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關于固態(tài)繼電器，看這一篇就夠了

1 、什么是固態(tài)繼電器，有什么優(yōu)缺點?

固態(tài)繼電器(亦稱固體繼電器)英文名稱為SolidState Relay，簡稱SSR。它是用半導體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉變成通態(tài)。


2、固態(tài)繼電器可應用于哪些場合?

固態(tài)繼電器目前已廣泛應用于計算機外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng)，數(shù)控機械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動化裝置;信號燈、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統(tǒng);儀器儀表、醫(yī)療器械、復印機、自動洗衣機;自動消防，保安系統(tǒng)，以及作為電網(wǎng)功率因素補償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開關等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。

3、固態(tài)繼電器可分為哪些類型?

交流固態(tài)繼電器按開關方式分有電壓過零導通型(簡稱過零型)和隨機導通型(簡稱隨機型);按輸出開關元件分有雙向可控硅輸出型(普通型)和單向可控硅反并聯(lián)型(增強型);按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式(自然冷卻，不必帶散熱器)和固定在金屬底板上的裝置式(靠散熱器冷卻);另外輸入端又有寬范圍輸入(DC3-32V)的恒流源型和串電阻限流型等。
4、過零型SSR與隨機型SSR的區(qū)別

當輸入端施加有效的控制信號時，隨機型SSR輸出端立即導通(速度為微秒級)，而過零型SSR則要等到負載電壓過零區(qū)域(約±15V)時才開啟導通。當輸入端撤消控制信號后，過零型和隨機型SSR均在小于維持電流時關斷。雖然過零型SSR有可能造成*大半個周期的延時，但卻減少了對負載的沖擊和產生的射頻干擾，成為理想的開關器件，在“單刀單擲”的開關場合中應用*為廣泛。隨機型SSR的特點是反應速度快，它可以控制移相觸發(fā)脈沖達到方便地改變交流電網(wǎng)電壓，從而應用于精榷地調溫、調光等阻性負載及部分感性負載場合。


5、過零型SSR與隨機型SSR在用途上有什么區(qū)別?

過零型SSR用作“開關”切換(從“開關”切換功能而言即等同于普通的繼電器或接觸器)，我們通常講的固態(tài)繼電器多數(shù)都為過零型(過零型SSR只能“開關”不能“調壓”)。

隨機型SSR主要用于“斬波調壓”(但隨機型SSR的控制信號必須為與電網(wǎng)同步且上升沿可在0°-180°范圍內改變的方波信號時才能實現(xiàn)調壓，單一電壓信號或0-5V的模擬信號并不能使其調壓，從“調壓”功能的角度講隨機型SSR完全不同于普通的繼電器或接觸器)。有一點必須強調，各類調壓模塊或固態(tài)繼電器內部作為輸出觸點的器件均為可控硅，且都是依靠改變可控硅導通角來達到“調壓”的目的，故輸出的電壓波形均為“缺角”的正弦波(不同于自耦調壓器輸出的完整正弦波)，因此存在高次諧波，有一定噪音，電網(wǎng)有一定“污染”(國內外同類產品均相同，這是由斬波調壓原理決定的)。

6、雙向可控硅輸出的普通型與單向可控硅反并聯(lián)輸出的增強型的區(qū)別

在感性負載的場合，當SSR由通態(tài)關斷時，由于電流、電壓的相位不一致，將產生一個很大的電壓上升率dv/dt(換向dv/dt)加在雙向可控硅兩端，如此值超過雙向可控硅的換向dv/dt指標(典型值為10V/μs)則將導致延時關斷，甚至失敗。而單向可控硅為單極性工作狀態(tài)，只受靜態(tài)電壓上升率dv/dt(典型值為100V/μs)影響，由兩只單向可控硅反并聯(lián)構成的增強型SSR比由一只雙向可控硅構成的普通型SSR的換向dv/dt有了很大提高，因此在感性或容性負載場合宜選取增強型SSR。

7、如何判斷固態(tài)繼電器是否已經損壞?

一般情況下，萬用表不能判別SSR的好壞，正確的方法采用圖1-2的測試電路：當輸入電流為零時，電壓表測出的電壓為電網(wǎng)電壓，電燈不亮(燈泡功率須25W以上);當輸入電流達到一定值以后，電燈亮，電壓表測出的電壓為SSR導通壓降(在3V以下)。(請初次使用者務必注意：因SSR內部有RC回路而帶來漏電流，因此不能等同于普通觸點式的繼電器、接觸器，請參考后面的注意事項)。

8、固態(tài)繼電器(或其他功率模塊)一定需要配散熱器嗎?

