Permulaan dan kontaktor klasik secara bertahap menjadi sesuatu dari masa lalu. Tempat mereka dalam elektronik otomotif, peralatan rumah tangga dan otomasi industri ditempati oleh relay solid-state - perangkat semikonduktor di mana tidak ada bagian yang bergerak.
Perangkat memiliki berbagai desain dan diagram pengkabelan, di mana bidang aplikasi mereka bergantung. Sebelum menggunakan perangkat, Anda perlu memahami prinsip operasinya, mempelajari tentang fitur operasi dan koneksi berbagai jenis relay. Jawaban untuk pertanyaan-pertanyaan ini dirinci dalam artikel.
Perangkat Relai Solid State
Modern solid state relay (TTRs) adalah perangkat semikonduktor modular, yang merupakan sakelar daya listrik.
Node kerja utama perangkat ini diwakili oleh triac, thyristor atau transistor. TTR tidak memiliki bagian yang bergerak, yang berbeda dari relay elektromekanis.
Ukuran relay solid-state sangat tergantung pada beban maksimum yang diizinkan dan kemampuan untuk menghilangkan panas melalui perpindahan panas dan konveksi (+)
Struktur internal perangkat ini dapat sangat bervariasi tergantung pada jenis beban yang dapat disesuaikan dan rangkaian listrik.
Relay solid-state paling sederhana termasuk node berikut:
- simpul input dengan sekering;
- rantai pemicu;
- isolasi optik (galvanik);
- beralih node;
- sirkuit pelindung;
- output simpul ke beban.
Input node TTR adalah sirkuit utama dengan resistor yang terhubung seri. Sekring di sirkuit ini bersifat opsional. Tugas simpul input adalah untuk menerima sinyal kontrol dan mengirimkan perintah ke sakelar pemindahan beban.
Dengan arus bolak-balik, isolasi galvanik digunakan untuk memisahkan kontrol dan sirkuit utama. Prinsip operasi relai sangat tergantung pada perangkatnya. Sirkuit pemicu yang bertanggung jawab untuk memproses sinyal input dapat dimasukkan dalam unit isolasi optik atau terletak secara terpisah.
Unit pelindung mencegah kelebihan dan kesalahan, karena jika terjadi kerusakan perangkat, peralatan yang terhubung juga bisa gagal.
Tujuan utama dari solid-state relay adalah untuk menutup / membuka jaringan listrik menggunakan sinyal kontrol yang lemah. Tidak seperti analog elektromekanis, mereka memiliki bentuk yang lebih kompak dan tidak menghasilkan klik karakteristik selama operasi.
Prinsip pengoperasian TTR
Pengoperasian solid state relay cukup sederhana. Sebagian besar TTR dirancang untuk mengontrol otomatisasi dalam jaringan 20-480 V.
Isolasi optik memungkinkan Anda membuat sinyal kontrol daya minimum, yang sangat penting untuk sensor yang beroperasi dari sumber daya otonom (+)
Dalam versi klasik, dua kontak dari sirkuit yang diaktifkan dan dua kabel kontrol termasuk dalam case perangkat. Jumlah mereka dapat berubah dengan peningkatan jumlah fase yang terhubung. Bergantung pada keberadaan tegangan di sirkuit kontrol, beban utama dihidupkan atau dimatikan oleh elemen semikonduktor.
Fitur relai keadaan padat adalah adanya resistensi tak terbatas. Jika kontak dalam perangkat elektromekanis benar-benar terputus, maka dalam keadaan padat tidak adanya arus dalam rangkaian dipastikan oleh sifat-sifat bahan semikonduktor.
Oleh karena itu, pada tegangan tinggi, arus bocor kecil dapat terjadi yang dapat mempengaruhi pengoperasian peralatan yang terhubung.
Klasifikasi Relay Keadaan Solid
Cakupan relai beragam, oleh karena itu, fitur desainnya dapat sangat bervariasi, tergantung pada kebutuhan sirkuit otomatis tertentu. TTR diklasifikasikan berdasarkan jumlah fase yang terhubung, jenis arus operasi, fitur desain, dan jenis sirkuit kontrol.
