- Dispositivo de relé de estado sólido
- El principio de funcionamiento TTR.
- Clasificación de relés de estado sólido
- Ventajas y desventajas de TTR
- Posibles diagramas de cableado
- Aplicación práctica de dispositivos.
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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Los arrancadores clásicos y los contactores se están convirtiendo gradualmente en una cosa del pasado. Su lugar en la electrónica automotriz, los electrodomésticos y la automatización industrial es un relé de estado sólido, un dispositivo semiconductor, en el que no hay partes móviles.
Los dispositivos tienen diferentes diseños y diagramas de cableado de los que depende su ámbito de aplicación. Antes de usar el dispositivo, es necesario comprender su principio de funcionamiento, conocer las características del funcionamiento y la conexión de los diferentes tipos de relés. Las respuestas a las preguntas indicadas se detallan en el artículo presentado.
Dispositivo de relé de estado sólido
Los relés de estado sólido (TTR) modernos son dispositivos semiconductores modulares que son interruptores eléctricos de potencia.
Los nodos de trabajo clave de estos dispositivos están representados por triacs, tiristores o transistores. Los TTR no tienen partes móviles y difieren de los relés electromecánicos.
El tamaño de un relé de estado sólido depende en gran medida de la carga máxima permitida y la capacidad de eliminar el calor mediante transferencia de calor y convección (+)
La estructura interna de estos dispositivos puede variar mucho según el tipo de carga regulada y el circuito eléctrico.
Los relés de estado sólido más simples incluyen tales nodos:
- nodo de entrada con fusibles;
- cadena de gatillo
- aislamiento óptico (galvánico);
- nodo de conmutación
- cadenas protectoras;
- Unidad de salida a la carga.
El nodo de entrada TTP es un circuito primario con una resistencia conectada en serie. Un fusible está opcionalmente integrado en este circuito. La tarea del nodo de entrada es la adopción de una señal de control y la transferencia de un comando a los interruptores que cambian la carga.
A la corriente alterna, el aislamiento galvánico se utiliza para separar los circuitos de control y principales. De su dispositivo depende en gran medida del principio del relé. El circuito de activación responsable del procesamiento de la señal de entrada puede incluirse en el nodo de aislamiento óptico o ubicarse por separado.
El nodo de protección evita que se produzcan sobrecargas y errores, porque en caso de avería del dispositivo, el equipo conectado también puede dañarse.
El propósito principal de los relés de estado sólido es cerrar / abrir la red eléctrica con una señal de control débil. A diferencia de los análogos electromecánicos, tienen una forma más compacta y no producen clics característicos en el proceso de operación.
El principio de funcionamiento TTR.
El funcionamiento de un relé de estado sólido es bastante simple. La mayor parte de la TTR está diseñada para controlar la automatización en redes de 20-480 V.
El aislamiento óptico le permite crear señales de administración de potencia mínima, lo cual es crucial para los sensores que operan desde fuentes de alimentación independientes (+)
En la versión clásica, dos contactos del circuito conmutado y dos cables de control están incluidos en la caja del instrumento. Su número puede cambiar con un aumento en el número de fases conectadas. Dependiendo de la presencia de voltaje en el circuito de control, la carga principal es activada o desactivada por elementos semiconductores.
Una característica de los relés de estado sólido es la presencia de resistencia finita. Si los contactos en los dispositivos electromecánicos están completamente desconectados, entonces, en estado sólido, la ausencia de corriente en el circuito se debe a las propiedades de los materiales semiconductores.
Por lo tanto, a voltajes más altos, pueden producirse pequeñas corrientes de fuga, que pueden afectar negativamente el funcionamiento del equipo conectado.
Clasificación de relés de estado sólido
Las aplicaciones del relé son variadas, por lo tanto, sus características de diseño pueden variar mucho, dependiendo de las necesidades de un circuito automático particular. La TTR se clasifica según el número de fases conectadas, el tipo de corriente de operación, las características de diseño y el tipo de circuito de control.
Por el número de fases conectadas.
Los relés de estado sólido se utilizan como parte de los electrodomésticos y en la automatización industrial con un voltaje de funcionamiento de 380 V.
Por lo tanto, estos dispositivos semiconductores, según el número de fases, se dividen en:
- una sola fase
- tres fases
Los TTR monofásicos permiten trabajar con corrientes de 10-100 o 100-500 A. Su control se realiza mediante una señal analógica.
Se recomienda conectar cables de diferentes colores al relé trifásico para que al instalar el equipo sea posible conectarlos correctamente.
Los relés trifásicos de estado sólido pueden pasar una corriente en el rango de 10 a 120 A. Su dispositivo asume un principio de funcionamiento reversible, que garantiza la regulación confiable de varios circuitos eléctricos simultáneamente.
A menudo, los TTR trifásicos se utilizan para garantizar el funcionamiento de un motor asíncrono. Su circuito de control eléctrico necesariamente incluye fusibles rápidos debido a las altas corrientes de entrada.
Por tipo de corriente de funcionamiento.
