Apakah itu Geganti Statik : Berfungsi & Aplikasinya

Keadaan pepejal geganti atau geganti statik pertama kali dilancarkan pada tahun 1960. Seperti namanya, istilah statik dalam geganti statik membayangkan bahawa geganti ini tidak mempunyai bahagian yang bergerak di dalamnya. Berbanding dengan geganti elektromekanikal, jangka hayat geganti ini lebih lama dan kelajuan tindak balasnya lebih cepat. Geganti ini direka bentuk sebagai peranti semikonduktor yang termasuk litar bersepadu , transistor, mikropemproses kecil, kapasitor, dll. Jadi ini jenis geganti menggantikan hampir semua fungsi yang telah dicapai sebelum ini melalui geganti elektromekanikal. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan a geganti statik – bekerja dengan aplikasi.

Apakah Geganti Statik?

Suis yang dikendalikan secara elektrik yang tidak mempunyai bahagian yang bergerak dikenali sebagai geganti statik. Dalam geganti jenis ini, output hanya dicapai melalui komponen pegun seperti magnet & litar elektronik . Geganti statik dibandingkan dengan geganti jenis elektromekanikal kerana geganti ini menggunakan bahagian yang bergerak untuk melakukan tindakan pensuisan. Tetapi kedua-dua geganti digunakan untuk mengawal litar elektrik menggunakan suis yang terbuka atau tertutup berdasarkan input elektrik.

Jenis geganti ini terutamanya direka untuk melaksanakan fungsi yang serupa menggunakan kawalan litar elektronik seperti geganti elektromekanikal yang dilakukan dengan menggunakan elemen atau bahagian yang bergerak. Geganti statik bergantung terutamanya pada reka bentuk mikropemproses, litar keadaan pepejal analog atau litar logik digital.

Gambarajah Blok Geganti Statik

Gambar rajah blok geganti statik ditunjukkan di bawah. Komponen geganti statik dalam gambarajah blok ini terutamanya termasuk penerus, penguat, unit o/p & litar pengukur geganti. Di sini, litar pengukur geganti termasuk pengesan aras, get logik & pembanding seperti amplitud & fasa.

Dalam gambarajah blok di atas, talian penghantaran hanya disambungkan kepada pengubah semasa (CT) atau pengubah berpotensi (PT) supaya talian penghantaran memberikan input kepada CT/PT.

Keluaran daripada pengubahsuai arus elektrik diberikan sebagai input kepada penerus yang membetulkan isyarat AC input ke dalam isyarat DC. Isyarat DC ini diberikan kepada unit pengukur geganti.

Geganti unit pengukur melakukan tindakan paling penting yang diperlukan dalam sistem geganti statik dengan mengesan tahap isyarat input di seluruh pengesan aras dan menilai magnitud & fasa isyarat di seluruh pembanding untuk melaksanakan operasi get logik.

Dalam geganti ini, dua jenis pembanding digunakan pembanding amplitud dan fasa. Fungsi utama pembanding amplitud adalah untuk membandingkan magnitud isyarat input manakala pembanding fasa digunakan untuk membandingkan variasi fasa kuantiti input.

Unit pengukur geganti o/p diberikan kepada penguat supaya ia menguatkan magnitud isyarat & menghantarnya ke peranti o/p. Jadi peranti ini akan mengukuhkan gegelung trip supaya menghalang CB (pemutus litar).

Untuk pengendalian penguat, unit pengukur geganti & peranti o/p memerlukan bekalan DC tambahan. Jadi ini adalah kelemahan utama geganti statik ini.

Prinsip Kerja Geganti Statik

Kerja geganti statik ialah, pertama, pengubah arus/pengubah potensi menerima voltan masukan/isyarat arus daripada talian penghantaran & memberikannya kepada penerus. Selepas itu, penerus ini menukar isyarat AC kepada DC dan ini diberikan kepada unit pengukur geganti.

