Vad är ett statiskt relä: funktion och dess tillämpningar

Det fasta tillståndet relä eller statiskt relä lanserades först år 1960. Som namnet antyder, innebär termen statisk i det statiska reläet att detta relä inte har några rörliga delar i sig. Jämfört med ett elektromekaniskt relä är livslängden för detta relä längre och dess svarshastighet är snabbare. Dessa reläer designades som halvledarenheter som inkluderar integrerade kretsar , transistorer, små mikroprocessorer, kondensatorer etc. Så dessa typer av reläer ersätta nästan alla funktioner som utfördes tidigare genom ett elektromekaniskt relä. Den här artikeln diskuterar en översikt av en statiskt relä – arbeta med applikationer.

Vad är ett statiskt relä?

En elektriskt manövrerad strömbrytare som inte har några rörliga delar kallas ett statiskt relä. I denna typ av relä uppnås utgången helt enkelt genom de stationära komponenterna som magnetiska och elektroniska kretsar . Statiska reläer jämförs med reläer av elektromekanisk typ eftersom dessa reläer använder rörliga delar för att utföra en omkopplingsåtgärd. Men båda reläerna används för att styra elektriska kretsar med en omkopplare som är öppen eller stängd baserat på en elektrisk ingång.

Dessa typer av reläer är huvudsakligen utformade för att utföra liknande funktioner med elektronisk kretskontroll som ett elektromekaniskt relä utför genom att använda element eller rörliga delar. Ett statiskt relä beror huvudsakligen på utformningen av mikroprocessorer, analoga halvledarkretsar eller digitala logiska kretsar.

Statiskt reläblockdiagram

Det statiska reläblockschemat visas nedan. De statiska reläkomponenterna i detta blockschema inkluderar huvudsakligen en likriktare, förstärkare, o/p-enhet & relämätkrets. Här inkluderar reläets mätkrets nivådetektorerna, logisk grind och komparatorerna som amplitud och fas.

I blockschemat ovan är transmissionsledningen helt enkelt ansluten till strömtransformatorn (CT) eller potentiell transformator (PT) så att transmissionsledningen tillhandahåller insignalen till CT/PT.

Utgången av strömtransformator ges som en ingång till likriktaren som likriktar den ingående AC-signalen till DC-signalen. Denna DC-signal ges till ett reläs mätenhet.

Mätenhetsreläet utför den mest signifikanta åtgärden som krävs inom det statiska reläsystemet genom att detektera insignalnivån genom hela nivådetektorerna och utvärdera signalens storlek och fas genom komparatorerna för att utföra de logiska grindoperationerna.

I detta relä används två typer av komparatorer amplitud- och faskomparatorer. Amplitudkomparatorns huvudfunktion är att jämföra ingångssignalens storlek medan faskomparatorn används för att jämföra fasvariationen av ingångskvantiteten.

Relämätenheten o/p ges till förstärkaren så att den förstärker signalens storlek och sänder den till o/p-enheten. Så den här enheten kommer att stärka utlösningsspolen så att den löser ut CB (kretsbrytare).

För driften av förstärkaren kräver reläets och o/p-enhetens mätenhet en extra DC-matning. Så detta är den största nackdelen med detta statiska relä.

Arbetsprincip för statiskt relä

Det statiska reläets funktion är för det första att strömtransformatorn/potentialtransformatorn tar emot ingångsspänningen/strömsignalen från transmissionsledningen och ger den till likriktaren. Därefter ändrar denna likriktare AC-signalen till DC och detta ges till reläets mätenhet.

Nu identifierar denna mätenhet insignalnivån efter att den jämför signalens storlek och fas med den tillgängliga komparatorn i mätenheten. Denna komparator jämför i/p-signalen för att säkerställa om signalen är defekt eller inte. Därefter förstärker denna förstärkare signalens storlek och sänder den till o/p-enheten för att aktivera utlösningsspolen för att lösa ut strömbrytaren.

Statiska relätyper

Det finns olika typer av statiska reläer tillgängliga som diskuteras nedan.

• Elektroniska reläer.
• Givarreläer.
• Transistorreläer.
• Likriktarbrygga reläer.
• Gauss effekt reläer.

Elektroniskt relä

Ett elektroniskt relä är en typ av elektronisk brytare som används för att styra kretskontakterna genom att öppna och stänga utan någon mekanisk åtgärd. Så, i denna typ av relä, används den nuvarande bärvågspilotrelämetoden för att skydda transmissionsledningen. I denna typ av reläer används främst elektroniska ventiler som mätenheter.

