固态继电器工作原理及接线使用方法
固态继电器( Solid State Relay)简称SSR,是一种由集成电路和分立元器件组合而成的“一体化”无触点电子开关器件,它采用电子线路实现继电器的功能,依靠光电耦合器(或其他耦合方式)实现控制系统(输入回路)与被控制系统(输出回路)之间的电气隔离。由于在开关过程中无机械接触部件,因此具有控制功率小、可靠性高、寿命长、无噪音、无火花、无电磁干扰、开关速度快和工作频率高等突出优点。
固态继电器自1974年问世以来,已在许多自动化控制装置中取代了电磁继电器,并且广泛用于电磁继电器无法应用的领域。
结构及原理
常用固态继电器几乎都是模块化的四端有源器件,其中两端为输入控制端,另外两端为输出受控端,其基本构成如图29-1所示。器件中多采用光电耦合器实现输入与输出之间的电气隔离。输出受控端利用开关三极管、双向晶闸管等半导体器件的开关特性,实现无触点、无火花地接通和断开外接控制电路的目的。整个器件无可动部件及触点,可实现相当于常用电磁继电器一样的功能。
普通固态继电器的内部等效电路如图29-2所示。当给固态继电器的输入端IN接上合适的控制信号时,其输出端OUT就会从关断状态变为导通状态;控制信号撤消后,输出端OUT恢复关断状态。从而实现了对输出端所接负载(注意负载应串入输出端回路)电源的无触点“开”或“关”自动控制。
固态继电器按输出端极性的不同,可分为直流式和交流式两大类。直流固态继电器( DC-SSR)的电路原理参见图29-2( a),其控制电压由输入端IN输入,通过光电耦合器将控制信号耦合至接收电路,经放大处理后驱动开关三极管VT导通。显然,直流固态继电器的输出端OUT在接入被控电路回路中时,是有正、负极之分的。交流固态继电器(AC-SSR)的电路原理参见图29-2 (b),与直流固态继电器不同的是,其开关元件采用了双向晶闸管VS或其他交流开关,因此它的输出端OUT无正、负极之分,可以控制交流回路的通断。
由于固态继电器的输入端和输出端之间采用了成熟可靠的光电隔离等技术,这使得所接控制弱电和被控强电在电气上完全隔离,因此从各种弱电设备输出的信号可以直接加在固态继电器的输入控制端上,无需另外的保护电路等。固态继电器和传统的电磁继电器相比较,具有的优点是:工作可靠、寿命长、无噪声、无火花、无电磁干扰、开关速度快、抗干扰能力强、体积小、耐冲击、耐振动、防爆、防潮、防腐蚀,能与TTL. DTL. HTL等逻辑电路兼容,可以通过微小的控制信号实现直接驱动大电流负载的目的。正因为如此,固态继电器在很多领域正逐渐取代电磁继电器。
但固态继电器也存在一些缺点,主要是输出端在导通时存在一定的电压降,即本身有功耗,需采取相应的散热措施;在断开时存在一定的漏电流。另外,固态继电器的控制状态比较单一、过载能力差,并且直流继电器和交流继电器不能通用。
外形和种类
固态继电器按封装材料不同,可分为如图29-3( a)所示的塑料壳封装型(带散热板或不带散热板)、金属壳封装型(多用环氧树脂灌封)两大类;按外形结构不同,可分为如图29-3 (b)所示的双列直插式、针孔焊接式、插接式、装置式等。双列直插式和针孔焊接式的输出端工作电流一般在5A以下,可直接在印制电路板上安装焊接,且不需散热板,其封装形式多为全塑料封装或金属壳封装;插接式需配有专用插接件,使用时只要插入配套的插件即可;装置式适合在配电板上安装,其容量在10A以上,一般要求配有大面积的散热板。
如果按照输出端所控负载功率的大小分类,可分为如图29-3( c)所示的小功率固态继电器、中功率固态继电器和大功率固态继电器。按照输出端所控负载的极性不同,可分为如图29-3 (d)所示的直流固态继电器和交流固态继电器两大类,其中交流固态继电器应用比较普遍。交流固态继电器按开关方式不同,可分为过零型(Z型)和随机型(P型),按输出开关元件不同,可分为普通型(双向晶闸管输出型)和增强型(单向晶闸管反并联型)。
另外,按照固态继电器内部所采用元器件的不同,可分为分立元器件组装型、厚膜电路组装型、单片集成电路组装型等。按照所采用电气隔离元器件的不同,可分为光电隔离型(包括光电耦合器、光控晶体管和光控晶闸管等)、干簧继电器隔离型、变压器隔离型等。
基本参数
