Čo je to statické relé: Fungovanie a jeho aplikácie

Pevný stav relé alebo statické relé bolo prvýkrát spustené v roku 1960. Ako už názov napovedá, výraz statické v statickom relé znamená, že toto relé nemá v sebe žiadne pohyblivé časti. V porovnaní s elektromechanickým relé je životnosť tohto relé dlhšia a rýchlosť odozvy je rýchlejšia. Tieto relé boli navrhnuté ako polovodičové zariadenia, ktoré zahŕňajú integrované obvody ,tranzistory,malé mikroprocesory,kondenzátory atď.Takže tieto typy relé nahradiť takmer všetky funkcie, ktoré sa predtým vykonávali prostredníctvom elektromechanického relé. Tento článok pojednáva o prehľade a statické relé - práca s aplikáciami.

Čo je to statické relé?

Elektricky ovládaný spínač, ktorý nemá žiadne pohyblivé časti, je známy ako statické relé. V tomto type relé je výstup jednoducho dosiahnutý prostredníctvom stacionárnych komponentov, ako sú magnetické a elektronické obvody . Statické relé sa porovnávajú s relé elektromechanického typu, pretože tieto relé využívajú pohyblivé časti na vykonávanie spínacej činnosti. Obe relé sa však používajú na ovládanie elektrických obvodov pomocou spínača, ktorý je otvorený alebo zatvorený na základe elektrického vstupu.

Tieto typy relé sú navrhnuté hlavne na vykonávanie podobných funkcií pomocou riadenia elektronických obvodov, ako to robí elektromechanické relé pomocou prvkov alebo pohyblivých častí. Statické relé závisí hlavne od konštrukcie mikroprocesorov, analógových polovodičových obvodov alebo digitálnych logických obvodov.

Bloková schéma statického relé

Bloková schéma statického relé je uvedená nižšie. Statické reléové komponenty v tejto blokovej schéme zahŕňajú hlavne usmerňovač, zosilňovač, o/p jednotku a reléový merací obvod. Tu merací obvod relé zahŕňa detektory úrovne, logické hradlo a komparátory, ako je amplitúda a fáza.

Vo vyššie uvedenej blokovej schéme je prenosové vedenie jednoducho pripojené k prúdovému transformátoru (CT) resp potenciálny transformátor (PT), aby prenosová linka poskytovala vstup pre CT/PT.

Výstup z prúdový transformátor je daný ako vstup do usmerňovača, ktorý usmerňuje vstupný striedavý signál na jednosmerný signál. Tento jednosmerný signál je odovzdaný meracej jednotke relé.

Relé meracej jednotky vykonáva najvýznamnejšiu činnosť potrebnú v rámci statického reléového systému tým, že zisťuje úroveň vstupného signálu v detektoroch úrovne a vyhodnocuje veľkosť a fázu signálu v komparátoroch, aby sa vykonali operácie logického hradla.

V tomto relé sa používajú dva druhy komparátorov amplitúdových a fázových komparátorov. Hlavnou funkciou amplitúdového komparátora je porovnávať veľkosť vstupného signálu, zatiaľ čo fázový komparátor sa používa na porovnanie fázových variácií vstupnej veličiny.

Reléová meracia jednotka o/p je pridelená zosilňovaču tak, aby zosilňovala veľkosť signálu a prenášala ho do o/p zariadenia. Takže toto zariadenie zosilní vypínaciu cievku tak, že vypne CB (istič).

Na prevádzku zosilňovača vyžaduje meracia jednotka relé a o/p zariadenia prídavné jednosmerné napájanie. Toto je hlavná nevýhoda tohto statického relé.

Princíp činnosti statického relé

Činnosť statického relé spočíva v tom, že prúdový transformátor/potenciálny transformátor prijíma vstupné napätie/prúdový signál z prenosového vedenia a odovzdáva ho usmerňovaču. Potom tento usmerňovač zmení striedavý signál na jednosmerný a ten sa odovzdá meracej jednotke relé.

