Первое упоминание о реле
Нельзя отнести изобретение только к одному ученому. Так как этот вопрос до сих пор является спорным. Одни считают, что первооткрывателем был русский ученый Шиллинг П. Л., который сконструировал реле в 1830-ых годах. Оно являлось основным элементом в телеграфе, им же созданным.
Другие утверждают, что первым создателем реле был физик Джозеф Генри. В 1835 году он начал усовершенствовать телеграфный аппарат, которого он создал в 1831 году. И для этого он изобрел контактное реле, которое работало на основе принципа электромагнитной индукции. На тот момент устройство было некоммутационное. В 1837 году реле начало выпускаться в больших количествах.
Как отдельное устройство, реле было упомянуто в патенте на телеграфный аппарат, который был выдан Самуэлю Морзе в 1837г.
Первоначально реле было устройством для телеграфа. В современном мире, почти каждое оборудование, техника, бытовые приборы, автомобили и т.д. имеет релейное устройство.
Как проверить электромагнитное реле
Работоспособность электромагнитного реле зависит от катушки. Поэтому в первую очередь проверяем обмотку. Ее прозванивают мультиметром. Сопротивление обмотки может быть как 20-40 Ом, так и несколько кОм. При измерении просто выбираем подходящий диапазон. Если есть данные о том, какая величина сопротивления должна быть — сравниваем. В противном случае довольствуемся тем, что нет короткого замыкания или обрыва (сопротивление стремится к бесконечности).
Проверить электромагнитное реле можно при помощи тестера/мультиметра
Второй момент — переключаются или нет контакты и насколько хорошо прилегают контактные площадки. Проверить это немного сложнее. К выводу одного из контактов можно подключить источник питания. Например — простую батарейку. При срабатывании реле потенциал должен появиться на другом контакте или исчезнуть. Это зависит от типа проверяемой контактной группы. Контролировать наличие питания также можно при помощи мультиметра, но его надо будет перевести в соответствующий режим (контроль напряжения проще).
Если мультиметра нет
Не всегда под рукой есть мультиметр, но батарейки есть почти всегда. Давайте рассмотрим пример. Есть какое-то реле в герметичном корпусе. Если знаете или нашли его тип, можно посмотреть характеристики по названию. Если данные не нашли или нет названия реле, смотрим на корпус. Обычно тут указывается вся важная информация. Напряжение питания и коммутируемые токи/напряжения есть обязательно.
Проверка обмотки электромагнитного реле
В данном случае имеем реле, которое работает от 12 V постоянного тока. Хорошо если есть такой источник питания, тогда используем его. Если нет, собираем несколько батареек (последовательно, то есть одну за одной), чтобы суммарно получить требуемое напряжение.
При последовательном соединении батареек их напряжение суммируем
Получив источник питания нужного номинала, подключаем его к выводам катушки. Как определить где выводы катушки? Обычно они подписаны. Во всяком случае, есть обозначения «+» и «-» для подключения источников постоянного питания и знаки для переменного типа таких «≈». На соответствующие контакты подаем питание. Что происходит? Если катушка реле рабочая, слышен щелчок — это притянулся якорь. При снятии напряжения он слышен снова.
Проверяем контакты
Но щелчки — это одно. Это значит, что катушка работает, но надо еще контакты проверить. Возможно они окислились, цепь замыкается, но сильно падает напряжение. Может они стерлись и контакт плохой, может, наоборот, закипели и не размыкаются. В общем, для полноценной проверки электромагнитного реле необходимо еще проверить работоспособность контактных групп.
Проще всего объяснить на примере реле с одной группой. Они обычно стоят в автомобилях. Автолюбители называют их по числу выводов: 4 контактные или 5 контактные. В обоих случаях там всего одна группа. Просто четырех контактное реле содержит нормально замкнутый или нормально разомкнутый контакт, а пятиконтактное — переключающую группу (перекидные контакты).
