歐姆龍固態(tài)繼電器工作原理

1、歐姆龍固態(tài)繼電器工作原理固態(tài)繼電器(SSR)的定義SSR和有接點(diǎn)繼電器的不同所謂SSR， 是固態(tài)繼電器(Solid State Relay) 的簡(jiǎn)稱， 是無(wú)可動(dòng)接點(diǎn)部分的繼電器(無(wú)接點(diǎn)繼電器)。在動(dòng)作上與有接點(diǎn)繼電器相同， 但是該繼電器使用半導(dǎo)體閘流管、晶閘管開(kāi)關(guān)元件、二極管、晶體管等半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。另外也使用名為光電耦合器的光半導(dǎo)體， 使其輸入輸出絕緣。光電耦合器的特點(diǎn)是用光的信號(hào)在絕緣空間中進(jìn)行傳送， 所以絕緣性更好， 傳送速度也更快。SSR是用無(wú)接點(diǎn)的電子零件制造的， 比有接點(diǎn)的有很多優(yōu)點(diǎn)。其中最大的優(yōu)點(diǎn)是， 不會(huì)像有接點(diǎn)繼電器一樣因開(kāi)關(guān)而損耗接點(diǎn)。特別是：可以對(duì)應(yīng)高速、高頻率開(kāi)關(guān) 沒(méi)有

2、接觸不良 發(fā)生干擾小 沒(méi)有動(dòng)作音等， 適用于廣泛的領(lǐng)域。固態(tài)繼電器(SSR)的構(gòu)成固態(tài)繼電器(SSR) (交流負(fù)載開(kāi)關(guān)的代表示例)電磁繼電器(EMR:Electro Magnetic Relay)向線圈施加輸入電壓， 使其發(fā)生電磁力， 移動(dòng)可動(dòng)鐵片， 從而切換接點(diǎn)。不僅可在控制柜上使用， 還可用于其他范圍。而且原理簡(jiǎn)單可低成本加工。SSR的控制(ON/OFF控制、循環(huán)控制、相位控制)ON/OFF控制接受溫控器的電壓輸出信號(hào)， 通過(guò)開(kāi)關(guān)SSR來(lái)控制加熱器的ON/OFF。在電磁繼電器中也可進(jìn)行相同的控制， 但是以數(shù)秒間隔控制ON/OFF， 使用數(shù)年時(shí)需要SSR。循環(huán)控制(G32A-EA) 以0.2

3、秒(固定) 為控制周期。其方式是使其在0.2秒內(nèi)ON/OFF， 從而控制輸出電力。接受溫控器的電流輸出420mA來(lái)控制。循環(huán)控制中的注意點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)控制時(shí)， 每秒鐘接通電源5次(控制周期為 0.2S)。由于變壓器負(fù)載中的接通電流非常大(通常電流的10倍左右)(1)SSR的額定沒(méi)有余量導(dǎo)致SSR的破壞。(2)負(fù)載電路上的斷路器發(fā)生觸發(fā)?？赡艹霈F(xiàn)以上情況。因此， 循環(huán)控制中不能進(jìn)行變壓器一次側(cè)的電力控制。相位控制接受溫控器的電流輸出420mA的信號(hào)， 使輸出量每半循環(huán)發(fā)生變化。可進(jìn)行高精度的溫度控制， 多用于半導(dǎo)體制造裝置中。MOS FET繼電器的構(gòu)成和動(dòng)作原理MOS FET繼電器是在輸出元件中使用

4、功率MOS FET的SSR。為使功率MOS FET動(dòng)作， 光電二極管陣列作為受光元件使用。輸入端子中有電流流過(guò)時(shí)， LED會(huì)發(fā)光。這個(gè)光使光電二極管陣列中發(fā)生光電流， 這使柵極電壓使功率MOS FET置于ON。用源共通連接2個(gè)功率MOS FET， 可控制AC負(fù)載。DC專用的類型中有帶1個(gè)電源 MOS FET的類型。信號(hào)用MOS FET繼電器G3VM不含變阻器。MOS FET繼電器的名稱該商品為新型商品， 在各個(gè)公司有各種名稱、商標(biāo)。下表表示信號(hào)用(相當(dāng)于G3VM) 的示例。廠商名樣本上的名稱東芝光繼電器松下電工Photo MOS繼電器日本電氣光MOSFET繼電器沖電氣光MOS開(kāi)關(guān)沖田制作所Ph

5、oto DMOS-FET繼電器HPSolid State Relay歐姆龍MOS FET繼電器SSR的內(nèi)部電路構(gòu)成例負(fù)載規(guī)格過(guò)零觸發(fā)功能絕緣方式電路構(gòu)成型號(hào)交流負(fù)載用有 1光電耦合器G3HG3BG3FG3NA(AC輸入)無(wú)光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)G3NEG3JG3FG3HG3TA-OA有 1光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)G3PA-VDG3PB(單相)G3NA(DC輸入)G3NE有 1光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)G3PB-2(N)(三相) 2有 1光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)G3PB-3(N)(三相) 2有 1光電耦合器G3NA-4B型G3NHG3PA-4B型G3PB-5B型直流負(fù)載用光電耦合器G3FD、 G3HDG

