Введение - Реле и контакторы

Реле и контактор: различия

Полупроводниковые реле (англ. SSR – Solid State Relay) – это компоненты, предназначенные для управления токовой нагрузкой с использованием полупроводника, управляемого изолированной электронной цепью. Гальваническая развязка осуществляется с помощью оптоэлектронного элемента, такого как светодиод, излучающий инфракрасное излучение, фотодиод, фототранзистор, фототиристор или фототриак. В состоянии покоя реле, когда через светодиод во входной цепи не протекает ток, оптоэлектронный элемент остается выключенным, и его эквивалентное сопротивление очень велико. После активации светодиода происходит облучение фотоэлемента, и он начинает проводить, включая нагрузочную цепь. Такое решение позволяет значительно увеличить частоту выключения, устраняет явление электрической дуги и позволяет достичь долговечности порядка 10⁹ .

Блок-схема полупроводникового реле

Включение реле, в зависимости от типа, может происходить путем подачи на входную цепь постоянного напряжения (от 3В до 32В) или переменного напряжения (от 90В до 280В при 50Гц). Также существует возможность токового срабатывания реле. В зависимости от назначения они изготавливаются для включения постоянных и переменных токов. Также производятся трехфазные реле, используемые, например, для включения электрических трехфазных двигателей.

Какие существуют виды и применения реле?

Выделяют реле:

Реле, включающие в «нуле» напряжения – проводимость наступает в момент прохождения питающего напряжения через ноль. Благодаря такому решению оно нарастает постепенно, не вызывая радиопомех. Используются для управления нагрузками индуктивного и резистивного характера (нагревательные элементы, лампы накаливания).
Реле, включающие «немедленно» – момент включения наступает сразу после подачи управляющего напряжения. Этот вид управления предназначен для решений, где требуется короткое время отклика.
Реле, включающие в «пике» напряжения - срабатывание реле происходит в момент достижения питающим напряжением пикового значения. Используются при сильно индуктивных нагрузках (трансформаторы).
Реле, включающие аналогово – управляются аналоговым сигналом (0-10В DC или 4-20мА DC). Используется для плавного управления интенсивностью света, отоплением и т.п.

Какие параметры характеризуют полупроводниковые реле?

Входная цепь

• диапазон управляющего напряжения – диапазон напряжений, подводимых ко входу, при которых реле остается включенным (например: 3-32VDC, 9-280VAC),
• диапазон входного тока – определяет максимальный входной ток для состояния включения и выключения реле,
• время включения и выключения – время, которое проходит с момента подачи/отключения управляющего сигнала до полного включения/выключения реле.

Выходная цепь

• диапазон напряжения нагрузки – диапазон напряжений, подводимых к выходным клеммам,
• максимальное напряжение – максимальное допустимое значение перенапряжения в сети питания, не вызывающее повреждения реле,
• ток нагрузки – максимальное допустимое значение тока, протекающего в выходной цепи,
• максимальный неповторяющийся ток перегрузки – максимальное значение импульса тока с длительностью одной полуволны синусоиды,
• максимальная I² t – значение интеграла Джоуля, используемое при выборе предохранителей.

Пользовательские параметры

• напряжение изоляции – действующее значение напряжения питающей сети, которое может возникать между входными и выходными клеммами реле,
• сопротивление изоляции – минимальное значение сопротивления, измеренное с использованием постоянного сигнала напряжением 500В,
• емкость между входом и выходом – измеряется между входными и выходными клеммами,
• диапазон температуры окружающей среды во время работы.

Охлаждение реле

Срок службы полупроводниковых реле практически неограничен при условии, что они должным образом охлаждаются. Поэтому следует уделить особое внимание выбору радиатора, использовать термопроводящую пасту и обеспечить надлежащую циркуляцию воздуха. Хорошим решением является крепление реле с радиатором на DIN-рейке, оставляя вокруг свободное пространство.

Защита реле

Другим важным аспектом является защита от последствий короткого замыкания или перегрузки. Замедленные предохранители не способны защитить полупроводниковые реле, поэтому для надлежащей защиты необходимо использовать ультрабыстрые предохранители, значение интеграла Джоуля которых меньше значения интеграла полупроводника. Для полной защиты реле необходимо подключить на выходе варистор, служащий для защиты от перенапряжений.

Каков принцип действия электромагнитных реле?

Принцип действия электромагнитных релепохожа на принцип действия электромагнитного контактора. Контакты реле имеют относительно небольшую токовую нагрузку, порядка нескольких ампер. В связи с этим реле оснащено значительно меньшим электромагнитом, чем контактор, а контакты не имеют дополнительных устройств для гашения дуги.

Размеры реле меньше, чем размеры контактора, однако долговечность реле очень высокая и достигает нескольких десятков миллионов соединений. Реле в зависимости от назначения имеют одну или несколько пар контактов. Они могут работать под воздействием изменений силы тока, напряжения, направления тока, частоты, фазового сдвига и т.д. Принцип действия реле объясняет рисунок:

Протекание тока через обмотку катушки вызывает притяжение якоря. После притяжения якоря замыкаются замыкающие контакты: (1), (2), (3) и открываются размыкающие (4). После отключения напряжения и опускания якоря открываются контакты: (1),(2),(3) и замыкаются размыкающие (4). В наиболее часто встречающихся конструктивных решениях реле напряжение катушки составляет 230VAC или 24VDC, рабочий ток контактов - от 1 до 10A, количество контактов – от одной до четырех пар переключаемых.

Что такое контактор?

Контактор это переключатель, рабочие контакты которого замыкаются с помощью электромагнита и удерживаются в таком состоянии, пока напряжение катушки достаточно высокое. После разрыва цепи катушки электромагнита происходит опускание якоря (под действием пружины) и открытие рабочих контактов.

Конструкция контактора

Действие и конструкция контактораподобна является к конструкции и функционированию электромагнитных реле. Разница заключается в том, что контакторы служат для соединения главных цепей (например, двигателей), тогда как электромагнитные реле предназначены для соединения вспомогательных цепей (например, управляющих, сигнальных). Контакторы, кроме главных контактов, могут иметь несколько вспомогательных контактов, служащих для сигнализации или блокировки. Принцип действия контактора объясняет рисунок:

Под воздействием тока, протекающего через катушку контактора S, возникает сила, притягивающая якорь K, что вызывает замыкание главных контактов Z1, Z2, Z3 и вспомогательных z1, z2. Контакторы предназначены главным образом для дистанционного соединения трехфазных цепей переменного тока в условиях, определенных категорией использования AC3 и AC4 (соединение клеточных двигателей). Они также могут использоваться для соединения кольцевых двигателей (категория AC2) или нагревательных устройств (категория AC1).

Кроме контакторов переменного тока доступны также контакторы постоянного тока. Они имеют электромагнитный или пневматический привод, при этом как электромагниты, так и электроклапаны управляются постоянным током. Основные применения этих контакторов - железнодорожная, трамвайная и аккумуляторная тяга (тележки).

Предлагаемые компанией DACPOL контакторы доступны для катушек AC в диапазоне мощности от 1,5 до 238кВт и катушек DC в диапазоне мощности от 2,2 до 11кВт. Оборудование включает широкий ассортимент вспомогательных контактов и задерживающих реле зажимного типа, интерфейсных модулей и элементов RC. Опционально можно также установить тепловые реле для защиты электрических двигателей.