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固态继电器的优缺点、技术参数、应用、分类

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关键字:固态 继电器 

固态继电器的优缺点、技术参数、应用、分类

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固态继电器简介


固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关,在开关过程中无机械接触部件,因此固态继电器除具有与电磁继电器一样的功能外,还具有逻辑电路兼容,耐振耐机械冲击,安装位置无限制,具有良好的防潮防霉防腐蚀性能,在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳,输入功率小,灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好,噪声低和工作频率高等特点。目前已广泛应用于计算机外围接口设备,调温、调速、调光、电机控制、电炉加温控制、电力石化、医疗器械、金融设备、煤碳、仪器仪表、交通信号等领域。

控制电压固定的控制信号,采用阻性输入电路。控制电流保证在大于5mA。对于大的变化范围的控制信号(如3-32V)则采用恒流电路,保证在整个电压变化范围内电流在大于5mA可靠工作。隔离驱动电路:隔离电路采用光-电耦合和高频变压器耦合(磁电耦合),光电耦合通常使用光电二极管—光电三极管,光电二极管—双向光控可控硅,光伏电池,实现控制侧与负载侧隔离控制。高频变压器耦合是利用输入的控制信号产生的自激高频信号经耦合到次级,经检波整流,逻辑电路处理形成驱动信号。SSR的功率开关直接接入电源与负载端,实现对负载电源的通断切换。主要使用有大功率晶体三极管(开关管-Transistor), 单向可控硅(Thyristor或SCR),双向可控硅(Triac),功率场效应管(MOSFET),绝缘栅型双极晶体管(IGBT).固态继电器可以方便的与TTL,MOS逻辑电路连接。专用的固态继电器可以具有短路保护,过载保护和过热保护功能,与组合逻辑固化封装就可以实现用户需要的智能模块,直接用于控制系统中。

固态继电器的优缺点

1、固态继电器的缺点
(1)导通后的管压降大,可控硅或双相控硅的正向降压可达1~2V,大功率晶体管的饱和压降也在1~2V之间,一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。
    (2)半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流,因此不能实现理想的电隔离。
(3)由于管压降大,导通后的功耗和发热量也大,大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器,成本也较高。
(4)电子元器件的温度特性和电子线路的抗干扰能力较差,耐辐射能力也较差,如不采取有效措施,则工作可靠性低。
(5)固态继电器对过载有较大的敏感性,必须用快速熔断器或RC阻尼电路对其进行过载保护。固态继电器的负载与环境温度明显有关,温度升高,负载能力将迅速下降。
(6)主要不足是存在通态压降(需相应散热措施),有断态漏电流,交直流不能通用,触点组数少,另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。

2、固态继电器的优点
(1)高寿命,高可靠:固态继电器没有机械零部件,有固体器件完成触点功能,由于没有运动的零部件,因此能在高冲击,振动的环境下工作,由于组成固态继电器的元器件的固有特性,决定了固态继电器的寿命长,可靠性高。
    (2)灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好:固态继电器的输入电压范围较宽,驱动功率低,可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器。
(3)快速转换:固态继电器因为采用固体器件,所以切换速度可从几毫秒至几微妙。
(4)电磁干扰小:固态继电器没有输入“线圈”,没有触点燃弧和回跳,因而减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关,在零电压处导通,零电流处关断,减少了电流波形的突然中断,从而减少了开关瞬态效应。

固态继电器的技术参数

       1、输入电压范围:在环境温度25'c下,固态继电器能够工作的输入电压范围。
2、输入电流:在输入电压范围内某一特定电压对应的输入电流值。
3、接通电压:在输入端加该电压或大于该电压值时,输出端确保导通。
4、关断电压:在输入端加该电压或小于该电压值时,输出端确保关断。
5、反极性电压:能够加在继电器输入端上,而不应起永久性破坏的最大允许反向电压。
6、额定输出电流:环境25'C时的最大稳态工作电流。
7、额定输出电压:能够承受的最大负载工作电压。
8、输出电压降:当继电器处于导通时,在额定输出电流下测得的输出端电压。
9、输出漏电流:当继电器处于关断状态施加额定输出电压时,流经负载的电流值。
10、接通时间:当继电器接通时,加输入电压到接通电压开始至输出达到其电压最终变化的90% 为止之间的时间间隔。
11、关断时间:当继电器关断时,切除输入电压到关断电压开始至输出达到其电压最终变化的 10%为止之间的时间间隔。
12、过零电压:对交流过零型固态继电器,输入端加入额定电压,能使继电器输出端导通的最大起始电压。
13、最大浪涌电压:继电器能承受的而不致造成永久性损坏的非重复浪涌(或过载)电流。
14、电器系统峰值:在继电器工作状态继电器输出端能够承受的最大迭加的瞬时峰值击穿电压。
15、电压指数上升率dv/dt:继电器的输出元件能够承受的不使其导通的电压上升率。
16、工作温度:继电器安规范安装或不安装散热板时,其正常工作的环境温度范围。

