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您的位置：網(wǎng)站首頁 > 技術(shù)文章 > 固態(tài)繼電器·概要 | 固態(tài)繼電器·概要 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| ■固態(tài)·繼電器(SSR)的定義 ●SSR和有接點繼電器的不同 所謂SSR， 是固態(tài)繼電器（Solid State Relay） 的簡稱， 是無可動 接點部分的繼電器（無接點繼電器）。在動作上與有接點繼電器 相同， 但是該繼電器使用半導(dǎo)體閘流管、晶閘管開關(guān)元件、二極 管、晶體管等半導(dǎo)體開關(guān)元件。另外也使用名為光電耦合器的光 半導(dǎo)體， 使其輸入輸出絕緣。光電耦合器的特點是用光的信號在 絕緣空間中進行傳送， 所以絕緣性更好， 傳送速度也更快。 SSR是用無接點的電子零件制造的， 比有接點的有很多優(yōu)點。其 中zui大的優(yōu)點是， 不會像有接點繼電器一樣因開關(guān)而損耗接點。 特別是： ●可以對應(yīng)高速、高頻率開關(guān) ●沒有接觸不良 ●發(fā)生干擾小 ●沒有動作音 等， 適用于廣泛的領(lǐng)域。 固態(tài)繼電器(SSR)的構(gòu)成  固態(tài)繼電器(SSR) （交流負載開關(guān)的代表示例）  電磁繼電器(EMR:Electro Magnetic Relay) 向線圈施加輸入電壓， 使其發(fā)生電磁力， 移動可動鐵片， 從而切 換接點。不僅可在控制柜上使用， 還可用于其他范圍。而且原理 簡單可低成本加工。 
 ●MOS FET繼電器的構(gòu)成和動作原理 MOS FET繼電器是在輸出元件中使用功率MOS FET的SSR。為使 功率MOS FET動作， 光電二極管陣列作為受光元件使用。輸入端 子中有電流流過時， LED會發(fā)光。這個光使光電二極管陣列中發(fā) 生光電流， 這使柵極電壓使功率MOS FET置于ON。用源共通連 接2個功率MOS FET， 可控制AC負載。DC的類型中有帶1個 電源 MOS FET的類型。  信號用MOS FET繼電器G3VM不含變阻器。 ●MOS FET繼電器的名稱 該商品為新型商品， 在各個公司有各種名稱、商標。下表表示信 號用（相當(dāng)于G3VM） 的示例。
■SSR的內(nèi)部電路構(gòu)成例
固態(tài)繼電器 用語說明 ■SSR用語集
■使用SSR前 ①實際使用SSR時，有時會發(fā)生預(yù)想不到的事故。為此，必須盡可 能地進行測試。例如，考慮SSR特性時，經(jīng)常必須考慮到各產(chǎn)品 的差異。 ②有關(guān)目錄中記載的各額定性能值，如果沒有特別指明，則所有值 都是在JIS C5442標準試驗狀態(tài)（溫度15～30℃、相對濕度25～ 85%RH、氣壓86～106kPa）下的值。確認實際設(shè)備時，除了負 載條件以外，還必須在和實際使用狀態(tài)相同的條件下確認使用 環(huán)境。 ■關(guān)于輸入電路 ●關(guān)于輸入側(cè)的接線 SSR的輸入阻抗有一定參差， 應(yīng)避免若干個輸入的串聯(lián)連接， 否 則容易造成誤動作。 ●關(guān)于輸入噪聲 SSR 動作時間及動作所需的功率極小， 因此必須控制影響到 INPUT端子的噪聲。如果噪聲施加到端子， 會引起誤動作。 以下是針對脈沖性噪聲和感應(yīng)性噪聲的對策舉例。 ①脈沖性噪聲 利用C、R吸收噪聲非常有效。下圖是針對光電耦合器方式的 SSR選擇C、R的實例。  為滿足SSR的輸入電壓， 在R和電源電壓E的關(guān)系上確定R的上 限。 