Geganti keadaan pepejal: jenis, aplikasi praktikal, gambar rajah sambungan

Pemula dan penyentuh klasik secara beransur-ansur menjadi perkara yang ketinggalan.Tempat mereka dalam elektronik automotif, perkakas rumah dan automasi industri diduduki oleh geganti keadaan pepejal - peranti semikonduktor yang tidak mempunyai sebarang bahagian yang bergerak.

Peranti mempunyai reka bentuk dan gambar rajah sambungan yang berbeza, yang menentukan skop penggunaannya. Sebelum menggunakan peranti, anda perlu memahami prinsip operasinya, belajar tentang ciri operasi dan sambungan pelbagai jenis geganti. Jawapan kepada soalan di atas diterangkan secara terperinci dalam artikel yang dibentangkan.

Peranti geganti keadaan pepejal

Geganti keadaan pepejal moden (SSR) ialah peranti semikonduktor modular yang bertindak sebagai suis elektrik kuasa.

Unit pengendalian utama peranti ini diwakili oleh triac, thyristor atau transistor. SSR tidak mempunyai bahagian yang bergerak, yang menjadikannya berbeza daripada geganti elektromekanikal.

Saiz SSR sebahagian besarnya bergantung pada kapasiti beban maksimum dan keupayaan untuk menghilangkan haba melalui pemindahan haba dan perolakan (+)

Bahagian dalam peranti ini boleh berbeza-beza bergantung pada jenis beban yang dikawal dan litar elektrik.

Geganti keadaan pepejal yang paling mudah termasuk komponen berikut:

• unit input dengan fius;
• litar pencetus;
• pengasingan optik (galvanik);
• unit pensuisan;
• litar pelindung;
• muatkan nod keluar.

Nod input SSR ialah litar utama dengan perintang yang disambungkan secara bersiri. Fius dibina ke dalam litar ini sebagai pilihan. Tugas nod input adalah untuk menerima isyarat kawalan dan menghantar arahan kepada suis yang menukar beban.

Dengan arus ulang alik, pengasingan galvanik digunakan untuk memisahkan kawalan dan litar utama. Prinsip operasi geganti sebahagian besarnya bergantung pada reka bentuknya. Litar pencetus yang bertanggungjawab untuk memproses isyarat input boleh dimasukkan ke dalam unit pengasingan optik atau terletak secara berasingan.

Unit pelindung menghalang beban berlebihan dan ralat daripada berlaku, kerana jika peranti rosak, peralatan yang disambungkan juga mungkin gagal.

Tujuan utama geganti keadaan pepejal adalah untuk menutup/membuka rangkaian elektrik menggunakan isyarat kawalan yang lemah. Tidak seperti analog elektromekanikal, ia mempunyai bentuk yang lebih padat dan tidak menghasilkan klik ciri semasa operasi.

Prinsip operasi TTP

Pengendalian geganti keadaan pepejal agak mudah. Kebanyakan SSR direka untuk mengawal automasi dalam rangkaian 20-480 V.

Pengasingan optik membolehkan anda mencipta isyarat kawalan kuasa minimum, yang penting untuk penderia yang beroperasi daripada sumber kuasa autonomi (+)

Dalam versi klasik, badan peranti termasuk dua kenalan litar tersuis dan dua wayar kawalan. Bilangan mereka mungkin berubah apabila bilangan fasa bersambung bertambah. Bergantung pada kehadiran voltan dalam litar kawalan, beban utama dihidupkan atau dimatikan oleh unsur semikonduktor.

Ciri geganti keadaan pepejal ialah kehadiran rintangan tak terhingga.Sekiranya kenalan dalam peranti elektromekanikal terputus sepenuhnya, maka dalam peranti keadaan pepejal ketiadaan arus dalam litar dipastikan oleh sifat bahan semikonduktor.

Oleh itu, pada voltan tinggi, arus kebocoran kecil mungkin muncul, yang boleh menjejaskan operasi peralatan yang disambungkan secara negatif.

Klasifikasi geganti keadaan pepejal

Bidang penggunaan geganti adalah berbeza-beza, oleh itu ciri reka bentuknya boleh berbeza-beza, bergantung pada keperluan litar automatik tertentu. SSR dikelaskan mengikut bilangan fasa yang disambungkan, jenis arus operasi, ciri reka bentuk dan jenis litar kawalan.

