы конечных нагрузок в различных системах автоматического регулирования
— контакторы в цепях переменного тока

Твердотельные реле постоянного тока также можно классифицировать по задержкам включения/выключения реле. Существуют:
— быстродействующие реле, они имеют задержки включения/выключения единицы микросекунд, дополнительный вывод внешнего питания и, в свою очередь, делятся на реле с питанием, гальванически связанным с выходом, и с питанием по входу
– и реле, имеющие задержки выключения значительно меньше ( — коммутация нагрузок в цепях переменного тока
— совместимость с ТТЛ/ТТЛШ, КМОП
— малый ток управления (10-30 мА)
— низкое остаточное напряжение
— высокое напряжение изоляции (1,5 и 4 кВ)
— наработка на отказ 25000 часов
— диапазон рабочих температур -40…80°С

Реле переменного тока

Серия	Контакты	Макс. ток коммутации, А	Макс. напряжение коммутации, В	Выходной ключ	Количество фаз	Контроль «нуля»		Вход управления			Тип корпуса
								мА (DC)	В (DC)	В (АС)
Однофазные реле
5П19.01ТС	НЗ	1, 3, 4, 10, 20, 60, 100	600, 700	симистор, тиристор	1	нет		10 — 25	4 — 30	6 — 30, 110 — 280	А, Б, В, И, Ж
5П19.10ТС	НР	1, 3, 4, 10, 20, 60, 100	600, 800, 1200			нет		10 — 25	4 — 30	6 — 30, 110 — 280	А, Б, В, Г, И, Ж
5П19.10ТМ	НР	1, 3, 4, 10, 20, 60, 100	600, 800, 1200			да		10 — 25	3 — 30	6 — 30, 110 — 280	А, Б, В, Г, И, Ж
Трехфазные реле
5П36.30ТС	НР	10, 20, 40, 100	600, 800, 1200	симистор, тиристор	3	нет		—	4 — 7, 3 — 30	6 — 30. 110 — 280	Д
5П36.30ТМ	НР	10, 20, 40, 100	600, 800, 1200			да		—	4 — 7, 3 — 30	6 — 30, 110 — 280	Д
Двухканальные реле
5П19.20ТМ	НР	1	600, 800	симистор	1*	да		10 — 25	—	—	И, В
Реверсивные реле
5П55.10ТМ	НР	10, 15, 25	800	симистор	1	да	—		4 — 7	—	В
5П55.20ТМ	НР	20, 30, 40, 50	800, 1200	тиристор	2	да	—		4 — 6	—	Д
5П55.30ТМ	НР	10, 15, 20, 40	800, 1200	симистор, тиристор	3	да	—		4 — 6	—	Д

5П 20 22 ТМ А 1 5 4 Д3
1 2 3 4 5 6 7 8

1. Тип реле
19 — реле для коммутации переменного тока (19..ТС и 19..ТМ)
20 – однополярное реле
36 – трехфазное реле
40 – быстродействующее однополярное реле с питание по выходу
55 – реверсивное реле

2. Конфигурация реле:
первая цифра – количество НР контактов
вторая цифра – количество НЗ контактов

3. Особенности реле
Для реле переменного тока:
ТМ – с контролем перехода фазы через ноль
ТС – без контроля перехода фазы через ноль
Для реле постоянного тока:
П – выход на полевых транзисторах
G – выход на IGBT
GD – выхода на IGBT + диод

4. Управление
Для реле переменного тока:
не обозн. – 10…25 мА DC
А – 3…30 В DC
Б – 6…30 В DC
В – 110…280 В АC
Для реле постоянного тока:
не обозн. — 10…25 мА DC
А – 4…10 В DC
Б – 12…30 В DC
В – 30…70 В DC
Г – 70…120 В DC
Д – 120…200 В DC

Для реле общего применения:
10…25 мА DC для 5П19.10
4…6 В DC для 5П57

5. Напряжение изоляции:
не обозн. – 1500 В
1 – 4000 В

6. Максимальный коммутируемый ток, А
7. Максимальное коммутируемое напряжение (х100), В
8. Тип корпуса:
А, Г – корпус SIP
Б – корпус DIP
В, Д – корпус на панель

Твердотельные реле,

выпускаемые ЗАО «Протон-Импульс»

Твердотельные реле и их применение:

В настоящее время реле находят все большее применение в различных электротехнических устройствах и изделиях автоматики, в частности – для коммутации электродвигателей постоянного и переменного тока, в системах автоматического регулирования и управления, в качестве контакторов в цепях переменного тока, в импульсных источниках питания, в быстродействующих системах защиты и т.д.