C變大時，由于C的放電復(fù)位時間將變長。 請注意上述2點，確定C、R。  ②感應(yīng)噪聲 請不要將輸入線路和動力線并排設(shè)置。感應(yīng)噪聲可能導(dǎo)致SSR 誤動作。當(dāng)感應(yīng)噪聲在SSR的輸入端子處感生電壓時，必須通過 絞合線（電磁感應(yīng)）、屏蔽線（靜電感應(yīng)）將影響SSR輸入端 子的感應(yīng)噪聲引起的感應(yīng)電壓控制在SSR的復(fù)位電壓以下。 此外，對高頻設(shè)備發(fā)出的噪聲，請附加C、R濾波器。  ●關(guān)于輸入條件 ①關(guān)于輸入電壓的紋波 輸入電壓中有紋波的場合， 請將峰值電壓設(shè)定在使用電壓的zui 大值以下， 谷值電壓設(shè)定在使用電壓zui小值以上后使用。  ②漏電流對策 通過晶體管輸出驅(qū)動SSR的場合， 有時會由于斷開時晶體管的 漏電流導(dǎo)致復(fù)位不良。作為對策， 請如下圖所示， 連接泄放電 阻R， 設(shè)置加在泄放電阻R兩端的電壓E在SSR復(fù)位電壓的1/2以 下。  利用下列公式計算泄放電阻R。 R≤ E/(IL－I) E ： 加在泄放電阻R兩端的電壓=SSR復(fù)位電壓的1/2 IL ： 晶體管的漏電流 I ： SSR的復(fù)位電流 目錄中沒有記載SSR復(fù)位電流值， 因此要按以下公式計算。 SSR的復(fù)位電流＝復(fù)位電壓的zui小值/輸入阻抗 恒定電流輸入電路的SSR（G3NA、G3PA、G3PB等）以0.1mA 計算。 下面以G3M-202P DC24為例進行計算。 復(fù)位電流 I＝1V/1.6kΩ ＝0.625mA 泄放電阻值 R＝ (1V×1/2)/(IL－0.625mA) ③開關(guān)頻率 如果是交流負載開關(guān)， 請將開關(guān)頻率控制在10Hz下使用， 如果 是直流負載開關(guān)， 請將開關(guān)頻率控制在100Hz以下使用。 如果超出上述開關(guān)頻率使用， 則可能導(dǎo)致SSR的輸出跟不上。 ④輸入阻抗 在輸入電壓有一定寬度的SSR （如G3F、G3H） 中， 有些機種 的輸入阻抗會隨著輸入電壓發(fā)生變化， 輸入電流也隨之發(fā)生變 化。用半導(dǎo)體等驅(qū)動SSR的場合， 電壓會導(dǎo)致半導(dǎo)體故障， 請 對設(shè)備進行確認后使用。 下面是代表例。  ■關(guān)于輸出電路 ●關(guān)于交流開關(guān)型SSR輸出處的噪聲、浪涌 ·SSR 使用的交流電源中疊加有能量較大的浪涌電壓的場合， 由 于插入SSR的LOAD端子之間的C、R緩沖電路（內(nèi)置在SSR 中） 的抑制能力不足， 會超出SSR瞬態(tài)峰值電壓， 導(dǎo)致SSR的 過電壓破壞。 要測定浪涌在很多情況下都是比較困難的， 基本上都是采用增 加變阻器。zui終使用階段可確認沒有浪涌的場合除外。 ·G3NA、G3S、G3PA、G3PB、G3PC、G3NE、G3J、G3NH、 G9H、G3DZ、G3RZ、G3FM以外的機種中沒有內(nèi)置浪涌吸收 用可變電阻。請務(wù)必在開關(guān)感性負載時實施附加浪涌吸收元件 等浪涌對策。 ·下面是附加了浪涌電壓吸收元件時的對策舉例。 本公司是在以下條件下通過耐沖擊電壓試驗， 來確認SSR輸出 側(cè)耐量的。 
