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歐姆龍固態(tài)繼電器工作原理
更新時(shí)間:2010-10-29   點(diǎn)擊次數(shù):9213次
■固態(tài)·繼電器(SSR)的定義
●SSR和有接點(diǎn)繼電器的不同
所謂SSR, 是固態(tài)繼電器(Solid State Relay) 的簡(jiǎn)稱, 是無(wú)可動(dòng)接點(diǎn)部分的繼電器(無(wú)接點(diǎn)繼電器)。在動(dòng)作上與有接點(diǎn)繼電器相同, 但是該繼電器使用半導(dǎo)體閘流管、晶閘管開(kāi)關(guān)元件、二極管、晶體管等半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。另外也使用名為光電耦合器的光半導(dǎo)體, 使其輸入輸出絕緣。光電耦合器的特點(diǎn)是用光的信號(hào)在絕緣空間中進(jìn)行傳送, 所以絕緣性更好, 傳送速度也更快。
SSR是用無(wú)接點(diǎn)的電子零件制造的, 比有接點(diǎn)的有很多優(yōu)點(diǎn)。其中zui大的優(yōu)點(diǎn)是, 不會(huì)像有接點(diǎn)繼電器一樣因開(kāi)關(guān)而損耗接點(diǎn)。
特別是:
●可以對(duì)應(yīng)高速、高頻率開(kāi)關(guān) ●沒(méi)有接觸不良 ●發(fā)生干擾小 ●沒(méi)有動(dòng)作音等, 適用于廣泛的領(lǐng)域。

固態(tài)繼電器(SSR)的構(gòu)成


固態(tài)繼電器(SSR) (交流負(fù)載開(kāi)關(guān)的代表示例)


電磁繼電器(EMR:Electro Magnetic Relay)
向線圈施加輸入電壓, 使其發(fā)生電磁力, 移動(dòng)可動(dòng)鐵片, 從而切換接點(diǎn)。不僅可在控制柜上使用, 還可用于其他范圍。而且原理簡(jiǎn)單可低成本加工。


●SSR的控制(ON/OFF控制、循環(huán)控制、相位控制)
ON/OFF控制接受溫控器的電壓輸出信號(hào), 通過(guò)開(kāi)關(guān)SSR來(lái)控制加熱器的ON/OFF。在電磁繼電器中也可進(jìn)行相同的控制, 但是以數(shù)秒間隔控制ON/OFF, 使用數(shù)年時(shí)需要SSR。
循環(huán)控制(G32A-EA) 以0.2秒(固定) 為控制周期。其方式是使其在0.2秒內(nèi)ON/OFF, 從而控制輸出電力。
接受溫控器的電流輸出4~20mA來(lái)控制。
 
循環(huán)控制中的注意點(diǎn)
進(jìn)行循環(huán)控制時(shí), 每秒鐘接通電源5次(控制周期為 0.2S)。
由于變壓器負(fù)載中的接通電流非常大(通常電流的10倍左右)
(1)SSR的額定沒(méi)有余量導(dǎo)致SSR的破壞。
(2)負(fù)載電路上的斷路器發(fā)生觸發(fā)。
可能出現(xiàn)以上情況。因此, 循環(huán)控制中不能進(jìn)行變壓器一次側(cè)的電力控制。
 
  相位控制接受溫控器的電流輸出4~20mA的信號(hào), 使輸出量每半循環(huán)發(fā)生變化??蛇M(jìn)行高精度的溫度控制, 多用于半導(dǎo)體制造裝置中。


●MOS FET繼電器的構(gòu)成和動(dòng)作原理
MOS FET繼電器是在輸出元件中使用功率MOS FET的SSR。為使功率MOS FET動(dòng)作, 光電二極管陣列作為受光元件使用。輸入端子中有電流流過(guò)時(shí), LED會(huì)發(fā)光。這個(gè)光使光電二極管陣列中發(fā)生光電流, 這使柵極電壓使功率MOS FET置于ON。用源共通連接2個(gè)功率MOS FET, 可控制AC負(fù)載。DC的類型中有帶1個(gè)電源 MOS FET的類型。


信號(hào)用MOS FET繼電器G3VM不含變阻器。
●MOS FET繼電器的名稱
該商品為新型商品, 在各個(gè)公司有各種名稱、商標(biāo)。下表表示信號(hào)用(相當(dāng)于G3VM) 的示例。
廠商名 樣本上的名稱
東芝 光繼電器
松下電工 Photo MOS繼電器
日本電氣 光MOSFET繼電器
沖電氣 光MOS開(kāi)關(guān)
沖田制作所 Photo DMOS-FET繼電器
HP Solid State Relay
歐姆龍 MOS FET繼電器

■SSR的內(nèi)部電路構(gòu)成例
負(fù)載規(guī)格 過(guò)零觸發(fā)功能 絕緣方式 電路構(gòu)成 型號(hào)
交流負(fù)載用 有 *1 光電耦合器 G3H
G3B
G3F
G3NA(AC輸入)
無(wú) 光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān) G3NE
G3J
G3F
G3H
G3TA-OA
有 *1 光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān) G3PA-VD
G3PB(單相)
G3NA(DC輸入)
G3NE
有 *1 光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān) G3PB-2(N)(三相) *2
有 *1 光電三端雙向可控硅開(kāi)關(guān) G3PB-3(N)(三相) *2
有 *1 光電耦合器 G3NA-4□□B型
G3NH
G3PA-4□□B型
G3PB-5□□B型
直流負(fù)載用 —— 光電耦合器 G3FD、 G3HD
G3BD
G3TA-OD
G3NA-D
交流·直流
負(fù)載用
無(wú) 光電·霍爾·耦合器 G3FM
*1. 過(guò)零觸發(fā)功能
具有過(guò)零觸發(fā)功能的SSR在交流負(fù)載電壓為零或接近零時(shí)動(dòng)作。
具有過(guò)零觸發(fā)功能的SSR有以下效果。
·減小負(fù)載接通時(shí)的爆裂噪聲。
·在燈、加熱器、馬達(dá)等的負(fù)載中由于抑制了接通電流,可以減輕對(duì)電源的影響,還可以減小接通電流保護(hù)電路。
*2. 200V型的輸出開(kāi)關(guān)元件上使用了晶閘管。


