Τι είναι ένα στατικό ρελέ: Λειτουργία και εφαρμογές του

Η στερεά κατάσταση αναμετάδοση ή στατικό ρελέ κυκλοφόρησε για πρώτη φορά το έτος 1960. Όπως υποδηλώνει το όνομα, ο όρος στατικός στο στατικό ρελέ υποδηλώνει ότι αυτό το ρελέ δεν έχει κινούμενα μέρη. Σε σύγκριση με ένα ηλεκτρομηχανικό ρελέ, η διάρκεια ζωής αυτού του ρελέ είναι μεγαλύτερη και η ταχύτητα απόκρισής του είναι μεγαλύτερη. Αυτοί οι ηλεκτρονόμοι σχεδιάστηκαν ως συσκευές ημιαγωγών που περιλαμβάνουν ολοκληρωμένα κυκλώματα , τρανζίστορ, μικροί μικροεπεξεργαστές, πυκνωτές κλπ. Αυτά λοιπόν τύπους ρελέ αντικαταστήστε σχεδόν όλες τις λειτουργίες που εκτελούνταν νωρίτερα μέσω ενός ηλεκτρομηχανικού ρελέ. Αυτό το άρθρο εξετάζει μια επισκόπηση του α στατικό ρελέ – εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι ένα στατικό ρελέ;

Ένας ηλεκτρικός διακόπτης που δεν έχει κινούμενα μέρη είναι γνωστός ως στατικό ρελέ. Σε αυτόν τον τύπο ρελέ, η έξοδος επιτυγχάνεται απλά μέσω των ακίνητων εξαρτημάτων όπως το μαγνητικό και ηλεκτρονικά κυκλώματα . Τα στατικά ρελέ συγκρίνονται με ρελέ ηλεκτρομηχανικού τύπου επειδή αυτά τα ρελέ χρησιμοποιούν κινούμενα μέρη για να εκτελέσουν μια ενέργεια μεταγωγής. Αλλά και τα δύο ρελέ χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των ηλεκτρικών κυκλωμάτων χρησιμοποιώντας έναν διακόπτη που είναι ανοιχτός ή κλειστός με βάση μια ηλεκτρική είσοδο.

Αυτοί οι τύποι ρελέ έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να εκτελούν παρόμοιες λειτουργίες χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό έλεγχο κυκλώματος όπως ένα ηλεκτρομηχανικό ρελέ που εκτελεί χρησιμοποιώντας στοιχεία ή κινούμενα μέρη. Ένας στατικός ηλεκτρονόμος εξαρτάται κυρίως από τα σχέδια μικροεπεξεργαστών, αναλογικών κυκλωμάτων στερεάς κατάστασης ή ψηφιακών λογικών κυκλωμάτων.

Διάγραμμα μπλοκ στατικού ρελέ

Το μπλοκ διάγραμμα στατικού ρελέ φαίνεται παρακάτω. Τα εξαρτήματα του στατικού ρελέ σε αυτό το μπλοκ διάγραμμα περιλαμβάνουν κυρίως έναν ανορθωτή, έναν ενισχυτή, μονάδα μέτρησης o/p και κύκλωμα μέτρησης ρελέ. Εδώ, το κύκλωμα μέτρησης του ρελέ περιλαμβάνει τους ανιχνευτές στάθμης, τη λογική πύλη και τους συγκριτές όπως πλάτος και φάση.

Στο παραπάνω μπλοκ διάγραμμα, η γραμμή μεταφοράς συνδέεται απλώς με τον μετασχηματιστή ρεύματος (CT) ή μετασχηματιστή δυναμικού (PT) έτσι ώστε η γραμμή μετάδοσης να παρέχει την είσοδο στο CT/PT.

Η έξοδος του μετασχηματιστή ρεύματος δίνεται ως είσοδος στον ανορθωτή που διορθώνει το σήμα AC εισόδου στο σήμα DC. Αυτό το σήμα DC δίνεται στη μονάδα μέτρησης ενός ρελέ.