6、3BDG3TA-ODG3NA-D交流直流負(fù)載用無(wú)光電霍爾耦合器G3FM1. 過(guò)零觸發(fā)功能具有過(guò)零觸發(fā)功能的SSR在交流負(fù)載電壓為零或接近零時(shí)動(dòng)作。具有過(guò)零觸發(fā)功能的SSR有以下效果。減小負(fù)載接通時(shí)的爆裂噪聲。在燈、加熱器、馬達(dá)等的負(fù)載中由于抑制了接通電流，可以減輕對(duì)電源的影響，還可以減小接通電流保護(hù)電路。2. 200V型的輸出開(kāi)關(guān)元件上使用了晶閘管。固態(tài)繼電器 用語(yǔ)說(shuō)明SSR用語(yǔ)集固態(tài)繼電器用語(yǔ)說(shuō)明電路功能光電耦合器光電三端雙向開(kāi)關(guān)耦合器傳送輸入信號(hào)的同時(shí)使輸入和輸出絕緣。過(guò)零觸發(fā)電路(參照144頁(yè))在交流負(fù)載電壓的零相位附近開(kāi)始動(dòng)作的電路。觸發(fā)電路控制開(kāi)關(guān)負(fù)載電流的晶閘管開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)的電路

7、。緩沖電路由R、C構(gòu)成，抑制施加到晶閘管開(kāi)關(guān)等上的急劇啟動(dòng)電壓，防止SSR晶閘管開(kāi)關(guān)誤啟動(dòng)的電路。輸入額定電壓輸入信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。使用電壓輸入信號(hào)的容許電壓范圍。輸入阻抗輸入電路、限制電阻的阻抗。恒電流輸入電路方式隨輸入電壓發(fā)生變動(dòng)。動(dòng)作電壓從輸出斷開(kāi)狀態(tài)到接通狀態(tài)時(shí)的輸入電壓的最小值。復(fù)位電壓從輸出斷開(kāi)狀態(tài)到接通狀態(tài)時(shí)的輸入電壓的最大值。輸入電流施加額定電壓時(shí)流過(guò)的電流值。輸出負(fù)載電壓可以在負(fù)載開(kāi)關(guān)及連續(xù)斷開(kāi)狀態(tài)下使用的電源電壓的有效值。最大負(fù)載電流在指定的冷卻條件(散熱片的大小、材質(zhì)、厚度、環(huán)境溫度散熱條件等)下可以連續(xù)流經(jīng)輸出端子的最大電流的有效值。漏電流輸出處于斷開(kāi)狀態(tài)，施加指定負(fù)載電

8、壓時(shí)流經(jīng)輸出端子之間的電流。輸出ON電壓下降在指定的冷卻條件(散熱片的大小、材質(zhì)、厚度、環(huán)境溫度散熱條件等)下通過(guò)最大負(fù)荷電流時(shí)出現(xiàn)在輸出端子之間的電壓的有效值。最小負(fù)載電流SSR可以正常開(kāi)關(guān)負(fù)載的最小負(fù)載電流。性能動(dòng)作時(shí)間向輸入施加規(guī)定的信號(hào)電壓后，直到輸出接通的延遲時(shí)間。復(fù)位時(shí)間切斷施加到輸入上的信號(hào)電壓后，直到輸出斷開(kāi)為止的延遲時(shí)間。絕緣電阻在輸入端子輸出端子之間以及輸入輸出端子金屬外殼(散熱片)之間施加直流電壓時(shí)的電阻。耐壓輸入端子輸出端子之間以及輸入輸出端子金屬外殼(散熱片)之間可以忍耐1分鐘以上的交流電壓的有效值。使用環(huán)境溫度、濕度在規(guī)定的冷卻、輸入輸出電流條件下SSR可以正常動(dòng)作

9、使用的環(huán)境溫度、濕度范圍。保存溫度不施加電壓，可以放置保存的溫度范圍。其他接通電流耐量 SSR的可流動(dòng)非反復(fù)的電流最大值。表示商用頻率、1周期的波高值。反向電壓負(fù)載開(kāi)關(guān)時(shí)、切斷時(shí)產(chǎn)生的非常急劇的電壓。泄放電阻為了正常開(kāi)關(guān)極小負(fù)載而用于增加視在負(fù)載電流，與負(fù)載并聯(lián)的電阻。以往是以投入電流耐量 來(lái)表現(xiàn)的， 但這與負(fù)載的浪涌電流容易混淆， 因此改為接通浪涌電流耐量 。固態(tài)繼電器 使用注意事項(xiàng)使用SSR前實(shí)際使用SSR時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生預(yù)想不到的事故。為此，必須盡可能地進(jìn)行測(cè)試。例如，考慮SSR特性時(shí)，經(jīng)常必須考慮到各產(chǎn)品的差異。有關(guān)目錄中記載的各額定性能值，如果沒(méi)有特別指明，則所有值都是在JIS C54

