古典的なスターターとコンタクターは徐々に過去のものになりつつあります。カーエレクトロニクス、家庭用電化製品、産業用オートメーションでの位置は、可動部品のない半導体デバイスであるソリッドステートリレーによって占められています。
デバイスにはさまざまな設計と配線図があり、それらのアプリケーション分野が依存しています。デバイスを使用する前に、デバイスの動作原理を理解し、さまざまなタイプのリレーの動作と接続の機能について学ぶ必要があります。これらの質問への回答は、記事で詳しく説明されています。
ソリッドステートリレーデバイス
最新のソリッドステートリレー(TTR)は、モジュール式の半導体デバイスであり、電力用電気スイッチです。
これらのデバイスの主要な動作ノードは、トライアック、サイリスタ、またはトランジスタで表されます。 TTRには可動部品がないため、電気機械式リレーとは異なります。
ソリッドステートリレーのサイズは、最大許容負荷と、熱伝達および対流を通じて熱を除去する能力に大きく依存します(+)
これらのデバイスの内部構造は、調整可能な負荷のタイプと電気回路によって大きく異なります。
最も単純なソリッドステートリレーには、次のノードが含まれます。
- ヒューズ付き入力ノード。
- トリガーチェーン;
- 光学(ガルバニック)絶縁;
- スイッチングノード;
- 保護回路;
- 負荷へのノード出力。
入力ノードTTRは、直列接続された抵抗を備えた1次回路です。この回路のヒューズはオプションです。入力ノードのタスクは、制御信号を受け入れ、コマンドを負荷切り替えスイッチに送信することです。
交流では、ガルバニック絶縁を使用して、制御装置と主回路を分離します。リレー動作の原理は、そのデバイスに大きく依存します。入力信号の処理を担当するトリガー回路は、光学絶縁ユニットに含まれるか、個別に配置されます。
保護ユニットは、過負荷やエラーを防止します。これは、デバイスが故障した場合、接続された機器も故障する可能性があるためです。
ソリッドステートリレーの主な目的は、弱い制御信号を使用して電気ネットワークを開閉することです。電気機械的アナログとは異なり、それらはよりコンパクトな形状をしており、動作中に特徴的なクリック音を発生させません。
TTRの動作原理
ソリッドステートリレーの操作は非常に簡単です。ほとんどのTTRは、20〜480 Vのネットワークで自動化を制御するように設計されています。
光学的絶縁により、最小電力の制御信号を作成できます。これは、自律型電源から動作するセンサーにとって非常に重要です(+)
クラシックバージョンでは、スイッチ回路の2つの接点と2つの制御線がデバイスケースに含まれています。それらの数は、接続されたフェーズの数の増加に伴って変化する可能性があります。制御回路内の電圧の存在に応じて、主負荷は半導体素子によってオンまたはオフになります。
ソリッドステートリレーの特徴は、無限の抵抗の存在です。電気機械デバイスの接点が完全に切断されている場合、半導体では、半導体材料の特性によって回路内に電流が流れないことが保証されます。
したがって、高電圧では、小さな漏れ電流が発生し、接続された機器の動作に悪影響を与える可能性があります。
ソリッドステートリレーの分類
リレーの範囲は多様であるため、特定の自動回路のニーズに応じて、それらの設計機能は大きく異なる可能性があります。 TTRは、接続されている相の数、動作電流のタイプ、設計機能、および制御回路のタイプに従って分類されます。
接続されている相の数によって
ソリッドステートリレーは、家電製品の一部として、および動作電圧380 Vの産業オートメーションで使用されます。
したがって、これらの半導体デバイスは、フェーズの数に応じて、次のように分類されます。
- 単相;
- 3相。
単相TTR 10-100または100-500 Aの電流での作業を可能にします。それらの制御はアナログ信号を使用して実行されます。
機器を設置するときに正しく接続できるように、三相リレーにはさまざまな色のワイヤーを接続することをお勧めします
三相ソリッドステートリレー 10〜120 Aの範囲の電流を流すことができます。これらのデバイスには、可逆動作原理が含まれており、複数の電気回路の調整の信頼性を同時に保証します。
三相SSRは、誘導電動機を提供するためによく使用されます。彼の制御回路には、突入電流が高いため、高速ヒューズが必ず含まれています。
動作電流の種類別
ソリッドステートリレーは、構成または再プログラムすることができないため、特定の範囲の主電源の電気パラメータでのみ適切に動作できます。
