+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

принцип работы, виды, схема подключения

Сегодня твердотельные реле переменного тока однофазные нашли широкое применение в промышленности. Эти приборы обладают небольшими габаритами и отличаются высокой надежностью. Твердотельные реле (ТТР) легко подключить, и с этой работой справится даже начинающий электрик. Единственным фактором, сдерживающим широкое распространение этих устройств в быту, является более высокая стоимость в сравнении с классическими электромеханическими приборами.

Принцип работы

Твердотельное реле предназначено для управления электроцепями. В отличие от классических реле, они не имеют подвижных контактов, а коммутация происходит с помощью полупроводниковых приборов. Большинство моделей ТТР имеют похожую схемотехнику, а внесенные производителями изменения практически не влияют на принцип их работы.

Структура прибора содержит:

  • Вход.
  • Оптические развязки.
  • Триггерные цепи.
  • Цепи защиты и коммутации.

Роль входа выполняет первичная электроцепь, содержащая последовательно подключенное сопротивление на постоянном изоляторе. Входная цепь принимает сигнал и передает команды на цепь коммутации.

Оптическая развязка необходима для изоляции входной и выходной электроцепи. Именно от этого элемента конструкции зависит вид ТТР и принцип работы прибора.

Задача триггерной цепи состоит в обработке входного сигнала и последующего переключения выходного. Она может входить в состав оптической развязки либо является отдельным элементом конструкции.

Для подачи питающего напряжения на нагрузку в устройстве присутствует коммутационная цепь. В ее состав входят полупроводниковые приборы — симистор, транзистор и диод.

Принцип работы твердотельного реле заключается в управлении контактами, передающими напряжение на реле. Для приведения контактов в действие необходим активатор. Если устройство предназначено для работы в трехфазной цепи, то его роль выполняет тиристор либо симистор.

В твердотельном реле постоянного тока в качестве активатора используется транзистор.

Область применения и преимущества

В сравнении с классическими реле ТТР имеют много достоинств. Если не относительно высокая стоимость этих приборов, они значительно шире использовались бы в быту. Среди их основных преимуществ можно отметить:

  • Низкий показатель электропотребления.
  • Отличаются высоким быстродействием.
  • Отсутствие шума во время работы.
  • После подключения к цепи ТТР не создают электромагнитные помехи.
  • Длительный срок эксплуатации.

Эти приборы нашли широкое применение в промышленности. Они используются для управления электромоторами, регулирования уровня освещения и т. д.

Основные виды

Эти приборы принято классифицировать по нескольким показателям. В первую очередь речь идет о типе контролирующего напряжения — постоянного и переменного тока. Устройства постоянного тока предназначены для работы в электроцепях с напряжением 3−32 В. Они отличаются высокой надежностью, оснащаются светодиодной индикацией, а диапазон рабочих температур составляет от -30 до 60 градусов. Также существуют приборы с ручным управлением, которые можно настроить на нужный тип работы.

В соответствии с видом нагрузки ТТР бывают однофазными и трехфазными. Приборы, предназначенные для трехфазных цепей, способны контролировать ток в диапазоне 10−120 А сразу на всех фазах. Среди этих устройств особое место занимают реверсивные реле, отличающиеся бесконтактной коммутацией. Они часто используются в сочетании со специальными приборами, обеспечивающими надежную защиту от ложных срабатываний.

Реле твердотельное однофазное позволяет коммутировать электроток при его переходе через нулевую отметку, а рабочий диапазон токов составляет 10−500 А.

Особенности подключения

С этой работой может справиться практически каждый домашний мастер. Чтобы прибор начал функционировать, на входные клеммы достаточно подать питающее напряжение, соблюдая полярность. В качестве примера можно рассмотреть подключение твердотельного реле к системе освещения:

  • В точке монтажа ТТР нужно сделать разрыв фазного проводника.
  • Устройство подключается в разрыв клеммами для коммутации.
  • На управляющие контакты в соответствии с полярностью подается питающее напряжение.

