Co to jest przekaźnik statyczny: działanie i jego zastosowania

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Półprzewodnikowy przekaźnik lub przekaźnik statyczny został po raz pierwszy wprowadzony na rynek w roku 1960. Jak sama nazwa wskazuje, termin statyczny w przekaźniku statycznym oznacza, że ​​​​w przekaźniku tym nie ma ruchomych części. W porównaniu do przekaźnika elektromechanicznego żywotność tego przekaźnika jest dłuższa, a jego odpowiedź szybsza. Przekaźniki te zostały zaprojektowane jako urządzenia półprzewodnikowe, które obejmują: układy scalone , tranzystory, małe mikroprocesory, kondensatory itp. Więc te rodzaje przekaźników wymienić prawie wszystkie funkcje, które były realizowane wcześniej przez przekaźnik elektromechaniczny. W tym artykule omówiono omówienie przekaźnik statyczny – praca z aplikacjami.


Co to jest przekaźnik statyczny?

Elektrycznie sterowany przełącznik, który nie ma ruchomych części, jest znany jako przekaźnik statyczny. W tego typu przekaźniku wyjście jest po prostu osiągane przez elementy stacjonarne, takie jak magnetyczne i elektroniczne obwody . Przekaźniki statyczne są porównywane z przekaźnikami typu elektromechanicznego, ponieważ przekaźniki te wykorzystują ruchome części do wykonywania czynności przełączania. Ale oba przekaźniki służą do sterowania obwodami elektrycznymi za pomocą przełącznika, który jest otwarty lub zamknięty w oparciu o wejście elektryczne.



  Przekaźnik statyczny
Przekaźnik statyczny

Te typy przekaźników są przeznaczone głównie do wykonywania podobnych funkcji przy użyciu sterowania obwodami elektronicznymi, jak przekaźnik elektromechaniczny, który wykonuje za pomocą elementów lub ruchomych części. Przekaźnik statyczny zależy głównie od konstrukcji mikroprocesorów, analogowych obwodów półprzewodnikowych lub cyfrowych obwodów logicznych.

Schemat bloku przekaźników statycznych

Schemat blokowy przekaźnika statycznego pokazano poniżej. Elementy przekaźnika statycznego na tym schemacie blokowym obejmują głównie prostownik, wzmacniacz, zespół o/p i obwód pomiarowy przekaźnika. Tutaj obwód pomiarowy przekaźnika obejmuje detektory poziomu, bramkę logiczną i komparatory, takie jak amplituda i faza.



  Schemat bloku przekaźników statycznych
Schemat bloku przekaźników statycznych

Na powyższym schemacie blokowym linia transmisyjna jest po prostu podłączona do przekładnika prądowego (CT) lub potencjalny transformator (PT), aby linia transmisyjna dostarczała wejście do przekładnika prądowego/PT.

Wyjście przekładnik prądowy jest podawany jako wejście prostownika, który prostuje wejściowy sygnał AC na sygnał DC. Ten sygnał DC podawany jest do jednostki pomiarowej przekaźnika.

  PCB Way

Przekaźnik jednostki pomiarowej wykonuje najbardziej znaczące działanie niezbędne w statycznym systemie przekaźnikowym, wykrywając poziom sygnału wejściowego w detektorach poziomu i oceniając wielkość i fazę sygnału w komparatorach w celu wykonania operacji bramki logicznej.

W przekaźniku tym stosowane są dwa rodzaje komparatorów, komparatory amplitudy i fazy. Główną funkcją komparatora amplitudy jest porównywanie wielkości sygnału wejściowego, podczas gdy komparator fazy służy do porównywania zmienności fazy wielkości wejściowej.

Jednostka pomiarowa przekaźnika o/p jest przekazywana do wzmacniacza, aby wzmacniał wielkość sygnału i przesyłał go do urządzenia o/p. Tak więc to urządzenie wzmocni cewkę wyzwalającą, aby wyzwalała CB (wyłącznik).

Do działania wzmacniacza jednostka pomiarowa przekaźnika i urządzenia o/p wymaga dodatkowego zasilania DC. Więc to jest główna wada tego przekaźnika statycznego.