Kini, unit pengukur ini mengenal pasti tahap isyarat input selepas itu ia membandingkan magnitud & fasa isyarat dengan pembanding yang tersedia dalam unit pengukur. Pembanding ini membandingkan isyarat i/p untuk memastikan sama ada isyarat itu rosak atau tidak. Selepas itu, penguat ini menguatkan magnitud isyarat & menghantarnya ke peranti o/p untuk mengaktifkan gegelung trip untuk menghalang pemutus litar.

Jenis Geganti Statik

Terdapat pelbagai jenis geganti statik tersedia yang dibincangkan di bawah.

• Geganti elektronik.
• Geganti transduser.
• Geganti transistor.
• Geganti jambatan penerus.
• Geganti kesan Gauss.

Geganti Elektronik

Geganti elektronik ialah satu jenis suis elektronik yang digunakan untuk mengendalikan sesentuh litar dengan membuka & menutup tanpa sebarang tindakan mekanikal. Jadi, dalam jenis geganti ini, kaedah penyampaian juruterbang pembawa semasa digunakan untuk melindungi talian penghantaran. Dalam geganti jenis ini, injap elektronik digunakan terutamanya sebagai unit pengukur.

Geganti Transduser

Geganti Transduktor juga dikenali sebagai geganti penguat magnet yang sangat mudah secara mekanikal & walaupun sesetengah daripadanya mungkin agak rumit secara elektrik jadi ini tidak mengubah kebolehpercayaan mereka. Oleh kerana operasinya kebanyakannya bergantung pada komponen pegun yang ciri-cirinya hanya ditentukan & disahkan. Oleh itu, ia sangat mudah untuk mereka bentuk & diuji berbanding dengan geganti elektromekanikal. Penyelenggaraan geganti ini boleh diabaikan secara praktikal.

Geganti Transistor

Geganti transistor ialah geganti statik yang paling biasa digunakan di mana transistor dalam geganti ini berfungsi seperti triod untuk mengatasi batasan yang disebabkan oleh injap elektronik. Dalam geganti ini, transistor digunakan sebagai peranti penguat & peranti pensuisan yang menjadikannya sesuai untuk mencapai sebarang ciri fungsi. Secara amnya, litar transistor tidak boleh melaksanakan fungsi geganti yang diperlukan sahaja tetapi juga menyediakan fleksibiliti yang diperlukan untuk memenuhi keperluan geganti yang berbeza.

Geganti Jambatan Penerus

Geganti jambatan penerus sangat terkenal kerana pembangunan diod semikonduktor. Geganti jenis ini termasuk geganti besi bergerak terkutub & gegelung bergerak dan juga dua jambatan penerus. Yang paling biasa ialah pembanding geganti berdasarkan jambatan penerus, yang boleh disusun sama ada sebagai pembanding amplitud atau fasa.

Geganti Kesan Gauss

Sesetengah logam serta kerintangan semikonduktor berubah pada suhu yang lebih rendah apabila ia terdedah kepada medan magnet dalam geganti yang dikenali sebagai geganti kesan Gauss. Kesan ini bergantung terutamanya pada nisbah kedalaman kepada lebar & meningkat dengan peningkatan dalam nisbah ini. Kesan ini hanya diperhatikan dalam beberapa logam pada suhu bilik seperti bismut, Indium Magneto, indium arsenide, dll. Jenis geganti ini lebih baik berbanding dengan geganti Hall Effect kerana litar & pembinaan yang lebih ringkas. Tetapi kesan gauss dalam geganti statik adalah terhad kerana kos kristal yang tinggi. Jadi, arus polarisasi tidak diperlukan & output secara perbandingan lebih tinggi.

Cara Menyambungkan Geganti Statik kepada Pengawal Mikro

Antara muka geganti keadaan pepejal atau geganti statik dengan papan Arduino seperti mikropengawal ditunjukkan di bawah. Perbezaan utama antara geganti biasa dan SSR ialah; geganti biasa adalah mekanikal manakala SSR bukan mekanikal. Geganti statik ini menggunakan mekanisme optocoupler untuk mengawal beban kuasa tinggi. Sama seperti geganti mekanikal, geganti ini hanya menyediakan pengasingan elektrik antara dua litar serta optoisolator berfungsi seperti suis antara dua litar.

