1、固态继电器选型 固态继电器原理与应用 固态继电器的电气特性 固态继电器的命名选型 固态继电器的合理选型 固态继电器的散热单元 固态继电器外形尺寸图 固态继电器原理与应用交流固态继电器 SSR(Solid state releys)是一种无触点通断电子开关,为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出受控端，中间采用光电隔离,作为输入输出之间电气隔离(浮空) 。在输入端加上直流或脉冲信号,输出端就能从关断状态转变成导通状态(无信号时呈阻断状态), 从而控制较大负载。整个器件无可动部件及触点,可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。由于固态继电器是由固体元件组成的无触点开关元件,
2、所以与电磁继电器相比具有工作可靠、寿命长,对外界干扰小,能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快和使用方便等一系列优点,因而具有很宽的应用领域,有逐步取代传统电磁继电器之势,并可进一步扩展到传统电磁继电器无法应用的计算机等领域。 固态继电器的电气特性1. 浪涌电流（电网一周） 700 输出通态压降 1.5V2. 普通型 SSR 静态电压上升率 dvs/dt 100v/us 绝缘电阻（输入、输出及外壳 ）100M3. 普通型 SSR 换向电压上升率 dvs/dt 10v/us 绝缘电压（输入，输出及外壳） 2000VAC4. 增强型 SSR 静态电压上升率 dvs/dt 100v/us 使用温
3、度范围 40 805. 增强型 SSR 换向电压上升率 dvs/dt 100v/us 过零型 SSR 开启最大延时 10ms6. 漏电流（无 RC 吸收回路） 小于 1mA SSR 关断最大延时 10mA7. 过零型 SSR 过零区域 15V 电网频率 50HZ60HZl 电网频率：SSR 应用于 50HZ 或 60HZ 的工频电网上，不宜低频或高次谐波分量大的场合，如变频器输出端有多组负载需要分别切换，采用 SSR 作为开关则可能由于高次谐波使其不能可靠关断，并且高次谐波还可能使SSR 内部的 RC 吸收回路因过热而爆炸。 固态继电器的命名选型l 固态继电器的命名方法:2. 固态继电器选型表
4、:固态继电器选型表 一型号及外形 电压等级220VAC 输入 432VDC 380VAC 输入 432VDC电流等级过零型 随机型 过零型 随机型1A 201Z 201P 301Z 301P2A 202Z 202P 302Z 302P3A 203Z 203P 303Z 303P插针式电路板焊接W,L, 4A 204Z 204P 304Z 304P5A 205Z 205P 305Z 305P6A 206Z 206P 306Z 306P插针安装式W,L, 8A 208Z 208P 308Z 308P10A 210Z 210P 310Z 310P15A 215Z 215P 315Z 315P25A
5、225Z 225P 325Z 325P40A 240Z 240P 340Z 340P50A 250Z 250P 340Z 350P60A 260Z 260P 360Z 360P80A 280Z 280P 380Z 380P普通型（S）长方形安装式 K,F100A 2100Z 2100P 3100Z 3100P固态继电器选型表 二型号及外形 电压等级220VAC 输入 432VDC 380VAC 输入 432VDC电流等级过零型 随机型 过零型 随机型15A 215Z 215P 315Z 315P30A 230Z 230P 330Z 330P45A 245Z 245P 345Z 345P60A