Твердотельные реле, общая классификация:

Оптоэлектронные твердотельные реле можно разделить на две принципиально различные группы: твердотельные реле переменного тока, у которых силовыми элементами являются симисторы и тиристоры и однополярные и двухполярные твердотельные реле постоянного тока с силовыми элементами на IGBT или МОП-транзисторах, причем, двухполярные твердотельные реле могут работать и в цепях переменного тока. Если сравнивать по эффективности (минимизация рассеиваемой в силовых элементах мощности) использование в цепях переменного тока тиристорных и двухполярных твердотельных реле на IGBT или МОП-транзисторах, то для типовых значений параметров силовых элементов для напряжений 220 ÷ 380 В получим, что на токах свыше единиц ампер тиристоры в 3 ÷ 5 раз эффективнее IGBT, а отношение рассеиваемых мощностей твердотельных реле на IGBT или МОП-транзисторах численно примерно равно току в амперах.

Твердотельные реле переменного тока, классификация:

На предприятии имеются следующие основные типы тиристорных твердотельных реле:

• однофазные нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые твердотельные реле (от 1 А до 100 А);
• трехфазные нормально-разомкнутые твердотельные реле (от 10 А до 150 А);
• однофазные, двухфазные и трехфазные реверсивные реле со встроенной защитой от межфазного замыкания и мгновенного реверса (от 10 А до 40 А);
• двухканальные твердотельные реле с раздельными каналами или с общей точкой на выходе с независимым управлением каналами (от 1 А выше).

Твердотельные реле, способы управления:

Твердотельные реле могут иметь контроль нуля фазы силового напряжения (т.е. включаться при значении этого напряжения, близком к нулю) (типа ТМ) или не иметь этого контроля (типа ТС). Включение в «нуле» напряжения имеет то преимущество, что минимизирует помехи при включении.

По управлению твердотельные реле могут иметь токовые или потенциальные входы, причем токовые входы могут быть только у однофазных и двухканальных реле, потенциальные – у всех. Для токовых входов ток управления 10 ÷ 25 мА при падении напряжения на входе порядка 1,2 В или 2,4 В. Потенциальное управление варьируется в диапазонах: =(4 ÷ 7) В, =(3 ÷ 30) В,

Твердотельные реле, организация защиты:

Тиристорные структуры весьма чувствительны к перенапряжениям – их появление ведет к необратимому пробою, поэтому актуальной является задача защиты выходов реле от перенапряжений. Основным средством такой защиты является шунтирование выходов реле варисторами. Для защиты реле от потери управления из-за импульсных помех применяется шунтирование выходов R-C-цепью.

Твердотельные реле постоянного тока, классификация:

Твердотельные реле постоянного тока также можно классифицировать по задержкам включения/выключения реле. Существуют быстродействующие реле– имеют задержки включения/выключения единицы микросекунд, дополнительный вывод внешнего питания и, в свою очередь, делятся на реле с питанием, гальванически связанным с выходом, и с питанием по входу – и реле, имеющие задержки выключения значительно меньше (

Схемы подключения твердотельных реле

В этой статье обсудим схемы подключения твердотельными реле (ТТР), и способы управления ими.

Напоминаю, для тех кто не в курсе – что такое твердотельное реле и как оно работает – обратитесь к более старой моей статье О принципах работы твердотельных реле.

Схемы включения подобных реле не очень сложны, но, как и везде, есть свои особенности.

Твердотелки – надо ли их использовать?