Dengan jumlah fase yang terhubung
Relay solid state digunakan baik sebagai bagian dari peralatan rumah tangga dan dalam otomasi industri dengan tegangan operasi 380 V.
Oleh karena itu, perangkat semikonduktor ini, tergantung pada jumlah fase, dibagi menjadi:
- Fase tunggal;
- tiga fase.
TTR Fase Tunggal memungkinkan bekerja dengan arus 10-100 atau 100-500 A. Kontrol mereka dilakukan menggunakan sinyal analog.
Disarankan untuk menghubungkan kabel berbagai warna ke relai tiga fase, sehingga saat memasang peralatan, Anda dapat menghubungkannya dengan benar.
Tiga Fase Solid State Relay mampu melewati arus dalam kisaran 10-120 A. Perangkat mereka melibatkan prinsip operasi yang dapat dibalik, yang memastikan keandalan regulasi beberapa sirkuit listrik secara bersamaan.
Seringkali SSR tiga fase digunakan untuk menyediakan motor induksi. Dalam sirkuit kontrolnya, sekering cepat harus dimasukkan karena arus lonjakan yang tinggi.
Berdasarkan jenis operasi saat ini
Relai keadaan padat tidak dapat dikonfigurasi atau diprogram ulang, sehingga relai hanya dapat berfungsi dengan baik dengan rentang parameter listrik utama tertentu.
Tergantung pada kebutuhan, TTR dapat dikontrol oleh sirkuit listrik dengan dua jenis arus:
- permanen;
- variabel.
Demikian pula, seseorang dapat mengklasifikasikan TTR berdasarkan jenis tegangan beban aktif. Sebagian besar relay pada peralatan rumah tangga beroperasi dengan parameter variabel.
Arus searah tidak digunakan sebagai sumber utama listrik di negara mana pun di dunia, sehingga relay jenis ini memiliki cakupan yang sempit
Perangkat dengan arus kontrol konstan dicirikan oleh keandalan yang tinggi dan menggunakan tegangan 3-32 V untuk pengaturan. Mereka menahan kisaran suhu yang luas (-30 .. + 70 ° C) tanpa perubahan signifikan dalam karakteristik.
Relai yang diatur oleh arus bolak-balik memiliki tegangan kontrol 3-32 V atau 70-280 V. Mereka dibedakan oleh interferensi elektromagnetik yang rendah dan kecepatan respons yang tinggi.
Dengan fitur desain
Relay solid state sering dipasang di panel listrik umum sebuah apartemen, sehingga banyak model memiliki blok pemasangan untuk pemasangan pada rel DIN.
Selain itu, ada radiator khusus yang terletak antara TTR dan permukaan pendukung. Mereka memungkinkan Anda untuk mendinginkan perangkat pada beban tinggi, sambil mempertahankan kinerjanya.
Relai dipasang pada rel DIN terutama melalui braket khusus, yang juga memiliki fungsi tambahan - menghilangkan panas berlebih selama pengoperasian perangkat
Di antara relai dan radiator, disarankan untuk menerapkan lapisan pasta termal, yang meningkatkan area kontak dan meningkatkan perpindahan panas. Ada juga TTR, yang dirancang untuk mengikat ke dinding dengan sekrup biasa.
Berdasarkan jenis skema kontrol
Tidak selalu prinsip pengoperasian teknologi relai yang dapat disesuaikan membutuhkan pengoperasian sesaat.
Oleh karena itu, produsen telah mengembangkan beberapa skema kontrol TTR yang digunakan di berbagai bidang:
- Kontrol nol. Opsi ini untuk mengendalikan relai keadaan-padat mengasumsikan operasi hanya ketika nilai tegangan adalah 0. Ini digunakan dalam perangkat dengan kapasitif, resistif (pemanas) dan beban induktif (transformator) lemah.
- Instan. Ini digunakan ketika operasi relai tajam diperlukan ketika sinyal kontrol diterapkan.
- Tahap. Ini mengasumsikan pengaturan tegangan output dengan mengubah parameter dari arus kontrol. Ini digunakan untuk lancar mengubah tingkat pemanasan atau pencahayaan.
