Uvod - Releji i kontaktori

Relej i kontaktor: razlike

Poluprovodnički releji (eng. SSR – Solid State Relay) su komponente koje služe za upravljanje strujnim opterećenjem korišćenjem poluprovodnika upravljanog odvojenim elektronskim kolom. Galvanska separacija se vrši pomoću optoelektronskog elementa kao što je dioda koja emituje infracrveno zračenje, fotodioda, fototranzistor, fototiristor ili fototriak. U stanju mirovanja releja, kada kroz LED diodu u ulaznom kolu ne teče struja, optoelektronski element ostaje isključen i njegova zamenska otpornost je veoma velika. Nakon aktiviranja diode dolazi do ozračivanja fotoelementa i on počinje da provodi uključujući opterećeni krug. Takvo rešenje omogućava značajno povećanje frekvencije isključivanja, eliminiše pojavu električnog luka i omogućava postizanje trajnosti reda 10⁹ .

Blok šema poluprovodničkog releja

Uključivanje releja, u zavisnosti od tipa, može se izvršiti dovođenjem u ulazni krug jednosmernog napona (od 3V do 32V) ili naizmeničnog napona (od 90V do 280V pri 50Hz). Postoji i mogućnost pokretanja releja strujom. U zavisnosti od namene, izrađuju se za uključivanje jednosmernih i naizmeničnih struja. Takođe se proizvode trofazni releji koji se koriste, na primer, za uključivanje trofaznih električnih motora.

Koje su vrste i primene releja?

Razlikujemo releje:

Releji koji uključuju u „nuli” napona – provodljivost nastupa u trenutku kada napon napajanja prolazi kroz nulu. Zahvaljujući ovom rešenju, napon raste postepeno, ne izazivajući radioelektrične smetnje. Koriste se za upravljanje opterećenjima induktivnog i otpornog karaktera (grejači otpora, sijalice).
Releji koji uključuju „odmah” – trenutak uključivanja nastupa odmah nakon dovođenja upravljačkog napona. Ova vrsta upravljanja namenjena je rešenjima gde je potreban kratak odzivni vreme.
Releji koji uključuju u „vrhu” napona - aktiviranje releja nastupa u trenutku kada napon napajanja dostigne vršnu vrednost. Koriste se pri opterećenjima sa jakom induktivnošću (transformatori).
Releji koji uključuju analogno – upravljani analognim signalom (0-10V DC ili 4-20mA DC). Koristi se za glatku kontrolu intenziteta svetla, grejanja itd.

Koji parametri karakterišu poluprovodničke releje?

Ulazni krug

• opseg upravljačkog napona – opseg napona dovedenih na ulaz, u kojima relej ostaje uključen (npr: 3-32VDC, 9-280VAC),
• opseg ulazne struje – određuje maksimalnu ulaznu struju za stanje uključenja i isključenja releja,
• vreme uključivanja i isključivanja – vreme, koje protekne od trenutka dovođenja/odvajanja upravljačkog signala do potpunog uključivanja/isključivanja releja.

Izlazni krug

• opseg napona opterećenja – opseg napona dovedenih na izlazne terminale,
• maksimalni napon – maksimalna dozvoljena vrednost prenapona u napojnoj mreži koja ne izaziva oštećenje releja,
• struja opterećenja – maksimalna dozvoljena vrednost struje koja teče u izlaznom krugu,
• maksimalna neponovljiva struja preopterećenja – maksimalna vrednost impulsne struje sa trajanjem jedne polovine sinusoide,
• maksimalna I² t – vrednost Joule-ove integrale, korišćena pri izboru osigurača.

Korisnički parametri

• izolacioni napon – efektivna vrednost napona napajanja koja može postojati između ulaznih i izlaznih terminala releja,
• izolacioni otpor – minimalna vrednost otpora merenog korišćenjem jednosmernog signala napona 500V,
• kapacitet između ulaza i izlaza – meren između ulaznih i izlaznih terminala,
• opseg temperature okoline tokom rada.

Hlađenje releja

Životni vek poluprovodničkih releja je praktično neograničen pod uslovom, da su adekvatno hlađeni. Stoga treba obratiti posebnu pažnju na izbor hladnjaka, koristiti termalnu pastu i obezbediti odgovarajuću cirkulaciju vazduha. Dobro rešenje je montiranje releja sa hladnjakom na DIN šinu ostavljajući slobodan prostor oko njega.

