ダーリントントランジスタ
負荷が非常に強力な場合、負荷を流れる電流が到達する可能性があります
いくつかのアンペア。高出力トランジスタの場合、係数$ \beta$は次のようになります。
不十分です。 （さらに、表からわかるように、強力な
トランジスタ、それはすでに小さいです。）
この場合、2つのトランジスタのカスケードを使用できます。最初
トランジスタが電流を制御し、2番目のトランジスタがオンになります。そのような
スイッチング回路はダーリントン回路と呼ばれます。
この回路では、2つのトランジスタの$ \ beta $係数が乗算され、次のようになります。
非常に高い電流伝達係数を得ることができます。
トランジスタのターンオフ速度を上げるために、それぞれを接続することができます
エミッタとベースの抵抗。
抵抗は、電流に影響を与えないように十分に大きくなければなりません
ベース-エミッタ。一般的な値は、5〜12 Vの電圧で5〜10kΩです。
ダーリントントランジスタは別のデバイスとして利用できます。例
このようなトランジスタを表に示します。
| モデル | $ \ beta $ | $ \ max \ I_ {k} $ | $ \ max \ V_ {ke} $ |
|---|---|---|---|
| KT829V | 750 | 8 A | 60 V |
| BDX54C | 750 | 8 A | 100 V |
それ以外の場合、キーの操作は同じままです。
長所と短所
他のタイプのリレーとは異なり、ソリッドステートリレーには可動接点がありません。この装置の電気回路の切り替えは、半導体で作られた電子キーの原理に従って行われます。ソリッドステートリレーを作成する際の問題を回避するには、デバイスの動作原理とその設計を理解する必要があります。
ただし、その主な利点の説明から始める価値があります。
- 強力な負荷を切り替える機能。
- スイッチングは高速で発生します。
- 高品質のガルバニック絶縁。
- 短時間で過酷な過負荷に耐えることができます。
同様のパラメータを持つ機械式リレーはありません。ソリッドステートリレー（SSR）の範囲は実質的に無制限です。設計に可動要素がないため、デバイスの耐用年数が大幅に長くなります。ただし、このデバイスには利点があるだけではないことを覚えておく必要があります。 SSRのいくつかの特性は欠点です。たとえば、強力なデバイスの動作中は、熱エネルギーを除去するために追加の要素を使用する必要があります。
多くの場合、ラジエーターの寸法はリレー自体の寸法を大幅に上回っています。このような状況では、デバイスのインストールはやや困難です。デバイスを閉じると、デバイスに漏れ電流が観察され、非線形の電流-電圧特性が現れます。
したがって、SSRを使用する場合は、スイッチング電圧の特性に注意する必要があります。一部のタイプのデバイスは、直流のネットワークでのみ機能します。
ソリッドステートリレーを回路に接続するときは、誤検知から保護する方法を提供する必要があります。
ソリッドステート-使用する必要がありますか？
まず、そのようなリレーの使用の実現可能性についても検討します。たとえば、実際のケース：
そのようなリレーが必要ない別のケース：
ソリッドステートリレーの過負荷と保護については、以下で詳しく説明します。この場合、過負荷に十分に対応し、コストが10分の1になる従来のコンタクタを使用することをお勧めします。
したがって、ファッションを追いかける価値はありませんが、地味な計算を適用することをお勧めします。電流と財務の計算。
誰かの頭に浮かんだら、ベルボタンまたはリードスイッチで10 kWエンジンを始動できます！しかし、それはそれほど単純ではありません。詳細は以下になります。
目的と種類
電流制御リレーは、流入電流の大きさの急激な変化に対応し、必要に応じて、特定の消費者または電源システム全体への電力をオフにするデバイスです。その動作原理は、外部電気信号と、デバイスの動作パラメータと一致しない場合の瞬時応答の比較に基づいています。発電機、ポンプ、自動車エンジン、工作機械、家電製品などの操作に使用されます。
