Введение в твердотельные реле (SSR) от Electronicslovers

Что такое твердотельные реле SSR?

Твердотельные реле (ТТР) действуют как бесконтактный переключатель, который включается или выключается при подаче небольшого внешнего напряжения на его клеммы управления. Электронное устройство состоит из твердотельного электрического элемента. Он может включаться и выключаться без контакта и без искры. Отсутствие подвижных частей в ТТР позволяет им переключаться намного быстрее, чем электромеханическим реле. По этой же причине они служат дольше и требуют меньше обслуживания.

Преимущества твердотельных реле перед электромагнитными реле:

Твердотельные реле, как упоминалось ранее, служат дольше и требуют меньше обслуживания из-за отсутствия каких-либо движущихся частей, которые могли бы вызвать износ устройства. ТТР также демонстрируют более высокую надежность, имеют более длительный срок службы, демонстрируют более высокие скорости переключения, имеют меньшие размеры.

Использование твердотельных реле:

Твердотельные реле имеют множество применений. Например, они широко используются в станках с ЧПУ (машинах с числовым программным управлением), в системах с дистанционным управлением и в автоматизированных промышленных устройствах. К ним относятся все виды промышленности, например, химическая, медицинская, производство продуктов питания и напитков, производство пластмасс, упаковка, освещение и т. д. Они также используются в устройствах управления движением.

Как работают твердотельные реле?

Здесь мы обсудим основной принцип работы твердотельных реле. Мы можем, прежде всего, разделить SSR на два типа на основе их применения:SSR переменного тока и SSR постоянного тока.

Мы поймем принцип работы SSR, взяв в качестве примера SSR AC. Основная часть SSR состоит из схемы связи, схемы запуска, схемы управления переходом через нуль и схемы переключения. Само твердотельное реле имеет только две входные клеммы и две выходные клеммы.

При небольшом напряжении на входной клемме SSR может управлять включенным и выключенным состоянием выходной клеммы. Схема связи обеспечивает канал между входными и выходными клеммами, но отключает электрическое соединение между входными и выходными клеммами, чтобы выход не влиял на вход. В цепях связи используются оптопары, которые обладают хорошей чувствительностью к действию и высокой скоростью отклика и могут выдерживать высокие входные и выходные напряжения. В качестве нагрузки на входе используется светодиод. Он может быть напрямую подключен к выходному интерфейсу компьютера и поэтому может управляться логическими уровнями «1» и «0».

Затем схема триггера используется для генерации желаемого сигнала триггера для управления коммутационной схемой. Схема управления пересечением нуля используется для контроля любых радиочастотных помех, которые могут быть созданы. Это также предотвращает интерференцию высших гармоник и загрязнение электросети.

Далее у нас есть демпфирующая схема, которая используется для предотвращения воздействия и помех на переключающий компонент симистора от скачков напряжения и скачков напряжения питания. Теперь, если мы говорим о твердотельных реле постоянного тока, они не используют схему управления переходом через нуль и снабберную схему внутри, а для переключающего компонента обычно используется транзистор большой мощности. Однако принципы их работы одинаковы.

Как выбрать лучший SSR для вашего приложения:

1:Тип загрузки

Во-первых, определите тип загрузки. Резистивная нагрузка преобразует электрическую энергию в тепло и свет (например, в нагревательных элементах и ​​лампочках). Этот тип нагрузки лучше всего переключается с помощью твердотельного реле с переходом через нуль, в котором выход активируется при первом пересечении нуля синусоидой напряжения часто менее чем за 8,33 мс. Могут использоваться индуктивные нагрузки, которые сопротивляются изменениям тока, такие как соленоиды, катушки, насосы и т. д. ТТР с мгновенным включением активируются сразу после подачи управляющего напряжения, часто менее чем через 0,35 мс. Более тяжелые типы индуктивной нагрузки, такие как трансформаторы, следует переключать с помощью SSR с пиковым переключением. В этих твердотельных реле первый пик линейного напряжения твердотельного реле активирует выход. Теперь, если мы говорим о менее распространенных емкостных нагрузках, они сопротивляются изменениям напряжения и частично встречаются в ситуациях быстрого заряда и разряда, таких как лампы-вспышки.

2:количество полюсов 

Далее определите количество полюсов или линий напряжения, которые подключены к нагрузке. Если вы используете нагрузку постоянного тока, вам потребуется однополюсное ТТР VDC. С другой стороны, для однофазной нагрузки переменного тока вам понадобится однополюсное твердотельное реле переменного тока. И если вы используете трехфазные нагрузки переменного тока, подумайте, хотите ли вы переключать два или три полюса вашего переменного напряжения через двухполюсное или трехполюсное твердотельное реле.

3:Напряжение и ток нагрузки 

Далее вам нужно будет определить максимальное напряжение и ток переменного или постоянного тока для вашей нагрузки. Вы можете найти их в характеристиках вашего двигателя, нагревателя или других устройств. ТТР обычно переключают одну фазу при 120 или 240 В переменного тока или 208, 240, 480 или 600 В переменного тока для трехфазных приложений для нагрузок переменного тока.

4. Управляющее напряжение или входной сигнал 

Теперь вам нужно определить управляющее напряжение, которое требуется для подачи питания на вашу нагрузку и падение напряжения, ниже этого напряжения нагрузка обесточится. Эти напряжения будут управлять вашим SSR. SSR не имеют одного фиксированного напряжения контроллера; вместо этого у них есть входные диапазоны, которые включают VAC, VDC или двойной VAC, VDC. Если вам нужно пропорционально контролировать нагрузку, вам потребуются некоторые дополнительные характеристики, чтобы выбрать правильное твердотельное реле. Это осуществляется с помощью управляющего сигнала 0–10 В постоянного тока или 4–20 мА. Вы также должны определить оптимальный тип переключения выхода для вашей нагрузки и приложения.

5. Температура окружающей среды 

Далее определите температуру окружающей среды. Максимальный номинальный ток вашего твердотельного реле зависит от температуры окружающей среды при его установке. Более высокие температуры могут снизить номинальный ток SSR. Радиатор обычно требуется для многих твердотельных реле для обеспечения оптимальной производительности. Чтобы определить правильный тип радиатора, вы должны знать температуру окружающей среды, а также ориентацию установки.

6. Выберите тип крепления 

Твердотельные реле доступны в нескольких конфигурациях монтажа. Твердотельные реле для монтажа на печатной плате используют ограниченный размер нагрузки из-за меньшего пространства и ограничений по рассеиванию тепла. Для твердотельных реле, монтируемых на шасси, потребуется радиатор для достижения номинального тока твердотельного реле. Твердотельное реле обычно можно монтировать без радиатора, если нагрузка ниже 5 А или 8 А, если монтажная поверхность металлическая.

Вы также можете выбрать модель с креплением на DIN-рейку, если не хотите возиться с размерами и монтажом. Модели для монтажа на DIN-рейку защелкиваются непосредственно на DIN-рейке и готовы к подключению и использованию. Некоторые из SSR более продвинутого типа доступны в категории и дизайне.