Rơ le tĩnh là gì: Làm việc và các ứng dụng của nó

Trạng thái rắn tiếp sức hay rơ le tĩnh được ra mắt lần đầu tiên vào năm 1960. Như tên gọi, thuật ngữ tĩnh trong rơ le tĩnh ngụ ý rằng rơ le này không có bộ phận chuyển động nào trong đó. So với rơ le điện cơ, tuổi thọ của rơ le này dài hơn và tốc độ phản hồi nhanh hơn. Các rơ le này được thiết kế như các thiết bị bán dẫn bao gồm mạch tích hợp , bóng bán dẫn, bộ vi xử lý nhỏ, tụ điện, v.v. Vì vậy, những các loại rơ le thay thế gần như tất cả các chức năng đã được thực hiện trước đó thông qua một rơ le cơ điện. Bài viết này thảo luận tổng quan về một rơ le tĩnh - làm việc với các ứng dụng.

Rơ le tĩnh là gì?

Một công tắc hoạt động bằng điện không có bộ phận chuyển động được gọi là rơ le tĩnh. Trong loại rơle này, đầu ra chỉ đạt được thông qua các thành phần tĩnh như từ tính & mạch điện . Rơle tĩnh được so sánh với rơle kiểu cơ điện vì những rơle này sử dụng các bộ phận chuyển động để thực hiện hành động chuyển mạch. Nhưng cả hai rơ le đều được sử dụng để điều khiển mạch điện bằng cách sử dụng công tắc đóng hoặc mở dựa trên đầu vào điện.

Các loại rơ le này chủ yếu được thiết kế để thực hiện các chức năng tương tự bằng cách sử dụng điều khiển mạch điện tử giống như một rơ le điện cơ thực hiện bằng cách sử dụng các phần tử hoặc bộ phận chuyển động. Rơ le tĩnh chủ yếu phụ thuộc vào thiết kế của bộ vi xử lý, mạch trạng thái rắn tương tự hoặc mạch logic kỹ thuật số.

Sơ đồ khối chuyển tiếp tĩnh

Sơ đồ khối rơ le tĩnh được hiển thị bên dưới. Các thành phần rơ le tĩnh trong sơ đồ khối này chủ yếu bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ khuếch đại, khối o / p & mạch đo rơ le. Ở đây, mạch đo của rơle bao gồm các bộ dò mức, cổng logic và các bộ so sánh như biên độ & pha.

Trong sơ đồ khối trên, đường dây tải điện được kết nối đơn giản với máy biến dòng (CT) hoặc Máy biến áp tiềm năng (PT) để đường truyền cung cấp đầu vào cho CT / PT.

Đầu ra của máy biến dòng được đưa ra làm đầu vào cho bộ chỉnh lưu để chỉnh lưu tín hiệu AC đầu vào thành tín hiệu DC. Tín hiệu DC này được cấp cho bộ phận đo của rơ le.

Rơle đơn vị đo thực hiện hành động quan trọng nhất cần thiết trong hệ thống rơle tĩnh bằng cách phát hiện mức tín hiệu đầu vào thông qua các bộ dò mức và đánh giá cường độ & pha của tín hiệu trong suốt các bộ so sánh để thực hiện các hoạt động cổng logic.

Trong rơle này, hai loại bộ so sánh được sử dụng là bộ so sánh biên độ và pha. Chức năng chính của bộ so sánh biên độ là so sánh độ lớn của tín hiệu đầu vào trong khi bộ so sánh pha được sử dụng để so sánh sự biến thiên pha của đại lượng đầu vào.

Bộ đo chuyển tiếp o / p được đưa cho bộ khuếch đại để nó khuếch đại cường độ của tín hiệu và truyền nó đến thiết bị o / p. Vì vậy, thiết bị này sẽ tăng cường cuộn dây chuyến đi để nó đi qua CB (bộ ngắt mạch).

Đối với hoạt động của bộ khuếch đại, đơn vị đo của rơ le & thiết bị o / p yêu cầu nguồn cung cấp DC phụ. Vì vậy, đây là nhược điểm chính của rơ le tĩnh này.

Nguyên lý làm việc của rơ le tĩnh

Cách làm việc của rơ le tĩnh trước tiên là biến dòng / biến thế nhận tín hiệu điện áp / dòng điện đầu vào từ đường truyền & đưa về bộ chỉnh lưu. Sau đó, bộ chỉnh lưu này thay đổi tín hiệu AC thành DC và tín hiệu này được đưa cho đơn vị đo của rơle.

