يشرح مبدأ عمل مرحل الحالة الصلبة خصائص مرحل الحالة الصلبة

مرحل الحالة الصلبة (SSR) عبارة عن مفتاح عدم اتصال يتكون من دوائر إلكترونية دقيقة وأجهزة إلكترونية منفصلة وأجهزة طاقة إلكترونية. يتم تحقيق العزل بين محطة التحكم ومحطة التحميل بواسطة جهاز العزل. يستخدم مدخل مرحل الحالة الصلبة إشارة تحكم صغيرة لتوجيه حمل تيار كبير مباشرة.

1. ما هو مرحل الحالة الصلبة؟

مرحل الحالة الصلبة هو نوع جديد من أجهزة التبديل غير المتصلة التي تتكون بالكامل من مكونات إلكترونية صلبة. إنه يستخدم خصائص التبديل للمكونات الإلكترونية (مثل تبديل الترانزستورات، والثايرستور ثنائي الاتجاه، وما إلى ذلك) لتحقيق اتصال بدون تلامس وبدون شرارة. والغرض من ذلك هو كسر الدائرة، لذلك يطلق عليه أيضًا 'المفتاح اللاتلامسي'. مرحل الحالة الصلبة عبارة عن جهاز نشط بأربعة أطراف حيث يكون المحطتان عبارة عن محطات تحكم في الإدخال والأطراف الأخرى عبارة عن محطات تحكم في الإخراج. لديها كل من وظيفة محرك التضخيم ووظيفة العزل. إنها مناسبة لقيادة المحركات من نوع التبديل عالية الطاقة. لديها موثوقية أعلى من مرحلات كهرومغناطيسية ، ليس لها اتصال، عمر طويل وسرعة عالية. لديها القليل من التدخل في العالم الخارجي. يتم استخدامه على نطاق واسع.

ثانيا، هيكل ومبدأ تتابع الحالة الصلبة

إن مرحلات الحالة الصلبة شائعة الاستخدام هي تقريبًا جميع الأجهزة النشطة ذات الأربع أطراف، حيث يكون الطرفان هما محطات التحكم في الإدخال والأطراف الأخرى هي محطات التحكم في الإخراج. يظهر الهيكل الأساسي في الشكل التالي. غالبًا ما تستخدم أدوات التوصيل الضوئي في الأجهزة لتحقيق العزل الكهربائي بين المدخلات والمخرجات. تستخدم محطة التحكم في الإخراج خصائص التبديل لجهاز أشباه الموصلات مثل ترانزستور التبديل أو الثايرستور ثنائي الاتجاه لتحقيق غرض تشغيل وإيقاف دائرة التحكم الخارجية دون اتصال أو شرارة. لا يحتوي الجهاز بأكمله على أجزاء متحركة أو نقاط اتصال، ويمكنه تحقيق نفس الوظيفة كجهاز مشترك التتابع الكهرومغناطيسي.

يمكن تقسيم مرحلات الحالة الصلبة إلى نوعين، DC وAC، اعتمادًا على قطبية الخرج. يتم إدخال جهد التحكم في مرحل الحالة الصلبة DC (DC-SSR) من محطة الإدخال IN، وتقترن إشارة التحكم بدائرة الاستقبال من خلال أداة التوصيل الضوئي، ويتم تشغيل ترانزستور التبديل VT بعد تضخيمه. من الواضح أنه عندما يتم توصيل محطة الإخراج خارج مرحل الحالة الصلبة DC بدائرة الدائرة الخاضعة للتحكم، هناك أقطاب موجبة وسالبة. يختلف مبدأ الدائرة لمرحل الحالة الصلبة AC (AC-SSR) عن مبدأ مرحل الحالة الصلبة DC. يستخدم عنصر التحويل الخاص به الثايرستور ثنائي الاتجاه VS أو أي مفتاح تيار متردد آخر، لذلك لا تحتوي محطة الخرج OUT على أقطاب موجبة وسالبة، والتي يمكنها التحكم في دائرة التيار المتردد. على نحو متقطع.

نظرًا لاعتماد تقنية العزل الكهروضوئي الناضجة والموثوقة بين طرف الإدخال ونهاية الإخراج لمرحل الحالة الصلبة، يتم عزل التيار الضعيف للتحكم والجهد العالي المتحكم فيه كهربائيًا تمامًا، لذلك يمكن إضافة الإشارات الصادرة من مختلف الأجهزة الكهربائية الضعيفة مباشرة. على جانب التحكم في الإدخال لمرحل الحالة الصلبة، لا توجد حاجة إلى دوائر حماية إضافية.

ثالثا، خصائص مرحل الحالة الصلبة

مرحل الحالة الصلبة عبارة عن مفتاح إلكتروني غير متصل بوظيفة العزل. لا يوجد جزء اتصال ميكانيكي أثناء عملية التبديل. ولذلك، فإن مرحل الحالة الصلبة له نفس وظائف المرحل الكهرومغناطيسي، وله أيضًا توافق مع الدائرة المنطقية، ومقاومة الاهتزاز ومقاومة الصدمات الميكانيكية، وموضع التثبيت غير محدود. إنه يتميز بأداء جيد للرطوبة والعفن ومقاوم للتآكل، وأداء ممتاز في الحماية من الانفجارات ومنع تلوث الأوزون، وطاقة إدخال منخفضة، وحساسية عالية، وقوة تحكم منخفضة، وتوافق كهرومغناطيسي جيد، وضجيج منخفض وتردد عمل عالي.

(1) لا توجد أجزاء ميكانيكية داخل SSR، ويتم تعبئة الهيكل بطريقة التعبئة الكاملة. لذلك، يتمتع SSR بمزايا مقاومة الاهتزاز، ومقاومة التآكل، والعمر الطويل والموثوقية العالية، وعمر التبديل الخاص به يصل إلى 10.1 مليون مرة.

(2) انخفاض مستوى الضجيج: يعتمد AC SSR تقنية الزناد المتقاطع الصفري، وبالتالي يتم تقليل معدل ارتفاع الجهد dv/dt وقيمة معدل الارتفاع الحالي di/dt بشكل فعال على الخط، بحيث يكون لدى SSR القليل من التداخل مع التيار الكهربائي عند العمل لفترة طويلة. .

(3) وقت التبديل قصير، حوالي 10 مللي ثانية، ويمكن تطبيقه على التطبيقات عالية التردد.

(4) دائرة الإدخال ودائرة الإخراج معزولة بصريًا، ويكون جهد العزل 2500 فولت أو أكثر.

(5) استهلاك طاقة الإدخال منخفض جدًا، ومتوافق مع دوائر TTL وCOMS.

(6) يحتوي الإخراج على دائرة حماية.

(7) قدرة تحميل قوية.