Το ρελέ της μονάδας μέτρησης εκτελεί την πιο σημαντική ενέργεια που απαιτείται εντός του συστήματος στατικού ρελέ ανιχνεύοντας τη στάθμη του σήματος εισόδου σε όλους τους ανιχνευτές στάθμης και αξιολογώντας το μέγεθος και τη φάση του σήματος σε όλους τους συγκριτές για την εκτέλεση των λειτουργιών λογικής πύλης.

Σε αυτό το ρελέ, δύο είδη συγκριτών χρησιμοποιούνται συγκριτές πλάτους και φάσης. Η κύρια λειτουργία του συγκριτή πλάτους είναι να συγκρίνει το μέγεθος του σήματος εισόδου, ενώ ο συγκριτής φάσης χρησιμοποιείται για τη σύγκριση της διακύμανσης φάσης της ποσότητας εισόδου.

Η μονάδα μέτρησης ρελέ o/p δίνεται στον ενισχυτή έτσι ώστε να ενισχύει το μέγεθος του σήματος και να το μεταδίδει στη συσκευή o/p. Έτσι αυτή η συσκευή θα ενισχύσει το πηνίο διακοπής έτσι ώστε να ενεργοποιεί το CB (αυτοκόπτης κυκλώματος).

Για τη λειτουργία του ενισχυτή, η μονάδα μέτρησης του ρελέ & της συσκευής o/p απαιτεί επιπλέον παροχή DC. Αυτό είναι λοιπόν το κύριο μειονέκτημα αυτού του στατικού ρελέ.

Αρχή εργασίας στατικού ρελέ

Η λειτουργία του στατικού ρελέ είναι, πρώτον, ότι ο μετασχηματιστής ρεύματος/μετασχηματιστής δυναμικού λαμβάνει το σήμα τάσης εισόδου/ρεύματος από τη γραμμή μεταφοράς και το δίνει στον ανορθωτή. Μετά από αυτό, αυτός ο ανορθωτής αλλάζει το σήμα AC σε DC και αυτό δίνεται στη μονάδα μέτρησης του ρελέ.

Τώρα, αυτή η μονάδα μέτρησης προσδιορίζει το επίπεδο του σήματος εισόδου και στη συνέχεια συγκρίνει το μέγεθος και τη φάση του σήματος με τον διαθέσιμο συγκριτή στη μονάδα μέτρησης. Αυτός ο συγκριτής συγκρίνει το σήμα i/p για να βεβαιωθεί εάν το σήμα είναι ελαττωματικό ή όχι. Μετά από αυτό, αυτός ο ενισχυτής ενισχύει το μέγεθος του σήματος και το μεταδίδει στη συσκευή o/p για να ενεργοποιήσει το πηνίο διακοπής για να απενεργοποιήσει τον διακόπτη κυκλώματος.

Τύποι στατικών ρελέ

Υπάρχουν διάφοροι τύποι στατικών ρελέ διαθέσιμων που αναλύονται παρακάτω.

• Ηλεκτρονικά ρελέ.
• Ρελέ μετατροπέα.
• Ρελέ τρανζίστορ.
• Ρελέ γέφυρας ανορθωτή.
• Ρελέ εφέ Gauss.

Ηλεκτρονικό Ρελέ

Ένα ηλεκτρονικό ρελέ είναι ένα είδος ηλεκτρονικού διακόπτη που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία των επαφών του κυκλώματος ανοίγοντας και κλείνοντας χωρίς καμία μηχανική ενέργεια. Έτσι, σε αυτόν τον τύπο ρελέ, χρησιμοποιείται η μέθοδος της πιλοτικής αναμετάδοσης φέροντος ρεύματος για την προστασία της γραμμής μεταφοράς. Σε αυτόν τον τύπο ρελέ, οι ηλεκτρονικές βαλβίδες χρησιμοποιούνται κυρίως ως μονάδες μέτρησης.

