מהו ממסר של מצב מוצק ואיך להשתמש בו נכון

בכל מעגלי החשמל צריכים להפעיל ולכבות את המכשירים והמכשירים. לשם כך, השתמש במכשירי מיתוג, זה יכול להיות מתג או מתג פשוטים, או ממסרים, אנשי קשר וכו '. היום נשקול אחד ממכשירים כאלה - ממסר במצב מוצק, בואו נדבר על איך זה לבחור ולחבר למעגל בקרת עומס.

מה זה

ממסר מצב מוצק - זהו מכשיר הבנוי על אלמנטים מוליכים למחצה ומתגי חשמל, כגון טריקורים, טרנזיסטורים דו קוטביים או MOS. במקורות באנגלית נקראים ממסרי מצב מוצק SSR ממסר מוצק (שבתרגום המילולי שווה לשם הרוסי).

כאילו בממסרים אלקטרומגנטיים והתקני מיתוג אחרים, הם נועדו לשלוט על אות חלש עם עומס עם מתח או זרם גבוה יותר.

הבדלים ממסרים אלקטרומגנטיים

ממסרים קונבנציונליים, כמו כל התקני המיתוג האלקטרומגנטי, פועלים באופן הבא - יש סליל שאליו מועבר זרם ממערכת הבקרה או מתחנת הכפתור. כתוצאה מהזרם הזורם דרך הסליל מופיע שדה מגנטי שמושך את הזרוע עם קבוצת המגע. לאחר מכן אנשי הקשר הסגורים והזרם זורמים לעומס דרכם.

במצב מוצק אין סליל בקרה ואף קבוצת קשר נעה. מה בתוך ממסר המצב המוצק תוכלו לראות להלן. בתוכו, כאמור לעיל, במקום מגעי כוח משתמשים במתגי מוליכים למחצה: טרנזיסטורים, טריאקים, טיריסטורים ואחרים, תלוי בהיקף היישום (צד ימין של התמונה).

זה ההבדל העיקרי בין ממסר מוליכים למחצה לבין זה אלקטרומגנטי. בהקשר זה, למצב המוצק יש חיי שירות ארוכים יותר באופן משמעותי, מכיוון שאין בלאי מכני של קבוצת המגעים, ראוי לציין גם כי המהירות של ממסרי מוליכים למחצה גבוהה יותר מזו של האלקטרומגנטים.

בנוסף להיעדר בלאי מכני, אין ניצוצות או קשתות במהלך המעבר, כמו גם קולות מהשפעות של אנשי קשר במהלך המיתוג. אגב, אם אין ניצוצות ופריקות קשת במהלך המעבר, ממסרי מצב מוצק יכולים לפעול בחדרי נפץ.

השוואה

היתרונות של ממסרי מצב מוצק בהשוואה למסרים אלקטרומגנטיים הם כדלקמן:

1. חוסר רעש.

2. יש הוכחות לכך שה- MTBF שלהם בסדר גודל של 10 מיליארד מתגים, שהם פי 1000 או יותר מהמשאב של ממסרים אלקטרומגנטיים.

3. אם עבור ממסרים אלקטרומגנטיים מתח מתח הוא למעשה לא נוראואז המעגל האלקטרוני ממסר מוליכים למחצה ברוב המקרים נכשלאם לא התקבלו החלטות במעגלים להגביל את הפולסים הללו. לכן, השוואה בין מכשירים אלה למספר המיתוג אינה תמיד נכונה.

4. ביצועים ממסר מוליכים למחצה הוא שברים ויחידות של אלפיות שנייה, ואילו ממסר אלקטרומגנטי הוא 50 שניות עד 1 שניות.

5. צריכת האנרגיה נמוכה ב 95% מצריכת הסליל של אנלוגים אלקטרומגנטיים.

עם זאת, יתרונות אלה מכוסים על ידי מספר חסרונות:

• ממסר מוליכים למחצה מתחמם במהלך הפעולה. הספק השווה לתוצר של ירידת המתח על פני מתג ההפעלה (בסדר גודל של 2 וולט) ועוצמת הזרם הזורם דרכו משתחררת לחום;

• במקרה של עומס יתר ומעגלים קצרים קיימת סבירות גבוהה לכישלון של מתג ההפעלה, יכולת עומס היתר היא בדרך כלל 10In למשך 10 ms - תקופה אחת ברשת עם תדר של 50 הרץ (עשויה להשתנות בהתאם לרכיבים המשמשים);

• מפסק החשמל ככל הנראה לא יספיק לנסוע לפני שהממסר ייכשל במהלך קצר חשמלי;

• במקרה של מתח יתר של דופק (נחשולי מתח) - חיי השירות של ממסר במצב מוצק יכולים להסתיים באופן מיידי.

