Relè a stato solido: controllo, connessione

Nei sistemi di automazione per il controllo dei circuiti di potenza che utilizzano un segnale a bassa tensione, vengono utilizzati interruttori, chiamati relè. Vengono in molte forme e dispositivi. Il più semplice relè elettromagnetici contengono avvolgimento e contatti di base. Quando viene applicata una tensione di controllo all'avvolgimento, nel nucleo si genera un campo magnetico che attrae i contatti. Chiudono o aprono il circuito di carico. Insieme con l'elettromagnetico, i relè di una nuova generazione, a stato solido, in possesso di una serie di vantaggi, stanno trovando un uso crescente.

Cos'è un relè di corrente a stato solido

Un dispositivo progettato per commutare circuiti ad alta tensione di corrente continua o alternata utilizzando la tensione di controllo a bassa tensione e operando sulla base di connessioni a semiconduttore in tiristori, triac e transistor è chiamato relè a stato solido (TTR).

Si trova in una scatola quadrata, che ha fori di fissaggio e una piattaforma metallica per installarlo sul radiatore. Il collegamento del relè a stato solido alle linee di comando e di commutazione viene effettuato con l'ausilio di morsetti filettati.

Principio di funzionamento

Un relè a stato solido è costituito da diversi blocchi funzionali:

• Ingresso di controllo. Una tensione di controllo viene applicata a questo ingresso. Può essere variabile o costante, a seconda dello scopo del relè. Di norma questa tensione è a bassa tensione. Attiva l'unità di isolamento galvanico. Nel caso in cui la corrente di controllo sia variabile, vi è un ponte raddrizzatore con diodi e un filtro di livellamento tra l'ingresso e l'unità di disaccoppiamento.
• Blocco isolamento galvanico. È costruito su un fotoaccoppiatore e viene utilizzato per trasmettere un segnale di controllo all'interruttore di alimentazione senza trasferire la tensione.
• L'unità di potenza è basata su un tiristore, un triac o un transistor per la commutazione della tensione continua ad alta tensione. L'uscita di controllo del tiristore riceve la tensione dal fotorilevatore del fotoaccoppiatore. Sotto l'azione di questo si apre la giunzione pn corrispondente, e l'interruttore di alimentazione chiude il circuito di carico.
• Il circuito di protezione della chiave di accensione implementato sul varistore è progettato per proteggere il tiristore dal sovraccarico.

Poiché il semiconduttore di potenza trasmette correnti piuttosto grandi, viene spesso installato su un radiatore di raffreddamento che rimuove il calore in eccesso.

Tipi di classificazione dei relè a stato solido

1. Dal tipo di tensione che può commutare.

Relè allo stato solido AC in circuiti monofase:

• quando è necessario includere carichi di tipo resistivo o induttanza;
• per circuiti trifase collegati da una "stella" o un "delta", nel caso in cui ogni fase sia collegata con un proprio relè.

TTP, che gestisce una rete trifase:

• in tale circuito, è possibile collegare e disconnettere solo la natura resistiva del carico;
• allo stesso tempo, tutti i tipi di commutazione delle tre fasi commutano.

Relè a stato solido DC:

• Questo dispositivo è buono per gestire un tale carico che funziona su corrente continua.

2. A seconda della gamma di tensione elettrica presente nella sezione di potenza, può funzionare un dispositivo di commutazione.

TTR che si sovrappone alla variazione di tensione standard:

• quando è necessario controllare le correnti alternate, raggiungendo fino a 380 V della grandezza della tensione.

Relè a stato solido, che è in grado di commutare nel campo di correnti a polarità costante:

• per controllo da 20 a 250 V.

A seconda di quale segnale è controllato:

• corrente costante con una tensione da 3 a 32 V;
• tipo di corrente alternato con valore di tensione da 90 a 250 V;
• quando la resistenza sostituibile del resistore del circuito di carico è controllata (modalità manuale);
• controllo di un relè a stato solido con un segnale analogico con un valore fino a 10 V.

3. Secondo il principio del passaggio.

TTR, dove viene applicato il controllo sullo zero crossing:

• è possibile la commutazione di carichi di tipo resistore: lampade ad incandescenza, elementi per il riscaldamento;
• commutazione di capacità: sistemi di filtri che eseguono una funzione di livellamento, ecc .;
• collegare un piccolo carico induttivo: solenoidi, elettrovalvole.

