दो फेज के ठोस राज्य रिलेस

दो चरणों के ठोस स्थिति रिलेस पर मुफ्त पाठ्यक्रम। 

भाग 1: दो चरणों के ठोस राज्य रिले के प्रकार

बाजार में दो चरणों के ठोस स्टेट रिले के कई प्रकार मौजूद हैं। इनमें से कुछ हैं:

1. ठोस स्थिति का इलेक्ट्रॉनिक रिले: इस प्रकार के रिले में सेमीकंडक्टर जैसे कि थायिस्टर्स या ट्राइएक्स का उपयोग किया जाता है, ताकि लोड को स्विच किया जा सके। ये उच्च गति और सटीकता के अनुप्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं।

2. पीसीबी पर माउंटेड ठोस अवस्था रिले: ये रिले सीधे सर्किट बोर्ड (पीसीबी) में डाले जाते हैं। यह कॉम्पैक्ट होते हैं और औद्योगिक और इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।

3. समर्थन पर स्थापित ठोस राज्य रिले: ये रिले आधार या समर्थन पर स्थापित होते हैं, जिससे उनका प्रतिस्थापन या रखरखाव सरल हो जाता है। ये स्वचालन और नियंत्रण प्रणालियों में सामान्य हैं।

4. पैनल या सतह पर स्थापित प्रकार: ये रिले नियंत्रण पैनलों या समतल सतहों पर स्थापित होते हैं। ये वैकल्पिक धारा (एसी) से प्रतिरोधात्मक और प्रेरणात्मक लोड को संभाल सकते हैं और इन्हें हीटिंग, लाइटिंग और मोटर्स जैसी उपयोगिताओं में इस्तेमाल किया जाता है।

उनमें मुख्य अंतर उनके माउंटिंग विधियों और उनके आंतरिक संचालन में है।

भाग 2: दो चरणों के ठोस स्थिति रिले के लक्षण

दो चरणों के ठोस राज्य रिले की विशेषताएँ विद्युत, यांत्रिक, थर्मोडायनामिक और असेंबली में विभाजित की जा सकती हैं:

इलेक्ट्रिकल: ठोस अवस्था के रिले पावर सेमीकंडक्टर्स जैसे थायरिस्टर्स और ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं ताकि 100 ऐम्पीयर से अधिक की धाराओं को स्विच कर सकें। वे विद्युत यांत्रिक रिले की तुलना में बहुत उच्च गति (मिलीसेकंड के क्रम में) पर स्विच कर सकते हैं।

• कार्यप्रणाली:
  • SSR में एक सेंसर होता है जो एक नियंत्रण संकेत (इसके टर्मिनलों पर लागू छोटी धाराओं) का जवाब देता है।
  • वे विद्युत प्रवाह को स्विच करने के लिए थाय्रिस्टर्स और ट्रांजिस्टर्स जैसे शक्ति अर्धचालकों का उपयोग करते हैं।
  • वे इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले की तुलना में उच्च गति (मिलीसेकंड के क्रम में) पर स्विच कर सकते हैं।
  • उनके पास ऐसे यांत्रिक संपर्क नहीं हैं जो खराब हो जाएं।
• इलेक्ट्रोमेकेनिकल रिले के बारे में फायदे:
  • स्थिरता: बिना गतिशील हिस्सों के, जो उन्हें घिसने के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाते हैं.
  • गति: वे तेजी से स्विच करते हैं।
  • गैल्वैनिक अलगाव: नियंत्रण सर्किट बिजली से लोड से अलग है।
  • बिना चिंगारियों: स्विच करते समय चिंगारियाँ उत्पन्न नहीं होती हैं।
• ध्यान देने योग्य बातें:
  • क्षणिक अधिकतम भार: इनका क्षणिक अधिकतम भार सहन करने की क्षमता कम होती है।
  • वर्तमान के प्रवाह के खिलाफ प्रतिरोध: इसके सक्रिय अवस्था में वर्तमान के प्रवाह के खिलाफ अधिक प्रतिरोध।

संक्षेप में, एसएसआर उन अनुप्रयोगों के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प हैं जहाँ गति, स्थिरता और विद्युत अलगाव की आवश्यकता होती है।

