スタティックリレーとは：働きとその応用

ソリッドステート リレー または静的リレーは1960年に最初に発売されました。名前が示すように、静的リレーの静的という用語は、このリレーに可動部分がないことを意味します。メカニカルリレーに比べて寿命が長く、応答速度も速いです。これらのリレーは、以下を含む半導体デバイスとして設計されています。 集積回路 、トランジスタ、小型マイクロプロセッサ、コンデンサなど。 リレーの種類 電気機械式リレーを介して以前に達成されていたほとんどすべての機能を置き換えます。この記事では、 静的リレー – アプリケーションの操作。

静的リレーとは何ですか?

可動部品のない電動スイッチは、静的リレーとして知られています。このタイプのリレーでは、磁気 & 電子回路 .これらのリレーは可動部品を使用してスイッチング動作を実行するため、静的リレーは電気機械式リレーと比較されます。ただし、どちらのリレーも、電気入力に基づいて開閉するスイッチを使用して電気回路を制御するために使用されます。

これらのタイプのリレーは、主に、電気機械式リレーが要素または可動部品を使用して実行するように、電子回路制御を使用して同様の機能を実行するように設計されています。静的リレーは、主にマイクロプロセッサ、アナログ固体回路、またはデジタル論理回路の設計に依存します。

静的リレーのブロック図

静的リレーのブロック図を以下に示します。このブロック図のスタティック リレー コンポーネントには、主に整流器、アンプ、o/p ユニット、リレー測定回路が含まれます。ここで、リレーの測定回路には、レベル検出器、論理ゲート、および振幅と位相などのコンパレータが含まれます。

上記のブロック図では、伝送線路は単純に変流器 (CT) または 潜在的な変圧器 (PT) 伝送線が CT/PT に入力を提供するようにします。

の出力 変流器 入力 AC 信号を DC 信号に整流する整流器への入力として与えられます。この直流信号はリレーの測長部に与えられます。

測定ユニットリレーは、レベル検出器全体で入力信号レベルを検出し、コンパレータ全体で信号の大きさと位相を評価して論理ゲート操作を実行することにより、静的リレーシステム内で必要な最も重要なアクションを実行します。

このリレーでは、振幅コンパレータと位相コンパレータの 2 種類のコンパレータが使用されています。振幅コンパレータの主な機能は入力信号の大きさを比較することですが、位相コンパレータは入力量の位相変動を比較するために使用されます。

リレー測定ユニット o/p は増幅器に与えられ、信号の大きさを増幅して o/p デバイスに送信します。したがって、この装置はトリップ コイルを強化して CB (サーキット ブレーカ) をトリップさせます。

アンプの操作には、リレーの測定ユニットと O/P デバイスに追加の DC 電源が必要です。したがって、これがこの静的リレーの主な欠点です。

静的リレーの動作原理

静的リレーの動作は、まず、変流器/電位変成器が送電線から入力電圧/電流信号を受け取り、それを整流器に渡します。その後、この整流器は交流信号を直流に変換し、リレーの測定部に与えます。

ここで、この測定ユニットは入力信号レベルを識別した後、測定ユニット内の使用可能なコンパレータで信号の大きさと位相を比較します。このコンパレータは、i/p 信号を比較して、信号に欠陥があるかどうかを確認します。その後、このアンプは信号の大きさを増幅し、それを o/p デバイスに送信してトリップ コイルを作動させ、サーキット ブレーカをトリップさせます。

静的リレーの種類

以下で説明するように、さまざまなタイプのスタティック リレーが利用可能です。

• 電子リレー。
• トランスデューサーリレー。
• トランジスタリレー。
• 整流ブリッジリレー。
• ガウス効果リレー。

電子リレー

電子リレーは、機械的動作なしで開閉することによって回路接点を操作するために使用される一種の電子スイッチです。そこで、この種の中継では、現在のキャリアパイロット中継方式を利用して伝送路を保護しています。このタイプのリレーでは、主に電子バルブが測定ユニットとして使用されます。

トランスデューサーリレー

トランスダクター リレーは、機械的に非常に単純な磁気アンプ リレーとしても知られていますが、電気的に少し複雑なものもあるため、信頼性は変わりません。それらの操作は、その特性が単に事前に決定され、検証されている固定コンポーネントにほとんど依存しているためです。したがって、電気機械式リレーと比較して、設計とテストが非常に簡単です。これらのリレーのメンテナンスは実質的に無視できます。

