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關(guān)于固態(tài)繼電器，看這一篇就夠了
1 、什么是固態(tài)繼電器，有什么優(yōu)缺點?固態(tài)繼電器(亦稱固體繼電器)英文名稱為SolidState Relay，簡稱SSR。它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點開關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。
2、固態(tài)繼電器可應(yīng)用于哪些場合?固態(tài)繼電器目前已廣泛應(yīng)用于計算機外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng)，數(shù)控機械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動化裝置;信號燈、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統(tǒng);儀器儀表、醫(yī)療器械、復(fù)印機、自動洗衣機;自動消防，保安系統(tǒng)，以及作為電網(wǎng)功率因素補償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開關(guān)等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。交流固態(tài)繼電器按開關(guān)方式分有電壓過零導(dǎo)通型(簡稱過零型)和隨機導(dǎo)通型(簡稱隨機型);按輸出開關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型(普通型)和單向可控硅反并聯(lián)型(增強型);按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式(自然冷卻，不必帶散熱器)和固定在金屬底板上的裝置式(靠散熱器冷卻);另外輸入端又有寬范圍輸入(DC3-32V)的恒流源型和串電阻限流型等。當(dāng)輸入端施加有效的控制信號時，隨機型SSR輸出端立即導(dǎo)通(速度為微秒級)，而過零型SSR則要等到負載電壓過零區(qū)域(約±15V)時才開啟導(dǎo)通。當(dāng)輸入端撤消控制信號后，過零型和隨機型SSR均在小于維持電流時關(guān)斷。雖然過零型SSR有可能造成*大半個周期的延時，但卻減少了對負載的沖擊和產(chǎn)生的射頻干擾，成為理想的開關(guān)器件，在“單刀單擲”的開關(guān)場合中應(yīng)用*為廣泛。隨機型SSR的特點是反應(yīng)速度快，它可以控制移相觸發(fā)脈沖達到方便地改變交流電網(wǎng)電壓，從而應(yīng)用于精榷地調(diào)溫、調(diào)光等阻性負載及部分感性負載場合。
5、過零型SSR與隨機型SSR在用途上有什么區(qū)別?過零型SSR用作“開關(guān)”切換(從“開關(guān)”切換功能而言即等同于普通的繼電器或接觸器)，我們通常講的固態(tài)繼電器多數(shù)都為過零型(過零型SSR只能“開關(guān)”不能“調(diào)壓”)。隨機型SSR主要用于“斬波調(diào)壓”(但隨機型SSR的控制信號必須為與電網(wǎng)同步且上升沿可在0°-180°范圍內(nèi)改變的方波信號時才能實現(xiàn)調(diào)壓，單一電壓信號或0-5V的模擬信號并不能使其調(diào)壓，從“調(diào)壓”功能的角度講隨機型SSR完全不同于普通的繼電器或接觸器)。有一點必須強調(diào)，各類調(diào)壓模塊或固態(tài)繼電器內(nèi)部作為輸出觸點的器件均為可控硅，且都是依靠改變可控硅導(dǎo)通角來達到“調(diào)壓”的目的，故輸出的電壓波形均為“缺角”的正弦波(不同于自耦調(diào)壓器輸出的完整正弦波)，因此存在高次諧波，有一定噪音，電網(wǎng)有一定“污染”(國內(nèi)外同類產(chǎn)品均相同，這是由斬波調(diào)壓原理決定的)。6、雙向可控硅輸出的普通型與單向可控硅反并聯(lián)輸出的增強型的區(qū)別在感性負載的場合，當(dāng)SSR由通態(tài)關(guān)斷時，由于電流、電壓的相位不一致，將產(chǎn)生一個很大的電壓上升率dv/dt(換向dv/dt)加在雙向可控硅兩端，如此值超過雙向可控硅的換向dv/dt指標(biāo)(典型值為10V/μs)則將導(dǎo)致延時關(guān)斷，甚至失敗。而單向可控硅為單極性工作狀態(tài)，只受靜態(tài)電壓上升率dv/dt(典型值為100V/μs)影響，由兩只單向可控硅反并聯(lián)構(gòu)成的增強型SSR比由一只雙向可控硅構(gòu)成的普通型SSR的換向dv/dt有了很大提高，因此在感性或容性負載場合宜選取增強型SSR。
7、如何判斷固態(tài)繼電器是否已經(jīng)損壞?一般情況下，萬用表不能判別SSR的好壞，正確的方法采用圖1-2的測試電路：當(dāng)輸入電流為零時，電壓表測出的電壓為電網(wǎng)電壓，電燈不亮(燈泡功率須25W以上);當(dāng)輸入電流達到一定值以后，電燈亮，電壓表測出的電壓為SSR導(dǎo)通壓降(在3V以下)。(請初次使用者務(wù)必注意：因SSR內(nèi)部有RC回路而帶來漏電流，因此不能等同于普通觸點式的繼電器、接觸器，請參考后面的注意事項)。8、固態(tài)繼電器(或其他功率模塊)一定需要配散熱器嗎?是的。除了電流小于6A的單相固態(tài)繼電器以外，所有功率模塊都需要選用合適的散熱器配合使用。9、固態(tài)繼電器的發(fā)熱及散熱器的選擇固態(tài)繼電器或模塊的發(fā)熱量主要跟所驅(qū)動的負載的實際電流有關(guān)，而與其本身的電流等級大小關(guān)系不大。1：單相固態(tài)繼電器、單相交流調(diào)壓模塊、R系列固體調(diào)壓器發(fā)熱量=實際負載電流(安培)×1.5瓦/安培對三相固態(tài)繼電器、三相交流調(diào)壓模塊，其實際負載電流應(yīng)為三相實際負載電流之和。發(fā)熱量=實際負載電流(安培)×3.0瓦/安培。散熱器的作用就是把固態(tài)繼電器或模塊產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，散熱效果不但跟散熱器的大小有關(guān)，還跟環(huán)境溫度(季節(jié))、通風(fēng)條件(自然冷卻或強迫冷卻及風(fēng)量大小)以及安裝密度等因素均有關(guān)。散熱效果的參考標(biāo)準(zhǔn)：使固態(tài)繼電器或模塊的底板(與散熱器接觸面)溫度不得超過80℃。因此實際應(yīng)用中可在散熱器安裝面靠近固態(tài)繼電器或模塊的邊緣處(20mm以內(nèi))安裝一只75℃的溫度開關(guān)(帶一對常閉觸點)，把固態(tài)繼電器或模塊的控制信號串入這對常閉觸點，這樣當(dāng)檢測點溫度超過75℃時，常閉觸點跳開，切斷控制信號，強迫關(guān)閉固態(tài)繼電器或模塊的輸出，使其得到保護。一般在每相實際電流超過50A、安裝密度大、環(huán)境溫度高的地方，*好采用溫度開關(guān)保護。選用散熱器除考慮上述因素外，還要考慮固態(tài)繼電器或模塊本身體積與散熱器能否相配，以及散熱器在機柜中的安裝空間。但*終要保證即使在*惡劣情況下固態(tài)繼電器或模塊的底板溫度也不得超過80℃。固態(tài)繼電器與散熱器安裝面間須涂一薄層導(dǎo)熱硅脂。11、固態(tài)繼電器或其他功率模塊適用的電網(wǎng)頻率固態(tài)繼電器SSR適用于50Hz或60Hz的工頻電網(wǎng)上，不宜于低頻或高次諧波分量大的場合，如變頻器輸出端有多組負載需要分別切換，采用SSR作為開關(guān)則可能由于高次諧波使其不能可靠關(guān)斷，并且高次諧波還可能使SSR內(nèi)部的RC吸收回路因過熱而炸裂。12、三相固態(tài)繼電器與三只單相單相固態(tài)繼電器選擇三相固態(tài)繼電器(SSR)均為過零型，即三相SSR只能作“開關(guān)”，不能作“調(diào)壓”。實際上三相SSR是把三個單相SSR做在一起，并用一個輸入端控制。對實際負載電流不大的場合，三相SSR使用起來比較方便，但電流大時發(fā)熱亦大，這時使用三只單相SSR更為可靠(因三只單獨分開比集中在一起散熱效果好，控制方法：三個輸入端可串聯(lián)或并聯(lián))，另外如負載短路造成SSR損壞，三只單相SSR(一般損失一到二只)比一只三相SSR的損失要小。13、交流調(diào)壓模塊能用于電機調(diào)速嗎?有許多朋友希望用調(diào)壓模塊實現(xiàn)電機調(diào)速的目的，通常情況下交流電機需用變頻器調(diào)速。只有風(fēng)機、泵機類電動機等軟特性負載、或者力矩電機場合可通過調(diào)壓來實現(xiàn)調(diào)速。
14、交流調(diào)壓模塊與降壓變壓器間在使用上的區(qū)別負載額定電壓低于電網(wǎng)電壓時，有許多客戶常常希望用調(diào)壓模塊去替代體大、笨重、價高的降壓變壓器(次級為低電壓大電流)來實現(xiàn)其降壓、調(diào)壓的目的，這樣是否可行是根據(jù)不同場合而定的。交流調(diào)壓模塊是利用斬波實現(xiàn)調(diào)壓的，對于大變比的調(diào)壓往往是不可行的，例如單相負載的額定電壓為36VAC、額定電流為50A，要求在0V-36VAC內(nèi)調(diào)壓。如果用單相交流調(diào)壓模塊如(220V、120A)直接接到220VAC電網(wǎng)上去調(diào)壓，因為輸出36VAC電壓時對應(yīng)于調(diào)壓模塊內(nèi)部可控硅的導(dǎo)通角為140°-180°和320°-360°，這兩個小區(qū)域不可能輸出50A電流，因為調(diào)壓模塊的120A是內(nèi)部可控硅導(dǎo)通0°-360°的電流。并且即使采用增大調(diào)壓模塊的電流等級，來達到輸出低電壓大電流的方案，對負載和模塊也不**可靠，因為對負載而言，電網(wǎng)電壓高于負載額定電壓，一旦控制調(diào)壓模塊的輸入信號產(chǎn)生失誤，則輸出電壓大于負載額定電壓，將導(dǎo)致負載因過壓擊穿或過流損壞，對模塊而言，則產(chǎn)生過流燒毀。正確的方法應(yīng)采用調(diào)壓模塊和變壓器結(jié)合起來使用，如低電壓大電流負載(單相或三相)的控制方式：先采用調(diào)壓模塊調(diào)壓，再采用變壓器降壓15、單相交流調(diào)壓可選用哪些產(chǎn)品模塊?單相交流調(diào)壓場合，有多種模塊組合可以實現(xiàn)，推薦次序如下：(2)隨機型固態(tài)繼電器與隨機型SSR移相觸發(fā)器模塊、同步變壓器組成的調(diào)壓系統(tǒng)。(3)可控硅移相觸發(fā)器模塊與可控硅、同步變壓器組成的調(diào)壓系統(tǒng)。(4)R系列固體調(diào)壓器(只能用于低要求不隔離手動調(diào)節(jié)的溫控場合)。【特別注意】：(1)、(2)、(3)的次序亦適合于半波控制場合(只對電網(wǎng)正半周調(diào)壓，典型應(yīng)用于電振機)16、三相交流調(diào)壓可選用哪些產(chǎn)品模塊?三相交流調(diào)壓場合，有多種模塊組合可以實現(xiàn)，推薦次序如下：(1)固態(tài)繼電器三相移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器塊)與三只單相隨機型固態(tài)繼電器組成的調(diào)壓系統(tǒng)。(2)全隔離三相交流調(diào)壓一體化模塊(連三相同步變壓器模塊)。(3)三相調(diào)壓單硅移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器模塊)加三組反并聯(lián)單向可控硅組成的調(diào)壓系統(tǒng);或三相調(diào)壓雙硅移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器模塊)加三只雙向可控硅組成的調(diào)壓系統(tǒng)。【特別注意】：三相負載為星型接法時中心點一般以不接地(不接中心線)為好，如必須接地也可;另外調(diào)壓器件與三相電網(wǎng)(380伏)間有隔離(降壓)主變壓器時，客戶須聲明主變壓器原副邊的額定電壓，否則不能直接使用下面的方案——而需定制同步變壓器模塊或相關(guān)器件。(2)單相雙路可控硅移相觸發(fā)器模塊與同步變壓器、單相半控全橋組成的調(diào)壓系統(tǒng)。【特別說明】當(dāng)直流負載額定電壓較低時，要求先用變壓器降低交流進線電壓，再采用整流調(diào)壓。例如直流負載額定電壓為30VDC，要求在0-30VDC范圍內(nèi)調(diào)壓，可采用220VAC/40VAC的變壓器降壓，再用單相橋式整流模塊整流調(diào)壓，而不能僅用單相整流模塊對220VAC進線電壓整流調(diào)壓(0-30VDC)。(1)三相全控整流移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器模塊)與‘三相全控全橋’組成的三相全控整流電路。(2)三相半控整流移相觸發(fā)器模塊(連三相同步變壓器模塊)與‘三相半控全橋’組成的三相半控整流電路。【特別注意】：“三相橋”與三相電網(wǎng)(380伏)間有隔離(降壓)主變壓器時，客戶須聲明主變壓器原副邊的額定電壓，否則不能直接使用下面的方案——而需定制同步變壓器模塊或觸發(fā)器模塊。
RC吸收回路的作用為吸收浪涌電壓和提高靜態(tài)dV/dt指標(biāo)，但SSR內(nèi)部的RC回路帶來斷態(tài)漏電流，一般來說2A-6A的SSR漏電流對10W以上功率的負載(如電機)基本無影響，10A以上的SSR漏電流對50W以上功率的負載基本無影響。另外在實際應(yīng)用大感性負載場合，還可以在SSR兩輸出端再并聯(lián)RC吸收回路以保護SSR。有些用戶如負載功率小(如中間繼電器、接觸器的線圈、電磁吸鐵微功率電動機等負載)我們可以定制漏電流小于1mA的固態(tài)繼電器。用于功率擴展場合的固態(tài)繼電器，在其內(nèi)部應(yīng)無RC回路，這是由于RC回路的充放電會產(chǎn)生誤動作。萬用表電阻檔測量出固態(tài)繼電器交流兩端電阻接近為零時，說明此固態(tài)繼電器內(nèi)部的可控硅已損壞。除此以外，判斷固態(tài)繼電器的好壞必須采用帶負載的電路。
