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固态继电器的参数及选用

出处:玩转电子技术设计 发布于:2018-06-11 14:44:49 | 148 次阅读

 

    1、输入电压范围:在环境温度25’c下,固态继电器能够工作的输入电压范围。
  2、输入电流:在输入电压范围内某一特定电压对应的输入电流值。
  3、接通电压:在输入端加该电压或大于该电压值时,输出端确保导通。
  4、关断电压:在输入端加该电压或小于该电压值时,输出端确保导通。
  5、反极性电压:能够加在继电器输入端上,而不应起永久性破坏的最大允许反向电压。
  6、额定输出电流:环境25’C时的最大稳态工作电流。
  7、额定输出电压:能够承受的最大负载工作电压。
  8、输出电压降:当继电器处于导通时,在额定输出电流下测得的输出端电压。
  9、输出漏电流:当继电器处于关断状态施加额定输出电压时,流经负载的电流值。
  10、接通时间:当继电器接通时,加输入电压到接通电压开始至输出达到其电压最终变化的90%为止之间的时间间隔。
  11、关断时间:当继电器关断时,切除输入电压到关断电压开始至输出达到其电压最终变化的10%为止之间的时间间隔。
  12、过零电压:对交流过零型固态继电器,输入端加入额定电压,能使继电器输出端导通的最大起始电压。
  13、最大浪涌电压:继电器能承受的而不致造成永久性损坏的非重复浪涌(或过载)电流。
  14、电器系统峰值:在继电器工作状态继电器输出端能够承受的最大迭加的瞬时峰值击穿电压。
  15、电压指数上升率dv/dt:继电器的输出元件能够承受的不使其导通的电压上升率。
  16、工作温度:继电器安规范安装或不安装散热板时,其正常工作的环境温度范围。
  

  功率固态继电器的特性参数包括输入和输出参数,下面以北京科通继电器总厂生产的GX-10F继电器为例,列出输入、输出参数,详见表1,根据输入电压参数值大小,可确定工作电压大小。如采用TTL或CMOS等逻辑电平控制时,最好采用有足够带载能力的低电平驱动,并尽可能使“0”电平低于0.8 V。如在噪声很强的环境下工作,不能选用通、断电压值相差小的产品,必需选用通、断电压值相差大的产品,(如选接通电压为8 V或12 V的产品)这样不会因噪声干扰而造成控制失灵。
  1、额定输入电压;它是指定条件下能承受的稳态阻性负载的最大允许电压有效值。如果受控负载是非稳态或非阻性的,必需考虑所选产品是否能承受工作状态或条件变化时(冷热转换、静动转换、感应电势、瞬态峰值电压、变化周期等) 所产生的最大合成电压。例如负载为感性时,所选额定输出电压必须大于两倍电源电压值,而且所选产品的阻断(击穿)电压应高于负载电源电压峰值的两倍。如在电源电压为交流220V、一般的小功率非阻性负载的情况下,建议选用额定电压为400V-600V的SSR产品;但对于频繁启动的单相或三相电机负载,建议选用额定电压为660V-800V的SSR产品.

