ממסר מצב מוצק: סוגים, יישום מעשי, דיאגרמות חיבור

מתנעים ומגעים קלאסיים הופכים בהדרגה לנחלת העבר.מקומם באלקטרוניקה לרכב, מכשירי חשמל ביתיים ואוטומציה תעשייתית תופסים על ידי ממסרי מצב מוצק - מכשיר מוליכים למחצה שאין לו חלקים נעים.

למכשירים עיצובים ודיאגרמות חיבור שונות, הקובעים את היקף היישום שלהם. לפני השימוש במכשיר, עליך להבין את עקרון הפעולה שלו, ללמוד על תכונות הפעולה והחיבור של סוגים שונים של ממסרים. התשובות לשאלות לעיל מתוארות בפירוט במאמר המוצג.

מכשיר ממסר מצב מוצק

ממסרי מצב מוצק מודרניים (SSR) הם התקני מוליכים למחצה מודולריים הפועלים כמתגי חשמל.

יחידות ההפעלה העיקריות של מכשירים אלה מיוצגות על ידי טריאקים, תיריסטורים או טרנזיסטורים. ל-SSR אין חלקים נעים, מה שמבדיל אותם מממסרים אלקטרומכניים.

גודלו של SSR תלוי במידה רבה ביכולת העומס המקסימלית וביכולת לפזר חום על ידי העברת חום והסעה (+)

החלק הפנימי של התקנים אלה יכול להשתנות מאוד בהתאם לסוג העומס המווסת ולמעגל החשמלי.

ממסרי המצב המוצק הפשוטים ביותר כוללים את הרכיבים הבאים:

• יחידת קלט עם נתיכים;
• מעגל הדק;
• בידוד אופטי (גלווני);
• יחידת מיתוג;
• מעגלי הגנה;
• צומת יציאה לטעינה.

צומת הכניסה SSR הוא מעגל ראשוני עם נגד מחובר בסדרה. נתיך מובנה במעגל זה כאופציה. המשימה של צומת הקלט היא לקבל אות בקרה ולשדר פקודה למתגים המעבירים את העומס.

עם זרם חילופין, בידוד גלווני משמש להפרדה בין מעגלי הבקרה למעגלים הראשיים. עקרון הפעולה של הממסר תלוי במידה רבה בתכנון שלו. מעגל ההדק האחראי על עיבוד אות הקלט יכול להיכלל ביחידת הבידוד האופטית או למקם בנפרד.

יחידת המגן מונעת עומס יתר ושגיאות, מכיוון שאם המכשיר יתקלקל, הציוד המחובר עלול גם להיכשל.

המטרה העיקרית של ממסרי מצב מוצק היא סגירה/פתיחה של רשת חשמלית באמצעות אות בקרה חלש. שלא כמו אנלוגים אלקטרו-מכאניים, יש להם צורה קומפקטית יותר ואינם מייצרים קליקים אופייניים במהלך הפעולה.

עקרון הפעולה של TTP

הפעולה של ממסר מצב מוצק היא די פשוטה. רוב SSRs מתוכננים לשלוט באוטומציה ברשתות 20-480 V.

בידוד אופטי מאפשר לך ליצור אותות בקרה של הספק מינימלי, שהוא קריטי עבור חיישנים הפועלים ממקורות כוח אוטונומיים (+)

בגרסה הקלאסית, גוף המכשיר כולל שני מגעים של המעגל המתחלף ושני חוטי בקרה. מספרם עשוי להשתנות ככל שמספר השלבים המחוברים יגדל. בהתאם לנוכחות המתח במעגל הבקרה, העומס הראשי מופעל או כבוי על ידי אלמנטים מוליכים למחצה.

תכונה של ממסרי מצב מוצק היא נוכחות של התנגדות לא אינסופית.אם המגעים במכשירים אלקטרומכניים מנותקים לחלוטין, אז במכשירי מצב מוצק מובטח היעדר זרם במעגל על ​​ידי המאפיינים של חומרים מוליכים למחצה.

לכן, במתחים גבוהים, עשויים להופיע זרמי דליפה קטנים, אשר יכולים להשפיע לרעה על פעולת הציוד המחובר.

סיווג של ממסרי מצב מוצק

תחומי היישום של ממסרים מגוונים, ולכן תכונות העיצוב שלהם יכולות להשתנות מאוד, בהתאם לצרכים של מעגל אוטומטי מסוים. SSRs מסווגים לפי מספר השלבים המחוברים, סוג זרם ההפעלה, תכונות התכנון וסוג מעגל הבקרה.