Zaštita releja

Druga važna stvar je zaštita od posledica kratkog spoja ili preopterećenja. Odloženi osigurači nisu u stanju da zaštite poluprovodničke releje, stoga je za odgovarajuću zaštitu potrebno koristiti ultra-brze osigurače, čija je vrednost Joule-ove integrale manja od vrednosti integrale poluprovodnika. Za potpunu zaštitu releja, na izlazu treba povezati varistor koji služi za zaštitu od prenapona.

Koji je princip rada elektromagnetnih releja?

Princip rada elektromagnetnih relejaje slična principu rada elektromagnetnog kontaktora. Kontakti releja imaju relativno malu strujnu nosivost, reda nekoliko ampera. Zbog toga je relej opremljen znatno manjim elektromagnetom nego kontaktor, a kontakti nemaju dodatne uređaje za gašenje luka.

Dimenzije releja su manje od dimenzija kontaktora, dok je trajnost releja veoma visoka i dostiže nekoliko desetina miliona spajanja. Releji u zavisnosti od namene imaju jedan ili više parova kontakata. Mogu raditi pod uticajem promena jačine struje, napona, smera protoka struje, frekvencije, faznog pomaka itd. Princip rada releja objašnjava crtež:

Protok struje kroz namotaj zavojnice uzrokuje privlačenje armature. Nakon privlačenja armature zatvaraju se kontakti: (1), (2), (3) a otvaraju se razvijeni (4). Nakon isključenja napona i spuštanja armature otvaraju se kontakti: (1),(2),(3) a zatvaraju se razvijeni (4). U najčešće korišćenim konstrukcijskim rešenjima releja napon zavojnice iznosi 230VAC ili 24VDC, radna struja kontakata - od 1 do 10A, broj kontakata – od jednog do četiri para preklopnih.

Šta je kontaktor?

Kontaktor je prekidač, čiji se radni kontakti zatvaraju pomoću elektromagneta i održavaju u tom stanju, dok je napon zavojnice dovoljno visok. Nakon prekida kruga zavojnice elektromagneta dolazi do spuštanja armature (pod uticajem opruge) i otvaranja radnih kontakata.

Izgradnja kontaktora

Rad i izgradnja kontaktoraslična je izgradnji i radu elektromagnetnih releja. Razlika je u tome, što su kontaktori namenjeni za povezivanje glavnih kola (npr. motora), dok elektromagnetni releji služe za povezivanje pomoćnih kola (npr. upravljačkih, signalnih). Kontaktori osim glavnih kontakata mogu imati nekoliko pomoćnih kontakata koji služe za signalizaciju ili blokadu. Princip rada kontaktora objašnjava crtež:

Pod uticajem struje koja prolazi kroz zavojnicu kontaktora S stvara se sila koja privlači sidro K, što uzrokuje kratki spoj glavnih kontakata Z1, Z2, Z3 i pomoćnih z1, z2. Kontaktori su prvenstveno namenjeni za daljinsko povezivanje trofaznih kola naizmenične struje u uslovima definisanim kategorijama upotrebe AC3 i AC4 (povezivanje kaveznih motora). Takođe se mogu koristiti za povezivanje prstenastih motora (kategorija AC2) ili grejnih uređaja (kategorija AC1).

Pored kontaktora naizmenične struje dostupni su i kontaktori jednosmerne struje. Imaju elektromagnetni ili pneumatski pogon, pri čemu su i elektromagneti i elektromagnetni ventili upravljani jednosmernom strujom. Glavne primene ovih kontaktora su železnička, tramvajska i akumulatorska trakcija (kolica).

Kontaktori koje nudi kompanija DACPOL dostupni su za zavojnice AC u opsegu snage od 1,5 do 238kW i zavojnice DC u opsegu snage od 2,2 do 11kW. Oprema uključuje širok asortiman pomoćnih kontakata i vremenskih releja sa stezaljkama, interfejs modula i RC elemenata. Opcionalno se mogu ugraditi i termički releji za zaštitu električnih motora.