Nel circuiti elettrici ed elettronici usiamo spesso diversi componenti di base, dispositivi e così via. Questi componenti e dispositivi includono componenti di commutazione, dispositivi di protezione, elementi di rilevamento e così via. Consideriamo i dispositivi di commutazione e protezione come transistor, diodi, tiristori, ecc.,. Qui, in questo articolo, discutiamo in dettaglio di un tipo speciale di dispositivo di commutazione e protezione denominato relè. In primo luogo, dobbiamo sapere cos'è un relè e come funziona un relè.
Cos'è il relè?
Relè
Un relè può essere definito come un diverso tipo di interruttore che può essere azionato elettricamente. Generalmente, i relè vengono azionati meccanicamente come interruttori utilizzando un elettromagnete e questi tipi di relè sono definiti relè a stato solido. Ci sono vari tipi di relè e sono classificati in base a vari criteri, ad esempio in base alla tensione operativa, in base alla tecnologia operativa e così via. Vari tipi di relè possono essere elencati come relè a scatto, relè a mercurio, relè reed, relè Buchholz, relè a vuoto, relè a stato solido e così via. Prima di discutere in dettaglio sui tipi di relè, parliamo di come funziona il relè.
Relay funzionante
Per discutere del funzionamento del relè, dobbiamo considerare qualsiasi tipo di relè e qui in questo articolo, considerare il relè a stato solido per comprendere facilmente il funzionamento del relè. Il relè a stato solido può essere definito come relè, che utilizza i dispositivi semiconduttori a stato solido per eseguire operazioni di commutazione. Se confrontiamo relè elettromagnetico e relè a stato solido, quindi possiamo osservare che il relè a stato solido offre un elevato guadagno di potenza. Questi relè a stato solido sono nuovamente classificati in vari tipi come relè a stato solido accoppiato con trasformatore, fotoaccoppiato, relè reed accoppiato.
Il funzionamento del relè a stato solido è simile al relè elettromeccanico, ma il relè a stato solido non contiene parti in movimento. Quindi, offrono una maggiore affidabilità a lungo termine rispetto ai relè con contatti mobili. I transistor MOSFET di potenza vengono utilizzati come dispositivi di commutazione allo stato solido relè funzionante . L'isolamento elettrico tra il circuito di ingresso a bassa potenza e il circuito di uscita ad alta potenza può essere fornito utilizzando un accoppiamento ottico.
Consideriamo un esempio pratico di relè a stato solido come mostrato nella figura seguente. Se l'interruttore di uscita è aperto o il MOSFET è spento, si dice che abbia una resistenza infinita. Allo stesso modo, se l'interruttore di uscita è chiuso o il MOSFET conduce, si dice che abbia una resistenza molto bassa. Possiamo usare questi relè a stato solido per commutare correnti sia AC che DC.
Relè a stato solido
Il circuito sopra è costituito da unità fotovoltaica con LED che accende il MOSFET (transistor a effetto di campo a semiconduttore a ossido di metallo) con 20mA tramite il LED. Il fotovoltaico è costituito da 25 diodi al silicio che generano 0,6 V di uscita in modo tale da fare un totale di 15 V che è abbastanza grande da accendere i MOSFET.
Funzionamento pratico del relè a stato solido
Per comprendere il funzionamento del relè in profondità, consideriamo un pratico relè trifase a stato solido con ZVS. Tre unità monofase con power triac e rete snubber sono utilizzati per la commutazione a tensione zero per controllare singolarmente ciascuna fase.
Relè a stato solido trifase con ZVS di Edgefxkits.com
Questo progetto consiste in Microcontrollore 8051 che invia segnali di commutazione a ciascuna fase tramite optoisolatori. Gli optoisolatori guidano i carichi attraverso una serie di triac che sono collegati in serie con i carichi. Per ogni impulso di tensione zero il microcontrollore genera impulsi di uscita tali da accendere il carico per ogni passaggio per lo zero della forma d'onda di alimentazione.
Relè a stato solido trifase con diagramma a blocchi del progetto ZVS di Edgefxkits.com
La figura sopra mostra lo schema a blocchi del pratico relè a stato solido trifase con ZVS costituito dal blocco alimentazione , blocco microcontrollore, set TRIAC e carichi. La caratteristica zero crossing di un Optoisolatore (che funge da driver TRIAC) evita picchi improvvisi di corrente su carichi induttivi e resistivi garantendo una bassa generazione di rumore. Due pulsanti vengono utilizzati per generare impulsi in uscita dal microcontrollore.
Per verificare la commutazione del carico nel punto di tensione zero possiamo controllare le forme d'onda della tensione applicata al carico collegandoci a un CRO o un DSO. Il funzionamento del relè può essere esteso per la commutazione di carichi pesanti nelle industrie utilizzando due tiristori back to back. Incorporando la protezione da sovraccarico e da cortocircuito, possiamo ottenere un'elevata affidabilità.
Vantaggi del relè a stato solido
- Il funzionamento del relè a stato solido è del tutto silenzioso, più sottile e consente un confezionamento stretto.
- Indipendentemente dalla quantità di utilizzo, gli SSR hanno una resistenza di uscita costante.
- Il funzionamento del relè è pulito e senza rimbalzi rispetto al funzionamento del relè meccanico.
- Anche in ambienti esplosivi possono essere utilizzati anche SSR poiché non provocano scintille anche durante il funzionamento del relè.
- Poiché non ci sono parti in movimento, questi SSR sono di lunga durata rispetto ai relè meccanici.
Svantaggi del relè a stato solido
- Per il circuito di carica del gate, l'alimentazione di polarizzazione isolata è essenziale.
- I transitori di tensione possono causare una commutazione spuria.
- A causa del diodo body, gli SSR hanno un tempo di recupero inverso transitorio elevato.
Vuoi conoscere in dettaglio le varie tipologie di relè? Ti interessa progettare progetti di elettronica per conto proprio? Quindi, pubblica i tuoi commenti, suggerimenti, idee e domande nella sezione commenti qui sotto.