是的。除了電流小于6A的單相固態(tài)繼電器以外，所有功率模塊都需要選用合適的散熱器配合使用。
9、固態(tài)繼電器的發(fā)熱及散熱器的選擇

固態(tài)繼電器的發(fā)熱及散熱器的選擇

固態(tài)繼電器或模塊的發(fā)熱量主要跟所驅動的負載的實際電流有關，而與其本身的電流等級大小關系不大。

發(fā)熱量的計算公式(兩種)：

1：單相固態(tài)繼電器、單相交流調壓模塊、R系列固體調壓器
發(fā)熱量=實際負載電流(安培)×1.5瓦/安培
對三相固態(tài)繼電器、三相交流調壓模塊，其實際負載電流應為三相實際負載電流之和。

2：對于單相全控整流模塊
發(fā)熱量=實際負載電流(安培)×3.0瓦/安培。

散熱器的作用就是把固態(tài)繼電器或模塊產生的熱量散發(fā)出去，散熱效果不但跟散熱器的大小有關，還跟環(huán)境溫度(季節(jié))、通風條件(自然冷卻或強迫冷卻及風量大小)以及安裝密度等因素均有關。散熱效果的參考標準：使固態(tài)繼電器或模塊的底板(與散熱器接觸面)溫度不得超過80℃。因此實際應用中可在散熱器安裝面靠近固態(tài)繼電器或模塊的邊緣處(20mm以內)安裝一只75℃的溫度開關(帶一對常閉觸點)，把固態(tài)繼電器或模塊的控制信號串入這對常閉觸點，這樣當檢測點溫度超過75℃時，常閉觸點跳開，切斷控制信號，強迫關閉固態(tài)繼電器或模塊的輸出，使其得到保護。一般在每相實際電流超過50A、安裝密度大、環(huán)境溫度高的地方，*好采用溫度開關保護。

選用散熱器除考慮上述因素外，還要考慮固態(tài)繼電器或模塊本身體積與散熱器能否相配，以及散熱器在機柜中的安裝空間。但*終要保證即使在*惡劣情況下固態(tài)繼電器或模塊的底板溫度也不得超過80℃。

10、在散熱器上安裝功率模塊的要點

固態(tài)繼電器與散熱器安裝面間須涂一薄層導熱硅脂。

11、固態(tài)繼電器或其他功率模塊適用的電網(wǎng)頻率

固態(tài)繼電器SSR適用于50Hz或60Hz的工頻電網(wǎng)上，不宜于低頻或高次諧波分量大的場合，如變頻器輸出端有多組負載需要分別切換，采用SSR作為開關則可能由于高次諧波使其不能可靠關斷，并且高次諧波還可能使SSR內部的RC吸收回路因過熱而炸裂。

12、三相固態(tài)繼電器與三只單相單相固態(tài)繼電器選擇

三相固態(tài)繼電器(SSR)均為過零型，即三相SSR只能作“開關”，不能作“調壓”。實際上三相SSR是把三個單相SSR做在一起，并用一個輸入端控制。對實際負載電流不大的場合，三相SSR使用起來比較方便，但電流大時發(fā)熱亦大，這時使用三只單相SSR更為可靠(因三只單獨分開比集中在一起散熱效果好，控制方法：三個輸入端可串聯(lián)或并聯(lián))，另外如負載短路造成SSR損壞，三只單相SSR(一般損失一到二只)比一只三相SSR的損失要小。

13、交流調壓模塊能用于電機調速嗎?

有許多朋友希望用調壓模塊實現(xiàn)電機調速的目的，通常情況下交流電機需用變頻器調速。只有風機、泵機類電動機等軟特性負載、或者力矩電機場合可通過調壓來實現(xiàn)調速。


14、交流調壓模塊與降壓變壓器間在使用上的區(qū)別

負載額定電壓低于電網(wǎng)電壓時，有許多客戶常常希望用調壓模塊去替代體大、笨重、價高的降壓變壓器(次級為低電壓大電流)來實現(xiàn)其降壓、調壓的目的，這樣是否可行是根據(jù)不同場合而定的。交流調壓模塊是利用斬波實現(xiàn)調壓的，對于大變比的調壓往往是不可行的，例如單相負載的額定電壓為36VAC、額定電流為50A，要求在0V-36VAC內調壓。如果用單相交流調壓模塊如(220V、120A)直接接到220VAC電網(wǎng)上去調壓，因為輸出36VAC電壓時對應于調壓模塊內部可控硅的導通角為140°-180°和320°-360°，這兩個小區(qū)域不可能輸出50A電流，因為調壓模塊的120A是內部可控硅導通0°-360°的電流。

并且即使采用增大調壓模塊的電流等級，來達到輸出低電壓大電流的方案，對負載和模塊也不**可靠，因為對負載而言，電網(wǎng)電壓高于負載額定電壓，一旦控制調壓模塊的輸入信號產生失誤，則輸出電壓大于負載額定電壓，將導致負載因過壓擊穿或過流損壞，對模塊而言，則產生過流燒毀。正確的方法應采用調壓模塊和變壓器結合起來使用，如低電壓大電流負載(單相或三相)的控制方式：先采用調壓模塊調壓，再采用變壓器降壓

15、單相交流調壓可選用哪些產品模塊?

