โซลิดสเตตรีเลย์: ประเภท การใช้งานจริง แผนภาพการเชื่อมต่อ
สตาร์ตเตอร์และคอนแทคเตอร์แบบคลาสสิกกำลังค่อยๆ กลายเป็นเรื่องในอดีตตำแหน่งของพวกเขาในด้านอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ เครื่องใช้ในครัวเรือน และระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมถูกครอบครองโดยโซลิดสเตตรีเลย์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว
อุปกรณ์มีการออกแบบและแผนผังการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน ซึ่งกำหนดขอบเขตการใช้งาน ก่อนใช้อุปกรณ์คุณต้องเข้าใจหลักการทำงานของอุปกรณ์เรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติการทำงานและการเชื่อมต่อของรีเลย์ประเภทต่างๆ คำตอบสำหรับคำถามข้างต้นได้อธิบายไว้โดยละเอียดในบทความที่นำเสนอ
เนื้อหาของบทความ:
อุปกรณ์โซลิดสเตตรีเลย์
โซลิดสเตตรีเลย์ (SSR) สมัยใหม่เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบโมดูลาร์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ไฟฟ้ากำลัง
หน่วยปฏิบัติการหลักของอุปกรณ์เหล่านี้แสดงด้วยไทรแอก ไทริสเตอร์ หรือทรานซิสเตอร์ SSR ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ซึ่งทำให้แตกต่างจากรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้า
ภายในของอุปกรณ์เหล่านี้อาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับประเภทของโหลดที่ถูกควบคุมและวงจรไฟฟ้า
รีเลย์โซลิดสเตตที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้:
- หน่วยอินพุตพร้อมฟิวส์
- วงจรทริกเกอร์
- การแยกแสง (กัลวานิก);
- หน่วยสวิตชิ่ง;
- วงจรป้องกัน
- โหลดโหนดทางออก
โหนดอินพุต SSR เป็นวงจรหลักที่มีตัวต้านทานเชื่อมต่อแบบอนุกรม มีฟิวส์ติดตั้งอยู่ในวงจรนี้เพื่อเป็นทางเลือก หน้าที่ของโหนดอินพุตคือการรับสัญญาณควบคุมและส่งคำสั่งไปยังสวิตช์ที่เปลี่ยนโหลด
เมื่อใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ การแยกกัลวานิกจะใช้เพื่อแยกส่วนควบคุมและวงจรหลัก หลักการทำงานของรีเลย์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบ วงจรทริกเกอร์ที่รับผิดชอบในการประมวลผลสัญญาณอินพุตสามารถรวมอยู่ในยูนิตแยกแสงหรือแยกไว้ต่างหาก
ชุดป้องกันจะป้องกันไม่ให้เกิดการโอเวอร์โหลดและข้อผิดพลาด เนื่องจากหากอุปกรณ์เสียหาย อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อก็อาจทำงานล้มเหลวเช่นกัน
วัตถุประสงค์หลักของโซลิดสเตตรีเลย์คือการปิด/เปิดเครือข่ายไฟฟ้าโดยใช้สัญญาณควบคุมที่อ่อน ต่างจากอะนาล็อกระบบเครื่องกลไฟฟ้าตรงที่มีรูปทรงกะทัดรัดกว่าและไม่ทำให้เกิดการคลิกในลักษณะเฉพาะระหว่างการทำงาน
หลักการทำงานของ TTP
การทำงานของโซลิดสเตตรีเลย์นั้นค่อนข้างง่าย SSR ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมระบบอัตโนมัติในเครือข่าย 20-480 V
ในเวอร์ชันคลาสสิกตัวอุปกรณ์จะมีหน้าสัมผัสของวงจรสวิตซ์สองตัวและสายควบคุมสองเส้น จำนวนอาจเปลี่ยนแปลงเมื่อจำนวนเฟสที่เชื่อมต่อเพิ่มขึ้น โหลดหลักจะเปิดหรือปิดโดยองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าในวงจรควบคุม
คุณลักษณะของโซลิดสเตตรีเลย์คือการมีความต้านทานแบบไม่สิ้นสุดหากหน้าสัมผัสในอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้าถูกตัดการเชื่อมต่อโดยสมบูรณ์จากนั้นในอุปกรณ์โซลิดสเตตจะไม่มีกระแสไฟฟ้าในวงจรโดยคุณสมบัติของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์
ดังนั้นที่แรงดันไฟฟ้าสูงอาจเกิดกระแสรั่วไหลเล็กน้อยซึ่งอาจส่งผลเสียต่อการทำงานของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ
การจำแนกประเภทของโซลิดสเตตรีเลย์
การใช้งานรีเลย์มีความหลากหลาย ดังนั้นคุณลักษณะการออกแบบจึงอาจแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับความต้องการของวงจรอัตโนมัติโดยเฉพาะ SSR ถูกจำแนกตามจำนวนเฟสที่เชื่อมต่อ ประเภทของกระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน คุณสมบัติการออกแบบ และประเภทของวงจรควบคุม
ตามจำนวนเฟสที่เชื่อมต่อ
โซลิดสเตตรีเลย์ใช้ทั้งในเครื่องใช้ในครัวเรือนและในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมด้วยแรงดันไฟฟ้า 380 V
ดังนั้นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับจำนวนเฟสจึงแบ่งออกเป็น:
- เฟสเดียว;
- สามเฟส.