Teraz táto meracia jednotka identifikuje úroveň vstupného signálu a potom porovnáva veľkosť a fázu signálu s dostupným komparátorom v meracej jednotke. Tento komparátor porovnáva i/p signál, aby sa uistil, či je signál chybný alebo nie. Potom tento zosilňovač zosilní veľkosť signálu a odošle ho do o/p zariadenia, aby sa aktivovala vypínacia cievka na vypnutie ističa.

Typy statických relé

K dispozícii sú rôzne typy statických relé, ktoré sú popísané nižšie.

• Elektronické relé.
• Relé prevodníkov.
• Tranzistorové relé.
• Relé usmerňovacieho mostíka.
• Relé s Gaussovým efektom.

Elektronické relé

Elektronické relé je jeden druh elektronického spínača používaného na ovládanie kontaktov obvodu otváraním a zatváraním bez akéhokoľvek mechanického pôsobenia. Takže v tomto type relé sa na ochranu prenosovej linky používa metóda prenosu pilotného pilota aktuálnej nosnej. V tomto type relé sa elektronické ventily používajú hlavne ako meracie jednotky.

Relé prevodníka

Transductor Relay je tiež známy ako relé magnetického zosilňovača, ktoré je veľmi jednoduché mechanicky a aj keď niektoré z nich môžu byť elektricky málo komplikované, takže to nemení ich spoľahlivosť. Pretože ich prevádzka je väčšinou závislá od stacionárnych komponentov, ktorých charakteristiky sú jednoducho vopred určené a overené. V porovnaní s elektromechanickými relé sa teda veľmi ľahko navrhujú a testujú. Údržba týchto relé je prakticky zanedbateľná.

Tranzistorové relé

Tranzistorové relé je najbežnejšie používané statické relé, kde tranzistor v tomto relé funguje ako trióda, aby prekonal obmedzenia spôsobené elektronickými ventilmi. V tomto relé sa tranzistor používa ako zosilňovacie zariadenie a spínacie zariadenie, vďaka čomu je vhodné na dosiahnutie akejkoľvek funkčnej charakteristiky. Tranzistorové obvody vo všeobecnosti nemôžu vykonávať iba potrebné funkcie relé, ale poskytujú aj požadovanú flexibilitu, aby vyhovovali rôznym požiadavkám na relé.

Relé usmerňovacieho mostíka

Relé usmerňovacieho mostíka sú veľmi známe vďaka vývoju polovodičových diód. Tento druh relé obsahuje polarizované pohyblivé železné relé a pohyblivú cievku a tiež dva usmerňovacie mostíky. Najbežnejšie sú reléové komparátory založené na usmerňovacích mostíkoch, ktoré môžu byť usporiadané buď ako amplitúdové alebo fázové komparátory.

Relé s Gaussovým efektom

Odpor niektorých kovov a polovodičov sa mení pri nižších teplotách, keď sú vystavené magnetickému poľu v relé, ktoré je známe ako relé Gaussovho efektu. Tento efekt závisí hlavne od pomeru hĺbky k šírke a zvyšuje sa so zvyšovaním tohto pomeru. Tento efekt je jednoducho pozorovaný v niektorých kovoch pri izbovej teplote, ako je bizmut, indium magneto, arzenid india atď. Tento typ relé je lepší v porovnaní s relé s Hallovým efektom vďaka jednoduchšiemu obvodu a konštrukcii. Ale gaussov efekt v rámci statických relé je obmedzený kvôli vysokým nákladom na kryštál. Takže polarizačný prúd nie je potrebný a výstup je porovnateľne vyšší.

Ako pripojiť statické relé k mikrokontroléru

Prepojenie polovodičového relé alebo statického relé s doskou Arduino podobnou mikrokontroléru je znázornené nižšie. Hlavný rozdiel medzi normálnymi relé a SSR je; normálne relé je mechanické, zatiaľ čo SSR nie je mechanické. Toto statické relé využíva mechanizmus optočlena na riadenie vysokovýkonných záťaží. Podobne ako mechanické relé, tieto relé jednoducho poskytujú elektrickú izoláciu medzi dvoma obvodmi, rovnako ako optoizolátor funguje ako prepínač medzi dvoma obvodmi.