Для начала рассмотрим также целесообразность применения таких реле. Например, реальный случай:

У нас на предприятии на одном станке стоят соленоидные клапаны с питанием 24VDC 2А. Эти два клапана соединены параллельно, и включаются-выключаются с частотой примерно 1 раз в секунду. Питание идёт через реле. И, несмотря на то, что номинальный ток реле 10А индуктивной нагрузки, приходилось менять его каждый месяц-два. Поставили мы твердотелку – и забыли, работает без шума и проблем уже два года.

Другой случай, когда такие реле не нужны:

Простейший контроллер температуры, точность поддержания не существенна. Нагрузка – ТЭНы, работают в воде круглосуточно. Чаще, чем раз в год, один из ТЭНов замыкает или коротит на корпус. Здесь большая вероятность того, что ТТР выгорит, так как они очень чувствительны к перегрузкам.

О перегрузках и защите твердотельных реле будет подробно сказано ниже, а в данном случае целесообразно применить обычный контактор, который прекрасно справляется с перегрузкой и стоит в 10 раз дешевле.

Поэтому, за модой гнаться не стоит, а лучше применить трезвый расчет. Расчет по току и по финансам.

Если кому-то придёт в голову, можно кнопкой звонка или герконом запускать двигатель мощностью 10 кВт! Но не так всё просто, подробности будут ниже.

Различия схем включения реле

По виду подключения твердотельные реле можно разделить на следующие категории:

По управлению (виду входного управляющего сигнала):

• постоянное напряжение (встречается чаще всего),
• переменное напряжение,
• постоянный ток 4-20 мА,
• переменный резистор.

По виду коммутируемого тока

По количеству фаз

В любом случае, для выбора ТТР и его схемы включения нужно руководствоваться мануалами на данное реле.

Кстати, рекомендую мою статью про трехфазное и однофазное напряжение. Терминология и отличия разжеваны не пальцах)))

Схемы подключения твердотельных реле

Теперь рассмотрим подключение твердотельного реле подробнее.

Управление твердотельными реле схемотехнически такое же, как и у обычного реле. Ниже упрощенно показана схема включения реле переменного тока с сигналом управления 24В постоянного тока:

Схема включения твердотельного реле

Схема показана для реле, у которого управляющее напряжение постоянное, от 5 до 24 Вольт. Данное реле может коммутировать переменное напряжение до 240 Вольт, ток до 20 А.

С током не всё так просто, но об этом ниже.

Как работает схема. На вход (контакты 3 и 4, соблюдать полярность!) подается управляющее напряжение от источника 24В. Подается оно через цепь управления, которая представлена как НО контакт. Этим контактом может быть и обычное реле, и выход контроллера, и датчик с релейным выходом или транзисторным выходом типа PNP.

Про НО контакты и PNP выходы датчиков я подробно написал в этой статье. Очень рекомендую!

НЗ – это закрытые (замкнутые) контакты, через которые в нормальном положении (без активации управляющим сигналом) течёт ток.

НО – это открытые (незамкнутые) контакты, через которые в нормальном положении (без активации управляющим сигналом) ток не течёт.

Условные выходные контакты ТТР также будут НО, т.к. без активации цепи управления нагрузка выключена.

Теперь подробнее по управлению твердотелками.

Схемы с управлением от транзистора

Здесь транзистор может быть выходом любого полупроводникового прибора – датчика приближения, контроллера, и т.п.

Управление транзистором PNP, НО реле

Скажу, что со схемами управления, которые я взял из фирменных инструкций, полная путаница. Можете сами разобраться, а я расскажу своё мнение.

Управление транзистором PNP, НО реле

Под “нормально открытым контактом” (читали, что это, ссылку я давал выше?) подразумевается, что без управляющего напряжения (на базе транзистора) твердотельное реле не пропускает ток. Напряжение между входными контактами 3 и 4 близко к нулю, реле выключено. При подаче входного управляющего напряжения на базу транзистора (например, +5В), транзистор открывается и плюс подается на вход 3. Реле открывается, нагрузка получает питание.

Управление транзистором NPN, НЗ реле

Управление транзистором NPN, НЗ реле

Когда транзистор закрыт (не активен), на управляющий вход твердотельного реле подается напряжение, нагрузка под напряжением.

