Introducere - Relee și contactori

Releu și contactor: diferențe

Releele semiconductoare (din engleză SSR – Solid State Relay) sunt componente utilizate pentru controlul sarcinii de curent folosind un semiconductor controlat de un circuit electronic separat. Separarea galvanică se realizează printr-un element optoelectronic, cum ar fi o diodă care emite radiații infraroșii, fotodiodă, fototranzistor, fototiristor sau fototriac. În starea de repaus a releului, când prin dioda LED din circuitul de intrare nu curge curent, elementul optoelectronic rămâne oprit și rezistența sa de înlocuire este foarte mare. După activarea diodei, are loc iradierea fotoelementului și acesta începe să conducă, conectând circuitul de sarcină. Această soluție permite creșterea semnificativă a frecvenței de deconectare, elimină fenomenul de arc electric și permite obținerea unei durabilități de ordinul 10⁹ .

Schema bloc a releului semiconductor

Cuplarea releului, în funcție de tip, poate avea loc prin aplicarea unei tensiuni continue (de la 3V la 32V) sau a unei tensiuni alternative (de la 90V la 280V la 50Hz) la circuitul de intrare. Există, de asemenea, posibilitatea declanșării releului prin curent. În funcție de destinație, sunt construite pentru a cupla curenți continui și alternativi. Sunt produse și relee trifazate utilizate, de exemplu, pentru cuplarea motoarelor electrice trifazate.

Care sunt tipurile și aplicațiile releului?

Distinguem următoarele tipuri de relee:

Relee care cuplează la „zero” al tensiunii – conducerea are loc în momentul trecerii tensiunii de alimentare prin zero. Datorită acestei soluții, tensiunea crește treptat, fără a provoca interferențe radioelectrice. Utilizate pentru controlul sarcinilor de natură inductivă și rezistivă (rezistențe de încălzire, becuri).
Relee care cuplează „imediat” – momentul cuplării are loc imediat după aplicarea tensiunii de control. Acest tip de control este destinat soluțiilor unde este necesar un timp de răspuns scurt.
Relee care cuplează la „vârful” tensiunii - acționarea releului are loc în momentul atingerii valorii de vârf a tensiunii de alimentare. Utilizate la sarcini puternic inductive (transformatoare).
Relee care cuplează analogic – controlate printr-un semnal analogic (0-10V DC sau 4-20mA DC). Utilizate pentru controlul fluid al intensității luminii, încălzirii etc.

Ce parametri caracterizează releele semiconductoare?

Circuit de intrare

• intervalul tensiunii de control – intervalul tensiunilor aplicate la intrare, în care releul rămâne activat (ex: 3-32VDC, 9-280VAC),
• intervalul curentului de intrare – specifică curentul maxim de intrare pentru starea de activare și dezactivare a releului,
• timpul de activare și dezactivare – timpul, care trece de la aplicarea/deconectarea semnalului de control până la activarea/dezactivarea completă a releului.

Circuit de ieșire

• intervalul tensiunii de sarcină – intervalul tensiunilor aplicate la bornele de ieșire,
• tensiunea maximă – valoarea maximă admisibilă a supratensiunii în rețeaua de alimentare care nu cauzează deteriorarea releului,
• curentul de sarcină – valoarea maximă admisibilă a curentului care circulă în circuitul de ieșire,
• curentul maxim nerepetabil de suprasarcină – valoarea maximă a impulsului de curent cu durata unei jumătăți de perioadă sinusoidală,
• maxim I² t – valoarea integralei Joule, utilizată la alegerea siguranțelor.

Parametri de utilizare

• tensiunea de izolație – valoarea eficace a tensiunii rețelei de alimentare care poate apărea între bornele de intrare și ieșire ale releului,
• rezistența de izolație – valoarea minimă a rezistenței măsurate folosind un semnal de curent continuu la o tensiune de 500V,
• capacitatea între intrare și ieșire – măsurată între bornele de intrare și ieșire,
• intervalul de temperatură ambientală în timpul funcționării.

Răcirea releului

Durata de viață a releelor semiconductoare este practic nelimitată cu condiția, să fie răcite corespunzător. De aceea, trebuie acordată o atenție deosebită alegerii radiatorului, utilizarea pastei termoconductoare și asigurarea unei circulații adecvate a aerului. O soluție bună este montarea releului cu radiatorul pe o șină DIN lăsând spațiu liber în jur.