Statické relé majú určité výhody v porovnaní s mechanickými relé, pretože môžu byť zapnuté s veľmi nižším jednosmerným napätím, ako je 3V DC. Tieto relé riadia vysoké výkonové záťaže, ich rýchlosť spínania je vyššia v porovnaní s mechanickými relé. Počas prepínania negeneruje žiadny zvuk, pretože v relé nie je žiadny mechanický komponent.

Hlavným zámerom tohto rozhrania je merať izbovú teplotu a zapínať/vypínať klimatizáciu na základe izbovej teploty. Na to sa používa snímač teploty DHT22, ktorý je základným a lacným snímačom vlhkosti a teploty.

Medzi požadované komponenty tohto rozhrania patrí hlavne Crydom SSR, Arduino, teplotný senzor DHT22 atď. Zapojte pripojenia podľa nižšie uvedeného rozhrania.

Tento snímač využíva termistor a kapacitný snímač vlhkosti na meranie okolitej teploty. Poskytuje digitálny výstupný signál na dátovom kolíku. Tento snímač má jednu nevýhodu; nové údaje z neho získate len po každých dvoch sekundách. Teplotný senzor DHT22 je vylepšením senzora DHT11, ale rozsah vlhkosti tohto senzora DHT22 je presnejší v porovnaní s dht11.

Vo vyššie uvedenom rozhraní funguje polovodičové relé priamo z digitálnych pinov Arduina. Toto relé potrebuje 3 až 32 voltov jednosmerného prúdu na aktiváciu druhého obvodu. Na výstupnej strane môžete jednoducho pripojiť maximálnu záťaž s 240 V AC a až 40 A prúdu.

Arduino kód

Nahrajte nasledujúci kód do dosky Arduino.

#include „DHT.h“
#define DHTPIN 2 //zapojenie digitálneho pinu DHT22 k pinu Arduino
// Odkomentujte senzor, ktorý používate, používam DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Inicializácia snímača DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(“Test DHT22!”);
pinMode(7, OUTPUT); //Zapínací/vypínací kolík SSR
dht.begin(); //Spustenie činnosti snímača
}
void loop() {
oneskorenie (2000); //2 sekundové oneskorenie
// Čítanie teploty alebo vlhkosti trvá asi 250 milisekúnd!
// Údaje zo snímača môžu byť tiež „staré“ až 2 sekundy (je to veľmi pomalý snímač)
// Čítanie teploty ako Celzia (predvolené)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Teplota: “);
Serial.print(t); //Tlač teploty na sériovom monitore
Serial.print(” *C “);
if(t<=22){ //Teplota nižšia ako 22 *C vypnutie AC (klimatizácie)
digitalWrite(7, LOW);
}
if(t>=23){ //Teplota vyššia ako 22 *C zapnite AC (klimatizáciu)
digitalWrite(7, HIGH);
}
}

Vo vyššie uvedenom kóde Arduino je knižnica snímača teploty DHT zahrnutá ako prvá. Táto knižnica je platná najmä pre rôzne teplotné senzory ako DHT11, DHT21 & DHT22, takže môžeme použiť tieto tri senzory s podobnou knižnicou.

Tu sa klimatizácia zapína/vypína pri teplote v stupňoch Celzia. Ak je teplota v miestnosti nižšia ako 22 stupňov Celzia, relé sa vypne a ak sa teplota v miestnosti zvýši, relé sa zapne a automaticky zapne striedavý prúd. Medzi každým odčítaním je dvojsekundové oneskorenie, aby ste sa uistili, že snímač teploty aktualizoval alebo neaktualizoval údaj, ktorý nie je rovnaký ako pred odčítaním.