●關(guān)于輸出側(cè)的連接 請避免SSR輸出側(cè)的并聯(lián)。SSR的場合， 不可能出現(xiàn)輸出側(cè)兩頭 都為ON的情況， 因此負載電流不會增加。 ●關(guān)于直流開關(guān)型SSR的輸出處的噪聲·浪涌 連接螺線管、電磁閥等負載時， 請連接防止反電動勢的二極管。 施加超出SSR輸出元件耐壓的反電動勢時， 會導(dǎo)致SSR輸出元件 的破壞。作為相應(yīng)措施，可以將表1的元件和負載并聯(lián)插入。（參 照下圖）  吸收元件中， 二極管方式是抑制反電動勢效果的。但螺線 管、電磁閥的復(fù)位時間會變長。請在實際使用電路上確認后使 用。另外， 可以使用二極管和齊納二極管縮短復(fù)位時間。在這種 情況下， 齊納二極管的齊納電壓（Vz） 越高復(fù)位時間越短。 表1 吸收元件例  （參考） ①二極管的選擇方法 耐電壓＝VRM≥電源電壓×2 正向電流＝IF≥負載電流 ②齊納二極管的選擇方法 齊納電壓＝VZ＜SSR的集電極發(fā)射極之間電壓 － （電源電壓＋2V） 齊納浪涌功率＝PRSM＞VZ×負載電流×安全率（2～3） ＊如果齊納電壓（Vz） 增高， 則齊納二極管的容量（PRSM） 將變大。 ●關(guān)于DC輸出型中的AND電路 在以下電路中，請使用G3DZ、G3RZ。在一般情況下， SSR也可 能出現(xiàn)復(fù)位不良。  ●關(guān)于自保持電路 要使用自保持電路時， 請利用有接點繼電器構(gòu)成電路。 （SSR中不能組成自保持電路）。 ●關(guān)于各負載的SSR的選擇 下面顯示各負載中浪涌電流的實例。  ①加熱器（阻性負載） 沒有浪涌電流的負載。一般和電壓輸出的溫度控制器組合用于 開關(guān)加熱器。還可以使用帶過零觸發(fā)功能的SSR， 大幅抑制噪 聲的產(chǎn)生。 但是， 該種負載不包括純金屬類、陶瓷類的加熱器。純金屬 類、陶瓷類的加熱器在常溫下電阻值較低， 因此SSR中流過過 載電流， 可能導(dǎo)致SSR破壞。 開關(guān)純金屬類、陶瓷類的加熱器時， 請選擇電力調(diào)整器 （G3PX） 的長時間軟啟動類型或恒定電流類型。  ②燈負載 白熾燈、鹵素?zé)舻冉油娏骱艽蟆＃~定電流的約10～15倍） 請選擇SSR， 使得該接通電流的峰值在SSR接通電流耐量的1/2 以下。（參照下圖的重復(fù)曲線＜虛線＞） 重復(fù)施加超出接通電流耐量1/2的接通電流， 會導(dǎo)致SSR輸出元 件的電流破壞。  ③馬達負載 馬達啟動時，會有相當(dāng)于額定電流5～10倍的接通電流流過。另 外， 接通電流流通的時間也會變長。因此， 測定實際使用狀態(tài) 下的接通電流及啟動時間后， 選擇SSR使得接通電流的峰值在 SSR接通電流耐量1/2以下。SSR關(guān)閉時由于馬達發(fā)出的反電動 勢可能會導(dǎo)致SSR的破壞， 請實行過電壓保護。 ④變壓器負載 SSR關(guān)閉瞬間， 10～500ms之內(nèi)會有10～20倍的勵磁電流流過 SSR。如果次級無負載， 勵磁電流zui大。請選擇SSR使得該勵 磁電流在SSR接通電流耐量1/2以下。 ⑤半波整流電路 有些交流用電磁計數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管， 半波整流。該 負載中只加有SSR的輸出電壓的半波。為此， 在帶過零觸發(fā)功 能的SSR中， 可能導(dǎo)致無法關(guān)閉。對此， 可以采取以下兩種方 法解決。 1. 連接流過SSR負載電流約20%的電流的泄放電阻。  2. 使用無過零觸發(fā)功能的SSR。 但半波整流的制動器線圈的開關(guān)則不受此限制， 請另行商談。 ⑥全波整流負載 有些交流用電磁計數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管， 全波整流。這 種負載中的負載電流會如下圖所示， 變?yōu)榻咏诰匦尾ǖ牟?形。  因此， 交流用SSR在輸出元件中使用晶閘管開關(guān)（電路電流不 為0， 元件不斷開） ， 如果負載電流波形為矩形波， 可能導(dǎo)致 SSR復(fù)位不良。 