Rele, kontaktori vai SSR – mikä sopii kuormallesi?

Mitä eroa on releellä, puolijohdereleellä ja kontaktorilla?

Releessä on kela, joka vetää liikkuvaa kosketinta. Ohjauspuoli ja kuormapuoli ovat sähköisesti erotettuja toisistaan. DIN-kiskoon asennettavien apureleiden avulla logiikan lähtö voi ohjata venttiiliä tai merkkivaloa.

Puolijohdereleessä (SSR) ei ole liikkuvia osia. Ohjaussignaali sytyttää optoerottimen LEDin, ja valo liipaisee tyristorin, triacin tai MOSFETin, joka johtaa kuormavirran. Kytkentä on äänetön ja kulumaton. Hintana on lämpö ja pieni vuotovirta myös silloin, kun rele on pois päältä.

Kontaktori on pohjimmiltaan suurille tehoille rakennettu rele. Siinä on yleensä kolme pääkosketinta kolmivaihekäyttöön, valokaaren sammutuskammiot ja tilaa apukoskettimille. AC-kontaktorit testataan standardin IEC 60947-4-1 mukaan käyttöluokittain, esimerkiksi AC-1 resistiivisille kuormille ja AC-3 oikosulkumoottorien käynnistykseen ja pysäytykseen.

Lämpö, jäähdytyslevyt ja nollakohtakytkentä – tätä sinun pitää tietää puolijohdereleistä

Tyristoripohjaisen puolijohdereleen jännitehäviö on noin 1–1,5 V. Nyrkkisääntönä se tuottaa 1–1,5 W lämpöä ampeeria kohden, joten 25 A:n virtaa johtava SSR tuottaa 25–40 W lämpöä. Jäähdytyslevyn kyky ilmoitetaan lämpövastuksena yksikössä K/W – mitä pienempi, sitä parempi. Celducin laskuesimerkissä yksi heidän puolijohdereleistään tarvitsee 40 A:n virralla ja 30 °C:n ympäristölämpötilassa 1,2 K/W:n jäähdytyslevyn.

Nollakohtakytkentäinen SSR kytkeytyy päälle vasta, kun vaihtojännite ohittaa nollan. Se vähentää sähköisiä häiriöitä ja sopii resistiivisille kuormille, kuten lämmitysvastuksille. Välittömästi kytkevä SSR (random turn-on) kytkeytyy heti ja sopii induktiivisille kuormille, kuten muuntajille, joissa nollakohtakytkentä voi aiheuttaa suuria kytkentävirtapiikkejä.

AC vai DC: miksi tasavirran katkaiseminen on vaikeampaa

Kun koskettimet aukeavat kuormitettuina, syntyy valokaari. Vaihtovirta ohittaa nollan 50 Hz:n taajuudella 100 kertaa sekunnissa, ja valokaari sammuu seuraavassa nollakohdassa. Tasavirralla nollakohtaa ei ole. Valokaari voi jäädä palamaan ja tuhota koskettimet. Siksi rele, joka on mitoitettu 250 V AC:lle, kestää samalla virralla usein vain 30 V DC.

Akkujärjestelmissä, sähköajoneuvoissa ja aurinkovoimaloissa käytetään siksi suurjännitteisiä DC-kontaktoreita 400–1 500 V:n jännitteille. Koskettimet ovat hermeettisesti suljetussa, kaasutäytteisessä keraamisessa kammiossa, ja magneetit puhaltavat valokaaren sammuksiin. Jotkin mallit katkaisevat täyden virran vain yhteen suuntaan. Akku, jota sekä ladataan että puretaan, tarvitsee kaksisuuntaisen kontaktorin. Puolijohdetekniikkaan perustuvat DC-kontaktorit katkaisevat ilman valokaarta.

Aikareleet, valvontareleet ja turvareleet

• Aikarele – viivästää päälle- tai poiskytkentää, vilkuttaa tai ohjaa moottorin tähti-kolmiokäynnistystä. Esimerkki: puhaltimen jälkikäyntiaika.
• Valvontarele – valvoo jännitettä, virtaa, taajuutta, vaihejärjestystä tai cos φ:tä ja laukeaa, kun arvo menee rajojensa ulkopuolelle. Esimerkki: varavoimageneraattorin taajuusvalvonta.
• Turvarele – valvoo hätäpysäytyksiä, suojaovia ja valoverhoja. Siinä on pakko-ohjatut koskettimet ja kaksi kanavaa, ja se valitaan riskinarvioinnin edellyttämän suorituskykytason (PL, EN ISO 13849-1) mukaan.