Un relè a stato solido di questo tipo consente di attenuare la corrente dell'aumento iniziale e ridurre le interferenze elettromagnetiche, riducendo l'usura del carico collegato.

Abilitazione TTR istantanea (casuale):

• adatto per carichi di elementi riscaldanti, lampade al tungsteno;
• interruttori carichi induttivi: motori elettrici a bassa potenza, trasformatori.

TTR per controllare la modalità di fase

Serve non solo per la commutazione, ma anche per cambiare la tensione nel circuito di carico:

• consente di regolare la potenza degli elementi del tipo di riscaldamento;
• Puoi cambiare la luminosità delle lampadine a incandescenza;
• ti permette di controllare la velocità del motore.

Cosa devi sapere quando scegli un relè

Poiché il funzionamento degli elementi del semiconduttore (interruttori di potenza) si verificano perdite elettriche, questo si riflette nel loro intenso riscaldamento. Quando la temperatura aumenta, diminuisce la capacità del dispositivo di passare la corrente. Un relè specifico può fornire i suoi parametri tecnici quando viene riscaldato fino a 40 gradi. A 65 gradi, la capacità di commutazione TTP diminuisce bruscamente, e un ulteriore riscaldamento porterà al suo fallimento. Pertanto, selezionando un relè a stato solido per il carico, è necessario prenderlo con un margine corrente. E nei circuiti ad alta potenza, il TTR dovrebbe essere posizionato sui radiatori e dovrebbero essere disposti sistemi di raffreddamento forzato.

Inoltre, quando si collega qualsiasi carico al primo istante di tempo, si verificano correnti d'urto, che sono diverse volte e talvolta un ordine di grandezza superiore al valore nominale.

Carica caratteristiche dei relè di corrente di avviamento

Quando si collega il relè a stato solido al carico, è necessario conoscere le caratteristiche di quest'ultimo:

• i carichi attivi (riscaldatori TEN) creano picchi di corrente insignificanti, possono essere livellati usando TTR, dove l'inclusione è a zero;
• lampade a incandescenza e alogene, dove passano da 7 a 12 volte più corrente rispetto alla corrente nominale;
• le lampade fluorescenti per un massimo di 10 secondi danno un'ondulazione di corrente 5 volte più alta del nominale o anche di un ordine di grandezza;
• le lampade al mercurio per un massimo di cinque minuti possono sovraccaricare il circuito con correnti sovrastimate di 3 volte;
• I relè elettromagnetici di elettricità alternata per un periodo fino a due periodi subiscono salti di 3-10 volte;
• la corrente nelle bobine del solenoide 1-2 ordini di grandezza superiore alla frazione nominale di un secondo;
• i motori elettrici in mezzo secondo danno un aumento di corrente fino a 10 volte;
• dispositivi di natura ad alta induttanza con nuclei di saturazione (trasformatori quando sono al minimo) sono inclusi nella fase di tensione zero, la corrente raggiunge picchi fino a 20 o anche 40 volte più lunghi del valore nominale in un tempo di 0,05-0,20 secondi;
• quando i carichi capacitivi nella fase sono circa 90 gradi, la corrente supera il valore nominale di 20-40 volte durante un tempo fino a 10 millisecondi.

Relè allo stato solido fai da te

Quando si monta un circuito relè a casa, la cosa principale è prendere in considerazione le correnti d'urto del carico collegato e scegliere tiristori e triac del corrispondente margine di potenza.

Per il resto del circuito relè, è necessario seguire le raccomandazioni:

• per il passaggio di piccole correnti alternate è meglio usare triac, grandi tiristori;
• installare un varistore o un diodo protettivo per proteggere l'interruttore di alimentazione parallelamente ad esso (quando si commutano carichi induttivi);
• di fronte a ponte a diodi mettere i resistori limitatori di corrente all'ingresso del circuito di controllo;
• Di seguito, il fotoaccoppiatore deve impostare una resistenza di limitazione della corrente, in parallelo, un condensatore di livellamento.

Vantaggi dei relè a stato solido

TTP non è un dispositivo ingombrante, occupa un grande spazio. Inoltre non ha parti meccaniche in movimento, il che aumenta significativamente la sua affidabilità rispetto ai sistemi elettromagnetici. Inoltre, il relè fornisce:

• commutazione veloce;
• livello di rumore insignificante al momento del collegamento del carico;
• basso consumo energetico;
• l'assenza di scariche di arco nel contenitore;
• resistenza alle vibrazioni.