直流および交流のそのようなタイプのデバイスがあります：
- 中級;
- 保護;
- 測定;
- プレッシャー;
- 時間。
中間デバイスまたは最大電流リレー（RTM、RST 11M、RS-80M、REO-401）は、特定の電流値に達したときに特定の電気ネットワークの回路を開閉するために使用されます。これは、電圧および電流サージからの家庭用機器の保護を強化するために、アパートまたは住宅で最も頻繁に使用されます。
熱デバイスまたは保護デバイスの動作原理は、特定のデバイスの接点の温度を制御することに基づいています。デバイスを過熱から保護するために使用されます。たとえば、アイロンが過熱した場合、そのようなセンサーは自動的に電源をオフにし、デバイスが冷えた後にオンにします。
静的または測定リレー（REV）は、特定の値の電流が発生したときに回路の接点を閉じるのに役立ちます。その主な目的は、利用可能なネットワークパラメータと必要なパラメータを比較し、それらの変更に迅速に対応することです。
圧力スイッチ（RPI-15、20、RPZH-1M、FQS-U、FLUなど）は、液体（水、油、油）、空気などを制御するために必要です。これは、ポンプまたはその他の機器をオフにするときに使用されます。設定されたインジケーターが圧力に達しました。多くの場合、配管システムや自動車のサービスステーションで使用されます。
時間遅延リレー（メーカーのEPL、Danfoss、PTBモデル）は、漏電またはその他のネットワーク障害が検出されたときに特定のデバイスの応答を制御および減速するために必要です。このようなリレー保護装置は、日常生活と産業の両方で使用されています。それらは、緊急モードの早期起動、RCD（これは差動リレーでもあります）および回路ブレーカーの動作を防ぎます。それらの設置のスキームは、多くの場合、ネットワークに保護装置と差動装置を含めるという原則と組み合わされます。
さらに、電磁電圧および電流リレー、機械式、ソリッドステートなどもあります。
ソリッドステートリレーは、大電流（250 Aから）を切り替えるための単相デバイスであり、電気回路の電気的保護と絶縁を提供します。これは、ほとんどの場合、ネットワークの問題に迅速かつ正確に対応するように設計された電子機器です。別の利点は、そのような電流リレーを手作業で作成できることです。
設計上、リレーは機械式と電磁式に分類され、前述のように電子式に分類されます。メカニカルはさまざまな作業条件で使用でき、接続に複雑な回路を必要とせず、耐久性と信頼性があります。しかし同時に、十分に正確ではありません。したがって、現在では、より近代的な電子機器が主に使用されています。
選択ガイド
パワー半導体の電気的損失により、負荷が切り替わるとソリッドステートリレーが熱くなります。これにより、スイッチ電流の量に制限が課せられます。摂氏40度の温度は、デバイスの動作パラメータの劣化を引き起こしません。ただし、60℃以上に加熱すると、スイッチング電流の許容値が大幅に低下します。この場合、リレーは制御されていない動作モードになり、故障する可能性があります。
したがって、公称モード、特に「ヘビー」モード（5 Aを超える電流の長期スイッチングを伴う）でのリレーの長期動作中は、ラジエーターを使用する必要があります。たとえば、負荷が増加した場合、「誘導性」の負荷（ソレノイド、電磁気など）の場合、電流マージンが2〜4倍大きいデバイスを選択することをお勧めします。非同期電気モーターの制御、電流マージンの6〜10倍。
ほとんどのタイプの負荷を処理する場合、リレーのスイッチオンにはさまざまな持続時間と振幅の電流サージが伴います。これらの値を考慮して、以下を選択する必要があります。
- 純粋にアクティブな（ヒーター）負荷は、可能な限り低い電流サージを提供します。これは、「0」に切り替わるリレーを使用する場合に実質的に排除されます。
- 白熱灯、ハロゲンランプをオンにすると、公称値の7〜12倍の電流が流れます。