Ρελέ μετατροπέα

Το Transductor Relay είναι επίσης γνωστό ως ρελέ μαγνητικού ενισχυτή, το οποίο είναι πολύ απλό μηχανικά και παρόλο που μερικά από αυτά μπορεί να είναι ηλεκτρικά λίγο περίπλοκα, οπότε αυτό δεν αλλάζει την αξιοπιστία τους. Καθώς η λειτουργία τους εξαρτάται κυρίως από σταθερά εξαρτήματα των οποίων τα χαρακτηριστικά είναι απλώς προκαθορισμένα και επαληθευμένα. Έτσι είναι πολύ εύκολο να σχεδιαστούν και να δοκιμαστούν σε σύγκριση με τα ηλεκτρομηχανικά ρελέ. Η συντήρηση αυτών των ρελέ είναι πρακτικά αμελητέα.

Ρελέ τρανζίστορ

Ένα ρελέ τρανζίστορ είναι το πιο γενικά χρησιμοποιούμενο στατικό ρελέ όπου το τρανζίστορ σε αυτό το ρελέ λειτουργεί σαν τρίοδος για να ξεπεράσει τους περιορισμούς που προκαλούνται από τις ηλεκτρονικές βαλβίδες. Σε αυτό το ρελέ, ένα τρανζίστορ χρησιμοποιείται ως συσκευή ενίσχυσης και ως συσκευή μεταγωγής που το καθιστά κατάλληλο για την επίτευξη οποιουδήποτε λειτουργικού χαρακτηριστικού. Γενικά, τα κυκλώματα τρανζίστορ δεν μπορούν να εκτελέσουν μόνο τις απαραίτητες λειτουργίες ρελέ, αλλά παρέχουν επίσης την απαιτούμενη ευελιξία για να ανταποκρίνονται στις διαφορετικές απαιτήσεις ρελέ.

Ρελέ ανορθωτικής γέφυρας

Τα ρελέ ανορθωτικής γέφυρας είναι πολύ διάσημα λόγω της ανάπτυξης διόδων ημιαγωγών. Αυτό το είδος ρελέ περιλαμβάνει ένα πολωμένο κινούμενο ρελέ σιδήρου και κινούμενο πηνίο και επίσης δύο ανορθωτικές γέφυρες. Οι πιο συνηθισμένοι είναι οι συγκριτές ρελέ που βασίζονται σε γέφυρες ανορθωτή, οι οποίες μπορούν να διαταχθούν είτε ως συγκριτές πλάτους είτε ως συγκριτές φάσης.

Ρελέ εφέ Gauss

Η ειδική αντίσταση ορισμένων μετάλλων καθώς και ημιαγωγών αλλάζει σε λιγότερες θερμοκρασίες μόλις εκτεθούν στο μαγνητικό πεδίο σε ηλεκτρονόμους, το οποίο είναι γνωστό ως ρελέ φαινομένου Gauss. Αυτή η επίδραση εξαρτάται κυρίως από την αναλογία βάθους προς πλάτος & αυξάνεται με την αύξηση εντός αυτής της αναλογίας. Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται απλώς σε ορισμένα μέταλλα σε θερμοκρασία δωματίου όπως το βισμούθιο, το Indium Magneto, το αρσενίδιο του ινδίου κ.λπ. Αυτός ο τύπος ρελέ είναι καλύτερος σε σύγκριση με το ρελέ Hall Effect λόγω απλούστερου κυκλώματος και κατασκευής. Αλλά το φαινόμενο gauss στα στατικά ρελέ είναι περιορισμένο λόγω του υψηλού κόστους του κρυστάλλου. Έτσι, το ρεύμα πόλωσης δεν είναι απαραίτητο και η έξοδος είναι συγκριτικά υψηλότερη.