Mikä kannattaa valita? Sovellusesimerkkejä

• Tehtaat – apureleet magneettiventtiileille, puolijohdereleet pakkauskoneiden saumausleukoihin ja kontaktorit kuljettimiin.
• Ajoneuvot ja liikkuvat työkoneet – pääkontaktorit sähkötrukeissa, sähköbusseissa ja kaivoskoneissa.
• Energia – akkuvarastot ja aurinkovoimalat 1 000–1 500 V DC:n jännitteillä sekä generaattorien taajuusvalvonta.
• Infrastruktuuri – pumppaamot, joissa on pumppujen vuorottelureleet, ja ilmanvaihdon aikareleet.
• Ilmailu ja puolustus – hermeettisesti suljetut releet lämpötila-alueelle −70…+125 °C.
• Laboratoriot ja lääkintätekniikka – äänettömät puolijohdereleet inkubaattorien ja analysaattorien lämmitykseen.

Viisi yleistä virhettä

1. SSR ilman riittävää jäähdytyslevyä. Nimellisvirta pätee vain oikealla jäähdytyksellä. Laske sähkökaapin sisälämpötilan mukaan.
2. Vaihtovirralle mitoitettu rele tasavirralla. Arvo 10 A 250 V AC ei kerro mitään tasavirrasta. Tarkista datalehden DC-arvot.
3. Väärä käyttöluokka. Kontaktori kestää resistiivisillä kuormilla (AC-1) suuremman virran kuin moottoreilla (AC-3). Mitoita kuorman mukaan.
4. Vuotovirran unohtaminen. Pois päältä oleva SSR vuotaa muutaman milliampeerin – tarpeeksi, jotta LED-valaisin hehkuu himmeästi tai logiikan tulo lukee ykköstä.
5. Suojapiiri puuttuu. Induktiiviset kuormat aiheuttavat poiskytkettäessä jännitepiikkejä, ja lamput ja kondensaattorit aiheuttavat suuria kytkentävirtapiikkejä. Käytä vapaakäyntidiodia, RC-suojapiiriä tai varistoria.

Releet ja kontaktorit SCN:ltä

Valikoimaamme kuuluu Mibbon ja Tele Haasen apureleitä, Celducin, Mibbon ja Nominal Controlsin puolijohdereleitä, Celducin jäähdytyslevyjä ja tarvikkeita puolijohdereleille sekä Gigavacin ja Rincon Powerin suurjännitteisiä DC-kontaktoreita. Aika- ja valvontareleet tulevat Tele Haaselta ja hermeettisesti suljetut ilmailureleet Leachilta.

Esimerkkejä valikoimastamme

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on releellä ja kontaktorilla?

Molemmissa kela vetää mekaanisia koskettimia. Kontaktori on rakennettu suuremmille virroille, ja siinä on usein kolme pääkosketinta kolmivaihekäyttöön. Releitä käytetään pääasiassa ohjaussignaaleille ja pienemmille kuormille.

Voiko puolijohdereleellä korvata kontaktorin?

Usein voi, jos kuormaa kytketään tiheään ja lämmön saa johdettua pois. Moottoreille ja silloin, kun haluat ilmavälin pois päältä ollessa, kontaktori on yleensä parempi.

Miksi puolijohdereleeni kuumenee?

Sen noin 1–1,5 V:n jännitehäviö tuottaa 1–1,5 W lämpöä ampeeria kohden. Ilman jäähdytyslevyä se ylikuumenee jo muutaman ampeerin virralla.

Voinko käyttää AC-relettä tasavirralle?

Vain datalehden DC-arvojen rajoissa, ja ne ovat usein paljon pienempiä, koska tasavirran valokaarta on vaikeampi sammuttaa.

Mikä on apurele?

Rele ohjausjärjestelmän ja kuorman välissä. Se erottaa logiikan lähdön ja antaa heikon lähdön kytkeä suuremman virran tai eri jännitteen.