Geganti statik mempunyai beberapa faedah berbanding dengan geganti mekanikal seperti ia boleh dihidupkan dengan voltan dc yang sangat rendah seperti 3V DC. Geganti ini mengawal beban kuasa tinggi, kelajuan pensuisannya lebih tinggi berbanding dengan geganti mekanikal. Semasa menukar, ia tidak menghasilkan apa-apa bunyi kerana tiada komponen mekanikal dalam geganti.

Tujuan utama perantaramukaan ini adalah untuk mengukur suhu bilik & ia akan menghidupkan/MATI AC berdasarkan suhu bilik. Untuk itu, sensor suhu DHT22 digunakan yang merupakan sensor kelembapan & suhu asas dan kos rendah.

Komponen yang diperlukan antara muka ini terutamanya termasuk Crydom SSR, Arduino, penderia suhu DHT22, dll. Berikan sambungan seperti antara muka yang diberikan di bawah.

Sensor ini menggunakan termistor & sensor kelembapan kapasitif untuk mengukur suhu sekeliling. Ia menyediakan isyarat keluaran digital pada pin data. Sensor ini mempunyai satu kelemahan; anda boleh mendapatkan data baharu hanya daripadanya selepas setiap dua saat. Penderia suhu DHT22 adalah peningkatan penderia DHT11 tetapi julat kelembapan penderia DHT22 ini lebih tepat berbanding dengan dht11.

Dalam antara muka di atas, geganti keadaan pepejal berfungsi terus dari pin digital Arduino. Relay ini memerlukan 3 hingga 32 volt dc untuk mengaktifkan litar lain. Di bahagian output, anda boleh menyambungkan beban maksimum dengan 240 volt AC & sehingga 40A arus.

Kod Arduino

Muat naik kod berikut ke dalam papan Arduino.

#include “DHT.h”
#define DHTPIN 2 //pin digital DHT22 ke sambungan pin Arduino
// Nyahkomen sensor yang anda gunakan saya menggunakan DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Mulakan sensor DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
persediaan void() {
Serial.begin(9600);
Serial.println(“Ujian DHT22!”);
pinMode(7, OUTPUT); //SSR menghidupkan/mematikan pin
dht.begin(); //Mulakan operasi penderia
}
gelung kosong() {
kelewatan(2000); // kelewatan 2 saat
// Membaca suhu atau kelembapan mengambil masa kira-kira 250 milisaat!
// Bacaan penderia juga mungkin 'lama' sehingga 2 saat (penderianya sangat perlahan)
// Baca suhu sebagai Celsius (lalai)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Suhu: “);
Serial.print(t); //Cetak suhu pada monitor bersiri
Serial.print(” *C “);
if(t<=22){ //Suhu kurang daripada 22 *C matikan AC(Penyaman Udara)
digitalWrite(7, RENDAH);
}
if(t>=23){ //Suhu lebih daripada 22 *C suis AC(Penyaman Udara)
digitalWrite(7, TINGGI);
}
}

Dalam kod Arduino di atas, perpustakaan sensor suhu DHT disertakan dahulu. Pustaka ini sah terutamanya untuk penderia suhu yang berbeza seperti DHT11, DHT21 & DHT22 supaya kami boleh menggunakan ketiga-tiga penderia ini dengan perpustakaan yang serupa.

Di sini, AC dihidupkan/MATI pada suhu centigrade. Jika suhu bilik di bawah 22 darjah celcius maka geganti akan dimatikan dan jika suhu bilik meningkat maka geganti akan dihidupkan dan menjadikan AC dihidupkan secara automatik. Di antara setiap bacaan, terdapat kelewatan dua saat untuk memastikan penderia suhu telah mengemas kini bacaan atau tidak yang tidak sama dengan sebelum bacaan.

Di sini kelemahan utama adalah apabila suhu bilik meningkat kepada 30 darjah celcius maka relay akan menjadi panas. Jadi sink haba perlu dipasang dengan geganti.