Электромагнитное реле 4 и 5 контактное: расположение контактов, схема подключения
Как видите, питание подается в любом случае на выводы, которые подписаны 85 и 86. А к остальным подключается нагрузка. Для проверки 4-контактного реле можно собрать простейшую связку из маленькой лампочки и батарейки нужного номинала. Концы этой связки прикрутить к выводам контактов. В 4-контактном реле это выводы 30 и 87. Что получится? Если контакт на замыкание (нормально разомкнутый), при сработке реле лампочка должна загореться. Если группа на размыкание (нормально замкнутый) должна потухнуть.
В случае с 5-контактным реле схема будет чуть сложнее. Тут потребуется две связки из лампочки и батарейки. Используйте лампы разного формата, цвета или каким-то образом их разделите. При отсутствии питания на катушке у вас должна гореть одна лампочка. При срабатывании реле она гаснет, загорается другая.
Как устроено и его принцип работы
В сегодняшнее время реле выглядит таким образом: это катушка с намотанным на нее проводом. Этот провод сделан из меди и покрыт, обычно, лаком с диэлектрическим свойством. Он также может иметь изоляцию из ткани или синтетики. В катушке установлен металлический сердечник, который стоит на основании, не проводящем ток. Кроме этого в реле установлены различные соединительные элементы, контакты, якорь и пружины.
Принцип работы реле заключается в следующем. Когда подается ток на катушку, ее сердечник начинает притягивать к себе якорь. Далее он соединяется с контактом и цепь замыкается. Когда сила тока станет ниже, то происходит ее размыкание, т. е. якорь снова вернется в первоначальное положение с помощью пружины.
Чтобы работа устройства продвигалась более точно, для этого используют резисторы. Также существует необходимость в установке конденсаторов. Они защитят реле от скачков напряжения.
Для более продуктивной работы устройства, чтобы управлять сразу несколькими цепями, в электромагнитное реле устанавливают несколько пар контактов.
Схема подключения реле напряжения: пошаговая инструкция
Здесь мы рассмотрим процесс подключения устройства с другими элементами электрощита. Кроме того понадобится подготовить следующее:
- переключатель напряжения;
- проводники с сечением до 6 миллиметров;
- монтажная рейка для установки прочей автоматики;
- саморезы.
Схема подключения оборудования выглядит следующим образом
Шаг 1: выключаем автоматику и выкручиваем пробки.
Закрепляем монтажную планку на саморезы
Шаг 2: фиксируем переключатель напряжения на планку с помощью креплений, которые располагаются в задней части корпуса.
Фиксируем устройство
Шаг 3: с помощью специального тестера необходимо обнаружить на контактах автоматических выключателей фазу.
Проверяем контакты фазы индикатором
Цены на различные виды мультиметров
Мультиметр
Шаг 4: далее необходимо сделать разрез проводки, которая отходит от главного автомата в квартиру.
Выполняем разрез проводки
Шаг 5: далее оставшийся конец провода от автоматического выключателя необходимо подключить к реле напряжения на контакт входа.
Подключаем провод к реле
Шаг 6: другой конец проводника после обрезки следует подсоединить к контакту выхода.
Подключаем проводник к выходящему контакту
Шаг 7: далее отрезок провода необходимо подключить нейтральному проводнику на автомате. В современных щитках подключение осуществляют на нулевую шину.
О том, как правильно подключить автоматы в электрическом щитке, можно прочитать в нашей специальной статье.
Подключаем отрезок провода к нейтрали
Шаг 8: оставшийся конец необходимо подключить к нейтральному контакту переключателя.
Далее останется только включить питание
Существует и другой вариант устройства, который подключается к розетке. В этом случае с процессом монтажа справится каждый человек, потому что прибор напоминает стандартный тройник.
Другая схема подключения реле
На изображении, которое находится ниже, можно найти схему подключения реле нагрузке и сети. Так, на первый силовой контакт необходимо подключить питание, на второй подключается нагрузка, а нейтраль ставят на другой вывод нагрузки.