- 最初の数秒間（最大10秒）の蛍光灯は、定格電流の5〜10倍の短期間の電流サージを発生させます。
- 水銀ランプは最初の3〜5分間に3倍の電流過負荷を与えます。
- 交流の電磁リレーの巻線：電流は、1〜2期間の定格電流の3〜10倍です。
- ソレノイドの巻線：電流は、0.05〜0.1秒の公称電流の10〜20倍です。
- 電気モーター：電流は0.2〜0.5秒の定格電流の5〜10倍です。
- ゼロ電圧フェーズでオンにしたときの可飽和コア（アイドル時の変圧器）を備えた高誘導性負荷：電流は、0.05〜0.2秒間の公称電流の20〜40倍です。
- 90°に近いフェーズでオンにした場合の容量性負荷：電流は、数十マイクロ秒から数十ミリ秒の時間で公称電流の20〜40倍です。
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電流過負荷に耐える能力は、「衝撃電流」の大きさによって特徴付けられます。これは、特定の持続時間（通常は10ミリ秒）の単一パルスの振幅です。為に DCリレー この値は通常、最大許容直流の値の2〜3倍です。サイリスタリレーの場合、この比率は約10です。任意の持続時間の電流過負荷の場合、経験的な依存関係から進めることができます。 1桁は、許容電流振幅の減少につながります。最大負荷の計算を次の表に示します。
ソリッドステートリレーの最大負荷を計算するための表。
特定の負荷に対する定格電流の選択は、リレーの定格電流のマージンと、始動電流を減らすための追加の手段（電流制限抵抗、リアクトルなど）の導入との比率で行う必要があります。
インパルスノイズに対するデバイスの抵抗を高めるために、直列接続された抵抗と静電容量（RC回路）で構成される外部回路がスイッチング接点と並列に配置されます。負荷側の過電圧源からより完全に保護するには、SSRの各相と並列に保護バリスタを接続する必要があります。
図式 ソリッドステートリレー接続.
誘導性負荷を切り替える場合は、保護バリスタの使用が必須です。バリスタの必要な値の選択は、負荷に供給する電圧に依存し、次の式で計算されます。Uvaristor =（1.6 ... 1.9）xUload。
バリスタの種類は、デバイスの特定の特性に基づいて決定されます。最も人気のある国内のバリスタはシリーズです：CH2-1、CH2-2、VR-1、VR-2。ソリッドステートリレーは、入力回路と出力回路、およびデバイスの構造要素からの通電回路の優れたガルバニック絶縁を提供するため、追加の回路絶縁対策は必要ありません。
製造工程の特徴
発熱体の負荷はWです。
入力は、一定の抵抗が設定されている一次回路です。
通常、電気機構を作動させるために、定期的に開閉する接点が使用されます。
Wのオーダーの出力電力。この回路には、2つの入力オプションがあります。フォトカプラダイオードに直接入力を制御する方法と、トランジスタを介して供給される入力信号です。この装置の電気回路の切り替えは、半導体で作られた電子キーの原理に従って行われます。
クーラーを選択するための推奨事項は、特定のソリッドステートリレーの技術文書に記載されているため、普遍的なアドバイスを提供することは不可能です。特定の条件下では、ソリッドステートリレーを使用して誘導モーターを始動できます。
したがって、入力信号が除去されてから半サイクルで負荷電流が切断されるまでの間に、最大のターンオフ遅延が発生する可能性があります。制御回路と負荷間の高品質な絶縁。これらのサイレントリレーは、コンタクタやスターターの優れた代替品です。同じ調整原理が家庭用照明調光スイッチで使用されます。DC入力電圧信号が除去されても、出力が突然オフになることはありません。これは、導通がトリガーされた後、負荷電流が電流を下回るまで、スイッチングデバイスとして使用されるサイリスタまたはトライアックが残りの半サイクルの間オンのままであるためです。デバイスを保持し、その時点でオフになります。
