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No campo de dispositivos de comutação eletrônica, relés de estado sólido Pode alternar as cargas com precisão e rapidez, e sem peças móveis, tornando -as indispensáveis em várias aplicações comerciais e industriais. Este artigo se aprofundará no princípio de trabalho dos relés de estado sólido. Depois de ler este artigo, você terá um entendimento mais profundo dos relés de estado sólido, o que o ajudará a escolher o relé de estado sólido certo para suas necessidades específicas.
O que exatamente é um relé de estado sólido (SSR)?
UM Relé de estado sólido (SSR) é um dispositivo de comutação eletrônico que controla o estado on-off de uma carga quando uma pequena tensão externa é aplicada ao seu terminal de controle. Ao contrário dos relés eletromecânicos tradicionais, os relés de estado sólido dependem de dispositivos semicondutores para ligar e desligar, evitando problemas como a velocidade de comutação lenta.
Princípio de trabalho de relé de estado sólido: passo a passo
O princípio de trabalho de Ssr gira em torno da interação de três componentes principais: circuito de entrada (controle), mecanismo de isolamento e circuito de troca de saída. Aqui está um detalhamento detalhado de como esses componentes funcionam juntos:
Etapa 1: o sinal de controle e o circuito de entrada
O circuito de entrada, também conhecido como circuito de controle, é onde a tensão de controle externa é aplicada. A tensão pode ser mista CA, CC ou AC-DC.
Quando nenhuma tensão de controle é aplicada, o diodo emissor de luz (LED) no circuito de entrada está no estado off e nenhum fluxo de corrente. Portanto, os componentes do comutador no circuito de saída permanecem em um estado inativo e a carga está em um estado desconectado.
Quando a tensão de controle é aplicada (dentro da faixa nominal), o LED acende e produz luz. Essa luz atua como um sinal para ativar o próximo nível do relé.
Etapa 2: o mecanismo de isolamento
Os mecanismos de isolamento são cruciais para separar os circuitos de controle de baixa tensão de circuitos de carga de alta tensão para evitar interferências ou danos elétricos. Na maioria dos relés de estado sólido, isso é alcançado por meio de acopladores ópticos (opto-co-habitantes), embora alguns também usem transformadores ou uma combinação de ambos.
Em relés de estado sólido com base em acopladores ópticos, a luz emitida pelo LED de entrada é detectada pelo fototransistor ou fotodiodo na parte de saída. Esse acoplamento óptico garante que não haja conexão elétrica direta entre o lado do controle e o lado da carga, protegendo assim o SSR e o circuito.
O circuito de isolamento também pode incluir componentes adicionais, como retificadores, circuitos de proteção e circuitos de detecção para estabilizar o sinal e se preparar para o próximo nível.
Etapa 3: o circuito de comutação de saída
O circuito de saída é responsável por alternar a carga de acordo com o sinal transmitido pelo mecanismo de isolamento e geralmente é composto por dispositivos semicondutores de alta potência e componentes de proteção, como supressores de tensão transitória.
Quando o transistor fotoelétrico no mecanismo de isolamento é ativado pela luz do LED, ele desencadeará o dispositivo semicondutor de saída, que é condutor depois de ser ativado e os fluxos de corrente da fonte de energia para a carga e a carga é ligada.
A saída do relé de estado sólido pode ser projetado como CC, AC ou AC-DC. Os relés de estado sólido CA podem ser monofásicos ou trifásicos e podem operar no modo de cruzamento zero ou aleatório.
Etapa 4: o processo de desativação
O processo de desligamento é o oposto do processo de ativação:
Quando a tensão de controle é removida, o LED de entrada apaga e para de emitir luz.
Quando não há luz, o fototransistor no mecanismo de isolamento é desativado e o dispositivo semicondutor de saída é fechado.
Quando o circuito de saída para a condução, a corrente que flui para a carga é cortada, para que a carga seja desligada.
| Etapa | Nome | Função central | Princípio de trabalho |
|---|---|---|---|
| 1 | Sinal de controle e circuito de entrada | Receber tensão de controle externo e ativar SSR | Quando a tensão de controle é aplicada, o LED acende e sinaliza o próximo estágio; Quando nenhuma tensão, o LED está desligado e a carga é desconectada |
| 2 | Mecanismo de isolamento | Separe o lado de controle de baixa tensão da carga de alta tensão, protegendo o circuito | A luz LED é detectada pelo fototransistor/fotodiodo; O acoplamento óptico garante o isolamento elétrico; pode incluir retificadores, proteção e circuitos de detecção |
| 3 | Circuito de comutação de saída | Alterne a carga de acordo com o sinal de isolamento | O fototransistor aciona o dispositivo semicondutor de saída para conduzir, alimentando a carga; pode ser CA, CC ou AC-DC; CA pode ser único/trifásico, cruzado zero ou aleatório |
| 4 | Processo de desativação | Parar a potência de carga | Quando a tensão de controle é removida, o LED é desligado, o fototransistor desativa, o dispositivo de saída para a condução e a carga está desconectada |
Principais vantagens do uso de relés de estado sólido
Comparado com relés eletromecânicos, relés de estado sólido tem várias vantagens, incluindo:
Sem partes móveis: Confiando em dispositivos semicondutores para evitar arcos, desgaste e falhas mecânicas, melhorando a confiabilidade e a vida útil do serviço.
A velocidade de troca é mais rápida: Ele pode alternar com uma frequência mais alta, que é muito adequada para aplicações de precisão.
Isolamento elétrico: Protege os circuitos de controle sensível da influência de circuitos de carga de alta tensão.
Compatível com circuitos lógicos: Fácil de integrar ao TTL, CMOS e outros sistemas de controle digital.
Tamanho compacto: Relés menores e mais robustos que os relés mecânicos, adequados para ambientes com espaço limitado.
Escolhendo o SSR certo para o seu aplicativo
Ao selecionar um relé de estado sólido adequado, considere os seguintes fatores:
Tensão de entrada/saída e classificação de corrente: Verifique se o relé de estado sólido pode lidar com a tensão (CA ou CC) e a corrente da carga para evitar danos.
Tipo de isolamento: Para aplicações compactas de baixo custo, escolha um relé de estado sólido com base em acopladores ópticos; Para isolamento de alta tensão, escolha um relé de estado sólido baseado em um transformador.
Condições ambientais: Escolha o relé correspondente de estado sólido de acordo com as condições ambientais, como a faixa de temperatura de trabalho e o tamanho do espaço.
Especificações da tabela de dados: Sempre consulte a tabela de dados do fabricante para obter instruções detalhadas sobre instalação e uso.
Conclusão
Relés de estado sólido (SSRS) são dispositivos de comutação multifuncionais e eficientes que usam mecanismos de tecnologia e isolamento semicondutores para controlar de forma confiável cargas. Ao entender o princípio de trabalho dos relés de estado sólido, você pode utilizar completamente suas vantagens em uma ampla gama de aplicações, da automação industrial a eletrônicos de consumo.
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