Bây giờ, đơn vị đo này xác định mức tín hiệu đầu vào sau đó nó so sánh độ lớn và pha của tín hiệu với bộ so sánh có sẵn trong đơn vị đo. Bộ so sánh này so sánh tín hiệu i / p để đảm bảo tín hiệu có bị lỗi hay không. Sau đó, bộ khuếch đại này khuếch đại cường độ của tín hiệu và truyền nó đến thiết bị o / p để kích hoạt cuộn dây chuyến đi để ngắt bộ ngắt mạch.

Các loại rơ le tĩnh

Có các loại rơ le tĩnh khác nhau có sẵn sẽ được thảo luận bên dưới.

• Rơle điện tử.
• Rơ le đầu dò.
• Rơle tranzito.
• Rơle cầu chỉnh lưu.
• Rơle hiệu ứng Gauss.

Rơ le điện tử

Rơ le điện tử là một loại công tắc điện tử được sử dụng để vận hành các tiếp điểm mạch bằng cách mở và đóng mà không cần bất kỳ tác động cơ học nào. Vì vậy, trong loại rơ le này, phương pháp chuyển tiếp thí điểm sóng mang hiện tại được sử dụng để bảo vệ đường dây tải điện. Trong loại rơ le này, van điện tử chủ yếu được sử dụng làm đơn vị đo lường.

Chuyển tiếp đầu dò

Transductor Relay còn được gọi là rơ le khuếch đại từ rất đơn giản về mặt cơ học và mặc dù một số trong số chúng có thể phức tạp về mặt điện nên điều này không làm thay đổi độ tin cậy của chúng. Vì hoạt động của chúng chủ yếu phụ thuộc vào các thành phần tĩnh mà các đặc tính của chúng chỉ đơn giản là được xác định trước và xác minh. Vì vậy chúng rất dễ thiết kế và kiểm tra so với rơ le điện cơ. Việc bảo trì các rơ le này trên thực tế không đáng kể.

Rơ le bóng bán dẫn

Rơ le bóng bán dẫn là rơ le tĩnh được sử dụng phổ biến nhất trong đó bóng bán dẫn trong rơ le này hoạt động giống như một triode để khắc phục những hạn chế do van điện tử gây ra. Trong rơ le này, một bóng bán dẫn được sử dụng như một thiết bị khuếch đại & thiết bị chuyển mạch, điều này làm cho nó phù hợp để đạt được bất kỳ đặc tính chức năng nào. Nói chung, các mạch bóng bán dẫn không thể chỉ thực hiện các chức năng cần thiết của rơle mà còn phải cung cấp độ linh hoạt cần thiết để phù hợp với các yêu cầu rơle khác nhau.

Rơle cầu chỉnh lưu

Rơle cầu chỉnh lưu rất nổi tiếng do diode bán dẫn phát triển. Loại rơ le này bao gồm một rơ le sắt chuyển động phân cực & cuộn dây chuyển động và cũng có hai cầu chỉnh lưu. Phổ biến nhất là các bộ so sánh rơ le dựa trên cầu chỉnh lưu, có thể được sắp xếp như bộ so sánh biên độ hoặc pha.

Rơ le hiệu ứng Gauss

Một số kim loại cũng như điện trở suất của chất bán dẫn thay đổi ở nhiệt độ thấp hơn khi chúng tiếp xúc với từ trường trong các rơ le được gọi là rơ le hiệu ứng Gauss. Hiệu ứng này chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ giữa chiều sâu và chiều rộng & tăng khi tỷ lệ này tăng lên. Hiệu ứng này chỉ quan sát được ở một số kim loại ở nhiệt độ phòng như bitmut, Indium Magneto, indium arsenide, v.v ... Loại rơle này tốt hơn so với rơle Hiệu ứng Hall do mạch và cấu tạo đơn giản hơn. Nhưng hiệu ứng gauss trong rơle tĩnh bị hạn chế do giá thành tinh thể cao. Vì vậy, dòng điện phân cực là không cần thiết & đầu ra tương đối cao hơn.

Cách kết nối rơ le tĩnh với vi điều khiển

Giao diện của rơle trạng thái rắn hoặc rơle tĩnh với bảng Arduino giống vi điều khiển được hiển thị bên dưới. Sự khác biệt chính giữa rơle bình thường và SSR là; một rơ le bình thường là cơ khí trong khi SSR không phải là cơ khí. Rơ le tĩnh này sử dụng cơ chế của một optocoupler để điều khiển tải công suất cao. Tương tự như rơ le cơ học, các rơ le này chỉ đơn giản là cung cấp cách ly điện giữa hai mạch cũng như một bộ tách quang hoạt động giống như một công tắc chuyển đổi giữa hai mạch.