ビデオ：ソリッドステートリレーテスト。ソリッドステートリレーの次の特性を強調する必要があります。光絶縁の助けを借りて、電子デバイスのさまざまな回路の絶縁が提供されます。ソリッドステートモデルでは、この役割はサイリスタ、トランジスタ、トライアックによって果たされます。
その助けを借りて、連絡先が引き付けられます。保護は、リレーハウジング内と個別の両方に配置できます
トライアックの場合、結論は通常あいまいであるため、事前に確認する必要があることに注意してください。負荷に電圧を印加するために、トランジスタ、シリコンダイオード、トライアックを含むスイッチングタイプの回路が使用されます
この例では、オームとオームの間の任意の好ましい抵抗値で十分です。
コンタクタの代わりにソリッドステートリレー。
負荷電力制御オプション
現在、電力管理には2つの主要なオプションがあります。それぞれとそれらをより詳細に検討しましょう：
- フェーズ制御。ここで、負荷のIの出力信号は正弦波の形をしています。出力電圧は10、50、90パーセントに設定されています。このような方式の利点は明らかです。出力信号の滑らかさ、さまざまなタイプの負荷を接続できることです。マイナス-スイッチングプロセスでの干渉の存在。
- スイッチングによる制御（ゼロからの遷移の過程で）。制御方法の利点は、ソリッドステートリレーの動作中に、スイッチングプロセス中に3次高調波と干渉する干渉が発生しないことです。欠点のうち-限られたアプリケーション。この制御方式は、容量性および抵抗性負荷に適しています。誘導性の高い負荷での使用はお勧めしません。
価格が高いにもかかわらず、ソリッドステートリレーは徐々に標準デバイスを接点に置き換えます。これは、信頼性、ノイズの欠如、メンテナンスの容易さ、および長い耐用年数によるものです。
デバイスの選択とインストールに正しくアプローチすれば、欠陥があっても悪影響はありません。
長所と短所
ソリッドステートリレーの製造には、制御回路とトライアックで構成されるチェーンを使用できます。熱放散のプロセスを改善するには、サーマルペーストを使用して、アルミニウムベースと半導体要素の接触領域全体に配置する必要があります。これは、ACスイッチングソリッドステートリレーがSCRとトライアックを出力スイッチングデバイスとして使用するためです。出力スイッチングデバイスは、入力が削除された後、デバイスを流れるAC電流がしきい値を下回るか、その値を保持するまで導通し続けます。抵抗性、容量性、誘導性の負荷を駆動するのに適しています。
この場合、リレーグループ全体をオンにするのに十分な電力のソースを選択する必要があります。
しかし、電流が大きい場合、要素の強い加熱があります。
自分でソリッドステートリレーを作成する前に、そのようなデバイスの基本設計に精通し、それらの動作原理を理解することが論理的です。リレーを接続するためのスキームこの種のすべての半導体デバイスは、入力部分、光絶縁、トリガー、およびスイッチング回路と保護回路を含むセクションに分かれています。
この場合、ピーク短期電流値はAに達する可能性があります。
スイッチングは高速で発生します。鋳造コンパウンド長所と短所他のタイプのリレーとは異なり、ソリッドステートリレーには可動接点がありません。
ほとんどの標準的なソリッドステートリレーの出力回路は、1種類のスイッチング動作のみを実行するように構成されており、電気機械式リレーの通常開の単極単極SPST-NO動作モードと同等です。 MOCオプトトライアックアイソレータは同じ特性を備えていますが、ゼロ交差検出が組み込まれているため、誘導性負荷を切り替えるときに大きな突入電流なしで負荷にフルパワーを供給することができます。
講義357ソリッドステートリレー
自分の手でTTRを作る方法は？
デバイス（モノリス）の設計上の特徴を考慮して、回路は通常のようにテキスタイルボード上ではなく、表面実装によって組み立てられます。
この方向には多くの回路ソリューションがあります。特定のオプションは、必要なスイッチング電力およびその他のパラメータによって異なります。
回路組立用電子部品
