Реле твердотельного реле (статическое реле) (на фото: Basler Electric BE1-27 Твердотельное защитное реле, сверх / под напряжением)
История реле
Статическое реле представляет собой реле следующего поколения после электромеханического типа. Твердые статические реле были впервые введены в 1960-х годах. Термин « статический » подразумевает, что реле не имеет движущихся механических частей.
По сравнению с электромеханическим реле реле Solid Static имеет более длительный срок службы, снижает шум при работе и более высокую скорость реагирования.
Однако он не такой надежный, как электромеханическое реле.
Статические реле были изготовлены в виде полупроводниковых приборов, которые включают транзисторы, ИС, конденсаторы, небольшие микропроцессоры и т. Д.
Статические реле были разработаны для замены почти всех функций, которые ранее достигались электромеханическими реле.
Принципы измерения
Принцип работы твердотельных статических реле аналогичен принципу электромеханического реле, который означает, что твердотельные статические реле могут выполнять задачи, которые может выполнять электромеханическое реле.
Реле Solid Static используют аналоговые электронные устройства вместо магнитных катушек и механических компонентов для создания релейных характеристик. Измерение осуществляется статическими цепями, состоящими из компараторов, детекторов уровня, фильтра и т. Д., В то время как в обычном электромагнитном реле это делается путем сравнения рабочего момента (или силы) с удерживающим крутящим моментом (или усилием). Релейная величина, такая как напряжение / ток, выпрямляется и измеряется.
Когда измеряемое количество достигает определенного четко определенного значения, срабатывает выходное устройство и, следовательно, включается цепь отключения выключателя.
В полупроводниковом реле сигналы входного напряжения и тока контролируются аналоговыми схемами, которые не записываются и не оцифровываются. Аналоговые значения сравниваются с настройками, сделанными пользователем с помощью потенциометров в реле, а в некоторых случаях - отводов на трансформаторах.
В некоторых полупроводниковых реле простой микропроцессор выполняет некоторую логику реле, но логика является фиксированной и простой.
Например, через некоторое время по сравнению с текущими твердотельными реле входной ток переменного тока сначала преобразуется в значение переменного переменного тока небольшого значения, а затем переменный ток подается в выпрямитель и фильтр, который преобразует переменный ток в значение постоянного тока, пропорциональное форме переменного тока, Операционный усилитель и компаратор используются для создания постоянного тока, который увеличивается, когда достигается точка отключения. Затем относительно простой микропроцессор выполняет преобразование A / D с медленной скоростью сигнала постоянного тока, объединяет результаты для создания отклика кривой времени по времени и отключается, когда интеграция поднимается выше заданного значения.
Хотя это реле имеет микропроцессор, ему не хватает атрибутов цифрового / цифрового реле, и, следовательно, термин « микропроцессорное реле » не является четким термином.
Функция реле
В ранних версиях использовались дискретные устройства, такие как транзисторы и диоды, в сочетании с резисторами, конденсаторами, индукторами и т. Д., Но прогресс в электронике позволил использовать линейные и цифровые интегральные схемы в более поздних версиях для обработки сигналов и реализации логических функций.
В то время как базовые схемы могут быть общими для ряда реле, упаковка по-прежнему была по существу ограничена одной защитной функцией в каждом случае, а сложные функции требовали нескольких случаев аппаратного обеспечения, которые соответствующим образом взаимосвязаны.
Basler Electric BE1-27 Твердотельное защитное реле, сверх / под напряжением
Пользовательское программирование ограничивалось основными функциями настройки релейных характеристических кривых.
Поэтому его можно рассматривать простыми словами в качестве аналоговой электронной замены электромеханических реле с некоторой дополнительной гибкостью в настройках и некоторой экономии в пространстве.
В некоторых случаях релейная нагрузка снижается, что приводит к снижению требований к току CT / VT. В статическом реле нет арматуры или другого подвижного элемента, и реакция развивается электронными, магнитными или другими компонентами без механического движения.
Реле, использующее комбинацию как статических, так и электромагнитных блоков, также называется статическим реле, при условии, что статические единицы выполняют ответ. Дополнительные электромеханические релейные блоки могут использоваться на выходном каскаде в качестве вспомогательных реле. Защитная система формируется статическими реле и электромеханическими вспомогательными реле.
