Свойства и характеристики ДСП

Среди материалов, применяемых для строительства и производства мебели, важное место занимает древесно-стружечная плита. Что такое ДСП, какие разновидности материала существуют, каковы области применения и уровень технологичности материала, как его использовать и чего от него ожидать? Ответы на эти вопросы даст обзор свойств и характеристик ДСП.

Что такое ДСП

Древесно-стружечная плита – это листовой материал, получаемый прессованием из мелких древесных стружек, которые скреплены между собой клеем. Идея создания такого композита появилась в 1918 году. Вначале было предложено изготавливать плиту из стружки с двухсторонней облицовкой фанерой. В последующие десятилетия технология изготовления дорабатывалась и совершенствовалась. Первый коммерческий завод по выпуску ДСП заработал в 1941 году в германском Бремене. Широкое распространение плит из древесных отходов началось после окончания войны.

Интерес к новому материалу объясняется несколькими причинами:

Благодаря массовому производству ДСП, количество безвозвратных потерь древесины при заготовке и переработке леса сократилось с 60 до 10 %, а строительство и мебельная промышленность получили удобный, технологичный и дешевый материал.

Виды ДСП

Есть несколько видов древесно-стружечной плиты:

1. Прессованная ДСП имеет достаточную прочность и применяется как конструкционный материал в строительстве и для производства мебели.

2. Ламинированная ДСП – это прессованная плита, облицованная слоистым покрытием из бумаги, пропитанной меламиноформальдегидными смолами. Ламинирование увеличивает поверхностную твердость и износостойкость плиты. На бумаге печатается узор, который служит декором. В процессе нанесения покрытия ему может придаваться текстура, усиливающая декоративные качества ламината.

3. Влагостойкая ДСП, предназначается для применения во влажных условиях. Ее устойчивость к влаге достигается внесением в состав связующего гидрофобных добавок.

4. Экструзионная (экструдированая) плита не обладает прочностью прессованной, поскольку уплотняется слабее, а стружка в ней располагается перпендикулярно плоскости плиты. Этот материал применяется для звукоизоляции.

Прессованная ламинированная и не ламинированная ДСП – самые распространенные и востребованные виды. Именно о них пойдет речь далее.

Прессованные плиты в свою очередь подразделяются по нескольким параметрам:

По прочности – на группы Р1 и Р2. Первая – это плиты общего назначения, вторая – материал для изготовления мебели и других применений внутри помещений.

По структуре – на обычные (О) и мелкоструктурные (М). Для ламинирования предпочтительны плиты группы М, поскольку на них лучше ложится облицовка.

По обработке поверхностей – на шлифованные (Ш) и нешлифованные (НШ).

По качеству поверхности – на I и II сорта, для каждого из которых в ГОСТе определен список допустимых дефектов и их количество.

По классу эмиссии – на классы Е0,5, Е1 и Е2. Они отличаются предельно допустимым содержанием формальдегида в материале и его выделением в воздух. Для применения внутри помещений допускаются только классы Е0,5 и Е1.

Как изготавливают ДСП

Для изготовления ДСП подходит неделовая древесина и почти любые древесные отходы, образующиеся при любой обработке, начиная с валки деревьев:

Производство состоит из нескольких этапов.

Подготовка сырья

Кусковые отходы измельчаются в щепу. Из щепы и крупных стружек изготавливаются стружки требуемых размеров: толщиной от 0,2 до 0,5 мм, длиной 5—40 мм, шириной до 10 мм.

Кругляк очищается от коры, режется на мерные отрезки, как правило, длиной 1 м, и после замачивания расщепляется вдоль волокон на мелкие фрагменты с последующим измельчением до нужной кондиции.

Плита имеет трехслойную структуру. Наружные слои изготавливаются из мелких стружек, а сердцевина – из более крупных. Поэтому масса стружки разделяется и та часть, что предназначается для внешних слоев, дополнительно измельчается. После сушки происходит сортировка. При помощи просеивания неподходящие фракции отделяются и перераспределяются, а слишком крупная стружка возвращается на измельчение.

Формовка и прессование

Подготовленная стружка смешивается с синтетической смолой, которая входит в состав ДСП в качестве связующего. Эта операция производится в специальной машине, где смола распыляется на мелкие капли и оседает на поверхности древесных частиц, «подвешенных» в потоке воздуха. Такой механизм позволяет покрыть клеем всю поверхность стружки и не допустить перерасхода смолы.

Осмоленная стружка поступает в дозатор, который выкладывает ее на ленточный транспортер или поддон, формируя слой заданной толщины. Последовательно укладываются три слоя, в соответствии с трехслойной структурой ДСП. Полученный «ковер» разделяется по длине на пакеты стандартного размера, и подается в вибропресс для предварительного уплотнения. После предварительного прессования получаются брикеты, способные выдержать перемещение в основной гидропресс.

Перед прессованием брикеты нагреваются до 75 о С с помощью СВЧ-излучения. В прессе на них воздействует температура 150—180 о С и температура 20—35 кгс/см 2 . Под действием давления материал уплотняется, а нагрев вызывает твердение связующего.

Полная готовность

После завершения прессования готовые листы ДСП охлаждаются потоками воздуха, затем укладываются в стопы и оставляются на несколько суток. За это время в материале постепенно выравнивается температура и снимаются внутренние напряжения.

До полной готовности материал проходит шлифовку поверхностей и раскрой на листы заданного формата. После этого они маркируются и упаковываются для отправки потребителю. При изготовлении мебельной или облицовочной плиты в технологическую цепочку добавляется этап ламинирования.

Стандартные размеры листа ДСП

Производство предлагает несколько стандартных размеров листа ДСП:

Последний формат в этом списке не предусмотрен российским ГОСТом, но некоторые иностранные компании поставляют ламинированные листы таких размеров. Толщина материала обычно соответствует принятым в мебельном производстве стандартам: 10, 16, 18, 22 и 25 мм.

Предельно допустимые отклонения размеров согласно ГОСТ 10632-2014:

По толщине, ммПо длине, ммПо ширине, мм
+/- 0,3 – для шлифованных+/- 0,5+/- 0,5
-0,3/+1,7 – для нешлифованных

Основные характеристики ДСП

Прочность и плотность ДСП

Прочность ДСП определяется ее принадлежностью к одной из двух групп – Р1 или Р2. Плиты Р2 имеют более высокую прочность на изгиб – 11 МПа против 10 МПа у группы Р1. Они почти в полтора раза более устойчивы к расслоению. Плотность листов обеих групп составляет 550 – 820 кг/м 3 .

Один из аспектов прочности – способность удерживать крепеж. Шуруп, закрученный в пласть плиты, выдерживает нагрузку на выдергивание от 3,5 до 5,5 кг на каждый миллиметр длины. При установке в торец предельное усилие меньше – 3,0—4,5 кг/мм.

ПоказательПлита P1Плиты P2
Плотность, кг/м 3550-820
Ударная вязкость, Дж/м 24000-8000
Твердость, МПа20-40
Удельное сопротивление выдергиванию шурупов, Н/мм, из пласти55-35
Удельное сопротивление выдергиванию шурупов, Н/мм, из кромки45-30

Влагостойкость ДСП

Устойчивость ДСП к влаге не регламентируется. Этот материал предназначен только для сухих условий. Хотя существуют его влагостойкие версии, которые производятся с добавлением гидрофобизатора.

