정적 계전기란 무엇인가 : 작동 및 응용

솔리드 스테이트 계전기 또는 정적 계전기는 1960년에 처음 출시되었습니다. 이름에서 알 수 있듯이 정적 계전기의 정적이라는 용어는 이 계전기에 움직이는 부품이 없음을 의미합니다. 전기기계식 계전기에 비해 수명이 길고 응답속도가 빠릅니다. 이 계전기는 다음을 포함하는 반도체 장치로 설계되었습니다. 집적 회로 , 트랜지스터, 소형 마이크로프로세서, 커패시터 등 릴레이의 종류 전기 기계 릴레이를 통해 이전에 수행되었던 거의 모든 기능을 대체합니다. 이 문서에서는 정적 릴레이 – 응용 프로그램 작업.

정적 릴레이 란 무엇입니까?

움직이는 부분이 없는 전기적으로 작동되는 스위치를 정적 릴레이라고 합니다. 이 유형의 릴레이에서 출력은 자기 및 전자 회로 . 정적 릴레이는 움직이는 부품을 사용하여 스위칭 동작을 수행하기 때문에 전기 기계식 릴레이와 비교됩니다. 그러나 두 릴레이 모두 전기 입력에 따라 열리거나 닫히는 스위치를 사용하여 전기 회로를 제어하는 ​​데 사용됩니다.

이러한 유형의 계전기는 주로 전자 기계 계전기가 요소 또는 가동 부품을 사용하여 수행하는 것과 같이 전자 회로 제어를 사용하여 유사한 기능을 수행하도록 설계되었습니다. 정적 계전기는 주로 마이크로프로세서, 아날로그 반도체 회로 또는 디지털 논리 회로의 설계에 의존합니다.

정적 릴레이 블록 다이어그램

정적 릴레이 블록 다이어그램은 다음과 같습니다. 이 블록 다이어그램의 정적 릴레이 구성 요소는 주로 정류기, 증폭기, o/p 장치 및 릴레이 측정 회로를 포함합니다. 여기서 계전기의 측정회로는 레벨검출기, 논리게이트, 진폭과 위상과 같은 비교기를 포함한다.

위의 블록 다이어그램에서 전송 라인은 단순히 변류기(CT)에 연결되거나 전위 변압기 (PT) 전송 라인이 CT/PT에 입력을 제공하도록 합니다.

의 출력 변류기 입력 AC 신호를 DC 신호로 정류하는 정류기에 대한 입력으로 제공됩니다. 이 DC 신호는 릴레이의 측정 장치에 제공됩니다.

측정 유닛 릴레이는 레벨 검출기 전체에 걸쳐 입력 신호 레벨을 감지하고 비교기 전체에서 신호의 크기 및 위상을 평가하여 로직 게이트 동작을 수행함으로써 정적 릴레이 시스템 내에서 필요한 가장 중요한 작업을 수행합니다.

이 계전기에서는 두 종류의 비교기가 진폭 및 위상 비교기를 사용합니다. 진폭 비교기의 주요 기능은 입력 신호의 크기를 비교하는 것이고 위상 비교기는 입력 양의 위상 변화를 비교하는 데 사용됩니다.

릴레이 측정 단위 o/p는 신호의 크기를 증폭하여 o/p 장치로 전송하도록 증폭기에 제공됩니다. 따라서 이 장치는 트립 코일을 강화하여 CB(회로 차단기)를 트립합니다.

증폭기 작동을 위해 릴레이 및 o/p 장치의 측정 장치에는 추가 DC 공급이 필요합니다. 이것이 이 정적 릴레이의 주요 단점입니다.

정적 릴레이 작동 원리

정적 계전기의 작동은 먼저 변류기/전위 변압기가 전송 라인에서 입력 전압/전류 신호를 수신하고 이를 정류기로 전달하는 것입니다. 그 후 이 정류기는 AC 신호를 DC로 변경하여 릴레이의 측정 장치에 제공합니다.