單相交流調壓場合，有多種模塊組合可以實現(xiàn)，推薦次序如下：
(1)全隔離單相交流調壓模塊。
(2)隨機型固態(tài)繼電器與隨機型SSR移相觸發(fā)器模塊、同步變壓器組成的調壓系統(tǒng)。
(3)可控硅移相觸發(fā)器模塊與可控硅、同步變壓器組成的調壓系統(tǒng)。
(4)R系列固體調壓器(只能用于低要求不隔離手動調節(jié)的溫控場合)。
【特別注意】：(1)、(2)、(3)的次序亦適合于半波控制場合(只對電網(wǎng)正半周調壓，典型應用于電振機)

16、三相交流調壓可選用哪些產品模塊?

三相交流調壓場合，有多種模塊組合可以實現(xiàn)，推薦次序如下：
(1)固態(tài)繼電器三相移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器塊)與三只單相隨機型固態(tài)繼電器組成的調壓系統(tǒng)。
(2)全隔離三相交流調壓一體化模塊(連三相同步變壓器模塊)。
(3)三相調壓單硅移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器模塊)加三組反并聯(lián)單向可控硅組成的調壓系統(tǒng);或三相調壓雙硅移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器模塊)加三只雙向可控硅組成的調壓系統(tǒng)。
【特別注意】：三相負載為星型接法時中心點一般以不接地(不接中心線)為好，如必須接地也可;另外調壓器件與三相電網(wǎng)(380伏)間有隔離(降壓)主變壓器時，客戶須聲明主變壓器原副邊的額定電壓，否則不能直接使用下面的方案——而需定制同步變壓器模塊或相關器件。

17、交流整流可選用哪些產品模塊?

1、單相整流場合，推薦次序如下：

(1)全隔離單相橋式全控整流模塊加同步變壓器。
(2)單相雙路可控硅移相觸發(fā)器模塊與同步變壓器、單相半控全橋組成的調壓系統(tǒng)。

【特別說明】當直流負載額定電壓較低時，要求先用變壓器降低交流進線電壓，再采用整流調壓。例如直流負載額定電壓為30VDC，要求在0-30VDC范圍內調壓，可采用220VAC/40VAC的變壓器降壓，再用單相橋式整流模塊整流調壓，而不能僅用單相整流模塊對220VAC進線電壓整流調壓(0-30VDC)。

2、三相整流場合，推薦次序如下：

(1)三相全控整流移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器模塊)與‘三相全控全橋’組成的三相全控整流電路。
(2)三相半控整流移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器模塊)與‘三相半控全橋’組成的三相半控整流電路。

【特別注意】：“三相橋”與三相電網(wǎng)(380伏)間有隔離(降壓)主變壓器時，客戶須聲明主變壓器原副邊的額定電壓，否則不能直接使用下面的方案——而需定制同步變壓器模塊或觸發(fā)器模塊。



18、RC吸收回路和斷態(tài)漏電流

RC吸收回路的作用為吸收浪涌電壓和提高靜態(tài)dV/dt指標，但SSR內部的RC回路帶來斷態(tài)漏電流，一般來說2A-6A的SSR漏電流對10W以上功率的負載(如電機)基本無影響，10A以上的SSR漏電流對50W以上功率的負載基本無影響。另外在實際應用大感性負載場合，還可以在SSR兩輸出端再并聯(lián)RC吸收回路以保護SSR。

有些用戶如負載功率小(如中間繼電器、接觸器的線圈、電磁吸鐵微功率電動機等負載)我們可以定制漏電流小于1mA的固態(tài)繼電器。

用于功率擴展場合的固態(tài)繼電器，在其內部應無RC回路，這是由于RC回路的充放電會產生誤動作。

萬用表電阻檔測量出固態(tài)繼電器交流兩端電阻接近為零時，說明此固態(tài)繼電器內部的可控硅已損壞。除此以外，判斷固態(tài)繼電器的好壞必須采用帶負載的電路。
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