固态继电器的主要产品技术参数分输入参数、输出参数、其他参数3大类,现将主要参数介绍如下。
①输入电压范围/输入电流。输入电压范围是指在环境温度25℃以下,能够使固态继电器正常工作所必须(指最小值)或允许(指最大值)输入的电压范围值。而输入电流则是指在某一特定输入电压下,所对应的输入电流值。
②可接通电压/可关断电压。可接通电压是指在输入端所加的电压达到或大于该电压值时,能够确保输出端导通;可关断电压是指在输入端所加的电压达到或低于该电压值时,能够确保输出端关断。
③额定输出电压/额定工作电流。额定输出电压是指输出端所能够承受的最高负载工作电压。额定工作电流则是指在环境温度25℃时,输出端所能够通过的最大稳态工作电流。
④输出电压降/输出漏电流。输出电压降是指固态继电器处于导通状态时,在额定工作电流下所测得的输出端电压值。输出漏电流是指固态继电器处于关断状态时,在输出端施加额定输出电压的条件下所测得的流经负载的电流值。显然,衡量一个固态继电器的优劣,它的输出电压降和输出漏电流均应越小越好。
⑤浪涌电流。这是指固态继电器处于导通状态时,输出端所能承受、且不致造成器件永久性损坏的非重复最大浪涌(或过载)电流。交流固态继电器的浪涌电流为额定工作电流的5 -10倍(1个周期),直流产品为额定工作电流的1.5 -5倍(1s)。
⑥功耗。这是指固态继电器在激励和去激励两种状态下,本身所耗散的最大功率值。
⑦接通时间/关断时间。接通时间是指常开型固态继电器从施加输入电压开始,到输出端开始导通且输出电压达到其电压最终变化的90%时,所需要的时间长短。关断时间是指常开型固态继电器从切除输入电压开始,到输出端开始关断且输出电压达到其电压最终变化的90%时,所需要的时间间隔。显然,接通时间和关断时间越短,说明固态继电器的开关性能越好。
⑧过零电压。针对交流过零型固体继电器而言,它是指输入端加上额定电压,能使继电器输出端导通的最大起始电压。
⑨绝缘电阻/绝缘强度。绝缘电阻是指固态继电器输入端与输出端、输入端与外壳(包括散热底板)、输出端与外壳之间,在施加上一定直流电压(如550V)时,所测量得到的电阻值。绝缘强度也叫介质耐压,它是指输入与输出端、输出端与外壳、输入端与外壳之间所能够承受的最大电压值。
⑩工作温度/最高结温。工作温度是指固态继电器按规范安装或不安装散热板时,所允许的正常工作环境温度范围。最高结温则是指输出开关元件所允许的最高结温。
型号命名
国产固态继电器最常用的型号命名(部颁标准)一般由6部分组成,其格式和含义如图29-4所示。第1部分用字母“JG”表示固态继电器;第2部分用字母表示产品的体积大小,其中“W”代表“微型”、“C”代表“超小型”、“×”代表“小型”;第3部分用数字表示产品序号;第4部分用字母表示产品分类,其中“F”代表封闭式交流输出、“FA”代表封闭式直流输出、“M”代表金属全密封;第5部分用数字和字母表示规格参数——头一组数字。
表示最大输入电压(单位“V”不标出),后两组数为额定工作电流和额定输出电压;第6部分用数字表示产品类型,其中 “O”代表过零型、“1”代表 “随机(调相)型”,直流输出的产品无此数字。例如:某固态继电器的型号为JGX-IOF/01 4—40A220V-O,它表示该产品是小型塑封式过零型交流输出固体继电器,最大直流输入电压为14V,额定工作电流为40A,额定输出电压为220V。有时在电路图等资料中型号的后3部分被省略,仅标出前3部分。
目前,国内外固态继电器的型号命名方法五花八门,即使是国内各厂家的产品,往往在型号命名及规格标志上也存在很大差异。例如:北京灵通电子有限公司生产的“灵通”系列固态继电器,其第1部分用字母“S”表示普通交流固态继电器(大功率产品不标字母),“D”表示普通直流固态继电器,并且“S”或“D”前面加有“H”表示该产品为“增强型”;第2部分用字母“A”表示控制信号为“交流电”,如无此字母则表示为“直流电”;第3部分用数字表示工作电压,其中“2”表示“24 - 240V”、“3”表示“40 - 420V”、“6”表示“45 - 660V”;第4部分用数字表示额定工作电流,单位A(不标出);第5部分用字母表示产品类型,其中“Z”代表过零型、“P”代表“随机(调相)型”,直流输出的产品此位无字母;第6部分用字母表示外形,常见字母有“K”、“L”、“W”、“F”等几种.表29-1给出了几种常用固态继电器的型号及性能参数.仅供参考。