  2、额定输出电流和浪涌电流;额定输出电流是指在给定条件下(环境温度、额定电压、功率因素、有无散热器等)所能承受的电流最大的有效值。一般生产厂家都提供热降额曲线。如周围温度上升,应按曲线作降额使用。
  浪涌电流是指在给定条件下(室温、额定电压、额定电流和持续的时间等)不会造成永久性损坏所允许的最大非重复性峰值电流。交流继电器的浪涌电流为额定电流的5-10倍(一个周期),直流产品为额定电流的1.5-5倍(一秒)。在选用时,如负载为稳态阻性,SSR可全额或降额10%使用。对于电加热器、接触器等,初始接通瞬间出现的浪涌电流可达3倍的稳态电流,因此,SSR降额20%-30%使用。对于白织灯类负载,SSR应按降额50%使用,并且还应加上适当的保护电路。对于变压器负载,所选产品的额定电流必须高于负载工作电流的两倍。对于负载为感应电机,所选SSR的额定电流值应为电机运转电流的2- 4倍,SSR的浪涌电流值应为额定电流的10倍。
  固态继电器对温度的敏感性很强,工作温度超过标称值后,必须降热或外加散热器,例如额定电流为10A的JGX-10F产品,不加散热器时的允许工作电流只有10A。
  3、输入特性
  (1)为了保证固态继电器的正常工作,必须考虑输入条件,通常输入电压为阶跃函数,然而,如果输入电压是斜坡,就会出现半周循环现象,出现这种现象是由于开关半导体器件在正,反触发时不完全对称,因此,如果输入电压斜坡上升,这种开关在负载为某一极性时就可能处罚,而当负载电压为反极性时就可能不处罚,而出现半周导通现象,这种现象将持续到输入量足以使输出完全导通为止。
  (2)输入端出现的瞬态,可以使继电器误动,尤其是当继电器响应时间等于或小于噪声脉冲持续时间时,继电器就会导通,对输入信号进行滤波有助于减少这种现象。
  (3)当反极性(反向输入)电压适用时,继电器输入端可以承受最大输入电压值或其它规定值的反极性电压,超过该值,可能造成SSR的永久性破坏,当反极性电压不适用时,或继电器规定不能反向施加输入电压时,使用时一定注意,不能使输入电压反向。
  4、输出特性
  (1) SSR给出的最大额定输出电流一般指常温下或常温到高温下的最大额定输出电流而且对大于10A的继电器还指带有规定散热器时的最大额定输出电流。对功率 SSR,当工作温度上升或不带散热器时,最大输出电流相应下降。对此,各SSR均给出不带散热带规定散热器的输出电流与环境温度的关系曲线。这曲线又叫热降额曲线。
  (2)当负载很轻即负载电阻或阻抗很大时,接通时的输出电流下降,该电流与关断状态下的漏电流之间的比值下降。对交流SSR,这时的漏电流可能会使接触器嗡嗡作响,或使电机继续运转;当输出电流小于最小额定电流时,SSR的直流失调电压和波形失真都会超过规定值,输出电流过小,也会使输出可控硅不能在规定的零电压范围内导通。为了改善这种状况,可以在负载两端并联一定的电阻,RC或灯泡。
  

  (3)SSR的许多负载如灯负载,电动机负载,感性和容性负载,在接通时的过渡过程会形成浪涌电流,由于散热不及,浪涌电流是使固态继电器损坏的最常见的原因。为了适应这种情况,SSR根据其内部电路结构和输出器件特性,一般均给出了过负载(或浪涌电流)参数倡议额定输出电流(最大值)的倍数,脉冲(浪涌)持续时间,循环周期和次数来表示。一般,直流SSR的过负载(浪涌)额定值远小于同功率的交流SSR。另外,SSR的性质还与接通时的电流上升率di/dt密切相关。di/dt超过某一值会使SSR的可控硅输出器件损坏。为避免上述浪涌电流对SSR的损坏,可不同程度的降额使用SSR,必要时,可在负载电路中串联电阻,将浪涌电流和可能发生的短路电流限制在 SSR所允许的过负载范围内,也可利用快速熔断的保险丝来保护SSR。
  (4)对于SSR,特别对交流SSR,电压指数上升率是一个重要参数。这是因为当SSR关断时,若输出端电压上升率超过SSR规定的dv/dt,可能使SSR误接通,严重时会造成SSR的损坏一般SSR规定的dv/dt为 100v/us,也有的达200v/us。交流SSR多在电流过零时判断,对感性和容性负载,在电流达零并关断时,线电压并不为零。功率因数cosψ越小,这个电压越大,在关断时,这一较大的电压将以较大的上升率加在SSR的输出端。另外,SSR关断时,感性负载上会产生反电势,该反电势同电压一起形成的过电压将加在SSR的输出端。在使用SSR反转电容分相电机和反接未停转的三相电机时,都可能在SSR的输出端产生二倍于线电压的过压效应。
  dv/dt 和过电压是使SSR失效的重要模式,因此要认真对待。一般,在可能产生二倍线电压效应的场合应选择最大额定输出电压高于二倍线电压的SSR。在dv/dt和过电压严重的线路中,一般也应使SSR的最大额定输出电压高于二倍线电压。对一般的感性负载,SSR的最大额定输出电压也应为线电压的 1.5倍。另外,可以在SSR输出端并联RC吸收回路或其它瞬态抑制回路

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