Qual é o princípio de funcionamento dos relés de estado sólido (2)

Qual é o princípio de funcionamento dos relés de estado sólido (2)

2. A função de cada componente:

A figura abaixo mostra os diagramas esquemáticos internos do tipo de gatilho de cruzamento zero AC-SSR (Figura 6.3)

R1 é um resistor limitador de corrente que limita a corrente do sinal de entrada e garante que o acoplador óptico não seja danificado. O LED é usado para exibir o estado de entrada do sinal de controle de entrada. O diodo  VD1 é usado para evitar que o acoplador óptico seja danificado quando os pólos positivo e negativo do sinal de entrada são invertidos. O optocoupler OPT isola eletricamente os circuitos de entrada e saída. O triodo M1 atua como um inversor e constitui o circuito de detecção de cruzamento zero com o tiristor SCRao mesmo tempo, e o estado operacional do tiristor SCR é determinado pelo transistor de detecção zero de tensão alternada M1. VD2 ~ VD4 formam a ponte retificadora de onda completa (ou ponte de diodo de onda completa) UR . Um pulso de disparo bidirecional para ligar o triac BCR pode ser obtido no SCR e no UR. R6 é um resistor de derivação usado para proteger o BCR. R7 e C1 formam uma rede de absorção de surtos para absorver a tensão de pico ou a corrente de surtos na rede elétrica, para evitar choques ou interferências no circuito de comutação. RTé um termistor que atua como um protetor de superaquecimento para impedir que os relés de estado sólido sejam danificados devido a temperaturas excessivas. O VDR é um varistor que atua como um dispositivo limitador de tensão que prende a tensão e absorve o excesso de corrente para proteger o relé de estado sólido quando o circuito de saída está em sobretensão.

3. O processo de trabalho:

O relé de estado sólido de cruzamento zero de CA tem as características de ser ligado quando a tensão cruzar zero e ser desligado quando a corrente de carga cruzar zero.

Quando o optoacoplador OPT é desligado (ou seja, o terminal de controle do OPT não possui sinal de entrada), M1 é saturado e ativado pela obtenção da corrente de base de R2 e, como resultado, a tensão de disparo do portão (UGT) do O tiristor SCR é preso a um potencial baixo e desligado. Consequentemente, o triac BCR está no estado desligado porque não há pulso de disparo no terminal de controle do portão R6. 
Quando um sinal de controle de entrada aplicado no terminal de entrada do relé de estado sólido, o fototransistor OPT é ativado (ou seja, o terminal de controle do OPT possui um sinal de entrada). Depois que a tensão da rede elétrica é dividida em tensão por R2 e R3, se a tensão no ponto A for maior que a tensão de cruzamento zero de M1 (ou seja, VA> VBE1), M1 estará no estado de condução saturado, e os tiristores SCR e BCR estarão no estado desligado. Se a tensão no ponto A for menor que a tensão de cruzamento zero de M1 (ou seja, VA <VBE1), M1 estará no estado de corte e o SCR será acionado para conduzir, e então o pulso de disparo de "R5 → UR → SCR → UR → R6 "(ou a direção oposta) é obtida no polo de controle do BCR para ativar o BCR e, finalmente, a carga será conectada à rede elétrica CA.
Através do processo acima, pode-se entender que M1 é usado como um detector de tensão CA para ligar o relé de estado sólido quando a tensão de carga cruza zero e desligar o relé de estado sólido quando a corrente de carga cruza zero. E, devido à função do detector de cruzamento zero, o impacto do circuito de carga na carga é correspondentemente reduzido e a interferência de radiofrequência gerada no circuito de controle também é bastante reduzida.

4. A definição de cruzamento zero:

Aqui é necessário explicar o que é o cruzamento de zero. Na corrente alternada, o cruzamento de zero é o ponto instantâneo no qual não há tensão presente, ou seja, a junção entre o meio ciclo positivo e o meio ciclo negativo da forma de onda CA. Em cada ciclo de corrente alternada, geralmente haverá duas passagens de zero. E se a rede elétrica alternar no ponto instantâneo do cruzamento zero, nenhuma interferência elétrica será gerada. O relé de estado sólido CA (equipado com um circuito de controle de cruzamento de zero) estará no estado LIGADO quando o terminal de entrada estiver conectado ao sinal de controle e a tensão CA de saída cruzar zero; por outro lado, quando o sinal de controle é desligado, o SSR fica no estado OFF até o próximo cruzamento de zero.
Além disso, deve-se salientar que o cruzamento zero do relé de estado sólido não significa, na verdade, zero volts da forma de onda da tensão da fonte de alimentação. A Figura 6.5 é uma seção da onda senoidal de tensão CA. De acordo com as características do componente de comutação CA, a tensão CA na figura é dividida em três regiões que correspondem a três estados do circuito de saída do SSR. E U1 e U2 representam, respectivamente, a tensão limitee a tensão de saturação do componente de comutação.

  1) Região Ⅰ é a região morta ( região de corte, região de corte ou região de desligamento), com um valor absoluto da faixa de tensão de 0 ~ U1. E nesta zona, o comutador SSR não pode ser ligado, mesmo que um sinal de entrada seja adicionado.

  2) Região Ⅱ é a região de resposta ( região ativa, região de corte, região de corte ou região de ativação) com um valor absoluto da faixa de tensão de U1 a U2. Nesta zona, o SSR é imediatamente ativado, assim que o sinal de entrada é adicionado, e a tensão de saída aumenta à medida que a tensão de alimentação aumenta.

  3) Região Ⅲ é a região de supressão ( região de saturação) com um valor absoluto da faixa de tensão maior que U2. Nesta região, o elemento de comutação (tiristor) está no estado saturado. E a tensão de saída do relé de estado sólido não aumenta mais com o aumento da tensão da fonte de alimentação, mas a corrente aumenta com o aumento da tensão, que pode ser considerada como um estado de curto-circuito interno do circuito de saída do estado sólido relé, ou seja, o relé de estado sólido está no estado de ligado como um interruptor eletrônico.

A Figura 6.6 mostra a forma de onda de E / S do relé de estado sólido com cruzamento zero. E, devido à natureza do tiristor, o relé de estado sólido estará no estado ligado após a tensão dos terminais de saída atingir a tensão limite (ou a tensão de disparo do circuito de disparo). Então o relé de estado sólido estará no estado real após atingir a tensão de saturação e, ao mesmo tempo, gerar uma queda de tensão no estado muito baixa . Se o sinal de entrada for desligado, o relé de estado sólido será desligado quando a corrente de carga cair abaixo da corrente de retenção do tiristor ou no próximo ponto de comutação CA (ou seja, a primeira vez que a corrente de carga passa por zero após o relé SSR ser desligado )