Los relés de estado sólido no pueden configurarse ni reprogramarse, por lo que pueden funcionar normalmente solo con un cierto rango de parámetros eléctricos de la red.
Dependiendo de las necesidades de TTP se puede controlar mediante circuitos con dos tipos de corriente:
- permanente
- variable
De manera similar, la TTR se puede clasificar según el tipo de tensión de carga activa. La mayoría de los relés en aparatos domésticos funcionan con parámetros variables.
DC no se utiliza como la principal fuente de electricidad en ningún país del mundo, por lo que los relés de este tipo tienen un alcance limitado
Los dispositivos con una corriente de control constante se caracterizan por su alta confiabilidad y utilizan 3–32 V para la regulación. Soportan un amplio rango de temperaturas (-30 .. + 70 ° C) sin cambios significativos en las características.
Los relés, regulados por corriente alterna, tienen un voltaje de control de 3-32 V o 70-280 V. Se caracterizan por una baja interferencia electromagnética y una alta velocidad de operación.
Por características de diseño.
Los relés de estado sólido a menudo se instalan en el panel eléctrico general del apartamento, por lo que muchos modelos tienen un bloque de montaje para montar en un riel DIN.
Además, hay radiadores especiales ubicados entre el TTR y la superficie de apoyo. Le permiten enfriar el dispositivo bajo cargas elevadas, mientras mantiene su rendimiento.
El relé se monta en el riel DIN principalmente a través de un soporte especial, que tiene una función adicional: elimina el exceso de calor durante el funcionamiento del dispositivo
Entre el relé y el radiador se recomienda aplicar una capa de pasta térmica, que aumenta el área de contacto y aumenta la transferencia de calor. También hay TTR, destinados a sujetar a la pared con tornillos normales.
Por tipo de esquema de control.
No siempre el principio de operación de una tecnología de relé ajustable requiere su operación inmediata.
Por lo tanto, los fabricantes han desarrollado varios esquemas de control TTR que se utilizan en varios campos:
- Control "hasta cero" . Esta variante de control de un relé de estado sólido asume la operación solo a un valor de voltaje de 0. Se usa en dispositivos con cargas capacitivas, resistivas (calentadores) y débiles inductivas (transformadores).
- Al instante Se utiliza cuando se requiere un relé nítido cuando se aplica una señal de control.
- Fase Implica la regulación de la tensión de salida cambiando los parámetros de la corriente de control. Se utiliza para cambiar suavemente el grado de calentamiento o iluminación.
Los relés de estado sólido difieren en muchos otros parámetros, menos significativos. Por lo tanto, al comprar TTR, es importante comprender el esquema de trabajo del equipo conectado para adquirir el dispositivo de ajuste más adecuado.
Debe haber una reserva de energía, porque el relé tiene un recurso operacional, que se consume rápidamente durante las sobrecargas frecuentes.
Ventajas y desventajas de TTR
Los relés de estado sólido, por una buena razón, desplazan los actuadores y contactores convencionales del mercado. Estos dispositivos semiconductores tienen muchas ventajas sobre las contrapartes electromecánicas que obligan a los consumidores a detener la elección sobre ellos.
El relé para microcircuitos tiene dimensiones compactas y está fuertemente limitado por la corriente máxima permitida. Se fijan principalmente mediante la soldadura de patas especiales.
Estas ventajas incluyen:
- Bajo consumo de energía (90% menos).
- Dimensiones compactas que permiten montar dispositivos en un espacio reducido.
- Arranque y parada de alta velocidad.
- Funcionamiento con poco ruido, sin clics característicos de un relé electromecánico.
- No se espera mantenimiento.
- Larga vida útil gracias a un recurso de cientos de millones de positivos.
- Debido a las amplias posibilidades de modificación de componentes electrónicos, TTR ha ampliado las áreas de aplicación.
- No hay interferencia electromagnética cuando se dispara.
- Queda excluido el daño a los contactos debido a su choque mecánico.
- No hay contacto físico directo entre el control y los circuitos de conmutación.
- Posibilidad de controlar la carga.
- La presencia de circuitos automáticos pulsados TTR que protegen contra sobrecargas.
- Posibilidad de uso en ambientes explosivos.
Estas ventajas de los relés de estado sólido no siempre son suficientes para el funcionamiento normal del equipo. Es por eso que no han reemplazado completamente los contactores electromecánicos.
Para el funcionamiento estable de los potentes relés de estado sólido, la eliminación eficiente del calor es importante, ya que a temperaturas elevadas, la tensión de carga se distorsiona considerablemente (+)
TTR también tiene desventajas que impiden que se utilicen en muchos casos.
Por contra incluyen:
- La incapacidad de la mayoría de los dispositivos para operar con voltajes superiores a 0, 5 kV.
- Alto costo
- Sensibilidad a altas corrientes, especialmente en los circuitos de arranque del motor.
- Restricciones de uso en condiciones de alta humedad.
- Disminución crítica del rendimiento a temperaturas inferiores a 30 ° C y más de 70 ° C de calor.