Биологическая стойкость

Биологическая стойкость древесно-стружечных плит довольно высока. Их не повреждают насекомые, на них не приживается грибок. Плита может полностью разрушиться от влаги, но на ней не будет гнили.

Пожарная безопасность

При оценке пожарной опасности ДСП следует учитывать как древесину. Композит относится к той же группе горючести Г4, хотя загорается он и распространяет огонь не так охотно, как древесина.

Экологичность

ДСП достаточно безопасна для людей, но при ее использовании необходимо обращать внимание на класс эмиссии, который зависит от уровня выделения формальдегида в воздух. Материал класса Е2 нельзя использовать внутри жилых помещений, для этого предназначены плиты класса Е1. Для детских комнат, школ, детских садов, ясель, больниц следует применять плиты класса Е0,5, которые содержат очень небольшое количество формальдегида и их влияние на состав воздуха в помещении пренебрежимо мало.

Теплопроводность

Теплоизоляционные качества ДСП невелики, но их стоит учитывать при ее использовании в качестве обшивки стен, потолка или пола. Средняя теплопроводность плит – 0,15 Вт/(м∙К). При толщине 16 мм тепловое сопротивление обшивки в расчете на квадратный метр площади составит 0,1 (м 2 ∙К)/Вт. Для сравнения: стена из керамического кирпича толщиной 390 мм имеет тепловое сопротивление 2,22 (м 2 ∙К)/Вт, а слой минеральной ваты толщиной 100 мм – 0,78 (м 2 ∙К)/Вт. И все же, обшивка из ДСП, особенно вместе с воздушной прослойкой за ней может стать заметным дополнением к утеплению.

Паропроницаемость

Проницаемость для водяного пара – важная характеристика ДСП, если она используется во внешних ограждающих конструкциях. При проницаемости на уровне 0,13 мг/(м∙ч∙Па) материал не может служить паробарьером, а вот при обшивке снаружи хорошая паропроницаемость будет способствовать выведению влаги из стены.

Технологичность ДСП

По удобству и экономичности использования, ДСП очень сильно превосходит древесину. Этот параметр не имеет численного выражения, но можно привести несколько фактов, иллюстрирующих преимущество ДСП в этом отношении.

Минимум операций при изготовлении изделий

Для того, чтобы из древесно-стружечной плиты изготовить мебель или другую конструкцию, нужно выполнить несколько основных действий:

Во многих случаях засверловка как отдельная операция отсутствует. При использовании ламинированной плиты не требуется покраска с сопутствующей подготовкой, нужна лишь облицовка кромок, которая производится на специальных станках и не требует особых усилий.

Самая сложная операция при изготовлении мебели – вырезание деталей сложной криволинейной формы. Но количество таких деталей, как правило, невелико.

Сравним перечисленное с действиями, необходимыми для изделия из древесины:

Если требуются детали больших размеров, то добавляются операции склеивания щита из реек или сборка крупной детали из мелких, поскольку ширина деревянных досок обычно не превышает 300 мм. Таким способом изготавливаются столешницы и дверцы шкафов. И это лишь подготовка деталей, которые нужно соединить в изделие!

Простота сборочных операций

При монтаже фурнитуры на детали из ДСП часто не требуется засверловка под крепеж. Для дерева она требуется чаще, особенно для твердых пород. Сверлить ДСП легче, чем древесину. Плита из стружки мене требовательна к точности установки крепежа и фурнитуры. Все это снижает трудозатраты на производстве.

Стабильность изделий

Древесно-стружечная плита, в отличие от древесины, не меняет размеров при колебаниях влажности. Детали из нее не растрескаются в летнюю жару, их не покоробит, нигде не появится лишний зазор или полоска непрокрашенной поверхности, как это бывает с деревянными дверцами. При нормальной эксплуатации изделие из ДСП остается неизменным много лет.

ДСП: древесностружечные плиты

  1. Характеристики древесностружечных плит, особенности
  2. Размеры
  3. Технические характеристики ДСП
  4. Разновидности
  5. Преимущества и недостатки ДСП под финишную отделку
  6. Правила монтажа

ДСП плиты можно назвать универсальными, так как они применяются под финишную отделку любых поверхностей – стен, пола, потолка. Характеристики древесностружечных плит практически безупречны. Их производство осуществляется путем горячего прессования измельченной древесины или отходов, получаемых при деревообработке, на лесозаготовках и пр. Связующим веществом выступают синтетические смолы.

Характеристики древесностружечных плит, особенности

Поскольку исходным составляющим древесностружечных плит является древесина, они обладают рядом свойственных ей качеств. Сюда можно отнести тепло- и шумоизолирующие свойства, сравнительно небольшой вес.

ДСП хорошо обрабатываются столярным инструментом, легки в монтаже, требуемые навыки работы с ними минимальны.

Размеры

Плиты характерны стабильностью размеров, достаточной гибкостью, прочностью. Инертны к воздействию ультрафиолета, термоустойчивы.

Технические характеристики ДСП

По сортности ДСП выпускается трех видов – I и II сорта, третий же можно причислить к несортовке, используемой в строительных работах.

Классификация, виды ДСП

Евростандарты для древесностружечных плит значительно жестче, чем ГОСТ. Соответственно, ДСП европейских производителей более экологичны и безопасны (наличие формальдегида для П1 ограничено значением в 8%, для П2 – в 15%).

Видимый наружный слой может быть трех видов – мелко- и среднеструктурный, из крупной стружки. Крупностружечный выглядит довольно грубо, в связи с чем тоже применяется по большей части в строительстве или под шпонирование.

Выпускают плиты древесностружечные многослойные и однослойные. Различаются они тем, что в первых основная часть связующих смол усиливает внешние стороны ДСП, а во вторых равномерно распределены по всей толщине.

Средняя плотность древесностружечных листов составляет порядка 700-800 кг/м3. Многие ошибочно видят взаимосвязь между плотностью и прочностью.

В действительности на прочностные характеристики влияет только поверхностный слой ДСП – именно он является основным несущим элементом.

Разновидности

Собственная отделка поверхности ДСП:

В основном используют клеенные плиты с обычной водостойкостью. Но с некоторых пор на рынке появилась новая интересная разработка – производитель предложил покупателю шпунтованную водостойкую ДСП, содержащую в составе добавки из влагоустойчивых полимеров или парафиновой эмульсии.

Такие плиты имеют на своих кромках четырехстороннее шпунтование в виде двух гребней и двух пазов, что очень удобно для создания ровного и плотного соединения.

Преимущества и недостатки ДСП под финишную отделку

Большинство достоинств обусловлены гомогенностью (однородностью) структуры и тем, что основой производства является древесина.

Из производственных недостатков можно выделить тот факт, что листы проседают, не выдерживают высоких нагрузок на изгиб. Повышенная влажность деформирует прессованный материал. В составе присутствуют формальдегидные смолы.

Правила монтажа

В результате использования ДСП создается ровная поверхность, исключающая перепады и загибы. Работать с древесностружечными плитами можно без дополнительного оборудования и специальных навыков.

Небольшие затраты труда, времени и денег – хороший стимул для выбора ДСП в качестве основания под финишное покрытие.

Выбирая ДСП, доверьтесь своему обонянию. Некачественная, вредная для здоровья продукция, где превышено содержание формальдегида, издает явный химический запах.

