Què és un relé estàtic: funcionament i les seves aplicacions

L'estat sòlid relleu o relé estàtic es va llançar per primera vegada l'any 1960. Com el seu nom indica, el terme estàtic en el relé estàtic implica que aquest relé no té parts mòbils. En comparació amb un relé electromecànic, la vida útil d'aquest relé és més llarga i la seva velocitat de resposta és més ràpida. Aquests relés es van dissenyar com a dispositius semiconductors que inclouen circuits integrats , transistors, petits microprocessadors, condensadors, etc. Així, aquests tipus de relés substituir gairebé totes les funcions que s'estaven realitzant abans mitjançant un relé electromecànic. Aquest article tracta una visió general d'a relé estàtic - Treballar amb aplicacions.

Què és un relé estàtic?

Un interruptor accionat elèctricament que no té parts mòbils es coneix com a relé estàtic. En aquest tipus de relé, la sortida s'aconsegueix simplement a través dels components estacionaris com ara magnètics i circuits electrònics . Els relés estàtics es comparen amb els relés de tipus electromecànic perquè aquests relés utilitzen peces mòbils per realitzar una acció de commutació. Però ambdós relés s'utilitzen per controlar circuits elèctrics mitjançant un interruptor obert o tancat en funció d'una entrada elèctrica.

Aquests tipus de relés estan dissenyats principalment per realitzar funcions similars mitjançant el control de circuits electrònics, com ho fa un relé electromecànic mitjançant l'ús d'elements o peces mòbils. Un relé estàtic depèn principalment dels dissenys de microprocessadors, circuits analògics d'estat sòlid o circuits lògics digitals.

Diagrama de blocs de relés estàtic

A continuació es mostra el diagrama de blocs del relé estàtic. Els components del relé estàtic d'aquest diagrama de blocs inclouen principalment un rectificador, un amplificador, una unitat o/p i un circuit de mesura de relés. Aquí, el circuit de mesura del relé inclou els detectors de nivell, la porta lògica i els comparadors com l'amplitud i la fase.

Al diagrama de blocs anterior, la línia de transmissió simplement està connectada al transformador de corrent (CT) o transformador de potencial (PT) de manera que la línia de transmissió proporcioni l'entrada al CT/PT.

La sortida de la transformador de corrent es dóna com a entrada al rectificador que rectifica el senyal de CA d'entrada al senyal de CC. Aquest senyal de CC es dóna a la unitat de mesura d'un relé.

El relé de la unitat de mesura realitza l'acció més significativa necessària dins del sistema de relés estàtic detectant el nivell del senyal d'entrada als detectors de nivell i avaluant la magnitud i la fase del senyal als comparadors per realitzar les operacions de la porta lògica.

En aquest relé, s'utilitzen dos tipus de comparadors, comparadors d'amplitud i fase. La funció principal del comparador d'amplitud és comparar la magnitud del senyal d'entrada, mentre que el comparador de fase s'utilitza per comparar la variació de fase de la quantitat d'entrada.

La unitat de mesura del relé o/p es dóna a l'amplificador perquè amplifiqui la magnitud del senyal i el transmeti al dispositiu o/p. Per tant, aquest dispositiu reforçarà la bobina de descoberta perquè accioni el CB (interruptor).

Per al funcionament de l'amplificador, la unitat de mesura del relé i el dispositiu o/p requereixen un subministrament de CC addicional. Per tant, aquest és el principal inconvenient d'aquest relé estàtic.

Principi de funcionament del relé estàtic

El funcionament del relé estàtic és, en primer lloc, que el transformador de corrent/transformador de potencial rep el senyal de tensió/corrent d'entrada de la línia de transmissió i el dóna al rectificador. Després d'això, aquest rectificador canvia el senyal de CA en CC i aquest es lliura a la unitat de mesura del relé.

Ara, aquesta unitat de mesura identifica el nivell del senyal d'entrada després d'això compara la magnitud i la fase del senyal amb el comparador disponible a la unitat de mesura. Aquest comparador compara el senyal i/p per assegurar-se si el senyal és defectuós o no. Després d'això, aquest amplificador amplifica la magnitud del senyal i la transmet al dispositiu o/p per activar la bobina d'activació per activar l'interruptor.

Tipus de relés estàtics

Hi ha diferents tipus de relés estàtics disponibles que es comenten a continuació.

• Relés electrònics.
• Transductor relays.
• Relés de transistors.
• Relés pont rectificador.
• Relés d'efecte Gauss.

Relé electrònic

Un relé electrònic és un tipus d'interruptor electrònic utilitzat per fer funcionar els contactes del circuit obrint-se i tancant-se sense cap acció mecànica. Per tant, en aquest tipus de relé, s'utilitza el mètode de retransmissió pilot de la portadora actual per protegir la línia de transmissió. En aquest tipus de relé, les vàlvules electròniques s'utilitzen principalment com a unitats de mesura.