• לממסרי מצב מוצק יש זרם דליפה (עד 7-10 mA) בקשר לכך, אם הם במעגל הבקרה, למשל, מנורות LED - האחרונים יהבהבו באופן דומה למצב עם המתג עם תאורה אחורית. בהתאם לכך, יהיה מתח על חוט הפאז גם כאשר הממסר מנותק!

הטבלה הבאה מציגה את המאפיינים הכלליים של ממסרי מצב מוצק של סדרת TSR (תלת פאזית) ו- SSR (חד פאזי) מהיצרן "FOTEK" (אגב, חלק מהנפוצים ביותר). באופן עקרוני, ליצרנים אחרים יהיו מפרטי מוצר דומים או דומים.

התנגדות לבידוד

> 50 MΩ / 500V DC

קלט / פלט חוזק דיאלקטרי

עומד על 2.5 קילוואט AC למשך דקה

מעדכן זרם

לא יותר מ- 7.5 mA

יכולת עומס יתר

עד 10 זרמים מדורגים בטווח של 10 ms

שיטת מיתוג

כאשר עוברים דרך אפס (בדגמים לזרם חילופין) או מייד דרך מצמד אופטי (לזרם ישר)

הגנה מובנית

לסדרת SSR-F יש נתיך להחלפה

מינים

ניתן לסווג ממסרי מצב מוצק:

• לפי סוג זרם (קבוע או מתחלף);

• לפי חוזק זרם (כוח נמוך, כוח);

• על פי שיטת ההתקנה;

• לפי מתח;

• לפי מספר השלבים;

• לפי סוג אות שליטה (זרם ישיר או מתחלף, כניסה אנלוגית לשליטה על נגן משתנה, במעגל 4-20 mA וכו ').

• לפי סוג מיתוג - מעבר כאשר המתח עובר דרך אפס (במעגלי זרם חילופין), או מיתוג באמצעות אות בקרה (לצורך התאמת הכוח, למשל).

לכן, במספר השלבים ישנם ממסרים חד-פאזיים. אבל סוגי אותות השליטה הם הרבה יותר. בהתאם למכשיר הפנימי, ניתן לשלוט על ממסרי מצב מוצק על ידי מתח קבוע או על ידי מתח מתחלף.

ממסרי המצב המוצק הנפוצים ביותר הנשלטים על ידי מתח קבוע בטווח שבין 3 ל 32 וולט. במקרה זה, עוצמת המתח המבוקר צריכה להיות בטווח זה, ולא להיות שווה לכל ערך ספציפי ממנו, וזה מאוד נוח כאשר הוא משולב במערכות עם מתח שונה.

ישנם גם ממסרים למוליכים למחצה, לשליטה בה נעשה שימוש באנלוגי:

• 4-20 mA;

• 0-10 וולט זרם ישר;

• נגדי משתנה 470-560 kOhm.

במקרה זה, ניתן להשתמש בממסרים כאלה לוויסות ההספק במכשיר המחובר, על פי העיקרון של בקרת פאזות. אותו עיקרון התאמה משמש בדימרים ביתיים לתאורה.

בטבלה שלהלן תוכלו לראות את סוגי אותות הבקרה של ממסרי מצב מוצק בשיטת בקרת פאזה מ- IMPULS.

שימו לב למכתבים האחרונים של הסימון (LA, VD, VA), עבור מרבית היצרנים הם זהים, והם אומרים, כמעט על סוג האות.

כאמור, בממסר מבוקר שלב, תלוי בעוצמת אות השליטה, מתח היציאה משתנה, המוצג בתרשים למטה.

ממסר כזה ניתן לזהות על ידי התמונה המותנית בסמוך למסופי הכניסה, לדוגמא, התצלום שלהלן מראה כי נגן משתנה של 470-560 kOhm מחובר לכניסה.

ישנם גם ממסרי מצב מוצק עם אות בקרה מרשת AC 220V, כמוצג להלן. הם מתאימים לשימוש כתחליף למגעים בעלי עוצמה נמוכה או ממסרים אלקטרומגנטיים.

סימון וסוג השליטה

כדי לקבוע את "השלב" של הממסר, השתמש בסמלים בתחילת הסימון:

• SSR - שלב יחיד;

• TTR - תלת פאזי.

המקבילה למכשירי מיתוג חד-קוטבי ושלושה מוטים.

העוצמה הנוכחית מוצפנת גם היא, למשל FOTEK מציין אותה בצורה: Pxx

כאשר "xx" הוא הזרם באמפר, לדוגמה, P03 - 3 אמפר, ו- P10 - 10 אמפר.

אם הסימון מכיל את האות H, ממסר זה מיועד למתח מתח.