Πώς να συνδέσετε ένα στατικό ρελέ σε έναν μικροελεγκτή

Η διασύνδεση ενός ρελέ στερεάς κατάστασης ή ενός στατικού ρελέ με μια πλακέτα Arduino που μοιάζει με μικροελεγκτή φαίνεται παρακάτω. Η κύρια διαφορά μεταξύ των κανονικών ρελέ και του SSR είναι? ένα κανονικό ρελέ είναι μηχανικό ενώ το SSR δεν είναι μηχανικό. Αυτό το στατικό ρελέ χρησιμοποιεί τον μηχανισμό ενός οπτικού συζεύκτη για τον έλεγχο φορτίων υψηλής ισχύος. Παρόμοια με τα μηχανικά ρελέ, αυτά τα ρελέ παρέχουν απλώς ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ δύο κυκλωμάτων, καθώς και ένας οπτικός απομονωτής λειτουργεί σαν διακόπτης μεταξύ δύο κυκλωμάτων.

Τα στατικά ρελέ έχουν κάποια πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα μηχανικά ρελέ, όπως μπορούν να ενεργοποιηθούν με πολύ χαμηλότερη τάση συνεχούς ρεύματος όπως τα 3V DC. Αυτά τα ρελέ ελέγχουν φορτία υψηλής ισχύος, η ταχύτητα μεταγωγής τους είναι υψηλότερη σε σύγκριση με τα μηχανικά ρελέ. Κατά την εναλλαγή, δεν παράγει ήχο καθώς δεν υπάρχει μηχανικό εξάρτημα μέσα στο ρελέ.

Η κύρια πρόθεση αυτής της διεπαφής είναι να μετρήσει τη θερμοκρασία δωματίου και να ενεργοποιήσει/απενεργοποιήσει το AC με βάση τη θερμοκρασία δωματίου. Για αυτό, χρησιμοποιείται ένας αισθητήρας θερμοκρασίας DHT22 που είναι ένας θεμελιώδης και χαμηλού κόστους αισθητήρας υγρασίας και θερμοκρασίας.

Τα απαιτούμενα εξαρτήματα αυτής της διεπαφής περιλαμβάνουν κυρίως αισθητήρα θερμοκρασίας Crydom SSR, Arduino, DHT22 κ.λπ. Δώστε τις συνδέσεις σύμφωνα με τη διεπαφή που δίνεται παρακάτω.

Αυτός ο αισθητήρας χρησιμοποιεί θερμίστορ και χωρητικό αισθητήρα υγρασίας για τη μέτρηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Παρέχει ένα ψηφιακό σήμα εξόδου στον ακροδέκτη δεδομένων. Αυτός ο αισθητήρας έχει ένα μειονέκτημα. μπορείτε να λαμβάνετε νέα δεδομένα μόνο από αυτό μετά από κάθε δύο δευτερόλεπτα. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας DHT22 είναι μια αναβάθμιση του αισθητήρα DHT11, αλλά το εύρος υγρασίας αυτού του αισθητήρα DHT22 είναι πιο ακριβές σε σύγκριση με το dht11.

Στην παραπάνω διασύνδεση, το ρελέ στερεάς κατάστασης λειτουργεί απευθείας από τις ψηφιακές ακίδες του Arduino. Αυτό το ρελέ χρειάζεται 3 έως 32 βολτ συνεχούς ρεύματος για να ενεργοποιήσει το άλλο κύκλωμα. Στην πλευρά εξόδου, μπορείτε απλά να συνδέσετε ένα μέγιστο φορτίο με 240 βολτ AC & έως 40 Α ρεύματος.

Κωδικός Arduino

Ανεβάστε τον παρακάτω κώδικα στον πίνακα Arduino.

