Schalten starker Lasten. Wir klicken das Relais richtig an. Lichtbogen Schalten einer induktiven Gleichstromlast

Die Steuerung leistungsstarker Lasten ist ein ziemlich beliebtes Thema bei Leuten, die sich auf die eine oder andere Weise mit der Heimautomatisierung beschäftigen, und im Allgemeinen, unabhängig von der Plattform: sei es Arduino, Rapsberry Pi, Unwired One oder eine andere Plattform, schalten Sie es ein und aus einige Früher oder später muss ein Heizgerät, ein Boiler oder ein Rohrventilator verwendet werden.

Das traditionelle Dilemma besteht hier darin, womit man eigentlich pendeln soll. Wie viele aus ihrer traurigen Erfahrung gelernt haben, verfügen chinesische Relais nicht über die richtige Zuverlässigkeit – beim Schalten einer starken induktiven Last kommt es zu starken Funken in den Kontakten, und irgendwann kann es sein, dass sie einfach hängen bleiben. Sie müssen zwei Relais installieren – das zweite dient zum Schutz vor Öffnung.

Anstelle eines Relais können Sie einen Triac oder ein Halbleiterrelais installieren (im Wesentlichen der gleiche Thyristor oder das gleiche Feldeffektgerät mit einem logischen Signalsteuerkreis und einem Opto-Isolator in einem Gehäuse), aber diese haben einen weiteren Nachteil: Sie erwärmen sich . Dementsprechend wird ein Heizkörper benötigt, der die Abmessungen der Struktur vergrößert.

Ich möchte Ihnen von einem einfachen und ziemlich offensichtlichen, aber gleichzeitig selten gesehenen Schema erzählen, das dies tun kann:

Galvanische Trennung von Eingang und Last

Schalten induktiver Lasten ohne Strom- und Spannungsstöße

Selbst bei maximaler Leistung entsteht keine nennenswerte Wärmeentwicklung

Aber zuerst ein paar Illustrationen. In allen Fällen wurden TTI-Relais der TRJ- und TRIL-Serie verwendet und als Last ein 650-W-Staubsauger verwendet.

Klassisches Schema – wir verbinden den Staubsauger über ein normales Relais. Dann schließen wir ein Oszilloskop an den Staubsauger an (Achtung! Entweder das Oszilloskop oder der Staubsauger – oder noch besser beide – müssen galvanisch vom Boden getrennt sein! Stecken Sie weder Ihre Finger noch Eier in den Salzstreuer! Sie tun es nicht. Kein Scherz mit 220 V!) und schauen Sie mal rein.

Enthalten:

Ich musste fast die maximale Netzspannung erreichen (der Versuch, ein elektromagnetisches Relais an den Nulldurchgang zu koppeln, ist eine katastrophale Aufgabe: Es ist zu langsam). Eine kurze Welle mit fast senkrechten Fronten dröhnte in beide Richtungen, und Störungen flogen in alle Richtungen. Erwartet.

Abschalten:

Ein plötzlicher Spannungsabfall an einer induktiven Last verheißt nichts Gutes – der Spannungsstoß fliegt nach oben. Sehen Sie dieses Rauschen außerdem Millisekunden vor dem eigentlichen Herunterfahren auf der Sinuswelle? Dies ist die Funkenbildung der Relaiskontakte, die begonnen haben, sich zu öffnen, weshalb sie eines Tages stecken bleiben werden.

Daher ist es schlecht, eine induktive Last mit einem „nackten“ Relais zu schalten. Was werden wir tun? Versuchen wir, einen Dämpfer hinzuzufügen – eine RC-Kette aus einem 120-Ohm-Widerstand und einem 0,15-µF-Kondensator.

Enthalten:

Besser, aber nicht viel. Der Auswurf verringerte sich in der Höhe, blieb aber im Großen und Ganzen erhalten.

Abschalten:

Gleiches Bild. Die Trümmer blieben zurück, außerdem blieb die Funkenbildung der Relaiskontakte bestehen, wenn auch stark reduziert.

Fazit: Mit Snubber ist es besser als ohne Snubber, aber es löst das Problem nicht pauschal. Wenn Sie jedoch induktive Lasten mit einem normalen Relais schalten möchten, installieren Sie einen Snubber. Die Nennwerte müssen für eine bestimmte Last ausgewählt werden, aber ein 1-W-Widerstand bei 100–120 Ohm und ein Kondensator bei 0,1 µF scheinen für diesen Fall eine sinnvolle Option zu sein.

Verwandte Literatur: Agilent – ​​Anwendungshinweis 1399, „Maximierung der Lebensdauer Ihrer Relais.“ Beim Betrieb des Relais an der schlimmsten Lastart – einem Motor, der neben der Induktivität auch einen sehr geringen Startwiderstand aufweist – empfehlen gute Autoren, die Nennlebensdauer des Relais um das Fünffache zu reduzieren.

Machen wir nun einen Springerzug – wir kombinieren einen Triac, einen Triac-Treiber mit Nullpunkterkennung und ein Relais in einem Schaltkreis.

Was ist in diesem Diagramm? Auf der linken Seite befindet sich der Eingang. Wenn „1“ angelegt wird, wird der Kondensator C2 fast augenblicklich über R1 und die untere Hälfte von D1 aufgeladen; Optorelay VO1 schaltet sich ein, wartet auf den nächsten Nulldurchgang (MOC3063 – mit eingebauter Nulldetektorschaltung) und schaltet Triac D4 ein. Die Ladung beginnt.

Der Kondensator C1 wird über eine Kette aus R1 und R2 aufgeladen, was ungefähr t=RC ~ 100 ms dauert. Dies sind mehrere Perioden der Netzspannung, d. h. während dieser Zeit hat der Triac garantiert Zeit zum Einschalten. Als nächstes öffnet sich Q1 und das Relais K1 schaltet ein (sowie die LED D2, die in einem angenehmen smaragdgrünen Licht leuchtet). Die Relaiskontakte umgehen den Triac, so dass dieser bis zum Ausschalten nicht am Betrieb teilnimmt. Und es erwärmt sich nicht.

Das Ausschalten erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Sobald am Eingang „0“ erscheint, wird C1 schnell über den Oberarm von D1 und R1 entladen, das Relais schaltet ab. Der Triac bleibt jedoch etwa 100 ms lang eingeschaltet, da C2 über den 100-Kilo-Ohm-R3 entladen wird. Da der Triac darüber hinaus durch den Strom offen gehalten wird, bleibt er auch nach dem Ausschalten von VO1 offen, bis der Laststrom im nächsten Halbzyklus unter den Haltestrom des Triac fällt.

Aufnahme:

Abschalten:

Wunderschön, nicht wahr? Darüber hinaus sind moderne Triacs resistent gegen rapide Veränderungen Strom und Spannung (alle großen Hersteller haben solche Modelle – NXP, ST, Onsemi usw., Namen beginnen mit „BTA“), ein Snubber ist überhaupt nicht erforderlich, in keiner Form.

Wenn Sie sich außerdem an die klugen Leute von Agilent erinnern und sich ansehen, wie sich der vom Motor verbrauchte Strom ändert, erhalten Sie dieses Bild:

Der Anlaufstrom übersteigt den Betriebsstrom um mehr als das Vierfache. Während der ersten fünf Perioden – der Zeit, in der der Triac dem Relais in unserer Schaltung voraus ist – sinkt der Strom um etwa die Hälfte, was auch die Anforderungen an das Relais deutlich mildert und seine Lebensdauer verlängert.

Ja, die Schaltung ist komplexer und teurer als ein normales Relais oder ein normaler Triac. Aber oft lohnt es sich.

Das Aufkommen der Halbleiter hatte enorme Auswirkungen auf die Entwicklung der Elektronik: Die Gesamtabmessungen sowie die Preise der Komponenten gingen deutlich zurück. Überall wurden Dioden und Transistoren eingeführt. Eine dieser Branchen war die Relaistechnik, die dank Halbleitern ihr Anwendungsspektrum deutlich erweiterte.

Der Einsatz von Halbleitern hat zur Entstehung einer neuen Klasse von Relaistechnologien geführt – Halbleiterrelais (SSRs). Wenn also in elektromechanischen Relais ein mechanischer Kontakt zum Öffnen (Schließen) des Stromkreises verwendet wurde, wurde diese Funktion in einer neuen Geräteklasse von Transistoren und Thyristoren (Triacs) übernommen. Durch diesen Ersatz konnten eine Reihe erheblicher Nachteile elektromechanischer Relais vermieden werden, wie zum Beispiel: Kontaktprellen, Auftreten einer Lichtbogenentladung beim Schalten, hohe Schaltzeit und geringe Zuverlässigkeit. Darüber hinaus ermöglichte die Verwendung einer Umreifungsschaltung, dem Relais „Intelligenz“ zu verleihen, d. h. eine Zahl implementieren Servicefunktionen: Kontrolle des Nulldurchgangs, Vorhandensein eines Statussignals usw. Darüber hinaus hat das alles eine recht kompakte Größe. Durch den Einsatz von Halbleitern konnte auch auf die elektromagnetische Isolation verzichtet und diese durch eine optoelektronische ersetzt werden, wodurch die Störfestigkeit erhöht werden konnte.

Das Vorhandensein all dieser Vorteile hat den Einsatz von TTP in verschiedenen Branchen ermöglicht. Somit hat die Möglichkeit, den Betrieb eines Relais nicht beim Nulldurchgang des Steuersignals, sondern bei seinem maximalen (Amplituden-)Wert zu organisieren, die Rolle von Halbleiterrelais zum Schalten induktiver Lasten gestärkt. Dieser Vorgang unterscheidet sich vom Schalten einer aktiven Last dadurch, dass in dem Moment, in dem das Signal zugeführt wird, der Übergangsprozess der Etablierung stattfindet stationärer Modus Stromkreis, in dem der durchschnittliche Stromwert über einen Zeitraum Null ist. In diesem Fall tritt im Stromkreis für die Dauer des Einschwingvorgangs ein konstanter Anteil auf, der von der Induktivität und dem Widerstand des Stromkreises abhängt (Stromkreiszeitkonstante τ=L/R). elektrischer Strom(Die Schaltung arbeitet während des Übergangsprozesses mit Vorspannung). Der unerwünschteste Moment des Einschaltens ist der Moment, in dem die Phasenspannung den Nullpunkt durchläuft. In diesem Fall hat der Vorstrom und dementsprechend die Amplitude des Stroms im Stromkreis einen Maximalwert. Dieser Modus kann zur Sättigung des Kerns (Transformator, Spartransformator, Schützwicklung usw.) führen. Und als Folge davon kommt es zu einem starken Rückgang der Induktivität und dementsprechend zu einem starken Anstieg des Stroms (Abb. 1).