表28-1几种常用国产干簧继电器的性能参数型号线圈数据额定电
压或电
流(mA)吸合
电流
(mA)释放
电流
(mA)触点数据装干簧
管数量线径
(mm)直流电阻(Ω)匝数触点
负荷接触
电阻寿命
(次)JAG-2-1HA0.193士5%22006V≤44≥924V×0.2A
(直流)0.071071JAG-2-1HB0.07370±5%4200 12V≤22≥45JAG-2-1HC0.05120015y07000 24V≤13.5≥3JAG-2-1ZA0.193士5%22006V≤44≥924V×O.1A
(直流)0.15 1JAG-2-1ZB0.07370±5%4200 12V≤22≥45JAG-2-1ZC0.051200±5%7000 24V≤13.5≥3JAG-4-2HA0.09200士10%260032mA≤16≥312V×0.05A
(直流)0.15 2JAG-4-2HB0.07520士10%430020mA≤10≥1.8JAG-4-2HC0.052000±10%730012mA≤6≥1JAG-4-3HA0.11130士10%210046mA≤23≥3.512V×0.05A
(直流)0.15 3JAG-4-3HB0.08460士107/0360026mA≤13≥2JAG-4-3HC0.052180±10%720013mA≤6.5≥1JAG-4-4HA0.1390±10%160060mA≤30≥4.512V×0.05A
(直流)0.15 4JAG-4-4HB0.1270土10%280040mA≤20≥2.8JAG-4-4HC0.061180±10%480020mA≤10≥1.6JAG-5-2H-
12V0.2750±10%2500 12V≤130≥35最大电压
300V(直
流)
最大电流2A
最大功率
200W0.552JAG-5-22-
12VJAG-5-2H-
27V0.17310±10%6000 27V≤55≥14JAG-5-22-
27V 固态继电器的型号中包含了产品的主要特征和重要参数信息,由于各厂家对产品型号命名的方法不统一,给使用者带来了一定的不便。这就要求使用者在选用固态继电器时,必须认真查阅厂家说明书,弄清楚产品的命名方法,弄清楚主要电气参数,确保正确合理地使用。
产品标识
常用固态继电器都是四端器件,其外壳除了标出国29-5( a)所示的产品名称(有时用字母“SSR”表示)、型号、厂家铭牌外,还将引脚功能直接标示在外壳上,如图29-5 (b)所29没有触点的固态继电器示.体积较大的大功率固态继电器,不仅标志出了引脚功能,而且还将输入电压范围或输入电流、额定输出电压和额定工作电流等参数直接标示在相应的引脚附近,如图29-5( C)所示。可见,尽管固态继电器(尤其是微、超小型产品)的输入端和输出端在排列顺序上没有什么规律,但其引脚识别起来还是比较容易的。
有些固态继电器的外壳上面还开出了一个小圆孔,并露出红色发光二极管的管帽,该发光二极管多系输入端工作状态指示灯,这是普通电磁继电器所没有的,如图29-5 (d)所示。如果需要了解更详细的参数和性能特点等,需要查阅厂家产品说明书或固态继电器产品手册。
电路符号
固态继电器在电路图中的表示符号见图29-6。注意:图形符号各引脚旁边(方框内、外均可)分别标出电极性符号,输入端和输出端按惯例不要画在同一边或相邻的一边上。当同一个电路图中出现多个固态继电器时,可按习惯在文字符号后面加上数字编号,以示区别。
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用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件,单相SSR为四端有源器件,其中两个输入控制端,两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后,输出端就能从断态转变成通态。
接线方法LOAD:负载端,相当于接触器主触头。CONTROL:控制端,相当于接触器线圈。
固态继电器的接线图怎么接?
