Apa Prinsip Kerja Relay Solid-State (2)

Apa Prinsip Kerja Relay Solid-State (2)

2. Fungsi Setiap Komponen:

Gambar di bawah ini adalah diagram skematik internal tipe pemicu zero-crossing AC-SSR (Gambar 6.3)

R1 adalah resistor pembatas arus yang membatasi arus sinyal input dan memastikan bahwa optocoupler tidak rusak. LED digunakan untuk menampilkan status input sinyal kontrol input. The diode  VD1 digunakan untuk mencegah optocoupler tidak rusak ketika positif dan kutub negatif dari sinyal input yang terbalik. OPT optocoupler secara elektrik mengisolasi sirkuit input dan output. Triode M1 bertindak sebagai inverter, dan merupakan rangkaian deteksi zero-crossing dengan thyristor SCRpada saat yang sama, dan kondisi operasi thyristor SCR ditentukan oleh transistor deteksi-nol-tegangan M1. VD2 ~ VD4 membentuk jembatan penyearah gelombang penuh (atau jembatan dioda gelombang penuh) UR . Pulsa pemicu dua arah untuk menyalakan triac BCR dapat diperoleh dari SCR dan UR. R6 adalah resistor shunt yang digunakan untuk melindungi BCR. R7 dan C1 membentuk jaringan penyerap lonjakan untuk menyerap tegangan lonjakan atau arus lonjakan pada daya utama untuk mencegah guncangan atau gangguan pada rangkaian switching. RTadalah termistor yang bertindak sebagai pelindung panas berlebih untuk mencegah relay solid state tidak rusak karena suhu yang berlebihan. VDR adalah varistor yang bertindak sebagai perangkat pembatas tegangan yang menjepit tegangan dan menyerap arus berlebih untuk melindungi relai keadaan padat saat sirkuit keluaran kelebihan tegangan.

3. Proses Bekerja:

Relai keadaan padat AC nol-penyeberangan memiliki karakteristik dihidupkan ketika tegangan melintasi nol dan dimatikan saat arus beban melintasi nol.

Ketika OPT-coupler OPT dimatikan (yaitu terminal kontrol OPT tidak memiliki sinyal input), M1 jenuh dan dihidupkan dengan memperoleh arus basis dari R2, dan sebagai hasilnya, tegangan pemicu gerbang (UGT) dari thyristor SCR dijepit ke potensial rendah dan dimatikan. Akibatnya, triac BCR dalam keadaan mati karena tidak ada pulsa pemicu pada terminal kontrol gerbang R6. 
Ketika sinyal kontrol input diterapkan pada terminal input relai keadaan-padat, fototransistor OPT dihidupkan (yaitu terminal kontrol OPT memiliki sinyal input). Setelah tegangan sumber daya dibagi dengan R2 dan R3, jika tegangan pada titik A lebih besar dari tegangan nol-persimpangan M1 (yaitu VA> VBE1), M1 akan berada dalam kondisi konduksi jenuh., dan kedua thyristor SCR dan BCR akan dalam keadaan mati. Jika tegangan pada titik A kurang dari tegangan nol-persimpangan M1 (yaitu VA <VBE1), M1 akan berada dalam keadaan terputus, dan SCR akan dipicu untuk melakukan, dan kemudian pulsa pemicu dari "R5 → UR → SCR → UR → R6 "arah (atau arah yang berlawanan) diperoleh pada kutub kontrol BCR untuk mengaktifkan BCR, dan akhirnya beban akan dihubungkan ke sumber listrik AC.
Melalui proses di atas, dapat dipahami bahwa M1 digunakan sebagai pendeteksi tegangan AC untuk menyalakan relai keadaan padat ketika tegangan beban melintasi nol dan mematikan relai keadaan padat saat arus beban melintasi nol. Dan karena fungsi detektor zero-crossing, dampak sirkuit beban pada beban juga berkurang, dan interferensi frekuensi radio yang dihasilkan dalam loop kontrol juga sangat berkurang.

4. Definisi Zero-Crossing:

Di sini perlu dijelaskan apa itu zero crossing. Dalam arus bolak-balik, zero-crossing adalah titik sesaat di mana tidak ada tegangan, yaitu persimpangan antara setengah siklus positif dan setengah siklus negatif dari bentuk gelombang AC. Dalam setiap siklus arus bolak-balik, biasanya akan ada dua persimpangan nol. Dan jika kabel daya beralih pada titik nol persimpangan, tidak ada gangguan listrik yang dihasilkan. Relay solid-state AC (dilengkapi dengan rangkaian kontrol zero-crossing) akan dalam keadaan ON ketika terminal input terhubung ke sinyal kontrol dan tegangan AC output melintasi nol; sebaliknya, ketika sinyal kontrol dimatikan, SSR berada dalam keadaan OFF hingga nol persimpangan berikutnya.
Selain itu, harus ditunjukkan bahwa penyeberangan nol pada relai keadaan padat tidak benar-benar berarti nol volt dari bentuk gelombang tegangan catu daya. Gambar 6.5 adalah bagian dari gelombang sinus tegangan AC. Menurut karakteristik komponen switching AC, tegangan AC pada gambar dibagi menjadi tiga wilayah yang sesuai dengan tiga keadaan rangkaian output SSR. Dan U1 dan U2 masing-masing mewakili tegangan ambang dan tegangan saturasi dari komponen switching.

  1) Wilayah Ⅰ adalah Wilayah Mati ( Wilayah Cut-Off, Wilayah Cut Out, atau Wilayah Mati), dengan nilai absolut rentang tegangan 0 ~ U1. Dan di zona ini, sakelar SSR tidak dapat dihidupkan, bahkan jika sinyal input ditambahkan.

  2) Wilayah Ⅱ adalah Wilayah Respons ( Wilayah Aktif, Wilayah Cut-On, Wilayah Cut In, atau Wilayah Nyala) dengan nilai absolut rentang tegangan U1 ~ U2. Di zona ini, SSR segera dihidupkan, segera setelah sinyal input ditambahkan, dan tegangan output meningkat ketika tegangan suplai meningkat.

  3) Wilayah Ⅲ adalah Wilayah Supresi (Wilayah Saturasi) dengan nilai absolut rentang tegangan lebih besar dari U2. Di wilayah ini, elemen switching (thyristor) berada dalam keadaan jenuh. Dan tegangan output dari relai keadaan-padat tidak akan lagi meningkat dengan meningkatnya tegangan catu daya, tetapi arus meningkat dengan meningkatnya tegangan, yang dapat dianggap sebagai keadaan hubung singkat internal dari sirkuit keluaran dari keadaan-padat relai, yaitu relai kondisi-padat berada dalam kondisi Nyalakan sebagai sakelar elektronik.

Gambar 6.6 menunjukkan bentuk gelombang I / O dari relai keadaan-nol-persimpangan. Dan karena sifat thyristor, relay solid-state akan dalam keadaan on setelah tegangan terminal output mencapai tegangan ambang (atau tegangan pemicu dari sirkuit pemicu). Kemudian relai keadaan-padat akan berada dalam keadaan aktif aktual setelah mencapai tegangan saturasi, dan pada saat yang sama, menghasilkan penurunan tegangan keadaan sangat rendah . Jika sinyal input dimatikan, relai keadaan padat akan dimatikan ketika arus beban turun di bawah arus holding thyristor atau titik pergantian AC berikutnya (yaitu saat pertama kali arus beban melewati nol setelah relai SSR dimatikan ).