Rơ le trạng thái rắn (Solid-state Relays)
Rơ le không tiếp xúc sử dụng chất bán dẫn, cho phép hoạt động tốc độ cao và tần số cao.
Phụ lục nội dung
Rơ le trạng thái rắn là gì?
Rơ le trạng thái rắn (SSR) là rơ le không có tiếp điểm chuyển động. Về mặt hoạt động, SSR không khác nhiều so với rơ le cơ học có tiếp điểm chuyển động. Tuy nhiên, SSR sử dụng các thành phần chuyển mạch bán dẫn, chẳng hạn như thyristor, triac, diode và transistor.
Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
SSR sử dụng mạch điện tử để truyền tín hiệu.
1.Thiết bị đầu vào (công tắc) được BẬT.
2.Dòng điện chạy vào mạch đầu vào,bộ ghép quang hoạt động và tín hiệu điện được truyền đến mạch kích hoạt trong mạch đầu ra.
3.Phần tử chuyển mạch trong mạch đầu ra sẽ BẬT.
4.Khi bộ phận chuyển mạch bật, dòng điện chạy qua và đèn sẽ bật.
5.Thiết bị đầu vào (công tắc) đã TẮT.
6.Khi bộ ghép quang tắt, mạch kích hoạt trong mạch đầu ra cũng tắt, làm tắt phần tử chuyển mạch.
7.Khi bộ phận chuyển mạch tắt, đèn cũng tắt.
Đặc trưng
SSR là rơle sử dụng các thành phần chuyển mạch bán dẫn. Chúng sử dụng chất bán dẫn quang học được gọi là bộ ghép quang để cô lập tín hiệu đầu vào và đầu ra.
Bộ ghép quang chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang và chuyển tiếp tín hiệu qua không gian, do đó cô lập hoàn toàn các phần đầu vào và đầu ra trong khi chuyển tiếp tín hiệu ở tốc độ cao.
Ngoài ra, SSR bao gồm các thành phần điện tử không có tiếp điểm cơ học. Do đó, SSR có nhiều tính năng mà rơle cơ học không có.
Tính năng tuyệt vời nhất của SSR là SSR không sử dụng các tiếp điểm chuyển mạch sẽ bị mòn về mặt vật lý.
Rơ le cơ học (Rơ le mục đích chung)
Ví dụ về Rơ le điện từ (EMR)
EMR tạo ra lực điện từ khi điện áp đầu vào được áp dụng cho cuộn dây. Lực điện từ di chuyển phần ứng. Phần ứng chuyển mạch các tiếp điểm đồng bộ.
Rơ le trạng thái rắn (SSR)
Ví dụ tiêu biểu về việc chuyển mạch cho tải AC
| Rơ le mục đích chung | Rơ le trạng thái rắn (SSR) | |
| Đặc trưng | Nhỏ gọn Nhỏ gọn hơn SSR khi cùng một công suất tải được kiểm soát. Cho phép giảm kích thước của rơle đa cực. V.v. | Cho phép chuyển mạch tốc độ cao và tần số cao. Số lượng hoạt động chuyển mạch không giới hạn. Bao gồm các chất bán dẫn, do đó không có sự xói mòn tiếp xúc do chuyển mạch. Không có chức năng chéo. Không có tiếng ồn hoạt động. Vv. |
| Các biện pháp phòng ngừa | Số lượng thao tác chuyển mạch hạn chế. Điều này là do chuyển mạch cơ học dẫn đến xói mòn tiếp xúc. V.v. | Cần có biện pháp tản nhiệt. Điều này là do nhiệt độ tự sinh ra lớn hơn do mất chất bán dẫn so với rơle điện từ (Rơle mục đích chung). V.v. |
Điểm lựa chọn | Đường cong độ bền điện Ví dụ: MY2 (Thông tin tham khảo) Tải điện trở  Tải cảm ứng  | Ví dụ về đường cong giảm tải : G3PE (Thông tin tham khảo)  Ví dụ: G3NA (Thông tin tham khảo)  |
Các loại SSR
SSR được phân theo loại như thể hiện trong bảng sau.