SSR เฟสเดียว อนุญาตให้คุณทำงานกับกระแส 10-100 หรือ 100-500 A ซึ่งควบคุมโดยใช้สัญญาณอะนาล็อก
โซลิดสเตตรีเลย์สามเฟส สามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ในช่วง 10-120 A. อุปกรณ์ของพวกเขาใช้หลักการทำงานแบบพลิกกลับได้ซึ่งช่วยให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของการควบคุมพร้อมกันของวงจรไฟฟ้าหลายตัว
มักใช้ SSR สามเฟสเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส ฟิวส์เร็วต้องรวมอยู่ในวงจรควบคุมไฟฟ้าเนื่องจากมีกระแสไหลเข้าสูง
ตามประเภทของกระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน
โซลิดสเตตรีเลย์ไม่สามารถกำหนดค่าหรือตั้งโปรแกรมใหม่ได้ ดังนั้นจึงสามารถทำงานได้ตามปกติภายในช่วงพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของเครือข่ายที่กำหนดเท่านั้น
SSR สามารถควบคุมได้ด้วยวงจรไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าสองประเภททั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการ:
- ถาวร;
- ตัวแปร
ในทำนองเดียวกัน SSR สามารถจำแนกตามประเภทของแรงดันไฟฟ้าโหลดที่ใช้งานอยู่ รีเลย์ส่วนใหญ่ในเครื่องใช้ในครัวเรือนทำงานด้วยพารามิเตอร์ที่แปรผัน
อุปกรณ์ที่มีกระแสไฟควบคุมคงที่มีลักษณะเด่นคือความน่าเชื่อถือสูงและใช้แรงดันไฟฟ้า 3-32 V ในการควบคุม อุปกรณ์สามารถทนต่อช่วงอุณหภูมิที่กว้าง (-30..+70°C) โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะที่สำคัญ
รีเลย์ควบคุมด้วยไฟฟ้ากระแสสลับมีแรงดันไฟฟ้าควบคุม 3-32 V หรือ 70-280 V โดยมีลักษณะพิเศษคือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่ำและความเร็วในการทำงานสูง
โดยคุณสมบัติการออกแบบ
โซลิดสเตตรีเลย์มักติดตั้งในแผงไฟฟ้าทั่วไปของอพาร์ทเมนต์ หลายรุ่นจึงมีบล็อกสำหรับติดตั้งสำหรับติดตั้งบนราง DIN
นอกจากนี้ยังมีหม้อน้ำพิเศษตั้งอยู่ระหว่าง TSR และพื้นผิวรองรับ ช่วยให้คุณสามารถระบายความร้อนของอุปกรณ์ภายใต้ภาระงานสูงโดยรักษาคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพไว้
ขอแนะนำให้ใช้แผ่นระบายความร้อนระหว่างรีเลย์และหม้อน้ำซึ่งจะเพิ่มพื้นที่สัมผัสและเพิ่มการถ่ายเทความร้อน นอกจากนี้ยังมี TTP ที่ออกแบบมาเพื่อยึดกับผนังด้วยสกรูธรรมดา
ตามประเภทของแผนการควบคุม
หลักการทำงานของรีเลย์แบบปรับได้ของอุปกรณ์ไม่จำเป็นต้องดำเนินการทันทีเสมอไป
ดังนั้นผู้ผลิตจึงได้พัฒนาแผนการควบคุม SSR หลายประการที่ใช้ในสาขาต่างๆ:
- ควบคุม "ผ่านศูนย์". การควบคุมรีเลย์โซลิดสเตตประเภทนี้เกี่ยวข้องกับการทำงานที่ค่าแรงดันไฟฟ้า 0 เท่านั้น ใช้ในอุปกรณ์ที่มีโหลดแบบ capacitive, resistive (เครื่องทำความร้อน) และอุปนัย (หม้อแปลง) ที่อ่อนแอ
- ทันที. ใช้เมื่อจำเป็นต้องใช้งานรีเลย์อย่างรวดเร็วเมื่อใช้สัญญาณควบคุม
- เฟส. มันเกี่ยวข้องกับการควบคุมแรงดันไฟขาออกโดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ของกระแสควบคุม ใช้เพื่อเปลี่ยนระดับความร้อนหรือแสงสว่างได้อย่างราบรื่น
โซลิดสเตตรีเลย์ยังแตกต่างกันในพารามิเตอร์อื่น ๆ ที่มีนัยสำคัญน้อยกว่า ดังนั้น เมื่อซื้อ TSR สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจรูปแบบการทำงานของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ เพื่อซื้ออุปกรณ์ควบคุมที่เหมาะสมที่สุด
ต้องจัดเตรียมพลังงานสำรอง เนื่องจากรีเลย์มีอายุการใช้งานที่ต้องใช้งานอย่างรวดเร็วโดยมีการโอเวอร์โหลดบ่อยครั้ง
ข้อดีและข้อเสียของ TTP
โซลิดสเตตรีเลย์ไม่ได้ไร้ผลที่จะแทนที่สตาร์ทเตอร์และคอนแทคเตอร์ทั่วไปจากตลาด อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้มีข้อได้เปรียบเหนืออุปกรณ์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าหลายประการ ซึ่งบังคับให้ผู้บริโภคเลือกอุปกรณ์เหล่านี้
ข้อดีเหล่านี้ได้แก่:
- การใช้พลังงานต่ำ (น้อยกว่า 90%)
- ขนาดกะทัดรัดทำให้สามารถติดตั้งอุปกรณ์ในพื้นที่จำกัดได้
- ความเร็วในการเริ่มต้นและปิดเครื่องสูง
- ลดเสียงรบกวนในการทำงาน ไม่มีลักษณะการคลิกของรีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้า
- คาดว่าจะไม่มีการบำรุงรักษา
- อายุการใช้งานยาวนานด้วยทรัพยากรการดำเนินงานหลายร้อยล้านครั้ง
- ด้วยความเป็นไปได้มากมายในการปรับเปลี่ยนชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ TSR จึงขยายขอบเขตการใช้งานออกไป
- ไม่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างการทำงาน
- ความเสียหายต่อหน้าสัมผัสเนื่องจากการกระแทกทางกลจะหมดไป
- ขาดการสัมผัสทางกายภาพโดยตรงระหว่างวงจรควบคุมและวงจรสวิตชิ่ง
- ความเป็นไปได้ของการควบคุมโหลด
- การมีอยู่ของวงจรอัตโนมัติใน SSR แบบพัลซิ่งที่ป้องกันการโอเวอร์โหลด
- ความเป็นไปได้ในการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้
ข้อดีของโซลิดสเตตรีเลย์ที่ระบุนั้นไม่เพียงพอสำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์เสมอไป นั่นคือเหตุผลที่พวกเขายังไม่ได้เปลี่ยนคอนแทคเครื่องกลไฟฟ้าทั้งหมด
TTP ยังมีข้อเสียที่ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้ในหลายกรณี
ข้อเสีย ได้แก่ :
- ไม่สามารถใช้งานอุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 0.5 kV ได้
- ราคาสูง.
