Твердотельные реле фирмы Carlo Gavazzi

Опубликовано: 5 мая 2008 г. в 00:00, 936 просмотров Комментировать

Фирма Carlo Gavazzi предлагает уникальный ряд полупроводниковых приборов или так называемых твердотельных реле — ТТР (или SSR — по западному наименованию). Реле находят широкое применение в таких областях, как производство пластмасс, упаковка, приготовлении пищевых продуктов. Можно особо выделить их применение в системах вентиляции и нагрева для контроля рабочих температур. Диапазон рабочих токов для однофазного исполнения — 125 А и 75 А — для трехфазного. Возможно как цифровое, так и аналоговое управление (4-20 мА или 0-10 В). Кроме того, предлагается полный ряд силовых реле с интегрированными радиаторами.

Непосредственно ТТР состоит из нескольких основных узлов — входная гальваническая развязка, силовой ключ и схема управления. Оптоэлектронная развязка нечувствительна ко всем типам нагрузки и обеспечивает изоляцию входных цепей от выходного каскада. Сопротивление изоляции составляет порядка 100 гОм и напряжение пробоя — более 4000 В. Для коммутации переменного тока в качестве силового ключа обычно используется симистор или альтернистор, представляющий собой структуру из двух антипараллельных тиристоров и логического элемента. Для работы с нагрузкой на постоянном токе применяются мощные транзисторы. Схема часто дополняется такими элементами защиты, как RC-цепочки или мощные варисторы. Гальваническое разделение осуществляется в основном за счет оптических развязок, которые с помощью встроенных триггерных схем обеспечивают необходимую для данного типа нагрузки функцию переключения.

Различаются следующие типы реле

  • ZS — с переключением по нулю /Zero switching/;
  • IO — с мгновенным переключением /Instant-on Switching/;
  • PS — с переключением по максимуму /Peak Switching/;
  • AS — с переключением аналогового сигнала /Analog Switching/;
  • DCS — с переключением сигнала постоянного тока /DC Switching/;
  • FS — с коммутацией на выход целого количества периодов силового напряжения /Full Cycle Switching/.

Реле с переключением по нулю в основном применяются для коммутации резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок. При подаче управляющего сигнала, напряжение на выходе реле появляется в момент первого пересечения линейным напряжением нулевого уровня (не более +15 В относительно нуля). Это позволяет уменьшить начальный бросок тока, электромагнитное излучение и увеличить срок службы коммутируемых нагрузок. Время срабатывания меньше полупериода, т.е. обычно меньше 10 мсек при 50 Гц сети.

Реле с мгновенным переключением применяются при необходимости получения быстрого срабатывания или в схемах с фазовым управлением. Выходной сигнал появляется на выходе синхронно с подачей управляющего напряжения. Соответственно, реле может включиться на любом участке синусоидального напряжения и время включения — менее 1 мсек.

Реле с переключением по максимуму сконструированы таким образом, что выходное напряжение появляется в момент достижения максимума линейным напряжением при подаче управляющего сигнала. После первого полупериода данное реле функционирует как обычное реле с переключением по нулю, что позволяет уменьшить пусковой ток для индуктивных нагрузок.

Реле для коммутаций резистивных и индуктивных нагрузок на постоянном токе работают в соответствии с управляющим сигналом. Время срабатывания обычно меньше 100 мксек. При коммутации индуктивной нагрузки необходимо использовать демпферный диод, защищающий выходной каскад от всплесков по питанию.

Малошумящие реле разработаны для специализированных промышленных применений и отвечают требованиям электромагнитной совместимости. Снижение уровня шума достигается за счет контроля параметров переключения. Области применения — коммутация индуктивных и резистивных нагрузок.

Реле с контролем состояния параметров активируют сигнальный выход в случае обнаружения ошибки в функционировании реле. Контролируются следующие параметры: линейное напряжение, ток нагрузки, статус входного напряжения и правильность функционирования самого реле. Реле используются в случаях необходимости определения мгновенного состояния сбоя в работе устройства.

Реле с переключением аналогового сигнала применяются для контроля резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок. Так как входной сигнал управления в соответствии со спецификацией может изменяться от 4 до 20 мА, то за счет встроенной схемы синхронизации выходной сигнал изменяется по закону фазовой модуляции. Передаточная характеристика линиаризована и позволяет получать пропорциональное изменение выходного сигнала от входного тока/напряжения. Наиболее выигрышное применение данного типа реле — в замкнутых системах регулирования или системах плавного пуска/останова.

