Einführung in Halbleiterrelais (SSR) von Electronicslovers

Was sind Halbleiterrelais SSRs?

Ein Halbleiterrelais (SSRs) fungiert als berührungsloser Schalter, der ein- oder ausschaltet, wenn eine kleine externe Spannung an seine Steueranschlüsse angelegt wird. Das elektronische Gerät besteht aus einem elektrischen Festkörperelement. Es kann berührungslos und ohne Funken ein- und ausgeschaltet werden. Das Fehlen beweglicher Teile in SSRs ermöglicht es ihnen, viel schneller zu schalten als elektromechanische Relais. Aus demselben Grund halten sie länger und erfordern weniger Wartung.

Vorteile von SSRs gegenüber elektromagnetischen Relais:

Solid State Relais, wie zuvor erwähnt, halten länger und erfordern weniger Wartung, da keine beweglichen Teile vorhanden sind, die den Verschleiß des Geräts verursacht hätten. SSRs zeigen auch eine höhere Zuverlässigkeit, haben eine längere Lebensdauer, zeigen schnellere Schaltgeschwindigkeiten und sind kleiner.

Verwendung von Halbleiterrelais:

Halbleiterrelais haben eine Reihe von Anwendungen. Sie werden zum Beispiel weithin in CNC-Maschinen (Computer Numerical Control Machines), in ferngesteuerten Systemen und in automatisierten Industriegeräten verwendet. Dazu gehören alle Arten von Industrien, z. B. Chemie, Medizin, Lebensmittel und Getränke, Kunststoffe, Verpackung, Beleuchtung usw. Sie werden auch in Bewegungssteuerungsgeräten verwendet.

Wie funktionieren Halbleiterrelais?

Hier besprechen wir das grundlegende Arbeitsprinzip hinter Halbleiterrelais. Wir können SSRs in erster Linie anhand ihrer Anwendung in zwei Typen unterteilen:AC-SSRs und DC-SSRs.

Wir werden das Funktionsprinzip hinter SSRs verstehen, indem wir ein AC SSR als Beispiel nehmen. Der Hauptkörper des SSR besteht aus einer Kopplungsschaltung, einer Auslöseschaltung, einer Nulldurchgangs-Steuerschaltung und einem Schaltkreis. Das SSR selbst hat nur zwei Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse.

Mit nur einer kleinen Spannung am Eingangsanschluss kann das SSR den Ein- und Aus-Zustand des Ausgangsanschlusses steuern. Die Kopplungsschaltung stellt einen Kanal zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen bereit, unterbricht jedoch die elektrische Verbindung zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen, um zu verhindern, dass der Ausgang den Eingang beeinflusst. In den Kopplungsschaltungen werden Optokoppler verwendet, die eine gute Aktionsempfindlichkeit und hohe Ansprechgeschwindigkeit aufweisen und hohen Eingangs- und Ausgangsspannungen standhalten können. Als Last am Eingangsanschluss wird eine Leuchtdiode verwendet. Es kann direkt an die Ausgangsschnittstelle des Computers angeschlossen werden und kann daher durch die Logikpegel „1“ und „0“ gesteuert werden.

Als nächstes wird die Triggerschaltung verwendet, um das gewünschte Triggersignal zum Treiben des Schaltkreises zu erzeugen. Eine Nulldurchgangs-Steuerschaltung wird verwendet, um eventuell erzeugte Hochfrequenzstörungen zu kontrollieren. Es verhindert auch die Einstreuung höherer Oberschwingungen und die Verschmutzung des Stromnetzes.

Als nächstes haben wir eine Snubber-Schaltung, die verwendet wird, um den Einfluss und die Störung der Schaltkomponente Triac durch die Überspannungen und Spitzen der Stromversorgung zu verhindern. Wenn wir nun über DC-SSRs sprechen, verwenden sie keine Nulldurchgangs-Steuerschaltung und keine Snubber-Schaltung im Inneren, und für die Schaltkomponente wird normalerweise ein großer Leistungstransistor verwendet. Ihre Arbeitsprinzipien sind jedoch die gleichen.