मैकेनिकल: इनमें कोई संपर्क मैकेनिकल नहीं है जो घिस जाए।

दो-चरणीय ठोस अवस्था के रिले इलेक्ट्रॉनिक उपकरण हैं जो पारंपरिक यांत्रिक रिले की तुलना में कई लाभ प्रदान करते हैं।

विशेषताएँ:

• कम इनपुट करंट: SSRs को बहुत कम इनपुट करंट की आवश्यकता होती है, जो मिलीएम्पीयर के क्रम में होती है, जिससे वे बिजली की खपत के संदर्भ में कुशल बनते हैं।
• ज्यादा जीवनकाल: चूंकि इसमें ऐसे यांत्रिक संपर्क नहीं होते जो घिसते हैं, SSR की उम्र अधिक होती है।
• मूक संचालन: चूंकि इनमें कोई चलने वाले भाग नहीं होते, SSR बिना ध्वनि उत्पन्न किए काम करते हैं।
• कम प्रतिक्रिया समय: SSR यांत्रिक रिले की तुलना में अधिक तेज होते हैं, जिनकी प्रतिक्रिया समय मिलीसेकंड के क्रम में होती है।

थर्मोडायनामिक्स: ठोस अवस्था के रिले अपने संचालन के दौरान गर्मी उत्पन्न कर सकते हैं, इसलिए सिस्टम के डिजाइन के दौरान उनके गर्मी निस्तारण पर विचार करना महत्वपूर्ण है।

कार्यप्रणाली और घटक:

• एक SSR चार मुख्य घटकों से बना होता है:
  • इनपुट सर्किट: यहां नियंत्रण संकेत लागू किया जाता है। जब इस सर्किट पर वोल्टेज लागू किया जाता है, तो रिले सक्रिय होता है।
  • ऑप्टिकल कनेक्शन डिवाइस: यह इनपुट सर्किट को आउटपुट से अलग करता है, नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स को संभावित ओवरलोड से защищाते हुए।
  • स्विचिंग उपकरण: यह रिले का दिल है और जब नियंत्रण संकेत सक्रिय होता है, तो यह धारा के प्रवाह को अनुमति या अवरोधित करता है।
  • आउटपुट सर्किट: उस लोड को कनेक्ट करें जिसे नियंत्रित करने की आवश्यकता है, जैसे एक मोटर, लैंप या हीटर।
• SSR तीन बुनियादी चरणों में काम करता है:
  • एक सिग्नल सेंसर के माध्यम से इनपुट प्राप्त करें.
  • जोड़ने का सर्किट सिग्नल को स्विचिंग डिवाइस के लिए धारा के परिवर्तन में बदलता है।
  • स्विचिंग डिवाइस (आम तौर पर एक ट्रायैक या एक ट्रांजिस्टर) आउटपुट को नियंत्रित करता है.

लाभ:

• तेज़तम् स्विचिंग: SSR मिलिसेकंदों या उससे कम समय में स्थिति बदल सकते हैं, जो उच्च गति वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं।
• लंबी सेवा जीवन: बिना चलने वाले भागों के, SSR विद्युत यांत्रिक रिले की तुलना में अधिक समय तक चलते हैं।
• कंपन के प्रति प्रतिरोध: कठिन वातावरण के लिए उपयुक्त।​
• Barrera contra interferencias: El circuito de acoplamiento óptico protege contra corrientes de fuga y ruido eléctrico.

अवसर:

• अधिक लागत: SSRs आमतौर पर इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले की तुलना में अधिक महंगे होते हैं।​
• Disipación de calor: Durante su funcionamiento, generan calor, lo que puede requerir medidas de enfriamiento adicionales1.

संक्षेप में, SSR उच्च विश्वसनीयता, गति और कंपन के प्रति प्रतिरोध की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प हैं, लेकिन सिस्टम डिजाइन में उनके गर्मी अपव्यय पर विचार करना महत्वपूर्ण है।.

