Co je to statické relé: Práce a její aplikace

Pevný stav relé nebo statické relé bylo poprvé uvedeno na trh v roce 1960. Jak název napovídá, výraz statické ve statickém relé znamená, že toto relé v sobě nemá žádné pohyblivé části. Ve srovnání s elektromechanickým relé je životnost tohoto relé delší a rychlost jeho odezvy je rychlejší. Tato relé byla navržena jako polovodičová zařízení, která zahrnují integrované obvody , tranzistory, malé mikroprocesory, kondenzátory atd. Tedy tyto typy relé nahradit téměř všechny funkce, které byly dříve prováděny prostřednictvím elektromechanického relé. Tento článek pojednává o přehledu a statické relé – práce s aplikacemi.

Co je to statické relé?

Elektricky ovládaný spínač, který nemá žádné pohyblivé části, je známý jako statické relé. U tohoto typu relé je výstup jednoduše dosažen prostřednictvím stacionárních komponent, jako jsou magnetické a elektronické obvody . Statická relé jsou srovnávána s relé elektromechanického typu, protože tato relé využívají k provádění spínací akce pohyblivé části. Ale obě relé se používají k ovládání elektrických obvodů pomocí spínače, který je rozpojený nebo sepnutý na základě elektrického vstupu.

Tyto typy relé jsou navrženy hlavně k provádění podobných funkcí pomocí řízení elektronického obvodu, jako elektromechanické relé pomocí prvků nebo pohyblivých částí. Statické relé závisí hlavně na konstrukci mikroprocesorů, analogových polovodičových obvodů nebo digitálních logických obvodů.

Blokový diagram statického relé

Blokové schéma statického relé je uvedeno níže. Statické reléové komponenty v tomto blokovém schématu zahrnují hlavně usměrňovač, zesilovač, o/p jednotku a reléový měřicí obvod. Zde měřicí obvod relé zahrnuje detektory úrovně, logické hradlo a komparátory, jako je amplituda a fáze.

Ve výše uvedeném blokovém schématu je přenosové vedení jednoduše připojeno k proudovému transformátoru (CT) popř potenciální transformátor (PT), takže přenosové vedení poskytuje vstup do CT/PT.

Výstup z transformátor napětí je dán jako vstup do usměrňovače, který usměrňuje vstupní střídavý signál na stejnosměrný signál. Tento stejnosměrný signál je předán do měřicí jednotky relé.

Relé měřící jednotky provádí nejdůležitější činnost nezbytnou v rámci statického reléového systému tím, že detekuje úroveň vstupního signálu v detektorech úrovně a vyhodnocuje velikost a fázi signálu v komparátorech, aby se provedly operace logického hradla.

V tomto relé jsou použity dva druhy komparátorů amplitudových a fázových komparátorů. Hlavní funkcí amplitudového komparátoru je porovnat velikost vstupního signálu, zatímco fázový komparátor se používá k porovnání fázových změn vstupní veličiny.

Reléová měřicí jednotka o/p je předána zesilovači, takže zesiluje velikost signálu a přenáší jej do o/p zařízení. Takže toto zařízení zesílí vypínací cívku tak, aby vypínala CB (jistič).

Pro provoz zesilovače vyžaduje měřicí jednotka relé a o/p zařízení další DC napájení. Toto je hlavní nevýhoda tohoto statického relé.

Princip činnosti statického relé

Funkce statického relé spočívá v tom, že proudový transformátor/transformátor potenciálu přijímá vstupní napětí/proudový signál z přenosového vedení a předává jej usměrňovači. Poté tento usměrňovač změní střídavý signál na stejnosměrný a ten je předán měřicí jednotce relé.

Nyní tato měřicí jednotka identifikuje úroveň vstupního signálu a poté porovnává velikost a fázi signálu s dostupným komparátorem v měřicí jednotce. Tento komparátor porovnává i/p signál, aby se ujistil, zda je signál vadný nebo ne. Poté tento zesilovač zesílí velikost signálu a přenese jej do o/p zařízení, aby se aktivovala vypínací cívka pro vypnutí jističe.

Statické typy relé

K dispozici jsou různé typy statických relé, které jsou popsány níže.

• Elektronická relé.
• Relé převodníků.
• Tranzistorová relé.
• Usměrňovací můstková relé.
• Relé s Gaussovým efektem.

Elektronické relé

Elektronické relé je jeden druh elektronického spínače používaného k ovládání kontaktů obvodu otevíráním a zavíráním bez jakéhokoli mechanického působení. Takže u tohoto typu relé se k ochraně přenosové linky používá metoda přenosu pilotního signálu aktuální nosné. U tohoto typu relé se jako měřicí jednotky používají hlavně elektronické ventily.