固态继电器的应用

S系列固态继电器,HS系列增强型固态继电器、可以广泛用于:计算机外围接口装置,恒温器和电阻炉控制、交流电机控制、中间继电器和电磁阀控制、复印机和全自动洗衣机控制、信号灯交通灯和闪烁器控制、照明和舞台灯光控制、数控机械遥控系统、自动消防和保安系统、大功率可控硅触发和工业自动化装置等。

固态继电器的分类

E系列:直流控制,交流过零导通,过零关断
E 系列固态继电器是直流输入控制,交流过零导通,过零关断输出型无触点继电器,因此,具有di/dt 的比值小,启动性能平稳,对电网辐射干扰小,关断时可降低感性负载的反电动势,对用电器和固态继电器都有一定的保护作用等优点,是控制一般用电器,如电动机、加热器、白炽灯的首选器件。
AE系列:交流控制,交流过零导通,过零关断
AE系列固态继电器是交流输入控制,交流过零导通,过零关断输出型无触点继电器。它方便于交流电源控制的设备中,直接采用交流控制固态继电器,特点是从零电压开始导通,启动性能平稳,对电网辐射干扰小,关断时可降低感性负载的反电动势,对用电器和固态继电器都有一定的保护作用,是控制一般用电器,如电动机、加热器、白炽灯的首选器件,可广泛应用于煤矿、石油、等工矿行业之中。
3E系列:
直流控制,三项交流过零导通,过零关断
3E系列固态继电器是直流输入控制,交流过零导通,过零关断输出型无触点三相继电器。可直接控制三相电动机、变压器和加热器等负载,具有开关速度快、无噪音、耐腐蚀、抗干扰等特点,用固态继电器控制电器,时是从零电压开始起动、零电流关断,因此具有di/dt 的比值小,启动性能平稳,对电网辐射干扰小,关断时可降低感性负载的反电动势,对用电器和固态继电器都有一定的保护作用等优点,并且能与计算机系统,自动控制装置直接接口,可以广泛用于军事,工企自动化等各个领域。
3AE 系列:
交流控制,三相交流过零导通,过零关断
3AE 系列固态继电器是交流输入控制,三相交流过零导通过零关断输出型无触点继电器。它方便于交流电源控制的设备中,直接采用交流控制电器如三相电动机、变压器和加热器等负载,具有用固态继电器控制电器,时是从零电压开始起动、零电流关断,因此具有di/dt 的比值小,启动性能平稳,对电网辐射干扰小,关断时可降低感性负载的反电动势,对用电器和固态继电器都有一定的保护作用等优点,并且能与计算机系统,自动控制装置直接接口,可以广泛用于军事,工企自动化等各个领域。
D系列:直流控制 直流输出
D 系列固态继电器为直流输入,直流输出型,可以实现直流电平转换、隔离和控制,能够方便地与计算机和各种数字电路接口。它广泛应用于工业自动化领域中对各种直流供电执行机构的控制,如照明设备、小型直流电动机、直流电源、各种电磁装置及智能仪表等,也可作为各种大功率输出器件的推动级。使用方便,特别适用于腐蚀、潮湿和要求防爆等恶劣场合。
长时间工作在额定电流状态时,应安装散热器;环境温度较高时,应降额使用;控制容性负载时,应限制其浪涌电流;控制感性负载时,应限制其瞬时过压。
P系列:直流控制,交流随机导通,过零关断
P系列固态继电器是控制端为直流或方脉冲波输入,输出端为交流随机型,特点是随着控制端直流或方脉冲波的输入,受控制端无论在任何相位上都即时导通。适合于要求导通时间短、开关速度快的控制系统中。当过零型固态继电器用于如变压器这类感性负载时,会引起很大的浪涌电流,使用随机开启固态继电器是解决的方法之一。它可以在第一个半周内的任意时刻使输出器件导通,这种开启方式,显著减少了恶劣条件下的开启机会,提高了固态继电器的使用寿命。尤其对三相电机等三相负载,为使执行控制的多个固态继电器同时接通,采用随机型交流固态继电器更为合适。同时具有零电流关断,关断时可降低了感性负载的反电动势,对用电器和固态继电器都有一定的保护作用等优点。并且可与移相触发器匹配使用,具有移相调压功能。

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