| Kiểu | Tải dòng điện | Điểm | Rơ le thông thường | |
| SSR tích hợp với bộ tản nhiệt | 150 A hoặc thấp hơn | Bộ tản nhiệt tích hợp cho phép thiết kế mỏng. Các rơle này chủ yếu được lắp đặt trong bảng điều khiển. | G3PJ, G3PA, G3PE, G3PH, v.v. |  |
| SSR có bộ tản nhiệt riêng biệt | 90 A hoặc thấp hơn | Việc lắp đặt riêng các bộ tản nhiệt cho phép khách hàng lựa chọn bộ tản nhiệt phù hợp với vỏ thiết bị mà họ sử dụng. Các rơle này chủ yếu được tích hợp vào thiết bị. | G3NA, G3NE, v.v. |  |
| Rơ le có cùng hình dạng | 3 A hoặc thấp hơn | Các rơle này có hình dạng giống như rơle cắm điện và có thể sử dụng cùng ổ cắm. Chúng thường được tích hợp vào bảng điều khiển và được sử dụng cho các ứng dụng I/O cho bộ điều khiển lập trình và các thiết bị khác. | G3F(D), G3H(D), G3R-I/O, G3RZ, G3TA, G3RV-ST |  |
SSR gắn trên PCB | 3 A hoặc thấp hơn | SSR có cấu trúc đầu cuối để gắn vào PCB. Dòng sản phẩm cũng bao gồm rơ le MOS FET nguồn, chủ yếu được sử dụng để chuyển mạch tín hiệu và kết nối. | G3S, G3DZ, v.v. |  |
Phương pháp kiểm soát
Điều khiển BẬT/TẮT
Kiểm soát BẬT/TẮT là một dạng kiểm soát trong đó lò sưởi được BẬT và TẮT bằng cách BẬT và TẮT SSR để đáp ứng với các tín hiệu đầu ra điện áp từ bộ điều khiển nhiệt độ. Cũng có thể kiểm soát cùng loại với rơle điện từ, nhưng phải sử dụng SSR để kiểm soát lò sưởi nếu nó được BẬT và TẮT theo khoảng thời gian vài giây trong nhiều năm.
Có thể vận hành không gây tiếng ồn, chi phí thấp và không cần bảo trì.
Kiểm soát pha (Một pha)
Với điều khiển pha, đầu ra được thay đổi sau mỗi nửa chu kỳ để đáp ứng với các tín hiệu đầu ra hiện tại trong phạm vi 4 đến 20 mA từ bộ điều khiển nhiệt độ. Sử dụng dạng điều khiển này, có thể điều khiển nhiệt độ có độ chính xác cao và được sử dụng rộng rãi với thiết bị bán dẫn.
Có thể kiểm soát nhiệt độ chính xác.
Tuổi thọ của máy sưởi được tăng lên.
Kiểm soát chu kỳ tối ưu
Nguyên lý cơ bản được sử dụng để kiểm soát chu kỳ tối ưu là kiểm soát điểm giao nhau bằng không, xác định trạng thái BẬT/TẮT mỗi nửa chu kỳ. Dạng sóng khớp chính xác với thời gian đầu ra trung bình được đưa ra.
Độ chính xác của chức năng điểm giao nhau bằng không giống như đối với kiểm soát điểm giao nhau bằng không thông thường. Tuy nhiên, với kiểm soát điểm giao nhau bằng không thông thường, đầu ra vẫn BẬT liên tục trong một khoảng thời gian cụ thể, trong khi với kiểm soát chu kỳ tối ưu, trạng thái BẬT/TẮT được xác định mỗi chu kỳ để cải thiện độ chính xác của đầu ra.
Nhiều máy sưởi có thể được điều khiển bằng phương tiện truyền thông.
Có thể vận hành không gây tiếng ồn với tốc độ phản hồi cao.
Kiểm soát chu kỳ
Với điều khiển chu kỳ (với G32A-EA), điện áp đầu ra được BẬT/TẮT theo khoảng thời gian cố định là 0,2 giây. Điều khiển được thực hiện để đáp ứng với dòng điện đầu ra từ bộ điều khiển nhiệt độ trong phạm vi từ 4 đến 20 mA.
Có thể hoạt động không gây tiếng ồn với tốc độ phản hồi cao.
Các biện pháp phòng ngừa để kiểm soát chu kỳ
Với điều khiển chu kỳ, dòng điện khởi động chạy năm lần mỗi giây (vì chu kỳ điều khiển là 0,2 giây).
Với tải máy biến áp, các vấn đề sau có thể xảy ra do dòng điện khởi động lớn (khoảng 10 lần dòng điện định mức) và việc điều khiển công suất ở phía sơ cấp máy biến áp có thể không khả thi.
(1)SSR có thể bị phá hủy nếu không có đủ chỗ trống trong xếp hạng SSR.
(2)Cầu dao trên mạch tải có thể bị ngắt.
NGUỒN:IA.OMRON.COM