Relé převodníku

Transductor Relay je také známé jako relé magnetického zesilovače, které je velmi jednoduché mechanicky a i když některé z nich mohou být elektricky málo komplikované, takže to nemění jejich spolehlivost. Protože jejich provoz je většinou závislý na stacionárních součástech, jejichž vlastnosti jsou jednoduše předem určené a ověřené. Ve srovnání s elektromechanickými relé se tedy velmi snadno navrhují a testují. Údržba těchto relé je prakticky zanedbatelná.

Tranzistorové relé

Tranzistorové relé je nejběžněji používané statické relé, kde tranzistor v tomto relé funguje jako trioda, aby překonal omezení způsobená elektronickými ventily. V tomto relé je tranzistor použit jako zesilovací zařízení a spínací zařízení, díky čemuž je vhodné pro dosažení jakékoli funkční charakteristiky. Tranzistorové obvody obecně nemohou vykonávat pouze nezbytné funkce relé, ale také poskytují požadovanou flexibilitu, aby vyhovovaly různým požadavkům na relé.

Usměrňovací můstková relé

Relé usměrňovacích můstků jsou velmi známá díky vývoji polovodičových diod. Tento druh relé obsahuje polarizované pohyblivé železné relé a pohyblivou cívku a také dva usměrňovací můstky. Nejběžnější jsou reléové komparátory založené na usměrňovacích můstcích, které mohou být uspořádány buď jako amplitudové nebo fázové komparátory.

Relé s Gaussovým efektem

Odpor některých kovů a polovodičů se mění při nižších teplotách, jakmile jsou vystaveny magnetickému poli v relé, které je známé jako relé Gaussova efektu. Tento efekt závisí hlavně na poměru hloubky k šířce a zvyšuje se se zvyšováním tohoto poměru. Tento efekt je jednoduše pozorován u některých kovů při pokojové teplotě, jako je bismut, indium magneto, arsenid india atd. Tento typ relé je lepší ve srovnání s relé s Hallovým efektem díky jednoduššímu obvodu a konstrukci. Ale gaussův efekt ve statických relé je omezený kvůli vysokým nákladům na krystal. Polarizační proud tedy není nutný a výstup je poměrně vyšší.

Jak připojit statické relé k mikrokontroléru

Níže je znázorněno propojení polovodičového relé nebo statického relé s deskou Arduino podobnou mikrokontroléru. Hlavní rozdíl mezi normálními relé a SSR je; normální relé je mechanické, zatímco SSR není mechanické. Toto statické relé využívá mechanismus optočlenu k ovládání vysokovýkonových zátěží. Podobně jako mechanická relé, tato relé jednoduše poskytují elektrickou izolaci mezi dvěma obvody a optoizolátor funguje jako přepínač mezi dvěma obvody.

Statická relé mají některé výhody ve srovnání s mechanickými relé, protože mohou být zapnuta s velmi nižším stejnosměrným napětím, jako je 3V DC. Tato relé ovládají vysoké výkonové zátěže, jejich spínací rychlost je vyšší než u mechanických relé. Během přepínání nevydává žádný zvuk, protože v relé není žádná mechanická součást.

Hlavním záměrem tohoto rozhraní je měřit pokojovou teplotu a zapíná/vypíná AC na základě pokojové teploty. K tomu se používá teplotní senzor DHT22, který je základním a levným senzorem vlhkosti a teploty.

Mezi požadované komponenty tohoto rozhraní patří především Crydom SSR, Arduino, teplotní senzor DHT22 atd. Proveďte připojení podle níže uvedeného rozhraní.

Tento senzor využívá termistor a kapacitní senzor vlhkosti k měření okolní teploty. Poskytuje digitální výstupní signál na datovém kolíku. Tento snímač má jednu nevýhodu; nová data z něj můžete získat pouze po každých dvou sekundách. Teplotní senzor DHT22 je vylepšením senzoru DHT11, ale rozsah vlhkosti tohoto senzoru DHT22 je přesnější než u dht11.

Ve výše uvedeném rozhraní funguje polovodičové relé přímo z digitálních pinů Arduina. Toto relé potřebuje 3 až 32 voltů stejnosměrného proudu k aktivaci druhého obvodu. Na výstupní straně můžete jednoduše připojit maximální zátěž s 240 V AC a až 40 A proudu.

Arduino kód

Nahrajte následující kód do desky Arduino.

