惠木工业电子博客: 如何选择固态继电器

如何选择固态继电器

以下是根据实际要求选择合适的固态继电器时要考虑的选项：

1）负载电压 - AC或DC

2）负载电流 - 最大电流和最小电流

3）负载类型 - 电阻，电感或电容

5）安装方法 - PCB，面板或DIN导轨安装

6）环境温度 - 用于计算降额系数和散热器的尺寸

7）国际认证 - 保险商实验室（UL），加拿大标准协会（CSA），英国认证电信委员会（BABT），Verband Deutscher Elektrotechniker（VDE），Technischen Uberwachungs Vereine（TUV），Conformite Europeene（CE）或其他。

负载电压：

首先要考虑的是负载电压是AC还是DC，以确定是选择AC-SSR还是DC-SSR。其次，应考虑负载电源的电压，其不能大于输出额定电压，并且小于固态继电器的最小电压。然后考虑负载电压的大小和瞬态电压。负载电压是指稳态电压应用于SSR开关输出端子，瞬态电压是指SSR继电器输出端子可承受的最大电压。当交流感应负载，单相电机负载或三相电机负载切换或通电时，SSR开关输出电压可能是电源峰值电压的两倍，此电压不能大于瞬态电压SSR防止过大的冲击电压损坏电子开关。因此，在选择SSR时，最好留出输出电压的余量，并选择带RC电路的SSR继电器来保护固态继电器并优化dv / dt。

RC电路：

RC电路，也称为RC滤波器，RC缓冲器或RC网络，是由电阻器和电容器组成的电路。建议选择带压敏电阻吸收电路和RC缓冲电路的固态继电器。RC电路阻止某些频率通过，并允许其他频率信号通过以滤除干扰信号。此外，RC电路还可用于降低输出电压的上升速率（dv / dt），吸收浪涌电压，抑制过大的瞬态电压/电流，并防止固态继电器因过电压而损坏。

负载电流：

固态继电器的输出电流值是流过SSR输出端的稳态电流，通常等于连接到SSR输出端的负载电流。由于SSR开关的开关元件对温度非常敏感，并且过电流会产生大量的热量，因此SSR的过载能力很弱。因此，SSR继电器的输出电流不应超过其额定输出电流，浪涌电流不得超过过载能力，特别是对于易产生浪涌电流的电感/电容负载，以及由此产生的浪涌电流。电源本身。
输出电流需要一个余量，以避免过大的浪涌电流，从而缩短固态继电器的寿命。对于一般电阻负载，可以根据额定值的60％选择额定有效工作电流值。此外，可以考虑使用快速保险丝和空气开关来保护输出回路，或者在继电器的输出端添加RC吸收回路和压敏电阻（MOV）。压敏电阻的选择规格是为220VAC SSR选择500V~600V MOV，为380VAC SSR选择800V~900V MOV。

浪涌电流：

几乎所有受控负载都会在导通时产生大的浪涌电流。例如：

1）电加热装置，如白炽灯，电炉等。它们是纯电阻负载，具有正稳定系数，但在低温下电阻很小，因此启动时的电流将超过几倍。稳态电流。

2）某些类型的灯在烧毁时具有低阻抗。

3）当电机开启，转子锁定，关闭时，会产生较大的浪涌电流和电压。在锁定转子是一种情况，即当转速为0转，在此期间，电机仍输出转矩的功率因数的电机将是非常低的，并且电流可以是额定电流的多达7次。

4）当中间继电器或电磁阀未可靠关闭和弹跳时，它也会产生很大的浪涌电流。

5）当切换电容器组或电容器电源时，会产生类似的短路情况，并产生非常大的电流。

6）当电容换向型电动机正在反转时，电容器电压和电源电压叠加在SSR的输出端，SSR将承受两倍电源电压的浪涌电压。

过大的浪涌电流会损坏SSR内部的半导体开关。因此，在选择继电器时，应首先分析受控负载的浪涌特性，以使继电器能够承受浪涌电流，同时确保稳态运行。固态继电器的额定电流应根据实际要求中的降额系数进行选择。如果选定的继电器需要在频繁操作，寿命长，可靠性高的地方工作，则根据已知的降额系数将额定电流除以0.6 ，以确保运行的可靠性。此外，电阻器或电感器可以串联连接到输出回路，以进一步限制电流。
注意：请不要使用SSR浪涌电流值作为选择负载启动电流的基础。因为SSR继电器浪涌电流值是基于电子开关的浪涌电流，在半个（或一个）电源周期的前提下，即10ms或20ms。

负载类型：

根据电阻抗，负载可分为三种类型：电阻负载类型（或纯电阻负载），电感负载类型和电容负载类型。在通常的电器中没有纯电感负载和纯电容负载，因为这两种类型的负载不能做有功功率。在串并联电路中，如果容抗大于感抗，则电路为容性负载; 反之亦然。