自分の手でソリッドステートリレーを実際にマスタリングおよび構築するための単純な回路の要素のリストは次のとおりです。
- オプトカプラータイプMOS3083。
- トライアックタイプVT139-800。
- トランジスタシリーズKT209。
- 抵抗器、ツェナーダイオード、LED。
指定されたすべての電子部品は、次のスキームに従って表面実装によってはんだ付けされます。
制御信号生成回路でMOS3083オプトカプラーを使用しているため、入力電圧値は5〜24ボルトの範囲で変化する可能性があります。
また、ツェナーダイオードと制限抵抗で構成されるチェーンにより、制御LEDを流れる電流が可能な限り最小限に抑えられます。このソリューションは、制御LEDの長い耐用年数を保証します。
組み立てられた回路の性能をチェックする
組み立てられた回路は、操作性をチェックする必要があります。この場合、220ボルトの負荷電圧をトライアックを介してスイッチング回路に接続する必要はありません。トライアックのスイッチングラインと並列にテスターである測定装置を接続するだけで十分です。
テスターの測定モードを「mOhm」に設定し、制御電圧発生回路に電力（5〜24V）を供給する必要があります。すべてが正常に機能している場合、テスターは「mΩ」から「kΩ」までの抵抗の違いを示す必要があります。
モノリシックハウジングデバイス
将来のソリッドステートリレーのハウジングのベースの下には、厚さ3〜5mmのアルミニウムプレートが必要になります。プレートの寸法は重要ではありませんが、この電子要素が加熱されたときにトライアックから効率的に熱を除去するための条件を満たす必要があります。
アルミ板の表面は平らでなければなりません。さらに、両面を処理する必要があります-細かいサンドペーパーできれいにし、磨きます。
次の段階では、準備されたプレートに「型枠」が装備されます。厚いボール紙またはプラスチックで作られた境界線が周囲に接着されます。あなたは一種の箱を手に入れるべきです、そしてそれは後でエポキシで満たされるでしょう。
作成されたボックスの中には、「キャノピー」によって組み立てられたソリッドステートリレーの電子回路が配置されています。アルミ板の表面にはトライアックのみが配置されています。
他の回路部品や導体がアルミニウム基板に触れないようにしてください。トライアックは、ラジエーターに取り付けるように設計されたケースのその部分でアルミニウムに適用されます。
トライアックハウジングとアルミニウム基板の接触領域には、熱伝導ペーストを使用する必要があります。絶縁されていないアノードを備えた一部のブランドのトライアックは、マイカガスケットを介して取り付ける必要があります。
トライアックは、ある種の荷重でベースにしっかりと押し付け、エポキシ接着剤で周囲に注ぐか、基板の裏側の表面を乱さずに何らかの方法で固定する必要があります（たとえば、リベット）。
化合物の準備と体を注ぐ
電子機器の固体を製造するためには、複合混合物を作る必要があります。化合物混合物の組成は、2つの成分に基づいて作られています。
- 硬化剤を含まないエポキシ樹脂。
- アラバスターパウダー。
アラバスターの追加のおかげで、マスターは一度に2つの問題を解決します。エポキシ樹脂の公称消費量でキャスティングコンパウンドの完全な量を受け取り、最適なコンシステンシーの充填物を作成します。
混合物を完全に混合する必要があります。その後、硬化剤を添加して、再度完全に混合することができます。次に、「蝶番を付けられた」インスタレーションが、作成されたコンパウンドとともに段ボール箱の中に注意深く注がれます。
表面に制御LEDのヘッドの一部だけを残して、上のレベルまで充填が行われます。最初は、コンパウンドの表面が完全に滑らかに見えない場合がありますが、しばらくすると画像が変化します。鋳物が完全に固化するのを待つだけです。
実際、任意の適切な鋳造溶液を使用することができます。主な基準は、鋳造組成物が導電性であってはならず、さらに凝固後に十分な程度の鋳造剛性が形成されるべきであるということです。ソリッドステートリレーの成形体は、偶発的な物理的損傷から電子回路を保護する一種の機能です。
