Przekaźniki półprzewodnikowe — rodzaje, urządzenie i zasada działania

Wielu czytelników, słysząc słowo „przekaźnik”, z pewnością wyobraża sobie cewkę, w której rdzeniu przyciągany jest ruchomy styk. I nie jest to wcale zaskakujące, ponieważ pierwotnie przekaźniki były zawsze elektromagnetyczne, a słowo „przekaźnik” ogólnie rozumie się jako urządzenie elektromagnetyczne do otwierania i zamykania obwodu elektrycznego.

Niemniej jednak od dawna przełączniki półprzewodnikowe są używane do przełączania obwodów elektrycznych w różnych dziedzinach techniki: tranzystory, tyrystory, triaki. Nie oszczędzono postępów w dziedzinie półprzewodników i przekaźników.

Pomimo faktu, że obwody o dużych prądach i napięciach są tradycyjnie przełączane za pomocą przekaźników elektromagnetycznych, dziś możliwe jest już wdrożenie stabilnych i wydajnych półprzewodnikowych przełączników elektrycznych. Takie przełączniki to przekaźniki półprzewodnikowe lub przekaźniki półprzewodnikowe (z angielskiego przekaźnika półprzewodnikowego, w skrócie SSR).

Tak więc przekaźnik półprzewodnikowy jest teraz urządzeniem w pełni elektronicznym, bez ruchomego styku mechanicznego, które służy do włączania / wyłączania dużych obciążeń w obwodach mocy poprzez podanie niskiego napięcia sterującego na wejście sterujące urządzenia elektronicznego.

Wewnątrz obudowy przekaźnika półprzewodnikowego (półprzewodnikowego) znajduje się obwód czujnikowy reagujący na sygnał sterujący, a także sekcja zasilania — półprzewodnikowa elektronika po stronie obwodu dużej mocy.

Takie przekaźniki są stosowane w obwodach prądu stałego i przemiennego, gdzie pełnią te same funkcje, co wcześniejsze mechaniczne przekaźniki elektromagnetyczne i styczniki, tylko teraz problem został rozwiązany bez ruchomych części w obwodzie przełączającym. W rezultacie, dzięki potężnym tyrystorom, triakom i tranzystorom zintegrowanym z obudowami przekaźników, stało się możliwe przełączanie prądów do setek amperów bez uciekania się do elementów mechanicznych.

W porównaniu do przekaźników elektromechanicznych, przekaźniki półprzewodnikowe mają wyższą bezpieczną prędkość przełączania rzędu setek mikrosekund, podczas gdy obwód sterujący i obwód zasilający są od siebie całkowicie odizolowane galwanicznie (zwykle stosuje się izolację transoptorową).

Przekaźniki półprzewodnikowe są w stanie wytrzymać przeciążenie po stronie przełączania przez krótki czas i pozostają w eksploatacji, czym elektromechaniczni przodkowie nie mogą się pochwalić. Jednocześnie przekaźnik półprzewodnikowy działa cicho, ma kompaktowe wymiary, styki tutaj nie utleniają się (ponieważ nie ma styków jako takich), nie ma iskier, urządzenie nie boi się ani kurzu, ani wibracji.

Oczywiście rezystancja związku półprzewodnikowego przekaźnika w stanie przewodzącym jest nieliniowa, a przy dużych prądach przełączanych urządzenie w ogóle wymaga chłodzenia, ale plusy zdecydowanie pokrywają się z tymi konwencjonalnymi minusami. Ponadto żywotność przekaźnika półprzewodnikowego jest mierzona w milionach cykli przełączania.

Przekaźniki półprzewodnikowe są jednofazowe lub trójfazowe, do przełączania prądu stałego lub przemiennego. Przekaźniki przełączające AC posiadają wbudowany czujnik przejścia przez zero, dzięki czemu przełączanie odbywa się przy praktycznie zerowym prądzie, bez uszkodzenia łącznika półprzewodnikowego, bez niebezpiecznych skoków prądu od obciążeń indukcyjnych.

Tyrystory lub triaki służą jako przełączniki w przekaźniku prądu przemiennego, a pole lub Tranzystory IGBT… Zasilanie jest dostarczane do obwodu sterującego bezpośrednio ze źródła sygnału sterującego, a prąd sterujący nie przekracza kilku miliamperów, a prąd przełączania może wynosić dziesiątki lub setki amperów.

Dostępne są trójfazowe przekaźniki półprzewodnikowe nieodwracające i odwracające. Trójfazowe przekaźniki odwracające mają dwa wejścia sterujące, a na wyjściu jedna z faz może w ogóle nie zmieniać swojego położenia.

W porównaniu do nieporęcznych mechanicznych rozruszników magnetycznych kompaktowe przekaźniki półprzewodnikowe pracują cicho i nie zużywają się, nie trzeba okresowo czyścić styków, a przy dużych obciążeniach wystarczy zapewnić dobre chłodzenie obudowy przekaźnika, w niektórych przypadkach grzejnik będzie z wyjątkiem tego, że zapewniona jest instalacja.

Jeśli chodzi o zakurzoną i wybuchową produkcję przemysłową, tutaj przekaźnik półprzewodnikowy okazuje się prawdziwym wybawieniem, ponieważ łuk styków mechanicznych jest wykluczony z powodu jego braku, a szczelna obudowa przekaźnika nie pozwoli zabrudzić elektroniki .

Miniaturowe przekaźniki półprzewodnikowe w plastikowej obudowie są dostępne do montażu na płytce drukowanej. Takie przekaźniki mogą przełączać prądy do 2 amperów przy napięciu sieciowym 220-240 woltów, na przykład wentylator lub pompa, lampa, a nawet mały grzejnik mogą być włączane za pomocą 5-woltowego sygnału cyfrowego z czujnika, który jest zwykle bardzo ważny dla majsterkowiczów systemy automatyki domowej.