Tək bərk cisim releləri üçün hansı yüklər uyğundur?

Rezistiv Yükler: Tək Bir Bütövlükdə Dövrəni İdarə Edən Relenin Ən Yaxşı Uyğunluğu

Niyə rezistiv yükler tək bir SSR çıxış yarımkeçiricilərinə gərginliyi minimuma endirir

İstilik elementləri və köhnə tip incandesent lampalar kimi rezistiv yüklər haqqında danışarkən, onlar həqiqətən də bərk cisim relelərinin (SSR-lərin) daxilindəki yarımkeçiricilərə çox az yük qoymur. Bu tip yüklərin mühəndislər tərəfindən «birə yaxın gücləndirici faktoru» adlandırılan xüsusiyyəti var; bu, əsasən gərginlik və cərəyanın bir-biri ilə uyğunlaşdığını, yəni sinkronlaşmadan çıxmamasını bildirir. Belə uyğunlaşma, avadanlığın açılıb-sönəndə baş verən narahat edici gərginlik zirvələrini maneə törədir. Cərəyanın anidə artması və ya saxlanılmış enerji kimi narahat olunacaq heç bir amil olmadığı üçün elektrik yükü istilik baxımından sabit və proqnozlaşdırıla biləndir. Bu, zərif yarımkeçirici keçidləri zamanla aşınmaya səbəb ola biləcək təkrarlanan isinmə və soyuma dövrlərindən qoruyur. Diqqət etməli vacib məqam odur ki, rezistiv yüklər öz inductive və ya kondensatorlu müqabilərlərindən fərqli olaraq, söndürüldükdə heç bir istənilməyən elektrik enerjisi («geri EMY» kimi tanınır) geri qaytarmırlar. Bu SSR-lər üçün işi çox asanlaşdırır, çünki onlar dizaynında əlavə təhlükəsizlik marjları tələb etmədən normal parametrləri daxilində təhlükəsiz şəkildə işləyə bilərlər.

Sıfır keçidli açma-qapama: Bu, rezistiv tətbiqlərdə ömrü və EMI performansını necə artırır

Sıfır keçidli açma-qapama istifadə edildikdə, bərk cisimli rele dəqiq olaraq alternativ cərəyan gərginliyi sıfır volta çatdıqda işə düşür. Bu diqqətli vaxtlama cərəyan axınında anidən baş verən sıçramaları (bu sıçramalar problem yarada bilər) qarşısını alır. Nəticə nədir? Güc zirvələrindən yaranan gərginlik yükünün azalması və elektromaqnit maneələrinin (EMI) əhəmiyyətli dərəcədə azalması. Testlər göstərir ki, adi açma-qapama üsullarına nisbətən EMI səviyyəsi təxminən 40 dB aşağıdır. Sənaye istilik sistemləri xüsusilə bu üsuddan faydalanır, çünki bu sistemlər qonşu idarəetmə dövrələrini pozabiləcək qədər az səs-küy yaradır. Tiristor komponentləri də çox daha az enerji itirir — əslində enerji itkisi 65%–80% arası azalır; bu da bu komponentlərin əvəz edilməsi üçün lazım olan müddətin uzanmasına səbəb olur. Başqa bir böyük üstünlük isə mexaniki relelərdə hər il milyonlarla əməliyyatdan sonra baş verən kontakt birləşməsi problemlərindən qaçınmaqdır. Uzun müddət ərzində təkrarlanan açma-qapama əməliyyatları tələb edən tətbiqlər üçün sıfır keçidli açma-qapama, rezistiv yüklərin etibarlı idarə edilməsi üçün ən yaxşı seçimdir.

İnduktiv Yükler: Tək bərk halda olan relelərin etibarlılığı üçün vacib nəzərə alınmalı məqamlar

Geri EMQ və gərginlik keçidləri: Tək bərk halda olan rele dövrələrində əsas arıza mexanizmləri

Solenoidlar, kontaktorlar və müxtəlif növ mühərrikler kimi induktiv yükler enerjini öz maqnit sahələrində saxlayırlar. Bu cihazlar aniden söndürüləndə geri EMF gərginliyi zirvələri yaradır ki, bu zirvələr mikrosaniyədə 1000 voltdan artıq ola bilər. Bu zirvələr bərk cisim relelərinin çıxış yarımkeçiricilərində məhv edici termal qeyri-sabitlik təsirlərinə səbəb olur. Sadə rezistiv yüklərə nisbətən saxlanılan enerjinin anidən azad edilməsi elektrik qövsünə bənzər şərait yaradır və bu da yarımkeçirici keçidlərinin pozulmasını sürətləndirir. Sənayedə bərk cisim relelərinin (SSR) ilk illərdə müşahidə olunan çoxluqda qısa müddətli arızaları əslində tam olaraq bu hadisədən qaynaqlanır. Cihazın söndürülməsi zamanı cərəyanın sıfıra enməsi üçün təbii bir nöqtə mövcud olmadıqda vəziyyət daha da pisləşir; bu xüsusilə AC sistemlərdə problem yaradır, çünki gərginlik sıfır səviyyəyə çatdıqdan sonra qalan maqnit enerjisi dövrədə hələ də dövr edir.