ソリッドステートリレーの分類
リレーの用途は多様であるため、特定の自動回路のニーズに応じて、その設計機能は大きく異なる可能性があります。 TSRは、接続されている相の数、動作電流の種類、設計上の特徴、および制御回路の種類によって分類されます。
接続されたフェーズの数によって
ソリッドステートリレーは、380Vの動作電圧で家電製品と産業用自動化の両方で使用されます。
したがって、これらの半導体デバイスは、相の数に応じて、次のように分けられます。
- 単相;
- 3相。
単相SSRを使用すると、10〜100または100〜500Aの電流で作業できます。これらはアナログ信号を使用して制御されます。
機器を設置する際に正しく接続できるように、異なる色のワイヤを三相リレーに接続することをお勧めします
三相ソリッドステートリレーは、10〜120 Aの範囲の電流を流すことができます。これらのデバイスは、複数の電気回路のレギュレーションの信頼性を同時に確保する、可逆的な動作原理を前提としています。
多くの場合、誘導モーターに電力を供給するために三相SSRが使用されます。始動電流が大きいため、高速ヒューズは必然的に制御回路に含まれます。
動作電流の種類別
ソリッドステートリレーは構成または再プログラムできないため、特定の範囲のネットワーク電気パラメータ内でのみ適切に機能します。
必要に応じて、SSRは2種類の電流を使用する電気回路で制御できます。
- 永続;
- 変数。
同様に、TTRを、アクティブ負荷の電圧のタイプによって分類することができます。家電製品のほとんどのリレーは、可変パラメータで動作します。
直流は世界のどの国でも主な電力源として使用されていないため、このタイプのリレーの範囲は狭いです。
制御電流が一定のデバイスは、信頼性が高く、レギュレーションに3-32 Vの電圧を使用するという特徴があり、特性に大きな変化がなく、広い温度範囲（-30 .. + 70°C）に耐えます。
交流で制御されるリレーの制御電圧は、3-32Vまたは70-280Vです。電磁干渉が少なく、応答速度が速いという特徴があります。
設計上の特徴による
ソリッドステートリレーは、アパートの一般的な電気パネルに取り付けられることが多いため、多くのモデルには、DINレールに取り付けるための取り付けブロックがあります。
さらに、TSRと支持面の間に特別なラジエーターがあります。パフォーマンスを維持しながら、高負荷でデバイスを冷却できます。
リレーは、主に特別なブラケットを介してDINレールに取り付けられています。このブラケットには、追加機能もあります。これにより、デバイスの動作中に余分な熱が除去されます。
リレーとヒートシンクの間に、サーマルペーストの層を塗布することをお勧めします。これにより、接触面積が増加し、熱伝達が増加します。通常のネジで壁に固定するために設計されたTTRもあります。
制御方式の種類別
技術の調整可能なリレーの動作原理は、必ずしもその瞬間的な動作を必要としません。
したがって、メーカーはさまざまな分野で使用されるいくつかのSSR制御スキームを開発しました。
- ゼロ制御。ソリッドステートリレーを制御するためのこのオプションは、電圧値0でのみ動作することを前提としています。これは、容量性、抵抗性（ヒーター）および弱い誘導性（トランス）負荷のあるデバイスで使用されます。
- インスタント。制御信号が印加されたときにリレーを急に作動させる必要がある場合に使用します。
- 段階。これには、制御電流のパラメータを変更することによる出力電圧の調整が含まれます。暖房や照明の程度をスムーズに変えるために使用します。
ソリッドステートリレーは、他の多くの重要性の低いパラメータも異なります。
したがって、TTRを購入する際には、最適な調整装置を購入するために、接続されている機器の動作方式を理解することが重要です。
リレーには頻繁な過負荷ですぐに消費される運用リソースがあるため、パワーリザーブを提供する必要があります。
