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En el campo de los dispositivos de conmutación electrónica, Relés de estado sólido puede cambiar las cargas de manera precisa y rápida, y sin piezas móviles, haciéndolas indispensables en varias aplicaciones comerciales e industriales. Este artículo profundizará en el principio de trabajo de los relés de estado sólido. Después de leer este artículo, tendrá una comprensión más profunda de los relés de estado sólido, lo que lo ayudará a elegir el relé de estado sólido correcto para sus necesidades específicas.
¿Qué es exactamente un relé de estado sólido (SSR)?
A Relé de estado sólido (SSR) es un dispositivo de conmutación electrónico que controla el estado de encendido de una carga cuando se aplica un pequeño voltaje externo a su terminal de control. A diferencia de los relés electromecánico tradicionales, los relés de estado sólido dependen de los dispositivos semiconductores para encender y apagar, evitando así problemas como la velocidad de conmutación lenta.
Principio de trabajo de relé de estado sólido: paso a paso
El principio de funcionamiento de SSR Gira en torno a la interacción de tres componentes principales: circuito de entrada (control), mecanismo de aislamiento y circuito de interruptor de salida. Aquí hay un desglose detallado de cómo funcionan estos componentes juntos:
Paso 1: la señal de control y el circuito de entrada
El circuito de entrada, también conocido como circuito de control, es donde se aplica el voltaje de control externo. El voltaje puede ser AC, CC o AC-DC mezclado.
Cuando no se aplica ningún voltaje de control, el diodo emisor de luz (LED) en el circuito de entrada está en el estado de apagado y no fluye la corriente. Por lo tanto, los componentes del interruptor en el circuito de salida permanecen en un estado inactivo, y la carga está en un estado desconectado.
Cuando se aplica el voltaje de control (dentro del rango nominal), el LED se ilumina y produce luz. Esta luz actúa como una señal para activar el siguiente nivel del relé.
Paso 2: El mecanismo de aislamiento
Los mecanismos de aislamiento son cruciales para separar los circuitos de control de bajo voltaje de los circuitos de carga de alto voltaje para evitar la interferencia o el daño eléctrico. En la mayoría de los relés de estado sólido, esto se logra a través de acopladores ópticos (opto-acopladores), aunque algunos también usan transformadores o una combinación de ambos.
En los relés de estado sólido basados en acopladores ópticos, la luz emitida por el LED de entrada es detectada por el fototransistor o el fotodiodo en la parte de salida. Este acoplamiento óptico asegura que no haya una conexión eléctrica directa entre el lado de control y el lado de la carga, protegiendo así la SSR y el circuito.
El circuito de aislamiento también puede incluir componentes adicionales, como rectificadores, circuitos de protección y circuitos de detección para estabilizar la señal y prepararse para el siguiente nivel.
Paso 3: el circuito de conmutación de salida
El circuito de salida es responsable de cambiar la carga de acuerdo con la señal transmitida por el mecanismo de aislamiento, y generalmente está compuesto por dispositivos semiconductores de alta potencia y componentes de protección, como supresores de voltaje transitorio.
Cuando el transistor fotoeléctrico en el mecanismo de aislamiento se activa por la luz del LED, activará el dispositivo semiconductor de salida, que se conduce después de que se enciende, y la corriente fluye desde la fuente de alimentación a la carga, y la carga se enciende.
La salida del relé de estado sólido se puede diseñar como DC, AC o AC-DC. Los relés de estado sólido con clasificación de CA pueden ser una sola fase o trifásica, y pueden funcionar en modo de cruce cero o aleatorio.
Paso 4: el proceso de desactivación
El proceso de cierre es lo opuesto al proceso de activación:
Cuando se retira el voltaje de control, el LED de entrada se extingue y deja de emitir luz.
Cuando no hay luz, el fototransistor en el mecanismo de aislamiento está desactivado y el dispositivo semiconductor de salida está cerrado.
Cuando el circuito de salida deja de conducir, la corriente que fluye a la carga se corta, por lo que la carga se apaga.
| Paso | Nombre | Función central | Principio de trabajo |
|---|---|---|---|
| 1 | Circuito de señal de señal y entrada | Recibir voltaje de control externo y activar SSR | Cuando se aplica el voltaje de control, LED ilumina y señala la siguiente etapa; Cuando no hay voltaje, el LED está apagado y la carga está desconectada |
| 2 | Mecanismo de aislamiento | Lado de control de bajo voltaje separado de la carga de alto voltaje, protegiendo el circuito | La luz LED es detectada por fototransistor/fotodiodo; El acoplamiento óptico garantiza el aislamiento eléctrico; puede incluir rectificadores, protección y circuitos de detección |
| 3 | Circuito de conmutación de salida | Cambie la carga de acuerdo con la señal de aislamiento | El fototransistor desencadena el dispositivo semiconductor de salida para conducir, alimentando la carga; puede ser AC, DC o AC-DC; AC puede ser una sola/trifásica, cero o al azar |
| 4 | Proceso de desactivación | Potencia de carga de parada | Cuando se elimina el voltaje de control, LED se apaga, el fototransistor desactiva, el dispositivo de salida se detiene y la carga se desconecta |
Ventajas clave del uso de relés de estado sólido
En comparación con los relés electromecánico, Relés de estado sólido tener varias ventajas, incluidas:
Sin partes móviles: Confiar en dispositivos semiconductores para evitar arcos, desgaste y fallas mecánicas, mejorando la confiabilidad y la vida útil.
La velocidad de conmutación es más rápida: Puede cambiar a una frecuencia más alta, que es muy adecuada para aplicaciones de precisión.
Aislamiento eléctrico: Protege los circuitos de control sensibles de la influencia de los circuitos de carga de alto voltaje.
Compatible con circuitos lógicos: Fácil de integrar con TTL, CMOS y otros sistemas de control digital.
Tamaño compacto: Más pequeños y más robustos que los relés mecánicos, adecuados para entornos con espacio limitado.
Elegir la SSR adecuada para su aplicación
Al seleccionar un relé de estado sólido adecuado, considere los siguientes factores:
Voltaje de entrada/salida y calificación de corriente: Asegúrese de que el relé de estado sólido pueda manejar el voltaje (CA o CC) y la corriente de la carga para evitar daños.
Tipo de aislamiento: Para aplicaciones compactas de bajo costo, elija un relé de estado sólido basado en acopladores ópticos; Para el aislamiento de alto voltaje, elija un relé de estado sólido basado en un transformador.
Condiciones ambientales: Elija el relé de estado sólido correspondiente de acuerdo con las condiciones ambientales, como el rango de temperatura de trabajo y el tamaño del espacio.
Especificaciones de la tabla de datos: Siempre consulte la tabla de datos del fabricante para obtener instrucciones detalladas sobre la instalación y el uso.
Conclusión
Relés de estado sólido (SSRS) son dispositivos de conmutación multifuncionales y eficientes que utilizan tecnología de semiconductores y mecanismos de aislamiento para controlar las cargas de manera confiable. Al comprender el principio de funcionamiento de los relés de estado sólido, puede utilizar completamente sus ventajas en una amplia gama de aplicaciones, desde la automatización industrial hasta la electrónica de consumo.
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