Схема подключения реле
Описанным выше способом происходит подключение силовой части. Далее необходимо выполнить сборку управляющей линии: необходимо питающий блок или аккумулятор (для реле постоянного тока) подсоединить к сердечнику. В случае с устройством переменного тока, схема практически не отличается, только придется подать на сердечник переменное напряжение.
Далее мы рассмотрим пример управления релейным устройством центрального замка автомобиля, где имеется управление с двумя полями.
Получается, что для того, чтобы привести в движение активатор, необходимо выполнить подключение плюса и минуса к катушке. Чтобы вернуть якорь на место, потребуется изменить полярность. Делается это с помощью двух реле и пяти контактов.
Схема подключения
При подаче напряжения к левому реле, происходит подача плюса по нижнему проводнику. Через замкнутые контакты от правого реле происходит соединение нижнего проводника с отрицательным выводом. Если подать напряжение на сердечник правого реле, то полярность буде в обратном порядке.
Это распространенный случай, когда приходится не только включать реле на нагрузку, но и создавать всевозможные схемы подключения с переплюсовками.
Видео – Как подключить реле?
Характеристика реле
Существует несколько основных характеристик реле, которые подходят всем устройствам не зависимо от принципа работы:
- Чувствительность – обозначает, включится ли устройство, если на обмотку подать ток определенной силы.
- Сопротивление, возникающее на обмотке катушки.
- Ток срабатывания – показывает минимальное значение силы тока, при котором переключатся контакты.
- Ток отпускания – это величина, при которой устройство отключится, т. е. прервется электроцепь.
- Время срабатывания – это значение, которое определяется количеством времени от поступления сигнала, до момента воздействия на электрическую цепь.
- Частота срабатывания реле, когда есть нагрузка на контакты.
Что такое реле
Электромагнитное реле – это устройство для коммутации, которое может соединить или разорвать электрическую цепь, когда входящие параметры тока скачкообразно меняются. Проще можно сказать, что реле работает, как обыкновенный переключатель, которым можно включить или выключить свет в комнате. Но вместо руки, нажимающей на рычаг, оно срабатывает на электромагнитный импульс.
Правда сигнал на действие не всегда может иметь электрическую природу. Но за работу таких систем отвечают другие виды реле:
- В фотореле срабатывание происходит на вспышку света.
- Звуковое замыкается на громкий хлопок или стук.
- В реле времени разрыв цепи или ее соединение произойдет после точно отсчитанного временного промежутка.
- Температурное сработает после того, как термодатчик отметит заданные параметры.
Настоящее значение слова «реле» имеет интересные исторические корни. Так обозначалась смена почтовых лошадей во Франции. Позднее так стали называть передачу эстафетной палочки в спортивных состязаниях. А вот авторство изобретения спорно.
Первый телеграфный аппарат Источник ic.pics.livejournal.com
Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на электротехнических работах любой сложности
Одни приписывают открытие русскому ученому Шиллингу. Другие доказывают, что прародителем выступает Джордж Генри, родом из Америки. Доподлинно лишь известно одно. Первым устройством, использовавшим электромагнитный принцип, стал телеграф, который в 1937 года запатентовал Самуэль Морзе.
Преимущества электромагнитного реле перед полупроводниковыми собратьями:
- Способность коммутировать электросети до 4 кВт мощностью, сохраняя незначительные размеры.
- Стойкость к помехам, а также перенапряжению, которое выступает обычным явлением в высоковольтном оборудовании.
- Изоляция электромагнитного реле имеет высокую надежность, что создает дополнительную безопасность.
- Выделения тепла при работе устройства незначительные.
Но релейные электромагнитные механизмы плохо справляются с индуктивными нагрузками, когда происходит коммутация высоковольтных токов. А при срабатывании контактов нередко создаются электромагнитные помехи. К тому же у реле крайне ограничен электромеханический функционал и малая скорость действия.
Электромагнитное реле времени Источник zemit.com.ua
Последнее зависит от того, что ток в подобном реле из-за особенностей конструкции не может повышаться или пропадать мгновенно. На это ему нужно некоторое время.