Tu je hlavnou nevýhodou vždy, keď sa teplota v miestnosti zvýši na 30 stupňov Celzia, relé sa zahreje. Takže chladič musí byť nainštalovaný s relé.

Statické relé vs elektromagnetické relé

Rozdiel medzi statickým relé a elektromagnetickým relé zahŕňa nasledovné.

Výhody a nevýhody

The výhody statického relé zahŕňajú nasledujúce.

• Tieto relé spotrebujú oveľa menej energie.
• Toto relé poskytuje veľmi rýchlu odozvu, vysokú spoľahlivosť, presnosť a dlhú životnosť a je odolné voči nárazom.
• Nezahŕňa žiadne problémy so skladovaním tepla
• Tento typ relé zosilňuje i/p signál, čo zvyšuje ich citlivosť.
• Možnosť nechceného zakopnutia je menšia.
• Tieto relé majú maximálnu odolnosť voči nárazom, takže môžu ľahko fungovať v oblastiach náchylných na zemetrasenia.
• Vyžaduje si menšiu údržbu.
• Má veľmi rýchlu odozvu.
• Tieto typy relé poskytujú odolnosť voči nárazom a vibráciám.
• Má veľmi rýchly čas resetovania.
• Funguje mimoriadne dlho
• Spotrebuje veľmi menej energie a čerpá energiu zo sekundárneho jednosmerného zdroja

The nevýhody statických relé zahŕňajú nasledujúce.

• Komponenty použité v tomto relé sú extrémne citlivé na elektrostatické výboje, čo znamená neočakávané toky elektrónov medzi nabitými predmetmi. Preto je potrebná špeciálna údržba komponentov, aby neovplyvňovala elektrostatické výboje.
• Toto relé je ľahko ovplyvnené vysokonapäťovými rázmi. Preto je potrebné prijať opatrenia, aby nedošlo k poškodeniu počas napäťových špičiek.
• Fungovanie relé závisí hlavne od použitých komponentov v obvode.
• Toto relé má menšiu kapacitu preťaženia.
• V porovnaní s elektromagnetickým relé je toto relé mimoriadne nákladné.
• Táto konštrukcia relé je jednoducho ovplyvnená okolitým rušením.
• Tie reagujú na prechodné napätie.
• Charakteristiky polovodičových zariadení, ako sú diódy, tranzistory atď. používané v týchto relé, sa menia teplotou a starnutím.
• Spoľahlivosť týchto relé závisí hlavne od množstva malých komponentov a ich pripojení.
• Tieto relé majú menšiu kapacitu krátkodobého preťaženia v porovnaní s elektromechanickými relé.
• Prevádzka tohto relé môže byť jednoducho ovplyvnená starnutím komponentov.
• Táto prevádzková rýchlosť relé je obmedzená mechanickou zotrvačnosťou komponentu.
• Tieto nie sú použiteľné na komerčné účely.

Aplikácie

The aplikácie statického relé zahŕňajú nasledujúce.

• Tieto relé sú široko používané vo veľmi vysokorýchlostných ochranných systémoch prenosových vedení EHV-AC s dištančnou ochranou.
• Používajú sa aj v systémoch zemnej ochrany a nadprúdovej ochrany.
• Používajú sa na ochranu dlhých a stredných prevodov.
• Používa sa na stráženie paralelných podávačov.
• Poskytuje záložnú bezpečnosť jednotke.
• Používajú sa vo vzájomne prepojených a T-spojených vedeniach.

Ide teda o všetko prehľad statického relé - práca s aplikáciami. Tieto relé sa tiež nazývajú polovodičové spínače, ktoré sa používajú na ovládanie záťaže zapínaním a vypínaním po privedení vonkajšieho napätia na vstupné svorky zariadenia. Tieto relé sú polovodičové zariadenia, ktoré využívajú polovodičové elektrické vlastnosti, ako sú MOSFET, tranzistory a TRIAC na vykonávanie operácií spínania vstupov a výstupov. Tu je otázka pre vás, čo je elektromagnetické relé?