Бурное развитие полупроводниковых приборов потребовало новой элементной базы исполнительной аппаратуры. Большие по размерам и энергозатратные контакторы и электромагнитные реле перестали удовлетворять требованиям разработчиков промышленной и бытовой электроники. Поэтому на рынке появились новые устройства – твердотельные реле (ТТР), которые являются аналогами электромагнитных пускателей и реле. Сегодня они часто применяются в самых различных сферах деятельности: в железнодорожной технике, автомобильной электронике, промышленной автоматике и бытовой электронике.
ТТР представляют собой новый класс модульных полупроводниковых устройств, которые включают цепи управления нагрузочными токами большой величины на транзисторах, симисторах или тиристорах. Принцип работы твердотельных реле заключается в том, что подаётся управляющий сигнал на светодиод или обмотку трансформатора, который обеспечивает гальваническую развязку между коммутирующей и управляющей цепями, создавая необходимое напряжение для управления силовым ключом.
У современных твердотельных реле есть масса преимуществ перед электромагнитными, и основные из них – отсутствие механических узлов и деталей, подверженных износу, электрических помех при работе, а также дугового разряда. Их отличает быстродействие, высокий уровень изоляции между цепями управления и нагрузкой, огромная механическая прочность, тишина при коммутации нагрузки. Что касается защиты, то обычное реле и контактор без особых усилий способны выдерживать кратковременные перегрузки в полтора, а то и два раза больше номинала. Электромагнитные реле могут выдержать и кратковременный ток КЗ, если сработает защита с правильной установкой тока. Чтобы реле стало работоспособным, нужно только очистить контакты.
От перегрузок твердотельные реле страдают сильнее: полностью выходят из строя за полпериода, и очистка контактов здесь не поможет, так как контактов просто нет. Поэтому в ТТР присутствуют всевозможные защиты, которые реализованы схемотехнически:
- защита от короткого замыкания;
- защита от превышения тока на на-грузке;
- защита от перенапряжения.
Для защиты от перенапряжения используют варисторы. Варисторы подсоединяют параллельно нагрузке, и при броске входного напряжения основной ток помехи протекает через них, а не через ТТР.
Таким образом, варисторы рассеивают энергию помехи в виде тепла. Так же варистор является элементом многократного действия, быстро восстанавливает своё высокое сопротивление после снятия напряжения.
Защиту от короткого замыкания и превышения тока на нагрузке можно реализовать несколькими способами, но алгоритмы их схожи.
Рассмотрим перечисленные защиты на примере реле 5П20.10ПТА-2,5-4-Б5 выпускаемом компанией ЗАО «Протон-Импульс» (г. Орёл). На рисунке 1 изображена рекомендуемая схема подключения, а на рисунке 2 – габаритный чертёж.
В таблице приведены основные параметры реле.
Алгоритм защиты от превышения тока на нагрузке, согласно диаграмме (см. рис. 3) работы реле: после превышения тока в нагрузке выходной ключ закрывается, и при наличии сигнала на входе реле выдаёт короткие импульсы на выходе. Если ток в нагрузке упадёт ниже порога срабатывания защиты, то реле перейдёт в нормальное состояние и выходной ключ откроется. При срабатывании защиты загорается светодиодный индикатор.
В данном реле есть особенность: при снижении напряжения питания ниже 8–10 В выходной ключ реле закрывается. При восстановлении напряжения питания необходимо перезапустить реле (снять и заново подать входной сигнал). Делается это для того, чтобы выходной транзистор не работал в активном режиме, поскольку в таком случае будет выделяться большая мощность.
При правильном подборе твердотельного реле по параметрам, современные средства защиты, встроенные в него, помогут сохранить работоспособность реле в течение долгого периода времени.
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