Классификация коммутационных устройств
Реле – это устройство, которое нашло широкое применение. Оно используется не только в разных отраслях промышленности, но и в повседневной жизни. Например, в стиральной машине или холодильнике.
Так как видов коммутационных устройств очень много, то и классификация реле достаточно широкая. Есть несколько групп, по которым можно разделить реле.
По области применения
- управление разными цепями;
- защита электрических систем;
- автоматизация процесса.
По принципу срабатывания
- тепловые;
- электромагнитные;
- полупроводниковые;
- индукционные.
По параметрам срабатывания реле
В зависимости от параметров, которые вызывают срабатывание реле, классификация следующая:
- от силы тока;
- от напряжения;
- от мощности;
- от частоты;
- от полярности.
По воздействию на электрическую сеть устройства
- контактные – происходит замыкание или размыкание;
- бесконтактные – параметры тока меняются.
Устройство переключателя и принцип функционирования
Наиболее примитивное устройство состоит из сердечника с обмоткой, пружины возврата и элементов, которые соединяют выключатель – основы, каркаса. При поступлении тока происходит срабатывание электромагнита, что позволяет получить соединение контакта с якорем. Подобные действия замыкают электрическую цепочку.
Если подача тока останавливается или снижается до минимума, то пружина возврата перемещает якорь на место, благодаря чему цепочка размыкается. Только кроме основных компонентов, в состав новых приборов входит резистор для обеспечения слаженной работы и конденсатор, предотвращающий последствия колебаний напряжения.
Элементы электромагнитного реле
Так, цепочки, которые подключены с использованием переключателя называют управляемыми, а линию поступления сигнала называют управляющей. Как правило, соединения реле являются дополнительным усилением, потому что они замыкают мощные цепочки за счет подачи минимального напряжения.
Принцип функционирования приборов еще зависит от типа, ведь некоторые из них предназначены для переменного тока, а другие для постоянного тока. Переключатели переменного тока срабатывают от частоты сигнала. Приборы постоянного тока функционируют в следующих ситуациях:
- Магнитоэлектрические – проявляют восприимчивость к полярности тока, в зависимости от того, подается он на плюсовой или минусовой контакт. Движущийся элемент при этом отклоняется по сторонам.
- Нейтральные – даже когда ток движется в двух направлениях, происходит колебание якоря в одну сторону.
Виды реле и где применяется
Реле, выпускаемое сегодня, сразу имеет такие настройки, что оно срабатывает на возникновение определенной ситуации. Например, если увеличивается напряжение тока. Рассмотрим, какие есть виды коммутационных устройств и из-за чего происходит срабатывание.
Электромагнитное реле
Принцип работы заключается в том, что вокруг катушки, под воздействием тока, возникает магнитное поле, и оно приводит в действие якорь. Коммутационные устройства данного вида разделяется на нейтральные и поляризованные. Нейтральные реагируют только на величину тока, подаваемую на обмотку катушки. Поляризованные – реагируют не только на размер тока, но и на полярность. Это реле, в основном, применяется в цепях управления.
Реле переменного тока
В этом виде устройства, реле начинает срабатывать, если на обмотку воздействует переменный ток с разной частотой. Коммутационное устройство представляет собой модули на основе трансформаторной развязки. Эти реле используют там, где есть сети с переменным током, у которых максимальное напряжение небольшое. Такое устройство используется в бытовых приборах и станках.
Реле постоянного тока
Эти устройства подразделяются на два вида:
Нейтральные – не зависят от полярности напряжения.
Поляризованные – в зависимости от полярности напряжения, подаваемого на обмотку, якорь меняет свое направление.
Его используют, когда к электросети нет возможности подключить реле переменного тока. Оно используется в разных отраслях производства, для управления автоматикой.
Электронное реле
По принципу работы это реле почти полностью одинаково с электромеханическим устройством, но чтобы выполнить некоторые действия, в нем применяют полупроводниковый диод. Такой вид реле используется в транспортных средствах и установках с увеличенными силовыми нагрузками.