10、42標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)狀態(tài)(溫度1530、相對(duì)濕度25 85%RH、氣壓86106kPa)下的值。確認(rèn)實(shí)際設(shè)備時(shí)，除了負(fù)載條件以外，還必須在和實(shí)際使用狀態(tài)相同的條件下確認(rèn)使用環(huán)境。關(guān)于輸入電路關(guān)于輸入側(cè)的接線SSR的輸入阻抗有一定參差， 應(yīng)避免若干個(gè)輸入的串聯(lián)連接， 否則容易造成誤動(dòng)作。關(guān)于輸入噪聲SSR 動(dòng)作時(shí)間及動(dòng)作所需的功率極小， 因此必須控制影響到 INPUT端子的噪聲。如果噪聲施加到端子， 會(huì)引起誤動(dòng)作。以下是針對(duì)脈沖性噪聲和感應(yīng)性噪聲的對(duì)策舉例。脈沖性噪聲利用C、R吸收噪聲非常有效。下圖是針對(duì)光電耦合器方式的 SSR選擇C、R的實(shí)例。為滿足SSR的輸入電壓， 在R和電源電壓E的關(guān)系上確定R的

11、上限。C變大時(shí)，由于C的放電復(fù)位時(shí)間將變長(zhǎng)。請(qǐng)注意上述2點(diǎn)，確定C、R。感應(yīng)噪聲請(qǐng)不要將輸入線路和動(dòng)力線并排設(shè)置。感應(yīng)噪聲可能導(dǎo)致SSR 誤動(dòng)作。當(dāng)感應(yīng)噪聲在SSR的輸入端子處感生電壓時(shí)，必須通過(guò)絞合線(電磁感應(yīng))、屏蔽線(靜電感應(yīng))將影響SSR輸入端子的感應(yīng)噪聲引起的感應(yīng)電壓控制在SSR的復(fù)位電壓以下。此外，對(duì)高頻設(shè)備發(fā)出的噪聲，請(qǐng)附加C、R濾波器。關(guān)于輸入條件關(guān)于輸入電壓的紋波輸入電壓中有紋波的場(chǎng)合， 請(qǐng)將峰值電壓設(shè)定在使用電壓的最大值以下， 谷值電壓設(shè)定在使用電壓最小值以上后使用。漏電流對(duì)策通過(guò)晶體管輸出驅(qū)動(dòng)SSR的場(chǎng)合， 有時(shí)會(huì)由于斷開(kāi)時(shí)晶體管的漏電流導(dǎo)致復(fù)位不良。作為對(duì)策， 請(qǐng)如下圖

12、所示， 連接泄放電阻R， 設(shè)置加在泄放電阻R兩端的電壓E在SSR復(fù)位電壓的1/2以下。利用下列公式計(jì)算泄放電阻R。R E/(ILI)E ： 加在泄放電阻R兩端的電壓=SSR復(fù)位電壓的1/2IL ： 晶體管的漏電流I ： SSR的復(fù)位電流目錄中沒(méi)有記載SSR復(fù)位電流值， 因此要按以下公式計(jì)算。SSR的復(fù)位電流復(fù)位電壓的最小值/輸入阻抗恒定電流輸入電路的SSR(G3NA、G3PA、G3PB等)以0.1mA 計(jì)算。下面以G3M-202P DC24為例進(jìn)行計(jì)算。復(fù)位電流 I1V/1.6k 0.625mA泄放電阻值 R (1V1/2)/(IL0.625mA)開(kāi)關(guān)頻率如果是交流負(fù)載開(kāi)關(guān)， 請(qǐng)將開(kāi)關(guān)頻率控制

13、在10Hz下使用， 如果是直流負(fù)載開(kāi)關(guān)， 請(qǐng)將開(kāi)關(guān)頻率控制在100Hz以下使用。如果超出上述開(kāi)關(guān)頻率使用， 則可能導(dǎo)致SSR的輸出跟不上。輸入阻抗在輸入電壓有一定寬度的SSR (如G3F、G3H) 中， 有些機(jī)種的輸入阻抗會(huì)隨著輸入電壓發(fā)生變化， 輸入電流也隨之發(fā)生變化。用半導(dǎo)體等驅(qū)動(dòng)SSR的場(chǎng)合， 電壓會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體故障， 請(qǐng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)后使用。下面是代表例。關(guān)于輸出電路關(guān)于交流開(kāi)關(guān)型SSR輸出處的噪聲、浪涌SSR 使用的交流電源中疊加有能量較大的浪涌電壓的場(chǎng)合， 由于插入SSR的LOAD端子之間的C、R緩沖電路(內(nèi)置在SSR 中) 的抑制能力不足， 會(huì)超出SSR瞬態(tài)峰值電壓， 導(dǎo)致SSR的

14、過(guò)電壓破壞。要測(cè)定浪涌在很多情況下都是比較困難的， 基本上都是采用增加變阻器。最終使用階段可確認(rèn)沒(méi)有浪涌的場(chǎng)合除外。G3NA、G3S、G3PA、G3PB、G3PC、G3NE、G3J、G3NH、 G9H、G3DZ、G3RZ、G3FM以外的機(jī)種中沒(méi)有內(nèi)置浪涌吸收用可變電阻。請(qǐng)務(wù)必在開(kāi)關(guān)感性負(fù)載時(shí)實(shí)施附加浪涌吸收元件等浪涌對(duì)策。下面是附加了浪涌電壓吸收元件時(shí)的對(duì)策舉例。本公司是在以下條件下通過(guò)耐沖擊電壓試驗(yàn)， 來(lái)確認(rèn)SSR輸出側(cè)耐量的。使用電壓可變電阻電壓浪涌耐量AC100120V用240270V1000A以上AC200240V用440470VAC380480V用8201000V關(guān)于輸出側(cè)的連接請(qǐng)避

15、免SSR輸出側(cè)的并聯(lián)。SSR的場(chǎng)合， 不可能出現(xiàn)輸出側(cè)兩頭都為ON的情況， 因此負(fù)載電流不會(huì)增加。關(guān)于直流開(kāi)關(guān)型SSR的輸出處的噪聲浪涌連接螺線管、電磁閥等負(fù)載時(shí)， 請(qǐng)連接防止反電動(dòng)勢(shì)的二極管。施加超出SSR輸出元件耐壓的反電動(dòng)勢(shì)時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致SSR輸出元件的破壞。作為相應(yīng)措施，可以將表1的元件和負(fù)載并聯(lián)插入。(參照下圖)吸收元件中， 二極管方式是抑制反電動(dòng)勢(shì)效果最好的。但螺線管、電磁閥的復(fù)位時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。請(qǐng)?jiān)趯?shí)際使用電路上確認(rèn)后使用。另外， 可以使用二極管和齊納二極管縮短復(fù)位時(shí)間。在這種情況下， 齊納二極管的齊納電壓(Vz) 越高復(fù)位時(shí)間越短。表1 吸收元件例(參考)二極管的選擇方法耐電壓VRM

16、電源電壓2正向電流IF負(fù)載電流齊納二極管的選擇方法齊納電壓VZSSR的集電極發(fā)射極之間電壓 (電源電壓2V)齊納浪涌功率PRSMVZ負(fù)載電流安全率(23)如果齊納電壓(Vz) 增高， 則齊納二極管的容量(PRSM) 將變大。關(guān)于DC輸出型中的AND電路在以下電路中，請(qǐng)使用G3DZ、G3RZ。在一般情況下， SSR也可能出現(xiàn)復(fù)位不良。關(guān)于自保持電路要使用自保持電路時(shí)， 請(qǐng)利用有接點(diǎn)繼電器構(gòu)成電路。(SSR中不能組成自保持電路)。關(guān)于各負(fù)載的SSR的選擇下面顯示各負(fù)載中浪涌電流的實(shí)例。加熱器(阻性負(fù)載)沒(méi)有浪涌電流的負(fù)載。一般和電壓輸出的溫度控制器組合用于開(kāi)關(guān)加熱器。還可以使用帶過(guò)零觸發(fā)功能的SS

17、R， 大幅抑制噪聲的產(chǎn)生。但是， 該種負(fù)載不包括純金屬類、陶瓷類的加熱器。純金屬類、陶瓷類的加熱器在常溫下電阻值較低， 因此SSR中流過(guò)過(guò)載電流， 可能導(dǎo)致SSR破壞。開(kāi)關(guān)純金屬類、陶瓷類的加熱器時(shí)， 請(qǐng)選擇電力調(diào)整器(G3PX) 的長(zhǎng)時(shí)間軟啟動(dòng)類型或恒定電流類型。燈負(fù)載白熾燈、鹵素?zé)舻冉油娏骱艽蟆?額定電流的約1015倍)請(qǐng)選擇SSR， 使得該接通電流的峰值在SSR接通電流耐量的1/2 以下。(參照下圖的重復(fù)曲線虛線)重復(fù)施加超出接通電流耐量1/2的接通電流， 會(huì)導(dǎo)致SSR輸出元件的電流破壞。馬達(dá)負(fù)載馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)有相當(dāng)于額定電流510倍的接通電流流過(guò)。另外， 接通電流流通的時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)。

18、因此， 測(cè)定實(shí)際使用狀態(tài)下的接通電流及啟動(dòng)時(shí)間后， 選擇SSR使得接通電流的峰值在 SSR接通電流耐量1/2以下。SSR關(guān)閉時(shí)由于馬達(dá)發(fā)出的反電動(dòng)勢(shì)可能會(huì)導(dǎo)致SSR的破壞， 請(qǐng)實(shí)行過(guò)電壓保護(hù)。變壓器負(fù)載SSR關(guān)閉瞬間， 10500ms之內(nèi)會(huì)有1020倍的勵(lì)磁電流流過(guò) SSR。如果次級(jí)無(wú)負(fù)載， 勵(lì)磁電流最大。請(qǐng)選擇SSR使得該勵(lì)磁電流在SSR接通電流耐量1/2以下。半波整流電路有些交流用電磁計(jì)數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管， 半波整流。該負(fù)載中只加有SSR的輸出電壓的半波。為此， 在帶過(guò)零觸發(fā)功能的SSR中， 可能導(dǎo)致無(wú)法關(guān)閉。對(duì)此， 可以采取以下兩種方法解決。1. 連接流過(guò)SSR負(fù)載電流約20%的電