Transductor Relay

El relé transductor també es coneix com a relé amplificador magnètic, que és molt senzill mecànicament i tot i que alguns d'ells poden ser elèctricament poc complicats, de manera que això no canvia la seva fiabilitat. Com que el seu funcionament depèn principalment de components estacionaris les característiques dels quals estan simplement predeterminades i verificades. Per tant, són molt fàcils de dissenyar i provar en comparació amb els relés electromecànics. El manteniment d'aquests relés és pràcticament insignificant.

Relé de transistors

Un relé de transistors és el relé estàtic més utilitzat on el transistor d'aquest relé funciona com un triode per superar les limitacions causades per les vàlvules electròniques. En aquest relé, s'utilitza un transistor com a dispositiu amplificador i dispositiu de commutació que el fa adequat per assolir qualsevol característica funcional. En general, els circuits de transistors no poden realitzar només les funcions de relé necessàries, sinó que també proporcionen la flexibilitat necessària per adaptar-se a diferents requisits de relé.

Relés pont rectificador

Els relés del pont rectificador són molt famosos a causa del desenvolupament de díodes semiconductors. Aquest tipus de relé inclou un relé de ferro mòbil polaritzat i una bobina mòbil i també dos ponts rectificadors. Els més comuns són els comparadors de relés basats en ponts rectificadors, que es poden disposar com a comparadors d'amplitud o de fase.

Relés d'efecte Gauss

Alguns metalls, així com la resistivitat dels semiconductors, canvien a menys temperatures un cop s'exposen al camp magnètic en relés que es coneix com a relé d'efecte Gauss. Aquest efecte depèn principalment de la relació entre profunditat i amplada i augmenta amb l'augment d'aquesta proporció. Aquest efecte simplement s'observa en alguns metalls a temperatura ambient com el bismut, el magneto d'indi, l'arsenur d'indi, etc. Aquest tipus de relé és millor en comparació amb el relé d'efecte Hall a causa d'un circuit i una construcció més senzills. Però l'efecte gauss dins dels relés estàtics és limitat a causa de l'alt cost del cristall. Per tant, el corrent de polarització no és necessari i la sortida és comparativament més alta.

Com connectar un relé estàtic a un microcontrolador

A continuació es mostra la interfície d'un relé d'estat sòlid o d'un relé estàtic amb una placa Arduino semblant a un microcontrolador. La diferència principal entre relés normals i SSR és; un relé normal és mecànic mentre que SSR no és mecànic. Aquest relé estàtic utilitza el mecanisme d'un optoacoblador per controlar càrregues d'alta potència. De manera similar als relés mecànics, aquests relés simplement proporcionen aïllament elèctric entre dos circuits, així com un optoaïllador funciona com un interruptor entre dos circuits.

Els relés estàtics tenen alguns avantatges en comparació amb els relés mecànics, ja que es poden activar amb una tensió de CC molt més baixa, com ara 3V CC. Aquests relés controlen càrregues d'alta potència, la seva velocitat de commutació és més alta en comparació amb els relés mecànics. Durant la commutació, no genera cap so ja que no hi ha cap component mecànic dins del relé.

La intenció principal d'aquesta interfície és mesurar la temperatura de l'habitació i activarà/desactivarà l'AC en funció de la temperatura de l'habitació. Per això, s'utilitza un sensor de temperatura DHT22 que és un sensor d'humitat i temperatura fonamental i de baix cost.

Els components necessaris d'aquesta interfície inclouen principalment un sensor de temperatura Crydom SSR, Arduino, DHT22, etc. Doneu les connexions segons la interfície que es mostra a continuació.

Aquest sensor utilitza un termistor i un sensor d'humitat capacitiu per mesurar la temperatura circumdant. Proporciona un senyal de sortida digital al pin de dades. Aquest sensor té un inconvenient; només podeu obtenir dades noves després de cada dos segons. El sensor de temperatura DHT22 és una actualització del sensor DHT11, però el rang d'humitat d'aquest sensor DHT22 és més precís en comparació amb el dht11.

A la interfície anterior, el relé d'estat sòlid funciona directament des dels pins digitals d'Arduino. Aquest relé necessita de 3 a 32 volts dc per activar l'altre circuit. Al costat de la sortida, simplement podeu connectar una càrrega màxima amb 240 volts CA i fins a 40 A de corrent.

Codi Arduino

Carregueu el codi següent a la placa Arduino.