6、260Z 260P 360Z 360P75A 275Z 275P 375Z 375P长方形安装K,F 90A 290Z 290P 390Z 390P100A 2100Z 2100P 3100Z 3100P120A 2120Z 2120P 3120Z 3120P150A 2150Z 2150P 3150Z 3150P200A 2200Z 2200P 3200Z 3200P240A 2240Z 2240P 3240Z 3240P300A 2300Z 2300P 3300Z 3300P增强型（H） 长方形安装K,F 350A 2350Z 2350P 3350Z 3350P400A 2400Z 240
7、0P 3400Z 3400P450A 2450 2450P 3450Z 3450P600A 2600Z 2600P 3600Z 3600P800A 2800Z 2800P 3800Z 3800P长方形安装式 K,F1000A 21000Z 21000P 31000Z 31000P 固态继电器的合理选择在使用中流过继电器输出端的稳态电流不得超过额定输出电流，可能出现的浪涌电流不得超过继电器的过载能力。几乎所有的负载工作时都有浪涌电流，如电热元件，尽管它时纯电阻性负载，具有正稳定系数，低温时电阻较小，因而启动时电流就较大。下表给出考虑继电器过载能力和负载浪涌电流后，常温下各种负载的稳压电流对固态继
8、电器额定输出电流的降额系数推荐（专家经典系数）负载类型 电阻 电热 白炽灯 交流电磁铁 变压器 单相电机 三相电机 电力补偿（电容投切）SSR 电流等级 2 倍 25 倍 4 倍 4 倍 4 倍 67 倍 67 倍 5 倍表中单相，三相电机降额系数的较小值，对应着大惯性负载,当继电器处于频繁操作和要求长寿命，高可靠的应用场合，还应对表中的降额系再乘以 0。6，继电器的负载控制电流也不应低于继电器的最小输出电流否则继电器会不接通或不正常输出，所以只能用继电器适用的输出电压，输出电流测试电流测试固态继电器的接通和关断。l 输出电压负载电源的电压不能超过继电器的额定输出电压，也不能低于规定的最小输出
9、电压。在使用中，单相，三相电机负载或这些负载电路上电时继电器输出端都可能要承受两倍或高于两倍的电源电压峰值的电压选取继电器时要给予充分的考虑。l 输入特性输入的控制电压 332V 较宽的电压，直流、交流单相固态继电器的输入电流一般在 10mA 左右。三相固态继电器的输入电流一般在 30mA 左右（可以定制在 15mA 以下）交流固态继电器的控制操作频率一般不超过 10HZ，直流固态继电器控制信号周期应大于继电器接通，关断时间之和的五倍固态继电器的负载能力同环境温度相关。当环境温度升高时，SSR 的负载能力随之下降，同时，选择 SSR的额定电流，要留有充分的余量，当环境温度较高时，更须注意这一点
10、。l 注意事项安全操作；维修人员必须首先切端电源，才能检查输出线路，尤其对 KR 系列调压模块和 KL 半波调压模块。，因输入。输出端没有隔离，输入端带电的.1 额定电流的选择：由于晶闸管模块的过载能力比一般电磁元件小，为提高长期工作可靠性，合理的留有电流余量是必要地，对于一般负载（电阻型）额定有效值工作电流可按表称值地 60来选择,但必须考虑一些特殊负载条件，以避免过大的冲击电流和过电压对器件性能造成不必要的损害。白炽灯，电炉等类的“冷阻 ”特性造成开通瞬间的浪涌电流超过额定工作电源的数倍。某些类型的灯在烧断瞬间会出现低阻抗，气体和放电通道以及容性负载和切换电容器造成瞬间短路，可在线路中进一
11、步串连电阻或电感作为限流措施，马达的开启，堵转，关闭等也会产生较大的冲击电流和电压，中间继电器，电磁阀吸合不可靠时引起抖动，以及电容换相电机，换相时电容充电电压和输入电源的叠加会在 SSR 两端造成二倍高电压，例如：SSR 用于电力电容器投切控制的规则是：（1）电感限流：（2）投切前、放电电容的残余电压，此时，变压器的次级负载不能开路，三相负载要平衡，调压电路采用缓启动和缓关断，能避免电源合闸或断电引起的瞬间浪涌电压，浪涌电流异常。SSR 用于电磁阀和中间继电器，正常负载工作电流很小，一般选用小功率 SSR,又因负载为电感，可靠性较低。国内，国外设备上，大都在线圈间 并联一只功率电阻，提高了