Следует обратить внимание на то, что управляющая цепь подключается через пусковую кнопку. Достаточно кратковременной подачи напряжения для открытия полупроводникового элемента конструкции и последующего замыкания цепи. Чаще всего твердотельные реле монтируются на DIN-линейку.

При выборе прибора необходимо ориентироваться технические характеристики цепи питания, а также условия эксплуатации реле. Подключение ТТР к цепи не должно вызвать серьезных проблем.

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

Расшифровка номенклатуры

  1. GDH – Вид твердотельного реле
    • GDH – однофазное твердотельное реле (10 – 120А)
    • GDM – однофазные твердотельные реле в корпусе промышленного исполнения (100 – 500А)
    • GTH – трехфазные твердотельные реле (10 – 120А)
    • GTR – реверсивные твердотельные реле (10 – 40А)
  2. 40 – рабочий ток 40А (от 10 до 500А)
  3. 48 – рабочее напряжение 24-480V AC, 
    38
     – 24-380V AC, 23 – 5-220V DC
  4. ZD3 – тип управляющего сигнала (способ коммутации)
    • VA – переменный резистор 470-560кОм/2Вт (фазовое управление)
    • LA – аналоговый сигнал 4-20мА (фазовое управление)
    • VD – аналоговый сигнал 0-10V DC (фазовое управление)
    • ZD – управление 10-30V DC (коммутация при переходе через ноль)
    • ZD3 – управление 3-32V DC (коммутация при переходе через ноль)
    • ZA2 – управление 70-280V AC (коммутация при переходе через ноль)
    • DD3 – управление 3-32V DC (коммутация напряжения постоянного тока)

 

Варианты исполнений

 

Выходное напряжение

Управляющее
напряжение

Номинальный коммутируемый ток

100A

120A

150A

200A

480V AC
“перекл. в 0″

3-32V DC

GDM10048ZD3

GDM12048ZD3

GDM15048ZD3

GDM20048ZD3

80-280V AC

GDM10048ZA2

GDM12048ZA2

GDM15048ZA2

GDM20048ZA2

Выходное напряжение

Управляющее
напряжение

Номинальный коммутируемый ток

250A

290A

400A

500A

480V AC
“перекл. в 0″

3-32V DC

GDM25048ZD3

GDM29048ZD3

GDM40048ZD3

GDM50048ZD3

80-280V AC

GDM25048ZA2

GDM29048ZA2

GDM40048ZA2

GDM50048ZA2

 

Технические характеристики и условия эксплуатации:

 

Модификация твердотельного реле

GDHxxxxxZD3

GDHxxxxxZA2

Коммутируемое напряжение

24-480V AC

Управляющее напряжение

3-32V DC

80-280V AC

Потребляемый ток в цепи управления

3-25mA

≤12mA

Напряжение вкл. /выкл.

3V DC/1,5V DC

80V AC/50V AC

Максимальное пиковое напряжение

800V AC

Падение напряжения в цепи нагрузки

≤1,5V AC

Ток утечки (выключенное состояние)

≤10мА

Время переключения

10мс

Светодиодная индикация

есть

Напряжение пробоя

2500V AC  в теч. 1 минуты

Сопротивление изоляции

500МОм при 500V DC

Температура окружающей среды

-20…+75°C

Относительная влажность

≤95º (без образования конденсата)

Габаритные размеры

94х25х38мм (100А, 120А), 94х34х38мм (150-290А)
115х53х53мм (400А, 500А)

Способ монтажа

Винтами на монтажную поверхность

Масса

≤500г (зависит от номинала тока)

 

Схемы подключения:

GDHxxxxxZD3

GDHxxxxxZA2

Внешний вид и габаритные размеры:

  

схема подключения, устройство, характеристики и управление

На чтение 9 мин. Просмотров 85 Опубликовано Обновлено

Для контроля различного электронного оборудования требуется прибор, отличающийся миниатюрными размерами и высокой степенью надежности. К таким устройствам относятся твердотельные реле постоянного и переменного тока. Они нашли свое применение в бытовых и промышленных условиях. Реле можно самостоятельно собрать и установить своими руками без особых трудностей. Единственный критерий, препятствующий широкому распространению устройства – его стоимость. Прежде чем использовать твердотельное реле, нужно разобраться с его параметрами, принципом работы, конструкцией.