Protecția releului

Un alt aspect important este protecția împotriva efectelor scurtcircuitului sau suprasarcinii. Siguranțele întârziate nu sunt capabile să protejeze releele semiconductoare, de aceea pentru o protecție adecvată trebuie utilizate siguranțe ultra-rapide, a căror valoare a integralei Joule este mai mică decât valoarea integralei semiconductorului. Pentru protecția completă a releului, trebuie conectat un varistor la ieșire pentru protecția la supratensiune.

Care este principiul de funcționare al releelor electromagnetice?

Principiul de funcționare al releelor electromagneticeeste similar cu principiul de funcționare al unui contactor electromagnetic. Contactele releelor au o capacitate de încărcare relativ mică, de ordinul câtorva amperi. În consecință, releul este echipat cu un electromagnet mult mai mic decât contactorul, iar contactele nu au dispozitive suplimentare pentru stingerea arcului.

Dimensiunile releului sunt mai mici decât dimensiunile contactorului, însă durabilitatea releului este foarte mare și ajunge la câteva zeci de milioane de conexiuni. Releele, în funcție de destinație, au una sau mai multe perechi de contacte. Ele pot funcționa sub influența schimbărilor de intensitate a curentului, tensiune, direcția fluxului de curent, frecvență, deplasare de fază etc. Principiul de funcționare al releului este explicat în desen:

Fluxul de curent prin bobina de înfășurare cauzează atragerea ancorei. După atragerea ancorei, se închid contactele de închidere: (1), (2), (3) și se deschid contactele de deschidere (4). După deconectarea tensiunii și căderea ancorei, se deschid contactele: (1),(2),(3) și se închid contactele de deschidere (4). În cele mai frecvent întâlnite soluții constructive ale releelor, tensiunea bobinei este de 230VAC sau 24VDC, curentul de lucru al contactelor - de la 1 la 10A, numărul de contacte - de la una la patru perechi comutabile.

Ce este un contactor?

Contactorul este un comutator, ale cărui contacte de lucru sunt închise cu ajutorul unui electromagnet și menținute în această stare, atâta timp cât tensiunea bobinei este suficient de mare. După întreruperea circuitului bobinei electromagnetului, are loc căderea ancorei (sub acțiunea unui arc) și deschiderea contactelor de lucru.

Construcția contactorului

Funcționarea și construcția contactoruluieste similară cu construcția și funcționarea releelor electromagnetice. Diferența constă în faptul că, contactorii sunt utilizați pentru conectarea circuitelor principale (de exemplu, motoare), în timp ce releele electromagnetice sunt destinate conectării circuitelor auxiliare (de exemplu, de comandă, de semnalizare). Contactorii, pe lângă contactele principale, pot avea câteva contacte auxiliare utilizate pentru semnalizare sau blocare. Principiul de funcționare al contactorului este explicat în desen:

Sub influența curentului care trece prin bobina contactorului S se generează o forță care atrage ancora K, ceea ce provoacă închiderea contactelor principale Z1, Z2, Z3 și a celor auxiliare z1, z2. Contactorii sunt destinați în principal conectării la distanță a circuitelor trifazate de curent alternativ în condițiile specificate de categoria de utilizare AC3 și AC4 (conectarea motoarelor cu rotor în scurtcircuit). Pot fi de asemenea utilizați pentru conectarea motoarelor cu rotor bobinat (categoria AC2) sau a echipamentelor de încălzire (categoria AC1).

Pe lângă contactorii de curent alternativ sunt disponibili și contactori de curent continuu. Aceștia au acționare electromagnetă sau pneumatică, iar atât electromagneții cât și electrovalvele sunt controlate de curent continuu. Principalele aplicații ale acestor contactori sunt tracțiunea feroviară, tramvaiul și vehiculele cu acumulatori (cărucioare).

Contactorii oferiți de compania DACPOL sunt disponibili pentru bobine AC în intervalul de putere de la 1,5 la 238kW și pentru bobine DC în intervalul de putere de la 2,2 la 11kW. Echipamentul include o gamă largă de contacte auxiliare și relee temporizate cu cleme, module de interfață și elemente RC. Opțional, se pot monta și relee termice pentru protecția motoarelor electrice.