固態(tài)繼電器 用語(yǔ)說(shuō)明

■SSR用語(yǔ)集
固態(tài)繼電器 用語(yǔ)說(shuō)明
電路功能 光電耦合器
光電三端雙向開(kāi)關(guān)耦合器
傳送輸入信號(hào)的同時(shí)使輸入和輸出絕緣。
過(guò)零觸發(fā)電路
(參照144頁(yè))
在交流負(fù)載電壓的零相位附近開(kāi)始動(dòng)作的電路。
觸發(fā)電路 控制開(kāi)關(guān)負(fù)載電流的晶閘管開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)的電路。
緩沖電路 由R、C構(gòu)成,抑制施加到晶閘管開(kāi)關(guān)等上的急劇啟動(dòng)電壓,防止SSR晶閘管開(kāi)關(guān)誤啟動(dòng)的電路。
輸入 額定電壓 輸入信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。
使用電壓 輸入信號(hào)的容許電壓范圍。
輸入阻抗 輸入電路、限制電阻的阻抗。恒電流輸入電路方式隨輸入電壓發(fā)生變動(dòng)。
動(dòng)作電壓 從輸出斷開(kāi)狀態(tài)到接通狀態(tài)時(shí)的輸入電壓的zui小值。
復(fù)位電壓 從輸出斷開(kāi)狀態(tài)到接通狀態(tài)時(shí)的輸入電壓的zui大值。
輸入電流 施加額定電壓時(shí)流過(guò)的電流值。
輸出 負(fù)載電壓 可以在負(fù)載開(kāi)關(guān)及連續(xù)斷開(kāi)狀態(tài)下使用的電源電壓的有效值。
zui大負(fù)載電流 在的冷卻條件(散熱片的大小、材質(zhì)、厚度、環(huán)境溫度散熱條件等)下可以連續(xù)流經(jīng)輸出端子的zui大電流的有效值。
漏電流 輸出處于斷開(kāi)狀態(tài),施加負(fù)載電壓時(shí)流經(jīng)輸出端子之間的電流。
輸出ON電壓下降 在的冷卻條件(散熱片的大小、材質(zhì)、厚度、環(huán)境溫度散熱條件等)下通過(guò)zui大負(fù)荷電流時(shí)出現(xiàn)在輸出端子之間的電
壓的有效值。
zui小負(fù)載電流 SSR可以正常開(kāi)關(guān)負(fù)載的zui小負(fù)載電流。
性能 動(dòng)作時(shí)間 向輸入施加規(guī)定的信號(hào)電壓后,直到輸出接通的延遲時(shí)間。
復(fù)位時(shí)間 切斷施加到輸入上的信號(hào)電壓后,直到輸出斷開(kāi)為止的延遲時(shí)間。
絕緣電阻 在輸入端子-輸出端子之間以及輸入輸出端子-金屬外殼(散熱片)之間施加直流電壓時(shí)的電阻。
耐壓 輸入端子-輸出端子之間以及輸入輸出端子-金屬外殼(散熱片)之間可以忍耐1分鐘以上的交流電壓的有效值。
使用環(huán)境溫度、濕度 在規(guī)定的冷卻、輸入輸出電流條件下SSR可以正常動(dòng)作使用的環(huán)境溫度、濕度范圍。
保存溫度 不施加電壓,可以放置保存的溫度范圍。
其他 接通電流耐量 * SSR的可流動(dòng)非反復(fù)的電流zui大值。表示商用頻率、1周期的波高值。
反向電壓 負(fù)載開(kāi)關(guān)時(shí)、切斷時(shí)產(chǎn)生的非常急劇的電壓。
泄放電阻 為了正常開(kāi)關(guān)極小負(fù)載而用于增加視在負(fù)載電流,與負(fù)載并聯(lián)的電阻。
*以往是以「投入電流耐量」 來(lái)表現(xiàn)的, 但這與負(fù)載的浪涌電流容易混淆, 因此改為「接通浪涌電流耐量」 。
 
固態(tài)繼電器 使用注意事項(xiàng)

■使用SSR前
①實(shí)際使用SSR時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)生預(yù)想不到的事故。為此,必須盡可能地進(jìn)行測(cè)試。例如,考慮SSR特性時(shí),經(jīng)常必須考慮到各產(chǎn)品的差異。
②有關(guān)目錄中記載的各額定性能值,如果沒(méi)有特別指明,則所有值都是在JIS C5442標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)狀態(tài)(溫度15~30℃、相對(duì)濕度25~ 85%RH、氣壓86~106kPa)下的值。確認(rèn)實(shí)際設(shè)備時(shí),除了負(fù)載條件以外,還必須在和實(shí)際使用狀態(tài)相同的條件下確認(rèn)使用環(huán)境。
■關(guān)于輸入電路
●關(guān)于輸入側(cè)的接線
SSR的輸入阻抗有一定參差, 應(yīng)避免若干個(gè)輸入的串聯(lián)連接, 否則容易造成誤動(dòng)作。
●關(guān)于輸入噪聲
SSR 動(dòng)作時(shí)間及動(dòng)作所需的功率極小, 因此必須控制影響到 INPUT端子的噪聲。如果噪聲施加到端子, 會(huì)引起誤動(dòng)作。以下是針對(duì)脈沖性噪聲和感應(yīng)性噪聲的對(duì)策舉例。
①脈沖性噪聲
利用C、R吸收噪聲非常有效。下圖是針對(duì)光電耦合器方式的 SSR選擇C、R的實(shí)例。


為滿足SSR的輸入電壓, 在R和電源電壓E的關(guān)系上確定R的上限。
C變大時(shí),由于C的放電復(fù)位時(shí)間將變長(zhǎng)。
請(qǐng)注意上述2點(diǎn),確定C、R。


②感應(yīng)噪聲
請(qǐng)不要將輸入線路和動(dòng)力線并排設(shè)置。感應(yīng)噪聲可能導(dǎo)致SSR 誤動(dòng)作。當(dāng)感應(yīng)噪聲在SSR的輸入端子處感生電壓時(shí),必須通過(guò)絞合線(電磁感應(yīng))、屏蔽線(靜電感應(yīng))將影響SSR輸入端子的感應(yīng)噪聲引起的感應(yīng)電壓控制在SSR的復(fù)位電壓以下。
此外,對(duì)高頻設(shè)備發(fā)出的噪聲,請(qǐng)附加C、R濾波器。


●關(guān)于輸入條件
①關(guān)于輸入電壓的紋波
輸入電壓中有紋波的場(chǎng)合, 請(qǐng)將峰值電壓設(shè)定在使用電壓的zui大值以下, 谷值電壓設(shè)定在使用電壓zui小值以上后使用。


②漏電流對(duì)策
通過(guò)晶體管輸出驅(qū)動(dòng)SSR的場(chǎng)合, 有時(shí)會(huì)由于斷開(kāi)時(shí)晶體管的漏電流導(dǎo)致復(fù)位不良。作為對(duì)策, 請(qǐng)如下圖所示, 連接泄放電阻R, 設(shè)置加在泄放電阻R兩端的電壓E在SSR復(fù)位電壓的1/2以下。


利用下列公式計(jì)算泄放電阻R。
R≤ E/(IL-I)
E : 加在泄放電阻R兩端的電壓=SSR復(fù)位電壓的1/2
IL : 晶體管的漏電流
I : SSR的復(fù)位電流
目錄中沒(méi)有記載SSR復(fù)位電流值, 因此要按以下公式計(jì)算。
SSR的復(fù)位電流=復(fù)位電壓的zui小值/輸入阻抗
恒定電流輸入電路的SSR(G3NA、G3PA、G3PB等)以0.1mA 計(jì)算。
下面以G3M-202P DC24為例進(jìn)行計(jì)算。
復(fù)位電流 I=1V/1.6kΩ =0.625mA
泄放電阻值 R= (1V×1/2)/(IL-0.625mA)
③開(kāi)關(guān)頻率
如果是交流負(fù)載開(kāi)關(guān), 請(qǐng)將開(kāi)關(guān)頻率控制在10Hz下使用, 如果是直流負(fù)載開(kāi)關(guān), 請(qǐng)將開(kāi)關(guān)頻率控制在100Hz以下使用。
如果超出上述開(kāi)關(guān)頻率使用, 則可能導(dǎo)致SSR的輸出跟不上。
④輸入阻抗
在輸入電壓有一定寬度的SSR (如G3F、G3H) 中, 有些機(jī)種的輸入阻抗會(huì)隨著輸入電壓發(fā)生變化, 輸入電流也隨之發(fā)生變化。用半導(dǎo)體等驅(qū)動(dòng)SSR的場(chǎng)合, 電壓會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體故障, 請(qǐng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)后使用。
下面是代表例。


■關(guān)于輸出電路
●關(guān)于交流開(kāi)關(guān)型SSR輸出處的噪聲、浪涌
·SSR 使用的交流電源中疊加有能量較大的浪涌電壓的場(chǎng)合, 由于插入SSR的LOAD端子之間的C、R緩沖電路(內(nèi)置在SSR 中) 的抑制能力不足, 會(huì)超出SSR瞬態(tài)峰值電壓, 導(dǎo)致SSR的過(guò)電壓破壞。
要測(cè)定浪涌在很多情況下都是比較困難的, 基本上都是采用增加變阻器。zui終使用階段可確認(rèn)沒(méi)有浪涌的場(chǎng)合除外。
·G3NA、G3S、G3PA、G3PB、G3PC、G3NE、G3J、G3NH、 G9H、G3DZ、G3RZ、G3FM以外的機(jī)種中沒(méi)有內(nèi)置浪涌吸收用可變電阻。請(qǐng)務(wù)必在開(kāi)關(guān)感性負(fù)載時(shí)實(shí)施附加浪涌吸收元件等浪涌對(duì)策。
·下面是附加了浪涌電壓吸收元件時(shí)的對(duì)策舉例。
本公司是在以下條件下通過(guò)耐沖擊電壓試驗(yàn), 來(lái)確認(rèn)SSR輸出側(cè)耐量的。