Реле с коммутацией полного количества периодов силового напряжения используют аналоговый принцип управления для равномерного распределения последних за определенное время — 1,28 сек. Полное число коммутируемых периодов пропорционально входному управляющему напряжению. Распределенный характер выходного напряжения позволяет получить высокую точность поддержания заданной температуры, что находит применение в нагревательных системах с плавным ручным или автоматическим управлением. Достоинством подобных регуляторов является также полное отсутствие электромагнитных помех, т.к. каждый период начинается и заканчивается в моменты перехода напряжения через ноль.

Выбор конкретной модели реле зависит от ряда факторов, среди которых основными являются следующие: напряжение нагрузки, ток нагрузки и тип нагрузки.

К основным преимуществам твердотельных реле можно отнести

  • высококачественная оптораз-вязка между входом управления и силовой частью;
  • высокая надежность и долговечность — более 1000 миллионов срабатываний;
  • бездуговое переключение, отсутствие дребезга и подгорания контактов;
  • высокая устойчивость к сильным вибрациям и ударам;
  • высокое сопротивление агрессивным средам;
  • отсутствие электомагнитного шума;
  • хорошее согласование со стандартными управляющими уровнями;
  • быстрое переключение;
  • малое значение проходной емкости.

Ограничения, которые надо иметь ввиду при использовании твердотельных реле

Остаточное напряжение, которое обычно составляет 1-1,6 В, совместно с протекающим токам позволяют оценить тепловые потери в реле. Дополнительное тепло может легко вывести из строя полупроводниковый элемент, поэтому чрезвычайно важно производить расчет рассеиваемой мощности и правильно выбирать размеры тепловых радиаторов.

Конечное сопротивление к импульсным помехам. При отсутствии специальных защитных устройств от перенапряжения, тирис-торные структуры, применяемые в твердотельных реле, могут включиться при напряжениях, превышающих значение пробоя. Для защиты от перенапряжения от неповторяющихся ипульсных помех используются навесные или встроенные варистры. Так как мощность поглощения варистра пропорциональна его размерам, то рекомендуется использовать варистры с диаметром 14 мм минимум для реле в печать и 20 мм — для реле, монтируемые на шасси.

Ограничения по скорости изменения выходного напряжения, что связано с наличием емкости перехода и появления тока утечки. Если значение тока будет достаточным, то возможно включение реле. Именно поэтому для критической скорости нарастания напряжения используется выражение dV/dt в вольтах за микросекунду.

Ток утечки, который обычно присутствует в выключенном состоянии и составляет от 1 до 10 мА, что необходимо учитывать при эксплуатации реле.

Фирма «Carlo Gavazzi» выпускает от однофазных ТТР для установки в печатную плату (1…6 А) или на шасси (5…125 А) до трехфазных (10…55 А) для установки на монтажные шины и приспособленных для подключения трехфазных двигателей.

1-фазные ТТР для печатного монтажа серий RP и RAP, в которых имеются опции с функцией переключения по нулю или с мгновенным включением. Подходят для коммутации резистивных и индуктивных нагрузок. Благодаря широкому диапазону управляющего напряжения исключают требование выбора реле по входному параметру.

1-фазные ТТР в промышленном корпусе выпускаются с функциями переключения по нулю или с мгновенным включением на токи до 110 А. Имеются реле типа RA24..L с низким значением электромагнитного излучения и RA12.. — RA48.. c выводом для контроля аварийного состояния выходной цепи. Новые серии RS, RM выпускаются в облегченных корпусах и широко применяются в медицинской технике, оборудовании для пищевой промышленности, бытовой технике и т.п. для коммутации резистивных нагрузок (серия RS) и коммутации индуктивных и емкостных нагрузок с большой частотой переключения (серия RM). Основное применение — управление двигателями исполнительных механизмов в промышленном оборудовании. Имеется светодиодная индикация управляющего напряжения.

Компактные однофазные реле в корпусах марки SOLITRON MINI/POWER с интегрированными тепловыми радиаторами предназначены для замены электромеханических контакторов в большинстве промышленных применений, особенно при частых включениях и токах до 90 A. Монтаж осуществляется на DIN-рейку.