Принцип работы

Устройство твердотельного реле

Твердотельное реле – это модульный полупроводниковый прибор, используемый для замыкания и размыкания электрических сетей. Он представлен в виде транзисторов, симисторов, тиристоров. Твердотельные реле также называются SSR (solid state relay).

Основные компоненты, из которых состоит реле:

  • входной узел;
  • предохранители;
  • триггерная цепь;
  • развязка;
  • узел переключения;
  • защитная цепь;
  • выходной узел.

Большая часть твердотельных реле применяется для автоматики, подключенной к электросети 20-480 Вольт.

Принцип действия устройства прост. В корпус реле входят два контакта и два управляющих провода. Их число может изменяться в зависимости от фаз, которые были подключены. Под действием напряжения происходит переключение основной нагрузки.

Работая с реле, нужно учитывать, что под высокими напряжениями есть риск появления небольших токов утечки, которые могут навредить технике. Это связано с тем, что в реле остается небольшое сопротивление.

Известные модели

Расшифровка маркировки

Основные характеристики зависят от многих факторов. К популярным отечественным моделям, произведенным фирмами КИПпрбор, Протон, Cosmo, относятся:

  • ТМ-О. Устройства со встраиваемой схемой «ноль», через которую проходит переход фазы.
  • ТС. Модели, которые выключаются в любой момент времени.
  • Наиболее популярные и используемые – ТМВ, ТСБ, ТСМ, ТМБ, ТСА. Они обладают выходной RC цепью.
  • Тс/ТМ – силовые. Токи достигают значений 25 мА.
  • ТСА, ТМА – применяются в чувствительных приборах.
  • ТСБ, ТМБ – низковольтные модели. Напряжение не превышает 30 В.
  • ТСВ, ТМВ – высоковольтные. Напряжение достигает 280 В.

К иностранным аналогам относятся изделия, произведенные фирмами Carlo Gavazzi, Gefran, CPC.

Расшифровка

Модели SSR, TSR (однофазные и трехфазные соответственно) являются самыми популярными. Их сопротивление равно 50 Мом и более при напряжении 500 В.

Записывается обозначение как SSR -40 D A H. SSR или TSR обозначает число фаз. 40 – нагрузка в Амперах. Буквой обозначается сигнал на входе (L 4-20 мА, D – 3-32 В при постоянном токе, V – переменное сопротивление, A – 80-250 В при переменном токе). Следующая буква – входное напряжение (А – переменное, D – постоянное). Последняя буква – диапазон выходных напряжений (Н – 90-480 В, нет буквы – 24-380 В).

Особенности работы с устройством

Реле однофазное 220В

При работе с твердотельным реле 220в (управление 220), нужно придерживаться следующих правил:

  • Соединение должно осуществляться винтовым способом. Оно является достаточно надежным. Спайка частей не нужна, скрутка запрещена.
  • Нельзя допускать попадания пыли, воды и металлических предметов на реле. Они приводят к выходу из строя компонента.
  • Нельзя прикладывать недопустимые внешние воздействия на корпус. К ним относятся заливание жидкостью, удары, вибрации, падения.
  • Не трогать прибор во время работы. Корпус нагревается, из-за чего человек может получить ожог.
  • Не устанавливать реле рядом с легковоспламеняемыми предметами.
  • Перед подключением цепи следует убедиться в корректности собранных соединений.
  • При нагреве корпуса выше 60 градусов требуется установка дополнительного охлаждения с помощью радиаторов.
  • Нельзя допускать появления короткого замыкания на выходе.

