Ce este un releu static: lucru și aplicațiile sale

În stare solidă releu sau releu static a fost lansat pentru prima dată în anul 1960. După cum sugerează și numele, termenul static în releul static implică faptul că acest releu nu are părți mobile în el. În comparație cu un releu electromecanic, durata de viață a acestui releu este mai lungă și viteza de răspuns este mai rapidă. Aceste relee au fost proiectate ca dispozitive semiconductoare care includ circuite integrate , tranzistori, microprocesoare mici, condensatoare, etc. Deci acestea tipuri de relee înlocuiți aproape toate funcțiile care erau îndeplinite anterior printr-un releu electromecanic. Acest articol discută o prezentare generală a unui releu static – lucrul cu aplicații.

Ce este un releu static?

Un comutator acționat electric care nu are părți în mișcare este cunoscut sub numele de releu static. În acest tip de releu, ieșirea este pur și simplu obținută prin componentele staționare, cum ar fi magnetice și circuite electronice . Releele statice sunt comparate cu releele de tip electromecanic deoarece aceste relee utilizează părți mobile pentru a efectua o acțiune de comutare. Dar ambele relee sunt folosite pentru a controla circuitele electrice folosind un comutator care este deschis sau închis pe baza unei intrări electrice.

Aceste tipuri de relee sunt concepute în principal pentru a îndeplini funcții similare folosind controlul circuitelor electronice, așa cum o realizează un releu electromecanic folosind elemente sau părți mobile. Un releu static depinde în principal de designul microprocesoarelor, circuitelor analogice cu stare solidă sau circuitelor logice digitale.

Diagrama bloc de releu static

Schema bloc a releului static este prezentată mai jos. Componentele releului static din această diagramă bloc includ în principal un redresor, un amplificator, o unitate o/p și un circuit de măsurare a releului. Aici, circuitul de măsurare al releului include detectoare de nivel, poarta logică și comparatoare precum amplitudinea și faza.

În schema bloc de mai sus, linia de transmisie este pur și simplu conectată la transformatorul de curent (CT) sau transformator de potențial (PT) astfel încât linia de transmisie să furnizeze intrarea către CT/PT.

Ieșirea lui transformator de curent este dat ca intrare la redresor care rectifică semnalul de intrare AC în semnalul DC. Acest semnal DC este transmis unității de măsură a unui releu.

Releul unității de măsură efectuează cea mai semnificativă acțiune necesară în cadrul sistemului de relee static prin detectarea nivelului semnalului de intrare în detectoarele de nivel și evaluând magnitudinea și faza semnalului în comparatoare pentru a efectua operațiunile porții logice.

În acest releu sunt utilizate două tipuri de comparatoare de amplitudine și de fază. Funcția principală a comparatorului de amplitudine este de a compara mărimea semnalului de intrare, în timp ce comparatorul de fază este utilizat pentru a compara variația de fază a cantității de intrare.

Unitatea de măsurare a releului o/p este dată amplificatorului, astfel încât acesta să amplifice mărimea semnalului și să-l transmită dispozitivului o/p. Deci, acest dispozitiv va întări bobina de declanșare astfel încât să declanșeze CB (întrerupătorul de circuit).

Pentru funcționarea amplificatorului, unitatea de măsură a releului și dispozitivul o/p necesită o sursă suplimentară de curent continuu. Deci acesta este principalul dezavantaj al acestui releu static.

Principiul de funcționare al releului static

Funcționarea releului static este, în primul rând, transformatorul de curent/transformatorul de potențial primește semnalul de tensiune/curent de intrare de la linia de transmisie și îl transmite redresorului. După aceea, acest redresor schimbă semnalul AC în DC și acesta este dat unității de măsură a releului.

Acum, această unitate de măsură identifică nivelul semnalului de intrare, după care compară mărimea și faza semnalului cu comparatorul disponibil în unitatea de măsură. Acest comparator compară semnalul i/p pentru a se asigura dacă semnalul este defect sau nu. După aceea, acest amplificator amplifică mărimea semnalului și îl transmite dispozitivului o/p pentru a activa bobina de declanșare pentru a declanșa întrerupătorul.

Tipuri de relee statice

Există diferite tipuri de relee statice disponibile, care sunt discutate mai jos.

• Relee electronice.
• Relee traductoare.
• Relee cu tranzistori.
• Relee punte redresoare.
• Relee cu efect Gauss.

Releu electronic

Un releu electronic este un fel de comutator electronic folosit pentru a opera contactele circuitului prin deschidere și închidere fără nicio acțiune mecanică. Deci, în acest tip de releu, metoda de retransmitere a pilotului purtătorului de curent este utilizată pentru a proteja linia de transmisie. În acest tip de releu, supapele electronice sunt utilizate în principal ca unități de măsură.

Releu traductor

Releul transductor este cunoscut și ca releu amplificator magnetic, care este foarte simplu din punct de vedere mecanic și chiar dacă unele dintre ele pot fi puțin complicate din punct de vedere electric, astfel încât acest lucru nu le schimbă fiabilitatea. Deoarece funcționarea lor depinde în mare parte de componentele staționare ale căror caracteristici sunt pur și simplu predeterminate și verificate. Astfel, sunt foarte ușor de proiectat și testat în comparație cu releele electromecanice. Întreținerea acestor relee este practic neglijabilă.