開關(guān)全波整流的負載時， 請選擇-V型或功率MOSFET繼電器。 （-V型SSR） （-V型SSR） G3F-203SL-V、G3H-203SL-V （功率MOS FET繼電器） G3DZ、G3RZ、G3FM ⑦小容量負載 SSR中沒有輸入信號時， 輸出（LOAD） 處會流過數(shù)mA的漏 電流IL。為此， 如果該漏電流大于負載的復(fù)位電流， 會引起復(fù) 位不良。請增加SSR開關(guān)電流的泄放電阻R和負載并聯(lián)，以解決 問題。  ⑧變頻器負載 請不要將變頻器控制的電源作為SSR的負載電源使用。變頻器 控制的波形會變?yōu)榫匦尾ǎ?因此dV/dt非常大， 會引起SSR誤啟 動， 導(dǎo)致復(fù)位不良。 在輸入處使用變頻器控制的電源的場合， 只要電源的有效值在 SSR的使用電壓范圍內(nèi)， 就可以使用。  ⑨電容性負載 SSR關(guān)閉時， 電源電壓+電容器的電荷電勢施加到SSR的兩端， 因此請選擇SSR使得可使用電壓在電源電壓的2倍以上， 同時使 得充電電流在SSR接通電流耐量1/2以下。 ■關(guān)于使用負載電源 1. 關(guān)于整流的電源 通過全波整流或半波整流將交流電源作為直流負載電源使用時， 請設(shè)定負載電源的峰值電源不超出SSR使用負載電源的zui大值。 在這樣的情況下， 會變成過電壓， 導(dǎo)致SSR輸出元件破壞。  2. 關(guān)于交流負載電源的使用頻率 關(guān)于交流負載電源的使用頻率， 請控制在47～63Hz。 3. 關(guān)于交流低電壓負載 在SSR的使用負載電壓范圍的zui小值以下使用負載電源時， 施加 到負載上的電壓的損失時間比在SSR使用電壓范圍內(nèi)使用負載電 源時的時間長。 下圖是負載例。（損失時間A
固體電路·繼電器 Q&A Q1: 欲檢查SSR的故障， 是否可以用測試器確認SSR的導(dǎo)通？ A1: 不能確認導(dǎo)通。 測試器的導(dǎo)通檢查中， 由于測試器的內(nèi)部電路電壓、 電流較低，無法確認SSR內(nèi)部所使用的半導(dǎo)體元件（三 端雙向可控硅開關(guān)、晶閘管） 的動作。 另外， 如下述方法所示， 連接負載后， 即可進行故障 檢查。 ●測定方法 負載和電源連接的狀態(tài)下， 將輸入置于ON· OFF時測定LOAD端 子的電壓。 SSR置于OFF時可以輸出接近電源電壓值的電壓、置于ON時可以 輸出1V左右的電壓。 另外，若使用100W左右的燈泡作為模擬負載，即可較為容易地確 認動作 。 （但是， 請使用容量在SSR的額定范圍內(nèi)的燈泡）  Q2: 請教有關(guān)功率 MOS FET繼電器的用途例。 A2: (1) 不清楚連接繼電器的負載是交流還是直流的用途 （使用例） 機器人控制器的警報輸出 (2) 內(nèi)部進行過全波整流的電磁閥等的負載， 通過高 頻率開閉， 頻繁更換繼電器（例： G2R） 的用途 與繼電器相比， 為延長其壽命， 更換頻率越少越好。 G3RZ和G2R-1A-S的端子兼容， 故可更換。 注. 請注意輸入電壓、極性及輸出的容量。 (3) DC高電壓的負載用途 為將DC100V1A電阻負載通過繼電器進行開閉，必 須配備相當(dāng)于MM2XP的繼電器。 但是，功率 MOS FET繼電器G3RZ可以用這一尺寸 進行開閉。 (4) 采用泄流電阻、使用SSR的用途 對于功率 MOS FET， 由于其漏電流10 · A較微 小， 因此無需泄流電阻。 Q3: 請教有關(guān)晶閘管和三端雙向可控硅開關(guān)的不同點。 A3: 在電阻負載方面是相同的 但在感應(yīng)負載中， 晶閘管的反并聯(lián)更為有利。 SSR中的開關(guān)元件若使用三端雙向可控硅開關(guān)時，則會 有使用晶閘管的反并聯(lián)連接的情況。  在急劇上升、下降時元件可否跟蹤的特性方面， 晶閘 管和三端雙向可控硅開關(guān)存在不同點。 這一特性以dv/dtμ （單位V/μs） 表示。這一值為晶閘 管>三端雙向可控硅開關(guān)。 在3.7kW級的電機中， 即使是感應(yīng)負載， 也可以用三端 雙向可控硅開關(guān)進行充分開閉。以三端雙向可控硅開 關(guān)1個元件與晶閘管的反并聯(lián)具有同等的功能， 所以對 SSR的小型化也做出了貢獻。 
Q4: SSR的輸出側(cè)是否可以串聯(lián)連接？ A4: 可串聯(lián)連接。 主要用于短路模式故障的補償。 另外，浪涌電壓分擔(dān)各自的SSR，對過電壓進行分壓， 減輕了SSR的負擔(dān)。 但是， 進行串聯(lián)連接時， 無法提高使用電壓。 由于動作時間、復(fù)位時間的差，開閉時不能分擔(dān)負載電 壓。  Q5: 直流負載用SSR的浪涌吸收電路 怎么樣會比較好？ A5: 關(guān)于直流負載開閉型SSR的輸出側(cè)干擾、浪涌對策。 連接螺線管、電磁閥等的L負載時，請連接避免產(chǎn)生反 向電壓的二極管。 施加超出SSR輸出元件耐電壓的反向電壓時，會導(dǎo)致SSR 的輸出元件損壞。 作為對策， 請將表1的元件與負載并聯(lián)接入。  吸收元件中， 二極管方式抑制反向電壓的效果*。 但是螺線管、電磁閥的復(fù)位時間較長。實際使用電路 時請先確認后再使用。 另外，作為縮短復(fù)位時間的對策，可以使用二極管和穩(wěn) 壓二極管。此時， 穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓（Vz） 越 高， 其復(fù)位時間就越短。  參考 ① 二極管的選擇方法 耐電壓＝VRM≧電源電壓×2 順電流＝IF≧負載電流 ② 穩(wěn)壓二極管的選擇方法 穩(wěn)壓電壓=Vz< （SSR的集電極-發(fā)射極間電壓） — （電源電壓＋2V） 穩(wěn)壓· 浪涌電力＝PRSM>Vz×負載電流×安全率（2-3） 注. 若穩(wěn)壓電壓（Vz） 較高， 則穩(wěn)壓二極管的容量（PRSM） 也將變大。 固態(tài)繼電器 施工·保養(yǎng)·檢查 ■故障安全防護方法 1. 關(guān)于故障模式 必須進行高頻率開閉、高速開閉時， SSR是*的繼電器， 但 是， 若使用條件、操作錯誤， 可能會導(dǎo)致元件破壞等問題。 SSR是由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的繼電器， 浪涌電壓、過電流等會導(dǎo)致 元件破損等故障。此時， 元件的故障模式基本上是短路故障， 會 導(dǎo)致負載不能切斷。 因此， 在使用了SSR的控制電路中， 考慮故障安全防護方法時， 不是僅通過SSR切斷負載電源的電路， 請通過設(shè)置于負載電源側(cè) 的接點、斷路器， 設(shè)為在SSR異常時切斷負載的電路。 例如， AC電機作為負載的電路中， SSR發(fā)生半波故障時， 變?yōu)?DC勵磁的過電流流向電機， 電機可能會燒壞。這種情況下， 請 通過斷路器， 切斷通向電機的電流電路。
2. 關(guān)于過電流保護 SSR的負載（LOAD） 側(cè)流入短路電流或過電流時， 會損壞SSR 的輸出元件。 作為短路保護的對策例， 請?zhí)砑优c負載串聯(lián)的速斷保險絲。 作為速斷保險絲的保護協(xié)調(diào)條件， SSR的浪涌容量（Is）、速斷 保險絲的限流特性（If） 、負載的沖擊電流（IL） 均需設(shè)計為 滿足如下圖所示關(guān)系的電路。 
對于過電流保護， 請根據(jù)每臺使用設(shè)備選擇合適的NF斷路器等的保護對策。 3. 關(guān)于動作顯示燈 如下圖所示， 動作顯示燈所顯示的是輸入電路的通電， 并不顯示 輸出元件的接通。  4. 關(guān)于SSR的耐久性 SSR沒有機械磨損。 因此， SSR的耐久性以所使用的內(nèi)置零件的故障率表示。例 如， G3M-202P時， 內(nèi)置零件的故障率為321Fit （1Fit=10-9=λ （故障/時間））。 根據(jù)這一值計算出的MTTF如下所示。 MTTF＝321/λ60＝3.12×106 （時間） 關(guān)于SSR的耐久性錫焊、熱應(yīng)力， 也必須考慮其綜合耐久性。 也有可能因熱應(yīng)力導(dǎo)致錫焊老化等各種問題。 本公司已在下述條件的加熱器循環(huán)試驗中進行了可靠性評價。 條件： －30～＋100℃、200循環(huán) ■應(yīng)用電路圖 1. 與傳感器的連接 SSR可直接連接接近開關(guān)、光電開關(guān)等傳感器。  2. 白熾燈的閃爍控制  3.電氣爐的溫度控制  4. 單相感應(yīng)電動機的正反運轉(zhuǎn)  注1. SR1、SSR2其中一個為斷開側(cè)SSR的LOAD端子間電壓， 由于通過 LC結(jié)合， 電壓約為電源電壓的2倍， 請務(wù)必使用具備電源電壓2倍以上的輸出額定電壓的SSR （例） 電源電壓交流100Ｖ的單相感應(yīng)電動機的正反運轉(zhuǎn)， 應(yīng)使用有 交流200Ｖ以上輸出電壓的SSR 注2. 切換SW1和SW2時， 請務(wù)必確保有30ms以上的時滯。 5. 三相感應(yīng)電動機的接通、斷開控制  6. 三相電機的正反運轉(zhuǎn) SSR三相電機正反運轉(zhuǎn)時， 請注意SSR的輸入信號。如右上圖所 示， 同時切換SW1和SW2時， 負載側(cè)發(fā)生相間短路， 會損壞SSR 的輸出元件。這是由于即使沒有至SSR輸入端子的輸入信號， 輸 出元件（三端雙向可控硅開關(guān)） 仍處于導(dǎo)通狀態(tài)， 直至負載電流 為0。因此， 切換SW1和SW2時， 請務(wù)必設(shè)定30ms以上的時滯。 另外， 由于至SSR輸入電路的干擾等導(dǎo)致的SSR誤動作， 也會導(dǎo) 致相間短路、SSR損壞。作為此時的對策例， 在電路中接入防止 產(chǎn)生短路事故的保護電阻R。對于保護電阻R， 請根據(jù)SSR的浪涌 接通電流容量確定。例如， G3NA-220B的浪涌接通電流容量為 220Apeak， 因此為R>220V×√2/220A＝1.4Ω。另外， 考慮到電 路電流、通電時間等， 請插到消耗功率較小的一側(cè)。 另外， 對于電阻的功率， 請根據(jù)P＝I2R×安全率進行計算。 （I＝負載電流、R＝保護電阻、安全率3～5）  7. 變壓器負載的沖擊電流 變壓器負載時的沖擊電流，在電抗不運作的2次側(cè)開放狀態(tài)下為zui 大。另外， 由于其zui大電流是電源頻率的1/2周， 若不用示波器 將很難進行測定。為此， 應(yīng)測定變壓器一次側(cè)的直流電阻， 據(jù)此 預(yù)測沖擊電流。（實際上， 由于固有電抗運作， 其結(jié)果比該計算 值還少）。 I peak＝V peak/R＝(√2×V)/R 假設(shè)在負載電源電壓220V 使用一次側(cè)的直流電阻3 歐姆的變壓 器， 則此時的沖擊電流為， I peak＝(1.414×220)/3＝103.7A 本公司規(guī)定SSR的浪涌接通電流容量為非反復(fù)（1天1-2次）， 請 選擇能反復(fù)使用具備該I peak的2倍的浪涌接通電流容量的SSR。 