Qual è il principio di funzionamento dei relè a stato solido (2)

Qual è il principio di funzionamento dei relè a stato solido (2)

2. La funzione di ciascun componente:

La figura seguente è i diagrammi schematici interni del trigger di tipo zero-crossing AC-SSR (Figura 6.3)

R1 è un resistore limitatore di corrente che limita la corrente del segnale di ingresso e garantisce che il fotoaccoppiatore non sia danneggiato. Il LED viene utilizzato per visualizzare lo stato di ingresso del segnale di controllo di ingresso. Il diodo  VD1 viene utilizzato per evitare che il fotoaccoppiatore venga danneggiato quando i poli positivo e negativo del segnale di ingresso vengono invertiti. L'accoppiatore ottico OPT isola elettricamente i circuiti di ingresso e uscita. Il triodo M1 funge da inverter e costituisce il circuito di rilevamento del passaggio per lo zero con il tiristore SCRallo stesso tempo, e lo stato operativo del tiristore SCR è determinato dal transistore M1 a rilevamento zero a tensione alternata. VD2 ~ VD4forma il ponte raddrizzatore a onda intera (o ponte a diodi a onda intera) UR . Un impulso di innesco bidirezionale per l'accensione del triac BCR può essere ottenuto da SCR e UR. R6 è un resistore shunt utilizzato per proteggere il BCR. R7 e C1 costituiscono una rete che assorbe le sovratensioni per assorbire la tensione di picco o la corrente di sovratensione nella rete elettrica per prevenire scosse o interferenze al circuito di commutazione. RTè un termistore che funge da protezione da surriscaldamento per evitare che i relè a stato solido vengano danneggiati a causa di temperature eccessive. VDR è un varistore che funge da dispositivo di limitazione della tensione che blocca la tensione e assorbe la corrente in eccesso per proteggere il relè a stato solido quando il circuito di uscita è in sovratensione.

3. Il processo di lavoro:

Il relè a stato solido CA che attraversa lo zero ha le caratteristiche di essere acceso quando la tensione attraversa lo zero e di essere spento quando la corrente di carico attraversa lo zero.

Quando l'OPT dell'accoppiatore ottico è disattivato (ovvero il terminale di controllo di OPT non ha alcun segnale di ingresso), M1 viene saturato e attivato ottenendo la corrente di base da R2 e, di conseguenza, la tensione di trigger del gate (UGT) del il tiristore SCR è bloccato a basso potenziale e spento. Di conseguenza, il triac BCR è nello stato spento perché non vi è alcun impulso di trigger sul terminale di controllo del cancello R6. 
Quando viene applicato un segnale di controllo di ingresso sul terminale di ingresso del relè a stato solido, l'OPT del fototransistor viene attivato (ovvero il terminale di controllo dell'OPT ha un segnale di ingresso). Dopo che la tensione della rete di alimentazione è divisa in tensione per R2 e R3, se la tensione nel punto A è maggiore della tensione di attraversamento zero di M1 (ovvero VA> VBE1), M1 sarà nello stato di conduzione saturoe entrambi i tiristori SCR e BCR saranno nello stato spento. Se la tensione nel punto A è inferiore alla tensione di attraversamento zero di M1 (cioè VA <VBE1), M1 sarà nello stato di interruzione e l'SCR verrà attivato per condurre, quindi l'impulso di trigger da "R5 → UR → SCR → UR → R6 "(o direzione opposta) si ottiene sul polo di controllo del BCR per attivare il BCR, e infine il carico verrà collegato alla rete CA.
Attraverso il processo sopra, si può capire che M1 viene utilizzato come rivelatore di tensione CA per attivare il relè a stato solido quando la tensione di carico attraversa lo zero e disattivare il relè a stato solido quando la corrente di carico attraversa lo zero. E a causa della funzione del rilevatore del passaggio per lo zero, l'impatto del circuito di carico sul carico viene ridotto di conseguenza, e anche l'interferenza di radiofrequenza generata nel circuito di controllo viene notevolmente ridotta.

4. La definizione di attraversamento zero:

Qui è necessario spiegare qual è l'attraversamento zero. Nella corrente alternata, l'attraversamento zero è il punto istantaneo in cui non è presente alcuna tensione, ovvero la giunzione tra il semiciclo positivo e il semiciclo negativo della forma d'onda CA. In ogni ciclo di corrente alternata, di solito ci saranno due passaggi per zero. E se la rete di alimentazione cambia nel punto istantaneo del passaggio per lo zero, non verranno generate interferenze elettriche. Il relè a stato solido CA (dotato di un circuito di controllo di attraversamento zero) sarà nello stato ON quando il terminale di ingresso è collegato al segnale di controllo e la tensione CA di uscita attraversa lo zero; viceversa, quando il segnale di controllo è spento, l'SSR si trova nello stato OFF fino al successivo passaggio per lo zero.
Inoltre, va sottolineato che l'attraversamento zero del relè a stato solido non significa in realtà zero volt della forma d'onda della tensione di alimentazione. La Figura 6.5 è una sezione dell'onda sinusoidale di tensione CA. In base alle caratteristiche del componente di commutazione CA, la tensione CA nella figura è divisa in tre regioni che corrispondono a tre stati del circuito di uscita dell'SSR. E U1 e U2 rappresentano rispettivamente la tensione di soglia e la tensione di saturazione del componente di commutazione.

  1) La regione Ⅰ è la regione morta ( regione di taglio, regione di taglio o regione di spegnimento), con un valore assoluto dell'intervallo di tensione di 0 ~ U1. E in questa zona, l'interruttore SSR non può essere attivato, anche se viene aggiunto un segnale di ingresso.

  2) La regione Ⅱ è la regione di risposta ( regione attiva, regione di taglio, regione di taglio o regione di accensione) con un valore assoluto dell'intervallo di tensione di U1 ~ U2. In questa zona, l'SSR si accende immediatamente, non appena viene aggiunto il segnale di ingresso, e la tensione di uscita aumenta all'aumentare della tensione di alimentazione.

  3) La regione Ⅲ è la regione di soppressione ( regione di saturazione) con un valore assoluto dell'intervallo di tensione maggiore di U2. In questa regione, l'elemento di commutazione (tiristore) è nello stato saturo. E la tensione di uscita del relè a stato solido non aumenta più all'aumentare della tensione di alimentazione, ma la corrente aumenta all'aumentare della tensione, che può essere considerata come uno stato di cortocircuito interno del circuito di uscita dello stato solido relè, ovvero il relè a stato solido si trova nello stato di accensione come interruttore elettronico.

La Figura 6.6 mostra la forma d' onda I / O del relè a stato solido che attraversa lo zero. E a causa della natura del tiristore, il relè a stato solido sarà nello stato on dopo che la tensione dei terminali di uscita ha raggiunto la tensione di soglia (o la tensione di trigger del circuito di trigger). Quindi il relè a stato solido si troverà nello stato on effettivo dopo aver raggiunto la tensione di saturazione e, allo stesso tempo, genererà una caduta di tensione allo stato onmolto bassa . Se il segnale di ingresso viene disattivato, il relè a stato solido verrà disattivato quando la corrente di carico scende al di sotto della corrente di mantenimento del tiristore o del successivo punto di commutazione CA (ovvero la prima volta che la corrente di carico passa attraverso lo zero dopo lo spegnimento del relè SSR ).