Σε ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά κυκλώματα χρησιμοποιούμε συχνά πολλά βασικά στοιχεία, συσκευές και ούτω καθεξής. Αυτά τα εξαρτήματα και συσκευές περιλαμβάνουν εξαρτήματα εναλλαγής, συσκευές προστασίας, αισθητήρια στοιχεία και ούτω καθεξής. Ας εξετάσουμε τις συσκευές μεταγωγής και προστασίας όπως τρανζίστορ, διόδους, θυρίστορ κ.λπ.,. Εδώ, σε αυτό το άρθρο ας συζητήσουμε λεπτομερώς για έναν ειδικό τύπο διακόπτη και προστατευτική συσκευή που ονομάζεται ρελέ. Κατά κύριο λόγο, πρέπει να γνωρίζουμε τι είναι το ρελέ και πώς λειτουργεί ένα ρελέ.
Τι είναι το ρελέ;
Αναμετάδοση
Ένα ρελέ μπορεί να χαρακτηριστεί ως διαφορετικός τύπος διακόπτη που μπορεί να λειτουργήσει ηλεκτρικά. Γενικά, τα ρελέ λειτουργούν μηχανικά ως διακόπτες χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνήτη και αυτοί οι τύποι ρελέ ονομάζονται ρελέ στερεάς κατάστασης. Υπάρχουν διάφοροι τύποι ρελέ και ταξινομούνται με βάση διάφορα κριτήρια, όπως με βάση την τάση λειτουργίας, με βάση την τεχνολογία λειτουργίας και ούτω καθεξής. Μπορούν να αναφερθούν διάφοροι τύποι ρελέ όπως ρελέ μανδάλωσης, ρελέ υδραργύρου, ρελέ καλαμιού, ρελέ Buchholz, ρελέ κενού, ρελέ στερεάς κατάστασης και ούτω καθεξής. Πριν συζητήσουμε λεπτομερώς σχετικά με τους τύπους των ρελέ, ας συζητήσουμε πώς λειτουργεί το ρελέ.
Εργασία ρελέ
Για να συζητήσουμε για τη λειτουργία του ρελέ, πρέπει να εξετάσουμε οποιοδήποτε τύπο ρελέ και εδώ σε αυτό το άρθρο, εξετάστε το ρελέ στερεάς κατάστασης για να κατανοήσετε εύκολα τη λειτουργία του ρελέ. Το ρελέ στερεάς κατάστασης μπορεί να οριστεί ως ρελέ, το οποίο χρησιμοποιεί τις συσκευές ημιαγωγών στερεάς κατάστασης για την εκτέλεση λειτουργίας μεταγωγής. Αν συγκρίνουμε ηλεκτρομαγνητικό ρελέ και ρελέ στερεάς κατάστασης, τότε μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι το ρελέ στερεάς κατάστασης προσφέρει υψηλό κέρδος ισχύος. Αυτά τα ρελέ στερεάς κατάστασης ταξινομούνται και πάλι σε διάφορους τύπους όπως ρελέ στερεάς κατάστασης συζευγμένου με μετασχηματιστή, φωτο-συζευγμένου, καλαμιού.
Το ρελέ στερεάς κατάστασης είναι παρόμοιο με το ηλεκτρομηχανικό ρελέ, αλλά το ρελέ στερεάς κατάστασης δεν περιέχει κινούμενα μέρη. Ως εκ τούτου, προσφέρουν αυξημένη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία σε σύγκριση με τα ρελέ με κινούμενες επαφές. Τα τρανζίστορ ισχύος MOSFET χρησιμοποιούνται ως συσκευές εναλλαγής σε σταθερή κατάσταση ρελέ εργασίας . Η ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ του κυκλώματος εισόδου χαμηλής ισχύος και του κυκλώματος εξόδου υψηλής ισχύος μπορεί να παρέχεται με τη χρήση οπτοζεύξης.
Ας εξετάσουμε ένα πρακτικό παράδειγμα ρελέ στερεάς κατάστασης όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Εάν ο διακόπτης εξόδου είναι ανοιχτός ή το MOSFET είναι απενεργοποιημένο, τότε λέγεται ότι έχει απεριόριστη αντίσταση. Ομοίως, εάν ο διακόπτης εξόδου είναι κλειστός ή το MOSFET διεξάγει, τότε λέγεται ότι έχει πολύ χαμηλή αντίσταση. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα ρελέ στερεάς κατάστασης για την εναλλαγή τόσο των AC όσο και των DC ρευμάτων.
