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固態繼電器的技術參數與選用知識

鉅大LARGE  |  點擊量:397次  |  2018年07月12日  

摘要
功率固態繼電器的特性參數包括輸入和輸出參數,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。

固態繼電器的技術參數


1、輸入電壓范圍:在環境溫度25’c下,固態繼電器能夠工作的輸入電壓范圍。


2、輸入電流:在輸入電壓范圍內某一特定電壓對應的輸入電流值。


3、接通電壓:在輸入端加該電壓或大于該電壓值時,輸出端確保導通。


4、關斷電壓:在輸入端加該電壓或小于該電壓值時,輸出端確保導通。


5、反極性電壓:能夠加在繼電器輸入端上,而不應起永久性破壞的最大允許反向電壓。


6、額定輸出電流:環境25’C時的最大穩態工作電流。


7、額定輸出電壓:能夠承受的最大負載工作電壓。


8、輸出電壓降:當繼電器處于導通時,在額定輸出電流下測得的輸出端電壓。


9、輸出漏電流:當繼電器處于關斷狀態施加額定輸出電壓時,流經負載的電流值。


10、接通時間:當繼電器接通時,加輸入電壓到接通電壓開始至輸出達到其電壓最終變化的90%為止之間的時間間隔。


11、關斷時間:當繼電器關斷時,切除輸入電壓到關斷電壓開始至輸出達到其電壓最終變化的10%為止之間的時間間隔。


12、過零電壓:對交流過零型固態繼電器,輸入端加入額定電壓,能使繼電器輸出端導通的最大起始電壓。


13、最大浪涌電壓:繼電器能承受的而不致造成永久性損壞的非重復浪涌(或過載)電流。


14、電器系統峰值:在繼電器工作狀態繼電器輸出端能夠承受的最大迭加的瞬時峰值擊穿電壓。


15、電壓指數上升率dv/dt:繼電器的輸出元件能夠承受的不使其導通的電壓上升率。


16、工作溫度:繼電器安規范安裝或不安裝散熱板時,其正常工作的環境溫度范圍。


固態繼電器的選用


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0.8V。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8V或12V的產品)這樣不會因噪聲干擾而造成控制失靈。


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。


3、輸入特性


(1)為了保證固態繼電器的正常工作,必須考慮輸入條件,通常輸入電壓為階躍函數,然而,如果輸入電壓是斜坡,就會出現半周循環現象,出現這種現象是由于開關半導體器件在正,反觸發時不完全對稱,因此,如果輸入電壓斜坡上升,這種開關在負載為某一極性時就可能處罰,而當負載電壓為反極性時就可能不處罰,而出現半周導通現象,這種現象將持續到輸入量足以使輸出完全導通為止。


(2)輸入端出現的瞬態,可以使繼電器誤動,尤其是當繼電器響應時間等于或小于噪聲脈沖持續時間時,繼電器就會導通,對輸入信號進行濾波有助于減少這種現象。


(3)當反極性(反向輸入)電壓適用時,繼電器輸入端可以承受最大輸入電壓值或其它規定值的反極性電壓,超過該值,可能造成SSR的永久性破壞,當反極性電壓不適用時,或繼電器規定不能反向施加輸入電壓時,使用時一定注意,不能使輸入電壓反向。


4、輸出特性


(1)SSR給出的最大額定輸出電流一般指常溫下或常溫到高溫下的最大額定輸出電流而且對大于10A的繼電器還指帶有規定散熱器時的最大額定輸出電流。對功率SSR,當工作溫度上升或不帶散熱器時,最大輸出電流相應下降。對此,各SSR均給出不帶散熱帶規定散熱器的輸出電流與環境溫度的關系曲線。這曲線又叫熱降額曲線。


(2)當負載很輕即負載電阻或阻抗很大時,接通時的輸出電流下降,該電流與關斷狀態下的漏電流之間的比值下降。對交流SSR,這時的漏電流可能會使接觸器嗡嗡作響,或使電機繼續運轉;當輸出電流小于最小額定電流時,SSR的直流失調電壓和波形失真都會超過規定值,輸出電流過小,也會使輸出可控硅不能在規定的零電壓范圍內導通。為了改善這種狀況,可以在負載兩端并聯一定的電阻,RC或燈泡。


(3)SSR的許多負載如燈負載,電動機負載,感性和容性負載,在接通時的過渡過程會形成浪涌電流,由于散熱不及,浪涌電流是使固態繼電器損壞的最常見的原因。為了適應這種情況,SSR根據其內部電路結構和輸出器件特性,一般均給出了過負載(或浪涌電流)參數倡議額定輸出電流(最大值)的倍數,脈沖(浪涌)持續時間,循環周期和次數來表示。一般,直流SSR的過負載(浪涌)額定值遠小于同功率的交流SSR。另外,SSR的性質還與接通時的電流上升率di/dt密切相關。di/dt超過某一值會使SSR的可控硅輸出器件損壞。為避免上述浪涌電流對SSR的損壞,可不同程度的降額使用SSR,必要時,可在負載電路中串聯電阻,將浪涌電流和可能發生的短路電流限制在SSR所允許的過負載范圍內,也可利用快速熔斷的保險絲來保護SSR。


(4)對于SSR,特別對交流SSR,電壓指數上升率是一個重要參數。這是因為當SSR關斷時,若輸出端電壓上升率超過SSR規定的dv/dt,可能使SSR誤接通,嚴重時會造成SSR的損壞一般SSR規定的dv/dt為100v/us,也有的達200v/us。交流SSR多在電流過零時判斷,對感性和容性負載,在電流達零并關斷時,線電壓并不為零。功率因數cosψ越小,這個電壓越大,在關斷時,這一較大的電壓將以較大的上升率加在SSR的輸出端。另外,SSR關斷時,感性負載上會產生反電勢,該反電勢同電壓一起形成的過電壓將加在SSR的輸出端。在使用SSR反轉電容分相電機和反接未停轉的三相電機時,都可能在SSR的輸出端產生二倍于線電壓的過壓效應。


dv/dt和過電壓是使SSR失效的重要模式,因此要認真對待。一般,在可能產生二倍線電壓效應的場合應選擇最大額定輸出電壓高于二倍線電壓的SSR。在dv/dt和過電壓嚴重的線路中,一般也應使SSR的最大額定輸出電壓高于二倍線電壓。對一般的感性負載,SSR的最大額定輸出電壓也應為線電壓的1.5倍。另外,可以在SSR輸出端并聯RC吸收回路或其它瞬態抑制回路。


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