Zasada działania przekaźnika statycznego

Działanie przekaźnika statycznego polega przede wszystkim na tym, że przekładnik prądowy/transformator potencjalny odbiera wejściowy sygnał napięcia/prądu z linii przesyłowej i przekazuje go do prostownika. Następnie prostownik ten zamienia sygnał AC na DC, który jest podawany do jednostki pomiarowej przekaźnika.

Teraz ta jednostka pomiarowa identyfikuje poziom sygnału wejściowego, po czym komparuje wielkość i fazę sygnału z dostępnym komparatorem w jednostce pomiarowej. Ten komparator porównuje sygnał i/p, aby upewnić się, czy sygnał jest uszkodzony, czy nie. Następnie ten wzmacniacz wzmacnia wielkość sygnału i przesyła go do urządzenia O/P, aby aktywować cewkę wyzwalającą w celu wyzwolenia wyłącznika.

Typy przekaźników statycznych

Dostępne są różne typy przekaźników statycznych, które omówiono poniżej.

  • Przekaźniki elektroniczne.
  • Przekaźniki przetwornikowe.
  • Przekaźniki tranzystorowe.
  • Przekaźniki mostkowe prostownika.
  • Przekaźniki efektu Gaussa.

Przekaźnik elektroniczny

Przekaźnik elektroniczny to jeden z rodzajów przełączników elektronicznych służących do obsługi styków obwodu poprzez otwieranie i zamykanie bez żadnego działania mechanicznego. Tak więc w tego typu przekaźniku metoda przekazywania sygnału pilota nośnej prądu jest wykorzystywana do ochrony linii transmisyjnej. W tego typu przekaźnikach jako jednostki pomiarowe wykorzystywane są głównie zawory elektroniczne.

  Przekaźnik elektroniczny
Przekaźnik elektroniczny

Przekaźnik przetwornika

Przekaźnik transduktorowy jest również znany jako przekaźnik wzmacniacza magnetycznego, który jest bardzo prosty mechanicznie i chociaż niektóre z nich mogą być mało skomplikowane elektrycznie, więc nie zmienia to ich niezawodności. Ponieważ ich działanie jest w większości zależne od komponentów stacjonarnych, których właściwości są po prostu z góry określone i zweryfikowane. Dzięki temu są bardzo łatwe do zaprojektowania i przetestowania w porównaniu do przekaźników elektromechanicznych. Konserwacja tych przekaźników jest praktycznie znikoma.

  Typ przetwornika
Typ przetwornika

Przekaźnik tranzystorowy

Przekaźnik tranzystorowy jest najczęściej używanym przekaźnikiem statycznym, w którym tranzystor w tym przekaźniku działa jak trioda, aby przezwyciężyć ograniczenia spowodowane przez zawory elektroniczne. W tym przekaźniku tranzystor jest używany jako urządzenie wzmacniające i urządzenie przełączające, dzięki czemu nadaje się do uzyskania dowolnej charakterystyki funkcjonalnej. Ogólnie rzecz biorąc, obwody tranzystorowe nie mogą wykonywać tylko niezbędnych funkcji przekaźnikowych, ale także zapewniają wymaganą elastyczność, aby spełnić różne wymagania przekaźników.

  Przekaźnik tranzystorowy
Przekaźnik tranzystorowy

Przekaźniki mostkowe prostownicze

Przekaźniki mostkowe prostownicze są bardzo znane ze względu na rozwój diod półprzewodnikowych. Ten rodzaj przekaźnika zawiera spolaryzowany ruchomy przekaźnik żelazny i ruchomą cewkę, a także dwa mostki prostownicze. Najczęściej spotykane są komparatory przekaźnikowe oparte na mostkach prostownikowych, które mogą być ustawione jako komparatory amplitudowe lub fazowe.