Givarrelä

Transduktorrelä är också känt som magnetiskt förstärkarrelä vilket är väldigt enkelt mekaniskt och även om vissa av dem kan vara elektriskt lite komplicerade så detta förändrar inte deras tillförlitlighet. Eftersom deras funktion mestadels är beroende av stationära komponenter vars egenskaper helt enkelt är förutbestämda och verifierade. Därför är de mycket enkla att designa och testa jämfört med elektromekaniska reläer. Underhållet av dessa reläer är praktiskt taget försumbart.

Transistorrelä

Ett transistorrelä är det mest allmänt använda statiska reläet där transistorn i detta relä fungerar som en triod för att övervinna de begränsningar som de elektroniska ventilerna orsakar. I detta relä används en transistor som en förstärkningsenhet och en växlingsenhet som gör den lämplig för att uppnå alla funktionella egenskaper. I allmänhet kan inte transistorkretsar endast utföra de nödvändiga reläfunktionerna utan tillhandahåller också den erforderliga flexibiliteten för att passa olika reläkrav.

Likriktarbryggreläer

Likriktarbryggreläer är mycket kända på grund av utvecklingen av halvledardioder. Denna typ av relä inkluderar ett polariserat rörligt järnrelä & rörlig spole och även två likriktarbryggor. De vanligaste är reläkomparatorer baserade på likriktarbryggor, som kan arrangeras som antingen amplitud- eller faskomparatorer.

Gauss effektreläer

Vissa metaller såväl som halvledares resistivitet ändras vid lägre temperaturer när de väl utsätts för magnetfältet i reläer som är känt som Gauss-effektreläet. Denna effekt beror huvudsakligen på förhållandet mellan djup och bredd och ökar med ökningen inom detta förhållande. Denna effekt observeras helt enkelt i vissa metaller vid rumstemperatur som vismut, Indium Magneto, indiumarsenid, etc. Denna typ av relä är bättre jämfört med Hall Effect-reläet på grund av enklare kretsar och konstruktion. Men gauss-effekten inom statiska reläer är begränsad på grund av den höga kostnaden för kristall. Så den polariserande strömmen är inte nödvändig och uteffekten är jämförelsevis högre.

Hur man ansluter ett statiskt relä till en mikrokontroller

Gränssnittet mellan ett halvledarrelä eller statiskt relä med ett mikrokontrollerliknande Arduino-kort visas nedan. Huvudskillnaden mellan normala reläer och SSR är; ett vanligt relä är mekaniskt medan SSR inte är mekaniskt. Detta statiska relä använder mekanismen hos en optokopplare för att styra högeffektsbelastningar. I likhet med mekaniska reläer ger dessa reläer helt enkelt elektrisk isolering mellan två kretsar, liksom en optoisolator fungerar som en switch mellan två kretsar.

Statiska reläer har vissa fördelar jämfört med mekaniska reläer som att de kan slås PÅ med mycket lägre likspänning som 3V DC. Dessa reläer styr höga effektbelastningar, dess omkopplingshastighet är högre jämfört med mekaniska reläer. Under omkoppling genererar den inget ljud eftersom det inte finns någon mekanisk komponent i reläet.

Huvudsyftet med detta gränssnitt är att mäta rumstemperaturen och det kommer att slå PÅ/AV AC baserat på rumstemperaturen. Till det används en DHT22 temperatursensor som är en grundläggande och billig fukt- & temperatursensor.

De nödvändiga komponenterna i detta gränssnitt inkluderar huvudsakligen en Crydom SSR, Arduino, DHT22 temperatursensor, etc. Ange anslutningarna enligt gränssnittet nedan.

Denna sensor använder en termistor och en kapacitiv fuktighetssensor för att mäta den omgivande temperaturen. Den ger en digital utsignal på datastiftet. Denna sensor har en nackdel; du kan bara få ny data från den varannan sekund. DHT22-temperatursensorn är en uppgradering av DHT11-sensorn men luftfuktighetsintervallet för denna DHT22-sensor är mer exakt jämfört med dht11.

I ovanstående gränssnitt fungerar solid state-reläet direkt från Arduinos digitala stift. Detta relä behöver 3 till 32 volt likström för att aktivera den andra kretsen. På utgångssidan kan du helt enkelt ansluta en maximal belastning med 240 volt AC & upp till 40A ström.

Arduino kod

Ladda upp följande kod till Arduino-kortet.

