Твердотельные реле NCR INDUSTRIAL

Твердотельные реле (SSR – solid state relay) являются аналогом классического электромагнитного реле и выполняет те же функции, то есть управляют силовой нагрузкой посредством воздействия управляющего сигнала небольшой мощности.
В отличие от электромагнитных реле, имеющих в своем составе катушку, магнитную систему и механические компоненты, воздействующие на контактную систему, твердотельные реле не имеют подвижных элементов, а используют вместо этого электрические и оптические свойства полупроводниковых приборов. Именно благодаря отсутствию механических компонентов твердотельные реле не подвержены износу и имеют значительно больший ресурс срабатываний по сравнению с классическими электромагнитными реле.

Структурно любое твердотельное реле состоит из 3 частей:

• Входной цепи, состоящей из схемы управления и источника света – светодиода;
• Оптической системы, обеспечивающей передачу светового потока на фотоприемник;
• И исполнительной части, состоящей из схемы управления с фотоприемником и силовых ключевых компонентов.

Входные цепи SSR

Входная цепь твердотельного реле состоит из, как правило, инфракрасного светодиода и токозадающих элементов. См. Рисунок 1.

Рис. 1 Входная цепь SSR с управлением постоянным током

Для реле, управляемых переменным током, входная цепь содержит выпрямитель и сглаживающий конденсатор. См. рисунок 2.

Рис. 2 Входная цепь SSR с управлением переменным током

При управлении постоянным током необходимо предусмотреть меры защиты от обратной полярности управляющего напряжения. Необходимо помнить, что максимальное обратное напряжение светодиода составляет всего несколько вольт и подача на него отрицательного напряжения даже в 5 вольт может легко вывести его из строя.

Выходные цепи SSR

В зависимости от использования твердотельного реле для коммутации постоянного или переменного тока, выходные цепи SSR выполняются по разным схемам, при этьом большинство стандартных реле предназначены для коммутации одной цепи, что эквивалентно конфигурации контактов SPST-NO (один полюс, одно направление, нормально разомкнутое) обычного электромагнитного реле.
Выходная цепь состоит из силовых ключей и схемы управления. В реле, коммутирующем постоянный ток в качестве ключей, используются биполярные транзисторы, транзисторы Дарлингтона или полевые транзисторы. В реле переменного тока применяются симисторы, пары включенных встречно тиристоров, либо диодно-тиристорные мосты. Схемы построения выходных каскадов показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. Выходные цепи SSR постоянного тока (а) и переменного тока (б, в, г)

Выходные цепи SSR построены таким образом, что переключение происходит в момент, когда кривая напряжения проходит через ноль, что имеет большое значение, особенно при коммутации индуктивной нагрузки. Трехфазное реле соответственно содержит 3 выходных цепи.

Так как взаимодействие входной и выходной цепей осуществляется только через луч света, то цепи являются абсолютно гальванически развязанными, как и в случае применения классических электромагнитных реле.

Основные достоинства и недостатки твердотельных реле по сравнению с электромагнитными.

Достоинства твердотельных реле:

• Меньшие габариты;
• Более высокое быстродействие;
• Большой ресурс;
• Отсутствие дребезга контактов;
• Беззвучность работы;
• Отсутствие искрения, что дает возможность применять SSR во взрывоопасных средах;
• Меньшая чувствительность к внешних вибрациям, ударам, магнитным полям.

Однако в связи с применением в качестве коммутирующих компонентов полупроводниковых элементов твердотельные реле имеют и свои недостатки.

• Сопротивление ключа в открытом состоянии хоть и мало, но имеет конечную величину, поэтому происходит нагрев реле, что при больших токах нагрузкиможет потребовать применения элементов охлаждения
• Наличие тока утечки в закрытом состоянии, порядка нескольких микроампер
• Вольтамперная характеристика ключа имеет выраженно нелинейный вид, что приводит к искажению формы тока в нагрузке.

Промэлектроника производит поставку твердотельных реле (SSR) производства NCR INDUSTRIAL CO., LTD.
Новое поступление SSR приведено в таблице: