Қандай жүктемелер бір қатты денелі реле үшін жарамды?

Резистивті жүктемелер: бір ғана бекітілген күйдегі реле үшін ең тиімді сәйкестік

Неге резистивті жүктемелер бір ғана бекітілген күйдегі реле шығысындағы жартылай өткізгіштерге тиегін азайтады

Қыздыру элементтері мен ескі заманғы лампалар сияқты кедергілі жүктемелерге келгенде, олар шынында да қатты денелі релелердегі (ҚДР) жартылай өткізгіштерге өте аз тән кернеу тудырады. Бұл жүктемелердің қуат коэффициенті бірге жақын деп аталады, яғни кернеу мен ток бір-бірімен синхронды түрде қалады, синхрондылықтан шығу мүмкіндігі болмайды. Бұл синхрондылық құрылғылар іске қосылғанда немесе өшірілгенде пайда болатын қиындық туғызатын кернеу шыңдарын болдырмауға көмектеседі. Токтың қатты секірісі немесе жинақталған энергия туралы қабылданатын қосымша қамқорлық болмағандықтан, жылулық тұрғыдан электрлік жүктеме тұрақты және болжанатын болып қалады. Бұл жартылай өткізгіштің өте сезімтал өткелдерін уақыт өте келе тозуға әкелетін қайталанатын қызу мен суыту циклдарынан қорғауға көмектеседі. Маңызды нюанс — кедергілі жүктемелер индуктивті немесе сыйымдылықты жүктемелерден айырмашылығы, олар өшірілген кезде кері электрқозғалтқыш күші (кері ЭҚК) деп аталатын керек емес электр энергиясын қайтармайды. Бұл ҚДР-лер үшін өте ыңғайлы, себебі олар қосымша қауіпсіздік шектерін құрылымға енгізбей-ақ өзінің қалыпты жұмыс параметрлерінде қауіпсіз жұмыс істей алады.

Нөлдік өтудегі қосу: Қарсылықтық қолданыстарда ұзақ мерзімділікті және ЭМИ сапасын қалай жақсартады

Нөлдік өту арқылы қосу режимін қолданған кезде, қатты денелі реле айнымалы ток кернеуі нөл вольтқа тең болған сәтте дәл қосылады. Бұл ұқыпты уақыттау ток ағысындағы қатарғы секірістерден айналып өтуге көмектеседі, олар кейбір проблемаларға әкелуі мүмкін. Нәтижесінде қуаттың шамадан тыс көтерілуінен туындайтын кернеулердің әсері азаяды және электромагниттік кедергі (ЭМК) әлдеқайда төмендейді. Сынақтар көрсеткендей, қалыпты қосу әдістерімен салыстырғанда ЭМК деңгейі шамамен 40 дБ-ге төмендейді. Өндірістік жылыту жүйелері бұған ерекше пайда көреді, себебі олар маңындағы басқа басқару тізбектеріне кедергі келтіруі мүмкін шу деңгейін әлдеқайда төмендетеді. Тиристорлы компоненттер де әлдеқайда аз қуат шығынын тудырады — нақты айтқанда, 65%-дан 80%-ға дейін аз. Бұл бөлшектердің алмастыруға қажет болғанша қызмет ету мерзімі ұзақ екендігін білдіреді. Тағы бір үлкен артықшылық — механикалық релелерде жылына миллиондаған қосулардан кейін пайда болатын контактілердің балқуын болдырмау. Көптеген жылдар бойы қайталанып отыратын қосуларды талап ететін қолданбалар үшін нөлдік өту арқылы қосу резистивті жүктемелерді сенімді басқару үшін ең жақсы таңдау болып табылады.

Индуктивті жүктемелер: Бір қатарлы көпірлік жартылай өткізгіш реле сенімділігі үшін маңызды ескертулер

Кері ЭҚК және кернеу импульстері: Бір қатарлы көпірлік жартылай өткізгіш реле тізбегіндегі негізгі ақау механизмдері

Индуктивті жүктемелер, мысалы, соленоидтар, контакторлар және әртүрлі типтегі электр қозғалтқыштар магнит өрістерінде энергияны сақтайды. Бұл құрылғылардың қатыгез өшірілуі кезінде кері ЭҚК-тың өте тез өсуі байқалады, ол микросекунд сайын 1000 вольттан аса болуы мүмкін. Бұл өсулер күштік жартылай өткізгіш реле шығысындағы жартылай өткізгіштерде разрушительді жылулық тізбектің бұзылуына әкеледі. Қарапайым кедергілі жүктемелерге қарағанда, сақталған энергияның қатыгез босатылуы электр доғасына ұқсас жағдайлар туғызады, бұл жартылай өткізгіштің өткізгіштік аймағының тез бұзылуына әкеледі. Өнеркәсіптік қуатты жартылай өткізгіш релелерін орнатқан кезде бақыланатын көпшілік бастапқы ақаулар әлгі құбылысқа дәл сәйкес келеді. Токтың өшу кезінде табиғи нөлдік нүктесі болмаған жағдайда жағдай тағы да нашарлайды, бұл айнымалы ток жүйелерінде ерекше проблемалы, өйткені кернеу нөл деңгейіне жеткеннен кейін қалған магниттік энергия айналысуды жалғастырады.

