RELE' IBRIDO - 2

PILOTARE UN RELÈ IBRIDO

In figura 2 è riportato il diagramma temporale dei segnali di controllo  del TRIAC ( linea blu) e del relè elettromeccanico ( linea rossa) durante un processo di accensione (ON) e spegnimento (OFF) di  un carico Load  con la tensione di rete elettrica Vline tramite il relè ibrido di figura 1.

Fig. 2 - diagramma temporale segnali attivazione TRIAC e relè elettromeccanico

STATO ON

Consideriamo il caso in cui si alimenta il carico (tempo di ON nella sequenza in figura) precedentemente spento.  Questa operazione può essere suddivisa in due fasi: fase di START e fase di FULL_ON (conduzione completa). 

Fase START:

In figura 3 e' riportato il diagramma temporale dei segnali di controllo del TRIAC e del relè elettromeccanico nello stato di ON durante ala fase di START partendo da una situazione di OFF  il cui il relè ibrido era già spento (entrambe le linee rossa e blue sono a zero).

La fase di START  parte accendendo il TRIAC e lasciando spendo il relè elettromeccanico. Quindi, la tensione di linea Vline viene applicata al carico Load. La corrente Iload comincerà a scorrere attraverso il TRIAC. Dopo qualche millisecondo, in genere pari a qualche ciclo di tensione di linea Vline, sufficienti per far estinguere fenomeni iniziali (corrente di spunto), si attiva il relè elettromeccanico. La corrente Iload del carico passerà dal TRIAC al relè elettromeccanico per la sua bassa resistività dei suoi contatti inferiore rispetto alla resistenza di conduzione del TRIAC.
La fase di START si esaurisce con lo spegnimento del TRIAC e il RELÈ acceso.

Ci sono due motivi perché si preferisce accendere prima il TRIAC. Il primo motivo è la velocità di risposta del TRIAC ovvero questo si accede subito dopo (qualche nanosecondo) dalla applicazione del segnale di attivazione al suo terminale GATE. Questa rapidità permette di accendere il TRIAC in corrispondenza dello zero della tensione Vline riducendo al minimo fenomeni di interferenze elettromagnetiche (EMI).
Per la sua struttura in silicio, inoltre,  il TRIAC può assorbire picchi di corrente elevati e ripetitivi per cui è particolarmente adatto se il carico ha un elevata corrente di spunto. A tal proposito, in questa fase si possono quindi attuare strategie di accensione del TRIAC per realizzare dei limitatori della corrente di spunto poiché un TRIAC può essere attivato in modalità sfasata rispetto allo zero di tensione e quindi accenderlo per limitare la corrente di spunto. 

Fase di conduzione completa (FULL_ON): finita la fase di START inizia la fase di FULL_ON o di conduzione completa in cui la corrente del carico Iload scorre solo attraverso il relè mentre il TRIAC è già spento. Il vantaggio di usare solo il relè meccanico è quello di diminuire le perdite di potenza del relè ibrido in quanto ha bassa resistenza di conduzione più bassa del TRIAC.

STATO OFF

Lo spegnimento del carico comporta il passaggio allo stato OFF del relè ibrido. Questo comprende solo una fase detta di STOP. In figura 5 e' riportato il diagramma temporale dei segnali di controllo del TRIAC e del relè elettromeccanico durante questa  fase.

Fig. 5 - diagramma temporale della fase di STOP per un relè ibrido nello stato di OFF

Come si vede dal diagramma temporale di Fig. 5, questa fase inizia con la riattivazione del TRIAC che va quindi in parallelo al relè elettromeccanico già' attivo perché' provenienti dalla fase di FULL_ON. A causa della bassa resistività dei contatti del relè, la corrente Iload continua a scorre attraverso di esso. Si può decidere di mantenere questa situazione (TRIAC e RELÈ ON) per un tempo pari a poche semionde della tensione Vline. Successivamente, il relè elettromeccanico è  disattivato e la corrente scorrerà' solo  attraverso il TRIAC che consente di mantenere bassa la tensione ai capi del relè ibrido per cui, quando l'interruttore meccanico apre i suoi contatti, si evita la formazione di archi voltaici. Infine, il TRIAC viene spento e quindi il carico viene spento. Eventuali correnti residue, dovute alla natura induttiva del carico, continueranno a scorrere nel TRIAC fino ad esaurimento o fino a che questa corrente residua non scenda sotto un valore limite (corrente di Hold) al di sotto del quale il TRIAC si spegne definitivamente.