#inkludera 'DHT.h'
#define DHTPIN 2 //DHT22 digital pin till Arduino pin anslutning
// Avkommentera sensorn du använder jag använder DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Initiera DHT-sensor.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(“DHT22 test!”);
pinMode(7, OUTPUT); //SSR slå på/av stift
dht.begin(); //Börja sensordrift
}
void loop() {
fördröjning(2000); //2 sekunders fördröjning
// Avläsning av temperatur eller luftfuktighet tar cirka 250 millisekunder!
// Sensoravläsningar kan också vara upp till 2 sekunder 'gamla' (det är en mycket långsam sensor)
// Läs temperaturen som Celsius (standard)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Temperatur: “);
Serial.print(t); //Skriv ut temperatur på seriell monitor
Serial.print(' *C ');
if(t<=22){ //Temperatur lägre än 22 *C stäng av AC(Air Conditioner)
digitalWrite(7, LÅG);
}
if(t>=23){ //Temperatur högre än 22 *C slå på AC(Air Conditioner)
digitalWrite(7, HIGH);
}
}

I ovanstående Arduino-kod ingår biblioteket för DHT-temperatursensorn först. Detta bibliotek är speciellt giltigt för olika temperatursensorer som DHT11, DHT21 & DHT22 så vi kan använda dessa tre sensorer med ett liknande bibliotek.

Här slås AC PÅ/AV vid Celsius-temperaturen. Om rumstemperaturen är under 22 grader kommer reläet att stängas AV och om rumstemperaturen ökar kommer reläet att slås PÅ och gör att AC slås PÅ automatiskt. Mellan varje avläsning finns det två sekunders fördröjning för att säkerställa att temperatursensorn har uppdaterat avläsningen eller inte, vilket inte är detsamma som före avläsningen.

Här är den största nackdelen att när rumstemperaturen stiger till 30 grader Celsius blir reläet varmt. Så kylfläns måste installeras med reläet.

Statiskt relä vs elektromagnetiskt relä

Skillnaden mellan statiskt relä och elektromagnetiskt relä inkluderar följande.

Fördelar och nackdelar

De fördelarna med statiskt relä inkluderar följande.

• Dessa reläer förbrukar mycket mindre ström.
• Detta relä ger mycket snabb respons, hög tillförlitlighet, noggrannhet och lång livslängd och det är stötsäkert.
• Det inkluderar inga problem med termisk lagring
• Denna typ av relä förstärker i/p-signalen vilket ökar deras känslighet.
• Den oönskade snubbelchansen är mindre.
• Dessa reläer har maximal motståndskraft mot stötar, så de kan fungera enkelt i jordbävningsutsatta områden.
• Den behöver mindre underhåll.
• Den har en mycket snabb svarstid.
• Dessa typer av reläer ger motstånd mot stötar och vibrationer.
• Den har en mycket snabb återställningstid.
• Den fungerar under en extremt lång period
• Den förbrukar mycket mindre ström och drar ström från en sekundär likströmskälla

De nackdelar med statiska reläer inkluderar följande.

• Komponenterna som används i detta relä är extremt känsliga för de elektrostatiska urladdningarna som innebär oväntade elektronflöden mellan de laddade objekten. Så speciellt underhåll är nödvändigt för komponenterna så att det inte påverkar de elektrostatiska urladdningarna.
• Detta relä påverkas lätt av högspänningsstötar. Så försiktighetsåtgärder måste vidtas för att undvika skador genom hela spänningsspikar.
• Reläets funktion beror huvudsakligen på de komponenter som används i kretsen.
• Detta relä har mindre överbelastningskapacitet.
• Jämfört med det elektromagnetiska reläet är detta relä extremt kostsamt.
• Denna reläkonstruktion påverkas helt enkelt av den omgivande störningen.
• Dessa är känsliga för spänningstransienter.
• Halvledarenheternas egenskaper som dioder, transistorer etc. som används i dessa reläer förändras av temperatur och åldrande.
• Tillförlitligheten hos dessa reläer beror främst på ett antal små komponenter och deras anslutningar.
• Dessa reläer har mindre korttidsöverbelastningskapacitet jämfört med elektromekaniska reläer.
• Funktionen av detta relä kan helt enkelt påverkas på grund av åldrandet av komponenterna.
• Denna relädriftshastighet begränsas av komponentens mekaniska tröghet.
• Dessa är inte tillämpliga för kommersiella ändamål.

Ansökningar

De tillämpningar av statiskt relä inkluderar följande.

• Dessa reläer används ofta i mycket höghastighetsbaserade skyddssystem av EHV-A.C transmissionsledningar med avståndsskydd.
• Dessa används även i jordfels- och överströmsskyddssystem.
• Dessa används i långa och medelstora överföringsskydd.
• Den används för att skydda parallella matare.
• Det ger backup-säkerhet till enheten.
• Dessa används i sammankopplade och T-anslutna linjer.

Alltså handlar det här om en översikt över ett statiskt relä – arbeta med applikationer. Dessa reläer kallas även halvledaromkopplare som används för att styra belastningen genom att slå PÅ & AV när den yttre spänningsförsörjningen ges över enhetens ingångsterminaler. Dessa reläer är halvledarenheter som använder elektriska halvledaregenskaper i halvledartyp såsom MOSFET, transistorer och TRIAC för att utföra in- och utgångsväxlingsoperationer. Här är en fråga till dig, vad är ett elektromagnetiskt relä?