이제 이 측정 장치는 입력 신호 레벨을 식별하고 측정 장치에서 사용 가능한 비교기로 신호의 크기와 위상을 비교합니다. 이 비교기는 i/p 신호를 비교하여 신호에 결함이 있는지 여부를 확인합니다. 그 후, 이 증폭기는 신호의 크기를 증폭하고 이를 o/p 장치로 전송하여 트립 코일을 활성화하여 회로 차단기를 트립합니다.

정적 릴레이 유형

아래에서 설명하는 다양한 유형의 정적 릴레이를 사용할 수 있습니다.

• 전자 릴레이.
• 변환기 릴레이.
• 트랜지스터 릴레이.
• 정류기 브리지 릴레이.
• 가우스 효과 릴레이.

전자 릴레이

전자 계전기는 기계적 작용 없이 개폐하여 회로 접점을 작동시키는 데 사용되는 전자 스위치의 일종입니다. 따라서 이러한 유형의 중계기에서는 현재의 캐리어 파일럿 중계 방식을 사용하여 전송선로를 보호합니다. 이러한 유형의 릴레이에서 전자 밸브는 주로 측정 단위로 사용됩니다.

변환기 릴레이

트랜스덕터 릴레이는 기계적으로 매우 간단한 자기 증폭기 릴레이라고도 하며 일부는 전기적으로 약간 복잡할 수 있으므로 신뢰성이 변경되지 않습니다. 그들의 작동은 주로 단순히 미리 결정되고 검증된 특성을 가진 고정 부품에 의존하기 때문입니다. 따라서 전기 기계 계전기에 비해 설계 및 테스트가 매우 쉽습니다. 이러한 릴레이의 유지 관리는 실질적으로 무시할 수 있습니다.

트랜지스터 릴레이

트랜지스터 릴레이는 전자 밸브로 인한 한계를 극복하기 위해 이 릴레이의 트랜지스터가 3극관처럼 작동하는 가장 일반적으로 사용되는 정적 릴레이입니다. 이 계전기에서 트랜지스터는 증폭소자 및 스위칭소자로 사용되어 어떠한 기능적 특성도 얻기에 적합합니다. 일반적으로 트랜지스터 회로는 필요한 릴레이 기능만 수행할 수 없을 뿐만 아니라 다양한 릴레이 요구 사항에 맞게 필요한 유연성을 제공합니다.

정류기 브리지 릴레이

정류기 브리지 릴레이는 반도체 다이오드 개발로 인해 매우 유명합니다. 이러한 종류의 릴레이에는 극성 무빙 아이언 릴레이 및 무빙 코일과 2개의 정류기 브리지가 포함됩니다. 가장 일반적인 것은 정류기 브리지를 기반으로 하는 릴레이 비교기이며 진폭 또는 위상 비교기로 배열될 수 있습니다.

가우스 효과 릴레이

일부 금속 및 반도체 저항은 가우스 효과 계전기로 알려진 계전기의 자기장에 노출되면 더 낮은 온도에서 변합니다. 이 효과는 주로 너비 대 깊이의 비율에 따라 달라지며 이 비율 내에서 증가할수록 증가합니다. 이 효과는 비스무트, 인듐 마그네토, 인듐 비소 등과 같은 실온의 일부 금속에서 간단히 관찰됩니다. 이러한 유형의 계전기는 회로 및 구성이 더 단순하기 때문에 홀 효과 계전기에 비해 더 좋습니다. 그러나 정적 릴레이 내의 가우스 효과는 수정의 높은 비용으로 인해 제한됩니다. 따라서 분극 전류가 필요하지 않고 출력이 비교적 높습니다.

마이크로컨트롤러에 정적 릴레이를 연결하는 방법

마이크로컨트롤러와 같은 Arduino 보드와 솔리드 스테이트 릴레이 또는 정적 릴레이의 인터페이스는 다음과 같습니다. 일반 릴레이와 SSR의 주요 차이점은 다음과 같습니다. 일반 릴레이는 기계적이지만 SSR은 기계적이지 않습니다. 이 정적 계전기는 광커플러의 메커니즘을 활용하여 고전력 부하를 제어합니다. 기계식 계전기와 마찬가지로 이 계전기는 단순히 두 회로 사이에 전기적 절연을 제공할 뿐만 아니라 광절연기가 두 회로 사이의 스위치처럼 작동합니다.