Қауіптерді азайту шаралары: снаббер желілері, dv/dt-ке есептелген қуатты жартылай өткізгіш релелері және кездейсоқ қосу режимін таңдау

Бір қатты денелі реле (ҚДР) арқылы индуктивтік қауп-қатерлерден тиімді қорғанудың бірнеше жолы бар, олар көптеген проблемаларға әкелуі мүмкін. Біріншіден, RC-сайманың қосылуы осы жерде өте тиімді болады. Көпшілік адамдар әдетте шамамен 100 Ом кедергілерді шамамен 0,1 мкФ сыйымдылықтағы конденсаторларға қосады. Бұл кішкентай құрылғылар энергияның қатты секундтық шағылысуын ҚДР шығысына жетпес бұрын сіңіреді. Тағы бір жақсы практика — dv/dt параметрі бойынша кемінде 500 В/мкс тұрақты кернеу өзгерісіне шыдайтын ҚДР таңдау. Бұл ішкі бөліктердің жоғары жылдамдықтағы кернеу шағылысуы кезінде қызып кетпеуін қамтамасыз етеді. Индуктивтік тізбектер үшін нөлдік өту нүктесін күтпей, кездейсоқ түрде қосу резонанстық құбылыстардың уақыт өте келе жиналуын болдырмауға көмектеседі. Сонымен қатар, көптеген инженерлер ұмытып кететін маңызды нәрсені ескеріңіз: индуктивтік жүктемелермен жұмыс істеген кезде ҚДР ток рейтингін шамамен 40–50 пайызға төмендету керек. Бұл қосымша буфер старттағы бағытталмаған ток шағылысуы мен уақытша асыра жүктелу жағдайларын ескере отырып, қажетті қорғаныс деңгейін қамтамасыз етеді.

Сыйымдылықтық және аралас жүктемелер: Бір қатарлы көпірлік құрылғылардың қуатын төмендету арқылы бастапқы токтың өтуін реттеу

Конденсатордың зарядталуы кезіндегі ток шамасының өсуі: Жоғарғы ток мәндері мен I²t төзімділігі бір қатарлы көпірлік құрылғыларды таңдауда шешуші рөл атқарады

Сыйымдылықтық жүктемелер, мысалы, ауыспалы токтың қоректендіру көздеріндегі кіріс сүзгілері іске қосылған кезде, қалыпты жұмыс істеу деңгейлерінен 20-40 есе жоғары болатын өте үлкен бастапқы токтар туғызады. Бұл ток шамасының секірістері қатты денелі реле үшін екі негізгі проблема туғызады. Біріншісі — пик тогы құрылғының техникалық сипаттамаларында көрсетілген шегінен асып кеткен кездегі немесе тікелей қауп. Екіншісі — уақыт өте келе жиналатын жылулық кернеу, ол I²t бірліктерімен (ампер квадраты/секунд) өлшенеді. Алғашқыда конденсаторлар электр тогы қосылғаннан кейін кедергілері өте төмен болғандықтан, толық қысқа тұйықталу сияқты әрекет етеді, сондықтан олар MOSFET-тің авариялық тежелуіне немесе тіпті ішкі байланыс сымдарының балқуына әкелуі мүмкін. Компоненттерді таңдаушы үшін осы екі факторды тексеру — нақты жағдайларда сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін міндетті талап.

• Пик тогының номиналы ең нашар жағдайдың бастапқы ток амплитудасынан асады
• I²t төзімділік мәні жалпы шұғыла энергиясының интегралынан асады

Есептелген мәндерден тыс 50–60% -ға дейінгі төмендету — конденсатордың ESR-ын өсуіне бейімділік беру үшін ғана емес, сонымен қатар тұрақты ток шығысы бар қатты денелі реле (DC-output SSR) нөлдік өту көмегінсіз жұмыс істейді, сондықтан ол қайталанатын іске қосу токтарына әсіресе сезімтал болады — бұл стандарттық практика.

Айнымалы ток пен тұрақты ток жүктемесінің сәйкестігі: Бір ғана қатты денелі реленің шығыс конфигурациясының шектеулері

Айнымалы ток (AC) және тұрақты ток (DC) жүктемелерінің көпіршік-тұрақты ток релеcінің шығыс архитектурасына әсер ету әдісі өте әртүрлі. Айнымалы ток үшін арналған SSR-лер (қатты денелі релелер) өзінің жұмысын жақсы атқарады, себебі олар толқын пішіні нөл вольтқа тең болғандағы табиғи ток нөлдік нүктелерінен тиімді түрде пайдалануға қабілетті. Бұл оларға айнымалы ток сигналдары үшін арнайы құрылған тиристорлар немесе триактар сияқты компоненттерді пайдаланып, қуатты таза түрде өшіруге мүмкіндік береді. Ал тұрақты ток жүктемелерімен жағдай басқаша болады. Мұндай жағдайларда тұрақты токтың үздіксіз ағуын ұстауға және кернеу төмендеуінің көмегінсіз де дұрыс өшіруге қабілетті бір бағытты шығыс құрылғылары — әдетте MOSFET немесе биполярлы транзисторлар қажет. Егер кімдір айнымалы токқа арналған SSR-ді тұрақты ток қолданысында қате қолданса, жағдай тез нашарлайды. Нөлдік өтулер болмағандықтан, реле электр тоғын бақылаусыз өткізе береді. Оның нәтижесінде компоненттер қызады да, соңында ішкі жартылай өткізгіш бөлшектері бұзылады. Дұрыс таңдау — SSR типін оны басқаратын ток түріне дәл сәйкестендіру болып табылады. Сонымен қатар, кернеу мен ток сипаттамалары да маңызды: олар қалыпты жұмыс жағдайларынан асып түсуі керек және қосымша қуат қоры болуы тиіс. Бұл егжей-тегжейлерді қате таңдау тек реленің ғана емес, бүкіл жүйенің қолданысқа жарамсыз болып қалуына, соның ішінде қолданыс кезінде қарапайым тоқтап қалуына да әкелуі мүмкін.