المفاتيح الالكترونية Solid state switches أو " ريلاى الحالة الجامدة" SSR

الكترونيات القدرة Power Electronics

المفاتيح الالكترونية Solid state switches

أو " ريلاى الحالة الجامدة" SSR










أولا : مفاتيح التيار المستمر الالكترونية :

تعمل مفاتيح التيار المستمر الالكترونية على وصل وفصل الجهود المستمرة , ويتم التحكم فيها بإشارة جهد مستمر صغيرة (جهد المرجع) .



الشكل التالى يبين إحدى الدوائر الالكترونية لمفاتيح القدرة الالكترونية DC .








عند وصول إشارة دخل +5V ينبعث شعاع ضوئى من D2 فيتحول الترانزستور Q3 لحالة الوصل فينتقل جهد مجمع Q3 لقاعدة الترانزستور Q2 ويتحول Q2 لحالة التشبع , وتباعا يتحول Q4 لحالة التشبع وبالتالى يمر التيار الكهربى فى الترانزستور Q4 وصولا للحمل ومن ثم يصبح كمفتاح مغلق , ويعمل الثنائى D1 على حماية الدخل من انعكاس القطبية , أما الترانزستور Q1 فيحمى دائرة الدخل من زيادة جهد الدخل عن الحدود المسموح بها , حيث يتحول لحالة الوصل عند زيادة التيار المار فى D2 نتيجة لزيادة جهد الدخل والذى يؤدى لزيادة فرق الجهد على أطراف المقاومة R2 والتى تمثل فرق الجهد بين قاعدة وباعث الترانزستور Q1 وتقوم المقاومة R1 فى هذه الحالة بتحديد التيار المار فى دائرة الدخل .

الشكل التالى يبين رمز موديل DC المتوفر فى الأسواق .










ثانيا : مفاتيح التيار المتردد :

تعمل مفاتيح التيار المتردد الالكترونية على وصل وفصل الجهود المترددة , ويتم التحكم فيها بإشارة جهد مستمر صغيرة (جهد المرجع) .

تنقسم مفاتيح القدرة الالكترونية AC إلى :

1- مفاتيح تيار متردد الكترونية يتم إشعالها عشوائيا Random trigger .

2- مفاتيح تيار متردد الكترونية يتم إشعالها لحظة العبور بالصفر

Zero voltage trigger .



الفرق بين هذين النوعين يتضح من الشكل التالى :










فالموجة 1 : لجهد المصدر الكهربى المتردد .

والموجة 2 : لجهد الإشعال (إشارة الدخل) .

والموجة 3 : لجهد الخرج عند الإشعال العشوائى .

والموجة 4 : لجهد الخرج عند الإشعال لحظة العبور بالصفر .



فالإشعال العشوائى يتم فى اللحظة التى تصل فيها إشارة التحكم بغض النظر عن زاوية الإشعال مما يسبب إمرار تيارات عالية وكذلك تولد موجات راديو RFI تحدث تداخل مع الأجهزة الالكترونية القريبة , فى حين أن الإشعال لحظة العبور بالصفر خال من هذه السلبيات.



الشكل التالى يبين الدائرة الالكترونية لمفتاح تيار متردد AC الكترونى يشتعل لحظة العبور بالصفر .












فعندوصول إشارة جهد مستمرة لأطراف الدخل يتشبع Q2 فيشتعل الثيرستور Q4 عند جهد قريب من الصفر , وتصبح R5 و Q4 بمثابة حمل للقنطرة BR1 , وتباعا يمر تيار الإشعال فى بوابة الترياك Q5 , ويتحول الترياك لحالة الوصل .



والجدير بالذكر أنه عندما يكون الجهد اللحظى لمصدر التيار المتردد أكبر من 20V ينهار ثنائى الزنر D3 وبالتالى يتحول الترانزستور Q3 لحالة الوصل ويحدث قصر بين بوابة ومهبط الثيرستور Q4 فيمنع هذا الثيرستور من التحول لحالة الوصل وبذلك نضمن أن الإشعال يتم عند زوايا قريبة جدا من الصفر فقط .

ويعمل الثنائى D1 على حماية دائرة الدخل من انعكاس القطبية , ويعمل Q1 على حماية دائرة الدخل من زيادة الجهد عن الحدود المسموح بها , وتعمل الدائرة المؤلفة من C1 و R6 كدائرة مصيدة Snubber لمنع إشعال الترياك نتيجة للتغير السريع فى جهد المصدر المتردد .

وبمجرد تحول الترياك Q5 لحالة الوصل يصل التيار الكهربى للحمل .

الشكل التالى يبين رمز مفتاح التيار المتردد AC الالكترونى.