如图所示,纯手工,你看着办
固态继电器接线方式
跟接触器和继电器一样的接法,一样的用法,只是固态继电器响应时间快,寿命长.但不能作主隔离开关用, 单相的是一端是线圈,接电,另外一端是触点,接负载.三相的线圈在旁边,中间是主触点,接负载.
固态继电器的工作原理
固态继电器的工作原理:
固态继电器它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件,单相SSR为四端有源器件,其中两个输入控制端,两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后,输出端就能从断态转变成通态。
固态继电器(Solid State Relay,缩写SSR),是由微电子电路,分立电子器件,电力电子功率器件组成的无触点开关;是一种两个接线端为输入端,另两个接线端为输出端的四端器件,中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号,达到直接驱动大电流负载。
优点缺点:
1、优点
(1)高寿命,高可靠:固态继电器没有机械零部件,由固体器件完成触点功能,由于没有运动的零部件,因此能在高冲击,振动的环境下工作,由于组成固态继电器的元器件的固有特性,决定了固态继电器的寿命长,可靠性高。
(2)灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好:固态继电器的输入电压范围较宽,驱动功率低,可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器。
(3)快速转换:固态继电器因为采用固体器件,所以切换速度可从几毫秒至几微秒。
(4)电磁干扰小:固态继电器没有输入“线圈”,没有触点燃弧和回跳,因而减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关,在零电压处导通,零电流处关断,减少了电流波形的突然中断,从而减少了开关瞬态效应。
2、缺点
(1)导通后的管压降大,可控硅或双向控硅的正向降压可达1~2V,大功率晶体管的饱和压降也在1~2V之间,一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。
(2)半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流,因此不能实现理想的电隔离。
固态继电器(3)由于管压降大,导通后的功耗和发热量也大,大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器,成本也较高。
(4)电子元器件的温度特性和电子线路的抗干扰能力较差,耐辐射能力也较差,如不采取有效措施,则工作可靠性低。
(5)固态继电器对过载有较大的敏感性,必须用快速熔断器或RC阻尼电路对其进行过载保护。固态继电器的负载与环境温度明显有关,温度升高,负载能力将迅速下降。
(6)主要不足是存在通态压降(需相应散热措施),有断态漏电流,交直流不能通用,触点组数少,另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。
继电器的工作原理及正确接线方法
一、继电器的工作原理和特性 继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。1、电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。2、热敏干簧继电器的工作原理和特性热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁,而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。3、固态继电器(SSR)的工作原理和特性固态继电器是一种两个接线端为输入端,另两个接线端为输出端的四端器件,中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型,以光电隔离型为最多。.
接线方法要看你是什么样的继电器
固态继电器的工作原理、固态继电器工作原理及接线使用方法,就介绍到这里啦!感谢大家的阅读!希望能够对大家有所帮助!