#include 'DHT.h'
#define DHTPIN 2 //DHT22 ψηφιακή ακίδα σε σύνδεση ακροδεκτών Arduino
// Καταργήστε το σχόλιο του αισθητήρα που χρησιμοποιείτε. Χρησιμοποιώ το DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Εκκίνηση αισθητήρα DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println('DHT22 test!');
pinMode(7, OUTPUT); //Κινητή ενεργοποίησης/απενεργοποίησης SSR
dht.begin(); //Έναρξη λειτουργίας αισθητήρα
}
void loop() {
καθυστέρηση (2000); //2 δευτερόλεπτα καθυστέρηση
// Η ανάγνωση της θερμοκρασίας ή της υγρασίας διαρκεί περίπου 250 χιλιοστά του δευτερολέπτου!
// Οι ενδείξεις του αισθητήρα μπορεί επίσης να είναι «παλαιές» έως και 2 δευτερολέπτων (είναι πολύ αργός αισθητήρας)
// Ανάγνωση θερμοκρασίας ως Κελσίου (η προεπιλογή)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print('Θερμοκρασία: ');
Serial.print(t); //Θερμοκρασία εκτύπωσης σε σειριακή οθόνη
Serial.print(' *C ');
if(t<=22){ //Θερμοκρασία μικρότερη από 22 *C απενεργοποιήστε το AC (Air Conditioner)
digitalWrite(7, LOW);
}
if(t>=23){ //Θερμοκρασία μεγαλύτερη από 22 *C Ενεργοποιήστε το AC (Air Conditioner)
digitalWrite(7, HIGH);
}
}

Στον παραπάνω κώδικα Arduino, περιλαμβάνεται πρώτα η βιβλιοθήκη του αισθητήρα θερμοκρασίας DHT. Αυτή η βιβλιοθήκη ισχύει ειδικά για διαφορετικούς αισθητήρες θερμοκρασίας όπως DHT11, DHT21 & DHT22, ώστε να μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτούς τους τρεις αισθητήρες με παρόμοια βιβλιοθήκη.

Εδώ, το AC ενεργοποιείται/απενεργοποιείται σε θερμοκρασία Κελσίου. Εάν η θερμοκρασία δωματίου είναι κάτω από 22 βαθμούς Κελσίου, τότε το ρελέ θα απενεργοποιηθεί και εάν η θερμοκρασία δωματίου αυξηθεί, το ρελέ θα ενεργοποιηθεί και θα ενεργοποιήσει αυτόματα το AC. Μεταξύ κάθε μέτρησης, υπάρχει καθυστέρηση δύο δευτερολέπτων για να βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας θερμοκρασίας έχει ενημερώσει την ένδειξη ή όχι, κάτι που δεν είναι το ίδιο με πριν από την ανάγνωση.

Εδώ το κύριο μειονέκτημα είναι κάθε φορά που η θερμοκρασία δωματίου αυξάνεται στους 30 βαθμούς Κελσίου, τότε το ρελέ θα ζεσταίνεται. Επομένως, η ψύκτρα πρέπει να εγκατασταθεί με το ρελέ.

Στατικό Ρελέ Vs Ηλεκτρομαγνητικό Ρελέ

Η διαφορά μεταξύ στατικού ρελέ και ηλεκτρομαγνητικού ρελέ περιλαμβάνει τα ακόλουθα.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα του στατικού ρελέ περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτά τα ρελέ καταναλώνουν πολύ λιγότερη ενέργεια.
• Αυτό το ρελέ προσφέρει πολύ γρήγορη απόκριση, υψηλή αξιοπιστία, ακρίβεια και μεγάλη διάρκεια ζωής και είναι ανθεκτικό στους κραδασμούς.
• Δεν περιλαμβάνει προβλήματα θερμικής αποθήκευσης
• Αυτός ο τύπος ρελέ ενισχύει το σήμα i/p που ενισχύει την ευαισθησία τους.
• Η ανεπιθύμητη πιθανότητα παραπάτησης είναι μικρότερη.
• Αυτά τα ρελέ έχουν μέγιστη αντίσταση σε κραδασμούς, έτσι ώστε να μπορούν να λειτουργούν εύκολα σε σεισμογενείς περιοχές.
• Χρειάζεται λιγότερη συντήρηση.
• Έχει πολύ γρήγορο χρόνο απόκρισης.
• Αυτοί οι τύποι ρελέ δίνουν αντοχή σε κραδασμούς και κραδασμούς.
• Έχει πολύ γρήγορο χρόνο επαναφοράς.
• Λειτουργεί για εξαιρετικά μεγάλο χρονικό διάστημα
• Καταναλώνει πολύ λιγότερη ενέργεια και αντλεί ισχύ από μια δευτερεύουσα παροχή συνεχούς ρεύματος