Основные рабочие характеристики
Промышленное реле на 24В
Итак, реле переменного тока является промежуточным элементом, который приводит в действие управляемую электрическую цепь.
Для этого устройства характерны следующие параметры:
- Мощность срабатывания (Р ср – измеряется в Ваттах) – ток минимальной мощности, который должен подаваться на реле для его нормальной активации. Номинально этот параметр подбирается согласно общим конструктивным и электрическим параметрам реле.
- Мощность управления (Р упр – измеряется в Ваттах) – максимальная мощность тока, которую способно передать реле в коммутируемой сети. Данное значение определяется параметрами рабочих контактов реле.
Совет! Не сложно догадаться, что при выборе реле для сети ориентируются на названные параметры, которые для определенных конструкций являются постоянными.
- Время срабатывания (Т ср – измеряется в секундах) – разница во времени от момента поступления сигнала на управляющий контакт до смыкания или размыкания контактов.
- Допустимая разрывная мощность (Р р – измеряется в Ваттах) – этот параметр можно встретить в сильноточных реле. Он обозначает мощность при определенном токе, которая при разрыве не позволит создать устойчивую электрическую дугу.
Как работает реле
Диаграмма работы реле во времени
Для управляющей цепи и самого реле характерна некоторая инертность, из-за чего входной ток на реле растет и убывает не мгновенно, а изменяется в некоторых пределах в течение времени, что прекрасно видно на показанной выше схеме, из которой так же понятно, что рабочий цикл состоит из трех этапов:
- Срабатывание;
- Работа;
- Возврат.
Давайте в качестве примера, для понимания основных принципов возьмем электромагнитное реле постоянного тока.
Назад в будущее: реле из 1983 года
- Внутри такого реле имеется катушка индуктивности, благодаря которой и происходит постепенное изменение параметров тока. Сама же работа реле для каждого этапа складывается из определенных временных отрезков.
- Срабатывание – имеет два таких интервала: время трогания (tтр) и время на движение якоря(tдв). То есть Т ср = tтр+tдв – все просто.
- Работа – также два участка, которые обозначены на временной линии отрезками АВ и ВС. На первом этапе ток продолжает еще какое-то время расти, пока не будет достигнуто установленное значение, что позволяет обеспечить надежное притяжение между якорем и сердечником, препятствующим вибрации якоря. На втором участке никаких изменений величины тока не происходит.
- Возврат – аналогично, 2 участка. На первом происходит отпускание реле, а на втором – возврат в исходное состояние. На протяжении всего периода сила тока падает.
Трехфазное реле переменного тока
Прочие характеристики
Помимо перечисленного, у реле разных типов в ходу следующие параметры:
- Коэффициент возврата (Kb) – отношение отпускающего тока к срабатывающему. Обычно данное значение варьируется от 0,4 до 0,8. Рассчитывается по формуле: Iот/Iср < 1.
- Коэффициент запаса (К зап) – это отношение тока установившегося (I уст), то есть максимального к току срабатывания. Это значение показывает, насколько надежен выбранный прибор.
- Последний параметр называется коэффициентом управления (К упр) и представлен отношением мощности управления к мощности срабатывания. То есть если реле используется как усилитель, то мы видим коэффициент этого усиления.
Как обозначается реле на схеме
Для проведения ремонта оборудования, в котором установлено коммутационное устройство, следует знать, как оно выглядит на схеме.
Итак, обмотка катушки на схеме представляет собой прямоугольник, от которого выходят контакты: А1 и А2. Само реле подписывается буквой К.
Поляризованное реле на схеме также представляет собой прямоугольник, только с большой черной точкой, на одном из контактов. Такое реле обозначается буквой Р.
Это основные обозначения устройства на схеме. Для более подробного ознакомления с другими видами изображений можно ознакомиться в справочнике по электронике.
