Solid State Relays (SSR's) worden steeds vaker gebruikt in een grote verscheidenheid aan industrieën, waaronder kunststoffen, verpakkingen, voedingsmiddelen en dranken, HVAC, halfgeleiders, hernieuwbare energiebronnen en conventionele energie, olie en aardgas, transport, drukkerijen, laboratoria, ovens en ovens, verlichting, medische en motion control. SSR's worden vaak gebruikt in plaats van elektromagnetische relais (EMR's) omdat ze geen bewegende delen hebben en een lange levensduur hebben. Bovendien zijn ze niet onderhevig aan contacterosie en elektrische interferentie als gevolg van de aanwezigheid van boogvorming op de contactoppervlakken.
Omdat solid-state relais beschikbaar zijn in verschillende configuraties om een verscheidenheid aan belastingstypen te ondersteunen, moeten ontwerpers begrijpen hoe ze solid-state relais moeten selecteren om aan het beoogde gebruik te voldoen. Dit geldt met name voor industriële toepassingen waar inductieve belastingen zoals regelmotoren, pompen en ventilatoren andere soorten relais vereisen dan verwarmings- en verlichtingstoepassingen, die resistieve belastingen zijn.
In dit artikel wordt kort besproken waarom SSR de beste keuze is voor industriële en fabrieksautomatisering. Vervolgens worden, aan de hand van de apparaten van Carloas, de toepassing, de kenmerken en hoe deze apparaten voor toepassing geselecteerd kunnen worden geïntroduceerd.
Waarom SSR gebruiken?
Industriële en fabrieksautomatiseringssystemen vereisen dat schakelapparatuur de volgende kenmerken heeft om aan de eisen te voldoen: lage kosten, hoge betrouwbaarheid, snelle activeringstijd en contactloos gebabbel of boog, minimale elektromagnetische interferentie (EMI), immuniteit voor zware omgevingen en sterke weerstand tegen mechanische schokken en trillingen. SSR voldoet aan deze eisen door het anker en de contacten van mechanische relais te vervangen door halfgeleiderapparaten in schakelbedrijf. Omdat SSR volledig omsloten is, is het ook bestand tegen schokken, trillingen, vocht, chemicaliën en stof. Daarom heeft het apparaat een lange levensduur en hoge betrouwbaarheid.
Daarom is het bij het selecteren van SSR voor een toepassing noodzakelijk om de belasting die wordt geregeld en de basiskenmerken van de SSR te begrijpen, zodat de toepassingsvereisten overeenkomen met de relaisspecificaties.
SSR-besturings- en belastingspecificaties
SSR kan worden bestuurd met AC- of DC-stuurspanning. DC-besturing maakt gebruik van laagspanning, doorgaans 4 V tot 32 V. Ze kunnen ook stroomlussen van 4 mA tot 20 mA of analoge ingangen van 1 VDC tot 10 VDC gebruiken. Het spanningsbereik dat wordt gebruikt voor AC-regeling is 24 VAC tot 275 VAC.
SSR-belasting kan AC of DC zijn. De SSR heeft een maximale AC-belastingsspanning tot 690 VAC en een nominale AC-stroom van 125 A. De DC-waarden zijn 500 VDC en 100 A.
Type elektrische belasting
Elektrische belastingen worden geclassificeerd op basis van hun belangrijkste elektrische kenmerken. Motoren, ventilatoren en pompen zijn inductieve belastingen. De belastingsstroom en -spanning zijn niet gesynchroniseerd en de stroom blijft achter bij de spanning. Een inductieve belasting neutraliseert veranderingen in de belastingsstroom door een tegenspanningspotentieel te produceren dat de tegen-elektromotorische kracht (EMF) wordt genoemd. Solid-state relais die worden gebruikt met inductieve belastingen moeten deze spanningen kunnen weerstaan.
Apparatuur zoals verwarmingstoestellen, ovens, fornuizen, drogers en lampen zijn resistieve belastingen. De spanning en stroom van een resistieve belasting zijn in fase.
Capacitieve belastingen zijn bestand tegen variaties in de belastingsspanning. De stroom en spanning in de capacitieve belasting zijn niet gesynchroniseerd en de stroom leidt de spanning. De meeste schakelende voedingen en sommige medische apparaten zoals defibrillatoren zijn capacitief belast. Wanneer de spanning voor het eerst wordt toegepast op een capacitieve belasting, is de impedantie ervan zeer laag en wordt er daarom een grote inschakelstroom gegenereerd.
De kenmerken van elke belasting bepalen het type SSR dat nodig is om de belasting te controleren.
Type SSR
Er zijn vijf soorten veelgebruikte SSR's (Figuur 1): nul- of nuldoorgang, onmiddellijk of willekeurig, DC, piek en fasehoek of analoog.