Relais statiques (SSR) remplacent les interrupteurs électromagnétiques tels que les relais. Ils ont été introduits pour atténuer les inconvénients inhérents aux relais de contact à usage général (relais électromagnétiques).
Les relais statiques sont disponibles pour les systèmes CC et CA.
Sur la base du type de commutation de sortie, il existe deux principaux types de relais statiques, passage à zéro, ainsi que croisement aléatoire. Dans cet article, discutons de la relais statiques de passage par zéro comprendre leur fonctionnement et comment les utiliser.
Qu'est-ce qu'un relais statique à passage par zéro ?
Un relais statique de passage par zéro est un relais statique permettant de contrôler un appareil CA qui s'allume lorsque la tension de charge est proche ou égale à zéro. Comme tous les autres relais statiques, les relais statiques à passage par zéro n'ont pas non plus de contacts mécaniques et sont purement construits autour de composants semi-conducteurs.
Avant de plonger dans plus de détails, discutons de ce que passage à zéro signifie et pourquoi il est important pour certaines charges.
Importance du passage à zéro
Dans les applications pratiques telles que les environnements industriels, nous rencontrons deux principaux types de charges : résistif ainsi que inductif. Les équipements qui ont des bobines tels que les moteurs et les transformateurs sont des charges inductives et les appareils tels que les radiateurs, les ampoules à incandescence sont résistifs.
Étant donné que nous commutons une source CA, il n'y a aucune garantie à quel point de la forme d'onde le commutateur s'allumera. Par conséquent, la tension de charge peut être de 0 V à 345 V crête pour un système 230 V lorsqu'il est sous tension.
Cette synchronisation peut causer des problèmes dans l'équipement alimenté. Par exemple, les charges résistives telles que les éléments chauffants doivent être alimentées de préférence en 0 V et augmentées progressivement pour réduire les risques d'endommager l'élément chauffant.
Si non, le courant d'appel peut brûler l'élément. Étant donné que la tension est alternative, nous avons seulement besoin de contrôler avec précision le point auquel l'interrupteur s'allume.
Le point où la forme d'onde sinusoïdale AC est à 0 V (où la forme d'onde change de direction) est appelé le point de passage à zéro. Et c'est le moment idéal pour allumer l'appareil.
Fonctionnalité SSR de passage à zéro
Lorsque le signal de commande est appliqué, la sortie n'est pas immédiatement activée.
Au lieu de cela, il observe la forme d'onde et attend la fin du demi-cycle en cours. Lorsque le demi-cycle actuel est terminé et que la tension atteint 0 V (le point de passage par zéro), la sortie est connectée à la charge.
Cela permet à la charge de suivre la forme d'onde de tension. Si la charge est une ampoule à incandescence, l'augmentation progressive de la tension de charge à partir de 0V permet au filament de chauffer et d'augmenter sa résistance. Cela garantit une durée de vie utile plus longue de l'ampoule.
Quelle est la différence entre la croix zéro et la croix aléatoire ?
Lorsque le signal de commande est appliqué, les dispositifs de passage par zéro attendent la fin du demi-cycle en cours avant d'activer la sortie. Cela garantit toujours que la charge reçoit une forme d'onde sinusoïdale propre pour fonctionner.
Les dispositifs croisés aléatoires sont activés immédiatement. Cela peut provoquer des courants d'appel importants dans l'équipement et peut l'endommager. Si l'appareil contrôlé est sensible aux pointes de tension élevées, une commutation croisée aléatoire peut les endommager très facilement.
De plus, un dispositif de passage à zéro ne s'éteint pas immédiatement lorsque le signal de commande est supprimé. Semblables à l'allumage, ils restent conducteurs jusqu'à la fin du demi-cycle en cours.
Relais à croisement zéro et relais non-croisés
Mis à part leur différence principale dans le moment de la commutation, les relais de passage par zéro et non de passage à zéro sont presque identiques les uns aux autres. Les relais de passage à zéro ont quelques composants supplémentaires dans leurs circuits pour permettre la détection de passage à zéro.
Les relais croisés zéro sont plus adaptés à la commutation de circuits résistifs, tandis que les relais croisés aléatoires sont les relais les plus adaptés pour contrôler les charges inductives telles que les moteurs et les ventilateurs.
Pour les applications avancées telles que contrôle d'angle de phase/contrôle de phase, des relais croisés aléatoires sont utilisés en raison de leurs caractéristiques d'activation instantanée.
Les relais statiques à passage par zéro ont également des pertes de commutation très faibles. Cela permet l'utilisation de composants avec des cotes inférieures, ce qui signifie que les relais statiques croisés zéro peuvent être moins chers que les relais relais statiques croisés aléatoires. Pour gérer les courants d'appel élevés et
Circuit de relais à semi-conducteurs à passage par zéro
Un circuit de relais statique à passage par zéro typique à 4 bornes a le circuit suivant à l'intérieur de son boîtier. Le schéma ci-dessous montre également une charge de 600 W (un élément chauffant) et une source de 120 V connectées.
Lorsque le microcontrôleur envoie un niveau logique HAUT au relais statique, la LED à l'intérieur de l'opto-isolateur est allumée. L'opto-isolateur MOC3041 contient un détecteur de passage à zéro intégré. La LED allume le circuit du détecteur de passage à zéro.
Le circuit de passage par zéro attend que le demi-cycle en cours soit terminé. Au point de passage à zéro, il envoie un signal de déclenchement pour activer le phototriac à l'intérieur de l'opto-isolateur.
Cela fait que le phototriac à l'intérieur du commence à conduire de la broche 6 à la broche 4. Cette impulsion active le triac externe à haute puissance qui commence alors à fournir du courant à la charge connectée.
La diode D1 protège l'inversion de polarité des dommages au relais. La résistance R3 est en place pour attacher la broche de porte de l'essai à MT1 pour s'assurer que le triac s'éteint complètement.
Conclusion
Dans cet article, nous avons discuté des relais statiques à passage par zéro et de leur principe de fonctionnement. Bien qu'ils soient supérieurs à leurs homologues à relais de contact, il convient de mentionner qu'il existe des cas où les relais de contact traditionnels pourraient être un meilleur choix.
Par conséquent, l'analyse du type de charge, de la tension de charge maximale, des valeurs de courant moyen et de surtension attendues sera certainement utile pour sélectionner un relais/relais adapté à votre application.