Управление транзистором NPN, НО реле

Когда транзистор закрыт (не активен), на управляющий вход твердотельного реле подается напряжение, близкое к нулю, и нагрузка без напряжения.

Управление резистором

Плавно подходим к переменному току.

Управление переменным резистором

Не путать переменный ток и переменный резистор! В данном случае твердотельное реле фактически является диммером, который изменяет скважность выходного напряжения для нагрузки, которая приспособлена для этого. Такие реле – только с коммутацией переменного тока, и включаются/выключаются 100 раз в секунду.

Схема с фиксацией и управлением кнопками (защелка)

Управление твердотельным реле с фиксацией включения

Схема включения интересна тем, что можно включать – выключать нагрузку, используя только две кнопки – Пуск и Стоп. То есть, схема такая же, как и при использовании обычного реле. Точнее, магнитного пускателя. Важно, что управляющее напряжение равно напряжению питания нагрузки.

Схема нарисована тайваньскими инженерами, попробуем разобраться в ней.

Кстати, её же можно использовать для коммутации и переменного, и постоянного тока.

Схема работает таким образом. Исходно управляющее напряжение поступает на клемму 3 ТТР с источника питания через НЗ контакты кнопки Стоп. При нажатии кнопки Пуск (слева на схеме) напряжение с другого полюса источника поступает через НО контакты на клемму 4 ТТР. Реле включается, напряжение на клемме 1 появляется, и подается через резистор (вверху схемы) на клемму 4. Прошла доля секунды, кнопку Пуск можно отпускать, нагрузка питается до тех пор, пока не будет нажата кнопка Стоп.

Схемы включения трехфазных твердотельных реле

Трехфазное твердотельное реле, схемы подключения.

Тут источник трехфазного напряжения – справа по схемам, нагрузка – слева. Управляющее напряжение может быть любым (переменным или постоянным).

Кроме того, коммутация может быть как по двум фазам, так и по трём, это важно! Подробнее ниже.

Реверсивные твердотельные реле

Существуют также специальные трехфазные твердотельные реле для реверса двигателей, у которых два управляющих входа.

Пример включения трехфазного реле – на фото ниже:

Включение трехфазного твердотельного реле

Как видно, реле не совсем трехфазное, одна фаза подается на двигатель постоянно, что может стать причиной опасности.

На корпусе реле напечатана его схема включения, где всё понятно. Реле реверсивное, и у него два входа – Forward и Reverse (Вперёд/Назад). Для реверса фазы L1 и L2 меняются местами.

Важно – внутри реле нет блокировки от одновременного включения в обоих направлениях, и ее надо обеспечить аппаратно (блокировочные контакты кнопок/реле) и программно (если управление – от контроллера). Если это не предусмотреть, то вероятна ситуация, когда силовые выходы 1, 2, 3, 4 будут замкнуты накоротко 🙁 .

Выбор твердотельных реле, защита и особенности работы

Обычное реле и контактор без особых проблем выдерживают кратковременные перегрузки до 150 и даже 200% от номинала. Особенно, если не коммутировать нагрузку с таким током, а повышать ток после замыкания, и понижать перед размыканием.

Обычные контакты могут выдержать и кратковременный ток КЗ, если сработает защита с правильной уставкой тока. Просто, возможно, придётся потом контакты почистить.

Твердотельные реле от перегрузок страдают сильнее, за пол периода портятся безвозвратно, и контакты потом не почистить, из-за отсутствия таковых.

Это как в звукотехнике. Ламповая техника при перегрузках чувствует себя нормально, только слегка “потеет”, а транзисторы начинают жутко искажать сигнал и могут выйти из строя. За это до сих пор так ценятся ламповые усилители, за их мягкий, бархатный звук на предельных мощностях. Другое дело, что источников качественного сигнала сейчас практически нет, всё заполонил mp3 128kbps, и то в лучшем случае. Но это тема отдельной статьи…

Если при выборе контактора достаточно выбрать запас в 10-20% и защитить его обычным автоматом, то с твердотельными устройствами всё сложнее.

Поэтому для твердотельных реле рекомендуется для активной нагрузки (лампы, ТЭНы) запас по номинальному току в 2-4 раза. При пуске асинхронных двигателей из-за большого пускового тока запас по току нужно увеличить до 6-10 раз.