לפי מספר שלבים מחוברים

ממסרי מצב מוצק משמשים הן במכשירי חשמל ביתיים והן באוטומציה תעשייתית עם מתח הפעלה של 380 וולט.

לכן, התקני מוליכים למחצה אלה, בהתאם למספר השלבים, מחולקים ל:

• שלב בודד;
• תלת פאזי.

SSR חד פאזי מאפשרים לך לעבוד עם זרמים של 10-100 או 100-500 A. הם נשלטים באמצעות אות אנלוגי.

מומלץ לחבר חוטים בצבעים שונים לממסר התלת פאזי כך שניתן יהיה לחבר אותם בצורה נכונה בעת התקנת הציוד

ממסרי מצב מוצק תלת פאזי מסוגלים להעביר זרם בטווח של 10-120 A. המכשיר שלהם מניח עקרון הפעלה הפיך, המבטיח את האמינות של ויסות בו זמנית של מספר מעגלים חשמליים.

לעתים קרובות נעשה שימוש ב-SSR תלת פאזי כדי להבטיח את פעולתו של מנוע אסינכרוני. יש לכלול נתיכים מהירים במעגל הבקרה החשמלי שלו עקב זרמי פריצה גבוהים.

לפי סוג זרם הפעלה

לא ניתן להגדיר או לתכנת מחדש ממסרי מצב מוצק, כך שהם יכולים לפעול כרגיל רק בטווח מסוים של פרמטרים חשמליים ברשת.

בהתאם לצרכים, SSRs ניתן לשלוט על ידי מעגלים חשמליים עם שני סוגים של זרם:

• קבוע;
• משתנים.

באופן דומה, ניתן לסווג SSRs לפי סוג מתח העומס הפעיל. רוב הממסרים במכשירי חשמל ביתיים פועלים עם פרמטרים משתנים.

זרם ישר אינו משמש כמקור החשמל העיקרי באף מדינה בעולם, ולכן לממסרים מסוג זה יש טווח שימוש צר

מכשירים בעלי זרם בקרה קבוע מאופיינים באמינות גבוהה ומשתמשים במתח של 3-32 V לוויסות. הם יכולים לעמוד בטווח טמפרטורות רחב (-30..+70°C) ללא שינויים משמעותיים במאפיינים.

לממסרים מווסתים AC יש מתח בקרה של 3-32 V או 70-280 V. הם מאופיינים בהפרעות אלקטרומגנטיות נמוכות ומהירות פעולה גבוהה.

לפי תכונות עיצוב

ממסרי מצב מוצק מותקנים לעתים קרובות בלוח החשמל הכללי של דירה, ולכן לדגמים רבים יש בלוק הרכבה להרכבה על מסילת DIN.

בנוסף, ישנם רדיאטורים מיוחדים הממוקמים בין ה-TSR למשטח התומך. הם מאפשרים לך לקרר את המכשיר בעומסים גבוהים, תוך שמירה על מאפייני הביצועים שלו.

הממסר מותקן על מסילת DIN בעיקר באמצעות תושבת מיוחדת, שיש לה גם פונקציה נוספת - הוא מסיר עודפי חום במהלך פעולת המכשיר

מומלץ למרוח שכבה של משחה תרמית בין הממסר לרדיאטור, מה שמגדיל את שטח המגע ומגביר את העברת החום. ישנם גם TTPs המיועדים להידוק לקיר עם ברגים רגילים.

לפי סוג ערכת הבקרה

עקרון הפעולה של ממסר מתכוונן של ציוד לא תמיד דורש את פעולתו המיידית.

לכן, יצרנים פיתחו מספר תוכניות בקרת SSR המשמשות בתחומים שונים:

1. שליטה "עד לאפס". סוג זה של בקרת ממסר במצב מוצק כרוך בפעולה רק בערך מתח של 0. הוא משמש בהתקנים עם עומסים קיבוליים, התנגדות (מחממים) וחלשים אינדוקטיביים (שנאים).
2. רֶגַע. משמש כאשר יש צורך להפעיל את הממסר בחדות כאשר מופעל אות בקרה.
3. שלב. זה כרוך בוויסות מתח המוצא על ידי שינוי הפרמטרים של זרם הבקרה. משמש לשינוי חלק בדרגת החימום או התאורה.

ממסרי מצב מוצק נבדלים גם בפרמטרים רבים אחרים, פחות משמעותיים. לכן, בעת רכישת TSR, חשוב להבין את ערכת הפעולה של הציוד המחובר על מנת לרכוש את מכשיר הבקרה המתאים ביותר עבורו.