Abbildung 1 – Übergangsprozess, wenn das Relais eingeschaltet wird, wenn die Phasenspannung durch Null geht. τ ist die Zeitkonstante des Stromkreises.

Dies kann vermieden werden, wenn Sie das Relais beim maximalen Amplitudenwert der Wechselspannung einschalten (Abb. 2). Wie aus der Grafik ersichtlich ist, wird dies durch eine Phasenverschiebung des Stroms relativ zur Spannung um 90˚ erreicht.

Abbildung 2 – Übergangsprozess beim Einschalten des Relais, wenn die Phasenspannung den Maximalwert von Um durchläuft.

Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems ist der Einsatz eines optoelektronischen Halbleiter-Einphasenrelais Wechselstrom RPT-90, eingeschaltet beim Maximalwert (Amplitude Um) der Wechselspannung, hergestellt von der inländischen Firma Proton-Impulse CJSC (Abb. 3). Das Relais ist in einem monolithischen Gehäuse mit den Abmessungen 58,4x45,7x23 gefertigt.

Abbildung 3 – Gesamt- und Anschlussmaße des Moduls

Das Relais dient zum Anschluss aktiver und aktiv-induktiver Lasten (Transformator, Spartransformator, elektromagnetischer Schütz usw.) an ein Wechselstromnetz mit einer Frequenz f=50-60Hz, Spannung Ud=100-400V. Als Steuerspannung kann eine Wechselspannung von 7 bis 278 V dienen. Der Anschlussplan ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4 – Anschlussplan für das RPT-90-Relais

Dieses Relais ist universell einsetzbar, verfügt über die Schutzart IP 54 und ermöglicht das Schalten sowohl aktiver als auch induktiver Lasten mit einem Strom von bis zu 63 A. Technische Eigenschaften Relais sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1. Hauptparameter von RPT-90

Schlussfolgerungen:

Zusätzlich zu den aufgeführten Vorteilen weisen SSRs eine erhöhte Zuverlässigkeit und Betriebszeit auf, was das vorgestellte Relais zu einer universellen Lösung für das Problem des Schaltens von Stromkreisen für aktive und induktive Lasten macht.

KIPPRIBOR ist ein russischer Hersteller von Halbleiterrelais (SSR). KIPPRIBOR-Halbleiterrelais sorgen für zuverlässiges Schalten im derzeit größten Laststrombereich in Russland (bis zu 800 A) und sind strukturell äußerst zuverlässig (vollständige Füllung der Elemente mit Verbindung, Kupferbasis für effiziente Wärmeabfuhr, automatisierte Produktion, spezielle Methodik zum Testen von Fertigprodukten). Sie können KIPPRIBOR TTP bei OWEN-Händlern erwerben.

Die Rolle von Halbleiterrelais (SSR oder in der wissenschaftlichen Welt akzeptierten englischen Version SSR oder TPPT) in modernen Systemen zum Schalten elektrischer Lasten ist bedeutsam. In verschiedenen Technologiebereichen (von der Automobilelektronik über Kommunikationssysteme und Unterhaltungselektronik bis hin zur Industrieautomation) hat in den letzten Jahren ein Übergang von Gebäudeschaltsystemen mit herkömmlichen Startern und Schützen hin zu komfortablen und zuverlässigen Schaltmethoden mit Halbleiterschaltern stattgefunden.

Was müssen Sie über Halbleiterrelais wissen? Wo wird es eingesetzt und wie ist es konzipiert? Antworten auf diese Fragen finden Sie in diesem Bereich unseres Portals.

Halbleiterrelais (SSR) ist eine Klasse moderner modularer Halbleiterbauelemente, die in Hybridtechnologie hergestellt werden und leistungsstarke Leistungsschalter auf Basis von Triac-, Thyristor- oder Transistorstrukturen enthalten. Aus Sicht des Endverbrauchers handelt es sich bei Thyristoren und Triacs eher um Komponentenprodukte, während es sich bei einem Halbleiterrelais um ein komplettes und gebrauchsfertiges Gerät handelt. Nur wenige Menschen wissen, dass Halbleiterrelais in der wissenschaftlichen Welt als Thyristorschalter bezeichnet werden. Thyristor-Wechselstromschalter (ACTC) werden in der Industrie am häufigsten eingesetzt. Irgendwann haben sich Vermarkter den Namen „Solid State Relay“ ausgedacht, der einerseits die beiden Begriffe AC-Schalter und DC-Schalter zu einem gemeinsamen Begriff zusammenfasste und andererseits dieser Begriff näher rückte und für den allgemeinen Verbraucher zugänglicher. Letztendlich setzte sich dieser Begriff durch und wurde von der Fachwelt akzeptiert, und Thyristorschalter wurden weithin als Leistungsschaltelemente eingesetzt. Im Wesentlichen ist ein Halbleiterrelais ein Schaltelement, das auf einem Halbleiterelement basiert, aber zusätzlich eine Schaltung zur Umwandlung von Steuersignalen vom Halbleiterelement in ein für den Gebrauch und die Anwendung geeignetes Signal enthält. Darüber hinaus enthält das Halbleiterrelais eine Reihe von Designlösungen, die Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit gewährleisten. Sie werden erfolgreich als Ersatz für herkömmliche Schütze und Starter eingesetzt. Halbleiterrelais bieten die zuverlässigste Methode zum Schalten von Stromkreisen. TTPs erfüllen die gleichen Funktionen und bieten eine Reihe von Vorteilen:

• Keine beweglichen Teile;
• Hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer;
• Stabilität der Eigenschaften über die gesamte Lebensdauer;
• Kein Kontaktabprall und kein akustisches Geräusch;
• Geringer Stromverbrauch und hohe Leistung;
• Kleine Abmessungen bei hohen Nennstromwerten;
• Praktisches Gehäuse zur Montage am Heizkörper;
• Mehr niedriges Niveau Störungen, die beim Schalten entstehen.

Ein standardisierter Relaisgehäusetyp und eine Auswahl an speziellen Kühlkörpern entlasten den Benutzer von Designproblemen bei der Platzierung von Geräten am Einsatzort.

Neben den Vorteilen gibt es bei der Verwendung von SSRs auch einige Nachteile: Wärmeentwicklung im Betriebsmodus, die für jedes Halbleiterbauelement typisch ist, und etwas höhere Kosten im Vergleich zu gleichwertigen Modellen elektromechanischer Relais und Schütze. Dank einer nahezu endlosen Lebensdauer und dem Wegfall von Geräteausfallzeiten amortisieren sich TTPs jedoch in relativ kurzer Zeit. Und das Problem der Erwärmung des Relais lässt sich leicht durch die Verwendung von Standardmodellen von Kühlkörpern lösen. Darüber hinaus gibt es spezielle Serien von Halbleiterrelais mit der Technologie, einen Halbleiterschalter direkt auf dem Relaissubstrat anzubringen (SCR-Ausgang). Dies sorgt für eine beispiellose Verbesserung der Wärmeableitungsleistung und der Betriebszuverlässigkeit im Allgemeinen.

KIPPRIBOR-Halbleiterrelais bieten vielfältige Modifikationen zum Schalten sowohl niedriger als auch hoher Lastströme sowie Sonderserien zur Lösung spezifischer Schaltaufgaben. KIPPRIBOR TTP bietet zuverlässig galvanische Trennung von Ein- und Ausgang Stromkreise voneinander sowie stromführende Stromkreise von den Konstruktionselementen des Geräts, so dass der Einsatz zusätzlicher Stromkreisisolationsmaßnahmen nicht erforderlich ist. Galvanische Trennung bedeutet völlige Abwesenheit elektrische Anschlüsse zwischen den Eingangs- und Ausgangskreisen und erfolgt durch den Einsatz von „Optokopplern“, die die Übertragung eines Steuersignals auf optischem Wege ermöglichen.

Eine Ausnahme bildet die Relaismodifikation HD-xx44.VA, der die Ausgangsspannung durch Steuerung eines variablen Widerstands regelt. Dies ist auf den Schaltungsaufbau des Relais zurückzuführen.

Modifikationen von Halbleiterrelais (SSR) KIPPRIBOR

Einphasige SSRs KIPPRIBOR

• Serie KIPPRIBOR MD-xx44.ZD3- Einphasige Halbleiterrelais im Miniaturgehäuse speziell zum Schalten kleiner ohmscher oder schwach induktiver Lasten. Heute ist dies die kostengünstigste Version einphasiger SSRs in Russland. Kann einphasig oder einphasig verwendet werden Dreiphasennetz.
• KIPPRIBOR HD-xx44.ZD3 und HD-xx44.ZA2-Serie- Einphasige allgemeine Industrie-Halbleiterrelais in einem Standardgehäuse zum Schalten der gängigsten industriellen Strombereiche ohmscher oder induktiver Lasten. Kann in einem einphasigen oder dreiphasigen Netzwerk verwendet werden.
• Serie KIPPRIBOR HD-xx25.DD3- einphasige Halbleiterrelais zum Schalten von Gleichstromkreisen ohmscher oder induktiver Lasten. Außerdem wird diese Serie von SSRs verwendet, um das Ausgangssignal eines Steuergeräts (mit geringer Ausgangslastkapazität) zu verstärken, wenn mehrere SSRs daran angeschlossen sind. Kann in einem einphasigen oder dreiphasigen Netzwerk verwendet werden.
• KIPPRIBOR HD-xx44.VA-, HD-xx25.LA- und HD-xx22.10U-Serie- einphasige Halbleiterrelais zur kontinuierlichen Spannungsregelung im Bereich von 10 V bis zum Nennwert, proportional zum Eingangssignal. Nur zum Schalten ohmscher Lasten empfohlen. Kann in einem einphasigen oder dreiphasigen Netzwerk verwendet werden.
  Arten von Steuersignalen:
  • variabler Widerstand 470 kOhm, 0,5 W für HD-xx.44VA;
  • einheitliches Stromsignal 4…20 mA für HD-xx25.LA;
  • einheitliches Spannungssignal 0…10 V für HD-xx.2210U.
• KIPPRIBOR HDH-xx44.ZD3-Serie- einphasige Halbleiterrelais zum Schalten starker Lasten, hergestellt in einem Standard-TSR-Gehäuse. Ermöglicht das Schalten ohmscher oder induktiver Lasten in einem einphasigen oder dreiphasigen Netzwerk.
• KIPPRIBOR SBDH-xx44.ZD3- und BDH-xx44.ZD3-Serie- Einphasige Halbleiterrelais zum Schalten starker Lasten, hergestellt in Gehäusen nach Industriestandard. Wird zum Schalten von Stromkreisen starker ohmscher oder induktiver Lasten in einem einphasigen oder dreiphasigen Netzwerk verwendet. Das Gehäuse verfügt über große Anschlüsse zum bequemen Anschluss von Drähten mit großem Querschnitt. Die SSR der SBDH-Serie sind in einem kompakteren Gehäuse gefertigt.
• Serie KIPPRIBOR GaDH-xxx120.ZD3- mit verbesserter Wärmeableitung GwDH-xxx120.ZD3 mit Wasserkühlung - einphasiges SSR. Sie decken heute den größten Laststrombereich in Russland ab. Sie werden zum Schalten von Stromkreisen mit starken ohmschen oder induktiven Lasten in einem einphasigen oder dreiphasigen Netzwerk verwendet und bieten einen garantierten Durchflussspielraum.