2-фазные и 3-х фазные реле в корпусах SOLITRON на токи до 63 А выпускаются как в стандартном исполнении, так и с низким электромагнитным излучением, схемой контроля состояния выходной цепи и с аналоговым управлением. Основное применение — экономичное управление индуктивными нагрузками.

3-х фазные реле в промышленном корпусе выпускаются с функцией переключения по нулю и с отделением для установки термопредохранителя. Рабочие токи — 3х10…55 А. 

Можно также отметить недорогие модели контроллеров плавного пуска типов RSE и RSH (до 45 кВт), контроллеров динамического торможения RTC40 и контроллеров реверсирования асинхронных двигателей RR21, выполненных на базе твердотельных реле.

Предварительный выбор ТТР в зависимости от параметров и типа нагрузки может быть сделан по приведенной Таблице 1. 

Таблица 1
  Нагреватель (резистив) Лампы (резистив) Лампы (галоген) 1-фазные двигатели 3-фазные двигатели Небольшие трансформ. Трасформ. 1/3 фазные Контакторы катушки, дросели DC 13 
Реле в печать
Режим включения ZS ZS ZS ZS (IO)  ZS (IO)  ZS (IO)  PS ZS (IO) 
3 A Триак 3 A  1,5 A    2 A  2 A  0,5 A  1,5 A  Р
5 A Триак 5 A  4 A    3 A  3 A  0,8 A  3 A  Р
5.5 A Триак 5,5 A  4,5 A    5 A  5 A  0,8 A  3 A  Р
5 A Тиристор/Альтернистор 4 A  3 A    3 A  3 A  0,8 A  3 A  Р
Монтаж на шасси
10 A Триак 8 A  5 A  2 A  2 A         
25 A Триак 16 A  10 A  4 A  4 A         
10 A Тиристор/Альтернистор 10 A  8 A  3 A  3 A  3 A       
25 A Тиристор/Альтернистор 25 A  15 A  6 A  5 A  6 A    10 A   
40 A Альтернистор 40 A  25 A  12 A  12 A  10 A       
50 A Тиристор 50 A  30 A  15 A  15 A  12 A    20 A   
55 A Альтернистор 55 A  33 A  16 A  16 A  15 A       
75 A Тиристор 75 A  50 A  25 A  20 A  24 A    25 A   
100 A Тиристор 100 A  60 A  30 A  30 A  40 A    30 A   
110 A Тиристор 110 A  60 A  30 A  30 A  40 A       
125 А Тиристор 125 A  60 A  30 A  30 A  40 A       

Б. Е. ФОМИЧЕВ,
технический директор ЗАО «Клинкманн СПб».

Рекомендуем почитать

Качество электроэнергии — основы мониторинга и анализа
11 февраля 2009 г. в 11:01
В своей текущей деятельности компаниям приходится постоянно стремиться к повышению уровня прибыльности путем увеличения производительности труда, максимального использования активов и выполнения больших объемов работ с затратой меньших ресурсов (персонал, материалы, время). В той или иной мере все это может быть достигнуто с помощью использования современного технологического и, прежде всего информационного оборудования: персональных компьютеров (ПК), сетей и средств связи.
Тиристорные коммутаторы с плавным пуском и приборы контроля изоляции разработки и производства НПП «Сатурн»
7 октября 2008 г. в 17:48
Плавный пуск асинхронных двигателей методом фазового регулирования напряжения становится в настоящее время все более актуальным с появлением надежных тиристорных пусковых устройств, обеспечивающих плавность разгона во всем диапазоне скорости двигателя.
Обратноходовой преобразователь для светодиодного освещения с регулировкой яркости на базе триака
22 апреля 2015 г. в 13:20
В статье описывается схема обратноходового преобразователя с высоким коэффициентом мощности для систем светодиодного освещения с возможностью использования стандартных диммеров для регулировки яркости светодиодов на базе триака.
Повелители температуры: температурные контроллеры компании Autonics
25 февраля 2013 г. в 09:00
Пять новых серий температурных контроллеров компании Autonics покрывают практически весь спектр потребностей в области контроля температуры. Сферы их применения — пищевая и упаковочная промышленность, отопление и кондиционирование, печатное и лабораторное оборудование.
Твердотельные реле. Принцип работы и схема включения
13 декабря 2014 г. в 18:44
Твердотельные реле применяют сейчас в промышленном оборудовании, там где нужна большая надежность и малые габариты.

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.