Какво е статично реле: работа и приложенията му

Твърдото състояние реле или статично реле е пуснато за първи път през 1960 г. Както подсказва името, терминът статично в статичното реле предполага, че това реле няма движещи се части в него. В сравнение с електромеханичното реле, животът на това реле е по-дълъг и скоростта му на реакция е по-бърза. Тези релета са проектирани като полупроводникови устройства, които включват интегрални схеми , транзистори, малки микропроцесори, кондензатори и т.н. Така че тези видове релета замени почти всички функции, които са били изпълнявани по-рано чрез електромеханично реле. Тази статия обсъжда общ преглед на a статично реле – работа с приложения.

Какво е статично реле?

Електрически задвижван превключвател, който няма движещи се части, е известен като статично реле. При този тип релета изходът се постига просто чрез стационарни компоненти като магнитни и електронни схеми . Статичните релета се сравняват с електромеханичните релета, тъй като тези релета използват движещи се части за извършване на превключващо действие. Но и двете релета се използват за управление на електрически вериги с помощта на превключвател, който е отворен или затворен въз основа на електрически вход.

Тези типове релета са предназначени главно да изпълняват подобни функции, използвайки управление на електронни вериги, както електромеханичното реле изпълнява чрез използване на елементи или движещи се части. Статичното реле зависи главно от дизайна на микропроцесори, аналогови полупроводникови схеми или цифрови логически схеми.

Блокова схема на статично реле

Блоковата диаграма на статичното реле е показана по-долу. Компонентите на статичното реле в тази блокова схема включват главно токоизправител, усилвател, o/p модул и релейна измервателна верига. Тук измервателната верига на релето включва детекторите за ниво, логическата врата и компараторите като амплитуда и фаза.

В горната блокова схема предавателната линия е просто свързана към токовия трансформатор (CT) или потенциален трансформатор (PT), така че предавателната линия да осигурява вход към CT/PT.

Изходът на настоящ трансформатор се подава като вход към токоизправителя, който коригира входния AC сигнал в DC сигнал. Този DC сигнал се подава към измервателния модул на реле.

Релето на измервателния модул извършва най-значимото действие, необходимо в рамките на статичната релейна система, като открива нивото на входния сигнал в детекторите за ниво и оценява величината и фазата на сигнала в компараторите, за да извърши операциите на логическия порт.

В това реле се използват два вида компаратори за амплитуда и фаза. Основната функция на амплитудния компаратор е да сравнява величината на входния сигнал, докато фазовият компаратор се използва за сравняване на фазовото изменение на входното количество.

Измервателната единица на релето o/p се дава на усилвателя, така че той да усилва величината на сигнала и да го предава на o/p устройството. Така че това устройство ще укрепи спирачната бобина, така че да изключи CB (прекъсвача).

За работата на усилвателя, измервателният блок на релето и o/p устройството изисква допълнително DC захранване. Така че това е основният недостатък на това статично реле.

Принцип на работа на статичното реле

Работата на статичното реле е, първо, токовият трансформатор/потенциалният трансформатор получава входното напрежение/токов сигнал от предавателната линия и го предава на токоизправителя. След това този токоизправител променя променливотоковия сигнал в постоянен и това се предава на измервателния блок на релето.

Сега този измервателен уред идентифицира нивото на входния сигнал, след което сравнява големината и фазата на сигнала с наличния компаратор в измервателния уред. Този компаратор сравнява i/p сигнала, за да се увери дали сигналът е дефектен или не. След това този усилвател усилва величината на сигнала и го предава към o/p устройството, за да активира спирачната бобина за задействане на прекъсвача.

Типове статични релета

Има различни видове статични релета, които са разгледани по-долу.

• Електронни релета.
• Преобразувателни релета.
• Транзисторни релета.
• Токоизправителни мостови релета.
• Релета с ефект на Гаус.

Електронно реле

Електронното реле е един вид електронен превключвател, използван за управление на контактите на веригата чрез отваряне и затваряне без никакво механично действие. Така че, в този тип реле, методът за препредаване на пилотния носещ ток се използва за защита на предавателната линия. В този тип релета електронните вентили се използват главно като измервателни единици.

Преобразувателно реле

Трансдукторното реле е известно още като магнитно усилвателно реле, което е много просто механично и въпреки че някои от тях може да са електрически малко сложни, така че това не променя тяхната надеждност. Тъй като тяхната работа зависи най-вече от стационарни компоненти, чиито характеристики са просто предварително определени и проверени. По този начин те са много лесни за проектиране и тестване в сравнение с електромеханичните релета. Поддръжката на тези релета е практически незначителна.

