Statik Röle Nedir : Çalışma ve Uygulamaları

katı hal röle veya statik röle ilk olarak 1960 yılında piyasaya sürüldü. Adından da anlaşılacağı gibi, statik röledeki statik terimi, bu rölenin içinde hareketli parça bulunmadığını ifade eder. Elektromekanik bir röle ile karşılaştırıldığında, bu rölenin ömrü daha uzundur ve tepki hızı daha hızlıdır. Bu röleler, aşağıdakileri içeren yarı iletken cihazlar olarak tasarlanmıştır. Entegre devreler , transistörler, küçük mikroişlemciler, kapasitörler vb. röle türleri Elektromekanik bir röle ile daha önce gerçekleştirilen hemen hemen tüm işlevleri değiştirin. Bu makalede, bir statik röle - uygulamalarla çalışma.

Statik Röle nedir?

Hareketli parçası olmayan elektrikle çalışan bir anahtar, statik röle olarak bilinir. Bu tip rölede, çıkış, manyetik & gibi sabit bileşenler aracılığıyla basitçe elde edilir. elektronik devreler . Statik röleler, elektromekanik tip rölelerle karşılaştırılır, çünkü bu röleler bir anahtarlama eylemi gerçekleştirmek için hareketli parçalar kullanır. Ancak her iki röle de elektrik girişine bağlı olarak açık veya kapalı bir anahtar kullanarak elektrik devrelerini kontrol etmek için kullanılır.

Bu tür röleler, esas olarak, bir elektromekanik rölenin elemanlar veya hareketli parçalar kullanarak gerçekleştirdiği gibi elektronik devre kontrolü kullanarak benzer işlevleri yerine getirmek için tasarlanmıştır. Statik bir röle, temel olarak mikroişlemcilerin, analog katı hal devrelerinin veya dijital mantık devrelerinin tasarımlarına bağlıdır.

Statik Röle Blok Şeması

Statik röle blok şeması aşağıda gösterilmiştir. Bu blok şemadaki statik röle bileşenleri esas olarak bir doğrultucu, yükseltici, o/p ünitesi ve röle ölçüm devresini içerir. Burada rölenin ölçüm devresi seviye dedektörleri, mantık geçidi ve genlik ve faz gibi karşılaştırıcıları içerir.

Yukarıdaki blok şemada, iletim hattı basitçe akım trafosuna (CT) bağlanır veya potansiyel transformatör (PT) böylece iletim hattı CT/PT'ye giriş sağlar.

çıktısı akım trafosu AC sinyalini DC sinyaline düzelten doğrultucuya bir giriş olarak verilir. Bu DC sinyali bir rölenin ölçüm birimine verilir.

Ölçüm birimi rölesi, seviye dedektörleri boyunca giriş sinyali seviyesini algılayarak ve mantık kapısı işlemlerini gerçekleştirmek için karşılaştırıcılar boyunca sinyalin büyüklüğünü ve fazını değerlendirerek statik röle sistemi içinde gerekli olan en önemli eylemi gerçekleştirir.

Bu rölede genlik ve faz karşılaştırıcıları olmak üzere iki çeşit karşılaştırıcı kullanılmaktadır. Genlik karşılaştırıcısının ana işlevi, giriş sinyalinin büyüklüğünü karşılaştırmaktır, oysa faz karşılaştırıcısı, giriş miktarının faz değişimini karşılaştırmak için kullanılır.

Röle ölçüm birimi o/p amplifikatöre verilir, böylece sinyalin büyüklüğünü yükseltir ve o/p cihazına iletir. Böylece bu cihaz, devre kesiciyi (devre kesici) açacak şekilde açma bobinini güçlendirecektir.

Amplifikatörün çalışması için rölenin ve o/p cihazının ölçüm birimi ekstra bir DC kaynağı gerektirir. Bu, bu statik rölenin ana dezavantajıdır.

Statik Röle Çalışma Prensibi

Statik rölenin çalışması, öncelikle akım trafosu/potansiyel trafosu, iletim hattından giriş gerilimi/akım sinyalini alır ve doğrultucuya verir. Daha sonra bu doğrultucu AC sinyalini DC'ye çevirir ve bu rölenin ölçüm birimine verilir.

