Įvadas - Relės ir kontaktoriai

Relė ir kontaktorius: skirtumai

Puslaidininkiniai relės (angl. SSR – Solid State Relay) yra komponentai, skirti valdyti srovės apkrovą naudojant puslaidininkį, valdomą atskiru elektroniniu grandynu. Galvaninė izoliacija atliekama naudojant optoelektroninį elementą, tokį kaip infraraudonųjų spindulių šviesos diodė, fotodiodas, fototranzistorius, fototiristorius arba fototriak. Relės ramybės būsenoje, kai per LED diodą įėjimo grandinėje neseka srovė, optoelektroninis elementas lieka išjungtas ir jo pakaitinė varža yra labai didelė. Įjungus diodą, fotoelementas apšviečiamas ir pradeda laiduoti, įjungdamas apkrovos grandinę. Toks sprendimas leidžia žymiai padidinti išjungimo dažnį, pašalina elektros lanko reiškinį ir leidžia pasiekti ilgaamžiškumą apie 10⁹ .

Puslaidininkinės relės blokinė schema

Relės įjungimas, priklausomai nuo tipo, gali įvykti įvedant į įėjimo grandinę nuolatinę įtampą (nuo 3V iki 32V) arba kintamąją įtampą (nuo 90V iki 280V prie 50Hz). Taip pat yra galimybė relę sužadinti srove. Priklausomai nuo paskirties, jos gaminamos nuolatinės ir kintamosios srovės įjungimui. Taip pat gaminamos trijų fazių relės, naudojamos, pavyzdžiui, trijų fazių elektrinių variklių įjungimui.

Kokie yra relės tipai ir panaudojimai?

Skiriamos relės:

Relės, įjungiančios „nulio“ įtampoje– laidumas įvyksta, kai maitinimo įtampa pereina per nulį. Dėl tokio sprendimo ji palaipsniui didėja, nesukeldama radijo trukdžių. Naudojama indukcinio ir varžinio pobūdžio apkrovoms valdyti (varžiniai šildytuvai, lemputės).
Relės, įjungiančios „iškart“ – įjungimo momentas įvyksta iškart po valdymo įtampos tiekimo. Šis valdymo tipas skirtas sprendimams, kur reikalingas trumpas atsako laikas.
Relės, įjungiančios „piko“ įtampoje - relės veikimas įvyksta, kai maitinimo įtampa pasiekia piko vertę. Naudojama stipriai indukcinėms apkrovoms (transformatoriai).
Relės, įjungiančios analogiškai – valdomos analoginiu signalu (0-10V DC arba 4-20mA DC). Naudojama sklandžiam šviesos intensyvumo, šildymo ir pan. valdymui.

Kokie parametrai apibūdina puslaidininkines reles?

Įėjimo grandinė

• valdymo įtampos diapazonas – įtampų diapazonas, tiekiamas į įėjimą, kuriame relė lieka įjungta (pvz.: 3-32VDC, 9-280VAC),
• įėjimo srovės diapazonas – nurodo maksimalų įėjimo srovę relės įjungimo ir išjungimo būsenoms,
• įjungimo ir išjungimo laikas – laikas, kuris praeina nuo valdymo signalo prijungimo/atjungimo momento iki visiško relės įjungimo/išjungimo.

Išvesties grandinė

• apkrovos įtampos diapazonas – įtampų diapazonas, tiekiamas į išvesties gnybtus,
• maksimali įtampa – maksimali leistina viršįtampio vertė maitinimo tinkle, nesukelianti relės pažeidimo,
• apkrovos srovė – maksimali leistina srovės vertė, tekanti išvesties grandinėje,
• maksimali nepasikartojanti perkrovos srovė – maksimali srovės impulso vertė, kurios trukmė yra pusė sinusoidės,
• maksimali I² t – Joule integralės vertė, naudojama saugiklių parinkimui.

Naudojimo parametrai

• izoliacijos įtampa – efektyvioji maitinimo tinklo įtampos vertė, kuri gali būti tarp relės įėjimo ir išėjimo gnybtų,
• izoliacijos varža – minimali varžos vertė, matuojama naudojant nuolatinės srovės signalą su 500V įtampa,
• talpa tarp įėjimo ir išėjimo – matuojama tarp įėjimo ir išėjimo gnybtų,
• aplinkos temperatūros diapazonas darbo metu.

Relės aušinimas

Puslaidininkinių relinių ilgaamžiškumas iš esmės yra neribotas, jei jos tinkamai aušinamos. Todėl reikia atkreipti ypatingą dėmesį į radiatoriaus pasirinkimą, naudoti šilumai laidžią pastą ir užtikrinti tinkamą oro cirkuliaciją. Geras sprendimas yra relės su radiatorium tvirtinimas ant DIN bėgio, paliekant aplink laisvą erdvę.

