Relai semikonduktor — jenis, perangkat, dan prinsip operasi
Banyak pembaca, mendengar kata "relai", pasti akan membayangkan sebuah kumparan yang intinya tertarik oleh kontak yang bergerak. Dan ini sama sekali tidak mengherankan, karena pada awalnya relai selalu bersifat elektromagnetik, dan kata "relai" secara umum dipahami sebagai perangkat elektromagnetik untuk membuka dan menutup rangkaian listrik.
Namun demikian, untuk waktu yang lama, sakelar semikonduktor telah digunakan untuk mengganti rangkaian listrik di berbagai bidang teknologi: transistor, thyristor, triac. Kemajuan dan relai semikonduktor belum terhindar.
Terlepas dari kenyataan bahwa sirkuit dengan arus dan tegangan besar secara tradisional dialihkan menggunakan relai elektromagnetik, saat ini dimungkinkan untuk menerapkan sakelar listrik semikonduktor yang stabil dan kuat. Sakelar semacam itu adalah relai semikonduktor atau relai keadaan padat (dari Bahasa Inggris Solid-state relay, disingkat SSR).
Dengan demikian, relai semikonduktor sekarang menjadi perangkat elektronik sepenuhnya, tanpa kontak mekanis yang dapat digerakkan, yang berfungsi untuk menghidupkan / mematikan beban kuat di sirkuit daya dengan memasok tegangan kontrol rendah ke input kontrol perangkat elektronik.
Di dalam rumah relai keadaan padat (solid-state) terdapat sirkuit penginderaan yang merespons sinyal kontrol, serta bagian catu daya—elektronik keadaan padat di sisi sirkuit daya tinggi.
Relai semacam itu digunakan di sirkuit DC dan AC, di mana mereka melakukan fungsi yang sama seperti relai dan kontaktor elektromagnetik mekanis sebelumnya, hanya sekarang masalahnya diselesaikan tanpa bagian yang bergerak di sirkuit switching. Hasilnya, berkat thyristor, triac, dan transistor yang kuat yang terintegrasi ke dalam rumah relai, dimungkinkan untuk mengalihkan arus hingga ratusan ampere tanpa menggunakan komponen mekanis.
Dibandingkan dengan relai elektromekanis, relai keadaan padat memiliki kecepatan peralihan aman yang lebih tinggi dalam urutan ratusan mikrodetik, sedangkan sirkuit kontrol dan sirkuit daya sepenuhnya diisolasi secara galvanis satu sama lain (biasanya digunakan isolasi optocouple).
Relay solid-state mampu menahan beban berlebih di sisi switching untuk waktu yang singkat dan tetap beroperasi, yang tidak dapat dibanggakan oleh nenek moyang elektromekanis. Pada saat yang sama, solid-state relay bekerja secara diam-diam, memiliki dimensi yang kompak, kontak di sini tidak teroksidasi (karena tidak ada kontak seperti itu), tidak ada percikan api, perangkat tidak takut debu atau getaran.
Tentu saja, resistansi senyawa semi-konduktor relai dalam keadaan konduktif adalah non-linier, dan pada arus sakelar tinggi, perangkat perlu pendinginan sama sekali, tetapi plus pasti tumpang tindih dengan minus konvensional ini. Selain itu, masa pakai solid-state relay diukur dalam jutaan siklus switching.
Solid-state relay adalah fase tunggal atau tiga fase, untuk DC atau AC switching. Relay switching AC memiliki sensor zero-crossing built-in, sehingga switching terjadi pada arus nol praktis, tanpa merusak sakelar solid-state, tanpa lonjakan arus berbahaya dari beban induktif.
Thyristor atau triac berfungsi sebagai sakelar dalam relai AC, dan bidang atau transistor IGBT… Daya disuplai ke sirkuit kontrol langsung dari sumber sinyal kontrol, dan arus kontrol tidak melebihi beberapa miliampere, dan arus switching bisa puluhan atau ratusan ampere.
Tersedia relai solid-state tiga fase non-mundur dan mundur. Relai pembalik tiga fase memiliki dua input kontrol, dan pada output salah satu fase mungkin tidak mengubah posisinya sama sekali.
Dibandingkan dengan starter magnetik mekanis besar, relai semikonduktor kompak bekerja tanpa suara dan tidak aus, Anda tidak perlu membersihkan kontak secara berkala, dan untuk beban yang kuat cukup menyediakan rumah relai dengan pendinginan yang baik, dalam beberapa kasus radiator akan kecuali, instalasi untuk itu disediakan.
Sedangkan untuk produksi industri yang berdebu dan eksplosif, di sini relai keadaan padat ternyata menjadi penyelamat nyata, karena busur kontak mekanis dikecualikan karena tidak ada, dan rumah relai yang disegel tidak akan membiarkan elektronik menjadi kotor. .
Relai keadaan padat miniatur dalam wadah plastik tersedia untuk pemasangan PCB. Relai semacam itu dapat mengalihkan arus hingga 2 ampere pada tegangan listrik 220-240 volt, misalnya kipas atau pompa, lampu atau bahkan radiator kecil dapat dihidupkan dengan sinyal digital 5 volt dari sensor, yang biasanya sangat penting bagi penggemar DIY sistem otomasi rumah.