Полупроводнички релеји — врсте, уређај и принцип рада

Многи читаоци, чујући реч "релеј", сигурно ће замислити калем у чијем језгру се привлачи покретни контакт. И то уопште није изненађујуће, јер су првобитно релеји увек били електромагнетни, а реч "релеј" се генерално подразумева као електромагнетни уређај за отварање и затварање електричног кола.

Ипак, већ дуго времена, полупроводнички прекидачи се користе за пребацивање електричних кола у различитим областима технологије: транзистори, тиристори, тријаци. Полупроводнички напредак и релеји нису поштеђени.

Упркос чињеници да се кола са великим струјама и напонима традиционално пребацују уз помоћ електромагнетних релеја, данас је већ могуће имплементирати стабилне и моћне полупроводничке електричне прекидаче. Такви прекидачи су полупроводнички релеји или чврсти релеји (од енглеског Солид-стате релаи, скраћено ССР).

Дакле, полупроводнички релеј је сада потпуно електронски уређај, без покретног механичког контакта, који служи за укључивање/искључивање снажних оптерећења у струјним колима тако што доводи ниски управљачки напон на управљачки улаз електронског уређаја.

Унутар кућишта релеја у чврстом стању (солид-стате) налази се сензорско коло које реагује на контролни сигнал, као и део за напајање – електроника у чврстом стању на страни кола велике снаге.

Такви релеји се користе у ДЦ и АЦ круговима, где обављају исте функције као и ранији механички електромагнетни релеји и контактори, само што је сада проблем решен без покретних делова у комутационом колу. Као резултат тога, захваљујући моћним тиристорима, тријацима и транзисторима интегрисаним у кућишта релеја, постало је могуће пребацити струје до стотине ампера без прибегавања механичким компонентама.

У поређењу са електромеханичким релејима, полупроводнички релеји имају већу безбедну брзину пребацивања од реда стотина микросекунди, док су управљачко коло и струјни круг потпуно галвански изоловани један од другог (обично се користи оптопарна изолација).

Релеји у чврстом стању су у стању да кратко време издрже преоптерећење на страни прекидача и остану у служби, чиме се електромеханички преци не могу похвалити. У исто време, полупроводнички релеј ради тихо, има компактне димензије, контакти овде не оксидирају (пошто нема контаката као таквих), нема варница, уређај се не плаши ни прашине ни вибрација.

Наравно, отпор полупроводничког једињења релеја у проводном стању је нелинеаран, а при високим укљученим струјама уређају је уопште потребно хлађење, али плусеви дефинитивно преклапају ове конвенционалне минусе. Поред тога, животни век чврстог релеја се мери у милионима циклуса пребацивања.

Полу-стате релеји су једнофазни или трофазни, за једносмерну или наизменичну струју. Преклопни релеји наизменичне струје имају уграђен сензор за укрштање нуле, тако да се пребацивање одвија при практично нултој струји, без оштећења полупроводничког прекидача, без опасних струјних удара од индуктивних оптерећења.

Тиристори или тријаци служе као прекидачи у АЦ релеју, а поље или ИГБТ транзистори… Снага се напаја контролно коло директно из извора контролног сигнала, а струја управљања не прелази неколико милиампера, а струја пребацивања може бити десетине или стотине ампера.

Доступни су нереверзни и реверзни трофазни полупроводнички релеји. Трофазни релејни релеји имају два управљачка улаза, а на излазу једна од фаза можда уопште неће променити свој положај.

У поређењу са гломазним механичким магнетним стартерима, компактни полупроводнички релеји раде тихо и не троше се, не морате повремено чистити контакте, а за моћна оптерећења довољно је обезбедити кућиште релеја са добрим хлађењем, у неким случајевима ће радијатор осим што је обезбеђена инсталација за њега.

Што се тиче прашњаве и експлозивне индустријске производње, овде се полупроводнички релеј показује као прави спасилац, јер је лук механичких контаката искључен због његовог одсуства, а запечаћено кућиште релеја неће дозволити да се електроника запрља .

Минијатурни полупроводнички релеји у пластичном кућишту су доступни за монтажу на ПЦБ. Такви релеји могу да пребацују струје до 2 ампера при напону мреже од 220-240 волти, на пример, вентилатор или пумпа, лампа или чак мали радијатор могу се укључити дигиталним сигналом од 5 волти са сензора, који је обично веома важно за „уради сам“ ентузијасте системе кућне аутоматизације.