使用電壓 可變電阻電壓 浪涌耐量
AC100~120V用 240~270V 1000A以上
AC200~240V用 440~470V
AC380~480V用 820~1000V

●關(guān)于輸出側(cè)的連接
請(qǐng)避免SSR輸出側(cè)的并聯(lián)。SSR的場(chǎng)合, 不可能出現(xiàn)輸出側(cè)兩頭都為ON的情況, 因此負(fù)載電流不會(huì)增加。
●關(guān)于直流開(kāi)關(guān)型SSR的輸出處的噪聲·浪涌
連接螺線管、電磁閥等負(fù)載時(shí), 請(qǐng)連接防止反電動(dòng)勢(shì)的二極管。施加超出SSR輸出元件耐壓的反電動(dòng)勢(shì)時(shí), 會(huì)導(dǎo)致SSR輸出元件的破壞。作為相應(yīng)措施,可以將表1的元件和負(fù)載并聯(lián)插入。(參照下圖)


吸收元件中, 二極管方式是抑制反電動(dòng)勢(shì)效果的。但螺線管、電磁閥的復(fù)位時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。請(qǐng)?jiān)趯?shí)際使用電路上確認(rèn)后使用。另外, 可以使用二極管和齊納二極管縮短復(fù)位時(shí)間。在這種情況下, 齊納二極管的齊納電壓(Vz) 越高復(fù)位時(shí)間越短。

表1 吸收元件例


(參考)
①二極管的選擇方法
    耐電壓=VRM≥電源電壓×2
    正向電流=IF≥負(fù)載電流
②齊納二極管的選擇方法
    齊納電壓=VZ<SSR的集電極發(fā)射極之間電壓
    - (電源電壓+2V)
    齊納浪涌功率=PRSM>VZ×負(fù)載電流×安全率(2~3)
*如果齊納電壓(Vz) 增高, 則齊納二極管的容量(PRSM) 將變大。

●關(guān)于DC輸出型中的AND電路
在以下電路中,請(qǐng)使用G3DZ、G3RZ。在一般情況下, SSR也可能出現(xiàn)復(fù)位不良。


●關(guān)于自保持電路
要使用自保持電路時(shí), 請(qǐng)利用有接點(diǎn)繼電器構(gòu)成電路。
(SSR中不能組成自保持電路)。
●關(guān)于各負(fù)載的SSR的選擇
下面顯示各負(fù)載中浪涌電流的實(shí)例。


①加熱器(阻性負(fù)載)
沒(méi)有浪涌電流的負(fù)載。一般和電壓輸出的溫度控制器組合用于開(kāi)關(guān)加熱器。還可以使用帶過(guò)零觸發(fā)功能的SSR, 大幅抑制噪聲的產(chǎn)生。
但是, 該種負(fù)載不包括純金屬類、陶瓷類的加熱器。純金屬類、陶瓷類的加熱器在常溫下電阻值較低, 因此SSR中流過(guò)過(guò)載電流, 可能導(dǎo)致SSR破壞。
開(kāi)關(guān)純金屬類、陶瓷類的加熱器時(shí), 請(qǐng)選擇電力調(diào)整器(G3PX) 的長(zhǎng)時(shí)間軟啟動(dòng)類型或恒定電流類型。


②燈負(fù)載
白熾燈、鹵素?zé)舻冉油娏骱艽蟆#~定電流的約10~15倍)請(qǐng)選擇SSR, 使得該接通電流的峰值在SSR接通電流耐量的1/2 以下。(參照下圖的重復(fù)曲線<虛線>)
重復(fù)施加超出接通電流耐量1/2的接通電流, 會(huì)導(dǎo)致SSR輸出元件的電流破壞。


③馬達(dá)負(fù)載
馬達(dá)啟動(dòng)時(shí),會(huì)有相當(dāng)于額定電流5~10倍的接通電流流過(guò)。另外, 接通電流流通的時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)。因此, 測(cè)定實(shí)際使用狀態(tài)下的接通電流及啟動(dòng)時(shí)間后, 選擇SSR使得接通電流的峰值在 SSR接通電流耐量1/2以下。SSR關(guān)閉時(shí)由于馬達(dá)發(fā)出的反電動(dòng)勢(shì)可能會(huì)導(dǎo)致SSR的破壞, 請(qǐng)實(shí)行過(guò)電壓保護(hù)。
④變壓器負(fù)載
SSR關(guān)閉瞬間, 10~500ms之內(nèi)會(huì)有10~20倍的勵(lì)磁電流流過(guò) SSR。如果次級(jí)無(wú)負(fù)載, 勵(lì)磁電流zui大。請(qǐng)選擇SSR使得該勵(lì)磁電流在SSR接通電流耐量1/2以下。
⑤半波整流電路
有些交流用電磁計(jì)數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管, 半波整流。該負(fù)載中只加有SSR的輸出電壓的半波。為此, 在帶過(guò)零觸發(fā)功能的SSR中, 可能導(dǎo)致無(wú)法關(guān)閉。對(duì)此, 可以采取以下兩種方法解決。
    1. 連接流過(guò)SSR負(fù)載電流約20%的電流的泄放電阻。


    2. 使用無(wú)過(guò)零觸發(fā)功能的SSR。但半波整流的制動(dòng)器線圈的開(kāi)關(guān)則不受此限制, 請(qǐng)另行商談。
⑥全波整流負(fù)載
有些交流用電磁計(jì)數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管, 全波整流。這種負(fù)載中的負(fù)載電流會(huì)如下圖所示, 變?yōu)榻咏诰匦尾ǖ牟ㄐ巍?br />

因此, 交流用SSR在輸出元件中使用晶閘管開(kāi)關(guān)(電路電流不為0, 元件不斷開(kāi)) , 如果負(fù)載電流波形為矩形波, 可能導(dǎo)致 SSR復(fù)位不良。
開(kāi)關(guān)全波整流的負(fù)載時(shí), 請(qǐng)選擇-V型或功率MOSFET繼電器。
(-V型SSR)
(-V型SSR) G3F-203SL-V、G3H-203SL-V
(功率MOS FET繼電器) G3DZ、G3RZ、G3FM
⑦小容量負(fù)載
SSR中沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí), 輸出(LOAD) 處會(huì)流過(guò)數(shù)mA的漏電流IL。為此, 如果該漏電流大于負(fù)載的復(fù)位電流, 會(huì)引起復(fù)位不良。請(qǐng)?jiān)黾覵SR開(kāi)關(guān)電流的泄放電阻R和負(fù)載并聯(lián),以解決問(wèn)題。


⑧變頻器負(fù)載
請(qǐng)不要將變頻器控制的電源作為SSR的負(fù)載電源使用。變頻器控制的波形會(huì)變?yōu)榫匦尾ǎ?因此dV/dt非常大, 會(huì)引起SSR誤啟動(dòng), 導(dǎo)致復(fù)位不良。
在輸入處使用變頻器控制的電源的場(chǎng)合, 只要電源的有效值在 SSR的使用電壓范圍內(nèi), 就可以使用。


⑨電容性負(fù)載
SSR關(guān)閉時(shí), 電源電壓+電容器的電荷電勢(shì)施加到SSR的兩端,因此請(qǐng)選擇SSR使得可使用電壓在電源電壓的2倍以上, 同時(shí)使得充電電流在SSR接通電流耐量1/2以下。

