Przekaźniki półprzewodnikowe

Rola niezawodnych przełączników w nowoczesnych systemach automatyki jest bardzo ważna. Jeśli chodzi o nowoczesne dziedziny technologiczne, takie jak systemy komunikacyjne, elektronika konsumencka i samochodowa czy automatyka przemysłowa, wszędzie następuje stopniowe, ale wyraźne przejście od znanych schematów przełączania do konwencjonalnych. przekaźniki elektromagnetyczne oraz przeniesienie rozruszników styków do bardziej niezawodnych narzędzi przełączających, takich jak przekaźniki półprzewodnikowe.

Półprzewodniki z powodzeniem zastępują mechaniczne urządzenia przełączające i sterujące nawet w obwodach o dużym obciążeniu prądowym, ponieważ proces udoskonalania półprzewodników z roku na rok cieszy się coraz wyższymi charakterystykami wyłączników mocy.

Przekaźnik półprzewodnikowy zawiera w swojej konstrukcji wydajne wyłączniki mocy, które z powodzeniem zastępują styki tradycyjnych przekaźników elektromagnetycznych, rozruszników i styczników. Te zaawansowane przekaźniki półprzewodnikowe mogą przełączać obciążenia do 250 amperów, będąc jednocześnie bardziej niezawodnymi.

Izolacja galwaniczna obwodów sterujących i wykonawczych nie wymaga dla takiego przekaźnika dodatkowych środków izolacyjnych. Przekaźniki półprzewodnikowe służą jako interfejs, w którym obwody sterowania niskiego napięcia i obwody zasilania wysokiego napięcia są od siebie odizolowane. Budowa przekaźników półprzewodnikowych różnych producentów jest stosunkowo podobna, a wszystkie przekaźniki tego typu różnią się tylko bardzo niewielkimi różnicami.

Obwód wejściowy takiego przekaźnika półprzewodnikowego może składać się z rezystora połączonego szeregowo z transoptorem lub może być bardziej złożony. Zadaniem obwodu wejściowego jest odbieranie sygnału sterującego do późniejszego przełączania.

Dalej w obwodzie znajduje się izolacja optyczna, która zapewnia izolację między obwodami wejściowym, pośrednim i wyjściowym przekaźnika półprzewodnikowego. Sygnał wejściowy jest przetwarzany przez obwód wyzwalający, który steruje przełączaniem wyjścia przekaźnika półprzewodnikowego.

Obwód przełączający dostarcza napięcie do obciążenia. Zwykle ta część składa się z tranzystora, tyrystora lub triaka.

Do niezawodnej pracy przekaźników półprzewodnikowych w różnych warunkach, w tym przy obciążeniach indukcyjnych, wymagany jest układ zabezpieczający. Jednak pomimo obecności obwodu ochronnego we wszystkich przekaźnikach półprzewodnikowych, nadal istnieją różne modyfikacje, a niektóre z tych przekaźników nie dopuszczają obciążeń indukcyjnych, podczas gdy inne są specjalnie do nich przystosowane.

Półprzewodniki mocy mają pewną rezystancję wewnętrzną, więc po przełączeniu obciążenia przekaźnik półprzewodnikowy nagrzewa się. Po podgrzaniu powyżej 60 stopni Celsjusza dopuszczalna wartość przełączanego prądu spada, dlatego w trudnych warunkach pracy taki przekaźnik wymaga dodatkowego odprowadzania ciepła.Służy do tego chłodnica lub nawet chłodzenie powietrzem.

W przypadku obciążeń indukcyjnych zaleca się zapewnienie rezerwy dopuszczalnego prądu 2-4 razy, a jeśli mówimy o sterowaniu silnikiem asynchronicznym, wówczas rezerwa prądu powinna być dziesięciokrotna.

Napięcie prądu podczas sterowania dużym obciążeniem o charakterze aktywnym jest eliminowane za pomocą przekaźnika przełączającego o zerowym prądzie, takie przekaźniki są wyposażone w dodatkową jednostkę sterującą obwodem wyzwalającym, która zapobiega przeciążeniu rozruchu. Jednak podczas sterowania obciążeniem o charakterze pojemnościowym lub indukcyjnym należy zapewnić znaczny zapas prądu.

Z reguły przekaźnik prądu stałego o stałym prądzie ma już rezerwę na krótkotrwały (nie więcej niż 10 milisekund) trzykrotny wzrost prądu znamionowego przy przeciążeniu przy rozruchu, a przekaźniki tyrystorowe - dziesięciokrotnie.

Aby zapewnić odporność na zakłócenia impulsowe, obwód RC jest zainstalowany w stałym przekaźniku równolegle z obwodem wyjściowym, ale dla bardziej niezawodnej ochrony konieczne jest podłączenie zewnętrznych warystorów równolegle do każdej z faz takiego przekaźnika.

Dokumentacja techniczna dostarczona przez producenta zawiera z reguły wszystkie obszerne dane dotyczące charakterystyki konkretnego przekaźnika stałego oraz ogólnie jego dopuszczalnych trybów pracy i obszarów zastosowania.