Dreiphasige SSRs KIPPRIBOR

• KIPPRIBOR HT-xx44.ZD3 und HT-xx44.ZA2 Serie Dreiphasige Halbleiterrelais zum Schalten ohmscher Lasten. Sorgen Sie für gleichzeitiges Schalten für jede der 3 Phasen. Einsetzbar zum Gruppenschalten von Lasten in drei Einphasenstromkreisen.

Die Erwärmung von Halbleiterrelais beim Schalten einer Last wird durch elektrische Verluste an den Leistungshalbleiterelementen verursacht. Eine Erhöhung der Temperatur des SSR führt zu einer Begrenzung der Menge des geschalteten Stroms, denn je höher die Temperatur des Halbleiterrelais, desto weniger Strom kann es schalten. Das Erreichen einer Temperatur von 40° C führt zu keiner wesentlichen Verschlechterung der Betriebsparameter und eine Erwärmung des Halbleiterrelais auf 70° C verringert den zulässigen Wert des geschalteten Stroms erheblich: Die Last wird möglicherweise nicht vollständig abgeschaltet, und das SSR selbst kann in einen unkontrollierten Betriebszustand geraten und sogar ausfallen.

Folglich ist beim Langzeitbetrieb eines Halbleiterrelais im Nenn- und insbesondere im „schweren“ Modus (beim Langzeitschalten bei Lastströmen über 5 A) der Einsatz von Heizkörpern oder Luftkühlung zur Wärmeableitung erforderlich. Bei erhöhter Belastung, beispielsweise bei induktiven Lasten (Magnete, Elektromagnete etc.), empfiehlt es sich, ein Halbleiterrelais mit großer Stromreserve (2-4-fach) zu wählen und bei Verwendung Halbleiterrelais zur Steuerung eines asynchronen Elektromotors benötigen eine 6-10-fache Stromreserve.

Bei den meisten Lasttypen geht das Einschalten eines Halbleiterrelais mit einem Stromstoß (Einschaltüberlastung) unterschiedlicher Dauer und Amplitude einher, was bei der Auswahl eines Halbleiterrelais berücksichtigt werden muss.

Für verschiedene Arten Für Lasten können Sie die folgenden Startüberlastwerte angeben:

• rein aktive Lasten (Heizungen wie Heizelemente) führen zu minimal möglichen Stromstößen (bis zu 25 % des Nennwerts), die bei Verwendung eines Halbleiterrelais mit Nullschaltung praktisch eliminiert werden;
• Glühlampen und Halogenlampen leiten im eingeschalteten Zustand einen Strom durch, der 7...12-mal höher ist als der Nennstrom;
• Leuchtstofflampen erzeugen in den ersten Sekunden (bis zu 10 Sekunden) kurzfristige Stromstöße, die 5-10-mal höher sind als der Nennstrom;
• Quecksilberlampen erzeugen in den ersten 3-5 Minuten eine dreifache Stromüberlastung;
• Wicklungen elektromagnetischer Wechselstromrelais: Der Strom ist für 1-2 Perioden 3...10-mal höher als der Nennstrom;
• Magnetwicklungen: Der Strom ist 0,05 bis 0,1 Sekunden lang 10 bis 20-mal höher als der Nennstrom.
• Elektromotoren: Der Strom ist 0,2 bis 0,5 Sekunden lang 5 bis 10 Mal höher als der Nennstrom.
• Hochinduktive Lasten mit sättigbaren Kernen (Transformatoren im Leerlauf) beim Einschalten in der Nullspannungsphase: Der Strom ist 0,05 bis 0,2 Sekunden lang 20- bis 40-mal höher als der Nennstrom.
• kapazitive Lasten beim Einschalten in einer Phase nahe 90°: Der Strom ist für einen Zeitraum von mehreren zehn Mikrosekunden bis zu mehreren zehn Millisekunden 20- bis 40-mal höher als der Nennstrom.

Die Fähigkeit von Halbleiterrelais, Stromüberlastungen standzuhalten, wird durch die Größe des Stoßstroms charakterisiert, d.h. die Amplitude eines einzelnen Impulses einer bestimmten Dauer (normalerweise 10 ms). Bei Gleichstromrelais ist dieser Wert in der Regel 2–3 mal größer als der maximal zulässige Gleichstrom, bei Thyristorrelais liegt dieses Verhältnis bei etwa 10. Für Stromüberlastungen beliebiger Dauer kann man von der empirischen Beziehung ausgehen: einer Erhöhung der Überlast Dauer um eine Größenordnung führt zu einer Verringerung der zulässigen Stromamplitude.

Die Wahl des Nennstroms eines Halbleiterrelais für eine bestimmte Last besteht aus der Auswahl eines Spielraums für den Nennstrom des Relais und der Einführung zusätzlicher Maßnahmen zur Reduzierung von Einschaltströmen (Strombegrenzungswiderstände, Drosseln usw.).

Der Algorithmus zur Auswahl eines Halbleiterrelais lässt sich auf drei Hauptschritte reduzieren:

• Wir ermitteln die erforderliche Modifikation des Relais anhand der Art der Versorgungsspannung (ein- oder dreiphasig, Gleich- oder Wechselstrom) und der erforderlichen Art des Steuersignals (diskreter Gleich- oder Wechselstrom oder analog).
• Wir wählen den erforderlichen Wert des Relaisstroms unter der Bedingung, dass der Strom des Halbleiterrelais in jedem Betriebsmodus den Wert des Laststroms überschreiten muss; mit anderen Worten: Bei der Auswahl des Relaisstroms orientieren wir uns nicht am Nennwert Laststrom, sondern durch den Anlaufstrom, Anlaufstrom usw. Bei einem Heizgerät ist der Anlaufstrom beispielsweise um 10 % höher, das heißt, wir orientieren uns bei der Auswahl an 30 - 40 % mehr als dem Nennwert (10 % Anlaufstrom des Heizgeräts, 20 % Spannungsschwankung im Netz). Bei einer Glühlampe ist der Anlaufstrom jedoch, wie bereits erwähnt, 10–12-mal höher, was bedeutet, dass wir ein Relais mit einem 12-mal höheren Strom als dem Nennstrom auswählen.
• Wir wählen den erforderlichen Kühlkörper für das ausgewählte Halbleiterrelais basierend auf dem Nennbetriebsstrom der an das Relais angeschlossenen Last aus. Bei der Auswahl eines Heizkörpers ist es außerdem besser, die auf unserer Website bereitgestellte Heizkörperauswahltabelle zu verwenden. Berücksichtigen Sie bitte die Faktoren, die die Wärmeableitung beeinträchtigen und wählen Sie bewusst einen Heizkörper mit einem gewissen Verlustleistungsspielraum.

Um die Widerstandsfähigkeit des Halbleiterrelais gegenüber Impulsstörungen zu erhöhen, gibt es parallel zu den Schaltkontakten im SSR eine Schaltung bestehend aus einem in Reihe geschalteten Widerstand und Kondensator (RC-Schaltung).

Für einen umfassenderen Schutz vor einer Überspannungsquelle auf der Lastseite ist es erforderlich, parallel zu jeder Phase des Halbleiterrelais Schutzvaristoren und bei SSRs, die Gleichstrom schalten, eine Schutzdiode einzubauen.

Weitere Informationen zur RC-Schaltung und den Regeln für die Auswahl eines Varistors und einer Diode finden Sie weiter unten.

Strahler der RTR-Serie für Halbleiterrelais KIPPRIBOR

Ein Halbleiterrelais erwärmt sich, wenn es im Lastkreis von Strom durchflossen wird. Dies ist auf elektrische Verluste an den Leistungshalbleiterelementen zurückzuführen. In diesem Fall führt ein Temperaturanstieg des Relais zu einer Begrenzung der Menge des Laststroms, den es schaltet. Zur Kühlung des SSR ist das Schaltelement bei allen KIPPRIBOR-Halbleiterrelais auf einem Metallsockel des Gehäuses montiert, über den die im Betrieb entstehende Wärme abgeführt wird. Allerdings ist der Metallsockel eines Halbleiterrelais aufgrund seiner geringen Fläche in der Lage, nur eine geringe Wärmemenge erfolgreich abzuleiten, wenn der Laststrom 5 A nicht überschreitet. Daher sind im Dauerbetrieb des Relais mit Lastströmen über 5A zusätzliche Kühlmaßnahmen erforderlich. Die offensichtlichste Möglichkeit, die Wärmeableitung eines Relais zu verbessern, besteht darin, die Wärmeableitungsfläche von der Metallbasis des Relais aus zu vergrößern. Dies kann durch die Installation eines Halbleiterrelais am Kühler erreicht werden.

Der auf dem Typenschild des Halbleiterrelais angegebene Laststromwert basiert auf der Bedingung, dass der Relaissockel auf nicht mehr als 40 °C erhitzt wird. Je höher die Heiztemperatur des Relais, desto weniger Strom kann es schalten. Bei einer Erwärmung des Relais über 40 °C sinkt der zulässige Wert des Schaltstroms und liegt unter dem auf dem Typenschild des Relais angegebenen Wert. Bei 70°C sinkt die Schaltleistung des Relais um die Hälfte. Und bei einer Erwärmung auf 80 °C kommt es bereits dann zu einer thermischen Überhitzung des Schaltschalters, wenn das Relais in einen unkontrollierten Zustand übergeht, wenn die Last über das SSR eingeschaltet, aber nicht mehr ausgeschaltet werden kann. Dies führt in der Folge zum thermischen Ausfall des Schaltelements und damit zum Ausfall des Relais. Für den normalen Betrieb eines Halbleiterrelais ist es natürlich notwendig, die Wärmeabfuhr vom Schaltelement sicherzustellen, um eine Überhitzung des Relais mit anschließendem Ausfall zu vermeiden.

