Im elektrische und elektronische Schaltungen Wir verwenden häufig mehrere grundlegende Komponenten, Geräte usw. Diese Komponenten und Geräte umfassen Schaltkomponenten, Schutzgeräte, Sensorelemente usw. Betrachten wir die Schalt- und Schutzvorrichtungen wie Transistoren, Dioden, Thyristoren usw. Lassen Sie uns hier in diesem Artikel ausführlich über eine spezielle Art von Schalt- und Schutzvorrichtung sprechen, die als Relais bezeichnet wird. In erster Linie müssen wir wissen, was Relais ist und wie ein Relais funktioniert.
Was ist Relais?
Relais
Ein Relais kann als ein anderer Schaltertyp bezeichnet werden, der elektrisch betrieben werden kann. Im Allgemeinen werden Relais mechanisch als Schalter unter Verwendung eines Elektromagneten betrieben, und diese Arten von Relais werden als Halbleiterrelais bezeichnet. Es gibt verschiedene Arten von Relais und werden basierend auf verschiedenen Kriterien klassifiziert, wie basierend auf der Betriebsspannung, basierend auf der Betriebstechnologie und so weiter. Verschiedene Arten von Relais können als Verriegelungsrelais, Quecksilberrelais, Reedrelais, Buchholzrelais, Vakuumrelais, Halbleiterrelais usw. aufgeführt werden. Bevor wir uns ausführlich mit Relaistypen befassen, wollen wir die Funktionsweise von Relais erläutern.
Relais funktioniert
Um die Funktionsweise des Relais zu erörtern, müssen wir einen beliebigen Relaistyp in Betracht ziehen. In diesem Artikel wird das Halbleiterrelais berücksichtigt, um die Funktionsweise des Relais zu verstehen. Halbleiterrelais können als Relais definiert werden, das die Halbleiterbauelemente zur Durchführung eines Schaltvorgangs verwendet. Wenn wir vergleichen elektromagnetisches Relais und Halbleiterrelais, dann können wir beobachten, dass das Halbleiterrelais eine hohe Leistungsverstärkung bietet. Diese Halbleiterrelais werden wiederum in verschiedene Typen eingeteilt, wie z. B. transformatorgekoppelte, lichtgekoppelte, Reed-Relais-gekoppelte Halbleiterrelais.
Das Halbleiterrelais funktioniert ähnlich wie das elektromechanische Relais, das Halbleiterrelais enthält jedoch keine beweglichen Teile. Bieten Sie daher im Vergleich zu Relais mit beweglichen Kontakten eine erhöhte Langzeitzuverlässigkeit. Die Leistungs-MOSFET-Transistoren werden als Schaltvorrichtungen im Festkörper verwendet Relais funktioniert . Die elektrische Isolation zwischen der Eingangsschaltung mit niedriger Leistung und der Ausgangsschaltung mit hoher Leistung kann unter Verwendung einer Optokopplung bereitgestellt werden.
Betrachten wir ein praktisches Beispiel für ein Halbleiterrelais, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Wenn der Ausgangsschalter geöffnet oder der MOSFET ausgeschaltet ist, hat er einen unendlichen Widerstand. Wenn der Ausgangsschalter geschlossen ist oder der MOSFET leitet, hat er ebenfalls einen sehr niedrigen Widerstand. Wir können diese Halbleiterrelais zum Schalten von Wechsel- und Gleichströmen verwenden.
Halbleiterrelais
Die obige Schaltung besteht aus einer Photovoltaikanlage mit LED, die das einschaltet MOSFETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) mit 20mA durch die LED. Die Photovoltaik besteht aus 25 Siliziumdioden, die eine Ausgangsleistung von 0,6 V erzeugen, so dass insgesamt 15 V erzeugt werden, was groß genug ist, um die MOSFETs einzuschalten.
Praktisches Arbeiten mit Halbleiterrelais
Um zu verstehen, wie Relais in der Tiefe arbeiten, betrachten wir ein praktisches dreiphasiges Halbleiterrelais mit ZVS. Drei einphasige Einheiten mit Power Triac und Snubber-Netzwerk werden zum Nullspannungsschalten verwendet, um jede Phase einzeln zu steuern.
Dreiphasen-Halbleiterrelais mit ZVS von Edgefxkits.com
Dieses Projekt besteht aus 8051 Mikrocontroller die über Optokoppler Schaltsignale an jede Phase sendet. Die Optokoppler treiben die Lasten durch eine Reihe von Triacs an, die in Reihe mit Lasten geschaltet sind. Für jeden Nullspannungsimpuls erzeugt der Mikrocontroller Ausgangsimpulse, so dass die Last bei jedem Nulldurchgang der Versorgungswellenform eingeschaltet wird.
Dreiphasen-Halbleiterrelais mit ZVS-Projektblockdiagramm von Edgefxkits.com
Die obige Abbildung zeigt das Blockschaltbild eines praktischen Dreiphasen-Halbleiterrelais mit ZVS, das aus dem Stromversorgungsblock , Mikrocontrollerblock, TRIAC-Set und Lasten. Die Nulldurchgangsfunktion eines Optokopplers (der als TRIAC-Treiber fungiert) verhindert ein plötzliches Einschalten des Stroms bei induktiven und ohmschen Lasten, indem eine geringe Geräuschentwicklung gewährleistet wird. Zwei Drucktasten werden verwendet, um Ausgangsimpulse vom Mikrocontroller zu erzeugen.
Um die Lastumschaltung am Nullspannungspunkt zu überprüfen, können wir die an die Last angelegten Spannungsverläufe überprüfen, indem wir sie an einen CRO oder einen DSO anschließen. Die Relaisfunktion kann zum Schalten schwerer Lasten in der Industrie durch Verwendung von zwei hintereinander liegenden Thyristoren erweitert werden. Durch die Integration von Überlastschutz und Kurzschlussschutz können wir eine hohe Zuverlässigkeit erreichen.
Vorteile von Halbleiterrelais
- Das Halbleiterrelais arbeitet völlig geräuschlos, schlanker und ermöglicht ein dichtes Packen.
- Unabhängig von der Nutzungsmenge haben die SSRs einen konstanten Ausgangswiderstand.
- Die Relaisarbeit ist sauber und ohne Sprungkraft im Vergleich zur mechanischen Relaisarbeit.
- Selbst in explosiven Umgebungen können auch SSRs verwendet werden, da sie selbst bei Relaisarbeiten keine Funkenbildung verursachen.
- Da es keine beweglichen Teile gibt, sind diese SSRs im Vergleich zu mechanischen Relais langlebig.
Nachteile des Halbleiterrelais
- Für die Gate-Ladeschaltung ist die isolierte Vorspannungsversorgung wesentlich.
- Die Spannungstransienten können ein falsches Schalten verursachen.
- Aufgrund der Body-Diode weisen die SSRs eine hohe transiente Reverse-Recovery-Zeit auf.
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