- ความไวต่อกระแสสูง โดยเฉพาะในวงจรสตาร์ทมอเตอร์
- ข้อจำกัดการใช้งานในสภาวะที่มีความชื้นสูง
- ลักษณะการทำงานลดลงอย่างมากที่อุณหภูมิต่ำกว่า 30°C ต่ำกว่าศูนย์ และสูงกว่า 70°C มากกว่า 70°C
- เคสขนาดกะทัดรัดทำให้อุปกรณ์มีความร้อนมากเกินไปเมื่อมีโหลดสูงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ระบายความร้อนแบบพาสซีฟหรือแอคทีฟแบบพิเศษ
- ความเป็นไปได้ที่อุปกรณ์จะละลายเนื่องจากความร้อนระหว่างการลัดวงจร
- กระแสไฟขนาดเล็กในสถานะปิดของรีเลย์อาจมีความสำคัญต่อการทำงานของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายอาจกะพริบเป็นระยะ
ดังนั้นโซลิดสเตตรีเลย์จึงมีการใช้งานบางอย่าง ในวงจรของอุปกรณ์อุตสาหกรรมไฟฟ้าแรงสูง การใช้งานจะถูกจำกัดอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่ไม่สมบูรณ์ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์
อย่างไรก็ตาม ในเครื่องใช้ในครัวเรือนและอุตสาหกรรมยานยนต์ TTP ครองตำแหน่งที่แข็งแกร่งเนื่องจากคุณสมบัติเชิงบวก
แผนภาพการเชื่อมต่อที่เป็นไปได้
แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับรีเลย์โซลิดสเตตนั้นมีความหลากหลายมาก วงจรไฟฟ้าแต่ละวงจรถูกสร้างขึ้นตามลักษณะของโหลดที่เชื่อมต่อ สามารถเพิ่มฟิวส์ ตัวควบคุม และอุปกรณ์ควบคุมเพิ่มเติมลงในวงจรได้
ต่อไปนี้จะนำเสนอไดอะแกรมการเชื่อมต่อ SSR ที่ง่ายที่สุดและทั่วไป:
- เปิดตามปกติ;
- มีรูปร่างที่เกี่ยวข้อง
- ปกติปิด;
- สามเฟส;
- ย้อนกลับได้
วงจรเปิด (เปิด) ปกติ - รีเลย์ซึ่งมีการจ่ายไฟให้กับโหลดเมื่อมีสัญญาณควบคุม นั่นคืออุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่จะถูกปิดเมื่ออินพุท 3 และ 4 ถูกตัดพลังงาน
วงจรปิดปกติ - หมายถึงรีเลย์ซึ่งโหลดจ่ายไฟในกรณีที่ไม่มีสัญญาณควบคุม นั่นคืออุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ในสภาพการทำงานเมื่ออินพุต 3 และ 4 ถูกตัดพลังงาน
มีแผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับโซลิดสเตตรีเลย์ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าควบคุมและโหลดเท่ากัน วิธีนี้สามารถนำไปใช้พร้อมกันเพื่อทำงานในเครือข่าย DC และ AC
รีเลย์สามเฟส เชื่อมต่อกันตามหลักการที่แตกต่างกันเล็กน้อย หน้าสัมผัสสามารถเชื่อมต่อได้ในการกำหนดค่า "ดาว", "สามเหลี่ยม" หรือ "ดาวและเป็นกลาง"
การย้อนกลับโซลิดสเตตรีเลย์ ใช้ในมอเตอร์ไฟฟ้าในโหมดที่เหมาะสม ผลิตขึ้นในเวอร์ชัน 3 เฟสและมีวงจรควบคุม 2 วงจร
จำเป็นต้องประกอบวงจรไฟฟ้าด้วย SSR หลังจากวาดลงบนกระดาษเบื้องต้นแล้วเท่านั้น เนื่องจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อไม่ถูกต้องอาจล้มเหลวเนื่องจากการลัดวงจร
การใช้งานอุปกรณ์ในทางปฏิบัติ
ขอบเขตการใช้งานโซลิดสเตตรีเลย์ค่อนข้างกว้างขวาง เนื่องจากความน่าเชื่อถือสูงและไม่ต้องการการบำรุงรักษาตามปกติ จึงมักติดตั้งในตำแหน่งที่เข้าถึงยากบนอุปกรณ์
ขอบเขตการใช้งานหลักของ TTP คือ:
- ระบบควบคุมอุณหภูมิโดยใช้องค์ประกอบความร้อน
- การรักษาอุณหภูมิให้คงที่ในกระบวนการทางเทคโนโลยี
- การควบคุมหม้อแปลงไฟฟ้า
- การปรับแสง
- วงจรเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว, ไฟส่องสว่าง, เซ็นเซอร์ภาพถ่ายสำหรับไฟถนน และอื่นๆ.;
- การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า
- อุปกรณ์จ่ายไฟสำรอง.