정적 릴레이는 3V DC와 같은 매우 낮은 DC 전압으로 켤 수 있다는 점에서 기계식 릴레이에 비해 몇 가지 이점이 있습니다. 이 계전기는 고전력 부하를 제어하며 기계적 계전기에 비해 스위칭 속도가 빠릅니다. 스위칭 중에는 릴레이 내부에 기계적 구성 요소가 없으므로 소리가 나지 않습니다.

이 인터페이스의 주요 목적은 실내 온도를 측정하는 것이며 실내 온도에 따라 AC를 켜고 끕니다. 이를 위해 기본적이고 저렴한 습도 및 온도 센서인 DHT22 온도 센서를 사용합니다.

이 인터페이스의 필수 구성 요소에는 주로 Crydom SSR, Arduino, DHT22 온도 센서 등이 포함됩니다. 아래 주어진 인터페이스에 따라 연결하십시오.

이 센서는 서미스터 및 용량성 습도 센서를 사용하여 주변 온도를 측정합니다. 데이터 핀에 디지털 출력 신호를 제공합니다. 이 센서에는 한 가지 단점이 있습니다. 2초마다 새로운 데이터를 얻을 수 있습니다. DHT22 온도 센서는 DHT11 센서의 업그레이드이지만 이 DHT22 센서의 습도 범위는 dht11에 비해 더 정확합니다.

위의 인터페이스에서 솔리드 스테이트 릴레이는 Arduino의 디지털 핀에서 직접 작동합니다. 이 계전기는 다른 회로를 활성화하기 위해 3~32V DC가 필요합니다. 출력 측에서는 240볼트 AC 및 최대 40A 전류로 최대 부하를 간단히 연결할 수 있습니다.

아두이노 코드

아두이노 보드에 다음 코드를 업로드합니다.

#include “DHT.h”
#define DHTPIN 2 //DHT22 디지털 핀 대 Arduino 핀 연결
// 사용 중인 센서의 주석 처리를 제거합니다. 저는 DHT22를 사용하고 있습니다.
//#DHTTYPE DHT11 정의 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22(AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21(AM2301)
// DHT 센서를 초기화합니다.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
무효 설정() {
Serial.begin(9600);
Serial.println('DHT22 테스트!');
핀모드(7, 출력); //SSR 스위칭 온/오프 핀
dht.begin(); //센서 동작 시작
}
무효 루프() {
지연(2000); //2초 지연
// 온도 또는 습도를 읽는 데 약 250밀리초가 걸립니다!
// 센서 판독값은 최대 2초까지 '오래됨'일 수 있습니다(매우 느린 센서).
// 온도를 섭씨로 읽습니다(기본값).
float t = dht.readTemperature();
Serial.print('온도: ');
Serial.print(t); //시리얼 모니터에 온도 출력
Serial.print(' *C ');
if(t<=22){ //온도 22도 미만 *C 스위치 끄기 AC(에어컨)
디지털 쓰기(7, 낮음);
}
if(t>=23){ //22보다 높은 온도 *C AC 스위치(에어컨)
디지털 쓰기(7, 높음);
}
}

위의 Arduino 코드에는 DHT 온도 센서의 라이브러리가 먼저 포함되어 있습니다. 이 라이브러리는 특히 DHT11, DHT21 및 DHT22와 같은 다른 온도 센서에 대해 유효하므로 유사한 라이브러리로 이 세 가지 센서를 활용할 수 있습니다.

여기서 AC는 섭씨 온도에서 ON/OFF로 전환됩니다. 실내 온도가 섭씨 22도 미만이면 릴레이가 꺼지고 실내 온도가 올라가면 릴레이가 켜지고 AC가 자동으로 켜집니다. 모든 판독값 사이에는 온도 센서가 판독값을 업데이트했는지 확인하기 위해 2초의 지연이 있으며 판독값 이전과 동일하지 않습니다.

여기서 주요 단점은 실내 온도가 섭씨 30도까지 올라갈 때마다 릴레이가 뜨거워진다는 것입니다. 따라서 방열판은 릴레이와 함께 설치해야 합니다.