#include „DHT.h“
#define DHTPIN 2 //Připojení digitálního pinu DHT22 k pinu Arduino
// Odkomentujte senzor, který používáte, používám DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Inicializace DHT senzoru.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(“Test DHT22!”);
pinMode(7, OUTPUT); //Zapínací/vypínací kolík SSR
dht.begin(); //Zahájení činnosti senzoru
}
void loop() {
zpoždění (2000); //2 sekund zpoždění
// Čtení teploty nebo vlhkosti trvá asi 250 milisekund!
// Údaje senzoru mohou být také až 2 sekundy „staré“ (je to velmi pomalý senzor)
// Přečíst teplotu jako Celsia (výchozí)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Teplota: “);
Serial.print(t); //Tisk teploty na sériovém monitoru
Serial.print(” *C “);
if(t<=22){ //Teplota nižší než 22 *C vypněte AC (klimatizaci)
digitalWrite(7, NÍZKÁ);
}
if(t>=23){ //Teplota vyšší než 22 *C zapněte AC (klimatizaci)
digitalWrite(7, VYSOKÝ);
}
}

Ve výše uvedeném kódu Arduino je nejprve zahrnuta knihovna teplotního senzoru DHT. Tato knihovna je platná zejména pro různé teplotní senzory jako DHT11, DHT21 & DHT22, takže můžeme použít tyto tři senzory s podobnou knihovnou.

Zde se klimatizace zapíná/vypíná při teplotě Celsia. Pokud je pokojová teplota nižší než 22 stupňů Celsia, relé se vypne a pokud se teplota v místnosti zvýší, relé se zapne a automaticky zapne AC. Mezi každým čtením je dvousekundová prodleva, aby se zajistilo, že teplotní senzor aktualizoval nebo neaktualizoval naměřenou hodnotu, která není stejná jako před načtením.

Zde je hlavní nevýhodou vždy, když se teplota v místnosti zvýší na 30 stupňů Celsia, relé se zahřeje. Takže chladič musí být nainstalován s relé.

Statické relé vs elektromagnetické relé

Rozdíl mezi statickým relé a elektromagnetickým relé zahrnuje následující.

Výhody a nevýhody

The výhody statického relé zahrnout následující.

• Tato relé spotřebují mnohem méně energie.
• Toto relé poskytuje velmi rychlou odezvu, vysokou spolehlivost, přesnost a dlouhou životnost a je odolné proti nárazům.
• Nezahrnuje žádné problémy se skladováním tepla
• Tento typ relé zesiluje i/p signál, což zvyšuje jejich citlivost.
• Možnost nechtěného zakopnutí je menší.
• Tato relé mají maximální odolnost proti otřesům, takže mohou snadno fungovat v oblastech náchylných k zemětřesení.
• Vyžaduje méně údržby.
• Má velmi rychlou dobu odezvy.
• Tyto typy relé poskytují odolnost proti nárazům a vibracím.
• Má velmi rychlý resetovací čas.
• Funguje extrémně dlouhou dobu
• Spotřebovává velmi méně energie a čerpá energii ze sekundárního stejnosměrného zdroje

The nevýhody statických relé zahrnout následující.

• Komponenty použité v tomto relé jsou extrémně citlivé na elektrostatické výboje, což znamená neočekávané toky elektronů mezi nabitými předměty. Proto je nutná speciální údržba součástí, aby neovlivňovala elektrostatické výboje.
• Toto relé je snadno ovlivněno vysokonapěťovými rázy. Proto je třeba přijmout opatření, aby nedošlo k poškození během napěťových špiček.
• Funkce relé závisí především na použitých součástech v obvodu.
• Toto relé má menší přetížitelnost.
• Ve srovnání s elektromagnetickým relé je toto relé extrémně nákladné.
• Tato konstrukce relé je jednoduše ovlivněna okolním rušením.
• Ty reagují na napěťové přechody.
• Charakteristiky polovodičových zařízení, jako jsou diody, tranzistory atd. používané v těchto relé, se mění podle teploty a stárnutí.
• Spolehlivost těchto relé závisí především na množství malých součástek a jejich připojení.
• Tato relé mají menší krátkodobou přetížitelnost ve srovnání s elektromechanickými relé.
• Činnost tohoto relé může být jednoduše ovlivněna stárnutím součástí.
• Tato provozní rychlost relé je omezena mechanickou setrvačností součásti.
• Tyto nejsou použitelné pro komerční účely.

Aplikace

The aplikace statického relé zahrnout následující.

• Tato relé jsou široce používána ve velmi vysokorychlostních ochranných systémech přenosových vedení EHV-AC s distanční ochranou.
• Používají se také v systémech zemní ochrany a nadproudové ochrany.
• Používají se v ochraně dlouhého a středního přenosu.
• Slouží k hlídání paralelních podavačů.
• Poskytuje záložní bezpečnost jednotce.
• Používají se ve vzájemně propojených a T-spojených vedeních.

Tak, to je všechno o přehled statického relé – práce s aplikacemi. Tato relé se také nazývají polovodičové spínače, které se používají k ovládání zátěže zapnutím a vypnutím, jakmile je na vstupní svorky zařízení přivedeno vnější napětí. Tato relé jsou polovodičová zařízení, která využívají polovodičové elektrické vlastnosti, jako jsou MOSFET, tranzistory a TRIAC, k provádění operací přepínání vstupů a výstupů. Zde je pro vás otázka, co je to elektromagnetické relé?