4. montagem: ठोस राज्य के रीले को विभिन्न तरीकों से स्थापित किया जा सकता है, जिसमें डीआईएन रेल, पीसीबी, समर्थन, पैनल या सतह पर स्थापित करना शामिल है।

कार्यप्रणाली:

• पैनल पर: ठोस स्थिति के रिले को विभिन्न तरीकों से स्थापित किया जा सकता है, जिसमें DIN रेल, PCB, सपोर्ट, पैनल या सतह पर शामिल हैं।
• SSR एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उपयोग करते हैं, न कि पारंपरिक विद्युत यांत्रिक रिले की तरह एक कॉइल।
• इनके पास प्रवेश पक्ष पर एक LED होता है और निकास पक्ष पर एक फोटो ट्रांजिस्टर या SCR/TRIAC फोटोसंवेदनशील होता है, जिसे एक ऑप्टिकल पथ द्वारा अलग किया जाता है।
• जब LED सक्रिय होता है, फोटॉन फोटो ट्रांजिस्टर या SCR/TRIAC को ऊर्जा देते हैं, जिससे लोड के माध्यम से वर्तमान बहता है।

संयोजन:

• SSR को कई तरीकों से माउंट किया जा सकता है:
  • पैनल पर माउंटिंग: फ्लैट पैनलों या हीट सिंक के लिए डिज़ाइन किए गए। इन्हें SSR के बेस प्लेट के माध्यम से स्क्रू से फिक्स किया जाता है।
  • DIN रेल पर माउंटिंग: इन्हें मानक DIN रेल पर स्थापित किया जाता है.
  • पीसीबी में मोंटेज: यह सीधे प्रिंटेड सर्किट बोर्ड पर वेल्ड होते हैं।
  • सहारे पर माउंटिंग: इन्हें सहारों या आधारों पर स्थिर किया जाता है।
  • सतह पर स्थापना: उन्हें सीधे स्थापना की सतह पर रखा जाता है।

विशेषताएँ:

• कॉम्पैक्ट आकार।
• कम लागत।
• उच्च स्विचिंग गति।
• इलेक्ट्रिक और श्रव्य शोर के नीचे।
• प्रवेश और निकास के बीच विद्युत पृथक्करण।

संक्षेप में, SSR उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं जहाँ धाराओं या वोल्टेज का सुरक्षित और तेज़ बदलाव आवश्यक होता है।

भाग 3: दो चरणों के ठोस स्थिति रिले चुनने में समस्याएँ

दो चरणों के ठोस अवस्था के विभिन्न मॉडलों के बीच चयन करते समय, कई समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं। विचार करने वाले कुछ कारकों में शामिल हैं:

ओवरकरेंट और ओवरवोल्टेज: ये बाहरी ओवरवोल्टेज के परिणाम हो सकते हैं, जैसे कि बिजली लाइनों में आंधी तूफान द्वारा उत्पन्न होने वाले।

अधिक धारा:

• अतिवाहिनी एक ऐसी विद्युत धारा को संदर्भित करती है जो किसी विद्युत परिपथ में किसी दोष या समस्या के कारण मानक या अपेक्षित मान से अधिक होती है।
• ठोस राज्य के रिले के संदर्भ में, ओवरकरेंट तब हो सकता है जब रिले से जुड़े लोड की क्षमता उसके नामांकित मूल्य से अधिक हो जाए। इससे रिले और लोड दोनों को नुकसान हो सकता है।
• एक ऐसा रिले चुनना महत्वपूर्ण है जिसे बिना किसी समस्या के अपेक्षित अधिकतम धारा को संभाल सके।

अत्यधिक तनाव:

• अधिकतम वोल्टेज तब उत्पन्न होता है जब विद्युत तनाव सामान्य स्तर से अधिक होता है, जो आंधी या विद्युत नेटवर्क में उतार-चढ़ाव जैसे घटनाओं के कारण होता है।
• सॉलिड-स्टेट रिले भी ओवर वोल्टेज के कारण नुकसान के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं। इसलिए, यह आवश्यक है कि एक ऐसा रिले का चयन किया जाए जो उस लाइन वोल्टेज के लिए उपयुक्त वर्गीकरण रखता हो, जिसके सामने यह होगा।
• कुछ दो चरणों के ठोस राज्य रिले मॉडल, जैसे RA2A, प्रेरक और प्रतिरोधी लोड के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और ये सिरेमिक प्लेट (DCB) पर सीधे तांबे की वेल्डिंग तकनीक प्रदान करते हैं। इन रिले में एलईडी संकेतक होते हैं और ये 2 x 25 A या 2 x 40 A की नामित प्रवाह दरों को संभाल सकते हैं, जिनकी नामित वोल्टेज 230 से 600 VCArms है।2.

