Рекомендації щодо вибору твердотільних реле та особливості експлуатації, Компоненти промислові
| Твердотельне реле - це клас сучасних модульних напівпровідникових приладів, виконаних за гібридною технологією, що містять у своєму складі потужні силові ключі на симисторних, тиристорних чи транзисторних структурах. Вони з успіхом використовуються для заміни традиційних електромагнітних реле, контакторів та пускачів. Твердотілі реле забезпечують найбільш надійний метод комутації ланцюгів. |
Способи комутації твердотільних реле:
1.Управління з комутацій при переході струму через нуль
Переваги цього методу комутації полягає у відсутності перешкод, що створюються при включенні. Недоліками є переривання вихідного сигналу і неможливість використання високоіндуктивних навантажень. Основне застосування цього виду комутації підходить для резистивного навантаження (системи контролю та управління нагріванням). Так само застосовують на ємнісні та слабоіндуктивні навантаження.
2.Фазове управління
Переваги фазового методу регулювання полягає в безперервності та плавності регулювання. Цей метод дозволяє регулювати величину напруги на виході (регулятор потужності). Недоліком є перешкод при перемиканні. Застосовується для резистивних (системи управління нагріванням), змінне резистивне навантаження (інфрачервоні випромінювачі) та індуктивних навантажень (трансформатори).
Струм і характер навантаження
Одним із найважливіших параметрів для вибору реле є струм навантаження. Для надійної та тривалої експлуатації необхідно вибирати реле із запасом струму, але при цьому треба враховувати і пускові струми, т.к. реле здатне витримувати 10-тикратне навантаження струмом лише протягом короткого часу (10мс). Так при роботі на активне навантаження (нагрівач) номінальний струм реле повинен бути на 30-40% більше номінального струму навантаження, а при роботі на індуктивне навантаження (електродвигун) необхідно враховувати пусковий струм і запас струму повинен бути збільшений у 6-10 разів.
Приклади запасу струму для різних типів навантаження
- активне навантаження (ТЕНи) - запас 30-40%
- асинхронні електродвигуни – 6…10 кратний запас струму
- лампи розжарювання – 8…12 кратний запас струму
- котушки електромагнітних реле – 4…10кратний запас струму
Розрахунок струму реле при активному навантаженні:
| Однофазне навантаження | Трифазне навантаження |
 |  |
| Іреле = Pнагр / UP нагр = 5кВт, U = 220В |
Враховуючи необхідний запас струму
вибираємо реле на 40А.
Iреле = 27000 / (380 x 1,732) = 41,02А
З урахуванням запасу струму вибираємо
реле на 60А.
Охолодження
Ще одним важливим фактором для надійної роботи твердотільних реле є його робоча температура. p align="justify"> При роботі твердотільного реле на силових елементах виділяється велика кількість тепла, яке необхідно відводити за допомогою радіаторів охолодження.
Виділення тепла спричинене електричними втратами на силових елементах реле. Заявлений номінальний струм реле здатні комутувати за його температури не більше 40°С. При збільшенні температури реле знижується його пропускна здатність із розрахунку 20-25% на кожні 10°С. При температурі приблизно 80°С його пропускна здатність струму зводиться до нуля і як наслідок релевиходить із ладу.
На температурний режим реле можуть впливати багато факторів: місце установки, температура навколишнього середовища, циркуляція повітря, навантаження на твердотільному реле та ін. більшого розміру, зробити примусове охолодження (встановити вентилятор).
Захист
- Твердотілі реле мають вбудований RC-ланцюг для захисту від помилкового включення при використанні на індуктивному навантаженні.
- Для захисту від короткочасного перенапруги з боку навантаження необхідно використовувати варистори. Вони підбираються з величини коммутируемого напруги Uвар=1,6 – 2Uком.
- Для захисту від перевантаження струмом необхідно використовувати швидкодіючі напівпровідникові запобіжники. Підбираються з урахуванням величини номінального токарелі Iпр = 1 - 1,3 Iном. реле. Це найефективніший спосіб захистити реле від перевантаження струмом. Т.к. реле здатне витримувати лише короткочасне (10мс) перевантаження, то використання автоматів захисту не врятує від виходу з ладу.
- Для коректної роботи твердотільного реле на маленькі струми навантаження необхідно встановлювати шунтуючий опір паралельно до навантаження.
Приклади застосування
Основне застосування твердотільних реле знаходять у системах управління нагріванням. Твердотільні реле ZD3, VD, LA найчастіше застосовують у технологічних процесах, де потрібна підтримка температури з великою точністю (ПІД, Fuzzy режим). При цьому реле VD, LA забезпечуватимуть плавне регулювання за рахунок фазового методу управління.
Твердотільні реле ZA2 частіше застосовують у системах, де не потрібна висока точність підтримання температури (двопозиційний режим).
Твердотілі реле VA (управління потенціометром) застосовують для ручного регулювання потужності на навантаженні. Таким реле можна відрегулювати потужність ТЕНу або ІЧ-випромінювача, відрегулювати яскравість свічення лампи розжарювання.
Дотримуючись певних умов твердотільні реле можна використовувати для пуску асинхронних двигунів. Необхідно враховувати пускові струми двигуна і підбирати реле з багаторазовим запасом по струму. Застосовувати заходи щодо додаткового відведення тепла. Для захисту реле від короткочасних перенапруг використовуйте варистори, а для захисту від перевантаження струмом швидкодіючі запобіжники.
Можна організувати керування групою реле від джерела живлення. В даному випадку необхідно підібрати джерело з достатньою потужністю для включення всієї групи реле. При цьому можна залишити можливість увімкнення-вимкнення окремого реле для керування необхідною зоною.