Releu tranzistor

Un releu tranzistor este cel mai utilizat releu static, unde tranzistorul din acest releu funcționează ca o triodă pentru a depăși limitările cauzate de supapele electronice. În acest releu, un tranzistor este utilizat ca dispozitiv de amplificare și dispozitiv de comutare, ceea ce îl face potrivit pentru atingerea oricărei caracteristici funcționale. În general, circuitele tranzistoare nu pot îndeplini doar funcțiile releului necesare, ci oferă și flexibilitatea necesară pentru a se potrivi diferitelor cerințe de releu.

Relee de punte redresoare

Releele de punte redresoare sunt foarte renumite datorită dezvoltării diodelor semiconductoare. Acest tip de releu include un releu de fier în mișcare polarizat și o bobină mobilă și, de asemenea, două punți redresoare. Cele mai frecvente sunt comparatoarele cu relee bazate pe punți redresoare, care pot fi aranjate fie ca comparatoare de amplitudine, fie de fază.

Relee cu efect Gauss

Unele metale, precum și rezistivitatea semiconductorilor se modifică la temperaturi mai mici odată ce sunt expuse la câmpul magnetic în relee, care este cunoscut sub numele de releu cu efect Gauss. Acest efect depinde în principal de raportul dintre adâncime și lățime și crește odată cu creșterea în acest raport. Acest efect este observat pur și simplu în unele metale la temperatura camerei, cum ar fi bismut, indiu magneto, arseniură de indiu, etc. Acest tip de releu este mai bun în comparație cu releul cu efect Hall datorită circuitului și construcției mai simple. Dar efectul gauss în cadrul releelor ​​statice este limitat din cauza costului ridicat al cristalului. Deci, curentul de polarizare nu este necesar și ieșirea este comparativ mai mare.

Cum se conectează un releu static la un microcontroler

Interfața unui releu cu stare solidă sau a unui releu static cu o placă Arduino de tip microcontroler este prezentată mai jos. Principala diferență dintre releele normale și SSR este; un releu normal este mecanic, în timp ce SSR nu este mecanic. Acest releu static utilizează mecanismul unui optocupler pentru a controla sarcinile de mare putere. Similar cu releele mecanice, aceste relee pur și simplu asigură izolarea electrică între două circuite, precum și un optoizolator funcționează ca un comutator între două circuite.

Releele statice au unele avantaje în comparație cu releele mecanice, cum ar putea fi pornite cu o tensiune DC foarte scăzută, cum ar fi 3V DC. Aceste relee controlează sarcini de mare putere, viteza de comutare este mai mare în comparație cu releele mecanice. În timpul comutării, nu generează niciun sunet, deoarece nu există nicio componentă mecanică în releu.

Intenția principală a acestei interfețe este de a măsura temperatura camerei și va porni/opri AC în funcție de temperatura camerei. Pentru aceasta, se folosește un senzor de temperatură DHT22, care este un senzor de umiditate și temperatură fundamental și ieftin.

Componentele necesare ale acestei interfețe includ în principal un Crydom SSR, Arduino, senzor de temperatură DHT22 etc. Oferiți conexiunile conform interfeței de mai jos.

Acest senzor folosește un termistor și un senzor capacitiv de umiditate pentru a măsura temperatura din jur. Oferă un semnal digital de ieșire pe pinul de date. Acest senzor are un dezavantaj; puteți obține date noi numai de la acesta după fiecare două secunde. Senzorul de temperatură DHT22 este o actualizare a senzorului DHT11, dar intervalul de umiditate al acestui senzor DHT22 este mai precis în comparație cu dht11.

În interfața de mai sus, releul cu stare solidă funcționează direct de la pinii digitali ai Arduino. Acest releu are nevoie de 3 până la 32 de volți CC pentru a activa celălalt circuit. La ieșire, puteți conecta pur și simplu o sarcină maximă cu 240 volți AC și până la 40A de curent.

Cod Arduino

Încărcați următorul cod pe placa Arduino.

#include „DHT.h”
#define DHTPIN 2 //DHT22 pin digital la conexiune pin Arduino
// Anulați comentariile senzorului pe care îl utilizați, eu folosesc DHT22
//#definiți DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#definiți DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Inițializați senzorul DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(„Test DHT22!”);
pinMode(7, OUTPUT); //SSR pornire/oprire pin
dht.begin(); //Începe funcționarea senzorului
}
void loop() {
întârziere (2000); //întârziere de 2 secunde
// Citirea temperaturii sau umidității durează aproximativ 250 de milisecunde!
// Citirile senzorului pot fi, de asemenea, „vechi” de până la 2 secunde (este un senzor foarte lent)
// Citiți temperatura ca Celsius (implicit)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print ('Temperatura: ');
Serial.print(t); //Tipărește temperatura pe monitorul serial
Serial.print(” *C “);
if(t<=22){ //Temperatura mai mică de 22 *C opriți AC (Aer condiționat)
digitalWrite(7, LOW);
}
if(t>=23){ //Temperatura mai mare de 22 *C porniți AC (Aer condiționat)
digitalWrite(7, HIGH);
}
}

În codul Arduino de mai sus, biblioteca senzorului de temperatură DHT este inclusă mai întâi. Această bibliotecă este valabilă în special pentru diferiți senzori de temperatură precum DHT11, DHT21 și DHT22, astfel încât să putem utiliza acești trei senzori cu o bibliotecă similară.