■關(guān)于使用負(fù)載電源
1. 關(guān)于整流的電源
通過(guò)全波整流或半波整流將交流電源作為直流負(fù)載電源使用時(shí),請(qǐng)?jiān)O(shè)定負(fù)載電源的峰值電源不超出SSR使用負(fù)載電源的zui大值。在這樣的情況下, 會(huì)變成過(guò)電壓, 導(dǎo)致SSR輸出元件破壞。


2. 關(guān)于交流負(fù)載電源的使用頻率
關(guān)于交流負(fù)載電源的使用頻率, 請(qǐng)控制在47~63Hz。
3. 關(guān)于交流低電壓負(fù)載
在SSR的使用負(fù)載電壓范圍的zui小值以下使用負(fù)載電源時(shí), 施加到負(fù)載上的電壓的損失時(shí)間比在SSR使用電壓范圍內(nèi)使用負(fù)載電源時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)。
下圖是負(fù)載例。(損失時(shí)間A<B)。在實(shí)際使用時(shí), 為了避免該損失時(shí)間導(dǎo)致的問(wèn)題, 請(qǐng)確認(rèn)后使用。
另外, 如果負(fù)載電壓低于觸發(fā)電壓, 則SSR不能接通, 因此請(qǐng)將負(fù)載電壓設(shè)定在AC75V 以上。(G3PAVD、G3NA-2 □□B 為 AC24V)


4. 關(guān)于相位控制的交流電源
相位控制的電源不能使用。
■使用環(huán)境以及保存環(huán)境的注意事項(xiàng)
1. 關(guān)于使用環(huán)境溫度
規(guī)定的是在并非充滿熱氣的條件下SSR的使用環(huán)境溫度額定值。為此, 如果是通風(fēng)、換氣等散熱條件惡劣、充滿熱氣的環(huán)境, 則會(huì)超出使用環(huán)境溫度額定值, 導(dǎo)致SSR的故障及燒壞。
使用時(shí), 請(qǐng)實(shí)施散熱設(shè)計(jì), 滿足各機(jī)種中的“負(fù)載電流-環(huán)境溫度額定值” 。另外, 有時(shí)會(huì)因?yàn)榄h(huán)境條件(氣候條件、室內(nèi)空調(diào)條件等) 及使用條件(密閉盤內(nèi)安裝等) 引起SSR的使用環(huán)境溫度變高, 請(qǐng)注意。
2. 關(guān)于使用環(huán)境以及保存環(huán)境
請(qǐng)不要在下述場(chǎng)所中使用或保存, 會(huì)引起故障、誤動(dòng)作、特性劣化。
·陽(yáng)光直接照射的場(chǎng)所。
·環(huán)境溫度超出-20~+60℃范圍的場(chǎng)所。
·相對(duì)濕度超出45~85%RH的場(chǎng)所, 溫度急劇變化、會(huì)出現(xiàn)結(jié)露的場(chǎng)所。
·環(huán)境溫度超出-30~+70℃范圍的場(chǎng)所。
·存在腐蝕性氣體、易燃性氣體的場(chǎng)所。
·塵埃、鹽分、鐵粉較多的場(chǎng)所。
·本體上有直接振動(dòng)、沖擊的場(chǎng)所。
·水、油、藥品等飛散的場(chǎng)所。
3. 長(zhǎng)期保存SSR時(shí)
長(zhǎng)期保管時(shí), 端子表面受到大氣直射, 會(huì)因氧化等導(dǎo)致端子焊接性劣化。因此, 在實(shí)際安裝長(zhǎng)期保存后的基板時(shí), 請(qǐng)先確認(rèn)焊接狀態(tài)再使用。
4. 關(guān)于振動(dòng)·沖擊
請(qǐng)不要在SSR上施加標(biāo)準(zhǔn)值以上的振動(dòng)、沖擊。如果施加異常振動(dòng)、沖擊, 不但會(huì)引起誤動(dòng)作, 還會(huì)由于SSR內(nèi)部部件的變形、破損等, 引起動(dòng)作不良。
此外, 為使SSR上沒(méi)有異常的振動(dòng), 也請(qǐng)?jiān)诓粫?huì)受到產(chǎn)生振動(dòng)的設(shè)備(馬達(dá)等) 影響的場(chǎng)所、方法下進(jìn)行安裝。
5. 關(guān)于溶劑的附著
請(qǐng)避免SSR上附著稀釋劑、汽油等溶劑。溶劑附著會(huì)導(dǎo)致標(biāo)記的消失。
6. 關(guān)于油的附著
SSR的端子臺(tái)蓋上附著油, 會(huì)導(dǎo)致蓋的白濁或裂紋。
■關(guān)于實(shí)際操作
1.關(guān)于漏電流
即使在沒(méi)有輸入時(shí), SSR也會(huì)通過(guò)緩沖電路, 流過(guò)漏電流。因此, 更換SSR、進(jìn)行配線時(shí), 請(qǐng)務(wù)必?cái)嚅_(kāi)輸入處以及負(fù)載處的電源, 確認(rèn)安全后再操作。


2. 關(guān)于螺釘緊固轉(zhuǎn)矩
SSR端子松動(dòng)時(shí), 會(huì)由于通電時(shí)的發(fā)熱導(dǎo)致SSR燒壞。
請(qǐng)按照下表中的緊固轉(zhuǎn)矩配線。
SSR端子螺釘?shù)木o固轉(zhuǎn)矩
SSR型號(hào) 螺釘 建議緊固轉(zhuǎn)矩
G3PC、 G32A、 插座等 M3.5 0.75~1.18N·m
G3NA、 G3PA-10/20A型 M4 0.98~1.37N·m
G3NA、 G3PA-40A型 M5 1.57~2.35N·m
G3NH-□□75 M6 3.92~4.9N·m
G3NH-□150 M8 8.82~9.8N·m
注. 過(guò)度擰緊可能造成螺釘破損, 請(qǐng)?jiān)谏鲜雠ぞ胤秶鷥?nèi)進(jìn)行緊固。

3. 關(guān)于SSR安裝面板的材質(zhì)
不使用G3NA、G3NE、G3PB散熱器, 直接安裝到控制盤等的面板上的場(chǎng)合, 請(qǐng)采用熱阻較小的鋁制材料或鐵板。這時(shí), 請(qǐng)務(wù)必在安裝面上涂抹散熱用硅膠(東芝硅YG6260、信越硅G746 等)。
安裝熱阻較高材質(zhì)的面板(涂層面板等) 的場(chǎng)合, SSR的散熱效率會(huì)降低, 從而導(dǎo)致SSR的輸出元件的熱損壞。此外, 如果安裝到木材等易燃材質(zhì)上使用, 會(huì)因SSR的發(fā)熱引起木材炭化, 導(dǎo)致火災(zāi)。
4. 關(guān)于表面連接插座
①安裝表面連接插座時(shí), 在加工安裝孔后, 請(qǐng)注意用螺釘緊固,不要有松動(dòng)。
如果表面安裝螺釘有松動(dòng), 會(huì)由于振動(dòng)、沖擊導(dǎo)致插座、SSR 和導(dǎo)線脫落。
也有可以一次性安裝到35mm寬度DIN導(dǎo)軌上的表面連接插座。
②為了保證SSR和插座的切實(shí)連接, 請(qǐng)使用固定配件。如果施加異常的振動(dòng)、沖擊, SSR會(huì)從插座上脫落。
5. 關(guān)于SSR的插拔方向
插拔SSR和插座時(shí), 請(qǐng)和插座表面成垂直方向。如果斜向插拔 SSR, 可能導(dǎo)致SSR本體端子彎曲, 不能插入插座中。


6.關(guān)于配線到搭接端子用插座
請(qǐng)參考下表正確安裝。如果配線方法不當(dāng), 會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線脫落。

項(xiàng)目

型號(hào)

卷繞
狀態(tài)
型號(hào)名
(位)
使用電線 導(dǎo)線被覆
長(zhǎng)度(mm)
有效圈
數(shù)(次)
標(biāo)準(zhǔn)端子
(mm)
拉拔力
(kg)
適用
范圍
AWG φ
PY□QN 被覆1圈 21-A 26 0.4 43~44 約6 1×1 3~8 1-B
22-A 24 0.5 36~37 約6 4~13 2-B
23-A 22 0.65 41~42 4~15 20-B
PY□QN 普通圈 20-A 20 0.8 37~38 約6 1.0×1.5 5~15
注. PY□QN型使用的電線φ 0.65可以卷繞6圈。
   PY□QN型使用的電線φ 0.8可以卷繞4圈。

7. 關(guān)于禁止向接線片端子焊接
請(qǐng)不要向G3NE接線片端子焊接導(dǎo)線。會(huì)導(dǎo)致SSR部件的破壞。
8. 關(guān)于端子切割
請(qǐng)不要用自動(dòng)切割機(jī)切割端子。
用自動(dòng)切斷機(jī)等切割端子, 會(huì)引起內(nèi)置部件的損傷。
9. 使端子變形
請(qǐng)不要強(qiáng)行修正及使用變形的端子。在這種情況下, 如果向SSR 施加過(guò)大的力, 將不能保持初始性能。
10. 關(guān)于固定配件
安裝、拆卸固定配件時(shí), 請(qǐng)注意不要使配件變形, 也不要使用已經(jīng)變形的配件。會(huì)導(dǎo)致SSR上被施以強(qiáng)大的力而不能保持特性,或不能獲取充足的保持力, 且SSR的松動(dòng)會(huì)引起接觸不良等故障。
11. 關(guān)于印刷基板用SSR的焊接
   1. 請(qǐng)?jiān)?60℃下5秒內(nèi)進(jìn)行SSR的焊接。
      但是, 關(guān)于個(gè)別設(shè)定條件的機(jī)種, 請(qǐng)按照個(gè)別條件進(jìn)行焊接。
   2. 請(qǐng)從SSR材料的適合性出發(fā), 使用非腐蝕性的松香系列助焊劑。
12. 關(guān)于超聲波清洗
請(qǐng)不要進(jìn)行超聲波清洗。
如果在安裝基板后對(duì)SSR 進(jìn)行超聲波清洗, 會(huì)因超聲波而產(chǎn)生 SSR內(nèi)部結(jié)構(gòu)共振, 導(dǎo)致內(nèi)置部件的損傷。
 

固態(tài)繼電器·故障檢查




 

固體電路·繼電器 Q&A

Q1:
欲檢查SSR的故障,
是否可以用測(cè)試器確認(rèn)SSR的導(dǎo)通?
A1:
不能確認(rèn)導(dǎo)通。
測(cè)試器的導(dǎo)通檢查中, 由于測(cè)試器的內(nèi)部電路電壓、電流較低,無(wú)法確認(rèn)SSR內(nèi)部所使用的半導(dǎo)體元件(三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)、晶閘管) 的動(dòng)作。
另外, 如下述方法所示, 連接負(fù)載后, 即可進(jìn)行故障檢查。

●測(cè)定方法
負(fù)載和電源連接的狀態(tài)下, 將輸入置于ON· OFF時(shí)測(cè)定LOAD端子的電壓。
SSR置于OFF時(shí)可以輸出接近電源電壓值的電壓、置于ON時(shí)可以輸出1V左右的電壓。
另外,若使用100W左右的燈泡作為模擬負(fù)載,即可較為容易地確認(rèn)動(dòng)作
。(但是, 請(qǐng)使用容量在SSR的額定范圍內(nèi)的燈泡)


Q2:
請(qǐng)教有關(guān)功率 MOS FET繼電器的用途例。
A2:
(1) 不清楚連接繼電器的負(fù)載是交流還是直流的用途(使用例) 機(jī)器人控制器的警報(bào)輸出
(2) 內(nèi)部進(jìn)行過(guò)全波整流的電磁閥等的負(fù)載, 通過(guò)高頻率開(kāi)閉, 頻繁更換繼電器(例: G2R) 的用途與繼電器相比,
   為延長(zhǎng)其壽命, 更換頻率越少越好。
   G3RZ和G2R-1A-S的端子兼容, 故可更換。
   注. 請(qǐng)注意輸入電壓、極性及輸出的容量。
(3) DC高電壓的負(fù)載用途
   為將DC100V1A電阻負(fù)載通過(guò)繼電器進(jìn)行開(kāi)閉,必須配備相當(dāng)于MM2XP的繼電器。
   但是,功率 MOS FET繼電器G3RZ可以用這一尺寸進(jìn)行開(kāi)閉。
(4) 采用泄流電阻、使用SSR的用途
   對(duì)于功率 MOS FET, 由于其漏電流10 · A較微小, 因此無(wú)需泄流電阻。
Q3:
請(qǐng)教有關(guān)晶閘管和三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)的不同點(diǎn)。
A3:
在電阻負(fù)載方面是相同的
但在感應(yīng)負(fù)載中, 晶閘管的反并聯(lián)更為有利。
SSR中的開(kāi)關(guān)元件若使用三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)時(shí),則會(huì)有使用晶閘管的反并聯(lián)連接的情況。


在急劇上升、下降時(shí)元件可否跟蹤的特性方面, 晶閘管和三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)存在不同點(diǎn)。
這一特性以dv/dtμ (單位V/μs) 表示。這一值為晶閘管>三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)。
在3.7kW級(jí)的電機(jī)中, 即使是感應(yīng)負(fù)載, 也可以用三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)進(jìn)行充分開(kāi)閉。以三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)1個(gè)元件與晶閘管的反并聯(lián)具有同等的功能, 所以對(duì) SSR的小型化也做出了貢獻(xiàn)。


  電阻負(fù)載 感應(yīng)負(fù)載
40A以下 超過(guò)40A 3.7kW以下 3超過(guò).7kW
三端雙向
可控硅開(kāi)關(guān)
晶閘管×2

Q4:
SSR的輸出側(cè)是否可以串聯(lián)連接?
A4:
可串聯(lián)連接。
主要用于短路模式故障的補(bǔ)償。
另外,浪涌電壓分擔(dān)各自的SSR,對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行分壓,減輕了SSR的負(fù)擔(dān)。
但是, 進(jìn)行串聯(lián)連接時(shí), 無(wú)法提高使用電壓。
由于動(dòng)作時(shí)間、復(fù)位時(shí)間的差,開(kāi)閉時(shí)不能分擔(dān)負(fù)載電壓。


Q5:
直流負(fù)載用SSR的浪涌吸收電路怎么樣會(huì)比較好?
A5:
關(guān)于直流負(fù)載開(kāi)閉型SSR的輸出側(cè)干擾、浪涌對(duì)策。
連接螺線管、電磁閥等的L負(fù)載時(shí),請(qǐng)連接避免產(chǎn)生反向電壓的二極管。
施加超出SSR輸出元件耐電壓的反向電壓時(shí),會(huì)導(dǎo)致SSR 的輸出元件損壞。
作為對(duì)策, 請(qǐng)將表1的元件與負(fù)載并聯(lián)接入。


吸收元件中, 二極管方式抑制反向電壓的效果*。但是螺線管、電磁閥的復(fù)位時(shí)間較長(zhǎng)。實(shí)際使用電路時(shí)請(qǐng)先確認(rèn)后再使用。
另外,作為縮短復(fù)位時(shí)間的對(duì)策,可以使用二極管和穩(wěn)壓二極管。此時(shí), 穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓(Vz) 越高, 其復(fù)位時(shí)間就越短。


參考
① 二極管的選擇方法
   耐電壓=VRM≧電源電壓×2
   順電流=IF≧負(fù)載電流
② 穩(wěn)壓二極管的選擇方法
   穩(wěn)壓電壓=Vz< (SSR的集電極-發(fā)射極間電壓) — (電源電壓+2V)
   穩(wěn)壓· 浪涌電力=PRSM>Vz×負(fù)載電流×安全率(2-3)
   注. 若穩(wěn)壓電壓(Vz) 較高, 則穩(wěn)壓二極管的容量(PRSM) 也將變大。
 
固態(tài)繼電器 施工·保養(yǎng)·檢查

■故障安全防護(hù)方法
1. 關(guān)于故障模式
必須進(jìn)行高頻率開(kāi)閉、高速開(kāi)閉時(shí), SSR是*的繼電器, 但是, 若使用條件、操作錯(cuò)誤, 可能會(huì)導(dǎo)致元件破壞等問(wèn)題。
SSR是由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的繼電器, 浪涌電壓、過(guò)電流等會(huì)導(dǎo)致元件破損等故障。此時(shí), 元件的故障模式基本上是短路故障, 會(huì)導(dǎo)致負(fù)載不能切斷。
因此, 在使用了SSR的控制電路中, 考慮故障安全防護(hù)方法時(shí),不是僅通過(guò)SSR切斷負(fù)載電源的電路, 請(qǐng)通過(guò)設(shè)置于負(fù)載電源側(cè)的接點(diǎn)、斷路器, 設(shè)為在SSR異常時(shí)切斷負(fù)載的電路。
例如, AC電機(jī)作為負(fù)載的電路中, SSR發(fā)生半波故障時(shí), 變?yōu)?DC勵(lì)磁的過(guò)電流流向電機(jī), 電機(jī)可能會(huì)燒壞。這種情況下, 請(qǐng)通過(guò)斷路器, 切斷通向電機(jī)的電流電路。
部位 原因 結(jié)果
輸入部 施加過(guò)電壓 輸入元件損壞
輸出部 施加過(guò)電壓 輸出元件損壞
過(guò)電流通電
全體 環(huán)境溫度超出規(guī)定值 輸出元件損壞
散熱狀態(tài)較差


2. 關(guān)于過(guò)電流保護(hù)
SSR的負(fù)載(LOAD) 側(cè)流入短路電流或過(guò)電流時(shí), 會(huì)損壞SSR 的輸出元件。
作為短路保護(hù)的對(duì)策例, 請(qǐng)?zhí)砑优c負(fù)載串聯(lián)的速斷保險(xiǎn)絲。
作為速斷保險(xiǎn)絲的保護(hù)協(xié)調(diào)條件, SSR的浪涌容量(Is)、速斷保險(xiǎn)絲的限流特性(If) 、負(fù)載的沖擊電流(IL) 均需設(shè)計(jì)為滿足如下圖所示關(guān)系的電路。


類型 推薦保險(xiǎn)絲型號(hào) 廠商
60PFF5U 株式會(huì)社京三制作所
10A型 60PFF10U
CR2LS-10 富士電機(jī)株式會(huì)社
BLC012-1
1型 60PFF15U 株式會(huì)社京三制作所
20A型 60PFF20U
2型 60PFF25U
30A型 60PFF30U
40A型 25SHA40
25LKA40B
50A型 25SHA50
25LKA50B
60A型 25LKA60B
7型 25LKA75B
100A型 25LKB100B
150A型 25LKB150B
注. 上述保險(xiǎn)絲可保護(hù)SSR 不受意外事故引起的短路電流的影響。
對(duì)于過(guò)電流保護(hù), 請(qǐng)根據(jù)每臺(tái)使用設(shè)備選擇合適的NF斷路器等的保護(hù)對(duì)策。

3. 關(guān)于動(dòng)作顯示燈
如下圖所示, 動(dòng)作顯示燈所顯示的是輸入電路的通電, 并不顯示輸出元件的接通。


4. 關(guān)于SSR的耐久性
SSR沒(méi)有機(jī)械磨損。
因此, SSR的耐久性以所使用的內(nèi)置零件的故障率表示。例如, G3M-202P時(shí), 內(nèi)置零件的故障率為321Fit (1Fit=10-9=λ (故障/時(shí)間))。
根據(jù)這一值計(jì)算出的MTTF如下所示。
 MTTF=321/λ60=3.12×106 (時(shí)間)
關(guān)于SSR的耐久性錫焊、熱應(yīng)力, 也必須考慮其綜合耐久性。
也有可能因熱應(yīng)力導(dǎo)致錫焊老化等各種問(wèn)題。
本公司已在下述條件的加熱器循環(huán)試驗(yàn)中進(jìn)行了可靠性評(píng)價(jià)。
 條件: -30~+100℃、200循環(huán)

■應(yīng)用電路圖
1. 與傳感器的連接
SSR可直接連接接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等傳感器。


2. 白熾燈的閃爍控制


3.電氣爐的溫度控制


4. 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)


注1. SR1、SSR2其中一個(gè)為斷開(kāi)側(cè)SSR的LOAD端子間電壓, 由于通過(guò) LC結(jié)合, 電壓約為電源電壓的2倍,
    請(qǐng)務(wù)必使用具備電源電壓2倍以上的輸出額定電壓的SSR
    (例) 電源電壓交流100V的單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn), 應(yīng)使用有交流200V以上輸出電壓的SSR
注2. 切換SW1和SW2時(shí), 請(qǐng)務(wù)必確保有30ms以上的時(shí)滯。

5. 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的接通、斷開(kāi)控制


6. 三相電機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)
SSR三相電機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 請(qǐng)注意SSR的輸入信號(hào)。如右上圖所示, 同時(shí)切換SW1和SW2時(shí), 負(fù)載側(cè)發(fā)生相間短路, 會(huì)損壞SSR 的輸出元件。這是由于即使沒(méi)有至SSR輸入端子的輸入信號(hào), 輸出元件(三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)) 仍處于導(dǎo)通狀態(tài), 直至負(fù)載電流為0。因此, 切換SW1和SW2時(shí), 請(qǐng)務(wù)必設(shè)定30ms以上的時(shí)滯。
另外, 由于至SSR輸入電路的干擾等導(dǎo)致的SSR誤動(dòng)作, 也會(huì)導(dǎo)致相間短路、SSR損壞。作為此時(shí)的對(duì)策例, 在電路中接入防止產(chǎn)生短路事故的保護(hù)電阻R。對(duì)于保護(hù)電阻R, 請(qǐng)根據(jù)SSR的浪涌接通電流容量確定。例如, G3NA-220B的浪涌接通電流容量為 220Apeak, 因此為R>220V×√2/220A=1.4Ω。另外, 考慮到電路電流、通電時(shí)間等, 請(qǐng)插到消耗功率較小的一側(cè)。
另外, 對(duì)于電阻的功率, 請(qǐng)根據(jù)P=I2R×安全率進(jìn)行計(jì)算。
(I=負(fù)載電流、R=保護(hù)電阻、安全率3~5)


7. 變壓器負(fù)載的沖擊電流
變壓器負(fù)載時(shí)的沖擊電流,在電抗不運(yùn)作的2次側(cè)開(kāi)放狀態(tài)下為zui大。另外, 由于其zui大電流是電源頻率的1/2周, 若不用示波器將很難進(jìn)行測(cè)定。為此, 應(yīng)測(cè)定變壓器一次側(cè)的直流電阻, 據(jù)此預(yù)測(cè)沖擊電流。(實(shí)際上, 由于固有電抗運(yùn)作, 其結(jié)果比該計(jì)算值還少)。
I peak=V peak/R=(√2×V)/R
假設(shè)在負(fù)載電源電壓220V 使用一次側(cè)的直流電阻3 歐姆的變壓器, 則此時(shí)的沖擊電流為, I peak=(1.414×220)/3=103.7A
本公司規(guī)定SSR的浪涌接通電流容量為非反復(fù)(1天1-2次), 請(qǐng)選擇能反復(fù)使用具備該I peak的2倍的浪涌接通電流容量的SSR。此時(shí), 請(qǐng)選擇具備207.4A以上浪涌接通電流容量、G3□□-220□ 以上的SSR。
另外, 若對(duì)此進(jìn)行逆運(yùn)算, 即可算出滿足SSR的變壓器一次側(cè)的直流電阻值。
R=V peak/I peak=(√2×V)/I peak
有關(guān)變壓器一次側(cè)的直流電阻值適用SSR的一覽表, 請(qǐng)參考附件。
另外,該一覽表表示「滿足沖擊電流的SSR」,還必須結(jié)合「變壓器的穩(wěn)定電流滿足各SSR的額定電流」。

G3□□-240□
下劃線2位的數(shù)字顯示穩(wěn)定電流。(此時(shí)為40A)
僅G3NH時(shí) : G3NH-□075B=7、
            G3NH-□150B=150A
條件1 : SSR的環(huán)境溫度(=柜內(nèi)溫度) 應(yīng)在各SSR 的額定溫度以內(nèi)。
條件2 : 應(yīng)為安裝正規(guī)散熱器的狀態(tài)。
負(fù)載電源電壓100V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
4.8以上 30 60 —— -205□ -205□ ——
1.9~4.7 75 150 -210□
-215□
-210□ -210□ ——
1.3~1.8 110 220 -220□
-225□
-220□ -220□ ——
0.65~1.2 220 440 -235□
-240□
-245□
-260□
-240□ —— ——
0.36~0.64 400 800 —— —— —— -2075□
0.16~0.35 900 1,800 —— —— —— -2150□

負(fù)載電源電壓110V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
5.2以上 30 60 —— -205□ -205□ ——
2.1~5.1 75 150 -210□
-215□
-210□ -210□ ——
1.5~2.0 110 220 -220□
-225□
-220□ -220□ ——
0.71~1.4 220 440 -235□
-240□
-245□
-260□
-240□ —— ——
0.39~0.70 400 800 —— —— —— -2075□
0.18~0.38 900 1,800 —— —— —— -2150□

負(fù)載電源電壓120V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
5.7以上 30 60 —— -205□ -205□ ——
2.3~5.6 75 150 -210□
-215□
-210□ -210□ ——
1.6~2.2 110 220 -220□
-225□
-220□ -220□ ——
0.78~1.5 220 440 -235□
-240□
-245□
-260□
-240□ —— ——
0.43~0.77 400 800 —— —— —— -2075□
0.19~0.42 900 1,800 —— —— —— -2150□

負(fù)載電源電壓200V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
9.5以上 30 60 —— -205□ -205□ ——
3.8~9.4 75 150 -210□
-215□
-210□ -210□ ——
2.6~3.7 110 220 -220□
-225□
-220□ -220□ ——
1.3~2.5 220 440 -235□
-240□
-245□
-260□
-240□ —— ——
0.71~1.2 400 800 —— —— —— -2075□
0.32~0.70 900 1,800 —— —— —— -2150□

負(fù)載電源電壓220V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
10.4以上 30 60 —— -205□ -205□ ——
4.2~10.3 75 150 -210□
-215□
-210□ -210□ ——
2.9~4.1 110 220 -220□
-225□
-220□ -220□ ——
1.5~2.8 220 440 -235□
-240□
-245□
-260□
-240□ —— ——
0.78~1.4 400 800 —— —— —— -2075□
0.35~0.77 900 1,800 —— —— —— -2150□

負(fù)載電源電壓240V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
11.4以上 30 60 —— -205□ -205□ ——
4.6~11.3 75 150 -210□
-215□
-210□ -210□ ——
3.1~4.5 110 220 -220□
-225□
-220□ -220□ ——
1.6~3.0 220 440 -235□
-240□
-245□
-260□
-240□ —— ——
0.85~1.5 400 800 —— —— —— -2075□
0.38~0.84 900 1,800 —— —— —— -2150□

負(fù)載電源電壓400V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
7.6以上 75 150 —— -410□ —— ——
5.2~7.5 110 220 -420□
-430□
-420□ —— ——
2.6~5.1 220 440 -435□
-445□
—— —— ——
1.5~2.5 400 800 —— —— —— -4075□
0.63~1.4 900 1,800 —— —— —— -4075□

負(fù)載電源電壓440V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
8.3以上 75 150 —— -410□ —— ——
5.7~8.2 110 220 -420□
-430□
-420□ —— ——
2.9~5.6 220 440 -435□
-445□
—— —— ——
1.6~2.8 400 800 —— —— —— -4075□
0.70~1.5 900 1,800 —— —— —— -4075□

負(fù)載電源電壓480V時(shí)
變壓器一
次側(cè)的直
流電阻(Ω)
沖擊電流
(A)
SSR的浪
涌接通電
流容量(A)
適用SSR
G3P□ G3NA G3NE G3NH
9.1以上 75 150 —— -410□ —— ——
6.2~9.0 110 220 -420□
-430□
-420□ —— ——
3.1~6.1 220 440 -450□ —— —— ——

8. 變壓器的分接頭轉(zhuǎn)換
通過(guò)SSR切換變壓器的分接頭時(shí), 請(qǐng)注意感應(yīng)OFF側(cè)SSR的電壓。感應(yīng)電壓與卷數(shù)( 分接頭電壓) 成比例。
下圖中,電源電壓200V, N1=100次、N2=100次,若SSR2置于 ON, 則會(huì)在SSR1兩端施加電源電壓2倍的電壓400V, 因此, 對(duì)于SSR1, 務(wù)必使用400V的SSR。


■SSR的使用方法
●散熱設(shè)計(jì)
①SSR的發(fā)熱量
作為輸出半導(dǎo)體用于SSR的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)、晶閘管、功率晶體管, 即使在接通時(shí), 半導(dǎo)體內(nèi)部仍有殘留電壓。這是輸出接通電壓下降。為此, 流入負(fù)載電流時(shí)SSR會(huì)產(chǎn)生焦耳熱。
此時(shí)的發(fā)熱量P如下計(jì)算:
 發(fā)熱量P (W)=輸出接通電壓下降(V)×通電電流(A)
例如, 使用G3NA-210B通負(fù)載電流8A的話為:
P=1.6V×8A=12.8W
功率MOS FET在輸出半導(dǎo)體上使用的MOS FET繼電器, 不是殘留電壓, 用ON電阻計(jì)算發(fā)熱量。
發(fā)熱量P (W) 如下計(jì)算:
P (W) =負(fù)載電流2 (A) ×ON電阻(Ω)
用G3RZ負(fù)載電流為0.時(shí), 為 P(W)=0.52A×2.4Ω=0.6W
電源MOS FET有根據(jù)溫度上升ON電阻的特性。因此, 通電中 ON電阻是變化的。負(fù)載電流為額定的80%以上時(shí),簡(jiǎn)易算法為用ON電阻的1.5倍來(lái)計(jì)算。
P(W)=12A×2.4Ω×1.5=3.6W
SSR一般到程度沒(méi)有散熱器也可以, 但超過(guò)的話就一定要有散熱器。隨著負(fù)載電流的變大, 需要更大型的散熱器。與有接點(diǎn)的繼電器相比10A以上含散熱器的尺寸差很顯著, 小型化的特點(diǎn)會(huì)變得不利。
②散熱器的選擇
另行安裝散熱器的SSR (G3NA、G3NE、G3PB (三相)等)中備有標(biāo)準(zhǔn)散熱器, 請(qǐng)從商品樣本上選擇符合負(fù)載電流的標(biāo)準(zhǔn)散熱器。
例如,
G3NA-220B: Y92B-N100
G3NE-210T(L): Y92B-N50
G3PB-235B-3H-VD: Y92B-P200
使用市場(chǎng)上銷售的散熱器時(shí), 請(qǐng)選用熱電阻小于本公司標(biāo)準(zhǔn)散熱器的散熱器。
例如、Y92B-N100 的熱電阻值為
Y92B-N100的熱電阻值=1.631℃/W
如果散熱器的熱電阻值比該值更?。ㄈ?.5℃/W), 則可在額定的條件下使用G3NA-220B。
熱電阻值表示每單位熱量(W) 的溫度上升, 該值越小則散熱性越好。
③散熱板面積的計(jì)算方法
將另行安裝散熱器的SSR直接安裝在控制柜等框架上使用時(shí),必須注意下列事項(xiàng)。
·將用于一般柜上的鐵材料作為散熱板使用時(shí), 請(qǐng)盡量避免10A以上的連續(xù)通電。
  這是因?yàn)椋?與鋁材相比, 鐵的熱傳導(dǎo)率較低。熱傳導(dǎo)率(單位:W·m· ℃)
  根據(jù)材料不同,如下所示。
鐵材料=20~50
鋁材料=150~220
推薦使用鋁板作為直接安裝SSR的散熱板。必要的散熱面積請(qǐng)參見(jiàn)樣本中各機(jī)種的數(shù)據(jù)。
·在SSR的安裝面(全部) 和散熱板之間, 請(qǐng)務(wù)必涂敷散熱用的硅酮潤(rùn)滑脂
  (東芝硅酮YG6260、信越硅酮G746等) 及熱傳導(dǎo)薄板。若僅將SSR安裝在散熱板上,
   會(huì)留有空隙, 來(lái)自SSR的發(fā)熱不能*散熱, 可能會(huì)導(dǎo)致SSR的過(guò)熱破壞及熱老化。
④控制柜的散熱設(shè)計(jì)
不僅SSR, 使用半導(dǎo)體的控制設(shè)備均會(huì)自我發(fā)熱。一旦環(huán)境溫度上升, 半導(dǎo)體的故障率就會(huì)大幅增加, 若溫度上升10℃, 則故障率會(huì)增加至2倍(阿倫紐斯模型)因此, 要抑制控制柜內(nèi)的溫度上升, 很重要的一點(diǎn)是要確保控制設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
控制柜內(nèi)存在著各種發(fā)熱設(shè)備, 因此必須考慮局部的溫度上升。表示作為控制柜整體的散熱設(shè)計(jì)的思路。
假設(shè)固體墻兩側(cè)的高溫流體和低溫流體的溫度分別為th、tc,傳熱面積為A?xí)r, 通過(guò)固體墻移動(dòng)的傳熱量Q可表示為下式。
Q=K(th—tc)A
這里的K為熱通過(guò)系數(shù)(W/m2℃) ,該方式也稱為熱通過(guò)的方式。


對(duì)于控制柜發(fā)出的傳熱量, 若根據(jù)熱通過(guò)的公式,
控制柜的平均熱通過(guò)率K(W/m2℃)、
控制柜內(nèi)溫度Th (℃)
控制柜外溫度Tc (℃)
控制柜的表面積S(m2)
則控制柜發(fā)出的熱通過(guò)的傳熱量Q為
Q=k×(Th—Tc)×S
因此,
控制柜內(nèi)的期望溫度 Th
控制柜風(fēng)的總發(fā)熱量 P1 (W)
所需冷卻能力 P2 (W)
則, 必要冷卻能力根據(jù)下列公式計(jì)算。
P2=P1—k×(Th—Tc)×S
空氣中的一般固體墻自然對(duì)流時(shí), 熱通過(guò)率k為4~12 (W/m2℃)。為通常的控制柜(冷卻風(fēng)扇等*沒(méi)有時(shí)) 時(shí), 若以4~6 (W/m2℃) 來(lái)計(jì)算,以經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷, 則與實(shí)際基本一致。
使用該值計(jì)算實(shí)際控制柜的必要冷卻能力, 如下所示。

· 控制柜內(nèi)期望設(shè)定溫度 40℃
· 控制柜外溫度 30℃
· 控制柜尺寸 寬2.5m×高2m×深0.5m的
自立型控制柜(底面部應(yīng)從表面積中除去)
· SSR G3PA-240B 以30A連續(xù)使用20臺(tái)
· SSR以外的控制設(shè)備的總發(fā)熱量500W
控制柜內(nèi)總發(fā)熱量P1
P1=輸出ON電壓下降1.6V×負(fù)載電流30A×20臺(tái)+SSR以外的控制設(shè)備的總發(fā)熱量=960W+500W=1460W
控制柜發(fā)出的散熱量Q2
Q2=熱通過(guò)率5×(40℃-30℃)×(2.5m×2m×2+0.5m×2m×2+2.5m×0.5m)=662.5W
因此, 所需冷卻能力P2為
P2=1460-663=797W
僅控制柜表面發(fā)出的散熱還不充分,必須采取將797W以上的熱量排放至控制柜外的措施。
通常應(yīng)設(shè)置必要能力換氣用的風(fēng)扇, 但是。僅通過(guò)風(fēng)扇冷卻能力仍不足時(shí), 還應(yīng)設(shè)置控制柜用冷氣。控制柜用冷氣不僅能制冷、還對(duì)防濕、防塵也很有效, 對(duì)長(zhǎng)期使用控制柜是很有效的。
軸流風(fēng)扇     歐姆龍制 R87B/F/T系列
控制柜用冷氣   APISTE制 ENC系列
⑤冷卻裝置的種類
換氣用風(fēng)扇
用于通常的換氣冷卻。
本公司準(zhǔn)備了R87F、R87T等的AC軸流風(fēng)扇系列商品。


熱轉(zhuǎn)換器
將控制柜內(nèi)的熱通過(guò)熱管排放的構(gòu)造, 可以隔離控制柜內(nèi)和柜外, 因此也可在多灰塵多油污的地方使用。


控制柜用冷氣
可以實(shí)現(xiàn)zui高冷卻能力的同時(shí), 通過(guò)隔離控制柜內(nèi)、柜外, 具有防塵及除濕效果。


■SSR的安裝方法
●安裝到控制柜
若為密閉柜, 則SSR所產(chǎn)生的熱積聚在內(nèi)部, 由于SSR的通電能力降低, 還會(huì)對(duì)其他的電子設(shè)備產(chǎn)生不好的影響。使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必在柜的上部和下部設(shè)置通風(fēng)用的孔。以下以G3PA的推薦例進(jìn)行說(shuō)明。下述示例僅為標(biāo)準(zhǔn), zui終使用時(shí)請(qǐng)執(zhí)行④項(xiàng)的「設(shè)置后的確認(rèn)」。








④設(shè)置后的確認(rèn)
上述條件是本公司已確認(rèn)過(guò)的代表例。根據(jù)其使用環(huán)境也有不同的情況, 需測(cè)定zui終通電中的環(huán)境溫度, 并請(qǐng)確認(rèn)滿足各型號(hào)所規(guī)定的「負(fù)載電流-環(huán)境溫度額定」。
環(huán)境溫度的測(cè)定條件
(1)控制柜內(nèi)的溫度作為zui高的通電條件, 請(qǐng)?jiān)陲柡蜖顟B(tài)下測(cè)定環(huán)境溫度。
(2)環(huán)境溫度測(cè)定位置請(qǐng)參見(jiàn)圖1。若在測(cè)定100mm距離以內(nèi)有導(dǎo)管或其他設(shè)備時(shí),
   請(qǐng)參見(jiàn)圖2。另外, 無(wú)法測(cè)定側(cè)面溫度時(shí), 請(qǐng)參見(jiàn)圖3。


(3)在柜內(nèi)2層以上安裝SSR時(shí),請(qǐng)測(cè)定所有層的環(huán)境溫度,并以溫度zui高的地方為基準(zhǔn)。
   但是, 測(cè)定條件達(dá)不到上述要求時(shí),請(qǐng)另外咨詢。
環(huán)境溫度的定義
SSR以通過(guò)自然對(duì)流形成散熱為基本。為此, 將SSR進(jìn)行散熱的空氣溫度作為環(huán)境溫度。

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