Geganti Statik Vs Geganti Elektromagnet

Perbezaan antara geganti statik dan geganti elektromagnet termasuk yang berikut.

Kelebihan dan kekurangan

The kelebihan geganti statik termasuk yang berikut.

• Geganti ini menggunakan kuasa yang sangat kurang.
• Relay ini memberikan tindak balas yang sangat cepat, kebolehpercayaan yang tinggi, ketepatan, dan jangka hayat yang panjang & ia kalis kejutan.
• Ia tidak termasuk sebarang masalah penyimpanan haba
• Jenis geganti ini menguatkan isyarat i/p yang meningkatkan sensitivitinya.
• Peluang tersandung yang tidak diingini adalah kurang.
• Geganti ini mempunyai rintangan maksimum terhadap kejutan, jadi ia boleh beroperasi dengan mudah di kawasan yang terdedah kepada gempa bumi.
• Ia memerlukan kurang penyelenggaraan.
• Ia mempunyai masa tindak balas yang sangat cepat.
• Jenis geganti ini memberikan rintangan kepada kejutan & getaran.
• Ia mempunyai masa penetapan semula yang sangat cepat.
• Ia beroperasi untuk tempoh yang sangat lama
• Ia menggunakan kuasa yang sangat kurang & menarik kuasa daripada bekalan dc sekunder

The keburukan geganti statik termasuk yang berikut.

• Komponen yang digunakan dalam geganti ini sangat responsif kepada nyahcas elektrostatik yang bermaksud pengaliran elektron yang tidak dijangka antara objek bercas. Oleh itu, penyelenggaraan khas perlu kepada komponen supaya ia tidak menjejaskan nyahcas elektrostatik.
• Geganti ini mudah terjejas oleh lonjakan voltan tinggi. Jadi, langkah berjaga-jaga mesti diambil untuk mengelakkan kerosakan sepanjang lonjakan voltan.
• Relay berfungsi terutamanya bergantung pada komponen yang digunakan dalam litar.
• Geganti ini mempunyai kapasiti beban lampau yang kurang.
• Berbanding dengan geganti elektromagnet, geganti ini sangat mahal.
• Pembinaan geganti ini hanya dipengaruhi oleh gangguan sekeliling.
• Ini adalah responsif kepada transien voltan.
• Ciri-ciri peranti semikonduktor seperti diod, transistor, dsb. yang digunakan dalam geganti ini berubah mengikut suhu & penuaan.
• Kebolehpercayaan geganti ini bergantung terutamanya pada beberapa komponen kecil & sambungannya.
• Geganti ini mempunyai kapasiti lebihan masa pendek yang kurang berbanding dengan geganti elektromekanikal.
• Operasi geganti ini hanya boleh terjejas kerana penuaan komponen.
• Kelajuan operasi geganti ini dihadkan oleh inersia mekanikal komponen.
• Ini tidak terpakai untuk tujuan komersial.

Aplikasi

The aplikasi geganti statik termasuk yang berikut.

• Geganti ini digunakan secara meluas dalam sistem perlindungan berasaskan kelajuan tinggi bagi talian penghantaran EHV-A.C dengan perlindungan jarak.
• Ini juga digunakan dalam sistem perlindungan kerosakan bumi & arus lebih.
• Ini digunakan dalam perlindungan penghantaran panjang & sederhana.
• Ia digunakan untuk menjaga penyuap selari.
• Ia memberikan keselamatan sandaran kepada unit.
• Ini digunakan dalam talian bersambung & T-bersambung.

Oleh itu, ini semua tentang gambaran keseluruhan geganti statik – bekerja dengan aplikasi. Geganti ini juga dipanggil suis keadaan pepejal yang digunakan untuk mengawal beban dengan menghidupkan & MATI sebaik sahaja bekalan voltan luaran diberikan merentasi terminal input peranti. Geganti ini ialah peranti semikonduktor yang menggunakan sifat elektrik semikonduktor keadaan pepejal seperti MOSFET, transistor dan TRIAC untuk melaksanakan operasi pensuisan input & output. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah geganti elektromagnet?