Polovodičová relé — typy, zařízení a princip činnosti

Mnoho čtenářů, slyšících slovo „relé“, si jistě představí cívku, v jejímž jádru je přitahován pohyblivý kontakt. A to není vůbec překvapivé, protože původně byla relé vždy elektromagnetická a slovo "relé" je obecně chápáno jako elektromagnetické zařízení pro otevírání a zavírání elektrického obvodu.

Přesto se již dlouhou dobu používají polovodičové spínače ke spínání elektrických obvodů v různých oblastech techniky: tranzistory, tyristory, triaky. Polovodičové pokroky a relé nezůstaly ušetřeny.

Navzdory tomu, že obvody s velkými proudy a napětími jsou tradičně spínány pomocí elektromagnetických relé, dnes je již možné realizovat stabilní a výkonné polovodičové elektrické spínače. Takovými spínači jsou polovodičová relé popř polovodičové relé (z angličtiny Solid-state relay, zkráceně SSR).

Polovodičové relé je tedy nyní plně elektronické zařízení bez pohyblivého mechanického kontaktu, které slouží k zapínání / vypínání výkonných zátěží v silových obvodech přivedením nízkého řídicího napětí na řídicí vstup elektronického zařízení.

Uvnitř pouzdra polovodičového relé je snímací obvod, který reaguje na řídicí signál, a také napájecí část – polovodičová elektronika na straně vysokovýkonového obvodu.

Taková relé se používají ve stejnosměrných a střídavých obvodech, kde plní stejné funkce jako dřívější mechanická elektromagnetická relé a stykače, pouze nyní je problém vyřešen bez pohyblivých částí ve spínacím obvodu. Výsledkem bylo, že díky výkonným tyristorům, triakům a tranzistorům integrovaným do pouzder relé bylo možné spínat proudy až do stovek ampérů bez použití mechanických součástek.

Polovodičová relé mají oproti elektromechanickým relé vyšší bezpečnou rychlost spínání v řádu stovek mikrosekund, přičemž řídicí obvod a silový obvod jsou od sebe zcela galvanicky odděleny (obvykle se používá izolace optočlánkem).

Polovodičová relé jsou schopna krátkodobě odolat přetížení na spínací straně a zůstat v provozu, čímž se elektromechanickí předkové nemohou pochlubit. Zároveň polovodičové relé pracuje tiše, má kompaktní rozměry, kontakty zde neoxidují (protože neexistují žádné kontakty jako takové), nejsou žádné jiskry, zařízení se nebojí prachu ani vibrací.

Odpor polovodičové sloučeniny relé ve vodivém stavu je samozřejmě nelineární a při vysokých spínaných proudech zařízení vůbec potřebuje chlazení, ale plusy tyto konvenční mínusy rozhodně překrývají. Kromě toho se životnost polovodičového relé měří v milionech spínacích cyklů.

Polovodičová relé jsou jednofázová nebo třífázová, pro spínání DC nebo AC. Střídavá spínací relé mají zabudovaný senzor průchodu nulou, takže spínání probíhá prakticky při nulovém proudu, bez poškození polovodičového spínače, bez nebezpečných proudových rázů od indukčních zátěží.

Tyristory nebo triaky slouží jako spínače ve střídavém relé a pole popř IGBT tranzistory… Napájení do řídicího obvodu je přiváděno přímo ze zdroje řídicího signálu a řídicí proud nepřesahuje několik miliampér a spínací proud může být desítky nebo stovky ampér.

K dispozici jsou nereverzační a reverzní třífázová polovodičová relé. Třífázová reverzační relé mají dva řídicí vstupy a na výstupu nemusí jedna z fází vůbec měnit svou polohu.

Ve srovnání s objemnými mechanickými magnetickými spouštěči pracují kompaktní polovodičová relé tiše a neopotřebovávají se, nemusíte pravidelně čistit kontakty a pro silné zatížení stačí zajistit dobré chlazení krytu relé, v některých případech bude chladič kromě toho, že je zajištěna jeho instalace.

Pokud jde o prašnou a výbušnou průmyslovou výrobu, zde se polovodičové relé ukazuje jako skutečný zachránce, protože oblouk mechanických kontaktů je vyloučen kvůli jeho nepřítomnosti a utěsněné pouzdro relé nedovolí, aby se elektronika zašpinila. .

Pro montáž na PCB jsou k dispozici miniaturní polovodičová relé v plastovém pouzdře. Taková relé mohou spínat proudy až 2 ampéry při síťovém napětí 220-240 voltů, například ventilátor nebo čerpadlo, lampu nebo dokonce malý radiátor lze zapnout pomocí 5voltového digitálního signálu ze senzoru, který je obvykle velmi důležité pro domácí kutily domácí automatizační systémy.