Halvlederreleer — typer, enhet og operasjonsprinsipp

Mange lesere som hører ordet "relé", vil helt sikkert forestille seg en spole i kjernen som en bevegelig kontakt tiltrekkes. Og dette er slett ikke overraskende, for opprinnelig var releer alltid elektromagnetiske, og ordet "relé" forstås generelt som en elektromagnetisk enhet for åpning og lukking av en elektrisk krets.

Likevel har halvlederbrytere i lang tid blitt brukt til å bytte elektriske kretser innen forskjellige teknologiområder: transistorer, tyristorer, triacer. Halvlederfremskritt og releer har ikke blitt spart på.

Til tross for at kretser med store strømmer og spenninger tradisjonelt byttes ved hjelp av elektromagnetiske releer, er det i dag allerede mulig å implementere stabile og kraftige elektriske halvlederbrytere. Slike brytere er halvlederreléer eller solid state releer (fra engelsk Solid-state relay, forkortet SSR).

Dermed er halvlederreléet nå en helelektronisk enhet, uten en bevegelig mekanisk kontakt, som tjener til å slå på / av kraftige belastninger i strømkretser ved å levere en lav styrespenning til kontrollinngangen til den elektroniske enheten.

Inne i solid-state (solid-state) reléhuset er en sensorkrets som reagerer på kontrollsignalet, samt en strømforsyningsseksjon – solid state elektronikk på siden av høyeffektkretsen.

Slike releer brukes i DC- og AC-kretser, hvor de utfører de samme funksjonene som tidligere mekaniske elektromagnetiske releer og kontaktorer, bare nå er problemet løst uten bevegelige deler i bryterkretsen. Som et resultat, takket være de kraftige tyristorene, triacene og transistorene integrert i reléhusene, ble det mulig å bytte strøm opp til hundrevis av ampere uten å ty til mekaniske komponenter.

Sammenlignet med elektromekaniske releer har solid state-releer en høyere sikker koblingshastighet i størrelsesorden hundrevis av mikrosekunder, mens kontrollkretsen og strømkretsen er fullstendig galvanisk isolert fra hverandre (optoelementisolasjon brukes vanligvis).

Solid-state reléer er i stand til å motstå overbelastning på koblingssiden i kort tid og forbli i drift, noe elektromekaniske forfedre ikke kan skryte av. Samtidig fungerer solid state-reléet lydløst, har kompakte dimensjoner, kontaktene her oksiderer ikke (siden det ikke er kontakter som sådan), det er ingen gnister, enheten er ikke redd for verken støv eller vibrasjoner.

Selvfølgelig er motstanden til halvlederforbindelsen til reléet i ledende tilstand ikke-lineær, og ved høye svitsjede strømmer trenger enheten i det hele tatt kjøling, men plussene overlapper definitivt disse konvensjonelle minusene. I tillegg måles levetiden til et solid-state relé i millioner av koblingssykluser.

Solid-state reléer er en-fase eller tre-fase, for DC eller AC svitsjing. AC-koblingsreleer har innebygget nullkrysssensor, slik at koblingen skjer ved praktisk talt nullstrøm, uten skade på solid-state-bryteren, uten farlige strømstøt fra induktive belastninger.

Tyristorer eller triacer fungerer som brytere i et AC-relé, og feltet eller IGBT transistorer… Strøm tilføres kontrollkretsen direkte fra styresignalkilden, og styrestrømmen overstiger ikke noen få milliampere, og svitsjestrømmen kan være titalls eller hundrevis av ampere.

Ikke-reverserende og reverserende trefase solid-state reléer er tilgjengelige. Trefase reverserende reléer har to kontrollinnganger, og på utgangen kan det hende at en av fasene ikke endrer posisjon i det hele tatt.

Sammenlignet med voluminøse mekaniske magnetiske startere, fungerer kompakte halvlederreléer lydløst og slites ikke ut, du trenger ikke å rengjøre kontaktene med jevne mellomrom, og for kraftige belastninger er det nok å gi reléhuset god kjøling, i noen tilfeller vil radiatoren bortsett fra at installasjonen for den er gitt.

Når det gjelder støvete og eksplosiv industriell produksjon, viser solid-state-reléet seg å være en ekte redningsmann, siden lysbuen av mekaniske kontakter er utelukket på grunn av fraværet, og det forseglede huset til reléet vil ikke tillate at elektronikken blir skitten. .

Miniatyr solid state reléer i et plasthus er tilgjengelig for PCB montering. Slike releer kan bytte strøm opp til 2 ampere ved en nettspenning på 220-240 volt, for eksempel kan en vifte eller pumpe, en lampe eller til og med en liten radiator slås på med et 5-volts digitalt signal fra en sensor, som er vanligvis svært viktig for DIY-entusiaster hjemmeautomatiseringssystemer.