トランジスタリレー

トランジスタ リレーは、最も一般的に使用される静的リレーであり、このリレーのトランジスタは、電子バルブによって引き起こされる制限を克服するために三極管のように機能します。このリレーでは、増幅デバイスとスイッチングデバイスとしてトランジスタが使用されているため、あらゆる機能特性を達成するのに適しています。一般に、トランジスタ回路は、必要なリレー機能だけを実行することはできませんが、さまざまなリレー要件に適合するために必要な柔軟性も提供します。

整流ブリッジリレー

整流ブリッジリレーは、半導体ダイオードの開発により非常に有名です。この種のリレーには、有極可動鉄リレーと可動コイル、および 2 つの整流器ブリッジが含まれます。最も一般的なのは整流器ブリッジに基づくリレー コンパレータで、振幅コンパレータまたは位相コンパレータとして配置できます。

ガウス効果リレー

一部の金属や半導体は、ガウス効果リレーとして知られるリレーの磁場にさらされると、より低い温度で抵抗率が変化します。この効果は、主に深さと幅の比率に依存し、この比率内で増加すると増加します。この効果は、ビスマス、インジウム磁石、インジウム砒素など、室温でいくつかの金属で簡単に観察されます。このタイプのリレーは、回路と構造が単純なため、ホール効果リレーと比較して優れています。しかし、静的リレー内のガウス効果は、水晶のコストが高いため制限されています。したがって、分極電流は必要ありません & 出力は比較的高くなります。

静的リレーをマイクロコントローラに接続する方法

ソリッドステート リレーまたはスタティック リレーとマイクロコントローラーのような Arduino ボードとのインターフェイスを以下に示します。通常のリレーと SSR の主な違いは次のとおりです。通常のリレーは機械式ですが、SSR は機械式ではありません。このスタティック リレーは、オプトカプラのメカニズムを利用して高電力負荷を制御します。メカニカル リレーと同様に、これらのリレーは 2 つの回路間の電気的絶縁を提供するだけでなく、オプトアイソレータは 2 つの回路間のスイッチのように機能します。

静的リレーには、3V DC のような非常に低い DC 電圧でオンにできるなど、機械式リレーと比較していくつかの利点があります。これらのリレーは高電力負荷を制御し、そのスイッチング速度は機械式リレーと比較して高速です。リレー内部に機械部品がないため、スイッチング時に音は発生しません。

このインターフェースの主な目的は、室温を測定することであり、室温に基づいて AC をオン/オフします。そのために、基本的で低コストの湿度および温度センサーである DHT22 温度センサーが使用されます。

このインターフェースに必要なコンポーネントには、主に Crydom SSR、Arduino、DHT22 温度センサーなどが含まれます。以下に示すインターフェースに従って接続します。

このセンサーは、サーミスターと容量性湿度センサーを使用して周囲の温度を測定します。データピンにデジタル出力信号を提供します。このセンサーには 1 つの欠点があります。 2 秒ごとに新しいデータを取得できます。 DHT22 温度センサーは DHT11 センサーのアップグレードですが、この DHT22 センサーの湿度範囲は dht11 と比較してより正確です。

上記のインターフェースでは、ソリッドステート リレーは Arduino のデジタル ピンから直接動作します。このリレーは、他の回路を作動させるために 3 ～ 32 ボルトの DC を必要とします。出力側では、最大負荷を 240 ボルト AC と最大 40A の電流で簡単に接続できます。

Arduinoコード

次のコードを Arduino ボードにアップロードします。

#include “DHT.h”
#define DHTPIN 2 //DHT22 デジタル ピンから Arduino ピンへの接続
// 使用しているセンサーのコメントを外します i am using DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)、AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// DHT センサーを初期化します。
DHT dht(DHTPIN、DHTTYPE);
ボイドセットアップ() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(“DHT22 テスト!”);
pinMode(7、出力); //SSR切り替えON/OFF端子
dht.begin(); //センサー動作開始
}
ボイドループ() {
遅延(2000); // 2 秒の遅延
// 温度または湿度の読み取りには約 250 ミリ秒かかります!
// センサーの読み取り値も最大 2 秒「古い」場合があります (非常に遅いセンサーです)
// 温度を摂氏として読み取ります (デフォルト)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“温度: “);
Serial.print(t); //シリアルモニターに温度を表示
Serial.print(' *C ');
if(t<=22){ //温度が 22 未満 *C スイッチを切る AC(エアコン)
デジタル書き込み (7、低);
}
if(t>=23){ //温度が 22 を超える *C エアコン (エアコン) のスイッチ
デジタル書き込み (7、高);
}
}

上記の Arduino コードでは、DHT 温度センサーのライブラリが最初に含まれています。このライブラリは、特に DHT11、DHT21、DHT22 などのさまざまな温度センサーに有効であるため、これら 3 つのセンサーを同様のライブラリで利用できます。

ここでは、摂氏温度で AC をオン/オフします。室温が摂氏22度以下になるとリレーがオフになり、室温が上がるとリレーがオンになり、ACが自動的にオンになります。読み取りごとに、温度センサーが読み取り値を更新したかどうかを確認するために 2 秒の遅延があり、読み取り前と同じではありません。

ここでの主な欠点は、室温が摂氏 30 度に上昇するとリレーが熱くなることです。そのため、リレーと一緒にヒートシンクを取り付ける必要があります。

静的リレーと電磁リレー

静的リレーと電磁リレーの違いには、次のようなものがあります。

長所と短所

の 静的リレーの利点 以下のものが含まれます。

• これらのリレーは消費電力が非常に少ないです。
• このリレーは、非常に迅速な応答、高い信頼性、精度、および長寿命を提供し、耐衝撃性があります。
• 蓄熱トラブルを含まない
• このタイプのリレーは、感度を高める i/p 信号を増幅します。
• 不要なつまずきの可能性は少なくなります。
• これらのリレーは耐衝撃性に優れているため、地震の多い地域でも簡単に操作できます。
• メンテナンスが少なくて済みます。
• それは非常に速い応答時間です。
• これらのタイプのリレーは、衝撃や振動に対する耐性を備えています。
• それは非常に速いリセット時間を持っています。
• 非常に長期間稼働します
• 消費電力が非常に少なく、二次 DC 電源から電力を引き出します。

の 静的リレーの欠点 以下のものが含まれます。

• このリレーに使用されているコンポーネントは、帯電した物体間の予期しない電子の流れを意味する静電放電に非常に敏感です。したがって、静電気放電に影響を与えないように、コンポーネントには特別なメンテナンスが必要です。
• このリレーは高電圧サージの影響を受けやすいです。そのため、電圧スパイクによる損傷を避けるために予防措置を講じる必要があります。
• リレーの動作は、主に回路内で使用されるコンポーネントに依存します。
• このリレーは、過負荷容量が少なくなっています。
• 電磁リレーに比べて非常に高価です。
• このリレー構造は、単に周囲の干渉の影響を受けます。
• これらは過渡電圧に応答します。
• これらのリレーで使用されるダイオード、トランジスタなどの半導体デバイスの特性は、温度と経年変化によって変化します。
• これらのリレーの信頼性は、主に多数の小さなコンポーネントとその接続に依存します。
• これらのリレーは、電気機械式リレーと比較して、短時間の過負荷容量が少なくなります。
• このリレーの動作は、コンポーネントの経年劣化が原因で単純に影響を受ける可能性があります。
• このリレーの動作速度は、コンポーネントの機械的慣性によって制限されます。
• これらは商用目的には適用されません。

アプリケーション

の 静的リレーのアプリケーション 以下のものが含まれます。

• これらのリレーは、距離保護を備えた EHV-A.C 伝送線の超高速ベースの保護システムで広く使用されています。
• これらは、地絡および過電流保護システムでも使用されます。
• これらは、長距離および中程度の伝送保護に使用されます。
• 平行フィーダの保護に使用します。
• ユニットにバックアップの安全性を提供します。
• これらは、相互接続および T 接続された回線で使用されます。

したがって、これはすべてについてです 静的リレーの概要 – アプリケーションの操作。これらのリレーはソリッド ステート スイッチとも呼ばれ、デバイスの入力端子間に外部電圧が供給されると、オンとオフを切り替えて負荷を制御するために使用されます。これらのリレーは、MOSFET、トランジスタ、トライアックなどの固体半導体の電気的特性を利用して入出力スイッチング動作を実行する半導体デバイスです。電磁継電器とは何ですか？