Halfgeleiderrelais - typen, apparaat en werkingsprincipe
Veel lezers die het woord "relais" horen, zullen zich zeker een spoel voorstellen in de kern waarvan een bewegend contact wordt aangetrokken. En dit is helemaal niet verrassend, omdat relais oorspronkelijk altijd elektromagnetisch waren, en het woord "relais" wordt over het algemeen opgevat als een elektromagnetisch apparaat voor het openen en sluiten van een elektrisch circuit.
Desalniettemin worden halfgeleiderschakelaars lange tijd gebruikt om elektrische circuits in verschillende technologiegebieden te schakelen: transistors, thyristors, triacs. Halfgeleidervooruitgang en relais zijn niet gespaard gebleven.
Ondanks het feit dat circuits met grote stromen en spanningen traditioneel worden geschakeld met behulp van elektromagnetische relais, is het vandaag al mogelijk om stabiele en krachtige elektrische halfgeleiderschakelaars te implementeren. Dergelijke schakelaars zijn halfgeleiderrelais of solid-state relais (van Engels Solid-state relay, afgekort SSR).
Zo is het halfgeleiderrelais nu een volledig elektronisch apparaat, zonder een beweegbaar mechanisch contact, dat dient om krachtige belastingen in stroomcircuits in / uit te schakelen door een lage stuurspanning aan de stuuringang van het elektronische apparaat te leveren.
In de solid-state (solid-state) relaisbehuizing bevindt zich een detectiecircuit dat reageert op het stuursignaal, evenals een voedingsgedeelte - solid-state elektronica aan de kant van het hoogvermogencircuit.
Dergelijke relais worden gebruikt in gelijkstroom- en wisselstroomcircuits, waar ze dezelfde functies vervullen als eerdere mechanische elektromagnetische relais en schakelaars, maar nu is het probleem opgelost zonder bewegende delen in het schakelcircuit. Hierdoor werd het dankzij de krachtige thyristors, triacs en transistors geïntegreerd in de relaisbehuizingen mogelijk om stromen tot honderden ampères te schakelen zonder toevlucht te nemen tot mechanische componenten.
Vergeleken met elektromechanische relais hebben solid-state relais een hogere veilige schakelsnelheid in de orde van honderden microseconden, terwijl het stuurcircuit en het stroomcircuit volledig galvanisch van elkaar zijn gescheiden (meestal wordt opto-koppelisolatie gebruikt).
Solid-state relais zijn korte tijd bestand tegen overbelasting aan de schakelzijde en blijven in bedrijf, waar elektromechanische voorouders niet op kunnen bogen. Tegelijkertijd werkt het solid-state relais geruisloos, heeft compacte afmetingen, de contacten hier oxideren niet (aangezien er geen contacten als zodanig zijn), er zijn geen vonken, het apparaat is niet bang voor stof of trillingen.
Natuurlijk is de weerstand van de halfgeleiderverbinding van het relais in geleidende toestand niet-lineair, en bij hoge geschakelde stromen heeft het apparaat überhaupt koeling nodig, maar de plussen overlappen zeker deze conventionele minnen. Bovendien wordt de levensduur van een solid-state relais gemeten in miljoenen schakelcycli.
Solid-state relais zijn enkelfasig of driefasig, voor DC- of AC-schakeling. AC-schakelrelais hebben een ingebouwde nuldoorgangssensor, zodat er vrijwel stroomloos wordt geschakeld, zonder schade aan de solid-state-schakelaar, zonder gevaarlijke stroompieken door inductieve belastingen.
Thyristors of triacs dienen als schakelaars in een AC-relais en het veld of IGBT-transistors... Er wordt rechtstreeks vanuit de stuursignaalbron stroom aan het stuurcircuit geleverd, en de stuurstroom is niet hoger dan enkele milliampère, en de schakelstroom kan tientallen of honderden ampère zijn.
Niet-omkerende en omkerende driefasige solid-state relais zijn beschikbaar. Driefasige omkeerrelais hebben twee stuuringangen en aan de uitgang mag een van de fasen helemaal niet van positie veranderen.
In vergelijking met omvangrijke mechanische magnetische starters werken compacte halfgeleiderrelais geruisloos en slijten niet, u hoeft de contacten niet periodiek te reinigen en voor krachtige belastingen is het voldoende om de relaisbehuizing van goede koeling te voorzien, in sommige gevallen zal de radiator behalve dat de installatie ervoor wordt geleverd.
Wat betreft stoffige en explosieve industriële productie, hier blijkt het solid-state relais een echte redder te zijn, aangezien de boog van mechanische contacten door zijn afwezigheid is uitgesloten en de verzegelde behuizing van het relais ervoor zorgt dat de elektronica niet vuil wordt .
Miniatuur solid-state relais in een kunststof behuizing zijn beschikbaar voor PCB-montage. Dergelijke relais kunnen stromen schakelen tot 2 ampère bij een netspanning van 220-240 volt, zo kan een ventilator of pomp, een lamp of zelfs een kleine radiator worden ingeschakeld met een 5 volt digitaal signaal van een sensor, die is meestal erg belangrijk voor doe-het-zelvers domoticasystemen.