ニーズに応じて、TTRは次の2種類の電流の電気回路によって制御できます。
- 永久;
- 変数。
同様に、アクティブ負荷電圧のタイプによってTTRを分類できます。家電製品のほとんどのリレーは、可変パラメーターで動作します。
世界のどの国でも直流は主な電力源として使用されていないため、このタイプのリレーは適用範囲が狭い
制御電流が一定のデバイスは、信頼性が高く、レギュレーションに3〜32 Vの電圧を使用し、特性を大幅に変更せずに広い温度範囲(-30 .. + 70°C)に耐えます。
交流で調整されるリレーは、制御電圧が3〜32 Vまたは70〜280 Vです。これらのリレーは、電磁干渉が低く、応答速度が速いという特徴があります。
設計上の特徴
ソリッドステートリレーは、アパートの一般的な電気パネルに取り付けられることが多いため、多くのモデルには、DINレールに取り付けるための取り付けブロックがあります。
さらに、TTRと支持面の間に特別なラジエーターがあります。それらは、そのパフォーマンスを維持しながら、高負荷でデバイスを冷却することを可能にします。
リレーは、主に特殊なブラケットを介してDINレールに取り付けられます。これには、追加の機能もあります。デバイスの動作中に余分な熱を取り除きます
リレーとラジエーターの間には、接触面積を増やして熱伝達を高めるサーマルペーストの層を付けることをお勧めします。通常のネジで壁に固定するために設計されたTTRもあります。
制御スキームのタイプ別
調整可能なリレー技術の動作原理が常にその瞬間的な動作を必要とするわけではありません。
したがって、メーカーはさまざまな分野で使用されるいくつかのTTR制御方式を開発しました。
- ゼロ制御。ソリッドステートリレーを制御するこのオプションは、電圧値が0の場合にのみ動作することを前提としています。これは、容量性、抵抗性(ヒーター)および弱い誘導性(トランス)の負荷を持つデバイスで使用されます。
- インスタント。制御信号を加えた時に鋭いリレー動作が必要な場合に使用します。
- 段階。制御電流のパラメータを変更することにより、出力電圧のレギュレーションを想定しています。暖房や照明の度合いをスムーズに変えるために使用します。
ソリッドステートリレーは、他の多くのそれほど重要ではないパラメーターが異なります。したがって、TTRを購入する際には、最適な調整装置を購入するために、接続されている機器の操作方法を理解することが重要です。
リレーには頻繁な過負荷ですぐに消費される動作リソースがあるため、パワーリザーブを提供する必要があります。
TTRの利点と欠点
ソリッドステートリレーは、従来のスターターやコンタクターを市場から排除するのに無駄ではありません。これらの半導体デバイスは、電気機械式の製品に比べて多くの利点があり、消費者はそれらを選択します。
マイクロサーキット用のリレーはコンパクトなサイズで、最大送信電流によって非常に制限されます。彼らは主に特別な足をはんだ付けすることによって固定されています
これらの利点は次のとおりです。
- 低消費電力(90%削減)。
- 限られたスペースにデバイスを取り付けるためのコンパクトな寸法。
- 高い起動およびシャットダウン速度
- 動作ノイズが低減され、電気機械式リレーに特有のクリック音はありません。
- メンテナンスは必要ありません。
- 何億もの操作のリソースのおかげで長い耐用年数。
- 電子部品の改造には幅広い可能性があるため、TTRの適用範囲は広がっています。
- 動作時の電磁干渉の欠如。
- 機械的衝撃による接点の破損は除外されます。
- 制御回路とスイッチング回路の間の直接的な物理的接触の欠如。
- 負荷を調整する機能。
- 過負荷から保護する自動回路のパルスTTR内の存在。
- 爆発性雰囲気での使用の可能性。
ソリッドステートリレーの示されている利点は、機器の通常の動作には必ずしも十分ではありません。そのため、電気機械式接触器はまだ完全に置き換えられていません。
強力なソリッドステートリレーを安定して動作させるには、効果的な熱放散が重要です。高温では負荷電圧が急激に歪むためです(+)
TTRには、多くの場合に使用できないという欠点もあります。
マイナスは次のとおりです。
- 0.5 kVを超える電圧を持つほとんどのデバイスの無力。
- 高価。
- 特に電気モーターの始動回路での高電流に対する感度。
- 高湿度条件での使用に関する制限。