- La carcasa compacta conduce a un calentamiento excesivo del dispositivo a cargas consistentemente altas, lo que requiere el uso de dispositivos especiales de enfriamiento pasivo o activo.
- Posibilidad de fundir el dispositivo por calentamiento durante un cortocircuito.
- Las microcorrientes en el estado cerrado del relé pueden ser críticas para la operación del equipo. Por ejemplo, las lámparas fluorescentes conectadas en red pueden parpadear intermitentemente.
Así, los relés de estado sólido tienen aplicaciones específicas. En los circuitos de equipos industriales de alta tensión, su uso está muy limitado debido a las propiedades físicas imperfectas de los materiales semiconductores.
Sin embargo, en la industria de electrodomésticos y automóviles, TTP ocupa una posición fuerte debido a sus propiedades positivas.
Posibles diagramas de cableado
Los esquemas de conexión para relés de estado sólido pueden ser muy diversos. Cada circuito eléctrico se construye en función de las características de la carga conectada. Se pueden agregar fusibles, controladores y dispositivos de control adicionales al circuito.
Debido a que el circuito de control y la carga en el dispositivo no se superponen, sus características eléctricas pueden diferir en cualquier parámetro (+)
A continuación se presentarán los esquemas de conexión TTR más simples y comunes:
- normal abierto
- con contorno conectado;
- normalmente cerrado
- tres fases
- reversible
Circuito normalmente abierto (abierto) - relé, la carga en la que se energiza en presencia de una señal de control. Es decir, el equipo conectado está en estado desconectado con las entradas desenergizadas 3 y 4.
Antes de comprar un relé, es necesario determinar el tipo de su estado inicial (cerrado o abierto) para garantizar el correcto funcionamiento del equipo conectado (+)
Circuito normalmente cerrado : implica un relé, la carga en la que se energiza sin señal de control. Es decir, el equipo conectado está en condiciones de funcionar con las entradas desenergizadas 3 y 4.
Hay un circuito de conexión para un relé de estado sólido en el que el control y la tensión de carga son los mismos. Este método se puede utilizar simultáneamente para la operación en redes de CC y CA.
Los relés trifásicos están conectados de varias maneras diferentes. Los contactos se pueden conectar en las opciones Estrella, Triángulo o Estrella con punto muerto.
La elección de un esquema de conexión de relé trifásico depende en gran medida de las peculiaridades del equipo conectado a él como una carga.
Los relés de estado sólido inversos se utilizan en motores eléctricos en el modo apropiado. Se fabrican en una versión trifásica e incluyen dos bucles de control.
Si el relé es importante para respetar la polaridad de los contactos, la etiqueta siempre indicará dónde conectar la fase y el cero.
Es necesario recolectar circuitos eléctricos con TTR solo después de su dibujo preliminar en papel, ya que los dispositivos conectados incorrectamente pueden fallar debido a un cortocircuito.
Aplicación práctica de dispositivos.
El uso de relés de estado sólido es bastante extenso. Debido a su alta confiabilidad y la falta de necesidad de un mantenimiento regular, a menudo se instalan en lugares de equipos difíciles de alcanzar.
En muchos relés, el cableado del circuito de control requiere el cumplimiento de la polaridad, que debe considerarse en el proceso de instalación del equipo.
Las principales áreas de aplicación de TTR son:
- sistema de termorregulación con el uso de elementos de calefacción;
- manteniendo una temperatura estable en los procesos tecnológicos;
- control de transformadores;
- control de iluminación;
- esquemas de sensores de movimiento, iluminación, sensores fotoeléctricos para alumbrado público, etc .;
- control motor
- Fuentes de alimentación ininterrumpida.
Con el aumento de la automatización de los electrodomésticos, los relés de estado sólido son cada vez más comunes, y las tecnologías de semiconductores en desarrollo están descubriendo constantemente nuevas áreas de su aplicación.
Si lo desea, puede ensamblar un relé de estado sólido con sus propias manos. Las instrucciones detalladas se presentan en este artículo.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Los videos presentados ayudarán a comprender mejor el funcionamiento de los relés de estado sólido y a familiarizarse con los métodos de conexión.
Demostración práctica del funcionamiento del relé de estado sólido más simple:
Análisis de tipos y características de los relés de estado sólido:
Pruebas de trabajo y grado de calentamiento de TTR:
Casi todas las personas pueden montar un circuito eléctrico desde un relé de estado sólido y un sensor.
Sin embargo, la planificación de un esquema de trabajo requiere un conocimiento básico de ingeniería eléctrica, ya que una conexión incorrecta puede provocar una descarga eléctrica o un cortocircuito. Pero como resultado de las acciones correctas, puede obtener una gran cantidad de electrodomésticos útiles.
¿Hay algo que agregar, o tiene alguna pregunta sobre la conexión y el uso de relés de estado sólido? Puede dejar comentarios sobre la publicación, participar en discusiones y compartir su propia experiencia de uso de dichos dispositivos. La forma de comunicación está en el bloque inferior.