संक्षेप में, जब हम दो-चरणीय ठोस राज्य रिले का चयन करते हैं, तो हमें सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने के लिए वर्तमान हैंडलिंग क्षमता और ओवरवोल्टेज प्रतिरोध दोनों पर विचार करना चाहिए।

क्षणिक ओवरलोड के प्रति सहिष्णुता: ठोस अवस्था के रिले में क्षणिक ओवरलोड को सहन करने की क्षमता कम होती है, इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले की तुलना में।

• कार्यप्रणाली:
  • एसएसआर शक्ति के अर्धचालकों जैसे कि थाय्रिस्टर और ट्रांजिस्टर का उपयोग धाराओं को स्विच करने के लिए करते हैं।
  • नियंत्रण के संकेत (इनपुट) का जवाब देते हैं और एक ठोस स्थिति के इलेक्ट्रॉनिक स्विच (आउटपुट) को सक्रिय करते हैं।
  • वे उच्च गति (मिलिसेकंड के क्रम में) पर स्विच कर सकते हैं और इनमें ऐसे यांत्रिक संपर्क नहीं होते जो खराब हो जाएं।
• SSR के लाभ:
  • बिना चलते भागों के: इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले के विपरीत, SSR में कोई चलते भाग नहीं होते, जो उनकी आयु लंबी करता है और घिसाव को कम करता है।
  • स्विचिंग की गति: SSR तेजी से स्थिति बदल सकते हैं, जो उन अनुप्रयोगों में उपयोगी है जिन्हें तात्कालिक प्रतिक्रियाओं की आवश्यकता होती है।
  • गैल्वैनिक पृथक्करण: नियंत्रण सर्किट लोड से विद्युत रूप से पृथक है, जो सुरक्षा में सुधार करता है।
• अवसर:
  • आकस्मिक अधिभार के प्रति सहिष्णुता: SSR में इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले की तुलना में आकस्मिक अधिभार सहन करने की कम क्षमता होती है।
  • सक्रिय अवस्था में करंट के प्रवाह के प्रति प्रतिरोध: अपनी सक्रिय अवस्था में, SSR करंट के प्रवाह के प्रति अधिक प्रतिरोध दिखाते हैं।

संक्षेप में, SSR उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं जहाँ गति और विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है, लेकिन अचानक ओवरलोड से उनकी कम सहिष्णुता पर विचार करना महत्वपूर्ण है।

क्रियात्मक स्थिति में वर्तमान के प्रवाह के लिए प्रतिरोध: ठोस अवस्था के रिले अपनी सक्रिय स्थिति में वर्तमान के प्रवाह के लिए उच्च प्रतिरोध रखते हैं।

