Relee semiconductoare - tipuri, dispozitiv și principiu de funcționare

Mulți cititori, auzind cuvântul „releu”, își vor imagina cu siguranță o bobină în miezul căreia este atras un contact în mișcare. Și acest lucru nu este deloc surprinzător, deoarece inițial releele au fost întotdeauna electromagnetice, iar cuvântul „releu” este în general înțeles ca desemnând un dispozitiv electromagnetic pentru deschiderea și închiderea unui circuit electric.

Cu toate acestea, de mult timp, comutatoarele cu semiconductori au fost folosite pentru a comuta circuite electrice în diverse domenii ale tehnologiei: tranzistoare, tiristoare, triac. Progresele semiconductoarelor și releele nu au fost cruțate.

În ciuda faptului că circuitele cu curenți și tensiuni mari sunt în mod tradițional comutate cu ajutorul releelor ​​electromagnetice, astăzi este deja posibilă implementarea întrerupătoarelor electrice cu semiconductor stabil și puternic. Astfel de comutatoare sunt relee semiconductoare sau relee cu stare solidă (din engleză Solid-state relay, prescurtat SSR).

Astfel, releul semiconductor este acum un dispozitiv complet electronic, fără un contact mecanic mobil, care servește la pornirea / oprirea sarcinilor puternice în circuitele de putere prin furnizarea unei tensiuni de control scăzute la intrarea de control a dispozitivului electronic.

În interiorul carcasei releului cu stare solidă (solid-state) se află un circuit de detectare care răspunde la semnalul de control, precum și o secțiune de alimentare - electronică cu stare solidă pe partea circuitului de mare putere.

Astfel de relee sunt utilizate în circuitele DC și AC, unde îndeplinesc aceleași funcții ca și releele electromagnetice mecanice și contactoarele anterioare, doar acum problema este rezolvată fără piese în mișcare în circuitul de comutare. Drept urmare, datorită tiristoarelor, triacurilor și tranzistoarelor puternice integrate în carcasele releului, a devenit posibilă comutarea curenților de până la sute de amperi fără a recurge la componente mecanice.

În comparație cu releele electromecanice, releele cu stare solidă au o viteză de comutare sigură mai mare de ordinul a sute de microsecunde, în timp ce circuitul de control și circuitul de alimentare sunt complet izolate galvanic unul de celălalt (de obicei se utilizează izolarea optocuplului).

Releele cu stare solidă sunt capabile să reziste la suprasarcină pe partea de comutare pentru o perioadă scurtă de timp și să rămână în funcțiune, lucru cu care strămoșii electromecanici nu se pot lăuda. În același timp, releul semiconductor funcționează silențios, are dimensiuni compacte, contactele de aici nu se oxidează (din moment ce nu există contacte ca atare), nu există scântei, dispozitivul nu se teme nici de praf, nici de vibrații.

Desigur, rezistența compusului semiconductor al releului în starea conducătoare este neliniară, iar la curenți mari comutați, dispozitivul are nevoie de răcire, dar plusurile se suprapun cu siguranță acestor minusuri convenționale. În plus, durata de viață a unui releu în stare solidă este măsurată în milioane de cicluri de comutare.

Releele cu stare solidă sunt monofazate sau trifazate, pentru comutare DC sau AC. Releele de comutare de curent alternativ au un senzor de trecere prin zero încorporat, astfel încât comutarea are loc la curent practic zero, fără deteriorarea comutatorului în stare solidă, fără supratensiuni de curent periculoase de la sarcinile inductive.

Tiristoarele sau triacurile servesc ca întrerupătoare într-un releu de curent alternativ, iar câmpul sau tranzistoare IGBT… Puterea este furnizată circuitului de control direct de la sursa semnalului de control, iar curentul de control nu depășește câțiva miliamperi, iar curentul de comutare poate fi de zeci sau sute de amperi.

Sunt disponibile relee cu stare solidă trifazată fără inversare și inversare. Releele de inversare trifazate au două intrări de control, iar la ieșire una dintre faze poate să nu-și schimbe deloc poziția.

În comparație cu demaroarele magnetice mecanice voluminoase, releele semiconductoare compacte funcționează silențios și nu se uzează, nu trebuie să curățați periodic contactele, iar pentru sarcini puternice este suficient să asigurați carcasa releului cu o răcire bună, în unele cazuri radiatorul va cu excepția instalației pentru acesta este prevăzută.

În ceea ce privește producția industrială prăfuită și explozivă, aici releul cu stare solidă se dovedește a fi un adevărat salvator, deoarece arcul de contacte mecanice este exclus din cauza absenței sale, iar carcasa etanșă a releului nu va permite electronicii să se murdărească. .

Releele miniaturale cu stare solidă într-o carcasă din plastic sunt disponibile pentru montarea PCB. Astfel de relee pot comuta curenți de până la 2 amperi la o tensiune de rețea de 220-240 volți, de exemplu, un ventilator sau o pompă, o lampă sau chiar un radiator mic pot fi pornite cu un semnal digital de 5 volți de la un senzor, care este de obicei foarte important pentru pasionații de bricolaj sistemele de automatizare a locuinței.