19、流的泄放電阻。2. 使用無(wú)過(guò)零觸發(fā)功能的SSR。但半波整流的制動(dòng)器線圈的開(kāi)關(guān)則不受此限制， 請(qǐng)另行商談。全波整流負(fù)載有些交流用電磁計(jì)數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管， 全波整流。這種負(fù)載中的負(fù)載電流會(huì)如下圖所示， 變?yōu)榻咏诰匦尾ǖ牟ㄐ巍Ｒ虼耍?交流用SSR在輸出元件中使用晶閘管開(kāi)關(guān)(電路電流不為0， 元件不斷開(kāi)) ， 如果負(fù)載電流波形為矩形波， 可能導(dǎo)致 SSR復(fù)位不良。開(kāi)關(guān)全波整流的負(fù)載時(shí)， 請(qǐng)選擇-V型或功率MOSFET繼電器。(-V型SSR)(-V型SSR) G3F-203SL-V、G3H-203SL-V(功率MOS FET繼電器) G3DZ、G3RZ、G3FM小容量負(fù)載SSR中沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)

20、， 輸出(LOAD) 處會(huì)流過(guò)數(shù)mA的漏電流IL。為此， 如果該漏電流大于負(fù)載的復(fù)位電流， 會(huì)引起復(fù)位不良。請(qǐng)?jiān)黾覵SR開(kāi)關(guān)電流的泄放電阻R和負(fù)載并聯(lián)，以解決問(wèn)題。變頻器負(fù)載請(qǐng)不要將變頻器控制的電源作為SSR的負(fù)載電源使用。變頻器控制的波形會(huì)變?yōu)榫匦尾ǎ?因此dV/dt非常大， 會(huì)引起SSR誤啟動(dòng)， 導(dǎo)致復(fù)位不良。在輸入處使用變頻器控制的電源的場(chǎng)合， 只要電源的有效值在 SSR的使用電壓范圍內(nèi)， 就可以使用。電容性負(fù)載SSR關(guān)閉時(shí)， 電源電壓+電容器的電荷電勢(shì)施加到SSR的兩端，因此請(qǐng)選擇SSR使得可使用電壓在電源電壓的2倍以上， 同時(shí)使得充電電流在SSR接通電流耐量1/2以下。關(guān)于使用負(fù)載電

21、源1. 關(guān)于整流的電源通過(guò)全波整流或半波整流將交流電源作為直流負(fù)載電源使用時(shí)，請(qǐng)?jiān)O(shè)定負(fù)載電源的峰值電源不超出SSR使用負(fù)載電源的最大值。在這樣的情況下， 會(huì)變成過(guò)電壓， 導(dǎo)致SSR輸出元件破壞。2. 關(guān)于交流負(fù)載電源的使用頻率關(guān)于交流負(fù)載電源的使用頻率， 請(qǐng)控制在4763Hz。3. 關(guān)于交流低電壓負(fù)載在SSR的使用負(fù)載電壓范圍的最小值以下使用負(fù)載電源時(shí)， 施加到負(fù)載上的電壓的損失時(shí)間比在SSR使用電壓范圍內(nèi)使用負(fù)載電源時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)。下圖是負(fù)載例。(損失時(shí)間A三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)。在3.7kW級(jí)的電機(jī)中， 即使是感應(yīng)負(fù)載， 也可以用三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)進(jìn)行充分開(kāi)閉。以三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)1個(gè)元件與晶閘管

22、的反并聯(lián)具有同等的功能， 所以對(duì) SSR的小型化也做出了貢獻(xiàn)。電阻負(fù)載感應(yīng)負(fù)載40A以下超過(guò)40A3.7kW以下3超過(guò).7kW三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)晶閘管2Q4:SSR的輸出側(cè)是否可以串聯(lián)連接？A4:可串聯(lián)連接。主要用于短路模式故障的補(bǔ)償。另外，浪涌電壓分擔(dān)各自的SSR，對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行分壓，減輕了SSR的負(fù)擔(dān)。但是， 進(jìn)行串聯(lián)連接時(shí)， 無(wú)法提高使用電壓。由于動(dòng)作時(shí)間、復(fù)位時(shí)間的差，開(kāi)閉時(shí)不能分擔(dān)負(fù)載電壓。Q5:直流負(fù)載用SSR的浪涌吸收電路怎么樣會(huì)比較好？A5:關(guān)于直流負(fù)載開(kāi)閉型SSR的輸出側(cè)干擾、浪涌對(duì)策。連接螺線管、電磁閥等的L負(fù)載時(shí)，請(qǐng)連接避免產(chǎn)生反向電壓的二極管。施加超出SSR輸出元件耐電壓

23、的反向電壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致SSR 的輸出元件損壞。作為對(duì)策， 請(qǐng)將表1的元件與負(fù)載并聯(lián)接入。吸收元件中， 二極管方式抑制反向電壓的效果最佳。但是螺線管、電磁閥的復(fù)位時(shí)間較長(zhǎng)。實(shí)際使用電路時(shí)請(qǐng)先確認(rèn)后再使用。另外，作為縮短復(fù)位時(shí)間的對(duì)策，可以使用二極管和穩(wěn)壓二極管。此時(shí)， 穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓(Vz) 越高， 其復(fù)位時(shí)間就越短。參考 二極管的選擇方法耐電壓VRM電源電壓2順電流IF負(fù)載電流 穩(wěn)壓二極管的選擇方法穩(wěn)壓電壓=VzVz負(fù)載電流安全率(2-3)注. 若穩(wěn)壓電壓(Vz) 較高， 則穩(wěn)壓二極管的容量(PRSM) 也將變大。固態(tài)繼電器 施工保養(yǎng)檢查故障安全防護(hù)方法1. 關(guān)于故障模式必須進(jìn)行高頻率開(kāi)閉

24、、高速開(kāi)閉時(shí)， SSR是最佳的繼電器， 但是， 若使用條件、操作錯(cuò)誤， 可能會(huì)導(dǎo)致元件破壞等問(wèn)題。SSR是由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的繼電器， 浪涌電壓、過(guò)電流等會(huì)導(dǎo)致元件破損等故障。此時(shí)， 元件的故障模式基本上是短路故障， 會(huì)導(dǎo)致負(fù)載不能切斷。因此， 在使用了SSR的控制電路中， 考慮故障安全防護(hù)方法時(shí)，不是僅通過(guò)SSR切斷負(fù)載電源的電路， 請(qǐng)通過(guò)設(shè)置于負(fù)載電源側(cè)的接點(diǎn)、斷路器， 設(shè)為在SSR異常時(shí)切斷負(fù)載的電路。例如， AC電機(jī)作為負(fù)載的電路中， SSR發(fā)生半波故障時(shí)， 變?yōu)?DC勵(lì)磁的過(guò)電流流向電機(jī)， 電機(jī)可能會(huì)燒壞。這種情況下， 請(qǐng)通過(guò)斷路器， 切斷通向電機(jī)的電流電路。部位原因結(jié)果輸入部施加過(guò)電

25、壓輸入元件損壞輸出部施加過(guò)電壓輸出元件損壞過(guò)電流通電全體環(huán)境溫度超出規(guī)定值輸出元件損壞散熱狀態(tài)較差2. 關(guān)于過(guò)電流保護(hù)SSR的負(fù)載(LOAD) 側(cè)流入短路電流或過(guò)電流時(shí)， 會(huì)損壞SSR 的輸出元件。作為短路保護(hù)的對(duì)策例， 請(qǐng)?zhí)砑优c負(fù)載串聯(lián)的速斷保險(xiǎn)絲。作為速斷保險(xiǎn)絲的保護(hù)協(xié)調(diào)條件， SSR的浪涌容量(Is)、速斷保險(xiǎn)絲的限流特性(If) 、負(fù)載的沖擊電流(IL) 均需設(shè)計(jì)為滿足如下圖所示關(guān)系的電路。類型推薦保險(xiǎn)絲型號(hào)廠商5A型60PFF5U株式會(huì)社京三制作所10A型60PFF10UCR2LS-10富士電機(jī)株式會(huì)社BLC012-115A型60PFF15U株式會(huì)社京三制作所20A型60PFF20U

26、25A型60PFF25U30A型60PFF30U40A型25SHA4025LKA40B50A型25SHA5025LKA50B60A型25LKA60B75A型25LKA75B100A型25LKB100B150A型25LKB150B注. 上述保險(xiǎn)絲可保護(hù)SSR 不受意外事故引起的短路電流的影響。對(duì)于過(guò)電流保護(hù)， 請(qǐng)根據(jù)每臺(tái)使用設(shè)備選擇合適的NF斷路器等的保護(hù)對(duì)策。3. 關(guān)于動(dòng)作顯示燈如下圖所示， 動(dòng)作顯示燈所顯示的是輸入電路的通電， 并不顯示輸出元件的接通。4. 關(guān)于SSR的耐久性SSR沒(méi)有機(jī)械磨損。因此， SSR的耐久性以所使用的內(nèi)置零件的故障率表示。例如， G3M-202P時(shí)， 內(nèi)置零件的故障

27、率為321Fit (1Fit=10-9= (故障/時(shí)間)。根據(jù)這一值計(jì)算出的MTTF如下所示。MTTF321/603.12106 (時(shí)間)關(guān)于SSR的耐久性錫焊、熱應(yīng)力， 也必須考慮其綜合耐久性。也有可能因熱應(yīng)力導(dǎo)致錫焊老化等各種問(wèn)題。本公司已在下述條件的加熱器循環(huán)試驗(yàn)中進(jìn)行了可靠性評(píng)價(jià)。條件： 30100、200循環(huán)應(yīng)用電路圖1. 與傳感器的連接SSR可直接連接接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等傳感器。2. 白熾燈的閃爍控制3.電氣爐的溫度控制4. 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)注1. SR1、SSR2其中一個(gè)為斷開(kāi)側(cè)SSR的LOAD端子間電壓， 由于通過(guò) LC結(jié)合， 電壓約為電源電壓的2倍，請(qǐng)務(wù)必使用具備電源

