单相交流固态继电器使用说明.

北京市灵通光电子厂 单相交流固态二极管使用表明 概述 称固态继电器简称 SSR。它是用砷化镓器件代替传统电接点成为切换装置的 具有继电器特性的无触点开关器件,单相 SSR 为四端有源器件,其中两个输入控制端, 两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定功率值后,输出 端能够从断态转变成通态。图 1:交流工频固态二极管接线图 SSR 优缺点 固态继电器工作可靠,寿命长,无噪声,无火花,无电磁干扰,开关速度快,抗干扰能 力强,且体积小,耐冲击,耐振荡,防爆、防潮、防腐蚀、能与 TTL、DTL、HTL 等逻 辑电路兼容,以微小的控制信号达到直接驱动大功率负载。 主要不足是存在通态压降(需相应散热机制,有断态漏电流,交直流不能通用,触 点组数少,另接口装置,电炉加热恒温系统,数控机 械,遥控系统、工业自动化装置;信号灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统;仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机;自动消防,保安系统,以及作为电力容量原因补 偿的供电电容的切换开关等等,另外在电气、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中 都有长期使用。

SSR 的分类交流固态继电器按开关模式分有电压过零导通型(Z 型和随机导通型(P 型;按输 出插头元件分有双向可控硅输出型(普通型和单向可控硅反并联型(增强型;过零型与随机型 SSR 的区分当输入端施加有效的控制讯号时,随机型 SSR 输出端立即导通,而过零型 SSR 则 要直到负载电压过零区域(约±15V 时才进入导通。当输入端撤消控制信号后,过零 型跟随机型 SSR 均在高于维持电流时关断。虽然过零型 SSR 有也许导致最大半个 周期的延时,但仍降低了对负载的冲击和形成的射频干扰,成为理想的开关器件,在 “单刀单掷”的开关场合中应用最为广泛。随机型 SSR 的特征是反应速度快,它可以 控制移相触发脉冲达到方便地改变交流供电电压,从而要用于准确地调温、调光等 阻性负载及个别感性负载场合。图二:过零型和随机型固态继电器的负载波形图双向可控硅输出的普通型与单向可控硅反并联输出的增强型的区别在感性负载的场合,当 SSR 由通态关断时,由于功率、电压的相位不一致单相直流固态继电器,将造成 一个很大的电压上升率 dv/dt(换向 dv/dt 加在双向可控硅两端,如此值达到单向可控 硅的换向 dv/dt 指标(典型值为 10V/μs 则将造成延时关断单相直流固态继电器,甚至失败。

而单向可控硅 为单极性工作状况,只受静态电压上升率 dv/dt(典型值为 100V/μs 影响,由两只单向 可控硅反并联构成的增强型 SSR 比由一只双向可控硅构成的普通型 SSR 的换向 dv/dt 有了巨大提升,因此在理性或容性负载场合宜选用增强型 SSR。使用注意事项1、SSR 输入端的串并联多个 SSR 的输入端可以串、并联,并联时切记控制每个 SSR 的触发电流大于 5mA,串联时切记驱动电流要小于多个固态继电器开启电压之跟。2、RC 吸收回路和断态漏电流以及检测 SSR 时要留意的事项RC 吸收回路的功用为吸收浪涌电压和提升静态 dV/dt 指标,但 SSR 内部的 RC 回路带来断态漏电流,用户即使对漏电流有严苛规定,例如负载电流小(如中间继电器、 接触器的导线、电磁吸铁微电流电动机等负载,我们可以定制漏电流小于 1mA 的固 态继电器。另外在实际应用大感性负载场合,还可以在 SSR 两输出端再串联 RC 吸收回路 以保护 SSR。万用表电阻档测量出固态继电器交流两端电压接近为零时,说明此固态继电器 内部的可控硅已磨损。除此以外,判断固态继电器的优劣应该运用带负载的电路(见 图一。

3、固态继电器电压等级的选用及短路保护当加在固态继电器交流两端的电流峰值达到 SSR 所能承受的最高电压峰值时, 固态继电器内的器件便会被功率击穿而导致 SSR 损坏,选取合适的电流等级和并联 压敏电阻可以较好地保护 SSR。a、交流负载为 220V 的阻性负载时可选择 220V 电压等级的 SSR。b、交流负载为 220V 的感性负载或交流负载为 380V 的阻性负载时可选择 380V 电压等级的 SSR。SSR 过压的保护:除 SSR 内部原本有 RC 吸收回路保护外,还可以采用并联金属 氧化物压敏电阻(MOV,MOV 面积大小决定吸收容量,MOV 的宽度决定保护电压 值。一般 220V 系列 SSR 可选择 500V-600V 的压敏电阻,380V 系列 SSR 可选择 800V-900V 的压敏电阻。4、固态继电器电流等级的选用及过流保护过流是导致 SSR 内部输出可控硅永久性损坏的最主要因素。快速熔断器和空 气开关是过流保护方法之一,小容量 SSR 也能选择保险丝;许多负载在接通瞬间会产 生巨大的浪涌电流,由于散热不及,浪涌电流与过流一样也是导致 SSR 内部输出可控 硅损坏的更主要因素之一。

因此选择固态继电器时,保证一定的电流余量是非常重 要的。a、阻性负载时,选取 SSR 的电流等级宜多于等于 2 倍的负载额定功率。b、负载为交流电动机时,选取 SSR 的电流等级应小于等于 5-7 倍的电动机额定 电流。c、交流电磁铁、中间继电器线保、电感线圈等负载时,选取 SSR 的电流等级宜 大于等于 3~4 倍的负载额定功率,变压器时规定大于等于 4~5 倍变压器初级额定电 流,特种感性、容性负载则要按照实际经验还须放大 SSR 的电压余量。d、电力补偿电容器类负载时,选取 SSR 的电流等级应小于 5 倍的负载额定电 流。5、SSR 的发热与散热:单相 SSR 在导通时的最大发热量按实际工作电压×1.5W/A 来计算,在散热设计 时,应考虑到环境温度,通风条件(自然冷却、风扇冷却及 SSR 安装密度等原因。固态继电器与散热器安装面间应涂一薄层导热硅脂。6、电网频率:SSR 应用于 50Hz 或 60Hz 的工频电网上,不宜于高频或高次谐波分量大的场合, 如变频器输出端有多组负载必须分别切换,采用 SSR 作为开关则或许由于高次谐波 使其不能可靠关断,并且高次谐波还可能让 SSR 内部的 RC 吸收回路因过载而烧 裂。7、交流固态继电器两交流端无极性。

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