Relay solid state berbeda dalam banyak parameter lain, kurang signifikan. Karena itu, ketika membeli TTR, penting untuk memahami skema operasi dari peralatan yang terhubung untuk membeli perangkat penyesuaian yang paling tepat.
Cadangan daya harus disediakan, karena relai memiliki sumber daya operasional yang cepat dikonsumsi dengan kelebihan beban yang sering.
Keuntungan dan kerugian TTR
Relay solid-state tidak sia-sia mengalahkan pemula dan kontaktor konvensional dari pasar. Perangkat semikonduktor ini memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan elektromekanis, yang membuat konsumen memilihnya.
Relai untuk sirkuit mikro memiliki ukuran yang ringkas dan sangat dibatasi oleh arus maksimum yang ditransmisikan. Mereka diperbaiki terutama dengan menyolder kaki khusus
Keuntungan-keuntungan ini termasuk:
- Konsumsi daya rendah (90% lebih sedikit).
- Dimensi ringkas untuk pemasangan perangkat di ruang terbatas.
- Kecepatan start dan shutdown yang tinggi
- Mengurangi kebisingan pengoperasian, tidak ada karakteristik klik relai elektromekanis.
- Tidak ada pemeliharaan yang diharapkan.
- Umur panjang berkat sumber daya ratusan juta operasi.
- Karena kemungkinan yang luas untuk memodifikasi komponen elektronik, TTR telah memperluas area aplikasi.
- Kurangnya gangguan elektromagnetik saat beroperasi.
- Korupsi kontak karena guncangan mekanisnya tidak termasuk.
- Kurangnya kontak fisik langsung antara kontrol dan sirkuit switching.
- Kemampuan mengatur beban.
- Kehadiran di TTR berdenyut dari sirkuit otomatis yang melindungi terhadap kelebihan beban.
- Kemungkinan digunakan di atmosfer yang mudah meledak.
Keuntungan yang ditunjukkan dari relai keadaan padat tidak selalu mencukupi untuk pengoperasian normal peralatan. Itu sebabnya mereka belum sepenuhnya menggantikan kontaktor elektromekanis.
Untuk operasi stabil dari solid-state relay, pembuangan panas yang efektif adalah penting, karena pada suhu tinggi tegangan beban terdistorsi dengan tajam (+)
TTR juga memiliki kelemahan yang tidak memungkinkan mereka untuk digunakan dalam banyak kasus.
Minusnya meliputi:
- Ketidakmampuan sebagian besar perangkat dengan tegangan di atas 0,5 kV.
- Harga tinggi.
- Sensitivitas terhadap arus tinggi, terutama di sirkuit awal motor listrik.
- Batasan digunakan dalam kondisi kelembaban tinggi.
- Penurunan kinerja yang kritis pada suhu di bawah 30 ° C es dan di atas 70 ° C panas.
- Kasing yang ringkas menyebabkan pemanasan perangkat yang berlebihan pada beban yang cukup tinggi, yang membutuhkan penggunaan perangkat pendingin pasif atau aktif khusus.
- Kemampuan untuk melelehkan perangkat dari pemanasan selama hubungan pendek.
- Arus mikro dalam keadaan tertutup relai dapat menjadi sangat penting untuk pengoperasian peralatan. Misalnya, lampu fluoresen yang terpasang dapat berkedip sebentar-sebentar.
Dengan demikian, relay solid state memiliki aplikasi spesifik. Dalam rangkaian peralatan industri tegangan tinggi, penggunaannya sangat terbatas karena sifat fisik bahan semikonduktor yang tidak sempurna.
Namun, dalam peralatan rumah tangga dan industri otomotif, TTR menempati posisi yang kuat karena sifat positifnya.
Kemungkinan diagram pengkabelan
Skema koneksi solid-state relay bisa sangat beragam. Setiap sirkuit listrik dibangun berdasarkan fitur dari beban yang terhubung. Sekering, pengontrol, dan perangkat kontrol tambahan dapat ditambahkan ke sirkuit.
Karena kenyataan bahwa sirkuit kontrol dan beban pada perangkat tidak tumpang tindih, karakteristik listriknya dapat berbeda dengan parameter apa pun (+)
Selanjutnya, skema koneksi TTR paling sederhana dan umum akan disajikan:
- biasanya terbuka;
- dengan sirkuit yang terhubung;
- biasanya tertutup;
- tiga fase;
- reversibel.