Qorunma tədbirləri: Snubber şəbəkələri, dv/dt-ya görə qiymətləndirilmiş SSR-lər və təsadüfi açma rejimi seçimi

Bir neçə effektiv üsul var ki, bu problemlərə səbəb ola bilən induktiv təhlükələrdən bir ədəd bərk cisim relemini qorumaq üçün istifadə edilə bilər. Birincisi, RC söndürmə şəbəkələri burada möcüzələr görür. Əksər hallarda insanlar təxminən 100 om rezistoru ilə təxminən 0,1 mikrofaradlı kondensatorları birləşdirirlər. Bu kiçik qurğular enerjinin SSR çıxış mərhələsinə çatmasından əvvəl onun anidən yaranan partlayışını udur. Başqa bir yaxşı praktika — dv/dt qiyməti üçün ən azı 500 voltluq mikrosaniyəlik sürətə davam gətirə bilən SSR seçməkdir. Bu, daxili hissələrin sürətli gərginlik zirvələri ilə qarşılaşdıqda yanmamasını təmin edir. İnduktiv dövrələrdə sıfır keçid nöqtələrini gözləmək əvəzinə təsadüfi olaraq keçid etmək, vaxt keçdikcə yığılan pis rezonans problemlərini qarşısını almaqda kömək edir. Həmçinin, bir çox mühəndis tərəfindən nəzərdən qaçılan vacib bir şeyi unutmayın: induktiv yüklerlə işləyərkən SSR cərəyan reytinqini təxminən %40–50 azaltmaq lazımdır. Bu əlavə ehtiyat, başlama zamanı baş verən qeyri-müəyyən zirvə cərəyanlarını və bizə xoş gəlməyən dərəcədə tez-tez baş verən müvəqqəti yüklənmə hallarını nəzərdə tutur.

Tutumlu və Qarışıq Yükler: Tək Bərk Cisim Relelərinin Gücü Azaldılaraq İnruş Cərəyanının İdarə Edilməsi

Kondensatorun yüklənmə zirvəsi cərəyanı: Niyə tək bərk cisim relelərinin seçilməsində zirvə cərəyanı reytinqləri və I²t dayanıqlılığı qərarverici əhəmiyyət daşıyır

Kapasitiv yükler, məsələn, dəyişən rejimli enerji təchizatı qurğularında giriş filtrləri, işə salındıqda normal iş rejimi səviyyələrindən 20–40 dəfə yüksək ola bilən böyük başlanğıc gərginlikləri yaradır. Bu zirvə cərəyanları, bərk cisim releləri üçün iki əsas problem yaradır. Birincisi, cərəyanın zirvə qiymətinin cihazın texniki xarakteristikalarına görə dayana biləcəyi maksimum səviyyəni aşması ilə bağlı dərhal meydana gələn riskdir. İkincisi isə istilik yüklənməsinin vaxt keçdikcə artması ilə bağlı uzunmüddətli problemdir; bu, I²t vahidləri (amper kvadratı/saniyə) ilə ölçülür. İlk növbədə kondensatorlar elektrik enerjisi verildikdən dərhal sonra müqavimətlərinin çox aşağı olması səbəbilə demək olar ki, qısa qapanma kimi davranırlar; beləliklə, MOSFET-lərdə lavina effekti və ya daxili birləşdirici tellərin əriməsi kimi hadisələr vasitəsilə zərər vermə ehtimalı yaranır. Komponentlər seçərkən hər iki amilin yoxlanılması real şəraitdə etibarlı işləməni təmin etmək üçün mütləq zəruridir.

• Zirvə cərəyanı reytinqi ən pis halda başlanğıc zirvəsinin amplitudasını aşır
• I²t dayanıqlılıq dəyəri ümumi zirvə enerjisi inteqralını keçir

Hesablanmış dəyərlərdən 50–60% artıq azaldılma standart təcrübədir — bu, yalnız kondensatorun ESR-nin yaşla artmasının kompensasiyası üçün deyil, həm də DC çıxışlı SSR-lərin sıfır keçid köməyi olmadan işləməsi səbəbindən onların təkrarlanan başlanğıc zərbələrinə xüsusilə həssas olmaları üçün edilir.

AC və DC yük uyğunluğu: Tək bir bərk cisim releinin çıxış konfiqurasiyasının məhdudiyyətləri

AC və DC yüklerin yarımkeçirici relenin çıxış arxitekturasına təsiri olduqca fərqlidir. AC SSR-lər üçün işləmə effektivliyi daha yüksəkdir, çünki onlar dalğa formasının sıfır voltda keçdiyi natural cərəyan sıfır nöqtələrindən istifadə edə bilirlər. Bu, onlara AC siqnalları üçün xüsusi olaraq hazırlanmış tiristorlar və ya triaklar kimi komponentlərdən istifadə edərək enerjini təmiz şəkildə söndürməyə imkan verir. Lakin DC yükler üçün vəziyyət daha mürəkkəbdir. Burada ümumiyyətlə MOSFET-lər və ya bipolar tranzistorlar kimi bir istiqamətli çıxış qurğuları tələb olunur; bu qurğular daimi cərəyan axınını idarə edə bilər və sıfır gərginlik düşüşü olmadan belə düzgün şəkildə söndürülə bilər. Əgər kiminsə AC üçün nəzərdə tutulmuş SSR-i yanlışlıqla DC tətbiqində istifadə edərsə, pis nəticələr sürətlə baş verir. Sıfır keçidlərin olmaması səbəbindən rele elektrik cərəyanını nəzarətsiz şəkildə ötürməyə davam edir. Nəticədə komponentlər isinir və nəhayət, daxilindəki yarımkeçirici hissələr məhv olur. Bu problemin həlli üçün SSR-nin tipinin idarə edəcəyi cərəyan növünə tam uyğun olması vacibdir. Bundan əlavə, normal iş rejimindən kənar gərginlik və cərəyan spesifikasiyaları da vacibdir; bu spesifikasiyalarda əlavə ehtiyat gücü ilə təmin olunmalıdır. Bu detalları düzgün seçməmək yalnız SSR-nin yanmasına səbəb olmur, həm də bütün sistemləri gözlənilmədən tamamilə dayandıra bilər.