Олифа или антисептик улучшают эксплуатационные характеристики плит древесностружечных П1 (марка П2 в здесь, естественно, неприменима). Рекомендуется обработать ими поверхность листов ДСП. Специальные пропитки, вроде антипирена, усиливают их пожарную безопасность.

При укладке ДСП на пол строительным уровнем устанавливается горизонталь брусьев. Лаги фиксируются на бетоне при помощи анкеров.

Из-за недостаточной прочности ДСП на изгиб, их располагают не дальше чем на 400 мм. Неровности, образовавшиеся в процессе установки лаг, компенсируются небольшими кусками фанеры или щепками.

Читайте также:  Отдельно стоящие ванны: плюсы и минусы

Перед началом монтажа основание утепляется. Под брусья укладывается пароизоляция. Для утепления все пространство между лагами заполняется утеплителем из пенопласта/пенополистирола. Если они уложены на деревянное основание, то используется пергамин. Для усиления звукоизоляции применяется слой строительного войлока.

При монтаже возле стен всегда оставляют зазор не меньше 10 мм, в который устанавливают клинья. Настилают полы из ДСП шлифованной стороной вверх. Шляпки крепежа, если не используется клей, стараются утопить в полу.

Из-за слабой прочности краев плит и предупреждения их крошения, подгоняют листы один к другому максимально плотно, прикладывая один к другому с расчетом того, чтобы шов приходился на лаги.

После полного выкладывания плит приступают к монтажу чистого пола. Тут выбор большой – от ламината до паркета.

Продукция от российских производителей ДСП соответствует ГОСТ 10632-2014 и европейским стандартам. По нему ведется постоянная работа для улучшения технических характеристик.

Уже сейчас за практичность, демократичную ценовую политику, легкость в обработке и безупречные характеристики древесностружечных плит им можно присудить 9 баллов из 10.

Древесно стружечные плиты (ДСП): описание, свойства

В последнее время многие производители мебели, отделочных и строительных материалов широко используют ДСП (древесно-стружечные плиты). Мы попробуем рассказать вам о конструктивных особенностях, преимуществах и недостатках древесно-стружечных плит.

Во 2 веке до н.э. в Китае была изобретена бумага — первый материал подобного типа, а спустя 20 веков появился первый станок для изготовления ДВП (древесно-волокнистых плит). ДВП была модернизирована в ДСП путем добавления казеинового клея. Прочность этого материала была выше, чем у всех ранее используемых.

На данный момент вместо казеинового клея используют карбамидоформальдегидные смолы, мочевино-формальдегидные, фенолформальдегидные и другие смолы. Смолы перемешивают с отходами предприятий по обработке древесины, лесопиления, изготовления фанеры (рейки, обапол, обрезки досок) и/или специально нарубленной щепой.

Все компоненты перемешиваются, затем формируется «ковер», который поступает на горячее прессование, в результате получают готовую плиту ДСП.

Преимущества ДСП:

Недостатки ДСП:

Классифицируют ДСП по различным признакам.

1. по содержанию формальдегида: плита Е1 и Е2. Е1 более экологичный материал (ниже показатель содержания формальдегида). Е2, например, запрещено для изготовления детской мебели;
2. по сорту: 1, 2, несортная плита. Для первого сорта допустимо выкрашивание (единичные сколы), небольшое количество включений коры и крупной стружки. Второй сорт может иметь выступы, углубления, смоляные или парафиновые пятна, сколы кромок и выкрашивание углов, дефекты шлифования (не более 10% от площади поверхности). Для несортной плиты характерно несоблюдение размеров, наличие больших трещин и сколов;
3. по виду наружного слоя: плиты с мелкоструктурной поверхностью, обычной поверхностью или наружным слоем из крупной стружки;
4. по виду обработки поверхности: плиты шлифованные и нешлифованные;
5. по влагостойкости: плиты с обычной и повышенной влагостойкостью. С целью повышения влагостойкости в процессе изготовления добавляют парафиновые эмульсии или парафин. Показателем влагостойкости является разбухание ДСП по толщине в течение 24 часов. Так обычная ДСП может разбухать на 22%, 33%, а ДСП с повышенной влагостойкостью на 15%;
6. по физико-механическим свойствам;
7. по огнестойкости: наличие или отсутствие в составе специального вещества — антипирена;
8. по плотности: плиты очень малой плотности (350-450 кг/м3), малой (450-650 кг/м3), средней (650-750 кг/м3), высокой (700-800 кг/м3);
9. по количеству слоев: однослойные, трехслойные и пятислойные.

Модификациями ДСП являются фанера, МДФ и ДВП, которые также широко используются в современном мире.

Трёхфазные твердотельные реле + основы применения приборов на практике

Главная страница » Трёхфазные твердотельные реле + основы применения приборов на практике

Твердотельные реле находят место в широком спектре применений для переключения электрических нагрузок, включая профессиональное оборудование, к примеру — системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Однако для лучшего понимания относительно того, как применять трёхфазные твердотельные реле и управлять, требуются отдельные сведения. В частности, сведения о разделении нагрузок на две основные категории: нагрев и управление движением.

Трёхфазные твердотельные реле (ТТР) – основы применения

Очевидно, что обозначенные применения (резистивный элемент / электродвигатель) далеко не всеобъемлющая группа, поскольку существует ряд других применений, выходящих за рамки указанных двух категорий. Например — системы освещения и распределения электроэнергии.

Однако большинство инженеров-проектировщиков, использующих трёхфазные твердотельные реле, применяют устройства именно к одному из двух указанных общих типов трёхфазных систем. Основное внимание, как показывает картинка ниже, уделяется резистивным элементам и электродвигателям.

Блок-схема упрощённого вида управляемыми приборами ТТР: слева – термически-резистивная нагрузка (ТРН); справа – моторная нагрузка; ТТР – трёхфазное твердотельное реле; Тн – нагрузочный ток; Нн – нагрузочное напряжение; У – управляющий сигнал

Несмотря на то, что каждое применение индивидуально и требует особой проверки, сосредоточение внимания на этих двух основных категориях позволяет обобщить характеристики. Также обобщаются последующие требования, предъявляемые к трёхфазным твердотельным реле, используемым для выполнения функций переключения.

Более того, ограничение внимания мощными системами, использующими трёхфазные сети для питания систем, охватывает некоторые из наиболее требовательных коммерческих и промышленных условий, в которых сегодня используются трёхфазные твердотельные реле.

Трёхфазные твердотельные реле – определение и описание

Исполнение устройства под три фазы, по сути, представлено отдельными однофазными реле, заключёнными в одном корпусе с общим входом. Соответственно, все три отдельных устройства питаются током одновременно.

Инженеры-электрики, кстати заметить, нередко используют три отдельных однофазных устройства для переключения питания на трёхфазной системе.

Обычно это делается по желанию или когда по тем или иным причинам не представляется возможным применение именно трёхфазного твердотельного реле.

Однако более распространённым и упрощённым подходом следует рассматривать использование трехфазного твердотельного реле для обеспечения функции переключения.

Такой подход упрощает электромонтаж и обычно уменьшает общую потребность в пространстве внутри конструкционной панели.

Пример целой сборки на основе ТТР с коммутацией на три фазы – своего рода интеллектуальный регулятор напряжения, построенный из десятка приборов, работающих совместно

Основными характеристиками твердотельных реле — однофазных или трёхфазных, являются:

Трёхфазные твердотельные реле предназначены для управления трёхфазными нагрузками переменного тока, которые в противном случае могли бы переключаться при помощи других – электромеханических, ртутных или иных контакторов.

Способы коммутации на трёхфазные твердотельные приборы

Для трехфазного резистивного нагрева обычно используются трёхфазные твердотельные реле с переходом через нуль. Эти версии устройств переключают питание нагрузки в точке пересечения нулевого напряжения каждой фазы, минимизируют пусковые токи.

Приборы статичного включения рекомендуются для переключения индуктивных нагрузок — электродвигателей, компрессоров, трансформаторов, где желательно включать три фазы одним моментом. Все приборы переменного тока (за исключением специальных версий, построенных с полевыми транзисторами) отключают выход при нулевом токе.

Отключение проходит независимо от того, управляются ли приборы нулевым напряжением или статичным включением. Таким образом, уменьшаются переходные процессы, вызванные открытием нагрузки посредством магнитного поля, которое сводится к нулю.

Пример радиаторной сборки под прибор ТТР на три фазы, предназначенной для рассеивания тепла, выделяемого схемой при максимальных токовых нагрузках

При включении твердотельного реле в трёхфазные схемы необходимо учитывать: рассеивание тепловой мощности прибора по причине потерь в выходных силовых полупроводниках. Этот момент нередко требует использования внешних радиаторов (теплоотводов) для поддержания допустимой рабочей температуры.

Электрические переходные процессы, передаваемые по линиям электропередач или создаваемые переключением реактивных нагрузок, могут потребовать дополнительной защиты от переходных процессов. Также приходится учитывать выбор включения нулевого или ненулевого напряжения в зависимости от типа нагрузки.

Стандарты безопасности для трёхфазных твердотельных реле

Наиболее распространённые номинальные категории относятся к применениям для резистивных нагрузок и электродвигателей. Основное различие между этими двумя номиналами заключается в токах.

Трёхфазные твердотельные реле для электродвигателей необходимо рассчитывать на работу, как с током заторможенного двигателя, так и с током полной нагрузки.

Таблица ниже показывает три наиболее распространённых стандарта под трёхфазные твердотельные реле для работы с электродвигателями.

Таблица стандартов ТТР под номинальные моторные нагрузки

СтандартыКлассификация
UL508Контроллер электродвигателя
IEC62314Моторная нагрузка, LC B
IEC 60947-4-2Контроллер электродвигателя, AC-53a

Стандарты, отмеченные таблицей, требуют, чтобы переключатели, предназначенные для управления нагрузкой электродвигателя, выдерживали токи полной нагрузки. В результате, конкретный прибор будет иметь разные номинальные значения тока для резистивных нагрузок или нагрузок двигателя.

По сути, номинальная резистивная нагрузка трёхфазного твердотельного реле снижается, когда имеет место применение к нагрузкам двигателя. Например, твердотельный прибор ТТР, способный выдерживать резистивный ток 50А, фактически рассчитывается как ТТР мощностью 17А, при использовании в системах управления электродвигателем.

Приборы ТТР для трехфазных асинхронных двигателей

Исторически наиболее распространенными устройствами, используемыми для переключения мощности на асинхронные двигатели, являются электромеханические реле и контакторы. Однако по мере роста спроса на улучшенные характеристики и надёжность работы, трёхфазные твердотельные реле находят всё большее применение.

Как и в случаях с резистивной нагрузкой, управление электродвигателем может быть выполнено при помощи:

  1. Трёх отдельных ТТР,
  2. Одного трёхфазного прибора.
  3. Двух (или одного сдвоенного) ТТР, если это позволяет спецификация.

Явными преимуществами твердотельных реле для управления трёхфазным асинхронным двигателем отмечаются:

Пуск и остановка мотора твердотельным прибором ТТР

Большинство применений трехфазных электродвигателей ограничиваются только функциями включения / выключения. Например, промышленный вентилятор обычно работает только в одном направлении, обеспечивая циркуляцию воздуха, поэтому мотор вентилятора достаточно только включать и выключать.

Компрессор — еще один пример, когда для правильной работы двигателя просто требуется подключение к трём фазам цепи питания переменного тока. Для таких применений обычно используется простое трёхфазное твердотельное реле, контактор или пускатель для подачи питания одновременно на все три обмотки статора мотора. Используется один входной сигнал управляющий контактором.

Варианты ТТР для реализации управления асинхронным двигателем с помощью монтируемых на панели приборов, дополненных охлаждающим радиатором

Коэффициент мощности для нагрузок асинхронных двигателей имеет довольно низкое значение ( Критерии выбора приборов для управления электродвигателями

Условия переходного тока также необходимо учитывать при выборе трёхфазных твердотельных реле для использования с электродвигателями. В зависимости от размера мотора и нагрузки, приложенной к статору, пусковой ток при первом включении может в 5-7 раз превышать нормальный рабочий ток.

Эта перегрузка, потенциально достигающая значения тока заторможенного ротора двигателя, будет постепенно уменьшаться до номинального значения тока полной нагрузки. Происходит это в течение нескольких циклов переменного тока по мере того, как электродвигатель начинает вращаться. Однако применяемое реле и соединения должны соответствовать перегрузкам, возникающим в процессе запуска.

Также необходимо учитывать возможность остановки электродвигателя при определённых условиях, когда линейный ток будет равен или больше тока заторможенного ротора. В этом случае необходимо использовать защиту от перегрузки по току, как твердотельного прибора ТТР, так и самого электродвигателя.

Для надежности и безопасности рекомендуется обеспечить защиту от переходных процессов для всех твердотельных реле, управляющих трёхфазными асинхронными моторами. Такая защита может быть доступна внутри прибора ТТР или применяться внешним модулем.

Чаще всего используются варисторы, хорошо рассеивающие мощность, но несколько медленно реагирующие на быстрые переходные процессы. Однако двунаправленные диодные ограничители бросков напряжения (TVS-диоды) обеспечивают оптимальные характеристики для быстрых переходных процессов, несмотря на более низкие показатели рассеяния мощности, чем у варисторов на основе окиси металла.

Видеоролик — использование прибора под термо-резистивную нагрузку

На виде, представленное ниже, демонстрируется практическое применение прибора, в частности, для управления термо-резистивной нагрузкой (электрическими нагревателями). Внедряя в схему трёхфазные твердотельные реле, можно эффективнее управлять электрическими ТЭН.

Как правило, современные схемные решения предполагают использование приборов совместно с цифровыми микроконтроллерами, что позволяет полностью автоматизировать процесс работы.

Как подключить частотный преобразователь к электродвигателю

Преобразователь частоты переменного тока уже много лет применяются при строительстве электромеханических приборов и агрегатов. Они позволяют модулировать частоту для того, чтобы регулировать скорость вращения вола электрического двигателя.

Частотники позволили подключать трёхфазный электрический двигатель к однофазной сети питания, при этом, не теряя мощности. При старинном типе подключения, через емкий конденсатор, большая часть мощности двигателя терялась, КПД существенно снижалось, обмотки электрического двигателя сильно перегревались.

Всех этих проблем удалось избежать, применением частотного преобразователя. При этом очень важно соблюдать правильное подключение частотного преобразователя к электрическому двигателю.

Некоторые особенности подключения любого частотника в связку с электрическим двигателем.

Во-первых

Из соображений безопасности эксплуатации прибора, при подключении частотника (или любого иного прибора) к сети питания, обязательно нужно устанавливать защитный автомат. Автомат устанавливается перед частотником.

При этом если частотный преобразователь подключается в сеть с трёхфазным напряжением, то установить необходимо автомат тоже трёхфазный, но с общим рычагом отключения.
Это позволит отключить питание от всех фаз одновременно, если хотя бы на одной фазе будет короткое замыкание или сильная перегрузка.

Если преобразователь частоты подключается в сеть с однофазным напряжением, то соответственно применяется автомат однофазный. Но при этом, в расчет берётся ток одной фазы, умноженный на три.

Читайте также:  Плитка на полу в спальне

При подключении трёхфазного автомата, его рабочий ток определяется током одной фазы.

Однозначно запрещено устанавливать защитный автомат в разрыв нулевого кабеля, как при однофазном подключении, так и при трёхфазном. Такое подключение только внешне выглядит идентичным (ошибочно понимать, что цепь одна и не важно, где её разрывать).
На самом деле, в случае разрыва фазовых кабелей, при срабатывании автомата, питание полностью отключается и на цепях прибора не будет фаз вовсе. Это безопасно. А при срабатывании автомата с разорванным нулём, работа прибора прекратиться. Но при этом, обмотки двигателя и цепи частотника останутся под напряжением, что является нарушением правил техники безопасности и опасно для человека.

Также, не при каких условиях не разрывается заземляющий кабель. Как и нулевой, они должны быть подключены к соответствующим шинам напрямую.

Во вторых

Следует подключить фазовые выходы частотного преобразователя к контактам электрического двигателя. При этом обмотки электрического двигателя следует подключить по принципу «треугольник» или «звезда». Тип выбирается исходя из напряжения, которое вырабатывает частотник. Как правило, к каждому инвертеру приложена инструкция, в которой подробно расписано, как соединяются обмотки двигателя для подключения конкретного частотника. Схема подключения частотного преобразователя к 3-х фазному двигателю также должна быть приведена в инструкции.

Обычно на корпусах двигателей приведены оба значения напряжения. Если частотник соответствует меньшему, то обмотки соединяются по принципу треугольника. В других случаях по принципу звезды. Схема подключения частотного преобразователя также должна быть приведена в паспорте частотника. Там же обычно приводятся и рекомендации по подключению.

В третьих

Практически к каждому преобразователю частоты в комплекте прилагается выносной пульт управления. Несмотря на то, что на самом корпусе частотника уже есть интерфейс для ввода данных управления и программирования, наличие выносного пульта управления является очень удобной опцией.

Пульт монтируется в месте, где удобнее всего с ним работать. В некоторых случаях, когда преобразователь частоты несколько уступает в пылевой защите и защите от влаги, сам частотник может быть установлен вдали от двигателя, а пульт управления рядом, для того, чтобы не бегать к шкафу управления и не регулировать обороты там.

Всё зависит от конкретных обстоятельств и требований производства.

Первый пуск и настройка преобразователя частоты

После подключения к преобразователю частоты пульта управления, следует рукоятку скорости вращения вала двигателя перевести в наименьшее положение. После этого нужно включить автомат, тем самым подать питание на частотник. Как правило, после включения питания должны загореться световые индикаторы на частотнике и, при наличии светодиодной панели, на ней должны отобразиться стартовые значения.

Принцип подключения цепей управления частотного преобразователя не является универсальным. Нужно соблюдать указания, указанные в инструкции к конкретному частотнику.

Для первого запуска двигателя потребуется нажать кратковременно клавишу пуска на частотнике. Как правило, эта кнопка запрограммирована на пуск двигателя по умолчанию на фабрике.

После пуска, вал двигателя должен начать медленно вращаться. Возможно, двигатель будет вращаться в противоположную сторону, отличную. От необходимой. Проблему можно решить программированием частотника на реверсное движение вала. Все современные модели преобразователей частоты поддерживают эту функцию. Можно воспользоваться и примитивным подключением фаз в другом порядке фаз. Хотя это долго и не рентабельно по затрате времени и сил электромонтёра.

Дальнейшая настройка предполагает выставления нужного значения оборотов двигателя. Нередко на частотника отображается не частота вращения вала двигателя, а частота питающего двигатель напряжения, выраженная в герцах. Тогда потребуется воспользоваться таблицей, для определения соответствующего значения частоты напряжения частоте вращения вала двигателя.

При монтаже и обслуживании, а также замене преобразователя частоты важно соблюдать ряд рекомендаций.

Подключение частотного преобразователя к электродвигателю осуществляется с применением кабелей, сечение которых соответствует тем характеристикам, которые указаны в паспорте частотника. Нарушение норм в меньшую сторону недопустимо. В большую сторону, может быть не целесообразно.

Прежде чем как подключить частотный преобразователь к электродвигателю, важно убедиться в соответствии условий, при которых будет работать преобразователь частоты. Фактически, условия должны соответствовать рекомендациям, приведённым в инструкции.

В каждом конкретном случае, подключение частотника может сопровождаться рядом обязательных условий. Чтобы узнать, как подключить частотник к 3 фазному двигателю схемы, которого есть в наличии. Сначала изучаются схемы. Если в них всё понятно, подключение выполняется при строго следовании инструкции. Если что-то не понятно, не следует выдумывать самостоятельно и полагаться на свою интуицию. Нужно связаться с поставщиком или производителем, для получения соответствующих указаний.

[wpfmb type=’warning’ theme=2]Лучше дождаться помощи специалиста, чем потом ремонтировать сломанную технику. Случай-то не будет гарантийным.[/wpfmb]

Твердотельные реле. Схемы подключения

Схемы подключения твердотельных реле

В этой статье обсудим схемы подключения твердотельными реле (ТТР), и способы управления ими.

Напоминаю, для тех кто не в курсе – что такое твердотельное реле и как оно работает – обратитесь к более старой моей статье О принципах работы твердотельных реле.

Схемы включения подобных реле не очень сложны, но, как и везде, есть свои особенности.

Твердотелки – надо ли их использовать?

Для начала рассмотрим также целесообразность применения таких реле. Например, реальный случай:

У нас на предприятии на одном станке стоят соленоидные клапаны с питанием 24VDC 2А. Эти два клапана соединены параллельно, и включаются-выключаются с частотой примерно 1 раз в секунду. Питание идёт через реле. И, несмотря на то, что номинальный ток реле 10А индуктивной нагрузки, приходилось менять его каждый месяц-два. Поставили мы твердотелку – и забыли, работает без шума и проблем уже два года.

Другой случай, когда такие реле не нужны:

Простейший контроллер температуры, точность поддержания не существенна. Нагрузка – ТЭНы, работают в воде круглосуточно. Чаще, чем раз в год, один из ТЭНов замыкает или коротит на корпус. Здесь большая вероятность того, что ТТР выгорит, так как они очень чувствительны к перегрузкам.

О перегрузках и защите твердотельных реле будет подробно сказано ниже, а в данном случае целесообразно применить обычный контактор, который прекрасно справляется с перегрузкой и стоит в 10 раз дешевле.

Поэтому, за модой гнаться не стоит, а лучше применить трезвый расчет. Расчет по току и по финансам.

Если кому-то придёт в голову, можно кнопкой звонка или герконом запускать двигатель мощностью 10 кВт! Но не так всё просто, подробности будут ниже.

