Halvlederrelæer — typer, enhed og funktionsprincip

Mange læsere, der hører ordet "relæ", vil helt sikkert forestille sig en spole i kernen af ​​hvilken en bevægelig kontakt tiltrækkes. Og dette er slet ikke overraskende, for oprindeligt var relæer altid elektromagnetiske, og ordet "relæ" forstås generelt som en elektromagnetisk enhed til åbning og lukning af et elektrisk kredsløb.

Ikke desto mindre har halvlederkontakter i lang tid været brugt til at skifte elektriske kredsløb inden for forskellige teknologiområder: transistorer, tyristorer, triacs. Der er ikke sparet på halvlederfremskridt og relæer.

På trods af det faktum, at kredsløb med store strømme og spændinger traditionelt skiftes ved hjælp af elektromagnetiske relæer, er det i dag allerede muligt at implementere stabile og kraftfulde elektriske halvlederkontakter. Sådanne kontakter er halvlederrelæer eller solid state relæer (fra engelsk Solid-state relay, forkortet SSR).

Således er halvlederrelæet nu en fuldt elektronisk enhed, uden en bevægelig mekanisk kontakt, som tjener til at tænde/slukke kraftige belastninger i strømkredsløb ved at levere en lav styrespænding til den elektroniske enheds styreindgang.

Inde i solid-state (solid-state) relæhuset er et følekredsløb, der reagerer på styresignalet, samt en strømforsyningssektion - solid-state elektronik på siden af ​​højeffektkredsløbet.

Sådanne relæer bruges i DC- og AC-kredsløb, hvor de udfører de samme funktioner som tidligere mekaniske elektromagnetiske relæer og kontaktorer, men nu er problemet løst uden bevægelige dele i koblingskredsløbet. Som et resultat, takket være de kraftige tyristorer, triacs og transistorer integreret i relæhusene, blev det muligt at skifte strømme op til hundredvis af ampere uden at ty til mekaniske komponenter.

Sammenlignet med elektromekaniske relæer har solid state-relæer en højere sikker koblingshastighed i størrelsesordenen hundreder af mikrosekunder, mens styrekredsløbet og strømkredsløbet er fuldstændig galvanisk isoleret fra hinanden (optokoblet isolation bruges normalt).

Solid-state relæer er i stand til at modstå overbelastning på koblingssiden i kort tid og forbliver i drift, hvilket elektromekaniske forfædre ikke kan prale af. Samtidig fungerer solid state-relæet lydløst, har kompakte dimensioner, kontakterne her oxiderer ikke (da der ikke er nogen kontakter som sådan), der er ingen gnister, enheden er ikke bange for hverken støv eller vibrationer.

Selvfølgelig er modstanden af ​​halvlederforbindelsen af ​​relæet i den ledende tilstand ikke-lineær, og ved høje skiftede strømme har enheden overhovedet brug for afkøling, men plusserne overlapper definitivt disse konventionelle minusser. Derudover måles levetiden for et solid-state relæ i millioner af koblingscyklusser.

Solid-state relæer er enfasede eller trefasede til DC eller AC switching. AC-koblingsrelæer har en indbygget nulgennemgangsføler, så koblingen sker ved praktisk talt nulstrøm, uden beskadigelse af halvlederkontakten, uden farlige strømstød fra induktive belastninger.

Thyristorer eller triacs fungerer som afbrydere i et AC-relæ, og feltet eller IGBT transistorer… Der tilføres strøm til styrekredsløbet direkte fra styresignalkilden, og styrestrømmen overstiger ikke nogle få milliampere, og koblingsstrømmen kan være tiere eller hundreder af ampere.

Ikke-reverserende og reverserende trefasede solid-state relæer er tilgængelige. Trefasede venderelæer har to styreindgange, og ved udgangen ændrer en af ​​faserne muligvis ikke sin position overhovedet.

Sammenlignet med voluminøse mekaniske magnetiske startere fungerer kompakte halvlederrelæer lydløst og slides ikke, du behøver ikke periodisk at rense kontakterne, og for kraftige belastninger er det nok at give relæhuset god afkøling, i nogle tilfælde vil radiatoren bortset fra, at installationen til den er leveret.

Hvad angår støvet og eksplosiv industriel produktion, viser solid-state-relæet sig her at være en rigtig redningsmand, da buen af ​​mekaniske kontakter er udelukket på grund af dens fravær, og relæets forseglede hus vil ikke tillade elektronikken at blive snavset .

Miniature solid state relæer i et plasthus er tilgængelige til printmontering. Sådanne relæer kan skifte strøm op til 2 ampere ved en netspænding på 220-240 volt, for eksempel kan en ventilator eller pumpe, en lampe eller endda en lille radiator tændes med et 5-volt digitalt signal fra en sensor, som er normalt meget vigtigt for gør-det-selv-entusiaster hjemmeautomatiseringssystemer.