Wat is een statisch relais: werking en toepassingen

De vaste toestand relais of statisch relais werd voor het eerst gelanceerd in het jaar 1960. Zoals de naam al doet vermoeden, impliceert de term statisch in het statische relais dat dit relais geen bewegende delen bevat. In vergelijking met een elektromechanisch relais is de levensduur van dit relais langer en de reactiesnelheid is sneller. Deze relais zijn ontworpen als halfgeleiderapparaten, waaronder: geïntegreerde schakelingen , transistors, kleine microprocessors, condensatoren, enz. Dus deze soorten relais vervangen bijna alle functies die eerder werden bereikt door een elektromechanisch relais. Dit artikel bespreekt een overzicht van een statisch relais – werken met applicaties.

Wat is een statisch relais?

Een elektrisch bediende schakelaar zonder bewegende delen staat bekend als een statisch relais. In dit type relais wordt de output eenvoudig bereikt via de stationaire componenten zoals magnetische & elektronische schakelingen . Statische relais worden vergeleken met relais van het elektromechanische type omdat deze relais bewegende delen gebruiken om een ​​schakelactie uit te voeren. Maar beide relais worden gebruikt om elektrische circuits te besturen met behulp van een schakelaar die open of gesloten is op basis van een elektrische ingang.

Dit soort relais is voornamelijk ontworpen om vergelijkbare functies uit te voeren met behulp van elektronische circuitbesturing, zoals een elektromechanisch relais dat doet met behulp van elementen of bewegende delen. Een statisch relais hangt voornamelijk af van de ontwerpen van microprocessors, analoge solid-state circuits of digitale logische circuits.

Statisch relaisblokdiagram

Het statische relaisblokschema wordt hieronder weergegeven. De statische relaiscomponenten in dit blokschema omvatten voornamelijk een gelijkrichter, versterker, o/p-eenheid en relaismeetcircuit. Hier omvat het meetcircuit van het relais de niveaudetectoren, logische poort en de comparatoren zoals amplitude en fase.

In het bovenstaande blokschema is de transmissielijn eenvoudig aangesloten op de stroomtransformator (CT) of potentiële transformator: (PT) zodat de transmissielijn de invoer naar de CT/PT levert.

De uitvoer van de huidige transformator: wordt gegeven als invoer voor de gelijkrichter die het AC-ingangssignaal in het DC-signaal gelijkricht. Dit DC-signaal wordt aan de meeteenheid van een relais gegeven.

Het relais van de meeteenheid voert de belangrijkste actie uit die nodig is binnen het statische relaissysteem door het ingangssignaalniveau door de niveaudetectoren te detecteren en de grootte en fase van het signaal door de comparatoren te evalueren om de logische poortbewerkingen uit te voeren.

In dit relais worden twee soorten comparatoren gebruikt, amplitude- en fasecomparators. De belangrijkste functie van de amplitudevergelijker is om de grootte van het ingangssignaal te vergelijken, terwijl de fasevergelijker wordt gebruikt om de fasevariatie van de ingangsgrootheid te vergelijken.

De relais-meeteenheid o/p wordt aan de versterker gegeven zodat deze de grootte van het signaal versterkt en naar het o/p-apparaat verzendt. Dus dit apparaat zal de uitschakelspoel versterken zodat deze de CB (stroomonderbreker) uitschakelt.

Voor de werking van de versterker heeft de meeteenheid van het relais & het o/p-apparaat een extra DC-voeding nodig. Dit is dus het belangrijkste nadeel van dit statische relais.

Statisch relais Werkingsprincipe:

De werking van het statische relais is, ten eerste, de stroomtransformator / potentiaaltransformator ontvangt het ingangsspannings- / stroomsignaal van de transmissielijn en geeft het aan de gelijkrichter. Daarna verandert deze gelijkrichter het AC-signaal in DC en wordt dit doorgegeven aan de meeteenheid van het relais.