Различия схем включения реле

По виду подключения твердотельные реле можно разделить на следующие категории:

По управлению (виду входного управляющего сигнала):

По виду коммутируемого тока

По количеству фаз

В любом случае, для выбора ТТР и его схемы включения нужно руководствоваться мануалами на данное реле.

Кстати, рекомендую мою статью про трехфазное и однофазное напряжение. Терминология и отличия разжеваны не пальцах)))

Схемы подключения твердотельных реле

Теперь рассмотрим подключение твердотельного реле подробнее.

Управление твердотельными реле схемотехнически такое же, как и у обычного реле. Ниже упрощенно показана схема включения реле переменного тока с сигналом управления 24В постоянного тока:

Схема включения твердотельного реле

Схема показана для реле, у которого управляющее напряжение постоянное, от 5 до 24 Вольт. Данное реле может коммутировать переменное напряжение до 240 Вольт, ток до 20 А.

С током не всё так просто, но об этом ниже.

Как работает схема. На вход (контакты 3 и 4, соблюдать полярность!) подается управляющее напряжение от источника 24В. Подается оно через цепь управления, которая представлена как НО контакт. Этим контактом может быть и обычное реле, и выход контроллера, и датчик с релейным выходом или транзисторным выходом типа PNP.

Про НО контакты и PNP выходы датчиков я подробно написал в этой статье. Очень рекомендую!

Ещё раз напоминаю –

НЗ – это закрытые (замкнутые) контакты, через которые в нормальном положении (без активации управляющим сигналом) течёт ток.

НО – это открытые (незамкнутые) контакты, через которые в нормальном положении (без активации управляющим сигналом) ток не течёт.

Условные выходные контакты ТТР также будут НО, т.к. без активации цепи управления нагрузка выключена.

Теперь подробнее по управлению твердотелками.

Схемы с управлением от транзистора

Здесь транзистор может быть выходом любого полупроводникового прибора – датчика приближения, контроллера, и т.п.

Управление транзистором PNP, НО реле

Скажу, что со схемами управления, которые я взял из фирменных инструкций, полная путаница. Можете сами разобраться, а я расскажу своё мнение.

Управление транзистором PNP, НО реле

Под “нормально открытым контактом” (читали, что это, ссылку я давал выше?) подразумевается, что без управляющего напряжения (на базе транзистора) твердотельное реле не пропускает ток. Напряжение между входными контактами 3 и 4 близко к нулю, реле выключено. При подаче входного управляющего напряжения на базу транзистора (например, +5В), транзистор открывается и плюс подается на вход 3. Реле открывается, нагрузка получает питание.

Управление транзистором NPN, НЗ реле

Управление транзистором NPN, НЗ реле

Когда транзистор закрыт (не активен), на управляющий вход твердотельного реле подается напряжение, нагрузка под напряжением.

Управление транзистором NPN, НО реле

Когда транзистор закрыт (не активен), на управляющий вход твердотельного реле подается напряжение, близкое к нулю, и нагрузка без напряжения.

Управление резистором

Плавно подходим к переменному току.

Управление переменным резистором

Не путать переменный ток и переменный резистор! В данном случае твердотельное реле фактически является диммером, который изменяет скважность выходного напряжения для нагрузки, которая приспособлена для этого. Такие реле – только с коммутацией переменного тока, и включаются/выключаются 100 раз в секунду.

Схема с фиксацией и управлением кнопками (защелка)

Управление твердотельным реле с фиксацией включения

Схема включения интересна тем, что можно включать – выключать нагрузку, используя только две кнопки – Пуск и Стоп. То есть, схема такая же, как и при использовании обычного реле. Точнее, магнитного пускателя. Важно, что управляющее напряжение равно напряжению питания нагрузки.

Схема нарисована тайваньскими инженерами, попробуем разобраться в ней.

Кстати, её же можно использовать для коммутации и переменного, и постоянного тока.

Схема работает таким образом. Исходно управляющее напряжение поступает на клемму 3 ТТР с источника питания через НЗ контакты кнопки Стоп. При нажатии кнопки Пуск (слева на схеме) напряжение с другого полюса источника поступает через НО контакты на клемму 4 ТТР. Реле включается, напряжение на клемме 1 появляется, и подается через резистор (вверху схемы) на клемму 4. Прошла доля секунды, кнопку Пуск можно отпускать, нагрузка питается до тех пор, пока не будет нажата кнопка Стоп.

Схемы включения трехфазных твердотельных реле

Трехфазное твердотельное реле, схемы подключения.

Тут источник трехфазного напряжения – справа по схемам, нагрузка – слева. Управляющее напряжение может быть любым (переменным или постоянным).

Кроме того, коммутация может быть как по двум фазам, так и по трём, это важно! Подробнее ниже.

Реверсивные твердотельные реле

Существуют также специальные трехфазные твердотельные реле для реверса двигателей, у которых два управляющих входа.

Пример включения трехфазного реле – на фото ниже:

Включение трехфазного твердотельного реле

Как видно, реле не совсем трехфазное, одна фаза подается на двигатель постоянно, что может стать причиной опасности.

На корпусе реле напечатана его схема включения, где всё понятно. Реле реверсивное, и у него два входа – Forward и Reverse (Вперёд/Назад). Для реверса фазы L1 и L2 меняются местами.

Важно – внутри реле нет блокировки от одновременного включения в обоих направлениях, и ее надо обеспечить аппаратно (блокировочные контакты кнопок/реле) и программно (если управление – от контроллера). Если это не предусмотреть, то вероятна ситуация, когда силовые выходы 1, 2, 3, 4 будут замкнуты накоротко 🙁 .

Выбор твердотельных реле, защита и особенности работы

Обычное реле и контактор без особых проблем выдерживают кратковременные перегрузки до 150 и даже 200% от номинала. Особенно, если не коммутировать нагрузку с таким током, а повышать ток после замыкания, и понижать перед размыканием.

Обычные контакты могут выдержать и кратковременный ток КЗ, если сработает защита с правильной уставкой тока. Просто, возможно, придётся потом контакты почистить.

Твердотельные реле от перегрузок страдают сильнее, за пол периода портятся безвозвратно, и контакты потом не почистить, из-за отсутствия таковых.

Это как в звукотехнике. Ламповая техника при перегрузках чувствует себя нормально, только слегка “потеет”, а транзисторы начинают жутко искажать сигнал и могут выйти из строя. За это до сих пор так ценятся ламповые усилители, за их мягкий, бархатный звук на предельных мощностях. Другое дело, что источников качественного сигнала сейчас практически нет, всё заполонил mp3 128kbps, и то в лучшем случае. Но это тема отдельной статьи…

Если при выборе контактора достаточно выбрать запас в 10-20% и защитить его обычным автоматом, то с твердотельными устройствами всё сложнее.

Поэтому для твердотельных реле рекомендуется для активной нагрузки (лампы, ТЭНы) запас по номинальному току в 2-4 раза. При пуске асинхронных двигателей из-за большого пускового тока запас по току нужно увеличить до 6-10 раз.

Читайте также:  Садовый вар: рецепт средства для сада своими руками, инструкция к применению

То есть, трехфазная твердотелка Fotek TSR-40AA-H на 40А, показанная на фото чуть выше, на своих 40 амперах работать вряд ли будет. Мощность двигателя, которую можно коммутировать в данном случае – от 2,2 кВт до 5 кВт. Причём двигатель 5 кВт (это около 10А) должен запускаться обязательно на холостом ходу, с минимальным пусковым моментом, а нагрузку к нему прикладывать можно после пуска и разгона.

Кстати, с индуктивной нагрузкой твердотельные реле могут вести себя неадекватно, у меня бывали проблемы. В случае высокоиндуктивных нагрузок (трансформаторы, катушки с магнитопроводами, электрические звонки, и т.п.) нужно параллельно нагрузке включать RC-цепь (снабберную цепь из последовательных резистора и конденсатора) для уменьшения влияния противо-ЭДС. Кроме того, эта цепь уменьшает общую индуктивность нагрузки, т.е. делает её более активной. И ТТР легче работать.

Напоследок – защита при КЗ

Производители рекомендуют использовать специальные предохранители для твердотельных приборов:

Такие предохранители стоят дорого (сравнимы со стоимостью самого твердотельного реле), поэтому в большинстве случаев можно использовать защитные автоматы класса В. Чем же они хороши и как они спасут наши твердотельные реле от выгорания при КЗ?

Напомню, в 99% везде встречаются автоматы класса С. Класс D ставят в качестве вводных рубильников и при больших пусковых токах (мощные двигатели, трансформаторы). А класс В – самый чувствительный, срабатывает раньше всех.

Кстати, гуру электрики и электропроводки, cs-cs.net, предлагает дома ставить автоматы только В класса. И некоторые производители – рекомендуют ставить В класс на электроплиты, водонагреватели – туда, где нет двигателей и пусковых токов.

Почему – поясню на графике.

Кривые отключения или токо-временные характеристики

Подробно про выбор защитного автомата рассказано в другой статье.

Но мы вернёмся к нашему трехфазному твердотельному реле Fotek TSR-40AA-H на 40А, про которое я писал выше. Чтобы его гарантированно защитить от КЗ, надо обязательно поставить вот такой автомат:

Автомат с характеристикой В6 (обведено красным)

Он мгновенно сработает при токе 20…30 Ампер и спасет твердотелку. А от перегруза надо будет поставить мотор-автомат на ток 4-6,3 А. И это всё будет питать двигатель на 2,2 кВт, лучше меньше. Либо ТЭН, тогда мотор-автомат не нужен.

Пишите в комментариях, у кого какой опыт по применению!

Полезные файлы, возможно, написано информативнее, чем у меня:

• Твердотельные реле Фотек / Твердотельные реле Фотек. Руководство пользователя. Рассмотрена вся линейка Fotek, даны рекомендации по применению и схемы включения., pdf, 757.78 kB, скачан: 3576 раз./
• Твердотельные реле – устройство и принцип работы / Подробно изложено, как устроены и работают твердотельные реле, приведены схемы включения, и т.п. Автор, отзовись!, pdf, 414.19 kB, скачан: 4038 раз./

Где купить твердотельные реле

Если вы живете в крупном городе, то лучше конечно поехать в ближайший магазин – и через час реле можно устанавливать. Но, например, у меня в Таганроге такие реле – только под заказ, и купить их можно только через фирмы в Ростове.

Поэтому, на сегодняшний день лучший вариант – покупать твердотельные реле в интернете, через АлиЭкспресс. Цены примерно те же, но минус в том, что доставка может быть около месяца.

Пишите в комментариях, у кого какие вопросы, отзывы и опыт по применению!

Твердотельное реле: виды, практическое применение, схемы подключения

Классические пускатели и контакторы постепенно уходят в прошлое. Их место в автомобильной электронике, бытовой технике и промышленной автоматике занимает твердотельное реле – полупроводниковое устройство, в котором отсутствуют какие-либо подвижные части.

Приборы имеют различные конструкции и схемы подключения, от которых зависят их сферы применения. Прежде чем использовать устройство, необходимо разобраться в его принципе действия, узнать об особенностях функционирования и подключения разных видов реле. Ответы на обозначенные вопросы подробно изложены в представленной статье.

Устройство твердотельного реле

Современные твердотельные реле (ТТР) представляют собой модульные полупроводниковые приборы, являющиеся силовыми электропереключателями.

Ключевые рабочие узлы этих устройств представлены симисторами, тиристорами или транзисторами. ТТР не имеют подвижных частей, чем отличаются от электромеханических реле.

Внутреннее устройство этих приборов может сильно различаться в зависимости типа регулируемой нагрузки и электрической схемы.

Простейшие твердотельные реле включают такие узлы:

Входной узел ТТР представляет собой первичную цепь с последовательно подключенным резистором. Предохранитель в эту цепь встраивается опционально. Задача узла входа – принятие управляющего сигнала и передача команды на коммутирующие нагрузку переключатели.

При переменном токе для разделения контролирующей и основной цепи применяют гальваническую развязку. От её устройства во многом зависит принцип работы реле. Ответственная за обработку входного сигнала триггерная цепь может включаться в узел оптической развязки или располагаться отдельно.

Защитный узел препятствует возникновению перегрузок и ошибок, ведь в случае поломки прибора может выйти из строя и подключенная техника.

Основное предназначение твердотельных реле – замыкание/размыкание электрической сети с помощью слабого управляющего сигнала. В отличие от электромеханических аналогов, они имеют более компактную форму и не производят в процессе работы характерных щелчков.

Принцип работы ТТР

Работа твердотельного реле довольно проста. Большинство ТТР предназначено для управления автоматикой в сетях 20-480 В.

При классическом исполнении в корпус прибора входит два контакта коммутируемой цепи и два управляющих провода. Их количество может изменяться при увеличении количества подключенных фаз. В зависимости от наличия напряжения в управляющей цепи, происходит включение или выключение основной нагрузки полупроводниковыми элементами.

Особенностью твердотельных реле является наличие небесконечного сопротивления. Если контакты в электромеханических устройствах полностью разъединяются, то в твердотельных отсутствие тока в цепи обеспечивается свойствами полупроводниковых материалов.

Поэтому при повышенных напряжениях возможно появление небольших токов утечки, которые могут негативно сказаться на работе подключенной техники.

Классификация твердотельных реле

Сферы применения реле разнообразны, поэтому и их конструктивные особенности могут сильно отличаться, в зависимости от потребностей конкретной автоматической схемы. Классифицируют ТТР по количеству подключенных фаз, виду рабочего тока, конструктивным особенностям и типу схемы управления.

По количеству подключенных фаз

Твердотельные реле используются как в составе домашних приборов, так и в промышленной автоматике с рабочим напряжением 380 В.

Поэтому эти полупроводниковые устройства, в зависимости от количества фаз, разделяются на:

Однофазные ТТР позволяют работать с токами 10-100 или 100-500 А. Их управление производится с помощью аналогового сигнала.

Трехфазные твердотельные реле способны пропускать ток в диапазоне 10-120 А. Их устройство предполагает реверсивный принцип функционирования, который обеспечивает надежность регуляции одновременно нескольких электрических цепей.

Часто трехфазные ТТР используются для обеспечения работы асинхронного двигателя. В его электросхему управления обязательно включаются быстрые предохранители из-за высоких пусковых токов.

По виду рабочего тока

Твердотельные реле нельзя настроить или перепрограммировать, поэтому они могут нормально работать только при определенном диапазоне электропараметров сети.