ด้วยระบบอัตโนมัติของเครื่องใช้ในครัวเรือนที่เพิ่มขึ้น รีเลย์โซลิดสเตตจึงกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น และการพัฒนาเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ก็เปิดพื้นที่ใหม่ๆ ให้กับแอปพลิเคชันอย่างต่อเนื่อง
หากต้องการคุณสามารถประกอบโซลิดสเตตรีเลย์ได้ด้วยตัวเอง คำแนะนำโดยละเอียดมีอยู่ใน บทความนี้.
บทสรุปและวิดีโอที่เป็นประโยชน์ในหัวข้อ
วิดีโอที่นำเสนอจะช่วยให้คุณเข้าใจการทำงานของโซลิดสเตตรีเลย์ได้ดีขึ้นและคุ้นเคยกับวิธีการเชื่อมต่อ
การสาธิตการทำงานของโซลิดสเตตรีเลย์อย่างง่าย:
การวิเคราะห์ประเภทและคุณสมบัติของโซลิดสเตตรีเลย์:
การทดสอบการทำงานและระดับความร้อนของ SSR:
เกือบทุกคนสามารถติดตั้งวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยโซลิดสเตตรีเลย์และเซ็นเซอร์ได้
อย่างไรก็ตาม การวางแผนวงจรการทำงานต้องใช้ความรู้พื้นฐานด้านวิศวกรรมไฟฟ้า เนื่องจากการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องอาจส่งผลให้เกิดไฟฟ้าช็อตหรือไฟฟ้าลัดวงจรได้ แต่จากการกระทำที่ถูกต้องคุณจะได้รับอุปกรณ์ที่มีประโยชน์มากมายในชีวิตประจำวัน
คุณมีอะไรจะเพิ่มหรือคุณมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับการเชื่อมต่อและการใช้โซลิดสเตตรีเลย์หรือไม่ คุณสามารถแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับสิ่งพิมพ์ เข้าร่วมการสนทนา และแบ่งปันประสบการณ์การใช้อุปกรณ์ดังกล่าวได้ แบบฟอร์มการติดต่ออยู่ในบล็อกด้านล่าง
และหากไฟตกอย่างต่อเนื่องในอพาร์ตเมนต์ ฉันควรทำอย่างไร? ประมาณ 180-250 V จะทำอย่างไรและจะไปที่ไหน?
ในความเป็นจริง นี่เป็นปัญหาที่พบบ่อยสำหรับหลายพื้นที่ในเมืองต่างๆ ทั่วทั้งพื้นที่หลังโซเวียตเนื่องจากคุณมีอพาร์ทเมนต์ ปัญหาจึงไม่เพียงเกี่ยวข้องกับคุณเท่านั้น แต่อาจเกี่ยวข้องกับทางเข้า บ้าน หรือแม้แต่พื้นที่ทั้งหมดด้วย ดังนั้นจึงเป็นการดีที่สุดที่จะส่งใบสมัครร่วมกันเพื่อขจัดปัญหาแรงดันไฟกระชาก
ตัวแทนของบริษัทที่คุณมีสัญญาจัดหาไฟฟ้าควรจัดการกับปัญหานี้ นอกจากนี้ ในอนาคต ฉันขอแนะนำให้คุณใช้ตัวควบคุมความคงตัวและรีเลย์แรงดันไฟฟ้าร่วมกัน และไม่แยกจากกัน แบบแรกมีผลกับแรงดันไฟฟ้าต่ำ และแบบหลังมีผลกับไฟฟ้าแรงสูง