Mengikut bilangan fasa yang disambungkan

Geganti keadaan pepejal digunakan dalam perkakas rumah dan dalam automasi industri dengan voltan operasi 380 V.

Oleh itu, peranti semikonduktor ini, bergantung kepada bilangan fasa, dibahagikan kepada:

• fasa tunggal;
• tiga fasa.

SSR fasa tunggal membolehkan anda bekerja dengan arus 10-100 atau 100-500 A. Ia dikawal menggunakan isyarat analog.

Adalah disyorkan untuk menyambung wayar dengan warna yang berbeza ke geganti tiga fasa supaya ia boleh disambungkan dengan betul semasa memasang peralatan.

Geganti Keadaan Pepejal Tiga Fasa mampu menghantar arus dalam julat 10-120 A. Peranti mereka menganggap prinsip operasi boleh balik, yang memastikan kebolehpercayaan peraturan serentak beberapa litar elektrik.

Selalunya SSR tiga fasa digunakan untuk memastikan operasi motor tak segerak. Fius pantas mesti disertakan dalam litar kawalan elektriknya kerana arus masuk yang tinggi.

Mengikut jenis arus operasi

Geganti keadaan pepejal tidak boleh dikonfigurasikan atau diprogramkan semula, jadi ia hanya boleh beroperasi secara normal dalam julat parameter elektrik rangkaian tertentu.

Bergantung pada keperluan, SSR boleh dikawal oleh litar elektrik dengan dua jenis arus:

• kekal;
• pembolehubah.

Begitu juga, SSR boleh dikelaskan mengikut jenis voltan beban aktif. Kebanyakan geganti dalam perkakas rumah beroperasi dengan parameter berubah-ubah.

Arus terus tidak digunakan sebagai sumber utama elektrik di mana-mana negara di dunia, jadi geganti jenis ini mempunyai skop penggunaan yang sempit

Peranti dengan arus kawalan berterusan dicirikan oleh kebolehpercayaan yang tinggi dan menggunakan voltan 3-32 V untuk pengawalan. Mereka boleh menahan julat suhu yang luas (-30..+70°C) tanpa perubahan ketara dalam ciri.

Relay terkawal AC mempunyai voltan kawalan 3-32 V atau 70-280 V. Ia dicirikan oleh gangguan elektromagnet yang rendah dan kelajuan operasi yang tinggi.

Dengan ciri reka bentuk

Geganti keadaan pepejal sering dipasang di panel elektrik am apartmen, jadi banyak model mempunyai blok pelekap untuk dipasang pada rel DIN.

Di samping itu, terdapat radiator khas yang terletak di antara TSR dan permukaan sokongan. Mereka membolehkan anda menyejukkan peranti di bawah beban tinggi, mengekalkan ciri prestasinya.

Relay dipasang pada rel DIN terutamanya melalui pendakap khas, yang juga mempunyai fungsi tambahan - ia menghilangkan haba berlebihan semasa operasi peranti

Adalah disyorkan untuk menggunakan lapisan pes haba antara geganti dan radiator, yang meningkatkan kawasan sentuhan dan meningkatkan pemindahan haba. Terdapat juga TTP yang direka untuk mengikat ke dinding dengan skru biasa.

Mengikut jenis skim kawalan

Prinsip pengendalian peralatan yang boleh laras tidak selalu memerlukan operasi serta-merta.

Oleh itu, pengeluar telah membangunkan beberapa skim kawalan SSR yang digunakan dalam pelbagai bidang:

1. Kawal "melalui sifar". Kawalan geganti keadaan pepejal jenis ini melibatkan operasi hanya pada nilai voltan 0. Ia digunakan dalam peranti dengan beban kapasitif, rintangan (pemanas) dan induktif lemah (pengubah).
2. segera. Digunakan apabila perlu untuk mengendalikan geganti secara mendadak apabila isyarat kawalan digunakan.
3. fasa. Ia melibatkan mengawal voltan keluaran dengan menukar parameter arus kawalan. Digunakan untuk menukar tahap pemanasan atau pencahayaan dengan lancar.

Geganti keadaan pepejal juga berbeza dalam banyak parameter lain yang kurang penting. Oleh itu, apabila membeli TSR, adalah penting untuk memahami skema operasi peralatan yang disambungkan untuk membeli peranti kawalan yang paling sesuai untuknya.