Nu identificeert deze meeteenheid het ingangssignaalniveau, waarna het de grootte en de fase van het signaal vergelijkt met de beschikbare comparator in de meeteenheid. Deze comparator vergelijkt het i/p-signaal om er zeker van te zijn of het signaal defect is of niet. Daarna versterkt deze versterker de sterkte van het signaal en verzendt het naar het o / p-apparaat om de uitschakelspoel te activeren om de stroomonderbreker uit te schakelen.

Statische relaistypen

Er zijn verschillende soorten statische relais beschikbaar die hieronder worden besproken.

• Elektronische relais.
• Transducer relais.
• Transistor relais.
• Gelijkrichter brug relais.
• Gauss effect relais.

Elektronisch relais

Een elektronisch relais is een soort elektronische schakelaar die wordt gebruikt om de circuitcontacten te bedienen door te openen en te sluiten zonder enige mechanische actie. Dus in dit type relais wordt de huidige carrier-pilootrelay-methode gebruikt om de transmissielijn te beschermen. In dit type relais worden elektronische kleppen voornamelijk gebruikt als meeteenheden.

Omvormerrelais

Transductorrelais is ook bekend als magnetisch versterkerrelais, dat mechanisch zeer eenvoudig is en hoewel sommige elektrisch weinig gecompliceerd zijn, verandert dit niets aan hun betrouwbaarheid. Omdat hun werking meestal afhankelijk is van stationaire componenten waarvan de kenmerken eenvoudig vooraf zijn bepaald en geverifieerd. Ze zijn dus zeer eenvoudig te ontwerpen en te testen in vergelijking met elektromechanische relais. Het onderhoud van deze relais is praktisch verwaarloosbaar.

Transistorrelais

Een transistorrelais is het meest algemeen gebruikte statische relais waarbij de transistor in dit relais als een triode werkt om de beperkingen veroorzaakt door de elektronische kleppen te overwinnen. In dit relais wordt een transistor gebruikt als een versterkingsapparaat en een schakelapparaat, waardoor het geschikt is om elke functionele eigenschap te bereiken. Over het algemeen kunnen transistorcircuits niet alleen de noodzakelijke relaisfuncties uitvoeren, maar bieden ze ook de vereiste flexibiliteit om aan verschillende relaisvereisten te voldoen.

Gelijkrichterbrugrelais

Gelijkrichterbrugrelais zijn erg beroemd vanwege de ontwikkeling van halfgeleiderdiodes. Dit soort relais omvat een gepolariseerd bewegend ijzerrelais en bewegende spoel en ook twee gelijkrichtbruggen. De meest voorkomende zijn relaiscomparators op basis van gelijkrichtbruggen, die kunnen worden gerangschikt als amplitude- of fasecomparators.

Gauss-effectrelais

De soortelijke weerstand van sommige metalen en halfgeleiders verandert bij lagere temperaturen zodra ze worden blootgesteld aan het magnetische veld in relais, dat bekend staat als het Gauss-effectrelais. Dit effect hangt voornamelijk af van de verhouding tussen diepte en breedte en neemt toe met de toename binnen deze verhouding. Dit effect wordt eenvoudig waargenomen in sommige metalen bij kamertemperatuur, zoals bismut, indiummagneto, indiumarsenide, enz. Dit type relais is beter in vergelijking met het Hall-effectrelais vanwege de eenvoudigere circuits en constructie. Maar het gauss-effect binnen statische relais is beperkt vanwege de hoge kosten van kristal. De polarisatiestroom is dus niet nodig en de output is relatief hoger.

Hoe een statisch relais op een microcontroller aan te sluiten?

De interface van een solid-state relais of statisch relais met een microcontroller-achtig Arduino-bord wordt hieronder weergegeven. Het belangrijkste verschil tussen normale relais en SSR is; een normaal relais is mechanisch, terwijl SSR niet mechanisch is. Dit statische relais maakt gebruik van het mechanisme van een optocoupler om belastingen met een hoog vermogen te regelen. Net als mechanische relais, bieden deze relais eenvoudig elektrische isolatie tussen twee circuits en werkt een opto-isolator als een schakelaar tussen twee circuits.