Relės apsauga

Kitas svarbus dalykas yra apsauga nuo trumpojo jungimo ar perkrovos padarinių. Lėti saugikliai negali apsaugoti puslaidininkinių relių, todėl tinkamai apsaugai reikia naudoti itin greitus saugiklius, kurių Joule integralinė vertė yra mažesnė už puslaidininkio integralinę vertę. Norint visiškai apsaugoti relę, išėjime reikia prijungti varistorą, skirtą viršįtampių apsaugai.

Kokia yra elektromagnetinių relių veikimo principas?

Elektromagnetinių relių veikimo principas yra panašus į elektromagnetinio kontaktoriaus veikimo principą. Relių kontaktai turi palyginti mažą srovės apkrovą, apie kelis amperus. Dėl to relė yra aprūpinta daug mažesniu elektromagnetu nei kontaktorius, o kontaktai neturi papildomų įrenginių lanko gesinimui.

Relės matmenys yra mažesni nei kontaktoriaus matmenys, tačiau relės ilgaamžiškumas yra labai didelis ir siekia keliasdešimt milijonų jungčių. Relės, priklausomai nuo paskirties, turi vieną arba kelias kontaktų poras. Jos gali veikti veikiant srovės stiprumo, įtampos, srovės krypties, dažnio, fazės poslinkio ir kt. pokyčiams. Relės veikimo principą paaiškina piešinys:

Srovės tekėjimas per ritės apviją sukelia inkaros pritraukimą. Po inkaros pritraukimo užsidaro kontaktai: (1), (2), (3) ir atsidaro atskiriami (4). Atjungus įtampą ir inkarai nusileidus, atsidaro kontaktai: (1),(2),(3) ir užsidaro atskiriami (4). Dažniausiai pasitaikančiuose relės konstrukciniuose sprendimuose ritės įtampa yra 230VAC arba 24VDC, darbo srovė kontaktų - nuo 1 iki 10A, kontaktų kiekis – nuo vienos iki keturių perjungiamų porų.

Kas yra kontaktorius?

Kontaktorius yra jungiklis, kurio darbo kontaktai uždaromi elektromagneto pagalba ir laikomi tokioje būsenoje, kol ritės įtampa yra pakankamai aukšta. Nutraukus elektromagneto ritės grandinę, inkaras nusileidžia (veikiant spyruoklei) ir darbo kontaktai atsidaro.

Kontaktoriaus konstrukcija

Kontaktoriaus veikimas ir konstrukcija panaši į elektromagnetinių relės veikimą ir konstrukciją. Skirtumas tas, kad kontaktoriai skirti pagrindinių grandinių (pvz., variklių) jungimui, o elektromagnetinės relės skirtos pagalbinių grandinių (pvz., valdymo, signalizacijos) jungimui. Kontaktoriai, be pagrindinių kontaktų, gali turėti keletą pagalbinių kontaktų, skirtų signalizacijai arba blokavimui. Kontaktoriaus veikimo principą paaiškina piešinys:

Veikiant srovei, tekančiai per kontaktoriaus S ritę, atsiranda jėga, traukianti inkarą K,, kas sukelia pagrindinių kontaktų Z1, Z2, Z3 ir pagalbinių z1, z2 užtrumpinimą. Kontaktoriai skirti daugiausia nuotoliniam trifazių kintamosios srovės grandinių jungimui sąlygomis, apibrėžtomis naudojimo kategorijomis AC3 ir AC4 (narvelinių variklių jungimas). Jie taip pat gali būti naudojami žiedinių variklių (kategorija AC2) arba šildymo įrenginių (kategorija AC1) jungimui.

Be kintamosios srovės kontaktorių, taip pat yra nuolatinės srovės kontaktoriai. Jie turi elektromagnetinį arba pneumatinį pavarą,, kur tiek elektromagnetai, tiek elektromagnetiniai vožtuvai valdomi nuolatine srove. Pagrindinės šių kontaktorių taikymo sritys yra geležinkelio, tramvajų ir akumuliatorinė trauka (vežimėliai).

DACPOL siūlomi kontaktoriai yra prieinami AC ritėms su galia nuo 1,5 iki 238kW ir DC ritėms su galia nuo 2,2 iki 11kW. Įranga apima platų pagalbinių kontaktų ir uždelsimo relės modulių, sąsajų modulių bei RC elementų asortimentą. Papildomai galima sumontuoti termines relės elektrinių variklių apsaugai.