Rizab kuasa mesti disediakan, kerana geganti mempunyai hayat operasi yang cepat digunakan dengan beban berlebihan yang kerap.

Kebaikan dan keburukan TTP

Geganti keadaan pepejal tidak sia-sia menggantikan pemula dan penyentuh konvensional dari pasaran. Peranti semikonduktor ini mempunyai banyak kelebihan berbanding rakan elektromekanikal mereka, yang memaksa pengguna untuk memilihnya.

Geganti untuk litar mikro bersaiz padat dan sangat terhad dari segi aliran arus maksimum. Mereka dilampirkan terutamanya dengan menyolder kaki khas

Kelebihan ini termasuk:

1. Penggunaan kuasa yang rendah (90% kurang).
2. Dimensi padat membolehkan peranti dipasang di ruang terhad.
3. Kelajuan permulaan dan penutupan yang tinggi
4. Bunyi operasi yang berkurangan, tiada ciri klik bagi geganti elektromekanikal.
5. Tiada penyelenggaraan dijangka.
6. Hayat perkhidmatan yang panjang terima kasih kepada sumber ratusan juta operasi.
7. Terima kasih kepada kemungkinan yang luas untuk mengubah suai komponen elektronik, TSR telah memperluaskan bidang aplikasi.
8. Tiada gangguan elektromagnet semasa operasi.
9. Kerosakan pada sentuhan akibat kejutan mekanikal dihapuskan.
10. Kekurangan sentuhan fizikal secara langsung antara litar kawalan dan pensuisan.
11. Kemungkinan peraturan beban.
12. Kehadiran litar automatik dalam SSR berdenyut yang melindungi daripada lebihan beban.
13. Kemungkinan digunakan dalam persekitaran letupan.

Kelebihan yang ditunjukkan bagi geganti keadaan pepejal tidak selalu mencukupi untuk operasi normal peralatan. Itulah sebabnya mereka masih belum menggantikan sepenuhnya kontaktor elektromekanikal.

Untuk operasi yang stabil bagi geganti keadaan pepejal yang kuat, pelesapan haba yang berkesan adalah penting, kerana pada suhu tinggi voltan beban diherotkan secara mendadak (+)

TTP juga mempunyai kelemahan yang menghalangnya daripada digunakan dalam banyak kes.

Kelemahannya termasuk:

1. Ketidakupayaan untuk mengendalikan kebanyakan peranti dengan voltan melebihi 0.5 kV.
2. Harga tinggi.
3. Kepekaan kepada arus tinggi, terutamanya dalam litar permulaan motor.
4. Sekatan penggunaan dalam keadaan kelembapan yang tinggi.
5. Penurunan kritikal dalam ciri prestasi pada suhu di bawah 30°C di bawah sifar dan melebihi 70°C di atas 70°C.
6. Sarung padat membawa kepada pemanasan berlebihan peranti pada beban tinggi secara konsisten, yang memerlukan penggunaan peranti penyejukan pasif atau aktif khas.
7. Kemungkinan mencairkan peranti kerana haba semasa litar pintas.
8. Arus mikro dalam keadaan tertutup geganti boleh menjadi kritikal kepada pengendalian peralatan. Contohnya, lampu pendarfluor yang disambungkan ke rangkaian mungkin berkelip secara berkala.

Oleh itu, geganti keadaan pepejal mempunyai aplikasi tertentu. Dalam litar peralatan industri voltan tinggi, penggunaannya sangat terhad disebabkan oleh sifat fizikal bahan semikonduktor yang tidak sempurna.

Walau bagaimanapun, dalam perkakas rumah dan industri automotif, TTP menduduki kedudukan yang kukuh kerana sifat positifnya.

Gambar rajah sambungan yang mungkin

Gambar rajah sambungan untuk geganti keadaan pepejal boleh menjadi sangat pelbagai. Setiap litar elektrik dibina berdasarkan ciri-ciri beban yang disambungkan. Fius tambahan, pengawal dan peranti pengawal selia boleh ditambah pada litar.

Disebabkan oleh fakta bahawa litar kawalan dan beban dalam peranti tidak bertindih, ciri elektriknya boleh berbeza mengikut mana-mana parameter (+)

Berikut akan membentangkan gambar rajah sambungan SSR yang paling mudah dan biasa:

• biasanya terbuka;
• dengan kontur yang berkaitan;
• biasanya ditutup;
• tiga fasa;
• boleh balik.