То есть, трехфазная твердотелка Fotek TSR-40AA-H на 40А, показанная на фото чуть выше, на своих 40 амперах работать вряд ли будет. Мощность двигателя, которую можно коммутировать в данном случае – от 2,2 кВт до 5 кВт. Причём двигатель 5 кВт (это около 10А) должен запускаться обязательно на холостом ходу, с минимальным пусковым моментом, а нагрузку к нему прикладывать можно после пуска и разгона.

Кстати, с индуктивной нагрузкой твердотельные реле могут вести себя неадекватно, у меня бывали проблемы. В случае высокоиндуктивных нагрузок (трансформаторы, катушки с магнитопроводами, электрические звонки, и т.п.) нужно параллельно нагрузке включать RC-цепь (снабберную цепь из последовательных резистора и конденсатора) для уменьшения влияния противо-ЭДС. Кроме того, эта цепь уменьшает общую индуктивность нагрузки, т.е. делает её более активной. И ТТР легче работать.

Напоследок – защита при КЗ

Производители рекомендуют использовать специальные предохранители для твердотельных приборов:

• gR – предохранители для всего диапазона рабочих токов, для защиты полупроводниковых элементов(более быстродействующие , чем gS)
• gS – предохранители для всего диапазона рабочих токов, для защиты полупроводниковых элементов, при повышенной загрузке линии.
• aR – предохранители для всего диапазона рабочих токов, для защиты полупроводниковых элементов от короткого замыкания.

Такие предохранители стоят дорого (сравнимы со стоимостью самого твердотельного реле), поэтому в большинстве случаев можно использовать защитные автоматы класса В. Чем же они хороши и как они спасут наши твердотельные реле от выгорания при КЗ?

Напомню, в 99% везде встречаются автоматы класса С. Класс D ставят в качестве вводных рубильников и при больших пусковых токах (мощные двигатели, трансформаторы). А класс В – самый чувствительный, срабатывает раньше всех.

Кстати, гуру электрики и электропроводки, cs-cs.net, предлагает дома ставить автоматы только В класса. И некоторые производители – рекомендуют ставить В класс на электроплиты, водонагреватели – туда, где нет двигателей и пусковых токов.

Почему – поясню на графике.

Кривые отключения или токо-временные характеристики

Подробно про выбор защитного автомата рассказано в другой статье.

Но мы вернёмся к нашему трехфазному твердотельному реле Fotek TSR-40AA-H на 40А, про которое я писал выше. Чтобы его гарантированно защитить от КЗ, надо обязательно поставить вот такой автомат:

Автомат с характеристикой В6 (обведено красным)

Он мгновенно сработает при токе 20…30 Ампер и спасет твердотелку. А от перегруза надо будет поставить мотор-автомат на ток 4-6,3 А. И это всё будет питать двигатель на 2,2 кВт, лучше меньше. Либо ТЭН, тогда мотор-автомат не нужен.

Пишите в комментариях, у кого какой опыт по применению!

Полезные файлы, возможно, написано информативнее, чем у меня:

• Твердотельные реле Фотек / Твердотельные реле Фотек. Руководство пользователя. Рассмотрена вся линейка Fotek, даны рекомендации по применению и схемы включения., pdf, 757.78 kB, скачан: 3289 раз./
• Твердотельные реле – устройство и принцип работы / Подробно изложено, как устроены и работают твердотельные реле, приведены схемы включения, и т.п. Автор, отзовись!, pdf, 414.19 kB, скачан: 3684 раз./

Где купить твердотельные реле

Если вы живете в крупном городе, то лучше конечно поехать в ближайший магазин – и через час реле можно устанавливать. Но, например, у меня в Таганроге такие реле – только под заказ, и купить их можно только через фирмы в Ростове.

Поэтому, на сегодняшний день лучший вариант – покупать твердотельные реле в интернете, через АлиЭкспресс. Цены примерно те же, но минус в том, что доставка может быть около месяца.

Пишите в комментариях, у кого какие вопросы, отзывы и опыт по применению!

Источник