- 30°C未満の霜および70°Cを超える熱でのパフォーマンスの重大な低下。
- コンパクトなケースは、安定した高負荷でデバイスを過度に加熱します。これには、特別なパッシブまたはアクティブ冷却デバイスの使用が必要です。
- 短絡時の加熱からデバイスを溶かす能力。
- リレーが閉じた状態の微小電流は、機器の動作にとって非常に重要です。たとえば、プラグインされた蛍光灯が断続的に点滅する場合があります。
したがって、ソリッドステートリレーには特定のアプリケーションがあります。高電圧産業機器の回路では、半導体材料の不完全な物理的特性のために、その使用が大幅に制限されています。
しかし、家電製品や自動車産業では、TTRはその肯定的な特性のために強い地位を占めています。
可能な配線図
ソリッドステートリレーの接続方式は非常に多様です。各電気回路は、接続された負荷の機能に基づいて構築されています。追加のヒューズ、コントローラー、制御デバイスを回路に追加できます。
デバイス内の制御回路と負荷が重複しないという事実により、それらの電気的特性は任意のパラメーターによって異なる可能性があります(+)
次に、最も単純で一般的なTTR接続方式を示します。
- 通常オープン。
- 接続回路付き;
- 通常は閉じています。
- 3相;
- 可逆。
ノーマルオープン(オープン)回路 -リレー、制御信号の存在下で励磁される負荷。つまり、入力3と4がオフになると、接続されている機器はオフになります。
リレーを購入する前に、接続されている機器が正しく動作するように、必要な初期状態のタイプ(クローズまたはオープン)を判別する必要があります(+)
通常閉回路 -リレーとは、制御信号がない場合に通電される負荷を意味します。つまり、接続されている機器は、入力3と4がオフの状態で動作しています。
制御電圧と負荷電圧が同じであるソリッドステートリレー接続方式があります。この方法は、DCおよびACネットワークでの作業に同時に使用できます。
三相リレー わずかに異なる原則によって接続されています。連絡先は、オプション「スター」、「三角形」、または「ニュートラル付きスター」で接続できます。
三相リレー接続方式の選択は、負荷としてそれに接続されている機器の動作の特徴に大きく依存します
ソリッドステートリバースリレー 対応するモードの電気モーターに適用されます。それらは三相バージョンで製造され、2つの制御ループを含みます。
リレーが接点の接続の極性を監視することが重要である場合、マーキングは常に位相とゼロを接続する場所を示します
TTRを紙に事前に描画した後、電気回路を組み立てるだけで十分です。不適切に接続されたデバイスは、短絡によって故障する可能性があるためです。
デバイスの活用
ソリッドステートリレーの使用範囲は非常に広範囲です。高い信頼性と定期的なメンテナンスの必要性がないため、手の届きにくい場所に設置されます。
多くのリレーでは、制御ループのワイヤーを接続するには極性が必要です。極性は、機器の設置時に考慮する必要があります
TTRの主な適用分野は次のとおりです。
- 発熱体を使用した体温調節システム;
- 技術プロセスにおいて安定した温度を維持すること。
- 変圧器運転制御;
- 照明調整;
- モーションセンサー、照明、街路照明用の光センサーなどの図。
- 電気モーター制御;
- 無停電電源装置。
家庭用電化製品の自動化の増加に伴い、ソリッドステートリレーはより広く普及し、半導体技術の開発は常にそのアプリケーションの新しい領域を切り開いています。
必要に応じて、ご自分でリレーを組み立てることができます。詳細な手順はこの記事に記載されています。
提示されたビデオは、ソリッドステートリレーの動作をよりよく理解し、それらの接続方法を知るのに役立ちます。
シンプルなソリッドステートリレーの動作の実際のデモ:
ソリッドステートリレーの動作の種類と特徴の分析:
TTRの動作と加熱の程度のテスト:
ほとんどの人が、ソリッドステートリレーとセンサーから電気回路を取り付けることができます。
ただし、不適切な接続は感電や短絡を引き起こす可能性があるため、作業回路の計画には電気工学の基本的な知識が必要です。しかし、正しい行動の結果として、あなたは日常生活の中で多くの有用なデバイスを手に入れることができます。
補足事項、またはソリッドステートリレーの接続と使用について質問がありますか?出版物にコメントを残したり、ディスカッションに参加したり、そのようなデバイスを使用して自分の体験を共有したりできます。お問い合わせフォームは下のブロックにあります。