Aici, AC este pornit/oprit la temperatura centigrade. Dacă temperatura camerei este sub 22 de grade Celsius, atunci releul va fi oprit și dacă temperatura camerei crește, atunci releul va fi pornit și va face ca AC să se pornească automat. Între fiecare citire, există două secunde de întârziere pentru a vă asigura că senzorul de temperatură a actualizat citirea sau nu, ceea ce nu este la fel cu înainte de citire.

Aici principalul dezavantaj este că ori de câte ori temperatura camerei crește la 30 de grade Celsius, atunci releul se va încinge. Deci radiatorul trebuie instalat împreună cu releul.

Releu static vs releu electromagnetic

Diferența dintre releul static și releul electromagnetic include următoarele.

Avantaje și dezavantaje

The Avantajele releului static includ următoarele.

• Aceste relee consumă foarte puțină energie.
• Acest releu oferă un răspuns foarte rapid, fiabilitate ridicată, precizie și durată lungă de viață și este rezistent la șocuri.
• Nu include probleme de stocare termică
• Acest tip de releu amplifică semnalul i/p ceea ce le sporește sensibilitatea.
• Șansa de declanșare nedorită este mai mică.
• Aceste relee au o rezistență maximă la șocuri, astfel încât pot funcționa cu ușurință în regiunile predispuse la cutremur.
• Are nevoie de mai puțină întreținere.
• Are un timp de răspuns foarte rapid.
• Aceste tipuri de relee oferă rezistență la șocuri și vibrații.
• Are un timp de resetare foarte rapid.
• Funcționează pentru o perioadă extrem de lungă
• Consumă foarte puțină energie și consumă energie dintr-o sursă de curent continuu secundară

The dezavantajele releelor ​​statice includ următoarele.

• Componentele utilizate în acest releu sunt extrem de sensibile la descărcările electrostatice, ceea ce înseamnă fluxuri neașteptate de electroni între obiectele încărcate. Deci, este necesară întreținerea specială a componentelor, astfel încât să nu afecteze descărcările electrostatice.
• Acest releu este ușor afectat de supratensiuni înalte. Prin urmare, trebuie luate măsuri de precauție pentru a evita deteriorarea în timpul vârfurilor de tensiune.
• Funcționarea releului depinde în principal de componentele utilizate în circuit.
• Acest releu are o capacitate de supraîncărcare mai mică.
• În comparație cu releul electromagnetic, acest releu este extrem de costisitor.
• Această construcție a releului este pur și simplu afectată de interferența din jur.
• Acestea răspund la tranzitorii de tensiune.
• Caracteristicile dispozitivelor semiconductoare, cum ar fi diode, tranzistoare etc. utilizate în aceste relee se modifică în funcție de temperatură și de îmbătrânire.
• Fiabilitatea acestor relee depinde în principal de un număr de componente mici și de conexiunile acestora.
• Aceste relee au o capacitate mai mică de suprasarcină pe timp scurt în comparație cu releele electromecanice.
• Funcționarea acestui releu poate fi pur și simplu afectată din cauza îmbătrânirii componentelor.
• Această viteză de funcționare a releului este limitată de inerția mecanică a componentei.
• Acestea nu sunt aplicabile în scopuri comerciale.

Aplicații

The aplicații ale releului static includ următoarele.

• Aceste relee sunt utilizate pe scară largă în sistemele de protecție bazate pe viteză foarte mare a liniilor de transmisie EHV-A.C cu protecție la distanță.
• Acestea sunt, de asemenea, utilizate în sistemele de protecție împotriva defecțiunilor la pământ și la supracurent.
• Acestea sunt utilizate în protecția transmisiei lungi și medii.
• Este folosit pentru a proteja alimentatoarele paralele.
• Oferă siguranță de rezervă unității.
• Acestea sunt utilizate în liniile interconectate și T-conectate.

Astfel, despre asta este vorba o privire de ansamblu asupra unui releu static – lucrul cu aplicații. Aceste relee sunt, de asemenea, numite întrerupător cu stare solidă, care este folosit pentru a controla sarcina prin pornirea și oprirea odată ce sursa de tensiune exterioară este dată la bornele de intrare ale dispozitivului. Aceste relee sunt dispozitive semiconductoare care utilizează proprietăți electrice semiconductoare în stare solidă, cum ar fi MOSFET, tranzistori și TRIAC pentru a efectua operațiuni de comutare de intrare și ieșire. Iată o întrebare pentru tine, ce este un releu electromagnetic?