Производительность статического реле лучше, чем электромагнитные реле, так как они работают быстро и точность измерения лучше, чем электромагнитное реле.
Ограничением в статическом реле является ограниченная функция / функции.
В последнее десятилетие некоторые микропроцессоры были введены в это реле для достижения таких функций, как:
- Функции отказа предохранителя
- Функция самопроверки
- Обнаружение мертвых полюсов и
- Функции защиты от несанкционированного доступа
Работа реле
Основные компоненты статических реле показаны на рисунке ниже. Выход CT и PT не подходит для статических компонентов, поэтому они доводятся до подходящего уровня с помощью вспомогательных CT и PT. Затем для выпрямителя подается вспомогательный выход CT.
Выпрямитель выпрямляет величину ретрансляции, то есть выход от СТ или ПТ или преобразователя.
Твердотельное реле - Эксплуатация
Выпрямленный выход подается в измерительный блок, состоящий из компараторов, детекторов уровня, фильтров, логических схем.
Выход активируется, когда динамический вход (т. Е. Количество ретрансляции) достигает порогового значения. Этот выход измерительного блока усиливается усилителем и подается на устройство выходного устройства, которое обычно является электромагнитным.
Выходной блок активирует катушку отключения только тогда, когда реле работает.
Преимущества твердотельного реле
- Нагрузка статического реле меньше, чем электромагнитный тип реле. Следовательно, ошибка меньше.
- Малый вес
- Требуется меньше места, что приводит к экономии пространства в панели.
- Без дуги переключения
- Нет акустического шума.
- Многофункциональная интеграция.
- Быстрый ответ.
- Долговечность (высокая надежность): более 109 операций
- Высокий диапазон настройки по сравнению с электромеханическим реле
- Более точный по сравнению с электромеханическим реле
- Низкие электромагнитные помехи.
- Меньше энергопотребления.
- Ударная и вибрационная стойкость
- Нет контакта отказов
- Совместимость с микропроцессором.
- Изоляция напряжения
Никаких подвижных частей: нет изнашиваемых движущихся частей или из-за обрыва контактов, которые часто являются основной причиной отказа с электромеханическим реле.
Никакой механический контактный отскок или искрение: твердотельное реле не зависит от механических сил или движущихся контактов для его работы, но выполняет электронным способом. Таким образом, синхронизация очень точная, даже для токов, таких же низких, как значение срабатывания. Механический контактный отскок или искрение отсутствует, а времена сброса очень короткие.
Низкие уровни входного сигнала: Идеально подходит для телекоммуникационных или микропроцессорных систем управления. Твердотельные реле быстро становятся лучшим выбором во многих приложениях, особенно во всех отраслях электросвязи и микропроцессорного управления.
Проблемы с издержками: в прошлом был довольно большой разрыв между ценой электромеханического реле и ценой твердотельного реле. Благодаря постоянному продвижению в технологиях производства этот разрыв был значительно сокращен, что позволило использовать преимущества твердотельных технологий для растущего числа инженеров-конструкторов.
Ограничения статических реле
- Требование дополнительного напряжения для работы реле.
- Статические реле чувствительны к переходным процессам напряжения, вызванным работой выключателя и изолятора в первичной цепи трансформаторов тока и СТ.
- Серьезное перенапряжение также вызвано размыканием цепи управления, контактами реле и т. Д. Такие пики напряжения небольшой продолжительности могут повредить полупроводниковые компоненты, а также вызвать неправильную работу реле.
- Температурная зависимость статических реле: на характеристики полупроводниковых приборов влияет температура окружающей среды.
- Для монтажа электромагнитных помех и переходных помех в энергосистеме требуется встроенная изоляция и схемы фильтров.
- Требуются высоконадежные цепи питания.
- Влияние условий окружающей среды, таких как влажность, высокая температура окружающей среды, накопление пыли на печатной плате, что приводит к отслеживанию.
- Сбой компонента.
- Отсутствие данных о сбоях.
- Характерные вариации с течением времени.
Рекомендации
- Справочник распределительного устройства -Bhel
- Цифровые / цифровые реле -TSM Rao