יש לספק עתודת כוח, מכיוון שלממסר יש חיים תפעוליים הנצרכים במהירות עם עומסי יתר תכופים.

יתרונות וחסרונות של TTP

ממסרי מצב מוצק אינם לשווא מחליפים סטרטרים ומגעים קונבנציונליים מהשוק. למכשירי מוליכים למחצה אלו יש יתרונות רבים על פני עמיתיהם האלקטרומכניים, אשר מאלצים את הצרכנים לבחור בהם.

ממסרים למיקרו-מעגלים הם קומפקטיים בגודלם ומוגבלים מאוד מבחינת זרימת זרם מקסימלית. הם מחוברים בעיקר על ידי הלחמת רגליים מיוחדות

יתרונות אלו כוללים:

1. צריכת חשמל נמוכה (90% פחות).
2. מידות קומפקטיות המאפשרות התקנה של מכשירים במקומות מוגבלים.
3. מהירות הפעלה וכיבוי גבוהה
4. רעש הפעלה מופחת, ללא נקישות האופייניות לממסר אלקטרומכני.
5. לא צפויה תחזוקה.
6. חיי שירות ארוכים הודות למשאב של מאות מיליוני פעולות.
7. הודות לאפשרויות הרחבות לשינוי רכיבים אלקטרוניים, TSRs הרחיבו את תחומי היישום.
8. אין הפרעות אלקטרומגנטיות במהלך הפעולה.
9. נזק למגעים עקב זעזוע מכני נמחק.
10. היעדר מגע פיזי ישיר בין מעגלי בקרה ומיתוג.
11. אפשרות לוויסות עומס.
12. נוכחות של מעגלים אוטומטיים ב-SSRs מפולסים המגנים מפני עומס יתר.
13. אפשרות לשימוש בסביבות נפיצות.

היתרונות המצוינים של ממסרי מצב מוצק אינם תמיד מספיקים לפעולה רגילה של הציוד. לכן הם עדיין לא החליפו לחלוטין מגע אלקטרומכני.

לפעולה יציבה של ממסרים חזקים במצב מוצק, פיזור חום יעיל חשוב, מכיוון שבטמפרטורות גבוהות מתח העומס מעוות בצורה חדה (+)

ל-TTP יש גם חסרונות שמונעים מהם להשתמש במקרים רבים.

החסרונות כוללים:

1. חוסר יכולת להפעיל את רוב המכשירים עם מתחים מעל 0.5 קילו וולט.
2. מחיר גבוה.
3. רגישות לזרמים גבוהים, במיוחד במעגלי התנעת מנוע.
4. הגבלות על שימוש בתנאים של לחות גבוהה.
5. ירידה קריטית במאפייני הביצועים בטמפרטורות מתחת ל-30°C מתחת לאפס ומעל ל-70°C מעל 70°C.
6. המארז הקומפקטי מוביל לחימום יתר של המכשיר בעומסים גבוהים באופן עקבי, מה שמצריך שימוש במכשירי קירור פסיביים או אקטיביים מיוחדים.
7. אפשרות להמסת המכשיר עקב חום בזמן קצר חשמלי.
8. מיקרו-זרמים במצב סגור של הממסר יכולים להיות קריטיים לפעולת הציוד. לדוגמה, מנורות פלורסנט המחוברות לרשת עשויות להבהב מעת לעת.

לפיכך, לממסרי מצב מוצק יש יישומים מסוימים. במעגלים של ציוד תעשייתי במתח גבוה, השימוש בהם מוגבל בחדות בגלל התכונות הפיזיקליות הלא מושלמות של חומרים מוליכים למחצה.

עם זאת, במכשירי חשמל ביתיים ובתעשיית הרכב, TTPs תופסים עמדה חזקה בשל תכונותיהם החיוביות.

דיאגרמות חיבור אפשריות

דיאגרמות חיבור עבור ממסרי מצב מוצק יכולות להיות מגוונות מאוד. כל מעגל חשמלי בנוי על סמך המאפיינים של העומס המחובר. ניתן להוסיף למעגל נתיכים, בקרים והתקני ויסות נוספים.

בשל העובדה שמעגלי הבקרה והעומס במכשיר אינם חופפים, המאפיינים החשמליים שלהם יכולים להיות שונים לפי כל פרמטר (+)

להלן יוצגו דיאגרמות חיבור SSR הפשוטות והנפוצות ביותר:

• בדרך כלל פתוח;
• עם קו מתאר קשור;
• התקרבות נורמלית;
• תלת פאזי;
• הָפִיך.