28、電壓2倍以上的輸出額定電壓的SSR(例) 電源電壓交流100的單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)， 應(yīng)使用有交流200以上輸出電壓的SSR注2. 切換SW1和SW2時(shí)， 請(qǐng)務(wù)必確保有30ms以上的時(shí)滯。5. 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的接通、斷開(kāi)控制6. 三相電機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)SSR三相電機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 請(qǐng)注意SSR的輸入信號(hào)。如右上圖所示， 同時(shí)切換SW1和SW2時(shí)， 負(fù)載側(cè)發(fā)生相間短路， 會(huì)損壞SSR 的輸出元件。這是由于即使沒(méi)有至SSR輸入端子的輸入信號(hào)， 輸出元件(三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)) 仍處于導(dǎo)通狀態(tài)， 直至負(fù)載電流為0。因此， 切換SW1和SW2時(shí)， 請(qǐng)務(wù)必設(shè)定30ms以上的時(shí)滯。另外， 由于至SSR輸入電路

29、的干擾等導(dǎo)致的SSR誤動(dòng)作， 也會(huì)導(dǎo)致相間短路、SSR損壞。作為此時(shí)的對(duì)策例， 在電路中接入防止產(chǎn)生短路事故的保護(hù)電阻R。對(duì)于保護(hù)電阻R， 請(qǐng)根據(jù)SSR的浪涌接通電流容量確定。例如， G3NA-220B的浪涌接通電流容量為 220Apeak， 因此為R220V2/220A1.4。另外， 考慮到電路電流、通電時(shí)間等， 請(qǐng)插到消耗功率較小的一側(cè)。另外， 對(duì)于電阻的功率， 請(qǐng)根據(jù)PI2R安全率進(jìn)行計(jì)算。(I負(fù)載電流、R保護(hù)電阻、安全率35)7. 變壓器負(fù)載的沖擊電流變壓器負(fù)載時(shí)的沖擊電流，在電抗不運(yùn)作的2次側(cè)開(kāi)放狀態(tài)下為最大。另外， 由于其最大電流是電源頻率的1/2周， 若不用示波器將很難進(jìn)行測(cè)定。

30、為此， 應(yīng)測(cè)定變壓器一次側(cè)的直流電阻， 據(jù)此預(yù)測(cè)沖擊電流。(實(shí)際上， 由于固有電抗運(yùn)作， 其結(jié)果比該計(jì)算值還少)。I peakV peak/R(2V)/R假設(shè)在負(fù)載電源電壓220V 使用一次側(cè)的直流電阻3 歐姆的變壓器， 則此時(shí)的沖擊電流為， I peak(1.414220)/3103.7A本公司規(guī)定SSR的浪涌接通電流容量為非反復(fù)(1天1-2次)， 請(qǐng)選擇能反復(fù)使用具備該I peak的2倍的浪涌接通電流容量的SSR。此時(shí)， 請(qǐng)選擇具備207.4A以上浪涌接通電流容量、G3-220 以上的SSR。另外， 若對(duì)此進(jìn)行逆運(yùn)算， 即可算出滿足SSR的變壓器一次側(cè)的直流電阻值。RV peak/I pe

31、ak(2V)/I peak有關(guān)變壓器一次側(cè)的直流電阻值適用SSR的一覽表， 請(qǐng)參考附件。另外，該一覽表表示滿足沖擊電流的SSR，還必須結(jié)合變壓器的穩(wěn)定電流滿足各SSR的額定電流。G3-240下劃線2位的數(shù)字顯示穩(wěn)定電流。(此時(shí)為40A)僅G3NH時(shí) ： G3NH-075B=75A、G3NH-150B=150A條件1 ： SSR的環(huán)境溫度(=柜內(nèi)溫度) 應(yīng)在各SSR 的額定溫度以內(nèi)。條件2 ： 應(yīng)為安裝正規(guī)散熱器的狀態(tài)。負(fù)載電源電壓100V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3NAG3NEG3NH4.8以上3060-205-2051.94.7

32、75150-210-215-210-2101.31.8110220-220-225-220-2200.651.2220440-235-240-245-260-2400.360.64400800-20750.160.359001,800-2150負(fù)載電源電壓110V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3NAG3NEG3NH5.2以上3060-205-2052.15.175150-210-215-210-2101.52.0110220-220-225-220-2200.711.4220440-235-240-245-260-2400.390.7

33、0400800-20750.180.389001,800-2150負(fù)載電源電壓120V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3NAG3NEG3NH5.7以上3060-205-2052.35.675150-210-215-210-2101.62.2110220-220-225-220-2200.781.5220440-235-240-245-260-2400.430.77400800-20750.190.429001,800-2150負(fù)載電源電壓200V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3

34、NAG3NEG3NH9.5以上3060-205-2053.89.475150-210-215-210-2102.63.7110220-220-225-220-2201.32.5220440-235-240-245-260-2400.711.2400800-20750.320.709001,800-2150負(fù)載電源電壓220V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3NAG3NEG3NH10.4以上3060-205-2054.210.375150-210-215-210-2102.94.1110220-220-225-220-2201.52.82