В зависимости от потребностей ТТР могут управляться электроцепями с двумя видами тока:

Аналогично можно классифицировать ТТР и по виду напряжения активной нагрузки. Большинство реле в бытовых приборах работают с переменными параметрами.

Устройства с постоянным управляющим током характеризуются высокой надежностью и используют для регуляции напряжение 3-32 В. Они выдерживают широкий диапазон температур (-30..+70°С) без значительного изменения характеристик.

Реле, регулирующиеся переменным током, имеют управляющее напряжение 3-32 В или 70-280 В. Они отличаются низкими электромагнитными помехами и высокой скоростью срабатывания.

По конструктивным особенностям

Твердотельные реле часто устанавливают в общий электрощит квартиры, поэтому многие модели имеют монтажную колодку для крепления на DIN-рейку.

Кроме того, существуют специальные радиаторы, располагающиеся между ТТР и опорной поверхностью. Они позволяют охлаждать прибор при высоких нагрузках, сохраняя его рабочие характеристики.

Между реле и радиатором рекомендуется наносить слой термопасты, который увеличивает площадь соприкосновения и увеличивает теплоотдачу. Существуют и ТТР, предназначенные для крепления к стене обычными шурупами.

По типу схемы управления

Не всегда принцип работы регулируемой реле техники требует его мгновенного срабатывания.

Поэтому производители разработали несколько схем управления ТТР, которые используются в различных сферах:

  1. Контроль «через ноль». Такой вариант управления твердотельным реле предполагает срабатывание только при значении напряжения, равном 0. Используется в устройствах с емкостной, резистивной (нагреватели) и слабой индуктивной (трансформаторы) нагрузкой.
  2. Мгновенное. Используется при необходимости резкого срабатывания реле при подаче управляющего сигнала.
  3. Фазовое. Предполагает регулирование выходного напряжения методом изменения параметров управляющего тока. Применяется для плавного изменения степени нагрева или освещения.

Твердотельные реле различаются и по многим другим, менее значимым, параметрам. Поэтому при покупке ТТР важно разобраться в схеме работы подключаемой техники, чтобы приобрести максимально соответствующее ей регулировочное устройство.

Обязательно должен быть предусмотрен запас мощности, потому что реле имеет эксплуатационный ресурс, который быстро расходуется при частых перегрузках.

Преимущества и недостатки ТТР

Твердотельные реле не зря вытесняют с рынка обычные пускатели и контакторы. Эти полупроводниковые приборы обладают множеством преимуществ перед электромеханическими аналогами, которые заставляют потребителей останавливать выбор именно на них.

К таким достоинствам относят:

  1. Низкое потребление электроэнергии (на 90% меньше).
  2. Компактные габариты, позволяющие монтировать устройства в ограниченном пространстве.
  3. Высокая скорость запуска и отключения
  4. Пониженная шумность работы, отсутствуют характерные для электромеханического реле щелчки.
  5. Не предполагается техническое обслуживание.
  6. Длительный срок службы благодаря ресурсу в сотни миллионов срабатываний.
  7. Благодаря широким возможностям по модификации электронных узлов, ТТР имеют расширенные сферы применения.
  8. Отсутствие электромагнитных помех при срабатывании.
  9. Исключается порча контактов вследствие их механического удара.
  10. Отсутствие прямого физического контакта между цепями управления и коммутации.
  11. Возможность регулирования нагрузки.
  12. Наличие в импульсных ТТР автоматических цепей, защищающих от перегрузок.
  13. Возможность использования во взрывоопасных средах.

Указанных преимуществ твердотельных реле не всегда достаточно для нормальной работы оборудования. Именно поэтому они ещё не полностью вытеснили электромеханические контакторы.

ТТР имеют и недостатки, которые не позволяют им использоваться во многих случаях.

К минусам относят:

  1. Невозможность работы большинства устройств с напряжениями свыше 0,5 кВ.
  2. Высокая стоимость.
  3. Чувствительность к высоким токам, особенно в пусковых цепях электродвигателей.
  4. Ограничения по использованию в условиях повышенной влажности.
  5. Критическое снижение рабочих характеристик при температурах ниже 30°С мороза и выше 70°С тепла.
  6. Компактный корпус приводит к избыточному нагреву устройства при стабильно высоких нагрузках, что требует применения специальных устройств пассивного или активного охлаждения.
  7. Возможность расплавления устройства от нагрева при коротком замыкании.
  8. Микротоки в закрытом состоянии реле могут быть критическими для работы оборудования. Например, подключенные в сеть люминесцентные лампы могут периодически вспыхивать.

Таким образом, твердотельные реле имеют определенные сферы применения. В цепях высоковольтного промышленного оборудования их использование резко ограничено из-за несовершенных физических свойств полупроводниковых материалов.

Однако в бытовой технике и автомобильной промышленности ТТР занимают прочные позиции за счет своих положительных свойств.

Возможные схемы подключений

Схемы подключения твердотельных реле могут быть самые разнообразные. Каждая электрическая цепь строится, исходя из особенностей подключаемой нагрузки. В схему могут добавляться дополнительные предохранители, контроллеры и регулирующие устройства.

Далее будут представлены наиболее простые и распространенные схемы подключения ТТР:

Нормально-открытая (разомкнутая) схема – реле, нагрузка в котором находится под напряжением при наличии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в отключенном состоянии при обесточенных входах 3 и 4.

Нормально-замкнутая схема – подразумевается реле, нагрузка в котором находится под напряжением при отсутствии управляющего сигнала. То есть подключенная техника оказывается в рабочем состоянии при обесточенных входах 3 и 4.

Существует схема подключения твердотельного реле, в которой управляющее и нагрузочное напряжение одинаково. Такой способ можно использовать одновременно для работы в сетях постоянного и переменного тока.

Трехфазные реле подключаются несколько по иным принципам. Контакты могут соединяться в вариантах «Звезда», «Треугольник» или «Звезда с нейтралью».

Реверсные твердотельные реле применяются в электродвигателях в соответствующем режиме. Они изготавливаются в трехфазном варианте и включают два контура управления.

Собирать электрические цепи с ТТР необходимо только после их предварительной прорисовки на бумаге, потому что неверно подключенные устройства могут выйти из строя из-за короткого замыкания.

Практическое применение устройств

Сфера использования твердотельных реле довольно обширна. Из-за высокой надежности и отсутствия потребности в регулярном обслуживании их часто устанавливают в труднодоступных местах оборудования.

Основными же сферами применения ТТР являются:

С увеличением автоматизации бытовой техники твердотельные реле приобретают все большее распространение, а развивающиеся полупроводниковые технологии постоянно открывают новые сферы их применения.

При желании, собрать твердотельное реле можно собственноручно. Подробная инструкция представлена в этой статье.

Выводы и полезное видео по теме

Представленные видеоролики помогут лучше понять работу твердотельных реле и ознакомиться со способами их подключения.

Практическая демонстрация работы простейшего твердотельного реле:

Разбор разновидностей и особенностей работы твердотельных реле:

Тестирование работы и степени нагрева ТТР:

Смонтировать электрическую цепь из твердотельного реле и датчика может практически каждый человек.

Однако планирование рабочей схемы требует базовых знаний в электротехнике, потому что неправильное подключение может привести к удару током или короткому замыканию. Зато в результате правильных действий можно получить массу полезных в быту приборов.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме подключения и применения твердотельных реле? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом использования таких устройств. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *