固態繼電器(Solid?State?Relay,縮寫SSR),是由微電子電路,分立電子器件,電力電子功率器件組成的無觸點開關。用隔離器件實現了控制端與負載端的隔離。固態繼電器的輸入端用微小的控制信號,達到直接驅動大電流負載。
典型交流固態繼電器的工作原理?
固態繼電器(Solid?State?Relay,SSR)是一種有繼電特性的無觸點式電子開關。具有壽命長、可靠性高、開關速度快、電磁干擾小、無噪聲、無火花等特點。
交流固態繼電器(過零型)的原理見圖1。固態繼電器由三部分組成:輸進電路、隔離(耦合)和輸出電路,在輸進電路控制端加進信號后,Ic1 光電耦合器內光敏三極管呈導通狀態,R1串接電阻對輸進信號進行限流,以保證光耦合器不致損壞。發光二極管LED指示輸進端控制信號,二級管VD1可防止輸進信號正負極性接反時對光耦iC1造成的損壞。
圖解固態繼電器使用不當所致故障兩例
作為一種由電子元器件構成的電力器件,固態繼電器(英文縮寫SSR)因其體積小巧、通/斷響應速度高(適合脈沖信號控制方式)、低電壓控制(便于單片機、plc等直接控制)、無電弧燒蝕等諸多優點,而被工礦、化工等越來越多的行業所使用。雖然固態繼電器擁有上述眾多優點,但固態繼電器在實際使用過程中也存在一些必須要規避的注意事項,不然會導致故障頻發!這不最近兩個月以來,筆者就先后處置了兩起這方面的故障。鑒于兩起故障均有一定的代表性,故將其總結出來供大家參考。
先來看圖一所示的裝置,該設備是某化驗室送到筆者店內維修的,其實質為程控的溫控儀,用以控制電烤箱按照程序升溫(最高溫度達到近2500℃),其故障現象為加溫不受程序控制,通電后一直處于加熱狀態。
該機內部結構如圖二所示,至于故障原因可謂一目了然——用來控制加熱器硅碳棒通/斷電的單相固態繼電器(型號為SSR-TYPE-80PK 額定電流80A)已燒的面目全非,使用萬用表測量其交流輸入、輸出兩端,已呈低阻值導通狀態。在同客戶溝通中方知,此設備自使用不到一年的時間里,共計發生同類故障三、四起,單是今年夏天就發生過三起故障!聞聽此言,筆者不由重新審視故障設備,以便探尋故障根源所在。(https://www.diangon.com/版權所有)細看之后,故障癥結所在便浮出水面——諸位同行請看圖三固態繼電器所配備的鋁合金散熱片,無論其散熱面積還是散熱片形式,都距該固態繼電器散熱所需相距甚遠(畢竟該固態繼電器工作電流在35A左右)!正因如此才導致固態繼電器熱量揮散不及時,最終致使其因過熱而擊穿燒毀(對此結論,夏季該設備頻發故障便是極好的佐證)!
接下來要說的這起故障,同樣和固態繼電器使用不當有關。我地某單位自行安裝的電控系統,采用PLC+固態繼電器+三相異步電動機的結構形式。但在投入運行后,此系統所用固態繼電器卻接連發生交流輸入、輸出端擊穿故障!該單位同行認為是固態繼電器所用散熱片較小所致,遂加大散熱片,可故障現象并未排除,遂請筆者前往會診。
在查看完故障電控系統后,筆者很快便發現了問題根本所在——對于感性負載而言,存在幅值極高的反向電動勢是必然的,其對于抗電壓沖擊能力有限的電子元器件的損害是非常致命的!在實際使用過程中,為了吸收掉該電動勢,避免造成同樣由電子元器件構成的固態繼電器損壞,多采用在固態繼電器三相輸出端加裝阻容吸收器(常見結構形式見圖四所示)的方法解決,可該單位同行百密一疏忽視了這一點,從而導致故障發生。