12、SSR 的开通率和吸收断开瞬间浪涌电压。通态时损耗是 SSR 发热的最主要的原因，此时，元件承受的热耗散功率是：P 耗V 饱和压降有效值工作电流，例如当通过 100A 工作电流是，晶闸管通态有效压降一般小于 1.5V 耗散时约 150W.SSR 工作结温度不得超过 125，相对底板（壳温）的温升，一般不超过 80这时须根据实际工作环境条件，合理选用散热器尺寸，应避免因过热引起的失控（常通），甚至造成产品损失。否则应降低工作电流使用，器件才可靠，连续负载电流小于 5A 的固态继电器可选择线路板安装型大功率 10A 以下的固态继电器安装时可采用散热条件良好仪器底板，10A 及 10A 以上的固态继
13、电器需配散热器，固态继电器与散热器安装面须涂一层导热硅脂或加垫导热模，当固态继电器连续使用在 30A 以下时可采用自然风冷，连续工作电流超过 30A 时，需采用强制分冷。安装方式散热器加工平面要求平整无毛刺，大功率继电器底板和散热器接触面间应均匀涂抹导热硅脂或加垫导热模，用标准螺丝将继电器和散热器坚固。按照配电柜电器安全标准，散热器不推荐接地，以避免短路产生的高能量对地电弧，安装方法是垂直安装在通风条件良好的机箱上，并应注意充分利用空气对流的散热条件。电力导线截面积可按 48A/平方毫米选择，接线一般采用软导线过渡，引出应有支撑，避免断子受力折断，高温高热环境，结合部还应涂导电搞，以降低发热，
14、防潮及放电化学腐蚀。对 KR,KL 系列固态调压模块外接的电位器因直接带电，请注意绝缘和安全。SSR 的输入属于电流型，当输入端光耦，晶闸管充分导通后（微秒级）触发功率晶闸管导通触发信号应阶跃：逻辑电平、强触发方式。因激励不足或上升沿不陡的触发，可能造成功率晶闸管处于临界导通边缘。并造成主负载电流流经触发光耦晶闸管引起损坏。一般输入为 10AmA 考虑。全温度工作范围（4070）发光管的寿命和抗干扰，感性负载等，最佳触发工作电流推荐在 12mA-20mA 范围。当输入电流超过 50mA 后长期工作将减少输入发光管的寿命。甚至损坏。参照基本性能测试电路图、输入为直流可调电压，测试负载使用 100
15、W 灯泡，即可测试一下灵敏度，输出管压降，用示波器测量过零的死区等特性。通常控制回路加上电压后，可先测试一下驱动电路电流，无误后加负载电源。SSR 按输入方式可分为标准的 TTL 电平输入型。直流恒流输入，交流输入型，标准 TTL 输入 SSR 可按412V，12mA 驱动电平考虑，其输入端可并联或串连驱动串连使用是 12V-15V 电压可驱动三支输入端串的 SSR。当单支使用时由于产品已在设计时采用了恒流措施，当输入范围为直流 332V 时单相 SSR 其输入电流小于 30mA 三相 SSR 其输入电流小于 50mA 若另有要求订货时声明输入条件。l RC 吸收回路与截止态漏电流ACSSR
16、产品内部一般装有 RC 吸收回路，主要作用是浪涌电压吸收和提高 SSR 的电压上升 dv/dt 的指标，但这会增加截止态的漏电流，在小电流负载情况下。会使高灵敏负载（电磁阀）误动作。可在负载两端并接分流电阻减少影响。用于大功率扩展型，则无需 RC 回路，这是由于电源上电时，回路的充放电对后级会产生误动作。而当后级晶闸管升温后。触发灵敏度提高，由于前级的 RC 漏电流也会造成误触发。由于体积受到限制。RC 吸收回路的数值为 0。010。47uf 和 180，这在绝大多数的纯阻负载中时适合的。但在感性负载，特别是用于 380V 工作的调压变压器，还可以在 SSR 后加加先断电机电源的序列，电机控制
17、中的保险，缺相检测和温度继电器也是保证系统正常工作的护装置，两输出端再并联 RC 吸收回路以保护 SSR，经验数值为 0.22-0.47uf 和 20-40W10.有些用户入负载功率小（如中间继电器，接触器线圈，电磁吸铁位微功率电机等）可定制漏电电流小于 1mA 的固态继电器。l 干扰问题交流 SSR 的负载电流不属于标准正 波，也是一种干扰源导通时会通过电源线产生射频干扰，干扰程度；随负载大小而不同，零压型是交流电源的过零区（既零电压）附近导通。因干扰也较小。减小的方法是在负载回路中串连电感线圈。如舞台灯光的应用。另外信号线与动力线之间也应避免交叉干扰。大功率变频调速器造成的电源污染也可能会