ο μειονεκτήματα των στατικών ρελέ περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε αυτό το ρελέ ανταποκρίνονται εξαιρετικά στις ηλεκτροστατικές εκκενώσεις που σημαίνουν απροσδόκητες ροές ηλεκτρονίων μεταξύ των φορτισμένων αντικειμένων. Άρα απαιτείται ειδική συντήρηση στα εξαρτήματα ώστε να μην επηρεάζονται οι ηλεκτροστατικές εκκενώσεις.
• Αυτό το ρελέ επηρεάζεται εύκολα από υπερτάσεις υψηλής τάσης. Επομένως, πρέπει να λαμβάνονται προφυλάξεις για την αποφυγή ζημιών κατά τη διάρκεια των αιχμών τάσης.
• Η λειτουργία του ρελέ εξαρτάται κυρίως από τα χρησιμοποιούμενα εξαρτήματα στο κύκλωμα.
• Αυτό το ρελέ έχει μικρότερη ικανότητα υπερφόρτωσης.
• Σε σύγκριση με το ηλεκτρομαγνητικό ρελέ, αυτό το ρελέ είναι εξαιρετικά δαπανηρό.
• Αυτή η κατασκευή του ρελέ απλώς επηρεάζεται από τις περιβάλλουσες παρεμβολές.
• Αυτά ανταποκρίνονται σε μεταβατικές τάσεις.
• Τα χαρακτηριστικά των συσκευών ημιαγωγών όπως οι δίοδοι, τα τρανζίστορ κ.λπ. που χρησιμοποιούνται σε αυτά τα ρελέ αλλάζουν ανάλογα με τη θερμοκρασία και τη γήρανση.
• Η αξιοπιστία αυτών των ρελέ εξαρτάται κυρίως από έναν αριθμό μικρών εξαρτημάτων και τις συνδέσεις τους.
• Αυτοί οι ηλεκτρονόμοι έχουν μικρότερη ικανότητα υπερφόρτωσης βραχυχρόνιου χρόνου σε σύγκριση με τα ηλεκτρομηχανικά ρελέ.
• Η λειτουργία αυτού του ρελέ μπορεί απλώς να επηρεαστεί λόγω της γήρανσης των εξαρτημάτων.
• Αυτή η ταχύτητα λειτουργίας του ρελέ περιορίζεται από τη μηχανική αδράνεια του εξαρτήματος.
• Αυτά δεν ισχύουν για εμπορικούς σκοπούς.

Εφαρμογές

ο εφαρμογές στατικού ρελέ περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτά τα ρελέ χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα προστασίας πολύ υψηλής ταχύτητας γραμμών μετάδοσης EHV-A.C με προστασία απόστασης.
• Αυτά χρησιμοποιούνται επίσης σε συστήματα προστασίας από σφάλματα γείωσης και υπερέντασης.
• Αυτά χρησιμοποιούνται για προστασία μακράς και μεσαίας μετάδοσης.
• Χρησιμοποιείται για τη φύλαξη παράλληλων τροφοδοτικών.
• Παρέχει εφεδρική ασφάλεια στη μονάδα.
• Αυτά χρησιμοποιούνται σε διασυνδεδεμένες & συνδεδεμένες γραμμές T.

Επομένως, πρόκειται για όλα μια επισκόπηση ενός στατικού ρελέ – εργασία με εφαρμογές. Αυτοί οι ηλεκτρονόμοι ονομάζονται επίσης διακόπτης στερεάς κατάστασης που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του φορτίου ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας μόλις δοθεί η εξωτερική τροφοδοσία τάσης στους ακροδέκτες εισόδου της συσκευής. Αυτά τα ρελέ είναι συσκευές ημιαγωγών που χρησιμοποιούν ηλεκτρικές ιδιότητες ημιαγωγών στερεάς κατάστασης, όπως MOSFET, τρανζίστορ και TRIAC για την εκτέλεση εργασιών μεταγωγής εισόδου και εξόδου. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό ρελέ;