מעגל פתוח (פתוח) בדרך כלל - ממסר שבו העומס מופעל בנוכחות אות בקרה. כלומר, הציוד המחובר כבוי כאשר כניסות 3 ו-4 מושבתות.

לפני רכישת ממסר, עליך לקבוע את הסוג הנדרש של מצבו הראשוני (סגור או פתוח) כדי להבטיח פעולה תקינה של הציוד המחובר (+)

מעגל סגור בדרך כלל - פירושו ממסר שבו העומס מופעל בהיעדר אות בקרה. כלומר, הציוד המחובר נמצא במצב עבודה כאשר כניסות 3 ו-4 מנותקות.

יש תרשים חיבור לממסר במצב מוצק שבו מתחי הבקרה והעומס זהים. ניתן להשתמש בשיטה זו בו זמנית לעבודה ברשתות DC ו-AC.

ממסרים תלת פאזיים מחוברים לפי עקרונות מעט שונים. ניתן לחבר את המגעים בתצורות "כוכב", "משולש" או "כוכב ונייטרלי".

הבחירה במעגל חיבור ממסר תלת פאזי תלויה במידה רבה במאפייני ההפעלה של הציוד המחובר אליו כעומס

היפוך ממסרי מצב מוצק משמש במנועים חשמליים במצב המתאים. הם מיוצרים בגרסה תלת פאזית וכוללים שתי לולאות בקרה.

אם חשוב שהממסר ישמור על הקוטביות של חיבור המגעים, הסימון תמיד יציין היכן לחבר את הפאזה והנייטרלי

יש צורך להרכיב מעגלים חשמליים עם SSR רק לאחר שרטוט ראשוני אותם על נייר, מכיוון שמכשירים המחוברים בצורה שגויה עלולים להיכשל עקב קצר חשמלי.

יישום מעשי של מכשירים

היקף השימוש בממסרי מצב מוצק הוא נרחב למדי. בשל אמינותם הגבוהה וחוסר הצורך בתחזוקה שוטפת, הם מותקנים לרוב במקומות שקשה להגיע אליהם בציוד.

בממסרים רבים, חיבור חוטי מעגל הבקרה דורש קוטביות, אשר יש לקחת בחשבון במהלך התקנת הציוד

תחומי היישום העיקריים של TTP הם:

• מערכת ויסות חום באמצעות גופי חימום;
• שמירה על טמפרטורות יציבות בתהליכים טכנולוגיים;
• שליטה בשנאים;
• התאמת תאורה;
• מעגלים של חיישני תנועה, תאורה, חיישני צילום לתאורת רחוב וכולי.;
• בקרת מנוע חשמלי;
• ספקי כוח אל פסק.

עם האוטומציה הגוברת של מכשירי חשמל ביתיים, ממסרי מצב מוצק הופכים נפוצים יותר ויותר, וטכנולוגיות מוליכים למחצה מתפתחות פותחות ללא הרף תחומים חדשים ביישום שלהם.

אם תרצה, אתה יכול להרכיב את ממסר המצב המוצק בעצמך. הנחיות מפורטות מסופקות ב המאמר הזה.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

הסרטונים המוצגים יעזרו לכם להבין טוב יותר את פעולתם של ממסרי מצב מוצק ולהכיר כיצד לחבר אותם.

הדגמה מעשית של פעולתו של ממסר מצב מוצק פשוט:

ניתוח הסוגים והתכונות של ממסרי מצב מוצק:

בדיקת פעולת ומידת החימום של ה-SSR:

כמעט כל אחד יכול להתקין מעגל חשמלי המורכב מממסר מוצק וחיישן.

עם זאת, תכנון מעגל עבודה דורש ידע בסיסי בהנדסת חשמל מכיוון שחיבורים שגויים עלולים לגרום להתחשמלות או לקצר חשמלי. אבל כתוצאה מהפעולות הנכונות, אתה יכול להשיג הרבה מכשירים שימושיים בחיי היומיום.

האם יש לך מה להוסיף, או שיש לך שאלות כלשהן לגבי חיבור ושימוש בממסרי מצב מוצק? אתה יכול להשאיר הערות על הפרסום, להשתתף בדיונים ולשתף את החוויה שלך בשימוש במכשירים כאלה. טופס יצירת הקשר נמצא בבלוק התחתון.