  Mostek prostowniczy
Mostek prostowniczy

Przekaźniki efektu Gaussa

Niektóre metale, a także półprzewodniki, zmieniają rezystywność w niższych temperaturach po wystawieniu ich na działanie pola magnetycznego w przekaźnikach, które są znane jako przekaźnik efektu Gaussa. Efekt ten zależy głównie od stosunku głębokości do szerokości i wzrasta wraz ze wzrostem w ramach tego stosunku. Efekt ten jest po prostu obserwowany w niektórych metalach w temperaturze pokojowej, takich jak bizmut, magneto ind, arsenek indu itp. Ten typ przekaźnika jest lepszy w porównaniu do przekaźnika efektu Halla ze względu na prostsze obwody i konstrukcję. Jednak efekt Gaussa w przekaźnikach statycznych jest ograniczony ze względu na wysoki koszt kryształu. Tak więc prąd polaryzacyjny nie jest konieczny, a moc wyjściowa jest stosunkowo wyższa.

Jak podłączyć przekaźnik statyczny do mikrokontrolera?

Interfejs przekaźnika półprzewodnikowego lub przekaźnika statycznego z płytką Arduino podobną do mikrokontrolera pokazano poniżej. Główną różnicą między normalnymi przekaźnikami a SSR jest; normalny przekaźnik jest mechaniczny, podczas gdy SSR nie jest mechaniczny. Ten przekaźnik statyczny wykorzystuje mechanizm transoptora do sterowania obciążeniami o dużej mocy. Podobnie jak przekaźniki mechaniczne, te przekaźniki po prostu zapewniają izolację elektryczną między dwoma obwodami, a optoizolator działa jak przełącznik między dwoma obwodami.

Przekaźniki statyczne mają pewne zalety w porównaniu z przekaźnikami mechanicznymi, ponieważ mogą być włączane przy bardzo niższym napięciu stałym, takim jak 3 V DC. Przekaźniki te sterują obciążeniami o dużej mocy, ich prędkość przełączania jest wyższa w porównaniu do przekaźników mechanicznych. Podczas przełączania nie generuje żadnego dźwięku, ponieważ w przekaźniku nie ma elementu mechanicznego.

Głównym celem tego interfejsu jest pomiar temperatury w pomieszczeniu i włączanie/wyłączanie klimatyzacji w oparciu o temperaturę w pomieszczeniu. W tym celu stosowany jest czujnik temperatury DHT22, który jest podstawowym i tanim czujnikiem wilgotności i temperatury.

Wymagane elementy tego interfejsu to głównie czujnik temperatury Crydom SSR, Arduino, DHT22 itp. Podać połączenia zgodnie z interfejsem podanym poniżej.

  Podłącz przekaźnik statyczny do mikrokontrolera
Podłącz przekaźnik statyczny do mikrokontrolera

Ten czujnik wykorzystuje termistor i pojemnościowy czujnik wilgotności do pomiaru temperatury otoczenia. Zapewnia cyfrowy sygnał wyjściowy na pinie danych. Ten czujnik ma jedną wadę; nowe dane można z niego pobrać dopiero co dwie sekundy. Czujnik temperatury DHT22 jest ulepszeniem czujnika DHT11, ale zakres wilgotności tego czujnika DHT22 jest bardziej precyzyjny w porównaniu z dht11.

W powyższym interfejsie przekaźnik półprzewodnikowy działa bezpośrednio z cyfrowych pinów Arduino. Ten przekaźnik potrzebuje 3 do 32 woltów prądu stałego do aktywacji drugiego obwodu. Po stronie wyjściowej można po prostu podłączyć maksymalne obciążenie z 240 V AC i do 40 A prądu.

Kod Arduino

Prześlij następujący kod na płytkę Arduino.