Транзисторно реле

Транзисторното реле е най-често използваното статично реле, където транзисторът в това реле работи като триод, за да преодолее ограниченията, причинени от електронните вентили. В това реле транзисторът се използва като усилващо устройство и превключващо устройство, което го прави подходящо за постигане на всяка функционална характеристика. Като цяло транзисторните вериги не могат да изпълняват само необходимите релейни функции, но също така осигуряват необходимата гъвкавост, за да отговарят на различни изисквания за релета.

Токоизправителни мостови релета

Токоизправителните мостови релета са много известни поради развитието на полупроводникови диоди. Този вид реле включва поляризирано подвижно желязно реле и подвижна намотка, както и два токоизправителни моста. Най-често срещаните са релейни компаратори, базирани на токоизправителни мостове, които могат да бъдат подредени като амплитудни или фазови компаратори.

Релета с ефект на Гаус

Някои метали, както и полупроводници, съпротивлението се променя при по-ниски температури, след като са изложени на магнитното поле в релета, което е известно като реле с ефект на Гаус. Този ефект зависи главно от съотношението на дълбочината към ширината и се увеличава с увеличаването на това съотношение. Този ефект просто се наблюдава при някои метали при стайна температура, като бисмут, индиево магнито, индиев арсенид и т.н. Този тип реле е по-добро в сравнение с релето с ефект на Хол поради по-опростена схема и конструкция. Но ефектът на Гаус в рамките на статичните релета е ограничен поради високата цена на кристала. Така че поляризиращият ток не е необходим и мощността е сравнително по-висока.

Как да свържете статично реле към микроконтролер

Взаимодействието на полупроводниково реле или статично реле с подобна на микроконтролер платка Arduino е показано по-долу. Основната разлика между нормалните релета и SSR е; нормалното реле е механично, докато SSR не е механично. Това статично реле използва механизма на оптрон за управление на товари с висока мощност. Подобно на механичните релета, тези релета просто осигуряват електрическа изолация между две вериги, както и оптоизолаторът работи като превключвател между две вериги.

Статичните релета имат някои предимства в сравнение с механичните релета, тъй като могат да бъдат включени с много по-ниско постоянно напрежение като 3V DC. Тези релета контролират големи мощностни натоварвания, тяхната скорост на превключване е по-висока в сравнение с механичните релета. По време на превключване не генерира никакъв звук, тъй като в релето няма механичен компонент.

Основното предназначение на този интерфейс е да измерва стайната температура и то ще включва/ИЗКЛЮЧВА климатика въз основа на стайната температура. За това се използва температурен сензор DHT22, който е основен и евтин сензор за влажност и температура.

Необходимите компоненти на този интерфейс включват главно Crydom SSR, Arduino, температурен сензор DHT22 и др. Дайте връзките според интерфейса, даден по-долу.

Този сензор използва термистор и капацитивен сензор за влажност за измерване на околната температура. Той осигурява цифров изходен сигнал на щифта за данни. Този сензор има един недостатък; можете да получите нови данни само от него на всеки две секунди. Температурният сензор DHT22 е надстройка на сензора DHT11, но диапазонът на влажност на този сензор DHT22 е по-прецизен в сравнение с dht11.

В горния интерфейс полупроводниковото реле работи директно от цифровите щифтове на Arduino. Това реле се нуждае от 3 до 32 волта постоянен ток, за да активира другата верига. От страната на изхода можете просто да свържете максимален товар с 240 волта AC и до 40A ток.

Код на Arduino

Качете следния код в платката Arduino.