35、20440-235-240-245-260-2400.781.4400800-20750.350.779001,800-2150負(fù)載電源電壓240V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3NAG3NEG3NH11.4以上3060-205-2054.611.375150-210-215-210-2103.14.5110220-220-225-220-2201.63.0220440-235-240-245-260-2400.851.5400800-20750.380.849001,800-2150負(fù)載電源電壓400V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖

36、擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3NAG3NEG3NH7.6以上75150-4105.27.5110220-420-430-4202.65.1220440-435-4451.52.5400800-40750.631.49001,800-4075負(fù)載電源電壓440V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3NAG3NEG3NH8.3以上75150-4105.78.2110220-420-430-4202.95.6220440-435-4451.62.8400800-40750.701.59001,800-4075負(fù)載電

37、源電壓480V時(shí)變壓器一次側(cè)的直流電阻()沖擊電流(A)SSR的浪涌接通電流容量(A)適用SSRG3PG3NAG3NEG3NH9.1以上75150-4106.29.0110220-420-430-4203.16.1220440-4508. 變壓器的分接頭轉(zhuǎn)換通過(guò)SSR切換變壓器的分接頭時(shí)， 請(qǐng)注意感應(yīng)OFF側(cè)SSR的電壓。感應(yīng)電壓與卷數(shù)( 分接頭電壓) 成比例。下圖中，電源電壓200V， N1100次、N2100次，若SSR2置于 ON， 則會(huì)在SSR1兩端施加電源電壓2倍的電壓400V， 因此， 對(duì)于SSR1， 務(wù)必使用400V的SSR。SSR的使用方法散熱設(shè)計(jì)SSR的發(fā)熱量作為輸出半導(dǎo)體用

38、于SSR的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)、晶閘管、功率晶體管， 即使在接通時(shí)， 半導(dǎo)體內(nèi)部仍有殘留電壓。這是輸出接通電壓下降。為此， 流入負(fù)載電流時(shí)SSR會(huì)產(chǎn)生焦耳熱。此時(shí)的發(fā)熱量如下計(jì)算：發(fā)熱量 (W)=輸出接通電壓下降(V)通電電流(A)例如， 使用G3NA-210B通負(fù)載電流8A的話為：P1.6V8A12.8W功率MOS FET在輸出半導(dǎo)體上使用的MOS FET繼電器， 不是殘留電壓， 用ON電阻計(jì)算發(fā)熱量。發(fā)熱量 (W) 如下計(jì)算： (W) 負(fù)載電流2 (A) ON電阻()用G3RZ負(fù)載電流為0.5A時(shí)， 為 P(W)0.52A2.40.6W電源MOS FET有根據(jù)溫度上升ON電阻的特性。因此，

39、通電中 ON電阻是變化的。負(fù)載電流為額定的80以上時(shí)，簡(jiǎn)易算法為用ON電阻的1.5倍來(lái)計(jì)算。P(W)12A2.41.53.6WSSR一般到5A程度沒(méi)有散熱器也可以， 但超過(guò)的話就一定要有散熱器。隨著負(fù)載電流的變大， 需要更大型的散熱器。與有接點(diǎn)的繼電器相比10A以上含散熱器的尺寸差很顯著， 小型化的特點(diǎn)會(huì)變得不利。散熱器的選擇另行安裝散熱器的SSR (G3NA、G3NE、G3PB (三相)等)中備有標(biāo)準(zhǔn)散熱器， 請(qǐng)從商品樣本上選擇符合負(fù)載電流的標(biāo)準(zhǔn)散熱器。例如，G3NA-220B: Y92B-N100G3NE-210T(L): Y92B-N50G3PB-235B-3H-VD: Y92B-P20

40、0使用市場(chǎng)上銷售的散熱器時(shí)， 請(qǐng)選用熱電阻小于本公司標(biāo)準(zhǔn)散熱器的散熱器。例如、Y92B-N100 的熱電阻值為Y92B-N100的熱電阻值=1.631/W如果散熱器的熱電阻值比該值更小(如1.5/W)， 則可在額定的條件下使用G3NA-220B。熱電阻值表示每單位熱量(W) 的溫度上升， 該值越小則散熱性越好。散熱板面積的計(jì)算方法將另行安裝散熱器的SSR直接安裝在控制柜等框架上使用時(shí)，必須注意下列事項(xiàng)。將用于一般柜上的鐵材料作為散熱板使用時(shí)， 請(qǐng)盡量避免10A以上的連續(xù)通電。這是因?yàn)椋?與鋁材相比， 鐵的熱傳導(dǎo)率較低。熱傳導(dǎo)率(單位：Wm )根據(jù)材料不同，如下所示。鐵材料2050鋁材料150220推薦使用鋁板作為直接安裝SSR的散熱板。必要的散熱面積請(qǐng)參見(jiàn)樣本中各機(jī)種的數(shù)據(jù)。在SSR的安裝面(全部) 和散熱板之間， 請(qǐng)務(wù)必涂敷散熱用的硅酮潤(rùn)滑脂(東芝硅酮YG6260、信越硅酮G746等) 及熱傳導(dǎo)薄板。若僅將SSR安裝在散熱板上， 會(huì)