18、使 SSR 误动作。l 过电流保护和过电压保护感性及容性负载除内部或外增的 RC 电路外，使用压敏电阻并联在输出端。作为组和保护。金属氧化锌压敏电阻（MOV）面积大小决定通流容量，厚度决定保护电压值，交流 220VAC 的 SSR 选用471 通流容量 1000A 的 MYG10K,430V-480V 的敏电阻，380V 选用 750V-820V 的压敏电阻，较大容量的电机和变压器负载选用通流容量更大的压敏电阻。（注：由于 SSR 内部的可控硅在负载短路时的过流烧毁速度与快速熔断器速度在同一数量级内，故快速熔断器并不能百分之一百地保护 SSR，选取快速熔断器的电流等级的原则为略大于最大负载电流
19、，而固态继电器的电流等级则尽可能大，这样快熔就能比较可靠地保护 SSR。电动机、电力补偿电容器类负载因很大的开启冲击电流、故宜选取空气开关作保护。空气开关分“慢速”和“快速” 两类：“慢速”类主要应用于阻性、其它感性负载。空气开关和保护速度低于快熔，应此在负载短路时也不能百分之一百地保护 SSR）l 交流 SSR 对三相电机的控制三相电机的每相的相电流为 1.9A/KW，可按相电流的 510 倍来选择 SSR，仅作为三相电机的通断控制方案可靠最简单的方法采用二支 SSR，第三相不控可用四支 SSR 作为三相电机的换向控制。换向 SSR 之间不能简单地采用反相器连接方式，要保证控制电路在任何时刻
20、都不能产生换向 SSR 同时导通可能性。此外，在换向瞬间，由于正在导通的 SSR 不可能及时关断造成相间电源短路而直接烧毁 SSR，可在换向电源中串连功率电阻和电感作为短路保护。另外，由于电机的运动惯性，必须在电机停稳后才能换向，防止电机堵转引起的较大冲击电流，上下电时程序应采用现加后断控制电路电源，后加先断电机电源的序列。电机控制中的保险，却相检测和温度继电器也是保证系统正常工作的保护装置。应用固态继电器时，切忌负载两端短路，以免固态继电器的损坏。l 用户使用过程中的问题，可按下列步骤检查和处理：1 用万用表的简单测量：2 输入端、输出端、底壳间高阻：输入端为正反向二级管特性，输出端经阻容吸
21、收电容充电后变成高阻：输入施加 15V、12mA 后输出全导通，无信号输入。输出全通，表示输出晶闸管损坏。3 故障原因及排除：负载直接短路，如电热管高温绝缘不好，硅碳棒电力接触端打火。通电工作若干时间后不正常，壳温凉后又正常，检查散热条件或电流余量负载特殊，如非线性负载，工作电流和浪涌电流的安全余量太小快熔保险响应速度低。SSR 接线端子接触不量，电化学腐蚀，更换标准线鼻子，图导电膏。实际的工作电压高，感性负载未加压敏电阻，内部阻容吸收数值不够，需外接阻容电路。电机换向无过压过电流保护。220VAC 的电容式换向电机，应选用 380V 的 SSR输入端烧毁，接错电源或驱动电压过高。 固态继电器
22、外形尺寸图 固态继电器的散热单元在使用中流过继电器输出端的稳态电流不得超过额定输出电流，可能出现的浪涌电流不得超过继电器的过载能力。几乎所有的负载工作时都有浪涌电流，如电热元件，尽管它时纯电阻性负载，具有正稳定系数，低温时电阻较小，因而启动时电流就较大。下表给出考虑继电器过载能力和负载浪涌电流后，常温下各种负载的稳压电流对固态继电器额定输出电流的降额系数推荐（专家经典系数）负载类型 电阻 电热 白炽灯 交流电磁铁 变压器 单相电机 三相电机 电力补偿（电容投切）SSR 电流等级 2 倍 25 倍 4 倍 4 倍 4 倍 67 倍 67 倍 5 倍表中单相，三相电机降额系数的较小值，对应着大惯性负载,当继电器处于频繁操作和要求长寿命，高可靠的应用场合，还应对表中的降额系再乘以 0。6，继电器的负载控制电流也不应低于继电器的最小输出电流否则继电器会不接通或不正常输出，所以只能用继电器适用的输出电压，输出电流测试电流测试固态继电器的接通和关断。l 输出电压 固态继电器外形尺寸图
