Вступ - Реле і контактори

Реле та контактор: відмінності

Напівпровідникові реле (англ. SSR – Solid State Relay) – це компоненти, що служать для керування струмовим навантаженням із застосуванням напівпровідника, керованого відокремленою електронною схемою. Гальванічна розв'язка здійснюється за допомогою оптоелектронного елемента, такого як світлодіод, що випромінює інфрачервоне випромінювання, фотодіод, фототранзистор, фототиристор або фототріак. У стані спокою реле, коли через світлодіод у вхідному колі не протікає струм, оптоелектронний елемент залишається вимкненим, і його еквівалентний опір дуже великий. Після активації діода відбувається опромінення фотоелемента, і він починає проводити, вмикаючи навантажувальне коло. Таке рішення дозволяє значно збільшити частоту вимикання, усуває явище електричної дуги та дозволяє досягти довговічності порядку 10⁹ .

Блок-схема напівпровідникового реле

Увімкнення реле, залежно від типу, може відбуватися шляхом подачі на вхідне коло постійної напруги (від 3В до 32В) або змінної напруги (від 90В до 280В при 50Гц). Існує також можливість струмового запуску реле. Залежно від призначення, вони будуються для вмикання постійних і змінних струмів. Виробляються також трифазні реле, що використовуються, наприклад, для вмикання електричних трифазних двигунів.

Які є види та застосування реле?

Виділяють реле:

Реле, що вмикаються в «нулі» напруги– провідність настає в момент проходження напруги живлення через нуль. Завдяки такому рішенню вона зростає поступово, не викликаючи радіоелектричних перешкод. Застосовується для керування навантаженнями індуктивного та резистивного характеру (опірні нагрівачі, лампи).
Реле, що вмикаються «негайно» – момент вмикання настає відразу після подачі керуючої напруги. Цей вид керування призначений для рішень, де потрібен короткий час відгуку.
Реле, що вмикаються в «піку» напруги - спрацьовування реле відбувається в момент досягнення напругою живлення пікової величини. Застосовується при сильно індуктивних навантаженнях (трансформатори).
Реле, що вмикаються аналогово – керуються аналоговим сигналом (0-10V DC або 4-20mA DC). Застосовується для плавного керування інтенсивністю світла, опаленням тощо.

Які параметри характеризують напівпровідникові реле?

Вхідний контур

• діапазон керуючої напруги – діапазон напруг, поданих на вхід, в яких реле залишається увімкненим (наприклад: 3-32VDC, 9-280VAC),
• діапазон вхідного струму – визначає максимальний вхідний струм для стану увімкнення та вимкнення реле,
• час вмикання і вимикання – час, який проходить від моменту подачі/відключення керуючого сигналу до повного вмикання/вимикання реле.

Вихідний контур

• діапазон напруги навантаження – діапазон напруг, поданих до вихідних клем,
• максимальна напруга – максимальне допустиме значення перенапруги в мережі живлення, яке не викликає пошкодження реле,
• струм навантаження – максимальне допустиме значення струму, що протікає у вихідному контурі,
• максимальний неповторюваний струм перевантаження – максимальне значення імпульсу струму з тривалістю однієї половини синусоїди,
• максимальна I² t – значення інтегралу Жуля, використовується при виборі запобіжників.

Експлуатаційні параметри

• напруга ізоляції – ефективне значення напруги мережі живлення, яке може виникати між вхідними та вихідними клемами реле,
• опір ізоляції – мінімальне значення опору, виміряного за допомогою постійного струму з напругою 500В,
• ємність між входом і виходом – вимірюється між вхідними та вихідними клемами,
• діапазон температури навколишнього середовища під час роботи.

Охолодження реле

Тривалість роботи напівпровідникових реле фактично необмежена за умови, що вони належним чином охолоджуються. Тому слід звернути особливу увагу на вибір радіатора, використовувати термопровідну пасту та забезпечити належний обіг повітря. Хорошим рішенням є кріплення реле з радіатором на DIN-рейці, залишаючи навколо вільний простір.

Захист реле

Іншою важливою річчю є захист від наслідків короткого замикання або перевантаження. Сповільнені запобіжники не здатні захистити напівпровідникові реле, тому для належного захисту слід використовувати ультрашвидкі запобіжники, значення інтегралу Джоуля яких менше від значення інтегралу напівпровідника. Для повного захисту реле слід на виході підключити варистор, що служить для захисту від перенапруги.

Який принцип дії електромагнітних реле?

Принцип дії електромагнітних реле подібний до принципу дії електромагнітного контактора. Контакти реле мають відносно невелику струмову навантажувальність, порядку кількох ампер. У зв'язку з цим реле оснащене значно меншим електромагнітом, ніж контактор, а контакти не мають додаткових пристроїв для гасіння дуги.

Розміри реле менші, ніж розміри контактора, натомість довговічність реле дуже висока і досягає кількох десятків мільйонів з'єднань. Реле в залежності від призначення мають одну або кілька пар контактів. Вони можуть діяти під впливом змін сили струму, напруги, напрямку потоку струму, частоти, фазового зсуву тощо. Принцип дії реле пояснює рисунок:

Протікання струму через обмотку котушки викликає притягування якоря. Після притягування якоря замикаються замикаючі контакти: (1), (2), (3) а розмикаються розмикаючі (4). Після відключення напруги і опускання якоря відкриваються контакти: (1),(2),(3) а замикаються розмикаючі (4). У найбільш поширених конструкційних рішеннях реле напруга котушки становить 230VAC або 24VDC, робочий струм контактів - від 1 до 10A, кількість контактів – від однієї до чотирьох пар перемикаючих.

Що таке контактор?

Контактор це перемикач, контакти якого замикаються за допомогою електромагніту і утримуються в такому стані, поки напруга котушки є достатньо високою. Після розриву кола котушки електромагніту відбувається опускання якоря (під впливом дії пружини) і відкриття робочих контактів.

Будова контактора

Дія і будова контактора подібна до будови і дії електромагнітних реле. Різниця полягає в тому, що контактори служать для з'єднання головних кіл (наприклад, двигунів), тоді як електромагнітні реле мають завдання з'єднання допоміжних кіл (наприклад, керуючих, сигнальних). Контактори, окрім головних контактів, можуть мати кілька допоміжних контактів, що служать для сигналізації або блокування. Принцип дії контактора пояснює рисунок:

Під впливом струму, що протікає через котушку контактора S, виникає сила, яка притягує якір K,, що призводить до замикання головних контактів Z1, Z2, Z3 і допоміжних z1, z2. Контактори призначені головним чином для дистанційного з'єднання трифазних кіл змінного струму в умовах, визначених категорією використання AC3 і AC4 (з'єднання кліткових двигунів). Вони також можуть використовуватися для з'єднання кільцевих двигунів (категорія AC2) або нагрівальних пристроїв (категорія AC1).

Окрім контакторів змінного струму, доступні також контактори постійного струму. Вони мають електромагнітний або пневматичний привід, при цьому як електромагніти, так і електроклапани керуються постійним струмом. Основні застосування цих контакторів - залізнична, трамвайна і акумуляторна тяга (візки).

Контактори, що пропонуються компанією DACPOL, доступні для котушок AC в діапазоні потужності від 1,5 до 238кВт та котушок DC в діапазоні потужності від 2,2 до 11кВт. Обладнання включає широкий асортимент допоміжних контактів і реле затримки з'єднання, інтерфейсних модулів та елементів RC. Опціонально можна також встановити теплові реле для захисту електродвигунів.