Вопрос - Ответ

Немаловажным фактором для надежной работы твердотельных реле является его рабочая температура. При работе твердотельного реле из-за потерь на силовых элементах выделяется большое количество тепла, которое необходимо отводить с помощью радиаторов охлаждения. Заявленный номинальный ток реле способно коммутировать при его температуре не более 40°С. При увеличении температуры реле снижается его пропускная способность из расчета 20-25% на каждые 10°С. При температуре примерно 80°С пропускная способность по току сводится к нулю, и как следствие реле выходит из строя.

На температурный режим реле могут влиять многие факторы:

• место установки,
• температура окружающей среды,
• циркуляция воздуха,
• нагрузка и др.

Падение напряжения на силовых элементах составляет 1.6-2 Вольта, соответственно, выделяемая мощность будет 1.6-2 Ватта на каждый Ампер коммутируемого тока. Ориентировочно можно принять необходимую площадь радиатора 20 кв см на каждый Ватт рассеиваемой мощности. Для сравнения: конфорка электроплиты - 0.2 кв см на Ватт

Вентилятор применяют для облегчения теплового режима твердотельного реле, чтобы не устанавливать радиатор большего размера. С вентилятором возможно увеличение рассеиваемой мощности до 30%. Недостаток вентилятора – шум в работе, при отказе вентилятора твердотельное реле может перегреться и выйти из строя.

При включении трансформатора в сеть появляется начальный всплеск тока (т.н. пусковой ток), который возникает как раз по законам физики. Реальный трансформатор имеет обмотки намотанные на магнитопроводе, который может насыщаться. При неблагоприятных условиях (ненагруженный трансформатор, значительное остаточное намагничивание и включение при нулевом напряжении при первом полупериоде тока того же знака, что и остаточный поток) происходит сильное насыщение магнитопровода. В результате насыщения индуктивность первичной обмотки резко падает и ее режим становится сходным с работой катушки без магнитопровода. Ток в этом случае зависит от мгновенного значения напряжения в момент включения, омического сопротивления первичной обмотки и внутреннего сопротивления питающей сети (зачастую оно превышает сопротивление первичной обмотки). Величина пускового тока в первый период может превышать величину номинального тока в 100 раз. Ток постепенно спадает до номинального, продолжительность процесса определяется постоянной времени конкретного трансформатора и достигает секунды. Чтобы уменьшить пусковой ток надо увеличивать число витков первичной обмотки и сечение магнитопровода.

Для уже имеющихся трансформаторов последовательно с первичной обмоткой включают терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления или ограничительный резистор, замыкаемый через 1 с контактами реле.

Отличные результаты получаются при включении трансформатора через фазовый регулятор мощности Watt. Он позволяет не только медленно (до 22 секунд - регулируется) повышать выходное напряжение, но и регулировать его.

Ваше твердотельное реле исправно. Дело в том, что параллельно силовым элементам стоят защитные RC-цепочки от ложного включения при большой скорости нарастания напряжения в выключенном состоянии. Они выполнены в виде последовательно соединенных конденсатора и резистора (десятки-сотни Ом). Конденсатор при 50 Гц имеет сопротивление десятки килоом (в зависимости от емкости). Таким образом, ток через защитную цепочку на частоте сети составит несколько миллиампер. Это указывается в характеристиках реле как "ток утечки". Измеряя тестером переменное напряжение, Вы видите фактически этот ток утечки. Для нормальной проверки включите в качестве нагрузки обычную лампу накаливания 40-100 Ватт. При подаче напряжения управления лампа будет светиться, при отключении управления - гаснуть. Измерьте переменное напряжение на лампе и вопросы о неисправности реле исчезнут.

Варисторы применяют для защиты ТР от перенапряжений. При напряжении выше порогового сопротивление варистора резко уменьшается, и вся мощность на нем рассеивается в виде тепла. При длительных воздействиях и/или больших перенапряжениях варистор может перегреться и даже разорваться. Если бы он был встроен в твердотельное реле, то при порче варистора пришлось бы менять ТР. Варистор – дешевый компонент, поэтому проще и разумнее поставить варистор снаружи и заменять его.

Твердотельные реле GTRxxxxxZD предназначены для включения, отключения и реверса электродвигателей переменного тока путем коммутации 3 фаз "переключением через ноль". Управление осуществляется напряжением постоянного тока 10-30 Вольт (до 40 мА). Реле выпускаются на ток 10, 24 и 40 Ампер. Ток реле должен превышать пусковой ток электродвигателя (обычно указан на шильдике) с запасом. Реверс включать только после остановки электродвигателя! Для изменения направления вращения удобно подавать управляющее напряжение 3-позиционным переключателем (тумблером) с фиксацией в среднем положении (стоп).

