Polprevodniški releji - vrste, naprava in princip delovanja
Mnogi bralci, ki slišijo besedo "rele", si bodo zagotovo predstavljali tuljavo, v jedru katere se privlači gibljivi kontakt. In to sploh ni presenetljivo, saj so bili prvotno releji vedno elektromagnetni, beseda "rele" pa se na splošno razume kot elektromagnetna naprava za odpiranje in zapiranje električnega tokokroga.
Kljub temu se polprevodniška stikala že dolgo uporabljajo za preklapljanje električnih tokokrogov na različnih področjih tehnike: tranzistorji, tiristorji, triaki. Polprevodniški napredek in releji niso bili prizaneseni.
Kljub temu, da se tokokrogi z velikimi tokovi in napetostmi tradicionalno preklapljajo s pomočjo elektromagnetnih relejev, je danes že možno izvesti stabilna in močna polprevodniška električna stikala. Takšna stikala so polprevodniški releji oz polprevodniški releji (iz angleščine Solid-state relay, skrajšano SSR).
Tako je polprevodniški rele zdaj popolnoma elektronska naprava, brez premičnega mehanskega kontakta, ki služi za vklop / izklop močnih bremen v močnostnih tokokrogih z dovajanjem nizke krmilne napetosti na krmilni vhod elektronske naprave.
Znotraj ohišja polprevodniškega (polprevodniškega) releja je zaznavno vezje, ki se odziva na krmilni signal, kot tudi napajalni del - polprevodniška elektronika na strani visokonapetostnega vezja.
Takšni releji se uporabljajo v enosmernih in izmeničnih tokokrogih, kjer opravljajo enake funkcije kot prejšnji mehanski elektromagnetni releji in kontaktorji, le da je sedaj problem rešen brez gibljivih delov v stikalnem tokokrogu. Kot rezultat, zahvaljujoč zmogljivim tiristorjem, triakom in tranzistorjem, integriranim v ohišja relejev, je postalo mogoče preklapljati tokove do več sto amperov brez uporabe mehanskih komponent.
V primerjavi z elektromehanskimi releji imajo polprevodniški releji večjo varno preklopno hitrost reda stotin mikrosekund, medtem ko sta krmilno in napajalno vezje popolnoma galvansko ločena drug od drugega (običajno se uporablja izolacija z optoelementom).
Polprevodniški releji lahko za kratek čas prenesejo preobremenitev na preklopni strani in ostanejo v uporabi, s čimer se elektromehanski predniki ne morejo pohvaliti. Hkrati polprevodniški rele deluje tiho, ima kompaktne dimenzije, kontakti tukaj ne oksidirajo (ker kontaktov kot takih ni), ni isker, naprava se ne boji niti prahu niti vibracij.
Seveda je upornost polprevodniške spojine releja v prevodnem stanju nelinearna in pri visokih preklopnih tokovih naprava sploh potrebuje hlajenje, vendar plusi vsekakor prekrivajo te običajne minuse. Poleg tega se življenjska doba polprevodniškega releja meri v milijonih preklopnih ciklov.
Polprevodniški releji so enofazni ali trifazni, za enosmerni ali izmenični preklop. Preklopni releji za izmenični tok imajo vgrajen senzor za prečkanje ničle, tako da preklapljanje poteka pri praktično ničelnem toku, brez poškodb polprevodniškega stikala, brez nevarnih tokovnih sunkov zaradi induktivnih bremen.
Tiristorji ali triaki služijo kot stikala v AC releju, polje oz IGBT tranzistorji… Krmilno vezje se napaja neposredno iz vira krmilnega signala, krmilni tok pa ne presega nekaj miliamperov, preklopni tok pa je lahko na desetine ali stotine amperov.
Na voljo so nepovratni in vzvratni trifazni polprevodniški releji. Trifazni reverzni releji imajo dva krmilna vhoda, na izhodu pa ena od faz morda sploh ne spremeni svojega položaja.
V primerjavi z zajetnimi mehanskimi magnetnimi zaganjalniki kompaktni polprevodniški releji delujejo tiho in se ne obrabijo, kontaktov vam ni treba občasno čistiti, za močne obremenitve pa je dovolj, da ohišju releja zagotovite dobro hlajenje, v nekaterih primerih bo radiator razen, namestitev zanj je zagotovljena.
Kar zadeva prašno in eksplozivno industrijsko proizvodnjo, se tukaj izkaže, da je polprevodniški rele pravi rešitelj, saj je lok mehanskih kontaktov izključen zaradi njegove odsotnosti, zaprto ohišje releja pa ne bo dovolilo, da bi se elektronika umazala. .
Miniaturni polprevodniški releji v plastičnem ohišju so na voljo za montažo na PCB. Takšni releji lahko preklopijo tokove do 2 ampera pri omrežni napetosti 220-240 voltov, na primer ventilator ali črpalko, svetilko ali celo majhen radiator lahko vklopite s 5-voltnim digitalnim signalom senzorja, ki je običajno zelo pomembno za domače navdušence nad sistemi za avtomatizacijo doma.