Относительно новые электроприборы – твердотельные реле (однофазные и трёхфазные) активно внедряются в производственной сфере. Нередко такого типа приборы используются и для бытовых хозяйственных нужд. Более технологичные и достаточно надёжные твердотельные электронные реле (ТЭР) показывают качественную работу на практике. Тем не менее, не исключаются случаи, когда требуется тестирование прибора на работоспособность и целостность. Отсюда естественный вопрос – как проверить твердотельное реле мультиметром, например, при подозрении на неисправность?
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Электронный переключатель – принцип действия
Для любых практических применений твердотельные реле следует рассматривать, прежде всего, как электронный переключатель. Соответственно, как любой иной коммутационный прибор, ТЭР применяется в схемах, где требуется управлять включением и последующим отключением питания от электрической нагрузки.
Поэтому нередко этот вид сетевых электрических коммутаторов связан с более распространёнными механическими устройствами:
- кнопочные выключатели,
- тумблеры,
- электромеханические реле (ЭМР) и т.п.
Отмеченные виды коммутаторов наделены механическими контактами, замыкающимися / размыкающимися физически, — вручную или посредством подачи напряжения на катушку электромагнита. Работоспособность таких устройств легко проверить на испытательном стенде обычным цифровым (или стрелочным) мультиметром.
По факту тестирования в выключенном состоянии импеданс между нормально разомкнутыми клеммами будет высоким (разомкнутая коммуникационная цепь). С другой стороны, в состоянии замкнутой коммуникационной цепи, когда прибор включен, импеданс будет низким (фактически короткое замыкание).
Отличительной чертой твердотельных реле от механических / электромеханических реле, однако, является то, что выход прибора не содержит подвижных механических частей, в принципе. Механику под переключение тока нагрузки заменяют два тиристора, включенных обратно параллельно.
Когда входной сигнал подается на ТЭР, относительно небольшой ток (около 150 мА) течёт через оптический изолятор (схема запуска в некоторых конструкциях) с последующим переходом на затвор тиристора с прямым смещением. Ток управления включает тиристор, открывая канал току нагрузки в течение половины цикла переменного тока.
Когда полярность сети переменного тока меняется, первый тиристор отключается, тогда как второй тиристор проводит ток нагрузки в течение следующей половины цикла переменного тока. Эта операция постоянно повторяется до момента, пока входной сигнал не снят с клемм твердотельного реле.
Преимущественные стороны твердотельных реле
Отсутствие движущихся частей внутри конструкции твердотельного электронного реле — вот явная выгода и преимущество, по сравнению с электромеханическими приборами. Отсутствие движущихся механических частей исключает такое понятие как «дребезг контактов» (искрения контактов) каждый раз, когда через реле подаётся ток в нагрузку.
Следовательно, срок службы типичного твердотельного электронного реле увеличивается на 50 — 500 операций, по сравнению с эквивалентом ЭМИ, в зависимости от условий применения и температурных градиентов. Кроме того, отсутствием движущихся частей гарантируется отсутствие акустического шума в моменты переключений.
Эта особенность делает твердотельные электронные реле привлекательными для инженерии, направленной на разработку панелей или оборудования под использование в жилых или коммерческих структурах. Однако отсутствие движущихся частей изменяет подход к тестированию – проверке приборов. Очевидно – проверить твердотельное реле мультиметром так же, как электромеханическое не получится.
Как проверить твердотельное реле мультиметром?
Мультиметр – прибор, которым фактически определяется импеданс в момент подачи небольшого уровня напряжения через щупы непосредственно в тестируемую цепь. Затем мультиметром измеряется ток, протекающий через щупы, с последующим вычислением сопротивления.
Теоретически всё достаточно просто. Через классическую формулу тоже:
R = U / I
Однако, как отмечалось выше по тексту, выход твердотельного электронного реле включается путём «отбора» небольшой части напряжения из сети переменного тока для подачи управляющего тока на затвор тиристоров.
Проще говоря, если сеть переменного тока не подключена к твердотельному реле, на выходе какой-либо потенциал отсутствует. Поскольку тех уровней напряжения и тока, что создаются мультиметром, недостаточно для включения тиристоров, выход твердотельного электронного реле останется в состоянии «отключено».
Как результат твердотельные электронные реле невозможно проверить, если рассчитывать на значительное изменение выходного импеданса в моменты включения твердотельного реле.
Поэтому эффективный способ стендовых испытаний твердотельного реле — это построение простой испытательной схемы, куда входит источник питания постоянного тока (батарея на 9 вольт). Также понадобится лампа накаливания мощностью 60 или 100 Вт.
Картинка выше демонстрирует базовую схему подключения, пригодную для проверки твердотельного реле постоянного тока. Когда на выход прибора подключается сеть переменного напряжения, лампа накаливания гореть не должна. Когда же кнопка К1 приводится в действие, источник постоянного напряжения активирует вход прибора, соответственно, выход включается, лампа накаливания загорается.
Аналогичная испытательная схема проверки пригодна для тестирования работоспособности твердотельного электронного реле на входе переменного тока. Достаточно лишь заменить источник постоянного тока подключением к сети переменного тока через К1, как показано на схеме ниже.
Как и в случае с выходом, вход не чувствителен к полярности. Однако эту схему допустимо использовать только в том случае, если напряжение сети меньше максимального номинального входного напряжения проверяемого устройства. Подача напряжения на вход, превышающего максимальное значение прибора, приведёт к повреждению.
Как проверить твердотельное реле на функциональность?
Первую схему проверки мультиметром твердотельного реле также допустимо применять для оценки функциональности выхода твердотельного прибора постоянного тока. Это можно сделать, применив второй источник питания для переключения выхода вместо сетевого импеданса.
Однако источник питания здесь должен иметь достаточное напряжение для включения лампы накаливания мощностью 40 Вт или 60 Вт. В большинстве случаев достаточно источника питания на 60 вольт постоянного тока, способного обеспечить нагрузку до 1А.
Кроме того, в отличие от выхода ТЭР переменного тока, выход ТЭР постоянного тока чувствителен к полярности. Клеммы «+» и «-» источника питания необходимо подключать к соответствующим клеммам «+» и «-» выхода.
Нагрузка лампой обеспечивает лёгкое визуальное подтверждение работы прибора, но также необходимо учитывать, что в некоторых случаях предпочтительно использовать другой тип нагрузки для стендовой проверки. В большинстве случаев это не проблема, пока не превышаются номинальные значения напряжения и тока ТЭР.
Однако с твердотельными приборами постоянного тока следует быть несколько осторожнее. Если решено использовать:
- электрический двигатель,
- вентиляционную установку,
- катушку электромагнита,
или любой другой тип индуктивной нагрузки, в таком случае подавляющий диод (1N4937RLG или аналогичный) необходимо установить обратно параллельно нагрузке. Этим предотвращается повреждение прибора потенциалом обратной ЭДС при обесточенной нагрузке.
При помощи информации: Crydom