Biasanya litar terbuka (terbuka). - geganti di mana beban ditenagakan dengan kehadiran isyarat kawalan. Iaitu, peralatan yang disambungkan dimatikan apabila input 3 dan 4 dinyahtenagakan.

Sebelum membeli geganti, anda mesti menentukan jenis keadaan awalnya (tertutup atau terbuka) yang diperlukan untuk memastikan operasi peralatan yang disambungkan (+) dengan betul

Biasanya litar tertutup — bermaksud geganti di mana beban ditenagakan tanpa adanya isyarat kawalan. Iaitu, peralatan yang disambungkan berada dalam keadaan berfungsi apabila input 3 dan 4 dinyahtenagakan.

Terdapat gambar rajah sambungan untuk geganti keadaan pepejal di mana voltan kawalan dan beban adalah sama. Kaedah ini boleh digunakan serentak untuk bekerja dalam rangkaian DC dan AC.

Geganti tiga fasa disambungkan mengikut prinsip yang sedikit berbeza. Kenalan boleh disambungkan dalam konfigurasi "Bintang", "Segitiga" atau "Bintang dan Neutral".

Pilihan litar sambungan geganti tiga fasa sebahagian besarnya bergantung pada ciri pengendalian peralatan yang disambungkan kepadanya sebagai beban

Membalikkan geganti keadaan pepejal digunakan dalam motor elektrik dalam mod yang sesuai. Ia dihasilkan dalam versi tiga fasa dan termasuk dua litar kawalan.

Sekiranya penting bagi geganti untuk mengekalkan kekutuban penyambungan kenalan, maka penandaan akan sentiasa menunjukkan tempat untuk menyambung fasa dan neutral

Ia adalah perlu untuk memasang litar elektrik dengan SSR hanya selepas lukisan awal di atas kertas, kerana peranti yang tidak disambungkan dengan betul mungkin gagal disebabkan oleh litar pintas.

Aplikasi praktikal peranti

Skop penggunaan geganti keadaan pepejal adalah agak luas. Oleh kerana kebolehpercayaan yang tinggi dan kekurangan keperluan untuk penyelenggaraan tetap, ia sering dipasang di tempat yang sukar dicapai pada peralatan.

Dalam banyak geganti, menyambung wayar litar kawalan memerlukan polariti, yang mesti diambil kira semasa pemasangan peralatan

Bidang utama penggunaan TTP ialah:

• sistem termoregulasi menggunakan elemen pemanasan;
• mengekalkan suhu yang stabil dalam proses teknologi;
• kawalan transformer;
• pelarasan pencahayaan;
• litar penderia gerakan, pencahayaan, penderia foto untuk lampu jalan dan sebagainya.;
• kawalan motor elektrik;
• bekalan kuasa yang tidak terganggu.

Dengan automasi perkakas rumah yang semakin meningkat, geganti keadaan pepejal menjadi semakin biasa, dan membangunkan teknologi semikonduktor sentiasa membuka kawasan baharu aplikasinya.

Jika dikehendaki, anda boleh memasang sendiri geganti keadaan pepejal. Arahan terperinci disediakan dalam artikel ini.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Video yang dibentangkan akan membantu anda memahami dengan lebih baik pengendalian geganti keadaan pepejal dan membiasakan diri dengan cara menyambungkannya.

Demonstrasi praktikal pengendalian geganti keadaan pepejal mudah:

Analisis jenis dan ciri geganti keadaan pepejal:

Menguji operasi dan tahap pemanasan SSR:

Hampir semua orang boleh memasang litar elektrik yang terdiri daripada geganti keadaan pepejal dan penderia.

Walau bagaimanapun, merancang litar kerja memerlukan pengetahuan asas kejuruteraan elektrik kerana sambungan yang salah boleh mengakibatkan kejutan elektrik atau litar pintas. Tetapi hasil daripada tindakan yang betul, anda boleh mendapatkan banyak peranti berguna dalam kehidupan seharian.

Adakah anda mempunyai apa-apa untuk ditambahkan, atau adakah anda mempunyai sebarang soalan tentang menyambung dan menggunakan geganti keadaan pepejal? Anda boleh meninggalkan komen pada penerbitan, mengambil bahagian dalam perbincangan dan berkongsi pengalaman anda sendiri menggunakan peranti sedemikian. Borang hubungan terletak di blok bawah.