Гибридные реле. Схема и принцип действия

Симисторы (симметричные тиристоры) являются отличными устройствами для переключения нагрузок переменного тока. Симисторы имеют достаточно высокое быстродействие, небольшие размеры и не высокую цену. Однако одним из существенных недостатков симисторов является их высокое сопротивление во включенном состоянии, что приводит к потерям мощности и необходимости использовать хорошее охлаждение, при протекании через симистор достаточно больших токов.

Электромагнитные реле также являются хорошими устройствами для переключения нагрузок переменного тока. Они имеют низкое сопротивление во включенном состоянии, ими легко управлять, а их цепи управления имеют гальваническую развязку с цепями коммутации. Так почему бы не совместить все достоинства вышеописанных устройства, путем их параллельного включения в коммутирующую цепь?

На рисунке 1 показана схема включения симистора и электромагнитного реле, которая позволяет эффективно использовать функционал обоих устройств. Такие устройства иногда называют гибридными реле.

Принцип работы гибридного реле.

Подключение нагрузки

Для подключения нагрузки к источнику питания на симистор подается управляющее напряжение и он переходит в открытое состояние. Благодаря высокому быстродействию симистор может подключать и отключать нагрузку в момент перехода переменного напряжения через ноль. и, таким образом, сводить к минимуму электромагнитные помехи. Кроме того, симистор можно использовать для плавного включения нагрузки (пуска двигателей) применяя способ фазового регулирования напряжением, который заключается в изменения угла открытия симистора.

После подключения нагрузки на реле подается управляющее напряжение и реле своими коммутирующими контактами «шунтирует» симистор. Поскольку контакты реле имеет гораздо более низкое сопротивление чем симистор, большая часть тока начнет течь через них. Таким образом рассеиваемая мощность симистора уменьшается и симистор можно отключить.

Отключение нагрузки

Отключение нагрузки начинается с повторного включения симистора. После этого снимается управляющее напряжение с реле, и оно размыкает свои коммутирующие контакты. Поскольку симистор в этот момент находится в отрытом состоянии (является проводящим) , напряжение на контактах реле остается низким и при размыкании контактов реле отсутствует эффект «дребезга контактов», нет искрений. Это приводит к отсутствию электромагнитных помех и отсутствию нагара между контактами реле. Как только контакты реле разомкнутся, необходимо снять управляющее напряжение с симисторо и он закроется.

Таким образом нагрузка будет отключена от источника питания.

Преимущества гибридных реле

Гибридное реле, сконструированное и работающее таким образом, имеет множество преимуществ:

1. Низкие потери мощности (благодаря низкому сопротивлению реле во включенном состоянии).

2. Небольшие габариты (поскольку в таком режиме симистору не требуется большой радиатор)

3. Низкий уровень электромагнитных помех (поскольку симистор предотвращает дребезг контактов)

4. Высокое быстродействие, надежность и безопасность.

Основной недостаток гибридного реле – это большое количество деталей, необходимых для его изготовления и сложная схема управления, которая в большинстве случаев требует наличие микроконтроллера.

Несмотря на это Группа Phoenix Contact выпускает гибридные пускатели для управления электродвигателями выполненные по технологии CONTACTRON