Коротко о главном
Задумываясь о хорошей и надежной защите электрической цепи, следует обратить внимание на электромагнитные реле. Они стойко выдерживают перенапряжение в сети и не реагируют на помехи. Способны обеспечить надежную коммутацию на линиях с большой мощностью. И при этом сохранить свои маленькие габариты.
У них простейший принцип действия, основанный на создании магнитного поля в контуре. Последнее и отвечает за разрыв линии в случае опасности или за соединение при управлении и регулировке объекта. А выбирая между переменным и постоянным током для работы устройства, лучше остановиться на последнем. Если выбрать первый, то придется искать способы нейтрализации сильной вибрации сердечника в индукционной катушке.
Основные производители релейных устройств
Finder – производитель реле из Германии. Они выпускают реле следующих видов: общего назначения, реле времени, силовые, интерфейсные и т. д.
Акционерное общество НПК «Северная заря» – производство из России. Выпускаемая продукция: реле времени контактные и бесконтактные, электромагнитные устройства и т. д.
Omron – компания из Японии. Выпускает следующие реле: электромеханические реле, переключатели, низковольтные и твердотельные устройства.
Cosmo Electronics – тайваньская компания по выпуску коммутационных устройств. Произведенное реле нашло свое применение в промышленности, медицинском оборудовании, а также бытовой технике и автомобилях.
American Zettler – лидер по выпуску реле. Продукция, выпускаемая этой компанией, используется во всех сферах деятельности. Ими налажено производство более чем 30 видов коммутационных устройств.
Применение
Твердотельные реле используются для контроля за электронными приборами, оборудованием и автоматическими системами, подключенными к электрической сети мощностью от 20 до 480 Ватт.
Применяются в различных сферах:
- автоматике промышленных процессов;
- различных бытовых установках;
- системах регуляции тепла в ТЭНах;
- в системах регулировки освещения и датчиках движения;
- электронике автомобилей.
Реле имеется в холодильниках, чайниках, стиральных машинах, нагревательных ТЭНах, бесперебойных источниках питания.
Области использования твердотельных приборов зависят от их конструкции, схем подключения и прочих условий функционирования.
ТТР не нуждаются в постоянном обслуживании, и могут устанавливаться в любые труднодоступные места.
Популярность твердотельных устройств возрастает с каждым днем, благодаря повсеместной автоматизации.
Подключение ТТР
При подключении реле необходимо строго соблюдать полярность.
Напряжение подается на управляющие входы. К выходным клеммам подключаются нагрузки. Соединения выполняются посредством винтовых соединений (без пайки).
При подключении напряжения следует убедиться в правильности выполнения коммутации.
Не допускается размещение приборов вблизи легко воспламеняющихся материалов.
Корпус реле может нагреваться в процессе работы. При наборе температуры выше 60°С, монтируют ТТР через радиатор охлаждения.
Схема подключения
Выбор твердотельного реле
Перегрузочные свойства ТТР, коммутирующих ток переменный, значительно выше, чем у приборов, коммутирующих ток постоянный.
Таблица 2. Перегрузочная способность реле.
Тип тока | Допустимая максимальная перегрузка(Ампер) в теч. 10 мс. | ||
Постоянный | 90 | 250 | 380 |
Переменный | 120 | 300 | 410 |
При выборе нужно учитывать следующие аспекты:
Способы коммутации
Наибольшей популярностью пользуются устройства, в которых управление выполняется при переходе через «0».
Такой тип коммутации подходит для нагрузки резистивного типа. Способ позволяет исключить помехи, создаваемые при включении.
Фазовое управление
Фазовый метод применяется в резистивных схемах управления освещением, трансформаторах инфракрасных излучателях.
Процесс регулирования при фазовом управлении отличается плавностью и безразрывностью. Недостаток способа в появлении помех при переключении.
Реле с фазовым управлением.
Реле с фазовым регулятором можно распознать по условному изображению на корпусе, в области расположения входных клемм.
Параметры и типы нагрузок
Ток нагрузки — один из важнейших параметров при выборе реле.