• SSR का कार्यशीलता:
  • SSR सेमीकंडक्टर घटकों का उपयोग करते हैं, जैसे ट्रांजिस्टर, ट्रायक्स या MOSFETs, विद्युत लोड को स्विच करने के लिए।
  • जब एक SSR बंद होता है (नियंत्रण संकेत प्राप्त नहीं कर रहा होता), तो उसकी इनपुट और आउटपुट के बीच एक बड़ी प्रतिरोध होती है। इससे दोनों पार्ट्स के बीच विद्युत धारा प्रवाहित होने में बाधा आती है।
  • SSR सक्रिय होने पर, यह आंतरिक अर्धचालक घटक के माध्यम से धारा के प्रवाह की अनुमति देता है, जिससे लोड को जोड़ा या विमुक्त किया जा सकता है।
• लाभ:
  • धक्कों और कंपन के प्रति महान प्रतिरोध: इनमें कोई चलने वाली भाग नहीं होते, जिससे ये और मजबूत होते हैं।
  • वे आर्क या बाउंस उत्पन्न नहीं करते: यांत्रिक संपर्कों के न होने के कारण, स्विच करते समय न तो चिंगारी होती है और न ही शोर।
  • लंबी अवधि का उपयोग: उन्हें यांत्रिक घर्षण का सामना नहीं करना पड़ता।
  • उच्च स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी: वे जल्दी से स्थिति बदल सकते हैं।
  • शांत संचालन: शोर के प्रति संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए आदर्श।
• अवसर:
  • बिगाड़ के प्रति संवेदनशीलता: इनपुट सर्किट हस्तक्षेप के प्रति संवेदनशील है।
  • बाहरी सुरक्षा की आवश्यकता: उन्हें हीट डिसिपेटर्स और सुरक्षा जाल की आवश्यकता होती है।
  • तापमान और उच्च वोल्टेज के प्रति संवेदनशीलता: इन्हें विशिष्ट सीमाओं के भीतर काम करना चाहिए।
  • वैश्विक अवधारणात्मक और प्रौद्योगिकी: ये विद्युतचुंबकीय रिले की तुलना में अधिक अमूर्त हैं
• उचित चयन:
  • SSR चुनते समय, स्टार्टअप के दौरान करंट स्पाइक के लिए इसकी सहनशीलता पर विचार करें। यह स्टार्टअप में अधिकतम करंट के मूल्य से कम से कम दोगुना होना चाहिए।
  • SSR प्रतिरोधकीय, संधारित्रात्मक और प्रेरक लोड के लिए आदर्श होते हैं, जिनका शक्ति कारक 0.7 से 1 के बीच होता है।

भाग 4: दो चरणों के ठोस राज्य के रिले के उपयोग के उदाहरण

दो चरणों के ठोस राज्य रिले का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है:

मोटरों का नियंत्रण: इन्हें एसी और डीसी मोटरों को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, छोटे उपकरणों में मोटरों से लेकर बड़े औद्योगिक मोटरों तक।

• ये रिले एसी (व dessोत्तर) और डीसी (प्रतिरोध) दोनों मोटरों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।
• छोटे मोटर्स वाले घरेलू उपकरणों से लेकर बड़े मोटर्स वाली औद्योगिक मशीनरी तक, दो-चरणीय ठोस राज्य रिले एक प्रभावी समाधान प्रदान करते हैं।
• इसका कॉम्पैक्ट डिज़ाइन नियंत्रण पैनलों में स्थान बचाने की अनुमति देता है बिना प्रदर्शन को compromet किए।
• जब नियंत्रण A पर एक इनपुट वोल्टेज लागू किया जाता है, तो यह लाइन वोल्टेज के पहले शून्य क्रॉसिंग के लिए संबंधित सेमीकंडक्टर को सक्रिय करता है।
• एलईडी प्रत्येक चरण के नियंत्रण की स्थिति को दर्शाते हैं।
• ये विशेष रूप से उच्च प्रेरणात्मक लोड के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
• मॉडल का चयन नामांकित तनाव, तीव्रता और लोड के प्रकार पर आधारित है।

लाइटिंग नियंत्रण: ठोस स्थिति वाले रिले का उपयोग स्विचिंग लोड को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है जैसे बल्ब और एलईडी मैट्रिक्स।

• SSR का उपयोग स्विचिंग लोड को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जैसे कि बल्ब और LED मैट्रिक्स।

लाभ:

• तेज़ स्विचिंग गति: SSR तेजी से स्थिति बदल सकते हैं, जो कुछ प्रकाश प्रभावों के लिए महत्वपूर्ण है।
• कोई मोबाइल संपर्क नहीं: आर्क या चिंगारियों के बनने का कोई जोखिम नहीं है, जो प्रकाशन के अनुप्रयोगों में खतरनाक हो सकता है।
• लंबी जीवन काल: किसी चलते हुए हिस्से न होने के कारण, SSR की जीवन काल यांत्रिक रिले की तुलना में अधिक होती है।
• निम्न वोल्टेज डीसी नियंत्रण संकेतों के साथ संगतता: ये माइक्रोकंट्रोलर्स और लॉजिकल सर्किट के नियंत्रण संकेतों के साथ काम कर सकते हैं।

संक्षेप में, ठोस अवस्था के रिले छोटे इनपुट सिग्नल को अधिक बड़े लोड को प्रभावी और सुरक्षित तरीके से नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं।