Cách chọn Rơle trạng thái rắn

 Cách chọn Rơle trạng thái rắn

Sau đây là các tùy chọn để xem xét khi chọn rơle trạng thái rắn thích hợp dựa trên các yêu cầu thực tế:

  1) Điện áp tải  - AC hoặc DC

  2) Tải hiện tại - Hiện tại tối đa và tối thiểu hiện tại

  3) Loại tải - điện trở, điện cảm hoặc điện dung

  4) Tín hiệu điều khiển đầu vào - AC hoặc DC

  5) Phương pháp lắp - Gắn ray PCB, bảng điều khiển hoặc DIN

  6) Nhiệt độ môi trường - để tính hệ số Derating và kích thước của tản nhiệt

  7) Chứng nhận quốc tế - Phòng thí nghiệm bảo lãnh phát hành (UL), Hiệp hội tiêu chuẩn Canada (CSA), Ủy ban viễn thông Anh (BABT), Verband Deutscher Elektrotechniker (VDE), Technischen Uberwachungs Vereine (TUV), Conformite Europeen (CE)

Tải điện áp:

Việc xem xét đầu tiên là liệu điện áp tải là AC hay DC để xác định xem AC-SSR hay DC-SSR được chọn. Thứ hai, nên xem xét điện áp của nguồn cung cấp tải không thể lớn hơn điện áp định mức đầu ra và nhỏ hơn điện áp tối thiểu của rơle trạng thái rắn. Sau đó xem xét độ lớn của điện áp tải và điện áp thoáng qua . Điện áp tải đề cập đến điện áp trạng thái ổn địnháp dụng cho thiết bị đầu ra công tắc SSR và điện áp nhất thời đề cập đến điện áp tối đa mà các thiết bị đầu ra của rơle SSR có thể chịu được. Khi tải cảm ứng AC, tải động cơ một pha hoặc tải động cơ ba pha được chuyển đổi hoặc cấp điện, điện áp ở đầu ra của công tắc SSR có thể gấp đôi điện áp cực đại của nguồn điện và điện áp này không thể lớn hơn điện áp nhất thời của SSR để ngăn chặn điện áp sốc quá mức làm hỏng công tắc điện tử. Do đó, khi chọn SSR, tốt nhất là để lại một lề cho điện áp đầu ra và chọn rơle SSR với RC Circuit để bảo vệ rơle trạng thái rắn và tối ưu hóa dv / dt.

Mạch RC:

Mạch RC , còn được gọi là bộ lọc RC, RC snubber hoặc mạng RC, là một mạch bao gồm điện trở và tụ điện. Nên chọn rơle trạng thái rắn với mạch hấp thụ varistor và mạch snubber RC. Mạch RC chặn các tần số nhất định truyền qua và cho phép các tín hiệu tần số khác truyền qua để lọc các tín hiệu gây nhiễu. Ngoài ra, mạch RC cũng có thể được sử dụng để giảm tốc độ tăng của điện áp đầu ra (dv / dt), để hấp thụ điện áp tăng áp, triệt tiêu điện áp / dòng điện quá mức và ngăn rơle trạng thái rắn bị hỏng do quá điện áp .

Tải hiện tại:

Giá trị hiện tại đầu ra của rơle trạng thái rắn là dòng trạng thái ổn định chảy qua các đầu ra của SSR, thường bằng với dòng của tải được kết nối với đầu ra SSR. Do các phần tử chuyển mạch của các công tắc SSR rất nhạy cảm với nhiệt độ và quá dòng có thể tạo ra một lượng nhiệt cao, do đó khả năng quá tải của SSR là yếu. Do đó, dòng điện đầu ra của rơle SSR không được vượt quá dòng đầu ra định mức của nó và dòng tăng không được vượt quá khả năng quá tải, đặc biệt đối với các tải cảm ứng / điện dung có xu hướng tạo ra dòng tăng, cũng như dòng vào được tạo ra bởi việc cung cấp năng lượng chính nó.
Dòng điện đầu ra yêu cầu một lề để tránh dòng điện xâm nhập quá mức làm giảm tuổi thọ của rơle trạng thái rắn. Đối với tải điện trở chung, giá trị hiện tại hoạt động hiệu quả được xếp hạng có thể được chọn dựa trên 60% giá trị danh nghĩa. Ngoài ra, cầu chì nhanh và công tắc khí có thể được xem xét để bảo vệ vòng lặp đầu ra, hoặc thêm vòng lặp chìm RC và một bóng bán dẫn (MOV) vào đầu ra của rơle. Thông số kỹ thuật lựa chọn của varistor là chọn 500V ~ 600V MOV cho 220 VAC SSR và 800V ~ 900V MOV cho 380VAC SSR.

Inrush hiện tại:

Hầu như tất cả các tải được kiểm soát sẽ tạo ra dòng vào lớn tại thời điểm bật. Ví dụ:

1) Các thiết bị sưởi điện, như đèn sợi đốt và lò điện, v.v ... Chúng là các tải thuần trở có hệ số ổn định dương, nhưng điện trở nhỏ ở nhiệt độ thấp, do đó dòng điện khi khởi động sẽ vượt quá nhiều lần trạng thái ổn định hiện tại.

2) Một số loại đèn có trở kháng thấp khi bị đốt cháy.

3) Khi động cơ được bật, rôto bị khóa và tắt, nó sẽ tạo ra dòng điện và điện áp lớn. Các khóa-rotor là một tình huống mà trong đó động cơ vẫn kết quả đầu ra mô-men xoắn khi tốc độ là 0 rpm, tại khi đó, hệ số công suất của động cơ sẽ rất thấp, và hiện nay có thể lên đến 7 lần dòng định mức.

4) Khi rơle trung gian hoặc van điện từ không được đóng một cách đáng tin cậy và bật lên, nó cũng sẽ tạo ra dòng vào lớn.

5) Khi ngân hàng tụ điện hoặc nguồn cung cấp tụ điện được chuyển đổi, sẽ gây ra tình trạng ngắn mạch tương tự, và tạo ra dòng điện rất lớn.

6) Khi động cơ loại tụ điện đảo chiều, điện áp tụ và điện áp cung cấp được đặt chồng lên đầu cực đầu ra của SSR, và SSR sẽ chịu được điện áp tăng gấp đôi điện áp cung cấp.

Dòng vào quá mức có thể làm hỏng các công tắc bán dẫn bên trong SSR. Do đó, khi chọn rơle, cần phân tích các đặc tính đột biến của tải được kiểm soát trước để rơle có thể chịu được dòng vào trong khi vẫn đảm bảo hoạt động ở trạng thái ổn định. Dòng điện định mức của rơle trạng thái rắn nên được chọn theo hệ số giảm dần trong yêu cầu thực tế. Và nếu relay chọn cần phải làm việc ở một nơi với hoạt động thường xuyên, tuổi thọ cao và độ tin cậy cao, dòng điện định mức nên được chia cho 0.6 dựa trên tiếng tố giảm tải , để đảm bảo độ tin cậy của hoạt động. Ngoài ra, điện trở hoặc cuộn cảm có thể được kết nối nối tiếp với vòng lặp đầu ra để tiếp tục giới hạn dòng điện.
Chú ý: Vui lòng không sử dụng SSRtăng giá trị hiện tại làm cơ sở để chọn dòng bắt đầu tải. Bởi vì giá trị dòng điện rơle SSR dựa trên dòng điện đột biến của công tắc điện tử với điều kiện tiên quyết là một nửa (hoặc một) chu kỳ cung cấp điện, đó là 10ms hoặc 20ms.

Loại tải:

Tải có thể được chia thành ba loại dựa trên trở kháng điện: Loại tải điện trở (hoặc Tải điện trở thuần), Loại tải cảm ứng và Loại tải điện dung. Không có tải cảm ứng thuần túy và tải điện dung thuần trong các thiết bị điện thông thường, bởi vì hai loại tải này không làm hoạt động điện. Trong mạch song song nối tiếp, nếu điện kháng điện dung lớn hơn điện kháng cảm ứng thì mạch là tải điện dung; và ngược lại.

Tải điện trở:

Tóm lại, một tải chỉ hoạt động bằng các thành phần kiểu điện trở được gọi là tải điện trở . Tuy nhiên, một số tải có điện trở thấp ở nhiệt độ thấp, dẫn đến dòng khởi động lớn hơn . Chẳng hạn, khi lò điện vừa được bật, dòng điện lớn hơn 1,3-1,4 lần so với dòng ổn định; khi đèn sợi đốt được bật, dòng điện lớn hơn 10 lần so với dòng điện ổn định.
Câu 1: Đặc điểm của tải điện trở (khi làm việc) là gì?
A1: Trong mạch điện một chiều, mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp phù hợp với định luật cơ bản của ohm, I = U / R; trong mạch điện xoay chiều, pha hiện tại giống với pha của điện áp (so với nguồn điện).
Câu 2: Tải điện trở nào?
A2: Thiết bị sưởi ấm được làm nóng bằng điện trở (như lò điện trở, lò nướng, máy nước nóng điện , dầu nóng , v.v.) và đèn dựa vào dây điện trở để phát ra ánh sáng (như đèn vonfram iốt , đèn sợi đốt, v.v.) .

Tải cảm ứng:

Nói chung, tải cảm ứng là tải áp dụng nguyên lý cảm ứng điện từ (với các thông số tự cảm), chẳng hạn như các sản phẩm điện công suất cao (như tủ lạnh, điều hòa, v.v.). Tải cảm ứng sẽ làm tăng hệ số công suất của mạch và dòng điện qua tải cảm ứng không thể thay đổi đột ngột. Khi khởi động, tải cảm ứng yêu cầu dòng khởi động lớn hơn nhiều (khoảng 3 - 7 lần) so với dòng yêu cầu để duy trì hoạt động bình thường. Ví dụ, dòng khởi động của động cơ không đồng bộ gấp 5 - 7 lần giá trị định mức và dòng khởi động của động cơ DC lớn hơn một chút so với dòng khởi động của động cơ AC; một số đèn halogen kim loại có thời gian bật lên đến 10 phút và dòng xung của chúng lên đến 100 lần dòng trạng thái ổn định.
Hơn nữa, khi bật hoặc tắt nguồn, tải cảm ứng sẽ tạo ra một lực điện động ngược (thường gấp 1-2 lần điện áp cung cấp) và lực điện động ngược (bộ đếm viết tắt EMF hoặc đơn giản là CEMF) sẽ được đặt chồng lên trên điện áp cung cấp điện, và điện áp kết quả lên đến ba lần điện áp cung cấp. Vì vậy, khi loại tải là tải cảm ứng, đầu ra của rơle trạng thái rắn phải kết nối một biến trở với điện áp chịu được bằng 1,6-1,9 lần điện áp tải. Bộ đếm EMF là một giá trị không xác định thay đổi theo L và di / dtvà nếu tốc độ thay đổi hiện tại (di / dt) quá cao, SSR sẽ bị hỏng. Trong các ứng dụng thực tế, CEMF có thể được giảm bởi độ tự cảm dòng L và cường độ của độ tự cảm L phụ thuộc vào kích thước và chi phí.
Câu 3: Đặc điểm của tải cảm ứng (khi làm việc) là gì?
A3: Tải cảm ứng bị trễ (điện áp trễ hiện tại). Trong mạch điện một chiều, tải cảm ứng cho phép dòng điện chạy qua và năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm và dòng điện tụt lại phía sau điện áp. Trong mạch điện xoay chiều, pha hiện tại tụt lại sau pha điện áp (so với nguồn điện) và pha có thể trễ một phần tư chu kỳ (hoặc 90 độ) ở mức tối đa.
Câu 4: Tải cảm ứng nào?
A4: Đèn dựa vào khí năng lượng để phát ra ánh sáng (như đèn ban ngày, Cao áp đèn natri hoặc đèn HPS, đèn thủy ngân , đèn metal halide- , vv), và các thiết bị điện công suất cao (như thiết bị cơ giới có trụ sở, máy nén , rơ le, vv).

Tải điện dung:

Thông thường, một tải có tham số điện dung được gọi là tải điện dung , và tải điện dung sẽ làm giảm hệ số công suất của mạch. Trong quá trình sạc hoặc xả, tải điện dung tương đương với ngắn mạch vì điện áp trên tụ không thể thay đổi đột ngột.
Câu 5: Đặc điểm của tải cảm ứng (khi làm việc) là gì?
A5: Tải điện dung đang dẫn (điện áp dẫn hiện tại). Trong các mạch điện một chiều, tải điện dung ngăn dòng điện chạy qua, nhưng có thể lưu trữ năng lượng. Trong các mạch điện xoay chiều, pha hiện tại dẫn pha điện áp (so với nguồn điện) và pha có thể dẫn một chu kỳ quý (hoặc 90 độ) ở mức tối đa.
Câu 6: Tải cảm ứng nào?
A6: Thiết bị có tụ điện, chẳng hạn như tụ bù. Và các thiết bị điều khiển công suất như chuyển đổi nguồn điện, thiết bị CNTT , v.v.

Cách chọn Rơle trạng thái rắn theo loại tải

1) Đối với tải điện cảm và điện dung, nên sử dụng rơle trạng thái rắn có dv / dt cao hơn , nếu có dv / dt lớn (tốc độ tăng theo cấp số điện áp) áp dụng cho cực đầu ra của rơle trong khi rơle trạng thái rắn AC bật /tắt.

2) Đối với tải điện trở AC và hầu hết các tải cảm ứng AC, rơle xuyên không có sẵn để kéo dài tuổi thọ của tải và rơle, và giảm nhiễu RF của chính chúng.

3) Là bộ điều khiển đầu ra pha, nên sử dụng rơle trạng thái rắn loại ngẫu nhiên.

* Hệ số công suất:

Trong kỹ thuật điện, hệ số công suất của hệ thống điện xoay chiều được định nghĩa là tỷ lệ của công suất thực truyền vào tải với công suất biểu kiến trong mạch và là một số không thứ nguyên trong khoảng đóng từ -1 đến 1. Nếu nó không được chỉ định công suất tải của sản phẩm chung là công suất biểu kiến ​​(bao gồm cả công suất hoạt động và công suất phản kháng). Nhưng đặc điểm kỹ thuật chung của tải quy nạp thường cho cường độ của công suất hoạt động. Ví dụ, mặc dù đèn huỳnh quang được dán nhãn 15 đến 40 watt (công suất hoạt động của nó), chấn lưu của nó tiêu thụ khoảng 8 watt điện, do đó, nên thêm 8W vào 15 ~ 40w để tính tổng công suất. Phần cảm ứng của sản phẩm (tức là lượng công suất phản kháng) có thể được tính từ hệ số công suất đã cho.

Tín hiệu điều khiển đầu vào:

1) Điện áp điều khiển đầu vào : điện áp điều khiển đầu vào có phạm vi rộng từ 3 ~ 32V.

2) Dòng điều khiển đầu vào : dòng điện đầu vào của SSR DC và SSR một pha AC thường khoảng 10mA, và dòng điện đầu vào của SSR ba pha AC thường khoảng 30mA, cũng có thể được tùy chỉnh nhỏ hơn 15mA.

3) Tần số điều khiển : tần số hoạt động điều khiển của rơle trạng thái rắn AC thường không vượt quá 10HZ và khoảng thời gian tín hiệu điều khiển rơle trạng thái rắn DC phải lớn hơn năm lần tổng của "thời gian" và "thời gian tắt" của rơle.

Phương pháp lắp:

Trong nhiều trường hợp, công suất tải sẽ giới hạn việc SSR được gắn trên PCB, bảng điều khiển hoặc đường ray DIN.

Nhiệt độ môi trường:

Khi rơle ở trạng thái bật, nó sẽ chịu được công suất tiêu tán của P = V ( sụt áp trên trạng thái s) × I (dòng tải) và khả năng tải của SSR bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ môi trường và nhiệt độ riêng. Nếu nhiệt độ môi trường quá cao, khả năng tải của SSR chắc chắn sẽ giảm tương ứng, hơn nữa, công tắc SSR có thể nằm ngoài tầm kiểm soát hoặc thậm chí bị hỏng vĩnh viễn. Do đó, cần phải thiết lập một mức biên nhất định theo môi trường làm việc thực tế, và chọn kích thước tản nhiệt phù hợp để đảm bảo các điều kiện tản nhiệt. Đối với dòng tải lớn hơn 5A, nên lắp đặt tản nhiệt. Đối với dòng điện trên 100A, tản nhiệt và quạtnên được trang bị để làm mát mạnh. Nếu rơle SSR được vận hành ở nhiệt độ cao (40 ° C ~ 80 ° C) trong một thời gian dài, dòng tải có thể được giảm theo đường cong đầu ra tối đa và đường cong nhiệt độ môi trường được cung cấp bởi nhà sản xuất để đảm bảo hoạt động bình thường và tải hiện tại thường được kiểm soát trong vòng 1/2 giá trị định mức.

* Yếu tố giảm tải:

Bảng dưới đây cho thấy hệ số giảm được khuyến nghị cho dòng đầu ra định mức của rơle trạng thái rắn áp dụng cho các tải khác nhau ở nhiệt độ phòng (khả năng quá tải và dòng tăng tải đã được xem xét).

Có hai cách để sử dụng yếu tố giảm dần:

1) Giá trị hiện tại định mức của rơle trạng thái rắn có thể được chọn theo hệ số giảm dần của các môi trường khác nhau và các loại tải khác nhau. Dòng điện định mức của rơle SSR bằng với giá trị dòng liên tục của tải chia cho hệ số giảm dần.

2) Nếu rơle trạng thái rắn đã được chọn và loại tải hoặc môi trường thay đổi, dòng tải phải được điều chỉnh dựa trên đường cong tải và hệ số giảm trong môi trường nhất định. Dòng điện điều chỉnh nhân với hệ số giảm dần phải thấp hơn giá trị định mức của rơle trạng thái rắn.

Ngoài ra, khi SSR được chạy trong các ứng dụng yêu cầu hoạt động thường xuyên hơn, tuổi thọ dài hơn và hiệu suất độ tin cậy ổn định hơn, hệ số giảm dần cần được nhân thêm 0,6 dựa trên dữ liệu trong bảng. Tuy nhiên, dòng tải không được thấp hơn dòng đầu ra tối thiểu của rơle trạng thái rắn, nếu không thì rơle sẽ không được bật hoặc trạng thái đầu ra sẽ bất thường.