#dołącz „DHT.h”
# Zdefiniuj cyfrowy pin DHTPIN 2 //DHT22 do połączenia pinów Arduino
// Odkomentuj czujnik, którego używasz używam DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT21 (AM2301)
// Zainicjuj czujnik DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
pusta konfiguracja () {
Serial.początek(9600);
Serial.println('Test DHT22!');
pinMode(7, WYJŚCIE); //SSR włączanie/wyłączanie pinu
dht.początek(); //Rozpocznij działanie czujnika
}
pusta pętla () {
opóźnienie (2000); //2 sekundy opóźnienia
// Odczyt temperatury lub wilgotności zajmuje około 250 milisekund!
// Odczyty czujnika mogą być „stare” do 2 sekund (jest to bardzo wolny czujnik)
// Odczytaj temperaturę w stopniach Celsjusza (domyślnie)
float t = dht.odczytTemperatura();
Serial.print('Temperatura: ');
Serial.print(t); //Wydrukuj temperaturę na monitorze szeregowym
Serial.print(”*C”);
if(t<=22){ //Temperatura poniżej 22 *C wyłącz AC(Klimatyzator)
digitalWrite(7, LOW);
}
if(t>=23){ //Temperatura wyższa niż 22 *C włącz AC(Klimatyzator)
digitalWrite(7, WYSOKA);
}
}

W powyższym kodzie Arduino w pierwszej kolejności zawarta jest biblioteka czujnika temperatury DHT. Ta biblioteka jest ważna zwłaszcza dla różnych czujników temperatury, takich jak DHT11, DHT21 i DHT22, więc możemy wykorzystać te trzy czujniki z podobną biblioteką.

Tutaj klimatyzacja jest włączana/wyłączana w temperaturze Celsjusza. Jeśli temperatura w pomieszczeniu spadnie poniżej 22 stopni Celsjusza, przekaźnik zostanie wyłączony, a jeśli temperatura w pomieszczeniu wzrośnie, przekaźnik zostanie włączony i automatycznie włączy się AC. Pomiędzy każdym odczytem następuje dwusekundowe opóźnienie, aby upewnić się, że czujnik temperatury zaktualizował odczyt, czy nie, co nie jest takie samo jak przed odczytem.

Tutaj główną wadą jest to, że gdy temperatura w pomieszczeniu wzrośnie do 30 stopni Celsjusza, przekaźnik będzie się nagrzewał. Więc radiator musi być zainstalowany z przekaźnikiem.

Przekaźnik statyczny a przekaźnik elektromagnetyczny

Różnica między przekaźnikiem statycznym a przekaźnikiem elektromagnetycznym obejmuje następujące elementy.

Przekaźnik statyczny

Przekaźnik elektromagnetyczny

Przekaźnik statyczny wykorzystuje różne półprzewodnikowe urządzenia półprzewodnikowe, takie jak tranzystory MOSFET, tranzystory, tyrystory i wiele innych, aby osiągnąć funkcję przełączania. Przekaźnik elektromagnetyczny wykorzystuje elektromagnes do osiągnięcia funkcji przełączania.
Alternatywną nazwą tego przekaźnika statycznego jest przekaźnik półprzewodnikowy. Alternatywną nazwą tego przekaźnika elektromagnetycznego jest przekaźnik elektromechaniczny.
Ten przekaźnik działa na elektrycznych i optycznych właściwościach półprzewodników. Ten przekaźnik działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej.
Przekaźnik statyczny zawiera różne elementy, takie jak półprzewodnikowe urządzenie przełączające, zestaw zacisków i/p i przełączających oraz transoptor. Przekaźnik elektromagnetyczny zawiera różne elementy, takie jak elektromagnes, ruchoma armatura i zestaw zacisków i/p i przełączających.
Ten przekaźnik nie ma żadnych ruchomych części. Ten przekaźnik zawiera ruchome części.
Nie generuje szumów przełączania. Generuje szum przełączania.
Zużywa ekstremalnie mniej energii niż w mW. Zużywa więcej energii
Te przekaźniki nie wymagają zastępowania zacisków stykowych. Te przekaźniki wymagają zastąpienia zacisków stykowych.
Ten przekaźnik jest instalowany w dowolnym miejscu i dowolnym miejscu. Ten przekaźnik jest instalowany zawsze w pozycji prostej i w dowolnym miejscu z dala od pól magnetycznych.
Te przekaźniki mają kompaktowe rozmiary. Te przekaźniki mają duże rozmiary.
Są bardzo dokładne. Są mniej dokładne.
Są bardzo szybkie. Te są powolne.
Są droższe. Nie są one droższe.