#включете „DHT.h“
#define DHTPIN 2 //Връзка на цифров щифт DHT22 към пин на Arduino
// Разкоментирайте сензора, който използвате, аз използвам DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Инициализиране на DHT сензор.
DHT dht (DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(“DHT22 тест!”);
pinMode(7, ИЗХОД); //Пин за включване/изключване на SSR
dht.begin(); //Стартиране на работа на сензора
}
void loop() {
забавяне (2000); //2 секунди закъснение
// Отчитането на температурата или влажността отнема около 250 милисекунди!
// Отчитанията на сензора може също да са „стари“ до 2 секунди (сензорът е много бавен)
// Прочетете температурата като Целзий (по подразбиране)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Температура: “);
Serial.print(t); //Отпечатване на температура на сериен монитор
Serial.print(' *C ');
if(t<=22){ //Температура по-ниска от 22 *C изключване на климатика (климатик)
digitalWrite(7, LOW);
}
if(t>=23){ //Температура по-висока от 22 *C включете AC (Климатик)
digitalWrite(7, HIGH);
}
}

В горния код на Arduino първо е включена библиотеката на температурния сензор DHT. Тази библиотека е валидна особено за различни температурни сензори като DHT11, DHT21 и DHT22, така че можем да използваме тези три сензора с подобна библиотека.

Тук климатикът се включва/изключва при температура по Целзий. Ако стайната температура е под 22 градуса по Целзий, тогава релето ще бъде изключено и ако стайната температура се повиши, тогава релето ще бъде включено и автоматично включва AC. Между всяко отчитане има две секунди закъснение, за да се уверите, че температурният сензор е актуализирал отчитането или не, което не е същото като преди отчитането.

Тук основният недостатък е, че когато стайната температура се повиши до 30 градуса по Целзий, релето ще се нагрее. Така че радиаторът трябва да се инсталира с релето.

Статично реле срещу електромагнитно реле

Разликата между статичното реле и електромагнитното реле включва следното.

Предимства и недостатъци

The предимства на статичното реле включват следното.

• Тези релета консумират много по-малко енергия.
• Това реле дава много бърза реакция, висока надеждност, точност и дълъг живот и е удароустойчиво.
• Не включва никакви проблеми със съхранението на топлина
• Този тип релета усилва i/p сигнала, което подобрява тяхната чувствителност.
• Вероятността за нежелано спъване е по-малка.
• Тези релета имат максимална устойчивост на удар, така че могат да работят лесно в земетръсни райони.
• Нуждае се от по-малко поддръжка.
• Има много бързо време за реакция.
• Тези видове релета осигуряват устойчивост на удар и вибрации.
• Има много бързо време за нулиране.
• Действа изключително дълго време
• Той консумира много по-малко енергия и черпи енергия от вторично захранване с постоянен ток

The недостатъци на статичните релета включват следното.

• Компонентите, използвани в това реле, са изключително чувствителни към електростатичните разряди, което означава неочаквани електронни потоци между заредените обекти. Така че е необходима специална поддръжка на компонентите, така че да не повлияе на електростатичните разряди.
• Това реле се влияе лесно от пренапрежения на високо напрежение. Така че трябва да се вземат предпазни мерки, за да се избегнат повреди при пикове на напрежението.
• Работата на релето зависи главно от използваните компоненти във веригата.
• Това реле има по-малък капацитет на претоварване.
• В сравнение с електромагнитното реле, това реле е изключително скъпо.
• Тази конструкция на релето просто се влияе от околните смущения.
• Те реагират на преходни процеси на напрежението.
• Характеристиките на полупроводниковите устройства като диоди, транзистори и др., използвани в тези релета, се променят в зависимост от температурата и стареенето.
• Надеждността на тези релета зависи главно от редица малки компоненти и техните връзки.
• Тези релета имат по-малка способност за кратковременно претоварване в сравнение с електромеханичните релета.
• Работата на това реле може просто да бъде засегната поради стареенето на компонентите.
• Тази скорост на работа на релето е ограничена от механичната инерция на компонента.
• Те не са приложими за търговски цели.

Приложения

The приложения на статично реле включват следното.

• Тези релета се използват широко в много високоскоростни системи за защита на електропроводи EHV-AC със защита от разстояние.
• Те се използват и в системи за защита от заземяване и свръхток.
• Те се използват за дълга и средна защита на предаване.
• Използва се за охрана на паралелни хранилки.
• Осигурява резервна безопасност на устройството.
• Те се използват във взаимосвързани и T-свързани линии.

И така, това е всичко преглед на статично реле – работа с приложения. Тези релета се наричат ​​също превключвател в твърдо състояние, който се използва за управление на товара чрез включване и изключване, след като външното захранване на напрежението е подадено през входните клеми на устройството. Тези релета са полупроводникови устройства, които използват електрически свойства на полупроводници в твърдо състояние, като MOSFET, транзистори и TRIAC, за извършване на операции по превключване на входа и изхода. Ето един въпрос към вас, какво е електромагнитно реле?