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 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:
- 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.
- 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.
- 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.