#inclou 'DHT.h'
#definir DHTPIN 2 //Connexió de pin digital DHT22 a pin Arduino
// Descomenteu el sensor que utilitzeu, estic fent servir DHT22
//#definir DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#definir DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#definir DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Inicialitzar el sensor DHT.
DHT dht (DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println ('Prova DHT22!');
pinMode(7, SORTIDA); // Pin d'encesa/desactivació SSR
dht.begin(); //Comença el funcionament del sensor
}
bucle buit() {
retard (2000); //2 segons de retard
// La lectura de la temperatura o la humitat triga uns 250 mil·lisegons!
// Les lectures del sensor també poden tenir fins a 2 segons 'antigues' (és un sensor molt lent)
// Llegir la temperatura com a Celsius (per defecte)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print ('Temperatura: ');
Serial.print(t); //Imprimeix la temperatura al monitor sèrie
Serial.print ('*C');
if(t<=22){ //Temperatura inferior a 22 *C apagar AC (aire condicionat)
digitalWrite(7, BAIX);
}
if(t>=23){ //Temperatura superior a 22 *C, encès AC (aire condicionat)
digitalWrite(7, HIGH);
}
}

Al codi Arduino anterior, s'inclou primer la biblioteca del sensor de temperatura DHT. Aquesta biblioteca és vàlida especialment per a diferents sensors de temperatura com DHT11, DHT21 i DHT22, de manera que podem utilitzar aquests tres sensors amb una biblioteca similar.

Aquí, l'AC s'encén/apaga a la temperatura centígrada. Si la temperatura de l'habitació és inferior als 22 graus centígrads, el relé s'apagarà i si la temperatura de l'habitació augmenta, el relé s'activarà i farà que l'AC s'encengui automàticament. Entre cada lectura, hi ha dos segons de retard per assegurar-se que el sensor de temperatura ha actualitzat la lectura o no, que no és el mateix que abans de la lectura.

Aquí el principal inconvenient és que quan la temperatura de l'habitació augmenta a 30 graus centígrads, el relé s'escalfarà. Per tant, cal instal·lar el dissipador de calor amb el relé.

Relé estàtic vs relé electromagnètic

La diferència entre el relé estàtic i el relé electromagnètic inclou el següent.

Avantatges i inconvenients

El avantatges del relé estàtic incloure el següent.

• Aquests relés consumeixen molt menys energia.
• Aquest relé ofereix una resposta molt ràpida, alta fiabilitat, precisió i llarga vida i és a prova de cops.
• No inclou cap problema d'emmagatzematge tèrmic
• Aquest tipus de relé amplifica el senyal i/p que millora la seva sensibilitat.
• La possibilitat d'ensopegar no desitjat és menor.
• Aquests relés tenen la màxima resistència als cops, de manera que poden funcionar fàcilment en regions propenses a terratrèmols.
• Necessita menys manteniment.
• Té un temps de resposta molt ràpid.
• Aquest tipus de relés donen resistència als cops i vibracions.
• Té un temps de reinici molt ràpid.
• Funciona durant un període extremadament llarg
• Consumeix molt menys energia i treu energia d'una font secundària de CC

El desavantatges dels relés estàtics incloure el següent.

• Els components utilitzats en aquest relé són extremadament sensibles a les descàrregues electrostàtiques, que signifiquen fluxos d'electrons inesperats entre els objectes carregats. Per tant, cal un manteniment especial dels components perquè no afecti les descàrregues electrostàtiques.
• Aquest relé es veu afectat fàcilment per sobretensions d'alta tensió. Per tant, s'han de prendre precaucions per evitar danys durant els pics de tensió.
• El funcionament del relé depèn principalment dels components utilitzats al circuit.
• Aquest relé té menys capacitat de sobrecàrrega.
• En comparació amb el relé electromagnètic, aquest relé és extremadament costós.
• Aquesta construcció de relé simplement es veu afectada per la interferència circumdant.
• Aquests responen als transitoris de tensió.
• Les característiques dels dispositius semiconductors com els díodes, transistors, etc. utilitzats en aquests relés canvien per la temperatura i l'envelliment.
• La fiabilitat d'aquests relés depèn principalment d'una sèrie de components petits i les seves connexions.
• Aquests relés tenen menys capacitat de sobrecàrrega a curt termini en comparació amb els relés electromecànics.
• El funcionament d'aquest relé es pot veure simplement afectat a causa de l'envelliment dels components.
• Aquesta velocitat de funcionament del relé està limitada per la inèrcia mecànica del component.
• Aquests no són aplicables amb finalitats comercials.

Aplicacions

El aplicacions del relé estàtic incloure el següent.

• Aquests relés s'utilitzen àmpliament en sistemes de protecció basats en molt alta velocitat de línies de transmissió EHV-A.C amb protecció de distància.
• També s'utilitzen en sistemes de protecció contra fallades a terra i sobreintensitat.
• S'utilitzen en protecció de transmissió llarga i mitjana.
• S'utilitza per protegir els alimentadors paral·lels.
• Dóna seguretat de seguretat a la unitat.
• S'utilitzen en línies interconnectades i connectades en T.

Per tant, tot això es tracta una visió general d'un relé estàtic - Treballar amb aplicacions. Aquests relés també s'anomenen interruptor d'estat sòlid que s'utilitza per controlar la càrrega activant-se i apagant una vegada que el subministrament de tensió exterior es dóna als terminals d'entrada del dispositiu. Aquests relés són dispositius semiconductors que utilitzen propietats elèctriques de semiconductors d'estat sòlid com ara MOSFET, transistors i TRIAC per realitzar operacions de commutació d'entrada i sortida. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és un relé electromagnètic?