Rơ le tĩnh có một số lợi ích so với rơ le cơ học như chúng có thể được BẬT với điện áp một chiều rất thấp như 3V DC. Các rơ le này điều khiển tải công suất cao, tốc độ chuyển mạch của nó cao hơn so với các rơ le cơ học. Trong quá trình chuyển đổi, nó không tạo ra bất kỳ âm thanh nào vì không có bộ phận cơ khí bên trong rơ le.

Mục đích chính của giao diện này là đo nhiệt độ phòng và nó sẽ BẬT / TẮT AC dựa trên nhiệt độ phòng. Vì vậy, cảm biến nhiệt độ DHT22 được sử dụng, là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cơ bản và chi phí thấp.

Các thành phần bắt buộc của giao diện này chủ yếu bao gồm cảm biến nhiệt độ Crydom SSR, Arduino, DHT22, v.v. Cung cấp các kết nối theo giao diện được đưa ra bên dưới.

Cảm biến này sử dụng điện trở nhiệt và cảm biến độ ẩm điện dung để đo nhiệt độ xung quanh. Nó cung cấp tín hiệu đầu ra kỹ thuật số trên chân dữ liệu. Cảm biến này có một nhược điểm; bạn chỉ có thể nhận dữ liệu mới từ nó sau mỗi hai giây. Cảm biến nhiệt độ DHT22 là bản nâng cấp của cảm biến DHT11 nhưng phạm vi độ ẩm của cảm biến DHT22 này chính xác hơn so với dht11.

Trong giao diện ở trên, rơle trạng thái rắn hoạt động trực tiếp từ các chân kỹ thuật số của Arduino. Rơ le này cần 3 đến 32 volt dc để kích hoạt mạch kia. Ở phía đầu ra, bạn có thể chỉ cần kết nối tải tối đa với 240 volt AC & dòng điện lên đến 40A.

Mã Arduino

Tải mã sau vào bảng Arduino.

#include “DHT.h”
#define DHTPIN 2 // Chân kỹ thuật số DHT22 với kết nối chân Arduino
// Bỏ ghi chú cảm biến bạn đang sử dụng Tôi đang sử dụng DHT22
// # định nghĩa DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
// # xác định DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Khởi tạo cảm biến DHT.
DHT dht (DHTPIN, DHTTYPE);
void setup () {
Serial.begin (9600);
Serial.println (“DHT22 test!”);
pinMode (7, OUTPUT); // Pin bật / tắt SSR
dht.begin (); // Bắt đầu hoạt động của cảm biến
}
void loop () {
chậm trễ (2000); // trễ 2 giây
// Đọc nhiệt độ hoặc độ ẩm mất khoảng 250 mili giây!
// Kết quả đọc của cảm biến cũng có thể lên đến 2 giây 'cũ' (cảm biến rất chậm)
// Đọc nhiệt độ dưới dạng độ C (mặc định)
float t = dht.readTempentic ();
Serial.print (“Nhiệt độ:“);
Serial.print (t); // Nhiệt độ in trên màn hình nối tiếp
Serial.print (”* C“);
if (t <= 22) {// Nhiệt độ dưới 22 * ​​C, hãy tắt AC (Máy lạnh)
digitalWrite (7, LOW);
}
if (t> = 23) {// Nhiệt độ lớn hơn 22 * ​​C bật AC (Máy lạnh)
digitalWrite (7, CAO);
}
}

Trong đoạn mã Arduino ở trên, thư viện của cảm biến nhiệt độ DHT được đưa vào đầu tiên. Thư viện này đặc biệt hợp lệ đối với các cảm biến nhiệt độ khác nhau như DHT11, DHT21 & DHT22, vì vậy chúng tôi có thể sử dụng ba cảm biến này với một thư viện tương tự.

Tại đây, AC được BẬT / TẮT ở nhiệt độ độ C. Nếu nhiệt độ phòng dưới 22 độ C thì rơ le sẽ TẮT và nếu nhiệt độ phòng tăng lên thì rơ le sẽ BẬT và làm cho AC tự động BẬT. Giữa mỗi lần đọc, có hai giây trễ để đảm bảo rằng cảm biến nhiệt độ đã cập nhật kết quả đọc hoặc không giống như trước khi đọc.

