Przekaźniki w automatyce przemysłowej

2015-01-20
Przekaźniki w automatyce
przemysłowej
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
1
Podział przekaźników
•Przekaźniki elektromagnetyczne
•Przekaźniki półprzewodnikowe (SSR)
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
2
1
2015-01-20
Przekaźniki elektromagnetyczne
Podział przekaźników ze względu na:
• napięcie cewki – stałoprądowe DC 5V, 12V 24V, 48V, zmiennoprądowe AC 12V, 24V,
110V, 230V
• parametry napięciowo-prądowe obwodu styków dla prądu DC (5A/48Vdc) i AC (do
20A/240V)
• układ wyprowadzeń styków
• liczbę cewek – bistabilne, monostabilne
• sposób montażu – do podstawki , do montażu na płytce drukowanej (PCB)
• wielkość – subminiaturowe, miniaturowe, standardowe, samochodowe
• budowę mechanizmu cewki – standardowe, kontraktonowe
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
3
Układ wyprowadzeń styków
jeden styk (SPST - COM, NO),
jeden styk przełączalny (SPDT - COM, NC, NO),
podwójny zespół styków DPST,
podwójny zespół styków przełączalnych DPDT
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
4
2
2015-01-20
Przekaźnik monostabilny i bistabilny
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
5
Przekaźniki półprzewodnikowe
Podział przekaźników półprzewodnikowych ze względu na:
• Rodzaj obwodu wyjściowego (prądowego) – tylko DC, tylko AC, DC+AC
• parametry napięciowo-prądowe obwodu styków dla prądu DC i AC
• układ wyprowadzeń styków – przeważnie jeden styk SPST (COM, NO)
• sposób montażu – do montażu na płytce drukowanej (PCB), do montażu na
radiatorze,
• wielkość – miniaturowe (układ scalony DIP-6, DIP-8, SIP-4), standardowe przykręcane
• Rodzaj styku (klucza) wyjściowego – tranzystor bipolarny NPN, PNP, tranzystor Mosfet,
tranzystor IGBT, triak, dwa tyrystory
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
6
3
2015-01-20
Miniaturowe przekaźniki półprzewodnikowe
Obwód dla prądu obciążenia AC lub DC
Obwód dla prądu obciążenia tylko DC
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
7
Przykład przekaźnika półprzewodnikowego z wyjściem na
tranzystorach MOSFET
Przekaźnik scalony LH1532, firmy Vishay
Przekaźnik scalony LH1510, firmy Vishay
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
8
4
2015-01-20
Obwody główne przekaźników
półprzewodnikowych mocy
Przekaźnik typu AC, załączanie w zerze
napięcia zasilania (triak)
Przekaźnik typu DC, na tranzystorze
bipolarnym
Przekaźnik typu AC, załączanie w zerze
napięcia zasilania (dwa tyrystory)
Przekaźnik typu DC, na tranzystorze
MOSFET
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
9
Sposoby załączania przekaźnika SSR
(SSR - Solid State Relay)
ZS
Sygnały sterujące:
DC – 3Vdc-32Vdc
AC – 24Vac-230Vac
Analogowe - 4-20mA lub 0-10V
AS
0-10V
4-20mA
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
10
5
2015-01-20
Sposoby załączania przekaźnika SSR
Załączanie w maksimum napięcia
dla transformatorów
Załączanie w dowolniej chwili
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
11
SSR średniej mocy
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
12
6
2015-01-20
SSR średniej mocy
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
13
SSR dużej mocy
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
14
7
2015-01-20
Przekaźniki dużej mocy SSR – jednofazowe i
trójfazowe
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
15
Porównanie przekaźników
elektromechanicznych i półprzewodnikowych
Zalety przekaźników półprzewodnikowych
• SSR są szybsze, czas załączenia i wyłączenia około kilka do kilkunastu mikrosekund
• Brak elementów ruchomych, większa żywotność
• Przy przełączaniu nie wydzielają opar (brak łuku elektrycznego), nie ma drgań zestyków
• Mniejsze generowane zakłócenia w trakcie przełączenia
• Mogą być używane w środowisku agresywnym, wybuchowym (brak łuku elektrycznego)
• Cicha praca – brak elementów ruchomych
• Mniejsze wymiary przy podobnych parametrach łączeniowych
• Możliwość wykonania w postaci układu scalonego – łatwy montaż
• Mniejsza moc potrzebna do załączenia
Wady
• Mniej odporne na przeciążenia, zwarcia, przepięcia, przetężenia
• Generują większe zakłócenia w trakcie przewodzenia (triak, tyrystor)
• Większe straty mocy w stanie przewodzenia – wymagają radiatorów
• Mniejsza rezystancja izolacji w stanie wyłączenia
• Występowanie wstecznego prądu upływu w stanie otwarcia (zakres µA )
• Większy koszt w porównaniu z przekaźnikiem elektromechanicznym
• Wymagają dodatkowego napięcia zasilania obwodu bramki
• Większy czas odzysku stanu otwarcia (Transient Reverse Recovery time (Trr) z powodu występowania
diody w strukturze
• Dostępny tylko jeden styk zwierny
Semestr zimowy 2014/2015, WIEiK-PK
16
8