Трехфазные реле ELHART ESS3: особенности бесконтактной коммутации электрических цепей

Трехфазные твердотельные реле серии ELHART ESS3 предназначены для бесконтактного переключения электрических нагрузок переменного тока. В отличие от электромеханических контакторов они используют силовые полупроводниковые элементы, поэтому не создают механического износа контактной группы при частых включениях. Такая архитектура востребована в нагревательных установках, распределительных шкафах и автоматизированных производственных линиях. Серия включает исполнения ESS3-DA с управлением постоянным напряжением и ESS3-AA с управлением переменным напряжением. Оба варианта коммутируют три фазы одновременно. Конкретный номинальный ток определяется суффиксом модели; обозначение ESS3 без уточнения исполнения не задает единственного значения этого параметра.

Технические характеристики

Электрические параметры определяют совместимость реле с системой управления и силовой цепью. Для семейства ESS3 существенны следующие показатели:

• количество коммутируемых фаз — 3,
• рабочее напряжение нагрузки — от 40 до 440 В переменного тока,
• управление ESS3-DA — от 3 до 32 В постоянного тока,

• управление ESS3-AA — от 90 до 250 В переменного тока,
• номинальные токи ESS3-DA — 10, 25, 40, 60, 80, 100 и 120 А,
• номинальные токи ESS3-AA — 25, 40, 60, 80, 100 и 120 А,
• ток управляющей цепи DA — от 5 до 28 мА,
• ток управляющей цепи AA — от 5 до 30 мА,
• пиковое выдерживаемое напряжение — до 1000 В,
• падение напряжения в открытой силовой цепи — менее 1,6 В,
• время переключения — не более 10 мс,
• ток утечки в выключенном состоянии — не более 10 мА,
• электрическая прочность изоляции — не менее 2500 В,
• температура окружающей среды — от −30 до +80 C,
• габариты корпуса — 106 × 75 × 38 мм.

Конструкция и силовые элементы

Внутренняя структура трехфазного реле разделяет маломощный вход и силовую часть. Электрическая изоляция уменьшает вероятность передачи опасного потенциала на управляющие цепи. Конструктивно можно выделить:

• три полупроводниковых коммутирующих канала для фаз сети,
• входной каскад распознавания управляющего напряжения,
• узел гальванической развязки управляющей и силовой частей,
• схему включения вблизи нулевого перехода напряжения,
• светодиодную индикацию наличия управляющего сигнала,
• силовые винтовые выводы и защищающие их крышки,
• теплопроводящее основание для передачи потерь радиатору.

Принципы и режимы работы

После подачи управляющего напряжения входной каскад формирует команду силовым ключам. Включение происходит около перехода сетевого напряжения через нуль, что снижает коммутационные помехи при работе с подходящей нагрузкой. Основные состояния и особенности процесса таковы:

• отключенное состояние — управляющая команда отсутствует, но сохраняется малый ток утечки,
• ожидание перехода через нуль — команда получена, включение синхронизируется с сетью,
• проводящее состояние — ток проходит через полупроводниковые ключи трех фаз,
• снятие команды — силовые элементы прекращают проводить после соответствующего спада тока,
• повторяющаяся коммутация — циклы включения выполняются без движения механических контактов.

Полупроводниковая коммутация сопровождается выделением тепла даже при полностью открытом ключе. Приближенная оценка по предельному падению 1,6 В и току 25 А дает до 40 Вт на фазу, то есть до 120 Вт для трех фаз. Это оценка верхней границы по напряжению, а не паспортная мощность потерь конкретной модификации. Для точного расчета используют характеристику производителя и реальный рабочий ток.

Подключение и электрическая защита

Реле устанавливают в силовую цепь с соблюдением разделения управляющих и силовых проводников. Для винтов M3 указан момент затяжки 0,4 Н·м, для M5 — 2 Н·м. Ослабленный контакт вызывает локальный нагрев, а чрезмерная затяжка повреждает соединение. При проектировании защиты учитывают:

• автоматический выключатель для защиты питающей линии,
• быстродействующие полупроводниковые предохранители при необходимости защиты ключей,
• защиту от перенапряжений при воздействии сетевых импульсов,
• сечение проводников с учетом рабочего тока и способа прокладки,
• проверку отсутствия напряжения перед монтажными работами,
• отдельное отключающее устройство для безопасного обслуживания.

Области промышленного применения

Бесконтактная схема особенно полезна при многократных циклах переключения и ограничениях по акустическому шуму. Возможные задачи применения включают:

• ступенчатое управление трехфазными электронагревателями,
• включение нагревательных секций сушильных камер,
• коммутацию резистивных нагрузок технологических печей,
• управление независимыми однофазными цепями общей командой,
• переключение оборудования в составе автоматизированных шкафов.

Таким образом, ELHART ESS3 представляет собой семейство трехфазных полупроводниковых реле для быстрого и малошумного переключения нагрузок. Различия входного напряжения и номинальных токов требуют точного указания модификации. Надежность работы определяется не только электрическими пределами, но и тепловым режимом, монтажом и защитой силовой цепи. Компания «Олниса» поставляет промышленное оборудование для предприятий различных отраслей. В ассортименте поставок «Олниса» представлены компоненты промышленной автоматики и электротехнические изделия. Поставка оборудования через «Олниса» обеспечивает предприятиям доступ к востребованным техническим решениям для производственных комплексов.