Şimdi, bu ölçüm birimi giriş sinyali seviyesini tanımlar, ardından sinyalin büyüklüğünü ve fazını ölçüm birimindeki mevcut karşılaştırıcı ile karşılaştırır. Bu karşılaştırıcı, sinyalin kusurlu olup olmadığından emin olmak için i/p sinyalini karşılaştırır. Bundan sonra, bu amplifikatör sinyalin büyüklüğünü yükseltir ve devre kesiciyi açmak için açma bobinini etkinleştirmek için o/p cihazına iletir.

Statik Röle Tipleri

Aşağıda tartışılan farklı statik röle türleri mevcuttur.

• Elektronik röleler.
• Dönüştürücü röleleri.
• Transistör röleleri.
• Doğrultucu köprü röleleri.
• Gauss etkisi röleleri.

Elektronik Röle

Elektronik röle, devre kontaklarını herhangi bir mekanik işlem yapmadan açıp kapatarak çalıştırmak için kullanılan bir tür elektronik anahtardır. Dolayısıyla bu tip rölelerde iletim hattını korumak için akım taşıyıcı pilot aktarma yöntemi kullanılır. Bu röle tipinde elektronik valfler esas olarak ölçüm birimi olarak kullanılır.

Dönüştürücü Rölesi

Transdüktör Rölesi, mekanik olarak çok basit olan ve bazıları elektriksel olarak biraz karmaşık olsa da, bu onların güvenilirliğini değiştirmeyen manyetik amplifikatör rölesi olarak da bilinir. Çalışmaları çoğunlukla özellikleri önceden belirlenmiş ve doğrulanmış sabit bileşenlere bağlı olduğundan. Bu nedenle elektromekanik rölelere kıyasla tasarımı ve testi çok kolaydır. Bu rölelerin bakımı pratik olarak ihmal edilebilir.

Transistör Rölesi

Bir transistör rölesi, elektronik valflerin neden olduğu sınırlamaların üstesinden gelmek için bu röledeki transistörün bir triyot gibi çalıştığı en yaygın kullanılan statik röledir. Bu rölede, bir transistör, bir yükseltme cihazı ve herhangi bir işlevsel özelliği elde etmek için uygun hale getiren bir anahtarlama cihazı olarak kullanılır. Genel olarak transistör devreleri sadece gerekli röle fonksiyonlarını yerine getiremez, aynı zamanda farklı röle gereksinimlerine uyum sağlamak için gerekli esnekliği de sağlar.

Doğrultucu Köprü Röleleri

Doğrultucu köprü röleleri, yarı iletken diyot gelişimi nedeniyle çok ünlüdür. Bu tür bir röle, polarize hareketli demir röle ve hareketli bobin ve ayrıca iki doğrultucu köprü içerir. En yaygın olanı, genlik veya faz karşılaştırıcıları olarak düzenlenebilen doğrultucu köprülere dayalı röle karşılaştırıcılarıdır.

Gauss Etki Röleleri

Gauss etkisi rölesi olarak bilinen rölelerde bazı metaller ve yarı iletkenler manyetik alana maruz kaldıklarında daha düşük sıcaklıklarda dirençleri değişir. Bu etki esas olarak derinliğin genişliğe oranına bağlıdır ve bu oran içindeki artışla artar. Bu etki, oda sıcaklığındaki bizmut, İndiyum Manyeto, indiyum arsenit vb. gibi bazı metallerde basitçe gözlemlenir. Bu tip röle, daha basit devre ve yapı nedeniyle Hall Etkisi rölesine kıyasla daha iyidir. Ancak statik rölelerdeki gauss etkisi, kristalin yüksek maliyeti nedeniyle sınırlıdır. Bu nedenle, polarizasyon akımı gerekli değildir ve çıkış nispeten daha yüksektir.

Bir Mikrodenetleyiciye Statik Röle Nasıl Bağlanır

Bir katı hal rölesinin veya statik rölenin mikrodenetleyici benzeri bir Arduino kartı ile arayüzlenmesi aşağıda gösterilmiştir. Normal röleler ile SSR arasındaki temel fark; normal bir röle mekaniktir, oysa SSR mekanik değildir. Bu statik röle, yüksek güçlü yükleri kontrol etmek için bir optokuplör mekanizmasını kullanır. Mekanik rölelere benzer şekilde, bu röleler iki devre arasında basitçe elektriksel izolasyon sağlar ve bir optoizolatör iki devre arasında bir anahtar gibi çalışır.