정적 릴레이 대 전자기 릴레이

정적 릴레이와 전자기 릴레이의 차이점은 다음과 같습니다.

장점과 단점

그만큼 정적 릴레이의 장점 다음을 포함합니다.

• 이 계전기는 전력을 매우 적게 소모합니다.
• 이 계전기는 매우 빠른 응답, 높은 신뢰성, 정확도 및 긴 수명을 제공하며 충격에 강합니다.
• 그것은 어떤 열 저장 문제를 포함하지 않습니다
• 이 유형의 릴레이는 감도를 향상시키는 i/p 신호를 증폭합니다.
• 원치 않는 트립 가능성이 적습니다.
• 이 계전기는 충격에 대한 저항이 최대이므로 지진이 발생하기 쉬운 지역에서 쉽게 작동할 수 있습니다.
• 유지 보수가 덜 필요합니다.
• 그것은 매우 빠른 응답 시간을 가지고 있습니다.
• 이러한 유형의 릴레이는 충격 및 진동에 대한 내성을 제공합니다.
• 재설정 시간이 매우 빠릅니다.
• 그것은 매우 긴 기간 동안 작동합니다
• 매우 적은 전력을 소비하고 보조 DC 공급 장치에서 전력을 끌어옵니다.

그만큼 정적 릴레이의 단점 다음을 포함합니다.

• 이 계전기에 사용된 구성 요소는 정전기 방전에 매우 민감하게 반응하여 대전된 물체 사이에 예기치 않은 전자 흐름을 의미합니다. 따라서 정전기 방전에 영향을 미치지 않도록 구성 요소에 특별한 유지 관리가 필요합니다.
• 이 계전기는 고전압 서지의 영향을 받기 쉽습니다. 따라서 전압 스파이크 전반에 걸쳐 손상을 방지하기 위해 예방 조치를 취해야 합니다.
• 릴레이 작동은 주로 회로에서 사용되는 구성 요소에 따라 다릅니다.
• 이 계전기는 과부하 용량이 적습니다.
• 전자 계전기에 비해 이 계전기는 매우 고가입니다.
• 이 릴레이 구조는 단순히 주변 간섭의 영향을 받습니다.
• 이들은 과도 전압에 반응합니다.
• 이러한 릴레이에 사용되는 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 반도체 소자의 특성은 온도 및 노화에 따라 변합니다.
• 이러한 릴레이의 신뢰성은 주로 여러 개의 작은 구성요소와 연결에 따라 달라집니다.
• 이 계전기는 전기 기계 계전기에 비해 단시간 과부하 용량이 적습니다.
• 이 계전기의 작동은 구성 요소의 노화로 인해 단순히 영향을 받을 수 있습니다.
• 이 릴레이 작동 속도는 구성 요소의 기계적 관성에 의해 제한됩니다.
• 상업적 목적으로는 적용되지 않습니다.

애플리케이션

그만큼 정적 릴레이의 응용 다음을 포함합니다.

• 이 계전기는 거리 보호 기능이 있는 EHV-A.C 전송 라인의 초고속 기반 보호 시스템에 널리 사용됩니다.
• 이들은 지락 및 과전류 보호 시스템에도 사용됩니다.
• 이들은 중장기 전송 보호에 사용됩니다.
• 병렬 피더를 보호하는 데 사용됩니다.
• 장치에 백업 안전을 제공합니다.
• 이들은 상호 연결 및 T 연결 라인에 사용됩니다.

따라서 이것은 모든 것에 관한 것입니다. 정적 릴레이 개요 – 응용 프로그램 작업. 이 릴레이는 외부 전압 공급이 장치의 입력 단자에 제공되면 ON 및 OFF를 켜서 부하를 제어하는 ​​데 사용되는 솔리드 스테이트 스위치라고도 합니다. 이 계전기는 MOSFET, 트랜지스터 및 TRIAC와 같은 반도체 반도체의 전기적 특성을 활용하여 입출력 스위칭 작업을 수행하는 반도체 장치입니다. 전자기 릴레이란 무엇입니까?