Zalety i wady

The zalety przekaźnika statycznego obejmują następujące elementy.

  • Te przekaźniki zużywają bardzo mniej energii.
  • Ten przekaźnik zapewnia bardzo szybką reakcję, wysoką niezawodność, dokładność i długą żywotność oraz jest odporny na wstrząsy.
  • Nie obejmuje żadnych problemów z magazynowaniem termicznym
  • Ten typ przekaźnika wzmacnia sygnał i/p, co zwiększa ich czułość.
  • Niepożądana szansa potknięcia się jest mniejsza.
  • Przekaźniki te mają maksymalną odporność na wstrząsy, dzięki czemu mogą z łatwością pracować w regionach podatnych na trzęsienia ziemi.
  • Wymaga mniej konserwacji.
  • Ma bardzo szybki czas reakcji.
  • Te typy przekaźników zapewniają odporność na wstrząsy i wibracje.
  • Ma bardzo szybki czas resetowania.
  • Działa bardzo długo
  • Zużywa bardzo mniej energii i pobiera energię z wtórnego źródła prądu stałego

The wady przekaźników statycznych obejmują następujące elementy.

  • Komponenty zastosowane w tym przekaźniku są niezwykle wrażliwe na wyładowania elektrostatyczne, co oznacza nieoczekiwane przepływy elektronów między naładowanymi obiektami. Dlatego konieczna jest specjalna konserwacja komponentów, aby nie wpływały na wyładowania elektrostatyczne.
  • Ten przekaźnik jest podatny na przepięcia wysokiego napięcia. Dlatego należy przedsięwziąć środki ostrożności, aby uniknąć uszkodzeń podczas skoków napięcia.
  • Działanie przekaźnika zależy głównie od zastosowanych elementów w obwodzie.
  • Ten przekaźnik ma mniejszą zdolność przeciążania.
  • W porównaniu do przekaźnika elektromagnetycznego, przekaźnik ten jest niezwykle kosztowny.
  • Ta konstrukcja przekaźnika jest po prostu pod wpływem otaczających zakłóceń.
  • Są one wrażliwe na przebiegi napięcia.
  • Charakterystyki urządzeń półprzewodnikowych, takich jak diody, tranzystory itp. wykorzystywanych w tych przekaźnikach, zmieniają się wraz z temperaturą i starzeniem się.
  • Niezawodność tych przekaźników zależy głównie od wielu małych elementów i ich połączeń.
  • Przekaźniki te mają mniejszą zdolność do krótkotrwałego przeciążenia w porównaniu do przekaźników elektromechanicznych.
  • Na działanie tego przekaźnika może w prosty sposób wpłynąć starzenie się komponentów.
  • Ta prędkość działania przekaźnika jest ograniczona przez mechaniczną bezwładność elementu.
  • Nie mają one zastosowania do celów komercyjnych.

Aplikacje

The zastosowania przekaźnika statycznego obejmują następujące elementy.

  • Przekaźniki te są szeroko stosowane w bardzo szybkich systemach zabezpieczających linii przesyłowych EHV-AC z zabezpieczeniem odległościowym.
  • Są one również stosowane w systemach zabezpieczeń ziemnozwarciowych i nadprądowych.
  • Są one stosowane w ochronie długiej i średniej transmisji.
  • Służy do ochrony równoległych podajników.
  • Zapewnia bezpieczeństwo kopii zapasowej urządzenia.
  • Są one używane w liniach połączonych i połączonych T.

Tak więc o to chodzi przegląd przekaźnika statycznego – praca z aplikacjami. Przekaźniki te są również nazywane przełącznikami półprzewodnikowymi, które służą do sterowania obciążeniem poprzez włączanie i wyłączanie, gdy zewnętrzne zasilanie jest podawane na zaciski wejściowe urządzenia. Przekaźniki te są urządzeniami półprzewodnikowymi, które wykorzystują właściwości elektryczne półprzewodników półprzewodnikowych, takie jak MOSFET, tranzystory i TRIAC do wykonywania operacji przełączania wejść i wyjść. Oto pytanie do Ciebie, co to jest przekaźnik elektromagnetyczny?