Каков принцип работы твердотельных реле? (2)

Каков принцип работы твердотельных реле? (2)

2. Функция каждого компонента:

На рисунке ниже показаны внутренние принципиальные схемы триггера AC-SSR с пересечением нуля (Рисунок 6.3).

R1 - резистор ограничения тока, который ограничивает ток входного сигнала и гарантирует, что оптопара не повреждена. Светодиод используется для отображения состояния входа входного управляющего сигнала. Диод  VD1 используется для предотвращения оптрона от повреждения , когда положительные и отрицательные полюса входного сигнала инвертирует. Оптопара OPT электрически изолирует входную и выходную цепи. Триод M1 действует как инвертор и составляет схему обнаружения пересечения нуля с тиристорным SCRв то же время и рабочее состояние тиристора SCR определяется транзистором нулевого обнаружения переменного тока M1. VD2 ~ VD4образуют двухполупериодный выпрямительный мост (или двухполупериодный диодный мост) UR . Двунаправленный триггерный импульс для включения триаксиального BCRможет быть получен из SCR и UR. R6 - шунтирующий резистор, используемый для защиты BCR. R7 и C1 образуют сеть, поглощающую скачки напряжения, для поглощения скачка напряжения или скачка тока в сети электропитания, чтобы предотвратить удар или помехи в цепи переключения. RTпредставляет собой термистор, который действует как защита от перегрева, предотвращая повреждение твердотельных реле из-за чрезмерных температур. VDR - это варистор, который действует как ограничивающее напряжение устройство, которое зажимает напряжение и поглощает избыточный ток для защиты твердотельного реле при превышении напряжения в выходной цепи.

3. Процесс работы:

Полупроводниковое реле переменного тока с нулевым переходом имеет характеристики включения, когда напряжение пересекает ноль, и выключения, когда ток нагрузки пересекает ноль.

Когда оптопара OPT выключена (т. Е. Управляющая клемма OPT не имеет входного сигнала), M1 насыщается и включается, получая базовый ток от R2, и, как результат, напряжение триггера затвора (UGT) Тиристор SCR зажимается с низким потенциалом и отключается. Следовательно, BAC симистора находится в выключенном состоянии, потому что на клемме R6 управления затвором отсутствует импульс запуска. 
Когда входной управляющий сигнал подается на входную клемму твердотельного реле, фототранзистор OPT включается (т.е. управляющая клемма OPT имеет входной сигнал). После того, как напряжение питающей сети делится по напряжению на R2 и R3, если напряжение в точке A больше, чем напряжение пересечения нуля M1 (то есть VA> VBE1), M1 будет в состоянии насыщенной проводимостии тиристоры SCR и BCR будут в выключенном состоянии. Если напряжение в точке A меньше напряжения пересечения нуля M1 (т. Е. VA <VBE1), M1 будет в состоянии отключения, и SCR будет инициирован для проведения, а затем импульс запуска от «R5 Направление UR → SCR → UR → R6 "(или противоположное направление) получается на контрольном полюсе BCR для активации BCR, и, наконец, нагрузка будет подключена к сети переменного тока.
Благодаря вышеописанному процессу можно понять, что M1 используется в качестве детектора напряжения переменного тока для включения твердотельного реле, когда напряжение нагрузки пересекает ноль, и выключения твердотельного реле, когда ток нагрузки пересекает ноль. А благодаря функции детектора пересечения нуля влияние цепи нагрузки на нагрузку соответственно уменьшается, и радиочастотные помехи, генерируемые в контуре управления, также значительно уменьшаются.

4. Определение пересечения нуля:

Здесь нужно пояснить, что такое пересечение нуля. В переменном токе пересечение нуля представляет собой мгновенную точку, в которой отсутствует напряжение, то есть соединение между положительным полупериодом и отрицательным полупериодом формы сигнала переменного тока. В каждом цикле переменного тока обычно будет два пересечения нуля. И если сеть электропитания переключается в момент пересечения нуля, электрические помехи не генерируются. Твердотельное реле переменного тока (оборудованное схемой управления пересечением нуля) будет находиться во включенном состоянии, когда входная клемма подключена к сигналу управления, а выходное переменное напряжение пересекает ноль; и наоборот, когда управляющий сигнал выключен, SSR будет в состоянии OFF до следующего перехода через ноль.
Кроме того, следует отметить, что пересечение нуля твердотельного реле на самом деле не означает ноль вольт формы сигнала напряжения источника питания. На рисунке 6.5 изображен синусоидальный сигнал переменного напряжения. В соответствии с характеристиками переключающего компонента переменного тока, переменное напряжение на рисунке разделено на три области, которые соответствуют трем состояниям выходной цепи SSR. И U1 и U2 соответственно представляют пороговое напряжение и напряжение насыщения переключающего компонента.

  1) Область Ⅰ - это мертвая область ( область отключения, область отключения или область отключения), с абсолютным значением диапазона напряжения 0 ~ U1. И в этой зоне выключатель SSR не может быть включен, даже если добавлен входной сигнал.

  2) Область Ⅱ - это область отклика (активная область, область включения, область включения или область включения) с абсолютным значением диапазона напряжений U1 ~ U2. В этой зоне SSR немедленно включается, как только добавляется входной сигнал, и выходное напряжение увеличивается с увеличением напряжения питания.

  3) Область Ⅲ - это область подавления ( область насыщения) с абсолютным значением диапазона напряжения, превышающим U2. В этой области переключающий элемент (тиристор) находится в насыщенном состоянии. И выходное напряжение твердотельного реле больше не будет увеличиваться с увеличением напряжения источника питания, но ток возрастает с увеличением напряжения, что можно рассматривать как состояние внутреннего короткого замыкания выходной цепи твердотельного состояния. реле, то есть твердотельное реле находится в состоянии включения как электронный переключатель.

На рисунке 6.6 показана форма волны ввода / вывода твердотельного реле с переходом через ноль. А из-за природы тиристора твердотельное реле будет находиться во включенном состоянии после того, как напряжение выходных клемм достигнет порогового напряжения (или напряжения триггера цепи триггера). Затем твердотельное реле будет находиться в фактическом включенном состоянии после достижения напряжения насыщения и в то же время генерировать очень низкое падение напряжения во включенном состоянии . Если входной сигнал выключен, твердотельное реле будет выключено, когда ток нагрузки упадет ниже удерживающего тока тиристора или следующей точки коммутации переменного тока (т.е. когда ток нагрузки впервые проходит через ноль после выключения реле SSR ).