Ρελέ στερεάς κατάστασης
Το παραπάνω κύκλωμα αποτελείται από φωτοβολταϊκή μονάδα με LED που ανάβει MOSFETs (Τρανζίστορ πεδίου ημιαγωγού μεταλλικού οξειδίου) με 20mA μέσω του LED. Το φωτοβολταϊκό αποτελείται από 25 διόδους πυριτίου που παράγουν έξοδο 0,6V έτσι ώστε να φτιάξουν συνολικά 15V αρκετά μεγάλα για να ενεργοποιήσουν τα MOSFET.
Πρακτική λειτουργία ρελέ στερεάς κατάστασης
Για να κατανοήσουμε σχετικά με τη λειτουργία του ρελέ σε βάθος, ας εξετάσουμε πρακτικό ρελέ στερεάς κατάστασης τριών φάσεων με ZVS. Τρεις μονοφασικές μονάδες με ισχύ triac και δίκτυο snubber χρησιμοποιούνται για εναλλαγή μηδενικής τάσης για τον έλεγχο κάθε φάσης ξεχωριστά.
Τριφασικό ρελέ στερεάς κατάστασης με ZVS από Edgefxkits.com
Αυτό το έργο αποτελείται από 8051 μικροελεγκτής που στέλνει σήματα μεταγωγής σε κάθε φάση μέσω Opto-isolators. Οι Opto-isolators οδηγούν τα φορτία μέσω ενός συνόλου triacs που συνδέονται σε σειρά με φορτία. Για κάθε παλμό μηδενικής τάσης, ο μικροελεγκτής παράγει παλμούς εξόδου έτσι ώστε να ενεργοποιείται το φορτίο για κάθε μηδενική διέλευση της κυματομορφής τροφοδοσίας.
Τριφασικό ρελέ στερεάς κατάστασης με διάγραμμα μπλοκ έργου ZVS από Edgefxkits.com
Η παραπάνω εικόνα δείχνει το διάγραμμα μπλοκ του πρακτικού τριφασικού ρελέ στερεάς κατάστασης με ZVS που αποτελείται από το μπλοκ τροφοδοσίας , μπλοκ μικροελεγκτή, σετ TRIAC και φορτία. Η δυνατότητα μηδενικής διέλευσης ενός Opto-isolator (που λειτουργεί ως οδηγός TRIAC) αποφεύγει την απότομη εισροή ρεύματος σε επαγωγικά και αντιστατικά φορτία εξασφαλίζοντας χαμηλή παραγωγή θορύβου. Χρησιμοποιούνται δύο κουμπιά για τη δημιουργία παλμών εξόδου από τον μικροελεγκτή.
Για να επαληθεύσουμε την εναλλαγή φορτίου στο σημείο μηδενικής τάσης μπορούμε να ελέγξουμε τις κυματομορφές τάσης που εφαρμόζονται στο φορτίο συνδέοντας ένα CRO ή ένα DSO. Η λειτουργία του ρελέ μπορεί να επεκταθεί για την εναλλαγή βαρέων φορτίων στις βιομηχανίες χρησιμοποιώντας δύο θυρίστορ πλάτης-πλάτης. Με την ενσωμάτωση προστασίας υπερφόρτωσης και βραχυκυκλώματος, μπορούμε να επιτύχουμε υψηλή αξιοπιστία.
Πλεονεκτήματα του ρελέ στερεάς κατάστασης
- Η λειτουργία ρελέ στερεάς κατάστασης είναι εντελώς αθόρυβη, πιο λεπτή και επιτρέπει στενή συσκευασία.
- Ανεξάρτητα από την ποσότητα χρήσης, οι SSR έχουν σταθερή αντίσταση εξόδου.
- Το ρελέ που λειτουργεί είναι καθαρό και χωρίς ραφή σε σύγκριση με το μηχανικό ρελέ.
- Ακόμα και σε εκρηκτικά περιβάλλοντα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν SSR, καθώς δεν προκαλούν σπινθήρα ακόμη και σε λειτουργία ρελέ.
- Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη, αυτά τα SSR έχουν μεγάλη διάρκεια σε σύγκριση με τα μηχανικά ρελέ.
Μειονεκτήματα του ρελέ στερεάς κατάστασης
- Στο κύκλωμα φόρτισης πύλης, η μεμονωμένη τροφοδοσία πόλωσης είναι απαραίτητη.
- Οι μεταβατικές τάσεις μπορεί να προκαλέσουν ψευδή εναλλαγή.
- Λόγω της δίοδος σώματος, οι SSR έχουν υψηλό παροδικό χρόνο ανάστροφης ανάκτησης.
Θέλετε να μάθετε λεπτομερώς για τους διάφορους τύπους ρελέ; Σας ενδιαφέρει ο σχεδιασμός έργα ηλεκτρονικής μόνος σου? Στη συνέχεια, δημοσιεύστε τα σχόλια, τις προτάσεις, τις ιδέες και τα ερωτήματά σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων.