Для надежной работы выбирают реле с запасом:
- 30-40% —при активной нагрузке (нагреватели);
- 6-10% — для асинхронных электродвигателей;
- 8-12% — для ламп накаливания;
- 4-10% — для катушек электромагнитных реле.
Особое внимание уделяют параметрам:
1. Предельному току нагрузки | составляющему от 10 до 500 ампер |
2. Коммутируемому уровню напряжения |
|
3. Сигналу управления |
|
Для подключения индуктивной нагрузки(например, электродвигателя), следует учесть пусковой ток, превышающий номинальный на 600-100%
Наличие охлаждения
Надежность работы твердотельных реле зависит от его рабочей температуры.
Нельзя допускать превышения температуры свыше 60°С.
На температурный режим реле влияют различные факторы:
- температура окружающей среды;
- место монтажа;
- существующие нагрузки;
- наличие циркуляции воздуха.
При использовании реле на больших токах следует отводить лишнее тепло на охлаждающие радиаторы, предусмотреть вентиляторы или другие варианты охлаждения.
При нагреве на каждые 10°С уменьшается пропускная способность устройства на 20-25%. При нагреве твердотельных реле до 80° изделие выходит из строя.
Защита
Существуют различные варианты защиты твердотельных реле:
- RC-цепь—от ложного срабатывания при работе на индуктивной нагрузке.
- Варисторы — для защиты от кратковременных скачков напряжения со стороны нагрузки. Приборы подбираются с учетом величины коммутируемого напряжения (от 1,6 до 2).
- Полупроводниковые предохранители — обеспечивают защиту от перегруза. Следует учитывать, что ток прибора составляет до 30% номинального.
- Шунтирующие резисторы, монтируемые в параллель к нагрузке, обеспечивают корректную работу при небольших токах.
Принцип действия
Чтобы понять принцип работы твердотельного реле, нужно знать их конструктивные особенности.
Взаимодействие управляемого и управляющего сигнала обеспечивает гальваническая или оптическая развязка.
Одним из основных элементов ТТР является оптоизолятор, или оптопара в виде светодиода и фоточувствительного устройства, изолирующего вход от выхода.
При прохождении электричества через светодиод, подключенный к входной секции твердотельного реле, он загорается. Фокусируясь через зазор, свет передается на фоточувствительный транзистор или семистор.
Принцип действия устройства заключается в замыкании и размыкании контактов, передающих напряжение.
Схема всех твердотельных устройств примерно одинаковая. Незначительные отличия в различных моделях совершенно не влияют на его функции.
Работа механизма заключается в замыкании и размыкании контактных клемм, передающих напряжение.
Достоинства и недостатки
К преимуществам твердотельных моделей относятся:
- отсутствие шума и вибрации;
- компактные размеры;
- широкая сфера применения;
- мгновенная скорость коммутации (тысячные доли миллисекунд);
- отсутствие электромагнитных помех при включении;
- продолжительный ресурс, благодаря отсутствию движущихся деталей;
- постоянность выходного сопротивления в течение всего срока эксплуатации;
- минимальное потребление электрической энергии;
- возможность регулирования нагрузки;
- низкая чувствительность к вибрациям, повышенной влажности, запыленности, воздействию магнитных полей.
Ресурс переключений твердотельных реле в тысячу и более раз выше, чем у электромагнитных аналогов.
При работе таких приборов исключена возможность появления искр при переключении, что позволяет использовать устройства на взрыво- и пожароопасных объектах.
Основные недостатки твердотельных реле:
- нагревание прибора, связанное с высоким сопротивлением в цепи p-n перехода;
- частое ложное срабатывание при скачках напряжения;
- возможность выхода из строя силового ключа, при перегрузках и коротких замыканиях;
- высокая стоимость.
У ТТР имеется ток утечки, из-за которого фазный провод может находиться под напряжением даже при отключенном реле.
Приборы, рассчитаны на работу в условиях постоянного тока, требуют строгого соблюдения полярности при подключении выходных цепей.
Твердотельные реле периодически проверяют на предмет целостности корпуса и изоляции.