So wählen Sie das beste SSR für Ihre Anwendung aus:

1:Ladetyp

Bestimmen Sie zunächst Ihren Lasttyp. Ein ohmscher Lasttyp wandelt elektrische Energie in Wärme und Licht um (z. B. in Heizelementen und Glühbirnen). Diese Art von Last wird am besten mit einem Nulldurchgangs-SSR geschaltet, bei dem der Ausgang bei den ersten Nulldurchgängen der Spannungssinuswelle oft in weniger als 8,33 ms aktiviert wird. Es können induktive Lasten verwendet werden, die Stromänderungen widerstehen, wie z. B. Solenoide, Spulen, Pumpen usw. Instant-on-SSRs werden sofort nach dem Anlegen einer Steuerspannung aktiviert, oft in weniger als 0,35 ms. Die schwereren induktiven Lasttypen wie Transformatoren sollten mit spitzenschaltenden SSRs geschaltet werden. Bei diesen Halbleiterrelais aktiviert der erste Spitzenwert der Leitungsspannung des Halbleiterrelais den Ausgang. Wenn wir nun über weniger verbreitete kapazitive Lasten sprechen, widerstehen sie Spannungsänderungen und werden teilweise in schnellen Lade- und Entladesituationen wie denen in Blitzlichtern gefunden.

2:Anzahl der Pole 

Bestimmen Sie als nächstes die Anzahl der Pole oder Spannungsleitungen, die mit der Last verbunden sind. Wenn Sie eine DC-Last verwenden, benötigen Sie ein einpoliges VDC-SSR. Für eine einphasige AC-Last benötigen Sie dagegen ein einpoliges VAC-SSR. Und wenn Sie dreiphasige AC-Lasten verwenden, überlegen Sie, ob Sie zwei oder drei Pole Ihrer Wechselspannung über ein zwei- oder dreipoliges Halbleiterrelais schalten möchten.

3:Lastspannung und -strom 

Als nächstes müssen Sie die maximale AC- oder DC-Spannung und den maximalen Strom für Ihre Last bestimmen. Sie finden diese in den technischen Daten Ihres Motors, Ihrer Heizung oder anderer Geräte. SSRs schalten normalerweise eine Phase bei 120 oder 240 VAC – oder 208, 240, 480 oder 600 VAC für dreiphasige Anwendungen für AC-Lasten.

4:Steuerspannung oder Eingangssignal 

Jetzt müssen Sie die Steuerspannung bestimmen, die erforderlich ist, um Ihre Last zu erregen und die Spannung abfallen zu lassen, unterhalb dieser Spannung wird die Last stromlos. Diese Spannungen steuern Ihr SSR. SSRs haben keine feste Controller-Spannung; Stattdessen haben sie Eingangsbereiche, die VAC, VDC oder Dual VAC, VDC umfassen. Wenn Sie Ihre Last proportional steuern müssen, benötigen Sie einige zusätzliche Spezifikationen, um das richtige Halbleiterrelais auszuwählen. Dies erfolgt über ein Steuersignal von 0-10 VDC oder 4-20 mA. Außerdem sollten Sie die optimale Ausgangsschaltungsart für Ihre Last und Anwendung ermitteln.

5:Umgebungstemperatur 

Bestimmen Sie als Nächstes Ihre Umgebungstemperatur. Die maximale Nennstromstärke Ihres Halbleiterrelais hängt von der Umgebungstemperatur bei der Montage ab. Höhere Temperaturen können die Nennstromstärke des Halbleiterrelais verringern. Bei vielen SSRs ist normalerweise ein Kühlkörper erforderlich, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. Um den richtigen Kühlkörper zu spezifizieren, sollten Sie die Umgebungstemperatur sowie die Einbaulage kennen.

6:Wählen Sie einen Montagetyp aus 

SSRs sind in einer Reihe von Montagekonfigurationen erhältlich. Leiterplattenmontierte SSRs verwenden aufgrund von weniger Platz und Wärmeableitungsbeschränkungen eine begrenzte Lastgröße. Chassismontierte SSRs benötigen einen Kühlkörper, um die SSR-Nennleistung zu erreichen. Das SSR kann normalerweise ohne Kühlkörper montiert werden, wenn die Last unter 5 A oder 8 A liegt, wenn die Montagefläche aus Metall ist.

Sie können auch ein Modell für die DIN-Schienenmontage wählen, wenn Sie sich nicht mit der Dimensionierung und Montage befassen möchten. DIN-Schienenmontage-Modelle rasten direkt auf der DIN-Schiene ein und können sofort angeschlossen und verwendet werden. Einige der fortschrittlicheren SSRs sind in der Kategorie und Ausführung erhältlich.