二、固態繼電器的特點
SSR成功地實現了弱信號(Vsr)對強電(輸出端負載電壓)的控制。由于光耦合器的應用,使控制信號所需的功率極低(約十余毫瓦就可正常工作),而且Vsr所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容,可以實現直接聯接。這使SSR在數控和自控設備等方面得到廣泛應用。在相當程度上可取代傳統的“線圈—簧片觸點式”繼電器(簡稱“MER”)。
SSR由于是全固態電子元件組成,與MER相比,它沒有任何可動的機械部件,工作中也沒有任何機械動作;SSR由電路的工作狀態變換實現“通”和“斷”的開關功能,沒有電接觸點,所以它有一系列MER不具備的優點,即工作高可靠、長壽命(有資料表明SSR的開關次數可達108-109次,比一般MER的106高幾百倍);無動作噪聲;耐振耐機械沖擊;安裝位置無限制;很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式,而且具有良好的防潮防霉防腐性能;在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。這些特點使SSR可在軍事(如飛行器、火炮、艦船、車載武器系統)、化工、井下采煤和各種工業民用電控設備的應用中大顯身手,具有超越MER的技術優勢。
交流型SSR由于采用過零觸發技術,因而可以使SSR安全地用在計算機輸出接口上,不必為在接口上采用MER而產生的一系列對計算機的干擾而煩惱。
此外,SSR還有能承受在數值上可達額定電流十倍左右的浪涌電流的特點。
三、主要參數與選用
功率固態繼電器的特性參數包括輸入和輸出參數,下面以北京科通繼電器總廠生產的GX-10F繼電器為例,列出輸入、輸出參數,詳見表1,根據輸入電壓參數值大小,可確定工作電壓大小。如采用TTL或CMOS等邏輯電平控制時,最好采用有足夠帶載能力的低電平驅動,并盡可能使“0”電平低于0.8 V。如在噪聲很強的環境下工作,不能選用通、斷電壓值相差小的產品,必需選用通、斷電壓值相差大的產品,(如選接通電壓為8 V或12 V的產品)這樣不會因噪聲干擾而造成控制失靈。
輸出參數的項目較多,現對主要幾個參數說明如下:
1、額定輸入電壓
它是指定條件下能承受的穩態阻性負載的最大允許電壓有效值。如果受控負載是非穩態或非阻性的,必需考慮所選產品是否能承受工作狀態或條件變化時(冷熱轉換、靜動轉換、感應電勢、瞬態峰值電壓、變化周期等) 所產生的最大合成電壓。例如負載為感性時,所選額定輸出電壓必須大于兩倍電源電壓值,而且所選產品的阻斷(擊穿)電壓應高于負載電源電壓峰值的兩倍。如在電源電壓為交流220V、一般的小功率非阻性負載的情況下,建議選用額定電壓為400V—600V的SSR產品;但對于頻繁啟動的單相或三相電機負載,建議選用額定電壓為660V—800V的SSR產品。
2、額定輸出電流和浪涌電流
額定輸出電流是指在給定條件下(環境溫度、額定電壓、功率因素、有無散熱器等)所能承受的電流最大的有效值。一般生產廠家都提供熱降額曲線。如周圍溫度上升,應按曲線作降額使用。
浪涌電流是指在給定條件下(室溫、額定電壓、額定電流和持續的時間等)不會造成永久性損壞所允許的最大非重復性峰值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的5-10倍(一個周期),直流產品為額定電流的1.5-5倍(一秒)。在選用時,如負載為穩態阻性,SSR可全額或降額10%使用。對于電加熱器、接觸器等,初始接通瞬間出現的浪涌電流可達3倍的穩態電流,因此,SSR降額20%-30%使用。對于白織燈類負載,SSR應按降額50%使用,并且還應加上適當的保護電路。對于變壓器負載,所選產品的額定電流必須高于負載工作電流的兩倍。對于負載為感應電機,所選SSR的額定電流值應為電機運轉電流的2—4倍,SSR的浪涌電流值應為額定電流的10倍。
固態繼電器對溫度的敏感性很強,工作溫度超過標稱值后,必須降熱或外加散熱器,例如額定電流為10A的JGX—10F產品,不加散熱器時的允許工作電流只有10A。