При соблюдении требований к эксплуатации реле будет выполнять свою работу надежно и качественно весь заявленный срок.

Преимущества и недостатки

Твердотельные реле имеют ряд положительных качеств перед электромеханическими аналогами. К ним относятся:

  • Долговечность. Полупроводниковый прибор способен выдержать до десятков тысяч циклов включения и выключения.
  • Создается качественное подключение.
  • Грамотный контроль нагрузки.
  • Высокое быстродействие.
  • Отсутствие электромагнитных помех в замкнутой сети.
  • Быстрое срабатывание.
  • Бесшумность работы.
  • Миниатюрные размеры.
  • Отсутствие дребезгов контактов.
  • Высокая производительность.
  • Возможность плавного перехода между сетями постоянного и переменного тока. Зависит от мощности и типа прибора.
  • Широкая область применения.
  • Выдерживает перегрузки в 2000.
  • Защита от резких и больших скачков напряжения и тока.

Есть и ряд минусов, из-за которых электромеханическое реле может быть выгоднее в применении. В первую очередь это высокая стоимость изделия и сложность его покупки. Приобрести твердотельные реле можно только в профессиональном специализированном магазине электронных компонентов. Сложности возникают и при первичной коммутации – могут появиться высокие скачки тока. Возникающие в процессе работы микротоки также негативно сказываются на реле.

На работу устройства накладываются и эксплуатационные требования – в помещении должен быть нормальный уровень пыли и влажности. Оптимальные значения можно найти в документации к реле.

Твердотельные реле не могут работать с приборами, напряжение которых превышает 0,5 кВ. Повышение рекомендуемых значений может привести к расплавлению контактов.

Области применения

Область применения

Несмотря на высокую цену, твердотельные реле активно применяются в различных сферах. Они успешно справляются со следующими задачами:

  • Регулирование температуры с помощью тэна.
  • Поддержка нужной температуры в технологических процессах.
  • Коммутация управляющих цепей.
  • Замена пускателей бесконтактного типа.
  • Управление электрическими двигателями.
  • Контроль нагрева трансформаторов.
  • Регулирование уровня подсветки.

В каждом случае используется определенный тип реле.

Классификация твердотельных реле

Трехфазное реле

Полупроводниковые твердотельные реле можно классифицировать по разным показателям. По особенностям контролирующего и коммутируемого напряжения выделяют:

  • Твердотельные реле постоянного тока. Их используют в цепях постоянного электричества с мощностью от 3 до 32 Ватт. Отличаются высокими удельными характеристиками, наличием светодиодной индикации, надежностью. Рабочий температурный диапазон достаточно широк и составляет от -30 до +70 градусов.
  • Реле переменного тока. Они отличаются низким уровнем электромагнитных помех, отсутствием шумов, малым потреблением электроэнергии. Диапазон рабочих мощностей составляет от 90 до 250 Вт.
  • Реле с ручным управлением. С помощью таких устройств можно самостоятельно регулировать режим работы.

По типу напряжения выделяются однофазные и трехфазные реле. Однофазные приборы используются в сетях с силой тока от 100 до 120 А или от 100 до 500 А. В них управление осуществляется за счет получения аналогового сигнала и переменного резистора. Трехфазные реле используются для коммутации на трех фазах одновременно. Сила тока 10-120 А. Трехфазные модели служат дольше однофазных.

В отдельную группу из трехфазных твердотельных реле выделяют устройства реверсивного типа. Они отличаются маркировкой и бесконтактным соединением. Основной функцией является надежная коммутация каждой цепи по отдельности. Они защищают цепь от ложных срабатываний. Основное применение нашли в асинхронных двигателях. Для работы с реле необходима установка предохранителя или варистора.