בסימון נתונים על סוג השליטה מצויינים בתווים האחרונים, הם עשויים להיות שונים מיצרן למשנהו, אך לעיתים קרובות יש להם צורה ומשמעות זו (נתונים נאספים מיצרנים שונים):

• VA - נגד משתנה 470-560kOhm / 2W (בקרת פאזות);

• LA - אות אנלוגי 4-20mA (בקרת פאזה);

• VD - אות אנלוגי 0-10V DC (בקרת פאזות);

• ZD - בקרה 10-30 וולט DC (מעבר כאשר עוברים אפס);

• ZD3 - שליטה 3-32 וולט DC (מעבר כאשר עוברים אפס);

• ZA2 - שליטה 70-280 וולט AC (מעבר כאשר עוברים אפס);

• DD3 - שליטה על אות DC 3-32V על ידי מעגל זרם ישר (מיתוג מתח DC);

• בקרת אות DA - DC, מיתוג מעגלי AC.

• AA - בקרת אות AC (220V), מיתוג מעגלי AC.

בואו נבדוק את זה הלכה למעשה, נניח שנתקלתם במוצר כזה כמו בתמונה למטה, ורוצים לדעת מה זה.

אם אתה בוחן בזהירות את הכתובות בסמוך למסופים לחיבור חוטים, כבר יתברר שמדובר בממסר לשליטה על מעגלי זרם חילופין בין 90 ל- 480 וולט, ואילו השליטה מתרחשת גם עם זרם חילופין עם מתח בין 80 ל -250 וולט.

אם רק הסימון גלוי, אז: "SSR" הוא חד פאזי; "-10" - זרם מדורג של 10 אמפר; "AA" - בקרת AC, מיתוג AC; "H" - למיתוג מתח גבוה במעגל החשמל - עד 480 וולט (אם לא היה H, זה היה עד 380-400 וולט).

ולגיבוש והבנה טובה יותר, בחנו את הטבלה הבאה עם הסימנים והתכונות של ממסרי מצב מוצק.

מכשיר

המעגל הפנימי של ממסר מצב מוצק תלוי לאיזה זרם הוא מיועד (ישיר או מתחלף) ובסוג האות לשליטה עליו. בואו נבחן כמה מהם.

נתחיל בממסר, הנשלט על ידי זרם ישר ונסע כאשר עוברים אפס. הם מכונים לפעמים "ממסרי מצב מוצק מסוג Z."

כאן, סיכות 3-4 היא כניסת אות הבקרה, המשתמשת בבקרת מצמד אופטי, המשמשת לבידוד גלווני של מעגלי הכניסה והפלט.

הבלוק השולט במעבר דרך 0, או כפי שהוא מכונה מעגל אפס קרוס - מנטר את שלב המתח החשמלי וכשהוא עובר באפס הוא מבצע מעגל כיבוי (הדלקה או כיבוי). שיטה זו נקראת גם מתג מתח אפס, היא מאפשרת להפחית את זרמי ההפעלה כאשר היא מופעלת (מכיוון שהמתח ברגע זה שווה לאפס) וגלולות של אינדוקציה עצמית של EMF כאשר העומס מנותק.

מתאים לשליטה בעומסים התנגדים, קיבוליים ושרירים. לא מתאים לשליטה על עומס אינדוקטיבי גבוה (עם cos cos <0.5), כמו שנאים סרק. כמו כן, שיטת בקרה זו אינה מפריעה לרשת החשמל במהלך המעבר. למטה רואים תרשימים של אותות בקרה, מתח רשת וזרם עומס בשיטת בקרה זו.

באופן סכמטי, זה מיושם באופן הבא:

כאן המתח מהרשת מסופק לחסימה עם טריאק וחסימה העוקבת אחר המעבר באפס. האלמנטים Q1, R3, R4, R5, C4 במתח גבוה חוסמים את פתיחת התיריסטור T2, השולט על טריאק הכוח T1. אז מעבר אפשרי רק עם מתח קרוב לאפס. מעגל הקלט נעשה על U1 - מצמד אופטי טרנזיסטור, המספק אות לאלקטרודה שליטה של ​​הנהג של ה- Triac T2, דרך Q2.

ממסרים מיידיים מסודרים בצורה שונה מעט ממתגי ממסרים בעת חציית אפס. הם חסרים את מפל ה- ZCC.

בעת בקרת AC, המעגל שונה רק בנוכחות בכניסה של המיישר (גשר דיודה).

וכשמחליפים מעגלי DC מתחלף הטריאק בטרנזיסטור.

ישנם גם ממסרים אוניברסליים לזרם ישיר ולחילופין, בהם משתמשים במכלול טרנזיסטורים. באופן כללי, ישנם מעגלים רבים של שלבי פלט של ממסרי מצב מוצק, להלן דוגמאות למעגלים של דגמים שונים של יצרן כמו מיישר בינלאומי.