Statische relais hebben enkele voordelen in vergelijking met mechanische relais, omdat ze kunnen worden ingeschakeld met een zeer lagere gelijkspanning, zoals 3V DC. Deze relais regelen hoge vermogensbelastingen, de schakelsnelheid is hoger in vergelijking met mechanische relais. Tijdens het schakelen genereert het geen geluid omdat er geen mechanische component in het relais zit.

De belangrijkste bedoeling van deze interface is om de kamertemperatuur te meten en het zal de AC AAN/UIT zetten op basis van de kamertemperatuur. Daarvoor wordt een DHT22-temperatuursensor gebruikt, een fundamentele en goedkope vochtigheids- en temperatuursensor.

De vereiste componenten van deze interfacing omvatten voornamelijk een Crydom SSR, Arduino, DHT22 temperatuursensor, enz. Geef de aansluitingen op volgens de onderstaande interface.

Deze sensor gebruikt een thermistor & capacitieve vochtigheidssensor om de omgevingstemperatuur te meten. Het levert een digitaal uitgangssignaal op de datapin. Deze sensor heeft één nadeel; u kunt er pas om de twee seconden nieuwe gegevens uit halen. De DHT22-temperatuursensor is een upgrade van de DHT11-sensor, maar het vochtigheidsbereik van deze DHT22-sensor is nauwkeuriger in vergelijking met dht11.

In de bovenstaande interface werkt het solid-state relais rechtstreeks vanaf de digitale pinnen van Arduino. Dit relais heeft 3 tot 32 volt dc nodig om het andere circuit te activeren. Aan de uitgangszijde kunt u eenvoudig een maximale belasting aansluiten met 240 volt AC en maximaal 40 A stroom.

Arduino-code

Upload de volgende code naar het Arduino-bord.

#include “DHT.h”
#define DHTPIN 2 // DHT22 digitale pin naar Arduino pin-verbinding
// Uncomment de sensor die u gebruikt ik gebruik DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#definieer DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Initialiseer de DHT-sensor.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
ongeldige setup() {
Serieel.begin(9600);
Serial.println ('DHT22-test!');
pinMode (7, UITGANG); // SSR in-/uitschakelen pin
dht.begin(); //Begin sensorwerking
}
lege lus() {
vertraging (2000); //2 seconden vertraging
// Het lezen van temperatuur of vochtigheid duurt ongeveer 250 milliseconden!
// Sensormetingen kunnen ook tot 2 seconden 'oud' zijn (het is een erg trage sensor)
// Lees temperatuur als Celsius (de standaard)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print ('Temperatuur: ');
Seriële.print(t); // Afdruktemperatuur op seriële monitor
Serieel.print(' *C ');
if(t<=22){ //Temperatuur lager dan 22 *C AC uitschakelen (airconditioner)
digitalWrite(7, LAAG);
}
if(t>=23){//Temperatuur hoger dan 22 *C AC inschakelen (airconditioner)
digitalWrite(7, HOOG);
}
}

In de bovenstaande Arduino-code is als eerste de bibliotheek van de DHT-temperatuursensor opgenomen. Deze bibliotheek is speciaal geldig voor verschillende temperatuursensoren zoals DHT11, DHT21 en DHT22, dus we kunnen deze drie sensoren gebruiken met een vergelijkbare bibliotheek.

Hier wordt de AC AAN/UIT geschakeld bij celsius. Als de kamertemperatuur lager is dan 22 graden Celsius, wordt het relais uitgeschakeld en als de kamertemperatuur stijgt, wordt het relais ingeschakeld en wordt de AC automatisch ingeschakeld. Tussen elke meting is er een vertraging van twee seconden om ervoor te zorgen dat de temperatuursensor de meting heeft bijgewerkt of niet, wat niet hetzelfde is als vóór de meting.

Hier is het belangrijkste nadeel dat wanneer de kamertemperatuur stijgt tot 30 graden Celsius, het relais warm wordt. Dus koellichaam moet met het relais worden geïnstalleerd.

Statisch relais versus elektromagnetisch relais

Het verschil tussen statisch relais en elektromagnetisch relais omvat het volgende.

Voor-en nadelen

De voordelen van statisch relais: omvatten het volgende.

• Deze relais verbruiken zeer weinig stroom.
• Dit relais geeft een zeer snelle respons, hoge betrouwbaarheid, nauwkeurigheid en een lange levensduur en is schokbestendig.
• Het omvat geen thermische opslagproblemen
• Dit type relais versterkt het i/p-signaal waardoor de gevoeligheid toeneemt.
• De kans op ongewenst struikelen is kleiner.
• Deze relais hebben een maximale schokbestendigheid, zodat ze gemakkelijk kunnen werken in aardbevingsgevoelige gebieden.
• Het heeft minder onderhoud nodig.
• Het heeft een zeer snelle reactietijd.
• Dit soort relais is bestand tegen schokken en trillingen.
• Het heeft een zeer snelle resettijd.
• Het werkt voor een extreem lange periode
• Het verbruikt heel minder stroom en haalt stroom uit een secundaire gelijkstroomvoeding

De nadelen van statische relais omvatten het volgende.

• De componenten die in dit relais worden gebruikt, reageren extreem op de elektrostatische ontladingen, wat zorgt voor onverwachte elektronenstromen tussen de geladen objecten. Er is dus speciaal onderhoud aan de componenten nodig om de elektrostatische ontladingen niet te beïnvloeden.
• Dit relais wordt gemakkelijk beïnvloed door hoge spanningspieken. Er moeten dus voorzorgsmaatregelen worden genomen om schade tijdens spanningspieken te voorkomen.
• De werking van het relais hangt voornamelijk af van de gebruikte componenten in het circuit.
• Dit relais heeft minder overbelastbaarheid.
• In vergelijking met het elektromagnetische relais is dit relais extreem kostbaar.
• Deze relaisconstructie wordt eenvoudig beïnvloed door de omringende interferentie.
• Deze reageren op spanningspieken.
• De kenmerken van de halfgeleiderapparaten, zoals diodes, transistors, enz. Die in deze relais worden gebruikt, veranderen door temperatuur en veroudering.
• De betrouwbaarheid van deze relais hangt voornamelijk af van een aantal kleine componenten en hun verbindingen.
• Deze relais hebben minder kortstondige overbelastingscapaciteit in vergelijking met elektromechanische relais.
• De werking van dit relais kan eenvoudig worden beïnvloed door veroudering van de componenten.
• Deze werkingssnelheid van het relais wordt beperkt door de mechanische traagheid van het onderdeel.
• Deze zijn niet van toepassing voor commerciële doeleinden.

Toepassingen

De toepassingen van statisch relais omvatten het volgende.

• Deze relais worden veel gebruikt in op zeer hoge snelheden gebaseerde beveiligingssystemen van EHV-A.C-transmissielijnen met afstandsbeveiliging.
• Deze worden ook gebruikt in aardfout- en overstroombeveiligingssystemen.
• Deze worden gebruikt in lange en middellange transmissiebescherming.
• Het wordt gebruikt om parallelle feeders te bewaken.
• Het geeft back-up veiligheid aan het apparaat.
• Deze worden gebruikt in onderling verbonden en T-verbonden lijnen.

Dit gaat dus allemaal over een overzicht van een statisch relais – werken met applicaties. Deze relais worden ook wel solid-state-schakelaar genoemd die wordt gebruikt om de belasting te regelen door AAN en UIT te schakelen zodra de externe spanningstoevoer over de ingangsterminals van het apparaat wordt gegeven. Deze relais zijn halfgeleiderapparaten die gebruik maken van halfgeleider elektrische eigenschappen zoals MOSFET, transistors en TRIAC om input- en outputschakelbewerkingen uit te voeren. Hier is een vraag voor u, wat is een elektromagnetisch relais?