Въведение - Релета и контактори

Реле и контактор: разлики

Полупроводниковите релета (на англ. SSR – Solid State Relay) са компоненти, предназначени за управление на токовото натоварване чрез полупроводник, управляван от изолиран електронен кръг. Галваничната изолация се осъществява чрез оптоелектронен елемент като диод, излъчващ инфрачервено лъчение, фотодиод, фототранзистор, фототиристор или фототриак. В състояние на покой на релето, когато през LED диода в входния кръг не протича ток, оптоелектронният елемент остава изключен и неговото заместващо съпротивление е много голямо. След активиране на диода се извършва облъчване на фотоелемента и той започва да провежда, включвайки натоварващия кръг. Това решение позволява значително увеличаване на честотата на изключване, елиминира явлението на електрическа дъга и позволява постигане на дълготрайност от порядъка на 10⁹ .

Блокова схема на полупроводниково реле

Включване на реле, в зависимост от типа, може да се осъществи чрез подаване на постоянен ток (от 3V до 32V) или променлив ток (от 90V до 280V при 50Hz) към входната верига. Съществува също възможност за задействане на релето чрез ток. В зависимост от предназначението се изграждат за включване на постоянни и променливи токове. Произвеждат се също трифазни релета, използвани например за включване на електрически трифазни двигатели.

Какви са видовете и приложенията на релето?

Различаваме релета:

Релета, включващи в „нула“ на напрежението – проводимостта настъпва в момента на преминаване на захранващото напрежение през нула. Благодарение на това решение то нараства постепенно, без да причинява радиоелектрически смущения. Използват се за управление на товари с индуктивен и резистивен характер (нагревателни елементи, крушки).
Релета, включващи „незабавно“ – моментът на включване настъпва веднага след подаване на управляващото напрежение. Този вид управление е предназначен за решения, където се изисква кратко време за реакция.
Релета, включващи в „пик“ на напрежението - задействането на релето настъпва в момента на достигане на захранващото напрежение до пиковата стойност. Използват се при силно индуктивни товари (трансформатори).
Релета, включващи аналогово – управлявани с аналогов сигнал (0-10V DC или 4-20mA DC). Използвани за плавно управление на интензитета на светлината, отоплението и т.н.

Какви параметри характеризират полупроводниковите релета?

Входна верига

• диапазон на управляващото напрежение – диапазон на напреженията, приложени към входа, при които релето остава включено (напр.: 3-32VDC, 9-280VAC),
• диапазон на входния ток – определя максималния входен ток за състоянието на включване и изключване на релето,
• време за включване и изключване – времето, което изтича от момента на подаване/отключване на управляващия сигнал до пълното включване/изключване на релето.

Изходна верига

• диапазон на напрежението на натоварване – диапазон на напреженията, приложени към изходните клеми,
• максимално напрежение – максималната допустима стойност на пренапрежение в захранващата мрежа, която не причинява повреда на релето,
• ток на натоварване – максималната допустима стойност на тока, протичащ в изходната верига,
• максимален неповтарящ се ток на претоварване – максималната стойност на импулсния ток с продължителност на една половина на синусоида,
• максимална I² t – стойност на интеграла на Жул, използвана при избора на предпазители.

Експлоатационни параметри

• напрежение на изолация – ефективната стойност на напрежението на захранващата мрежа, което може да възникне между входните и изходните клеми на релето,
• съпротивление на изолация – минималната стойност на съпротивлението, измерено с помощта на постоянен ток с напрежение 500V,
• капацитет между входа и изхода – измерен между входните и изходните клеми,
• температурен диапазон на околната среда по време на работа.

Охлаждане на релето

Животът на полупроводниковите релета е практически неограничен, при условие че са правилно охладени. Затова трябва да се обърне специално внимание на избора на радиатор, да се използва термопроводяща паста и да се осигури подходяща циркулация на въздуха. Добро решение е монтирането на релето с радиатор на DIN шина, оставяйки свободно пространство около него.

Защита на релето

Друго важно нещо е защитата от последствията на късо съединение или претоварване. Забавените предпазители не са в състояние да защитят полупроводниковите релета, затова за подходяща защита трябва да се използват ултрабързи предпазители, чиято стойност на интеграла на Жул е по-малка от стойността на интеграла на полупроводника. За пълна защита на релето трябва да се включи варистор на изхода, който служи за защита от пренапрежение.

Какъв е принципът на действие на електромагнитните релета?

Принцип на действие на електромагнитните релетае подобна на принципа на действие на електромагнитен контактор. Контактите на релетата имат сравнително малка товароносимост на тока, от порядъка на няколко ампера. Поради това релето е оборудвано със значително по-малък електромагнит от контактора, а контактите нямат допълнителни устройства за гасене на дъгата.

Размерите на релето са по-малки от размерите на контактора, докато издръжливостта на релето е много висока и достига до няколко десетки милиона свързвания. Релетата в зависимост от предназначението си имат една или много двойки контакти. Те могат да работят под влияние на промени в интензитета на тока, напрежението, посоката на тока, честотата, фазовото изместване и т.н. Принципът на действие на релето се обяснява с рисунка:

Протичането на ток през намотката на бобината предизвиква привличане на котвата. След привличането на котвата се затварят контактите: (1), (2), (3) и се отварят разединителните (4). След изключване на напрежението и падането на котвата се отварят контактите: (1),(2),(3) и се затварят разединителните (4). В най-често срещаните конструктивни решения на релетата напрежението на бобината е 230VAC или 24VDC, работният ток на контактите - от 1 до 10A, броят на контактите – от една до четири двойки превключващи.

Какво е контактор?

Контакторът е превключвател, чиито работни контакти се затварят с помощта на електромагнит и се поддържат в това състояние, докато напрежението на бобината е достатъчно високо. След прекъсване на веригата на електромагнитната бобина котвата пада (под въздействието на пружина) и работните контакти се отварят.

Структура на контактора

Действие и структура на контактораподобна е на конструкцията и действието на електромагнитните релета. Разликата е в това, че контакторите служат за свързване на главни вериги (напр. двигатели), докато електромагнитните релета са предназначени за свързване на помощни вериги (напр. управляващи, сигнални). Контакторите освен главните контакти могат да имат няколко помощни контакта, служащи за сигнализация или блокировка. Принципът на действие на контактора се обяснява с рисунка:

Под въздействието на тока, преминаващ през бобината на контактора S, се създава сила, която привлича котвата K, което води до затваряне на главните контакти Z1, Z2, Z3 и помощните z1, z2. Контакторите са предназначени основно за дистанционно свързване на трифазни вериги на променлив ток при условия, определени от категорията на използване AC3 и AC4 (свързване на клетъчни двигатели). Те могат да се използват и за свързване на пръстенови двигатели (категория AC2) или нагревателни устройства (категория AC1).

Освен контактори за променлив ток, са налични и контактори за постоянен ток. Те имат електромагнитно или пневматично задвижване, като както електромагнитите, така и електромагнитните клапани се управляват с постоянен ток. Основните приложения на тези контактори са железопътната, трамвайната и акумулаторната тяга (колички).

Контакторите, предлагани от фирма DACPOL, са налични за бобини AC в диапазон на мощност от 1,5 до 238kW и за бобини DC в диапазон на мощност от 2,2 до 11kW. Оборудването включва широк асортимент от помощни контакти и забавени релета с клеми, интерфейсни модули и RC елементи. Опционално могат да се монтират и термични релета за защита на електрически двигатели.