ایزوله سازی در رله ی حالت جامد

در کنتاکتورها هیچ ارتباط الکتریکی بین مدار فرمان و قدرت وجود ندارد. در واقع با اعمال ولتاژ به بوبین، یک نیروی مغناطیسی ایجاد شده و باعث قطع و وصل کنتاکت های قدرت می شود. این خاصیت باعث ایجاد توانایی در انتخاب ولتاژ جدا گانه برای مدار فرمان و قدرت، بالا بردن ایمنی و … می شود.

در عناصر نیمه هادی مانند ترانزیستور و … بین قسمت کنترل و قدرت ارتباط الکتریکی مستقیم وجود دارد. این ارتباط می تواند مشکلات زیادی را هنگام سوئیچ بارها، بروز انواع خطا و یا استفاده در ولتاژهای مختلف ایجاد کند. برای رفع اشکالات ناشی از یکپارچه بودن مدار فرمان و قدرت در رله های حالت جامد از انواع مختلف ایزوله سازی استفاده می شود. با این کار می توان ارتباط الکتریکی بین دو مدار فرمان و قدرت را به صفر رساند. برای ایزوله سازی در رله های حالت جامد از انواع روش های هیبریدی، مغناطیسی و نورانی استفاده می شود.

هیبرید یا کوپل با رید رله  (Reed-Relay-Coupled):

در تصویر زیر مدار داخلی یک رله ی حالت جامد تک فاز از نوع هیبرید یا کوپل با رید رله را مشاهده می کنید. این رله از یک سیم پیچ کوچک و رله ی حساس به میدان مغناطیسی در بخش فرمان و یک ترایاک و مدار فعال کننده در بخش قدرت تشکیل شده است. طبق تصویر هیچ ارتباط الکتریکی بین دو قسمت فرمان و قدرت وجود ندارد. با اعمال ولتاژ مستقیم یا DC به مدار کنترل، یک میدان مغناطیسی ایجاد شده و باعث بسته شدن تیغه ی رید رله می شود. بسته شدن تیغه باعث وصل مدار فعال کننده و در نهایت روشن شدن ترایاک می شود. با قطع ولتاژ مدار فرمان، میدان مغناطیسی از بین رفته و پلاتین رید رله به حالت اول خود باز می گردد. با باز شدن تیغه، مدار فعال کننده و ترایاک خاموش خواهند شد.

رله ی حالت جامد یا ssr

کوپل با ترانسفورماتور (Transformer-Coupled):

در تصویر زیر مدار داخلی یک رله ی حالت جامد تک فاز با کوپل ترانسفورماتوری را مشاهده می کنید. در این رله از اولیه ی یک ترانسفورماتور کوچک در بخش فرمان و از ثانویه ی آن در تحریک ترایاک استفاده می شود. با این روش ارتباط الکتریکی بین دو قسمت فرمان و قدرت به یک ارتباط مغناطیسی تبدیل می شود.

ssr

در صورتی که ولتاژ فرمان رله از نوع متناوب باشد، آن را مستقیم به اولیه ی ترانسفورماتور متصل می کنیم. (منظور از مستقیم عدم یکسوسازی و یا تغییر در فرکانس می باشد. ممکن است مدارهایی جهت محدود کردن ولتاژ و جریان قبل از اتصال به اولیه ی ترانسفورماتور در نظر گرفته شده باشد.) از آن جایی که ولتاژ مستقیم توانایی ایجاد میدان مغناطیسی در ترانسفورماتور را ندارد، برای رله های DC از یک مبدل در بخش فرمان استفاده می شود. با این کار ولتاژ مستقیم به ولتاژ متناوب تبدیل و سپس به اولیه ی ترانسفورماتور اعمال می شود.

با برق دار شدن اولیه ی ترانسفورماتور و ایجاد میدان مغناطیسی، ولتاژ ثانویه تشکیل می شود. این ولتاژ در بخش مدار قدرت برای تحریک ترایاک استفاده خواهد شد. برای خاموش کردن رله کافی ست ولتاژ مدار فرمان را قطع کنیم. با این کار میدان مغناطیسی و به دنبال آن ولتاژ ثانویه از بین خواهد رفت.

کوپل نورانی (Photo-Coupled, Optically Coupled, Photo-Isolated):

در تصویر زیر مدار داخلی یک رله ی حالت جامد تک فاز با کوپل نورانی را مشاهده می کنید. در بخش فرمان این رله از یک منبع نور و در سمت قدرت آن از یک نیمه هادی وابسته به نور استفاده شده است. با این کار ارتباط الکتریکی بین دو قسمت فرمان و قدرت به یک ارتباط نوری تبدیل شده است.

Photo-Coupled, Optically Coupled, Photo-Isolated

ولتاژ فرمان این نوع رله معمولا مستقیم یا DC می باشد. با اعمال ولتاژ به بخش اولیه، یک دیود نورانی معمولی و یا مادون قرمز روشن خواهد شد. این نور باعث تحریک نیمه هادی سمت قدرت شده و در نهایت ترایاک روشن می شود. با قطع ولتاژ مدار فرمان، منبع نورانی خاموش و در نتیجه مدار قدرت نیز باز می شود.

این روش با نام های مختلفی مانند فتوکوپلر یا اپتوکوپلر (Optocoupler, Photocoupler) بسیار پر کاربرد بوده و در تجهیزات دیگر مانند انواع سنسور، PLC سی و … نیز جهت ایزوله سازی مدارها از یکدیگر استفاده می شود.

دوره ی تصویری کلیدهای فشار ضعیف