В настоящей статье будет рассмотрено, как устроено твердотельное реле. Принцип действия твердотельного реле (далее – ТТР) аналогичен электромеханическому промежуточному реле – при подаче управляющего сигнала происходит коммутация силовой цепи, при этом посредством ТТР можно работать с нагрузками довольно больших значений. Кроме того твердотельное реле может применяться для регулировки мощности. Управление в таком случае организовывается посредством подачи на него сигналов токовой петли 4-20 мА, постоянного напряжения 0-10 В, переменного резистора 470-560 кОм.
Конструкция твердотельного реле включает в себя цепь управления и коммутирующее устройство. В роли ключа (т.е., органа коммутации) могут выступать:
— тиристоры или симисторы: для коммутации переменного тока;
— транзисторы: для коммутации постоянного тока.
Устройство твердотельного реле подразумевает гальваническую развязку силовых цепей и цепей управления. Реализуется это посредством оптопары (оптрона) – устройства, состоящего из двух функциональных единиц, объединенных в один корпус (иногда раздельные) и служащих для передачи сигнала посредством света. В качестве излучателя в оптронах применяют светодиод, неоновую лампу или лампу накаливания, а в качестве приёмника – фотодиод, биполярный фототранзистор, и т.д. В некоторых моделяхтвердотельного реледля передачи сигнала применяются альтернативные элементы – оптотиристоры и фототиристоры.
Твердотельные реле переменного тока бывают трёхфазными и однофазными. Трёхфазные могут иметь возможность смены последовательности отходящих фаз – тем самым можно реализовать изменения вращения подключаемого электродвигателя с прямого на обратное (реверс). По конструкции корпуса различают модели для установки на монтажную панель либо на din-рейку – в подавляющем большинстве подΩ-тип. Вариант реле на монтажную панель может быть опционально укомплектован адаптером для установки на din-рейку.
ТТР при работе довольно сильно нагревается. Конструкция твердотельного реле, рассчитанного на большие токи, зачастую не включает в себя средства, позволяющие работать при номинальных нагрузках без установки дополнительных радиаторов. Предписания о необходимости установки радиатора указываются в паспорте к устройству и/или, иногда, на самом устройстве в виде наклейки с памяткой по монтажу и эксплуатации. Радиатор устанавливается на реле с использованием термопасты или термопроводящего клея. Также можно применять охлаждающий вентилятор.
Для работы с индуктивными нагрузками ТТР опционально может оснащаться варистором. Если в комплекте он отсутствует, указания о необходимости его применения в зависимости от величины коэффициента мощности cosȹ также указываются в паспорте.
Защиту от коротких замыканий рекомендуется организовывать посредством быстродействующих предохранителей классов aR, gR, gS. Конструкции некоторых устройств комплектуются этими деталями с завода.