Statik rölelerin, 3V DC gibi çok daha düşük dc voltaj ile AÇIK hale getirilebilmeleri gibi mekanik rölelere kıyasla bazı avantajları vardır. Bu röleler yüksek güçlü yükleri kontrol eder, anahtarlama hızı mekanik rölelere göre daha yüksektir. Anahtarlama esnasında röle içerisinde mekanik aksam olmadığından ses çıkarmaz.

Bu arabirimin ana amacı, oda sıcaklığını ölçmektir ve oda sıcaklığına bağlı olarak AC'yi AÇAR/KAPATACAKTIR. Bunun için temel ve düşük maliyetli bir nem ve sıcaklık sensörü olan DHT22 sıcaklık sensörü kullanılır.

Bu arabirimin gerekli bileşenleri esas olarak bir Crydom SSR, Arduino, DHT22 sıcaklık sensörü vb. içerir. Bağlantıları aşağıda verilen arabirime göre verin.

Bu sensör, çevre sıcaklığını ölçmek için bir termistör ve kapasitif nem sensörü kullanır. Veri pininde dijital çıkış sinyali sağlar. Bu sensörün bir dezavantajı vardır; sadece her iki saniyede bir ondan yeni veriler alabilirsiniz. DHT22 sıcaklık sensörü, DHT11 sensörünün bir yükseltmesidir ancak bu DHT22 sensörünün nem aralığı, dht11'e kıyasla daha hassastır.

Yukarıdaki arayüzde, katı hal rölesi doğrudan Arduino'nun dijital pinlerinden çalışır. Bu rölenin diğer devreyi aktif hale getirmek için 3 ila 32 volt dc'ye ihtiyacı vardır. Çıkış tarafında, 240 volt AC ve 40A'e kadar akım ile maksimum bir yük bağlayabilirsiniz.

Arduino Kodu

Aşağıdaki kodu Arduino kartına yükleyin.

#include “DHT.h”
#define DHTPIN 2 //DHT22 dijital pinden Arduino pinine bağlantı
// Kullanmakta olduğunuz sensörün yorumunu kaldırın DHT22 kullanıyorum
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// DHT sensörünü başlat.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
geçersiz kurulum() {
Seri.başla(9600);
Serial.println(“DHT22 testi!”);
pinMode(7, ÇIKIŞ); //SSR açma/kapama pini
dht.begin(); //Sensör işlemini başlat
}
boşluk döngüsü () {
gecikme(2000); ///2 saniye gecikme
// Sıcaklık veya nemin okunması yaklaşık 250 milisaniye sürer!
// Sensör okumaları 2 saniyeye kadar 'eski' olabilir (çok yavaş bir sensördür)
// Sıcaklığı Celsius olarak oku (varsayılan)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Sıcaklık: “);
Seri.baskı(t); //Seri monitörde sıcaklığı yazdır
Serial.print(” *C “);
if(t<=22){ //Sıcaklık 22'den düşük *C AC'yi kapatın(Klima)
digitalWrite(7, DÜŞÜK);
}
if(t>=23){ //Sıcaklık 22'den büyük *C AC'yi açın(Klima)
digitalWrite(7, YÜKSEK);
}
}

Yukarıdaki Arduino kodunda ilk olarak DHT sıcaklık sensörünün kütüphanesi yer almaktadır. Bu kütüphane özellikle DHT11, DHT21 & DHT22 gibi farklı sıcaklık sensörleri için geçerlidir, bu yüzden bu üç sensörü benzer bir kütüphane ile kullanabiliriz.

Burada AC, santigrat sıcaklıkta AÇILIR/KAPATILIR. Oda sıcaklığı 22 santigrat derecenin altında ise röle KAPALI, oda sıcaklığı yükselirse röle AÇILIR ve AC'yi otomatik olarak AÇAR. Her okuma arasında, sıcaklık sensörünün okuma öncesi ile aynı olmayan okumayı güncelleyip güncellemediğinden emin olmak için iki saniyelik bir gecikme vardır.

Buradaki ana dezavantaj, oda sıcaklığının 30 santigrat dereceye yükseldiğinde rölenin ısınmasıdır. Bu yüzden soğutucunun röle ile takılması gerekiyor.

Statik Röle Vs Elektromanyetik Röle

Statik röle ve elektromanyetik röle arasındaki fark aşağıdakileri içerir.

Avantajlar ve dezavantajlar

bu statik rölenin avantajları aşağıdakileri içerir.

• Bu röleler çok daha az güç tüketir.
• Bu röle çok hızlı tepki, yüksek güvenilirlik, doğruluk ve uzun ömür sağlar ve darbeye dayanıklıdır.
• Herhangi bir termal depolama sorunu içermez
• Bu tip röle, hassasiyetlerini artıran i/p sinyalini yükseltir.
• İstenmeyen açma şansı daha azdır.
• Bu röleler darbelere karşı maksimum dirence sahiptir, bu nedenle deprem bölgelerinde rahatlıkla çalışabilirler.
• Daha az bakım gerektirir.
• Çok hızlı tepki süresine sahiptir.
• Bu tip röleler şok ve titreşimlere karşı direnç sağlar.
• Çok hızlı resetlenme süresi vardır.
• Son derece uzun bir süre çalışır
• Çok daha az güç tüketir ve ikincil bir dc kaynağından güç çeker

bu statik rölelerin dezavantajları aşağıdakileri içerir.

• Bu rölede kullanılan bileşenler, yüklü nesneler arasında beklenmedik elektron akışları anlamına gelen elektrostatik boşalmalara son derece duyarlıdır. Bu nedenle, elektrostatik boşalmaları etkilememesi için bileşenlere özel bakım gereklidir.
• Bu röle yüksek gerilim dalgalanmalarından kolayca etkilenir. Bu nedenle, voltaj yükselmeleri sırasında zarar görmemesi için önlemler alınmalıdır.
• Rölenin çalışması esas olarak devrede kullanılan bileşenlere bağlıdır.
• Bu rölenin aşırı yükleme kapasitesi daha azdır.
• Elektromanyetik röle ile karşılaştırıldığında, bu röle son derece maliyetlidir.
• Bu röle yapısı basitçe çevredeki parazitten etkilenir.
• Bunlar voltaj geçişlerine duyarlıdır.
• Bu rölelerde kullanılan yarı iletken cihazların diyot, transistör vb. özellikleri sıcaklık ve yaşlanmaya bağlı olarak değişir.
• Bu rölelerin güvenilirliği esas olarak bir dizi küçük bileşene ve bunların bağlantılarına bağlıdır.
• Bu röleler, elektromekanik rölelere kıyasla daha az kısa süreli aşırı yük kapasitesine sahiptir.
• Bu rölenin çalışması, bileşenlerin eskimesi nedeniyle basitçe etkilenebilir.
• Bu röle çalışma hızı, bileşenin mekanik ataleti ile sınırlıdır.
• Bunlar ticari amaçlar için geçerli değildir.

Uygulamalar

bu statik röle uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• Bu röleler, mesafe korumalı EHV-A.C iletim hatlarının çok yüksek hız tabanlı koruma sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
• Bunlar ayrıca toprak arızası ve aşırı akım koruma sistemlerinde de kullanılır.
• Bunlar uzun ve orta iletim korumasında kullanılır.
• Paralel besleyicileri korumak için kullanılır.
• Üniteye yedek güvenlik sağlar.
• Bunlar birbirine bağlı ve T bağlantılı hatlarda kullanılır.

Böylece, tüm bunlar hakkında statik röleye genel bakış - uygulamalarla çalışma. Bu rölelere katı hal anahtarı da denir ve cihazın giriş terminalleri üzerinden dış gerilim beslemesi verildikten sonra AÇILIP KAPANMAK suretiyle yükü kontrol etmek için kullanılır. Bu röleler, giriş ve çıkış anahtarlama işlemlerini gerçekleştirmek için MOSFET, transistörler ve TRIAC gibi katı hal yarı iletken elektriksel özelliklerini kullanan yarı iletken cihazlardır. İşte size bir soru, elektromanyetik röle nedir?