Darüber hinaus verringert der Betrieb des Relais bei erhöhten Temperaturen (über 60 Grad) die Lebensdauer und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass das Relais aus anderen Gründen ausfällt.

Wenn die Umgebungstemperatur erhöht ist (über 40 °C), kann das SSR nicht richtig kühlen, selbst wenn ein Kühler mit Zwangsluftstrom verwendet wird. In einer solchen Situation wird das SSR überhitzen und möglicherweise ausfallen. In diesem Fall sind zwei Lösungen möglich:

• Schaltschränke mit externer Kühlung (Klimaanlagen) ausstatten;
• Verwenden Sie wassergekühlte Halbleiterrelais der GwDH-Serie.

Der Einsatz der Standard-TTR-Serie bei erhöhten Temperaturen und ohne externe Klimaanlage ist möglich, sofern der Nennstrom des Relais unter Berücksichtigung seiner erhöhten Betriebstemperatur gewählt wird.

HAUPTREGEL FÜR DIE AUSWAHL EINES HEIZKÖRPERS

Bei der Auswahl eines Kühlkörpers zur Kühlung eines Halbleiterrelais sollten Sie sich an Folgendem orientieren:

• Erstens die Fähigkeit des Heizkörpers, Wärme abzuleiten (!);
• und achten Sie erst dann auf die Maßeigenschaften.

HAUPTREGEL FÜR DIE KÜHLERINSTALLATION

Die Installation des Kühlkörpers am Einsatzort muss so erfolgen, dass seine Kühlrippen parallel zu den Luftströmen verlaufen: ohne Zwangsbelüftung - vertikal, entlang der Strömung der natürlichen Luftzirkulation (von unten nach oben). ) oder in einer beliebigen Position in Gegenwart eines erzwungenen Luftstroms mithilfe eines Kühlgebläses. Die Montage aller RTR-Heizkörpermodelle erfolgt auf einer Ebene mit Schrauben.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Montage des Halbleiterrelais am Kühler und die Verwendung von Wärmeleitpaste gelegt werden.

Montage eines Halbleiterrelais an einem Kühler

Für verschiedene Serien von Halbleiterrelais verfügen die Strahler der RTR-Serie über unterschiedliche Befestigungslöcher. Die für die Installation an einem bestimmten Heizkörper zulässigen Relaistypen sind in den Eigenschaften des Heizkörpers angegeben.

Bei der Montage des TSR auf einem Heizkörper ist die Verwendung von Wärmeleitpaste erforderlich. Wärmeleitpaste ist in der Regel eine Paste auf Silikonbasis, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Es wird in elektronischen Geräten verwendet, um den Prozess der Wärmeabfuhr von an einem Kühler montierten Komponenten zu verbessern. Durch die Verwendung von Wärmeleitpaste bei der Montage eines Halbleiterrelais auf einem Kühlkörper wird die Wärmeübertragung vom Relais zum Kühler deutlich verbessert. Die Effizienz der Wärmeübertragung wird durch das Füllen kleiner Hohlräume zwischen den Oberflächen des Relais und des Kühlers erhöht, d. h. durch den Ausgleich von Rauheiten und Defekten der Kontaktflächen. Die auf dem russischen Markt am häufigsten verwendete Marke für Wärmeleitpaste ist die Paste der Marke KPT-8 mit einer Betriebstemperatur von –60 bis +180 °C. Eine alternative Option ist die wärmeleitende Platte, die von einigen SSR-Herstellern verwendet wird. Vergessen Sie jedoch nicht, dass Wärmeleitpaste die Wärmeableitungsleistung nur dann verbessert, wenn sie richtig aufgetragen wird.

Beim Auftragen von Wärmeleitpaste auf ein Halbleiterrelais sollte darauf geachtet werden, dass die optimale Dicke und Gleichmäßigkeit der aufgetragenen Schicht erhalten bleibt. Eine zu dicke Schicht aus wärmeleitendem Material erhöht den Wärmewiderstand der Verbindung zwischen Kühlkörper und Relais und verhindert eine normale Wärmeableitung vom Halbleiterrelais. Eine ungleichmäßige Schicht führt zur Bildung noch mehr Luftporen zwischen den Oberflächen des Relais und des Kühlers und erhöht den Wärmewiderstand der Verbindung stark. Als optimal gilt eine Schicht Wärmeleitpaste bis 40 Mikrometer, wenn die Oberflächenstruktur des Heizkörpers durch die Schicht Wärmeleitpaste sichtbar ist, da diese völlig ausreicht, um Oberflächenrauheiten abzudecken. Es empfiehlt sich, die Paste mit einem gleichmäßigen Metallspachtel auf den Heizkörper aufzutragen und dabei darauf zu achten, dass die Paste proportional zu den Oberflächenfehlern verteilt wird. Das Auftragen von Paste auf den Kühler ist effektiver, da seine Oberfläche im Vergleich zum Sockel des Relais stärker uneben ist. Nach der Montage des Relais an einem Heizkörper mit aufgetragener Wärmeleitpaste ist ein „Einschleifen“ der Oberflächen erforderlich. Das Schleifen erfolgt mit kleinen oszillierenden Bewegungen (bis zu 5 mm, jedoch ohne gegenseitige Trennung der Flächen!) bei gleichzeitigem Andrücken des Relais an den Kühler. Erst danach kann das Relais mit Schrauben am Kühler befestigt werden.

AUSWAHL von Heizkörpern für eine bestimmte TTR-Serie

Die genaue Berechnung des erforderlichen Kühlkörpers für eine bestimmte SSR-Anwendung erfordert eine große Anzahl mathematischer Berechnungen. Die meisten Anwendungen von Halbleiterrelais sind jedoch typisch (Einbau in einen vertikalen Schrank, Last – Heizelemente). In diesem Fall können Sie die Wahl des Heizkörpers vereinfachen Auswahltabelle für Kühlkörper für KIPPRIBOR-Halbleiterrelais, die Sie auf unserer Website in der Rubrik finden Kühlkörper für Halbleiterrelais.

Es ist jedoch zu bedenken, dass die Auswahltabellen für Heizkörper auf der Grundlage der normalen Betriebsbedingungen des TSR entwickelt wurden, wenn die Betriebstemperatur 25 °C nicht überschreitet und der Heizkörper an einem gut belüfteten Ort installiert ist, an dem nichts stört natürliche Luftzirkulation. Daher sollten Sie bei der Auswahl nach den Auswahltabellen unbedingt Faktoren berücksichtigen, die die Wärmeübertragung verschlechtern (Aufstellung im Schrank, erhöhte Außentemperatur am Aufstellort etc.) und einen Heizkörper mit Leistungsreserven wählen Dissipation. Es ist zu beachten, dass zur Vermeidung unnötiger Kosten der Kühler auf der Grundlage des Nenndauerlaststroms ausgewählt wird und nicht auf der Grundlage des Stroms, für den das Halbleiterrelais ausgelegt ist. KIPPRIBOR RTR-Kühlkörper werden in mehreren Modellen angeboten, die sich in den Abmessungen und technischen Eigenschaften sowie der Höhe der Verlustleistung unterscheiden. Wenn die Aufgabe darin besteht, ein KIPPRIBOR-Halbleiterrelais mit einem Kühlkörper eines Drittherstellers zu verwenden, dann ist dies der Fall Es ist notwendig, eine thermische Berechnung durchzuführen, um den erforderlichen Heizkörpertyp auszuwählen. In diesem Fall müssen die Ausgangsdaten und die Berechnungsmethode beim Hersteller des Kühlkörpers angefordert werden

Cm. detaillierte Beschreibung Halbleiterrelais KIPPRIBOR-Serie:

Sonderserie einphasiger TSRs: HD-xx25.DD3 | HD-xx44.VA, HD-xx22.10U und HD-XX25.LA

TSR mit verbesserter Wärmeableitung: GaDH-xxx120.ZD3 und GwDH-xxx120.ZD3

Allgemeine Klassifizierung der KIPPRIBOR-Halbleiterrelais (SSR) nach geschaltetem Netzwerktyp

Halbleiterrelais zum Schalten eines einphasigen Netzwerks:

• kann zum Schalten eines dreiphasigen Netzwerks mit einem einphasigen Halbleiterrelais pro Phase verwendet werden;
• ermöglichen das Schalten von dreiphasigen Lasten mit beliebiger Anschlussschaltung („Stern“, „Stern mit Neutralleiter“ und „Dreieck“). Die Verwendung eines separaten Halbleiterrelais zum Schalten jeder der drei Phasen erhöht die Schaltsicherheit aufgrund einer optimaleren Kühlung des Relais jeder Phase und damit die Zuverlässigkeit des gesamten Steuerungssystems erheblich.
• ermöglichen das Schalten ohmscher und induktiver Lasten;

	Dreiphasenlast
"Stern"	„Stern mit Neutral“	"Dreieck"

Bei Halbleiterrelais zum Schalten eines Drehstromnetzes sind alle drei Schaltelemente steuerbar. Diese Relais ermöglichen:

• Lasten mit beliebigem Anschlusskreis („Stern“, „Stern mit Neutralleiter“ und „Dreieck“) schalten oder drei Gruppen einphasiger Lasten steuern;
• Schalten Sie Lasten nur vom Widerstandstyp

Dreiphasenlast
"Stern"	„Stern mit Neutral“	"Dreieck"

Leckströme im Stromkreis, wie sie bei Halbleiterrelais auftreten

Allgemein Leckstrom- Dabei handelt es sich um den Strom, der bei intaktem Stromkreis in das Erdreich oder zu fremden leitenden Teilen fließt.

Wird auf Halbleiterrelais angewendet Leckstrom- Dies ist der Strom, der im Lastkreis anliegt, auch wenn am Halbleiterrelais keine Steuerspannung anliegt. Der Leckstrom in einem Halbleiterrelais ist auf das Vorhandensein eines parallel aufgebauten Lastkreises zurückzuführen RC-Ketten, durch die beim Anlegen einer Spannung an das SSR immer Strom fließt, auch wenn das Schaltelement des Halbleiterrelais eingeschaltet ist „Aus-Zustand“. Das Vorhandensein eines konstanten, wenn auch geringen Leckstroms führt zu einigen Einschränkungen beim Betrieb von Halbleiterrelais. Insbesondere müssen bei Einstellarbeiten Sicherheitsmaßnahmen beachtet und der Lastkreis stromlos geschaltet werden.

RC-Kette (Snubber-RC-Kette)

RC-Kette(Snubber-RC-Schaltkreis) – ein elektrischer Schaltkreis, der aus einem in Reihe geschalteten Kondensator (Kondensator) und einem Widerstand besteht (wie er bei Halbleiterrelais angewendet wird). Die Nennwerte der Schaltungselemente betragen üblicherweise C = 0,1 μF, R = 50 Ohm. Die RC-Kette erhöht die Zuverlässigkeit des SSR-Betriebs unter Bedingungen von Impulsrauschen (Überspannung) und begrenzt die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit am Schaltelement, was besonders wichtig beim Schalten einer induktiven Last ist. Eine RC-Schaltung wird häufig als Anti-Aliasing-Filter oder Snubber-Schaltung bezeichnet.

Wie oben erwähnt, führt die im Relais eingebaute RC-Schaltung zum Auftreten von Leckströmen im Lastkreis. Die Größe dieses Stroms ist sehr gering und hat keinen Einfluss auf die leistungsstarke Last. Dieser Strom reicht jedoch völlig aus, damit das Multimeter das Vorhandensein von Spannung an der an das Relais angeschlossenen Last anzeigt.

Arten von Halbleiterrelaislasten. Allgemeine Einteilung

Halbleiterrelais verschiedener Hersteller sind in erster Linie auf die Steuerung ohmscher oder schwach induktiver Lasten ausgerichtet, deren Leistungsfaktor (cos φ) nicht weniger als 0,7 beträgt. Typischerweise handelt es sich dabei um Heizelemente unterschiedlicher Bauart und Glühlampen. In der KIPPRIBOR-Reihe von Halbleiterrelais gehört dazu die Serie M.D., HD, HT. Um den Geräuschpegel beim Schalten einer Last zu reduzieren, verfügen diese Relaistypen normalerweise über einen Nulldurchgangs-Steuerkreis, d. h. sie schalten (ein und aus) bei Null der Spannungssinuskurve, wenn die geschalteten Ströme klein sind.

Zusammen mit Standardserie In der KIPPRIBOR-Reihe gibt es spezielle Serien von Halbleiterrelais HDH, BDH, SBDH, GaDH, GwDH Hergestellt mit SCR-Ausgang. Die SSRs dieser Serie können zur Steuerung induktiver Lasten verwendet werden, deren Leistungsfaktor (cos φ) größer als 0,5 ist, wie z. B. Last-Elektromotoren mit geringer Leistung, Magnetspulen, Ventilspulen usw. Diese Relaisserie eignet sich auch zur Steuerung ohmsche Lasten. Relais dieses Typs verfügen außerdem über einen sinusförmigen Schaltkreis mit Nullspannung und erzeugen einen minimalen Geräuschpegel. Bei stark induktiven Lasten, deren Leistungsfaktor (cos φ) weniger als 0,5 beträgt (z. B. Leerlauftransformatoren und einige Arten von Elektromotoren), ist der Einsatz von Halbleiterrelais mit vielen Nuancen verbunden. Insbesondere ist es erforderlich, ein Relais mit zufälligem (unverzögertem) Schaltkreis zu verwenden. In der KIPPRIBOR-Reihe gibt es solche Relais dieser Moment ist nicht vorgesehen und das Schalten hochinduktiver Lasten mithilfe vorhandener SSRs wird nicht empfohlen.

Die meisten Heizungen (Heizelemente) sind Widerstandslasten. Widerstandslasten zeichnen sich durch relativ niedrige Einschaltströme aus, was die Verwendung von Halbleiterrelais zum Schalten von Widerstandslasten mit einer minimalen Stromspanne (normalerweise eine Spanne von 30...40 %) ermöglicht, die Fehler in der Nennleistung von abdeckt der Heizung selbst (±10 %), eine Leistungssteigerung im kalten Zustand (±10 %) und mögliche Schwankungen der Netzspannung (±15 %). Aber es gibt Ausnahmen, ein markantes Beispiel sind Glühlampen. Sie verfügen über einen Glühfaden, der als Widerstand fungiert und sich im Betrieb auf eine hohe Temperatur erhitzt, wodurch ein Glühen entsteht. Allerdings unterscheidet sich der Relaisauswahlalgorithmus für Glühlampen von dem für Heizgeräte. Tatsache ist, dass der Glühfaden einer Glühlampe zwar im Wesentlichen eine ohmsche Last ist, aber recht hohe Anlaufströme hat – bis zum 12-fachen des Nennwerts. Dies ist auf die sehr große Streuung des Widerstands des Nichrom-Glühfadens der Lampe im kalten und heißen Zustand zurückzuführen. Daher muss bei der Auswahl eines Halbleiterrelais für eine Glühlampe eine Auswahl auf der Grundlage der folgenden Berechnung getroffen werden: Relaisstrom = Lampenstrom × 12.

Heizkörper– eine Heizung in Form eines Metallrohrs, das mit einem wärmeleitenden elektrischen Isolator gefüllt ist und in dessen Mitte ein Heizelement mit einem bestimmten Widerstand installiert ist. Als Heizelement wird üblicherweise ein Nichromfaden verwendet. Bei dem Heizelement handelt es sich um eine Widerstandslast mit geringen Einschaltströmen.

Die induktive Last umfasst alle Verbraucher, bei denen aktive und aktive Verbraucher vorhanden sind Blindleistung, und der Leistungsfaktor (cos φ) ist kleiner als 1,0, oder, in einfachen Worten, jede Last, die elektrische Spulen oder Wicklungen enthält: Ventilmagnete, Transformatoren, Elektromotoren, Drosseln usw. Ein charakteristisches Merkmal einer induktiven Last ist der hohe Stromverbrauch beim Einschalten (Einschaltströme), der durch transiente elektrische Prozesse in der Last verursacht wird Spulen und Wicklungen. Die Werte des Einschaltstroms einer induktiven Last können den Nennstrom um ein Vielfaches übersteigen und zeitlich recht lang sein. Daher muss bei der Verwendung von Halbleiterrelais zum Schalten einer induktiven Last die SSR-Bewertung ausgewählt werden unter Berücksichtigung der Lasteinschaltströme. Den genauen Wert des Anlaufstroms der angelegten Last können Sie beim Gerätehersteller erfragen oder aus offenen Quellen für ähnliche Geräte schätzen.

Klassifizierung der KIPPRIBOR-Halbleiterrelais (SSR) nach Bereich und Art der Schaltspannung

Die KIPPRIBOR-Reihe von Halbleiterrelais umfasst Modifikationen für den Einsatz in Gleich- und Wechselstromkreisen.

Standard-Schaltbereich für KIPPRIBOR SSR mit diskreter Steuerung

Standardspannungsschaltbereich spezieller Relaismodifikationen:

Es ist zu beachten, dass ein Relais, das für den Betrieb in Wechselstromkreisen ausgelegt ist (alle Modifikationen des KIPPRIBOR TSR, mit Ausnahme der Modifikation HD-xx25.DD3), die Last in einem Gleichstromkreis nicht steuern kann. In diesem Fall schaltet das Relais die Last zunächst ein, kann sie jedoch nicht ausschalten, da zum Schließen des Halbleiterschalters die Spannung/der Strom auf Null reduziert werden muss, was in einem Gleichstromkreis jedoch nicht der Fall ist .

Und umgekehrt: KIPPRIBOR-Halbleiterrelais zur Steuerung einer Last in einem Gleichstromkreis (Modifikation HD-xx25.DD3) können nicht zur Steuerung von Wechselstromkreisen verwendet werden, da sie Transistoren als Schaltelement verwenden und diese an einen Wechselstrom anschließen Der Stromkreis führt zum Ausfall des Relais.

Spannungsklasse- angewendet Halbleiterbauelemente(Thyristoren) bedeutet: der maximal zulässige Wert der sich wiederholenden Impulsspannung im geschlossenen Zustand und der maximal zulässige Wert der am Halbleiterelement anliegenden Sperrspannung. Die Spannungsklasse wird üblicherweise mit Zahlen in Form von Hunderten von Volt gekennzeichnet. Beispielsweise bedeutet die 9. Spannungsklasse, dass dieses Halbleiterelement einer maximalen Spitzenspannung von 900 Volt standhalten kann, die Nennbetriebsspannung jedoch nicht überschreiten sollte 440 V (380 V Stromversorgung).

Für ein Stromversorgungsnetz mit einer Nennspannung von 220 Volt wird empfohlen, Halbleiterelemente mindestens der Spannungsklasse 9 zu verwenden, d. h. Sie müssen einer maximalen Spitzenspannung von 900 Volt standhalten.

Die meisten Modifikationen der KIPPRIBOR-Halbleiterrelais (Serie HD, HDH) verfügen über einen zulässigen Schaltspannungsbereich von bis zu 440 V, der durch den Einsatz von Halbleiterschaltelementen mit einer Spannungsklasse von mindestens 9 (900 Volt) erreicht wird. Für ein Stromversorgungsnetz mit einer Nennspannung von 380 V dürfen unter der Voraussetzung, dass Varistoren als Überspannungsschutz eingesetzt werden, Halbleiterelemente mindestens der 9. Spannungsklasse verwendet werden.

Zum Schalten großer Lastleistungen gibt es die Relaisserien BDH, SBDH, GaDH und GwDH, die über Schalter einer noch höheren Spannungsklasse – 11 und 12 und 16 – verfügen, was den Einsatz unter schwierigen Industriebedingungen mit Versorgungsspannung ermöglicht von bis zu 1000 Volt.

Spezielle Modifikationen von TSR (mit Indizes in der Bezeichnung ... 10U, ... LA), ausgelegt für eine maximal zulässige Betriebsspannung von 220 ... 250 V, enthalten Halbleiterschalter der Spannungsklasse 6 ... 9 und sind es nicht vorgesehen für den Einsatz in Lastkreisen mit einer Spannungsversorgung von 380 V. Die allgemeine Industrieserie der KIPPRIBOR-Halbleiterrelais hat die Spannungsklasse 9.

Klassifizierung der KIPPRIBOR-Halbleiterrelais nach Art des Steuersignals

Je nach Modifikation können KIPPRIBOR-Halbleiterrelais über folgende Arten von Steuersignalen verfügen:

• DC-Steuerspannung 3...32 V – Modifikationen mit Index ...ZD3;
• AC-Steuerspannung 90…250 V – Modifikationen mit Index …ZA2;
• DC-Steuerspannung 5…32 V – Modifikationen mit Index …DD3;
• manuelle Steuerung der Ausgangsspannung über einen variablen Widerstand (470-560 kOhm, 0,25-0,5 W) - Modifikationen mit dem ...VA-Index;
• analoge Steuerung der Ausgangsspannung über ein einheitliches Spannungssignal 0...10 V - Modifikationen mit dem Index ...10U;
• analoge Steuerung der Ausgangsspannung über ein einheitliches Stromsignal 4...20 mA - Modifikationen mit dem Index ...LA.

Verschiedene Optionen für Steuersignale ermöglichen den Einsatz von KIPPRIBOR-Halbleiterrelais als Schaltelemente in verschiedenen Arten automatischer Steuerungssysteme.

Weitere Informationen zu Anwendungen von Halbleiterrelais finden Sie unter Anwendungen von Halbleiterrelais.

Klassifizierung der KIPPRIBOR-Halbleiterrelais nach Schaltmethode

Halbleiterrelais mit Nulldurchgangsüberwachung

Dieser Relaistyp wird normalerweise mit dem Buchstaben Z bezeichnet, der für „“ steht englisches Wort Null (übersetzt als „Null“). Alle Serien der KIPPRIBOR-Halbleiterrelais (MD, HD, HDH, HT, BDH, SBDH, GaDH, GwDH) gehören mit Ausnahme spezieller Modifikationen zu diesem SSR-Typ.

Wenn ein Steuersignal an ein solches Relais angelegt wird, tritt im Lastkreis nur dann Spannung auf, wenn die Sinusspannung zum ersten Mal den „Null“-Pegel überschreitet. Dies ist in der Abbildung deutlich zu erkennen.

Vorteile von Relais dieser Art sind ein geringerer Anfangsstromstoß im Lastkreis beim Einschalten, eine geringe elektromagnetische Störaussendung und dadurch eine erhöhte Lebensdauer geschalteter Lasten.

Der Nachteil derartiger Relais ist ihre begrenzte Einsatzmöglichkeit zum Schalten induktiver Lasten bei cosφ

Halbleiterrelais mit Nulldurchgangskontrolle zum Schalten verwendet:

• ohmsche Lasten: elektrische Heizelemente (Heizelemente), Glühlampen usw.
• kapazitive Lasten: zum Beispiel rauschunterdrückende Glättungsfilter mit Kondensatoren;
• schwach induktive Lasten: Magnetspulen, Ventile usw.

Halbleiterrelais mit sofortiger (zufälliger) Aktivierung

Diese Art von Relais trägt in der Regel den Buchstaben R in der Bezeichnung, dies ist eine Abkürzung für das englische Wort Random (übersetzt als „random“). Die Produktlinie KIPPRIBOR umfasst derzeit kein Relais dieses Typs.

Die Spannung im Lastkreis eines solchen Relais erscheint gleichzeitig mit der Zufuhr eines Steuersignals (die Einschaltverzögerungszeit beträgt nicht mehr als 1 ms), und das Relais kann bei jedem Abschnitt der Sinusspannung eingeschaltet werden. Dies ist in der Abbildung deutlich zu erkennen.

Halbleiterrelais mit sofortiger (zufälliger) Aktivierung zum Schalten verwendet:

• Widerstand (elektrische Heizelemente, Glühlampen);
• und induktive Lasten (Kleinleistungsmotoren, Transformatoren), wenn ein sofortiger Betrieb erforderlich ist.

Phasensteuerungs-Halbleiterrelais

Phasensteuerungs-Halbleiterrelais ermöglichen die Änderung der Ausgangsspannung an der Last und werden für folgende Aufgaben verwendet:

• Regulierung der Leistung von Heizelementen,
• Passen Sie die Lichtstärke einer Glühlampe usw. an.

Zu diesem Typ gehören KIPPRIBOR-Relais, die über einen variablen Widerstand (Modifikation HD-xx44.VA), ein einheitliches Stromsignal 4...20 mA (Modifikation HD-xx25.LA) und ein einheitliches Spannungssignal 0...10 V (Modifikation) gesteuert werden HD-xx22.10U).

Der Spannungswert im Lastkreis eines solchen Relais hängt vom Wert des Signals im Steuerkreis ab und ist proportional zu dessen Wert. Dies ist in der Abbildung deutlich zu erkennen.

Arten von Ausgangsleistungselementen von KIPPRIBOR-Halbleiterrelais

KIPPRIBOR-Halbleiterrelais können je nach Modifikation eines von vier Leistungselementen als Ausgangsschalter haben:

• Triac-Ausgang (TRIAC)– wird in Relais der Serien MD, HD, HT aller Modifikationen mit einem Strom von bis zu 40 A verwendet (außer Modifikationen mit dem DD3-Index);
• Transistorausgang (Transistor)– wird in Relais der HD-Serie, Modifikation DD3, verwendet;
• SCR-Ausgang (SCR)– wird in Relais der Serien HDH, BDH, SBDH, GaDH, GwDH aller Modifikationen und Relais der Serie HT-xx44.ZD3 mit einem Strom von 100 A oder mehr verwendet;
• Thyristorausgang (Thyristor)– Wird in Relais der HD- und HT-Serie aller Modifikationen mit einem Strom über 40 A verwendet.

Triac Ausgänge werden in Halbleiterrelais mit Nennströmen bis einschließlich 40 A verwendet. Eine sinnvolle Strombegrenzung von 40 A ergibt sich aus der Tatsache, dass eine effektive Wärmeabfuhr vom Triac-Kristall nicht erreicht werden kann, wenn auf beiden Seiten ein größerer Stromwert fließt. Relais der Serien MD, HD und HT mit Nennströmen bis 40A verfügen über einen Triac-Ausgang.

Thyristor Ausgangselemente werden in Halbleiterrelais für Ströme ab 60A eingesetzt. Separat auf dem Kühlsubstrat montiert, reduzieren sie den Wärmewiderstandskoeffizienten des gesamten Relais deutlich, wodurch die notwendige Wärmeableitung gewährleistet werden kann.

SCR-Typ Der Ausgang wird in einphasigen Reihen von KIPPRIBOR-Relais mit Lastströmen über 60–80 A verwendet. Symbol SCR ist die allgemein anerkannte internationale Bezeichnung für einen Halbleiterschalter auf Basis eines Trioden-Thyristors (oder einfach Thyristor). Der SCR-Ausgang in Bezug auf das KIPPRIBOR-Halbleiterrelais bezeichnet die Art der Halbleiterschalterkonstruktion, bei der ein isolierendes Keramiksubstrat mit direkt darauf abgeschiedenen Einkristallen der Halbleiterstruktur auf dem Metallsockel des Relais platziert wird.

Mit dem SCR-Ausgang können Sie den Wärmewiderstand des Relaissubstrats deutlich reduzieren und die Wärmeableitungseigenschaften verbessern. Daher weisen Relais dieser Art im Vergleich zu Halbleiterrelais mit herkömmlichen Gehäuseelementen (Thyristoren und Triacs) verbesserte Leistungsmerkmale auf.

Relais dieses Typs sind für den Betrieb unter schwierigeren Betriebsbedingungen bei schnellen Übergangsprozessen im Stromversorgungsnetz ausgelegt: Betrieb in einem Netz mit hohem Rauschpegel, Betrieb einer induktiven Last, Betrieb unter Bedingungen mit hohem Laststrom Spannungsspitzen.

Dies schließt jedoch nicht aus, dass Kühler und Kühlventilatoren zum Betrieb mit hohen Schaltströmen eingesetzt werden müssen.

In Modifikationen von KIPPRIBOR-Halbleiterrelais, die für das langfristige Schalten hoher Ströme oder den Betrieb mit induktiven Lasten ausgelegt sind, werden Thyristor-SCR-Ausgänge verwendet.

Schutz von TSR-Stromkreisen.

Varistor. Regel zur Auswahl eines Varistors für ein Halbleiterrelais

Varistor– ein Halbleiterelement, dessen Widerstand von der an ihm angelegten Spannung abhängt. Da sein Widerstand bei Überschreiten eines bestimmten Spannungsniveaus stark abnimmt, kann ein solches Element als Spannungsbegrenzer in Stromkreisen eingesetzt werden. Bei einem Halbleiterrelais wird ein Varistor verwendet, um das Halbleiterrelais selbst vor Überschreitung seines zulässigen Überspannungsniveaus zu schützen. Hohe Überspannungen sind charakteristisch für Stromnetze mit induktiven und kapazitiven Lasten, die durch in ihnen auftretende elektrische Transienten Störungen im Netz erzeugen. Am gebräuchlichsten sind Metalloxid-Varistoren (MOVs).

Einer der Hauptparameter für die Auswahl eines Varistors ist die Klassifizierungsspannung des Varistors; dabei handelt es sich um einen herkömmlichen Spannungswert, nach dem eine starke Änderung des Widerstands des Varistors auftritt. Um einen Varistor auszuwählen, ist es daher erforderlich, die Nennversorgungsspannung der Last (zulässige Relaisspannung) zu bestimmen und die Klassifizierungsspannung des Varistors mithilfe einer vereinfachten Formel zu berechnen:

U Varistor = U Betrieb × (1,6...1,9).

Beträgt die Betriebsspannung der Lastversorgung beispielsweise 230 V und die zulässige Betriebsspannung des Relais 440 V, empfiehlt sich ein Spannungsvaristor:

U-Varistor = 230 × (1,6…1,9) = 368…437 V.

Da Varistoren mit einem streng definierten Bereich an Klassifizierungsspannungen hergestellt werden, sollten Sie die am besten geeignete Spannung aus dem Bereich auswählen, in diesem Fall 390 V.

Bei besonders schwierigen industriellen Betriebsbedingungen, mit vielen transienten Vorgängen im Netz und hohen Überspannungen muss bei der Auswahl eines Varistors von der Regel ausgegangen werden:

U-Varistor

Da die vom Varistor bei kurzzeitigen Überlastspitzen abgegebene Energie meist gering ist, kann in den meisten Fällen jede Art von Varistor für industrielle Zwecke eingesetzt werden. Die gebräuchlichsten Serien von Haushaltsvaristoren sind: CH2-1, CH2-2, VR-1, VR-2.

Es wird jedoch immer empfohlen, einen Varistor mit einem möglichst hohen Energieverlustwert auszuwählen. Typischerweise gilt: Je größer der Durchmesser des Varistorgehäuses, desto größer ist die Menge an Verlustenergie, die es liefert. Die meisten Varistoren werden in einem kleinen runden Gehäuse mit Drahtanschlüssen hergestellt, was eine erfolgreiche Montage direkt auf den SSR-Anschlüssen ermöglicht.

Regel zur Auswahl einer Schutzdiode für SSR HD-xx25.DD3

Bei Verwendung des HD-xx25.DD3 SSR zum Schalten einer induktiven Last muss der SSR-Ausgang vor Selbstinduktionsspannung geschützt werden. Die kostengünstigste und gebräuchlichste Methode eines solchen Schutzes besteht darin, eine Shunt-Diode parallel zur induktiven Last zu installieren. Im eingeschwungenen Zustand hat die Diode keinen Einfluss auf den Betrieb der Schaltung. Wenn beim Ausschalten der Last eine selbstinduktive Spannung auftritt, deren Polarität der Betriebsspannung entgegengesetzt ist, öffnet die Diode und überbrückt die induktive Last.

Diodenauswahlregel:

• Der Betriebsstrom und die Sperrspannung der Diode sollten mit der Nennspannung und dem Nennstrom der Last vergleichbar sein. Für den HD-xx25.DD3 STR eine 1N5399-Siliziumdiode mit maximaler Sperrspannung 1000 VDC und maximaler Impulsstrom bis 50 A;
• Die Diodenleitungen sollten so kurz wie möglich sein;
• Die Diodenleitungen sollten direkt an die Last angeschlossen werden;
• Verwenden Sie beim Anschluss der Diode an die Last keine langen Anschlussdrähte.

Konstruktionsmerkmale von Halbleiterrelais (SSR) KIPPRIBOR

Solid-State-Relaisbasis- Dies ist eine wärmeleitende Metallbasis eines Halbleiterrelais, die erforderlich ist, um Wärme vom Schaltelement des SSR zum Kühlkörper abzuleiten. Kann aus Aluminium oder einer Kupferlegierung hergestellt werden.

Das Basismaterial des Halbleiterrelais ist optisch zu unterscheiden: Die Basis aus Aluminiumlegierung hat eine matte hellgraue Farbe, während die Basis aus Kupferlegierung dem Aussehen von gebürstetem Stahl ähnelt und manchmal eine fast spiegelnd polierte Oberfläche haben kann. Der Kupfersockel hat aufgrund seiner Beschichtung mit einer zusätzlichen Nickelschicht ein ungewöhnliches Spiegelstahl-Aussehen, das die Oxidation von Kupfer bei längerer oder unsachgemäßer Lagerung verhindert.

TTR-Basis aus Kupferlegierung- hinsichtlich der Wärmeübertragung am effizientesten für Halbleiterrelais. Da die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer viel höher ist als die von Aluminium, erfolgt die Wärmeabfuhr vom Schaltelement des TSR viel schneller und effizienter. Daher hält ein SSR mit Kupferbasis (im Gegensatz zu einem Relais mit Aluminiumbasis) Spitzenlasten effektiver stand und arbeitet unter schwierigen Betriebsbedingungen effizienter, Kupfer ist jedoch im Vergleich zu Aluminium etwas teurer.

Basis aus Aluminiumlegierung- billiger. Da die Aluminiumbasis eines Halbleiterrelais im Vergleich zu Kupfer weniger effizient ist, wird sie in preisgünstigen Produktserien und ausschließlich zum Schalten kleiner Lasten verwendet.

Diagnosemethoden und charakteristische Nuancen des TTP-Betriebs

Möglichkeit zur Überprüfung der SSR-Stromkreise mit einem Multimeter

Der schaltende Halbleiterschalter im SSR ist mit zusätzlichen Nebenschlusskreisen, darunter auch einem RC-Glied, ausgestattet, so dass eine Überprüfung seiner Funktionsfähigkeit durch Messungen mit einem Multimeter nicht möglich ist. Versuchen Sie auf keinen Fall, die Funktionsfähigkeit des Relais mit einem Megaohmmeter oder einem Isolationstester zu überprüfen, da solche Geräte eine hohe Messspannung erzeugen und zum Ausfall des SSR-Halbleiterschalters führen. Am besten überprüfen Sie die Funktionsfähigkeit eines Halbleiterrelais, indem Sie direkt eine Last daran anschließen, beispielsweise eine Glühlampe mit geringer Leistung. Wenn der TT korrekt ist, brennt die Lampe nach Anlegen des Steuersignals mit voller Intensität und erlischt bei Wegnahme des Steuersignals vollständig.

Möglichkeit zum Testen von SSR-Steuerkreisen

Alle Halbleiterrelais der Marke KIPPRIBOR verfügen über eine integrierte LED-Anzeige für das Vorhandensein eines Steuersignals, mit der Sie den Zustand des Steuerkreises schnell beurteilen können. Es sind keine zusätzlichen Diagnosemaßnahmen für den TSR-Steuerkreis erforderlich.

Thermische Überhitzung und thermischer Zusammenbruch von SSR

Sie können folgendermaßen überprüfen, ob das Relais überhitzt oder einen thermischen Ausfall aufweist: Trennen Sie das Relais von der Last, warten Sie, bis das Relais vollständig abgekühlt ist, und schließen Sie dann, ohne ein Steuersignal an das Relais anzulegen, eine Glühlampe daran an und wenden Sie es an Stromversorgung des Lastkreises. Wenn die Lampe bei halber Hitze oder bei voller Leistung brennt, deutet dies auf eine Störung in einem oder zwei Schaltelementen des Relais hin.

Wie kann überprüft werden, ob die Maßnahmen zur Kühlung des Turboladers ausreichend sind?

Sie können den korrekten Kühlmodus des SSR überprüfen, indem Sie die Temperatur des Relaissockels (Metallplatte des Gehäuses) an den Befestigungspunkten am Kühler messen. Liegt die Temperatur nahe bei 60 °C oder übersteigt dieser Wert, ist die Kühlung des Relais nicht ausreichend und es müssen zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung der Wärmeableitung ergriffen werden. Die Diagnose eines Relais erfolgt am besten mit einem berührungslosen Thermometer (Pyrometer).

Das Halbleiterrelais schaltet ein, schaltet die Last aber nicht aus. Was ist der Grund?

In den meisten Fällen ist die Ursache ein Versuch, ein SSR, das für Wechselspannung ausgelegt ist, mit einer Gleichstromversorgung zu verwenden (siehe Klassifizierung von KIPPRIBOR-Halbleiterrelais (SSR) nach Schaltspannungsbereich und -typ). Andernfalls kommt es zu einem Ausfall des TSR-Schaltschalters und es wird üblicherweise das Vorhandensein einer Halbwelle der Netzspannung an der Last beobachtet, d. h. die Spannung an der Last ist zwar vorhanden, liegt aber um die Hälfte unter dem Nennwert . Diese Situation ist eine Folge eines Ausfalls eines der Schaltelemente des TSR. Seltener kommt es vor, dass beide Schaltschlüssel gleichzeitig kaputt gehen. Die wahrscheinlichsten Ursachen für einen Relaisausfall sind:

• große Stromstöße im Lastkreis, die die zulässigen Grenzen der Belastbarkeit des SSR überschreiten, beispielsweise wenn die Anlaufströme bei der Auswahl eines Relais nicht berücksichtigt wurden und das Relais nur anhand des Nennlaststroms ausgewählt wurde ;
• das Vorhandensein einer großen Störung (Überspannung) des Stromversorgungsnetzes infolge transienter Prozesse, die beispielsweise beim Schalten anderer leistungsstarker induktiver Lasten auf derselben Stromversorgungsleitung auftreten;
• Ein thermischer Durchschlag tritt auf, wenn eine Überhitzung des Relais zu einer Verringerung des zulässigen Schaltstroms und einem anschließenden Ausfall des Schaltelements aufgrund von Überlastung führt. oder wenn die kritische Temperatur für TTP ~80°C überschreitet. Seltener kommt es vor, dass das Relais noch nicht beschädigt ist und es zu einer thermischen Überhitzung des SSR kommt. In diesem Fall kann die Funktionalität des Relais wiederhergestellt werden, nachdem das Relais auf akzeptable Temperaturwerte abgekühlt ist. Diese Situation tritt auf, wenn die Maßnahmen zur Kühlung des Relais während des Betriebs nicht ausreichen;
• unzureichende Belüftung am Installationsort des TTR aufgrund von Hindernissen für die freie Luftzirkulation (zu kleiner Schrank, verstopfte Belüftungslöcher usw.);
HT-xx44.ZD3 und HT-xx44.ZA2

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Was passiert, wenn Sie einen Schalter öffnen, der den Strom durch eine Induktivität steuert? Die Induktivität ist bekanntlich durch die folgende Eigenschaft gekennzeichnet: U = L(dI/dt), und daraus folgt, dass der Strom nicht sofort abgeschaltet werden kann, da in diesem Fall eine unendliche Spannung an der Induktivität auftreten würde. Tatsächlich steigt die Spannung an der Induktivität stark an und steigt weiter an, bis Strom fließt. Elektronische Geräte, die induktive Lasten antreiben, sind möglicherweise nicht in der Lage, diesen Spannungsanstieg zu bewältigen, insbesondere Komponenten, bei denen es bei bestimmten Spannungspegeln zu Ausfällen kommt. Betrachten Sie das dargestellte Diagramm

Reis. 1,94. Induktiver „Wurf“.

in Abb. 1,94. IN Originalzustand Der Schalter ist geschlossen und Strom fließt durch die Induktivität (die beispielsweise eine Relaiswicklung sein kann). Bei geöffnetem Schalter bewirkt die Induktivität tendenziell einen Stromfluss zwischen den Punkten A und B in der gleichen Richtung wie bei geschlossenem Schalter. Dies bedeutet, dass das Potenzial von Punkt B positiver wird als das Potenzial von Punkt A. In unserem Fall kann die Potenzialdifferenz 1000 V erreichen, bevor im Schalter ein Lichtbogen entsteht, der den Stromkreis schließt. In diesem Fall verkürzt sich die Lebensdauer des Schalters und es treten Impulsgeräusche auf, die den Betrieb benachbarter Stromkreise beeinträchtigen können. Wenn wir uns vorstellen, dass ein Transistor als Schalter verwendet wird, dann verkürzt sich die Lebensdauer eines solchen Schalters nicht, sondern geht einfach gegen Null!

Um solche Probleme zu vermeiden, ist es am besten, eine Diode an die Induktivität anzuschließen, wie in Abb. 1,95. Wenn der Schalter geschlossen ist, ist die Diode in Sperrichtung vorgespannt (aufgrund des Abfalls der Gleichspannung an der Induktorwicklung). Wenn der Schalter öffnet, öffnet die Diode und das Potenzial des Schaltkontakts wird um den Betrag des Spannungsabfalls an der Diode höher als das Potenzial der positiven Versorgungsspannung. Die Diode muss so ausgewählt werden, dass sie einem Anfangsstrom standhalten kann, der dem Strom entspricht, der im stationären Zustand durch die Induktivität fließt; Geeignet ist beispielsweise eine Diode wie 1N4004.

Reis. 1,95. Blockierung induktiver Überspannungen.

Der einzige Nachteil der beschriebenen Schaltung besteht darin, dass sie die Dämpfung des durch die Spule fließenden Stroms verzögert, da die Änderungsgeschwindigkeit dieses Stroms proportional zur Spannung an der Induktivität ist. In Fällen, in denen der Strom schnell abklingen muss (z. B. Hochgeschwindigkeits-Kontaktdrucker, Hochgeschwindigkeitsrelais usw.), kann das beste Ergebnis erzielt werden, wenn ein Widerstand an die Induktivität angeschlossen wird und dieser so gewählt wird, dass der Wert von U und + IR überschreitet nicht die maximal zulässige Spannung am Schalter. (Der schnellste Abfall für eine gegebene maximale Spannung kann durch den Anschluss einer Zener-Diode an die Induktivität erreicht werden, die für einen linearen statt exponentiellen Abfall sorgt.)

Abbildung 1.96. RC-„Dämpfer“ zur Unterdrückung induktiver Überspannungen.

Der Diodenschutz kann nicht für Wechselstromkreise verwendet werden, die Induktivitäten enthalten (Transformatoren, Wechselstromrelais), da die Diode während der Halbperioden des Signals geöffnet ist, wenn der Schalter geschlossen ist. In solchen Fällen empfiehlt sich der Einsatz der sogenannten RC-Dämpfungskette (Abb. 1.96). Die im Diagramm dargestellten R- und C-Werte sind typisch für kleine induktive Lasten, die an Wechselstromleitungen angeschlossen sind. Ein solcher Dämpfer sollte in allen Geräten, die unter Spannung betrieben werden, vorgesehen sein Stromleitungen Wechselstrom, da der Transformator eine induktive Last ist. Zum Schutz können Sie auch ein Element wie einen Metalloxid-Varistor verwenden. Es handelt sich um ein kostengünstiges Element, das im Aussehen einem Keramikkondensator und in den elektrischen Eigenschaften einer bidirektionalen Zenerdiode ähnelt. Es kann im Spannungsbereich von 10 bis 1000 V für Ströme von mehreren Tausend Ampere eingesetzt werden (siehe.

Wird als erfolgreiche Alternative zu herkömmlichen elektromagnetischen Relais oder Schützen eingesetzt. Die Geräte sind im Bereich der Schaltung von einphasigen und dreiphasigen Leitungen weit verbreitet. Sie dienen zum berührungslosen Schalten von Heizgeräten, Beleuchtungen und anderen Geräten mit ohmscher Last mit Spannungen von 24 bis 380 V für Wechselstrom zur Steuerung von Transformatoren. Wird für induktive Lasten wie Schwachstrommotoren oder Elektromagnete verwendet.

Reis. Nr. 1. Aussehen Halbleiterrelais und Gesamtabmessungen.

Halbleiterrelais werden nach der Art der Steuerung unterteilt. Hierbei handelt es sich um Wechsel- oder Gleichstromrelais, die einen variablen Widerstand verwenden und ein analoges Stromsignal von 4 bis 20 mA verwenden. Spannungspegel-Steuerrelais schalten die Last ein oder aus, indem sie ein Vollsignal an die Last anlegen oder entfernen.

Vorteile

• Lange Betriebsdauer.
• Abwesenheit Fremdgeräusche, instabile Kontaktverbindungen, Funken und Lichtbögen beim Schalten.
• Zuverlässiger Isolationswiderstand in Laststromkreisen und Steuerstromkreisen von Schaltgeräten.
• Keine akustischen Störungen.
• Hoher Energieeinsparungsgrad.
• Leistung ( hohe Geschwindigkeit Umschalten).
• Kleine Gesamtabmessungen.
• Mangelnde Prävention und Wartung.

Hochwertige elektrische Leistung ermöglicht den Wechsel von elektromagnetischen Relais und Schützen zu Halbleiterrelais.

Reis. Nr. 2. Beispiel für die Verwendung eines Halbleiterrelais SCR Management.

Nachteile und Maßnahmen zum Schutz des Relaisgeräts

Es gibt mehrere lokale Faktoren, die zu einem Geräteausfall führen können – diese sind:

1. Überspannung.
2. Stromüberlastung und Kurzschluss.
3. Überhitzung aufgrund schlechter Wärmeableitung (die maximale Heiztemperatur des Gerätebodens sollte 80 0 C nicht überschreiten).

Bei Belastungen über 5 A wird eine spezielle Wärmeleitpaste auf den Sockel des Relais aufgetragen. Bei I = 25A kommt ein Lüfter zum Einsatz. Einige Modelle sind mit einem Überhitzungsschutz ausgestattet, der das Relais abschaltet, wenn die Thyristortemperatur 120 0 C überschreitet. Um das Relais vor Lastüberlastung zu schützen, werden Sicherungen auf Halbleitern verwendet (sie arbeiten extrem schnell (2 ms) und lassen keine Kurzschlüsse zu). Strom im Stromkreis entsteht).

Funktionsprinzip eines Halbleiterrelais

Reis. Nr. 3. Funktionsschema mit einem Halbleiterrelais. In der Aus-Position, wenn der Eingang 0 V beträgt, lässt das Halbleiterrelais keinen Strom durch die Last fließen. In der Ein-Stellung liegt Spannung am Eingang an, Strom fließt durch die Last.

Grundelemente eines einstellbaren AC-Eingangskreises.

1. Der Stromregler dient der Aufrechterhaltung eines konstanten Stromwertes.
2. Die Vollwellenbrücke und die Kondensatoren am Eingang des Geräts werden verwendet, um das Wechselstromsignal in Gleichstrom umzuwandeln.
3. Eingebauter optisch isolierender Optokoppler, ihm wird Versorgungsspannung zugeführt und der Eingangsstrom fließt durch ihn.
4. Die Triggerschaltung dient zur Steuerung der Lichtemission des eingebauten Optokopplers; bei einer Unterbrechung des Eingangssignals stoppt der Stromfluss durch den Ausgang.
5. In einem Stromkreis in Reihe geschaltete Widerstände.

Halbleiterrelais verwenden zwei gängige Arten der optischen Isolierung: Halbleiter und Transistor.

Der Triac hat folgende Vorteile: Einbindung in den Auslösekreis, Entkopplung und Störfestigkeit. Zu den Nachteilen gehören die hohen Kosten und die Notwendigkeit großer Strommengen am Eingang des Geräts, die zum Schalten des Ausgangs erforderlich sind.

Reis. Nummer 4. Relaisdiagramm mit Sieben-Stor.

- Zum Schalten des Ausgangs ist kein großer Stromwert erforderlich. Der Nachteil besteht darin, dass die Auslöseschaltung außerhalb der Entkopplung liegt, d.h größere Zahl Elemente und schlechter Schutz vor Störungen.

Reis. Nr. 5. Relaisschaltung mit Thyristor.

Reis. Nr. 6. Aussehen und Anordnung der Elemente im Aufbau eines Halbleiterrelais mit Transistorsteuerung.

Funktionsprinzip des HalbleiterrelaistypsSCRHalbwellensteuerung

Wenn das Relais ausschließlich in eine Richtung bestromt wird, reduziert sich die Leistungsabgabe um fast 50 %. Um dieses Phänomen zu verhindern, werden zwei parallel geschaltete SCRs verwendet, die sich am Ausgang befinden (die Kathode ist mit der Anode des anderen verbunden).

Reis. Nr. 7. Schematische Darstellung des Funktionsprinzips der Halbwellensteuerung SCR

Schaltarten von Halbleiterrelais

1. Steuerung von Schaltvorgängen beim Nulldurchgang des Stroms.

Reis. Nr. 8. Schaltrelais, wenn der Strom den Nulldurchgang durchläuft.

Der Vorteil dieser Methode ist die Abwesenheit von Störungen beim Einschalten.

Nachteile – Unterbrechung des Ausgangssignals, Unmöglichkeit der Verwendung mit Lasten mit hoher Induktivität.

Wird für ohmsche Lasten in Steuer- und Überwachungssystemen für Heizgeräte verwendet. Einsatz bei schwach induktiven und kapazitiven Lasten.

1. Phasensteuerung eines Halbleiterrelais

Abb. Nr. 9. Phasenregelkreis.

Vorteil: Kontinuität und reibungslose Einstellung, Möglichkeit, den Ausgangsspannungswert zu ändern.

Nachteile: Beim Schalten kommt es zu Störungen. Einsatzgebiete: Steuerung von Heizungsanlagen, induktive Lasten (Transformatoren), Infrarotschalter (ohmsche Last).

Schlüsselindikatoren für die Auswahl von Halbleiterrelais

• Strom: Last, Anlauf, Nennstrom.
• Lastart: Induktivität, Kapazität oder ohmsche Last.
• Schaltungsspannungstyp: AC oder DC.
• Steuersignaltyp.

Empfehlungen zur Auswahl von Relais und Betriebsnuancen

Ausschlaggebend für die Auswahl sind vor allem die aktuelle Belastung und deren Art. Das Relais wird mit einer Stromreserve ausgewählt, die den Anlaufstrom berücksichtigt (es muss dem 10-fachen Strom und einer Überlastung von 10 ms standhalten). Beim Betrieb mit einer Heizung übersteigt der Nennstrom den Nennlaststrom um mindestens 40 %. Beim Arbeiten mit einem Elektromotor wird empfohlen, dass die Stromreserve mindestens 10-mal größer als der Nennwert ist.

Ungefähre Beispiele für die Relaisauswahl bei Stromüberschreitung

1. Wirkleistungslast, zum Beispiel Heizelement – ​​Reserve 30-40 %.
2. Elektromotor vom Asynchrontyp, 10-fache Stromreserve.
3. Beleuchtung mit Glühlampen – 12-fache Reserve.
4. Elektromagnetische Relais, Spulen - 4- bis 10-fache Reserve.

Reis. Nr. 10. Beispiele für die Relaisauswahl für Wirkstromlast.

Eine elektronische Komponente elektrischer Schaltkreise wie beispielsweise ein Halbleiterrelais wird in modernen Schaltkreisen zu einer obligatorischen Schnittstelle und sorgt für eine zuverlässige elektrische Trennung zwischen allen beteiligten Stromkreisen.

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