Ở đây nhược điểm chính là bất cứ khi nào nhiệt độ phòng tăng lên 30 độ C thì rơ le sẽ bị nóng. Vì vậy tản nhiệt cần lắp chung với rơ le.

Rơ le tĩnh Vs Rơ le điện từ

Sự khác biệt giữa rơle tĩnh và rơle điện từ bao gồm những điều sau đây.

Ưu điểm và nhược điểm

Các ưu điểm của rơle tĩnh bao gồm những điều sau đây.

• Các rơ le này tiêu thụ rất ít điện năng.
• Rơ le này cho phản ứng rất nhanh, độ tin cậy cao, độ chính xác và tuổi thọ cao và nó có khả năng chống va đập.
• Nó không bao gồm bất kỳ sự cố lưu trữ nhiệt nào
• Loại rơle này khuếch đại tín hiệu i / p giúp tăng cường độ nhạy của chúng.
• Cơ hội vấp ngã không mong muốn ít hơn.
• Các rơ le này có khả năng chống giật tối đa nên có thể hoạt động dễ dàng ở những vùng dễ xảy ra động đất.
• Nó cần ít bảo trì hơn.
• Nó có một thời gian phản hồi rất nhanh chóng.
• Các loại rơ le này có khả năng chống sốc và rung động.
• Nó có thời gian đặt lại rất nhanh.
• Nó hoạt động trong một khoảng thời gian cực kỳ dài
• Nó tiêu thụ rất ít điện năng và lấy điện từ nguồn cung cấp một chiều thứ cấp

Các nhược điểm của rơ le tĩnh bao gồm những điều sau đây.

• Các thành phần được sử dụng trong rơ le này cực kỳ phản ứng với sự phóng điện có nghĩa là dòng điện tử bất ngờ giữa các vật thể tích điện. Vì vậy, bảo dưỡng đặc biệt là cần thiết cho các bộ phận để nó không ảnh hưởng đến sự phóng tĩnh điện.
• Rơ le này dễ bị ảnh hưởng bởi sự gia tăng điện áp cao. Vì vậy, các biện pháp phòng ngừa phải được thực hiện để tránh thiệt hại trong suốt các đột biến điện áp.
• Rơ le làm việc chủ yếu phụ thuộc vào các thành phần được sử dụng trong mạch.
• Rơ le này có khả năng quá tải ít hơn.
• So với rơ le điện từ thì rơ le này tốn điện vô cùng.
• Cấu tạo rơ le này chỉ đơn giản là bị ảnh hưởng bởi nhiễu xung quanh.
• Chúng đáp ứng với quá độ điện áp.
• Các đặc tính của thiết bị bán dẫn như điốt, bóng bán dẫn, v.v. được sử dụng trong các rơ le này thay đổi theo nhiệt độ và tuổi tác.
• Độ tin cậy của các rơ le này chủ yếu phụ thuộc vào một số thành phần nhỏ và kết nối của chúng.
• Các rơ le này có khả năng quá tải trong thời gian ngắn ít hơn so với các rơ le cơ điện.
• Hoạt động của rơ le này có thể bị ảnh hưởng đơn giản vì sự lão hóa của các thành phần.
• Tốc độ hoạt động của rơle này bị giới hạn bởi quán tính cơ học của thành phần.
• Những điều này không áp dụng cho mục đích thương mại.

Các ứng dụng

Các ứng dụng của rơ le tĩnh bao gồm những điều sau đây.

• Các rơle này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống bảo vệ dựa trên tốc độ rất cao của đường truyền EHV-A.C với bảo vệ khoảng cách.
• Chúng cũng được sử dụng trong hệ thống bảo vệ sự cố và quá dòng chạm đất.
• Chúng được sử dụng trong bảo vệ đường truyền dài và trung bình.
• Nó được sử dụng để bảo vệ các bộ nạp song song.
• Nó mang lại sự an toàn dự phòng cho thiết bị.
• Chúng được sử dụng trong các đường dây kết nối & T-kết nối với nhau.

Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về rơ le tĩnh - làm việc với các ứng dụng. Các rơ le này còn được gọi là công tắc trạng thái rắn, được sử dụng để điều khiển tải bằng cách BẬT & TẮT khi nguồn điện áp bên ngoài được cấp qua các đầu nối đầu vào của thiết bị. Các rơ le này là các thiết bị bán dẫn sử dụng các đặc tính điện bán dẫn ở trạng thái rắn như MOSFET, bóng bán dẫn và TRIAC để thực hiện các hoạt động chuyển đổi đầu vào và đầu ra. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, rơ le điện từ là gì?