בממסר עם שיטת בקרת פאזות המצב שונה במקצת. כמו דימר, הוא יכול לכוונן את כוח העומס (מתח יציאה), לשם כך מופעל אות אנלוגי על הכניסה - מתח, זרם או התנגדות לסירוגין מחוברים. כאלמנט כוח, משמש כאן תיריסטור.אך קחו בחשבון שבשל שיטת התאמה זו מתרחשת הפרעות ברשת, כדי לדכא אילו מסנני רשת עם משנקים במצב נפוץ משמשים, אך זהו נושא אחר לגמרי.

אתה יכול לראות את ההבדלים במיתוג כאשר עוברים אפס מביצוע שלב באיור למטה.

דיאגרמות חיבור ותכונות שימוש

למעשה, דיאגרמת החיבור של ממסרי מצב מוצק כמעט ואינה שונה מזו המקובלת. איך להתחבר? בוא נעשה את זה נכון.

אם אתה צריך להחליף ממסר 220V רגיל בבקרת AC 220V, השתמש בתרשים הבא, למשל LDG LDSSR-10AA-H. התרשים לדוגמא מראה את החיבור דרך מתג רגיל או מתג למתג. במקום זאת, ניתן לספק אות הפעלה מתרמוסטט, בקר ומכשירים אחרים.

אם אתה צריך לשלוט במעגל 220 וולט באמצעות אות מתח נמוך, אתה יכול להשתמש ב- FOTEK HPR-80AA.

במעגל זה, אספקת חשמל 12VDC משמשת כמקור זרם ישר זרם מתח נמוך, המשמשים באופן נרחב כספקי חשמל לרצועות LED. אגב, אתה יכול אפילו לשלוט בממסר כזה של מצב מוצק על ידי הפעלת מתח מהמטען של הטלפון הנייד לכניסה, מכיוון שהפלט שלו הוא 5V, שהוא יותר מהאות המינימלי של 3V.

שימו לב גם כי יש לנתק את מתח השליטה לחלוטין, מכיוון שלכל ממסר יש פרמטרים מסוימים שבהם הוא פועל, למשל, המתח שלעיל הוא בערך וולט אחד, והוא יכול לנסוע לא ב 3 וולט מדורגים, אלא כבר על 2.5. (הנתונים ממוצעים, למשל, ועשויים להשתנות לא רק במוצר מסוים, אלא גם בתנאי הסביבה והתקנה.)

אך זכרו שיש גם ממסר עם שיטת בקרת פאזות. תרשימי החיבור של ממסרים כאלה מאוירים בהמשך (איור מההוראות המופיעות עליהם).

השאלה היא מדוע נדרשים ממסרים כאלה ואיפה משתמשים בהם? החיפוש אחר התשובה לשאלה זו היה קצר מועד, ברגע שנכנסתי לתחילת השאילתה והוצאתי מיד אפשרויות לשימוש כמפתח חשמל לשליטה בגופי חימום מתרמוסטטים עם תפוקה של 4-20 mA או 0-10V.

אגב, ליישומים תעשייתיים יש גם פיתוחים מקומיים, למשל, ARIES TPM132 ודגמים אחרים שיכולים לעבוד עם אותות פלט 4-20mA ו- 0-10V.

עם זאת, שימוש בממסר של מצב מוצק לשליטה בעומס כבד אינו אפשרי ללא קירור. לשם כך משתמשים בפאסיבי (רדיאטור פשוט) או בקירור פעיל (רדיאטור + מצנן).

המלצות לבחירת צידניות ניתנות בתיעוד הטכני לממסר ספציפי למצב מוצק, כך שלא תוכלו לתת עצות אוניברסאליות.

מסקנה

ממסרי מצב מוצק יכולים לשמש כממסרים אלקטרומכניים במקרים מסוימים. האפשרויות הפופולריות ביותר בחיי היומיום הן החלפת המגע בדוד חשמלי, בגלל הקפיצות הרמות שלו כשהוא מופעל, בהתאמה, ו הכללת TENOV תשתוק.

כמו כן יישום בקרי כוח חזקים שונים לאותם גופי חימום ודברים אחרים, עבורם משתמשים ממסר במצב מוצק עם כניסת אות אנלוגית מהתנגדות משתנה (סוג VA).

חובבי רדיו יכולים להרכיב את ממסר המצב המוצק הפשוט ביותר, המבוסס על דרייבר אופטי לטריאקים עם סוג MOC3041 מסוג ZCC וכדומה.

אני מאמין שמדובר במוצרים ראויים לשימוש בכלי אוטומציה שונים, בנוסף, הם אינם דורשים תחזוקה (למעט ניקוי רדיאטורים מאבק), וניתן לומר כי חיי השירות אינם מוגבלים. הם יחזיקו מעמד מספר פעמים ארוכים יותר ממגעים, בתנאי שאין עומסי יתר, התחממות יתר, קצר חשמלי וסלולי מתח!