Так использовать не получится. В ТР переменного тока для запирания тиристоров нужно поменять полярность приложенного напряжения. На переменном токе это получается автоматически каждый полупериод. При коммутации постоянного напряжения ТР откроется при подаче управляющего сигнала и останется в таком состоянии при снятии управляющего напряжения, т.е. будет работать только на включение.

Использовать ТР для цепей 12 Вольт можно, но не оправдано. Падение напряжения на реле 1.2 – 1.6 Вольта, а это значит, что при коммутации более 10% мощности нагрузки просто уйдут на нагревание и даже на небольшие токи потребуется радиатор. Использование обычных механических реле в данном случае дешевле, не требует радиаторов и цепей защиты по току. При большом напряжении сети, например, ~220/380 Вольт, потери не превышают 1% и использование ТР оправдано экономически и технически.

Да, такое возможно. Например, вместо GTH4048ZD3 можно применить 3 реле GDH4048ZD3.

Так использовать не получится. Как только включится одно ТР, напряжение на нем резко упадет, и параллельное ТР не может включиться, что обусловлено схемотехническими особенностями. Такая ситуация возникает в начале каждого полупериода коммутируемого напряжения. Ток 100 Ампер будет всегда идти лишь через одно реле, и оно выйдет из строя.

Твердотельное реле выбирается по нескольким параметрам. По рабочему напряжению, очевидно, это переменный ток, подходят все типы имеющихся у нас твердотельных реле всех серий (могут работать до 480 Вольт).

Следующий параметр - максимальный коммутируемый ток. Для Вашего случая ток будет (I= P/U): 15000/220 = 69 Ампер. К сожалению, Вы не указали, какую нагрузку хотите коммутировать. Для простого случая - резистивная нагрузка (ТЭН) подойдет твердотельное реле на 100 Ампер серии GDH10048.

Для других нагрузок нужно брать ТР с большим запасом по току. Рекомендации по выбору реле можно посмотреть на странице нашего сайта.

Если собираетесь просто включать/выключать нагрузку, то нужно ТР с коммутацией через ноль. Эти реле могут управляться переменным напряжением 70-280В - серия GDH10048ZA2 или напряжением 3-32В постоянного тока - серия GDH10048ZD3.

Если нужно фазовое регулирование, то серия GDH10038. Эти твердотельные реле могут управляться напряжением 0...10В постоянного тока – серия GDH10038VD, постоянным током 4...20 мА – серия GDH10038LA или с помощью переменного резистора - серия GDH10038VA.

При коммутации таких токов твердотельное реле обязательно монтируют на радиаторе охлаждения. При работе с термоконтроллером или в составе других устройств управления вместо твердотельного реле лучше использовать регулятор мощности Watt.

Основной недостаток контакторов и устройств с механическими контактами - дребезг и искрения контактов при переключениях, акустический шум. В твердотельных реле этих недостатков нет, т.к. коммутация осуществляется полупроводниковыми силовыми элементами. Достоинства контакторов – большая перегрузочная способность по току, чего нет у ТР. Контакторы и твердотельные реле можно использовать совместно. Для этого замыкающие контакты контакторов включают параллельно силовым клеммам ТР. Питание на контактор подают после подачи напряжения управления ТР (задержка до нескольких секунд, чтобы прошли пусковые токи), а отключают раньше. После включения ТР напряжение на силовых клеммах будет не более 1.5 Вольт, и замыкание контактов происходит "безболезненно". После шунтирования контактами твердотельное реле фактически не используется. В такой "связке" контактора и ТР оба прибора могут служить очень долго, поскольку контакты разгружены при коммутации, а твердотельное реле защищено от перегрузок по току и напряжению. Если при работе возникнет перегрузка, то весь ток пойдет через контакты, сработает автомат защиты и ТР не пострадает. Недостаток – акустический шум при переключениях, некоторая сложность с управлением контактором и невысокое быстродействие. Заметим, что техническое решение с шунтирующим контактором применяется в устройствах плавного пуска.

Регулятор мощности Watt – это универсальное законченное устройство, имеющее в своем составе силовые тиристоры, предохранители, радиатор, вентилятор, схему управления. Может регулировать выходное напряжение от различных управляющих сигналов – напряжение, ток, переменный резистор, имеет защиту от перегрева. Для твердотельного реле эти компоненты придется покупать или разрабатывать отдельно.

Установить можно, но синхронизировать углы открывания реле путем подачи одинакового сигнала управления не удастся, т.к. зависимость угла открывания силового элемента от входного сигнала не нормирована и имеет разброс. В результате возникает "перекос фаз" на нагрузке, что сводит на нет преимущества фазового управления. В регуляторах мощности силовые элементы управляются специальной схемой и эти углы одинаковы в каждой фазе.