Sirkuit biasanya terbuka (terbuka) - sebuah relai, beban di mana diberi energi di hadapan sinyal kontrol. Yaitu, peralatan yang terhubung dimatikan ketika input 3 dan 4 dinonaktifkan.
Sebelum membeli relay, perlu untuk menentukan jenis keadaan awal yang diperlukan (tertutup atau terbuka) untuk memastikan operasi yang benar dari peralatan yang terhubung (+)
Sirkuit Biasanya Tertutup - sebuah relay dimaksudkan, beban di mana diberi energi tanpa adanya sinyal kontrol. Artinya, peralatan yang terhubung berada dalam kondisi kerja dengan input de-energi 3 dan 4.
Ada skema koneksi solid-state relay di mana kontrol dan tegangan beban adalah sama. Metode ini dapat digunakan secara bersamaan untuk bekerja di jaringan DC dan AC.
Relay tiga fase dihubungkan oleh prinsip yang sedikit berbeda. Kontak dapat dihubungkan di opsi "Bintang", "Segitiga" atau "Bintang dengan netral."
Pilihan skema koneksi relai tiga fase sangat tergantung pada fitur pengoperasian peralatan yang terhubung sebagai beban
Relai Balik Keadaan Solid diterapkan pada motor listrik dalam mode yang sesuai. Mereka diproduksi dalam versi tiga fase dan termasuk dua loop kontrol.
Jika penting bagi relai untuk mengamati polaritas koneksi kontak, maka penandaan akan selalu menunjukkan di mana menghubungkan fase dan nol.
Itu hanya perlu untuk merakit sirkuit listrik dengan TTR setelah mereka telah ditarik di atas kertas, karena perangkat yang terhubung secara tidak benar dapat gagal karena korsleting.
Penggunaan perangkat secara praktis
Ruang lingkup penggunaan solid-state relay cukup luas. Karena keandalannya yang tinggi dan kurangnya kebutuhan untuk perawatan rutin, mereka sering dipasang di area peralatan yang sulit dijangkau.
Dalam banyak relay, menghubungkan kabel loop kontrol memerlukan polaritas, yang harus diperhitungkan selama pemasangan peralatan
Area utama penerapan TTR adalah:
- Sistem termoregulasi dengan penggunaan elemen pemanas;
- mempertahankan suhu yang stabil dalam proses teknologi;
- kontrol operasi transformator;
- penyesuaian pencahayaan;
- diagram sensor gerak, pencahayaan, fotosensor untuk penerangan jalan, dll;
- kontrol motor listrik;
- catu daya yang tidak pernah terputus.
Dengan meningkatnya otomatisasi peralatan rumah tangga, relay solid-state menjadi lebih luas, dan pengembangan teknologi semikonduktor secara konstan membuka area baru aplikasi mereka.
Jika diinginkan, Anda dapat merakit sendiri solid-state relay. Instruksi terperinci disajikan dalam artikel ini.
Video yang disajikan akan membantu untuk lebih memahami pengoperasian relay solid-state dan mengenal metode koneksi mereka.
Peragaan praktis pengoperasian relay solid-state sederhana:
Analisis varietas dan fitur operasi relay solid-state:
Menguji operasi dan tingkat pemanasan TTR:
Hampir setiap orang dapat memasang sirkuit listrik dari relay solid-state dan sensor.
Namun, merencanakan sirkuit kerja memerlukan pengetahuan dasar dalam teknik listrik, karena koneksi yang tidak tepat dapat menyebabkan sengatan listrik atau korsleting. Tetapi sebagai hasil dari tindakan yang benar, Anda bisa mendapatkan banyak perangkat berguna dalam kehidupan sehari-hari.
Apakah ada yang perlu ditambahkan, atau ada pertanyaan tentang menghubungkan dan menggunakan relay solid state? Anda dapat meninggalkan komentar pada publikasi, berpartisipasi dalam diskusi dan berbagi pengalaman Anda sendiri menggunakan perangkat tersebut. Formulir kontak terletak di blok bawah.