رله های حالت جامد (SSR) به طور فزاینده ای در صنایع مختلف از جمله پلاستیک، بسته بندی، غذا و نوشیدنی، HVAC، نیمه هادی ها، انرژی های تجدیدپذیر و متعارف، نفت و گاز طبیعی، حمل و نقل، چاپ، آزمایشگاه ها، کوره ها و کوره ها، روشنایی، پزشکی و کنترل حرکت استفاده می شوند. SSR ها اغلب به جای رله های الکترومغناطیسی (EMR) استفاده می شوند، زیرا آنها قطعات متحرک ندارند و عمر طولانی دارند. بعلاوه به دلیل وجود قوس بر روی سطوح تماس، در معرض فرسایش تماسی و تداخل الکتریکی نیستند.
از آنجایی که رلههای حالت جامد در پیکربندیهای مختلفی برای پشتیبانی از انواع بار در دسترس هستند، طراحان باید نحوه انتخاب رلههای حالت جامد را برای برآورده کردن کاربرد مورد نظر خود بدانند. این امر به ویژه در کاربردهای صنعتی که در آن بارهای القایی مانند موتورهای کنترلی، پمپ ها و فن ها به انواع مختلفی از رله نیاز دارند نسبت به کاربردهای گرمایش و روشنایی که بارهای مقاومتی هستند، صادق است.
این مقاله به طور مختصر بحث می کند که چرا SSR بهترین انتخاب برای اتوماسیون صنعتی و کارخانه است. سپس با مثالی از دستگاه های کارلوس، کاربرد، ویژگی ها و نحوه انتخاب این دستگاه ها برای کاربرد معرفی می شود.
چرا از SSR استفاده کنیم؟
سیستمهای اتوماسیون صنعتی و کارخانهای به تابلو برق نیاز دارند که ویژگیهای زیر را داشته باشند تا شرایط را برآورده کنند: هزینه کم، قابلیت اطمینان بالا، زمان فعالسازی سریع و زنگ یا قوس بدون تماس، حداقل تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، ایمنی در برابر محیطهای سخت و مقاومت قوی در برابر شوک و لرزش مکانیکی. SSR این الزامات را با جایگزینی آرمیچر و کنتاکت رله های مکانیکی با دستگاه های نیمه هادی در عملکرد سوئیچ برآورده می کند. از آنجایی که SSR کاملا محصور است، در برابر ضربه، لرزش، رطوبت، مواد شیمیایی و گرد و غبار نیز مقاوم است. بنابراین، دستگاه عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالایی دارد.
بنابراین، هنگام انتخاب SSR برای یک برنامه، لازم است بار کنترل شده و ویژگی های اساسی SSR را درک کنید تا الزامات برنامه با مشخصات رله مطابقت داشته باشد.
کنترل SSR و مشخصات بار
SSR را می توان با ولتاژ کنترل AC یا DC کنترل کرد. کنترل DC از ولتاژ پایین، معمولاً 4 ولت تا 32 ولت استفاده می کند. آنها همچنین می توانند از حلقه های جریان 4 میلی آمپر تا 20 میلی آمپر یا ورودی های آنالوگ 1 ولت تا 10 ولت استفاده کنند. محدوده ولتاژ مورد استفاده برای کنترل AC 24 VAC تا 275 VAC است.
بار SSR می تواند AC یا DC باشد. SSR دارای حداکثر ولتاژ بار AC تا 690 VAC و جریان متناوب نامی 125 A است. درجه بندی DC 500 VDC و 100 A است.
نوع بار الکتریکی
بارهای الکتریکی بر اساس مشخصات الکتریکی اصلی آنها طبقه بندی می شوند. موتورها، فن ها و پمپ ها بارهای القایی هستند. جریان بار و ولتاژ همگام نیستند و جریان از ولتاژ عقب است. یک بار القایی با تولید یک پتانسیل ضد ولتاژ به نام نیروی الکتروموتور متقابل (EMF) با تغییرات جریان بار خود مقابله می کند. رله های حالت جامد که با بارهای القایی استفاده می شوند باید توانایی تحمل این ولتاژها را داشته باشند.
تجهیزاتی مانند بخاری ها، اجاق ها، اجاق ها، خشک کن ها و لامپ ها بارهای مقاومتی هستند. ولتاژ و جریان بار مقاومتی در فاز هستند.
بارهای خازنی تغییرات ولتاژ بار را تحمل می کنند. جریان و ولتاژ در بار خازنی هماهنگ نیستند و جریان ولتاژ را هدایت می کند. اکثر منابع تغذیه سوئیچینگ و برخی از وسایل پزشکی مانند دفیبریلاتورها دارای بار خازنی هستند. هنگامی که ولتاژ برای اولین بار به یک بار خازنی اعمال می شود، امپدانس آن بسیار کم است و بنابراین جریان هجومی زیادی تولید می شود.
ویژگی های هر بار، نوع SSR مورد نیاز برای کنترل بار را تعیین می کند.
نوع SSR
پنج نوع SSR رایج وجود دارد (شکل 1): تقاطع صفر یا صفر، آنی یا تصادفی، DC، پیک و زاویه فاز یا آنالوگ.