По методу коммутации реле классифицируются так:

  • устройства емкостного или редуктивного типа, а также приборы слабой индукции;
  • со случайным или мгновенным срабатыванием;
  • с фазным управлением.

По конструкции можно выделить модели, устанавливающиеся на дин рейку и на специальную планку переходного типа.

Советы по выбору

Предохранитель от повышения нагрузок

Купить твердотельные реле можно только в специализированном магазине электронной техники.  Опытные специалисты помогут подобрать лучшее устройство для определенных целей. На стоимость изделия влияют следующие факторы:

  • тип реле;
  • наличие фиксирующих механизмов;
  • материал корпуса;
  • время включения;
  • фирма-изготовитель и страна производства;
  • мощность;
  • необходимая энергия;
  • габариты.

При покупке важно учесть, что должен быть запас по мощности, превышающий рабочую в несколько раз. Это убережет реле от поломок. Также дополнительно используются специальные предохранители. К самым надежным относятся:

  • G R – используются в широком диапазоне нагрузок, отличаются высоким быстродействием.
  • G S – работают во всем диапазоне токов. Надежно защищают устройство от превышения нагрузки электросети.
  • A R – защищают компоненты полупроводникового устройства от короткого замыкания.

Такие приборы обеспечивают высокую защиту от поломок. Их стоимость сопоставима с ценой самого реле. Меньшими защитными свойствами и, соответственно, меньшей стоимостью обладают предохранители классов B, C, D.

Для надежной и стабильной работы реле нужно подобрать охлаждающий радиатор. Особенно это актуально при превышении температуры выше 60 градусов. Запас тока для обычного реле должен превышать рабочие токи в 3-4 раза. При работе с асинхронными двигателями этот показатель должен увеличиться до 8-9 раз.

Схемы подключения

Существуют различные способы подключения твердотельных полупроводников. Они зависят от особенностей подключаемой нагрузки. Дополнительно в схему могут включаться различные элементы управления.

К наиболее используемым схемам относятся:

  • Нормально-открытая. Нагрузка находится под напряжением при наличии управляющего сигнала.
  • Нормально-закрытая. Нагрузка находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала.
  • Управляющее и нагрузочное напряжение равны. Используется для работы в сетях постоянного и переменного тока.
  • Трехфазное. Может подсоединяться по-разному – «звезда», «треугольник», звезда с нейтралью».
  • Реверсивное. Разновидность трехфазного реле. Включает в себя 2 контура управления.

Прежде чем собирать схему, ее нужно нарисовать на бумаге.

Подключение к сети производится через пускатели или контакты. При использовании трехфазного реле все 3 фазы должны быть подключены к соответствующим клеммам, расположенным сверху прибора. Маркируются верхние фазные контакты буквами A, B C, ноль – N.

На устройстве есть и нижние клеммы, маркирующиеся цифрами 1, 2, 3. Подключаются они по следующему алгоритму:

  • 1 – к выходу катушки в контакторе.
  • 3 – на любую фазу, которая проходит в обход реле.
  • 2 – к нулю сети.

Силовые элементы подключаются следующим образом: фазы под напряжением нужно подсоединить к соответствующим клеммам на контакторе; нагрузочные проводники – на выход контактора; нули объединяются на общей шине в распределительной коробке.

Настройка реле будет рассмотрена на примере VP 380 А:

  • Устройство включить в сеть.
  • Посмотреть на дисплей. При отсутствии напряжения будут мигать цифры. Появление черточек сигнализирует об изменении чередования фаз или отсутствии одной из них.

В нормальном состоянии электросети примерно через 15 секунд должны замкнуться контакты 1 и 3, подающие питание на катушку и в сеть.

Если подключение выполнено неверно, экран будет мигать. Тогда нужно проверить его правильность. Выставить необходимые настройки можно с помощью кнопок на корпусе. Кнопки с треугольниками отвечают за выставление нужных пределов.