电阻负载：

简而言之，仅由电阻型元件工作的负载称为电阻负载。然而，一些负载在低温下具有低电阻，这导致更大的启动电流。例如，当电炉刚刚开启时，电流比稳定电流大1.3-1.4倍; 当白炽灯打开时，电流是稳定电流的10倍。
Q1：电阻负载的特性是什么（工作时）？
A1：在直流电路中，电流和电压之间的关系符合基本欧姆定律，I = U / R; 在交流电路中，电流相位与电压相位相比（与电源相比）。
Q2：哪些是阻性负载？
A2：由电阻加热的加热装置（如电阻炉，烤箱，电热水器，热油等），以及依靠电阻丝发光的灯（如碘钨灯，白炽灯等）。

感应负载：

一般而言，感性负载是应用电磁感应原理（具有电感参数）的负载，例如高功率电气产品（如冰箱，空调等）。感性负载会增加电路的功率因数，并且通过感性负载的电流不会突然改变。在启动时，感应负载需要比维持正常操作所需的电流大得多的启动电流（大约3-7倍）。例如，异步电动机的启动电流是额定值的5-7倍，直流电动机的启动电流略大于交流电动机的启动电流; 一些金属卤化物灯的开启时间长达10分钟，其脉冲电流高达稳态电流的100倍。
此外，当电源打开或关闭时，感应负载将产生反电动势（通常是电源电压的1-2倍），反电动势（简称反电动势或简称CEMF）将叠加在电源电压，所产生的电压高达电源电压的三倍。因此，当负载类型为感性负载时，固态继电器的输出端应连接压敏电阻，其耐压为负载电压的1.6-1.9倍。反EMF是一个不确定的值，随L和di / dt变化，如果当前的变化率（di / dt）过高，SSR将会受损。在实际应用中，CEMF可以通过串联电感L减小，L电感的大小取决于尺寸和成本。
问题3：感性负载（工作时）的特征是什么？
A3：电感负载滞后（电流滞后电压）。在DC电路中，感性负载允许电流流过并且能量存储在电感器中，并且电流滞后于电压。在AC电路中，电流相位滞后于电压相位（与电源相比），并且相位可以最多滞后四分之一周期（或90度）。
Q4：哪些是感性负载？
A4：依靠通电气体发光的灯（如日光灯，高压钠灯或HPS灯，汞灯，金属卤化物灯等），以及大功率电气设备（如电机设备，压缩机，继电器等）。

电容负载：

通常，具有电容参数的负载称为容性负载，并且容性负载将降低电路的功率因数。在充电或放电期间，电容性负载相当于短路，因为电容器两端的电压不能突然改变。
Q5：感性负载（工作时）的特性是什么？
A5：电容负载超前（电流引线电压）。在直流电路中，容性负载可防止电流流动，但可以存储能量。在交流电路中，电流相位超前于电压相位（与电源相比），相位可以最大超过四分之一周期（或90度）。
Q6：哪些是感性负载？
A6：带有电容器的器件，例如补偿电容器。和电源控制设备，如开关电源，IT设备等。

如何根据负载类型选择固态继电器

1）对于电感和容性负载，如果在交流固态继电器开启期间向继电器输出端子施加较大的dv / dt（电压指数上升速率），建议使用具有较高dv / dt的固态继电器开/关。

2）对于交流电阻负载和大多数交流感应负载，可提供过零继电器，以延长负载和继电器的使用寿命，并减少自身的射频干扰。

3）作为相输出控制器，应使用随机型固态继电器。

*功率因数：

在电气工程中，交流电力系统的功率因数被定义为流向负载的实际功率与电路中的视在功率之比，并且是在-1到1的闭合间隔中的无量纲数。如果是未规定一般产品的负载功率是视在功率（包括有功功率和无功功率））。但是，感性负载的一般规范通常给出有功功率的大小。例如，虽然荧光灯标记为15至40瓦（其有功功率），但其镇流器消耗大约8瓦的功率，因此应将8W加到15~40w以计算总功率。可以从给定的功率因数计算产品的感应部分（即无功功率的量）。

输入控制信号：

1）输入控制电压：输入控制电压范围为3~32V。

2）输入控制电流：直流SSR和交流单相SSR的输入电流一般在10mA左右，交流三相SSR的输入电流一般在30mA左右，也可以定制为小于15mA。

3）控制频率：交流固态继电器的控制工作频率一般不超过10HZ，直流固态继电器控制信号周期应大于继电器“接通时间”和“关断时间”之和的五倍。

安装方法：

在许多情况下，负载功率将限制SSR是安装在PCB，面板还是DIN导轨上。

环境温度：

当继电器处于导通状态时，它将承受P = V（导通状态电压降 s）×I（负载电流）的耗散功率，并且SSR的负载容量受环境温度的极大影响及其自己的温度。如果环境温度过高，SSR的负载容量将不可避免地相应降低，此外，SSR开关可能失控，甚至永久性损坏。因此，有必要根据实际工作环境设定一定的余量，并选择合适的散热片尺寸以确保散热条件。对于大于5A的负载电流，应安装散热器。对于高于100A的电流，散热器和风扇应配备强冷却装置。如果SSR继电器长时间在高温（40°C~80°C）下运行，可根据制造商提供的最大输出电流和环境温度曲线降低负载电流，以确保正常运行，负载电流通常控制在额定值的1/2以内。