此時， 請選擇具備207.4A以上浪涌接通電流容量、G3□□-220□ 以上的SSR。 另外， 若對此進行逆運算， 即可算出滿足SSR的變壓器一次側(cè)的 直流電阻值。 R＝V peak/I peak＝(√2×V)/I peak 有關(guān)變壓器一次側(cè)的直流電阻值適用SSR的一覽表， 請參考附 件。 另外，該一覽表表示「滿足沖擊電流的SSR」，還必須結(jié)合「變 壓器的穩(wěn)定電流滿足各SSR的額定電流」。 G3□□-240□ 下劃線2位的數(shù)字顯示穩(wěn)定電流。（此時為40A） 僅G3NH時 ： G3NH-□075B=7、 G3NH-□150B=150A 條件1 ： SSR的環(huán)境溫度（=柜內(nèi)溫度） 應(yīng)在各SSR 的額定溫度以內(nèi)。 條件2 ： 應(yīng)為安裝正規(guī)散熱器的狀態(tài)。 負載電源電壓100V時
負載電源電壓110V時
負載電源電壓120V時
負載電源電壓200V時
負載電源電壓220V時
負載電源電壓240V時
負載電源電壓400V時
負載電源電壓440V時
負載電源電壓480V時
8. 變壓器的分接頭轉(zhuǎn)換 通過SSR切換變壓器的分接頭時， 請注意感應(yīng)OFF側(cè)SSR的電壓。 感應(yīng)電壓與卷數(shù)（ 分接頭電壓） 成比例。 下圖中，電源電壓200V， N1＝100次、N2＝100次，若SSR2置于 ON， 則會在SSR1兩端施加電源電壓2倍的電壓400V， 因此， 對 于SSR1， 務(wù)必使用400V的SSR。  ■SSR的使用方法 ●散熱設(shè)計 ①SSR的發(fā)熱量 作為輸出半導(dǎo)體用于SSR的三端雙向可控硅開關(guān)、晶閘管、功 率晶體管， 即使在接通時， 半導(dǎo)體內(nèi)部仍有殘留電壓。這是輸 出接通電壓下降。為此， 流入負載電流時SSR會產(chǎn)生焦耳熱。 此時的發(fā)熱量Ｐ如下計算： 發(fā)熱量Ｐ （W）=輸出接通電壓下降（V）×通電電流（A） 例如， 使用G3NA-210B通負載電流8A的話為： P＝1.6V×8A＝12.8W 功率MOS FET在輸出半導(dǎo)體上使用的MOS FET繼電器， 不是殘 留電壓， 用ON電阻計算發(fā)熱量。 發(fā)熱量Ｐ （W） 如下計算： Ｐ （W） ＝負載電流2 （A） ×ON電阻（Ω） 用G3RZ負載電流為0.時， 為 P(W)＝0.52A×2.4Ω＝0.6W 電源MOS FET有根據(jù)溫度上升ON電阻的特性。因此， 通電中 ON電阻是變化的。負載電流為額定的80％以上時，簡易算法為 用ON電阻的1.5倍來計算。 P(W)＝12A×2.4Ω×1.5＝3.6W SSR一般到程度沒有散熱器也可以， 但超過的話就一定要有 散熱器。隨著負載電流的變大， 需要更大型的散熱器。與有接 點的繼電器相比10A以上含散熱器的尺寸差很顯著， 小型化的 特點會變得不利。 ②散熱器的選擇 另行安裝散熱器的SSR （G3NA、G3NE、G3PB （三相）等） 中備有標準散熱器， 請從商品樣本上選擇符合負載電流的標準 散熱器。 例如， G3NA-220B: Y92B-N100 G3NE-210T(L): Y92B-N50 G3PB-235B-3H-VD: Y92B-P200 使用市場上銷售的散熱器時， 請選用熱電阻小于本公司標準散 熱器的散熱器。 例如、Y92B-N100 的熱電阻值為 Y92B-N100的熱電阻值=1.631℃/W 如果散熱器的熱電阻值比該值更小（如1.5℃/W）， 則可在額 定的條件下使用G3NA-220B。 熱電阻值表示每單位熱量（W） 的溫度上升， 該值越小則散熱 性越好。 ③散熱板面積的計算方法 將另行安裝散熱器的SSR直接安裝在控制柜等框架上使用時， 必須注意下列事項。 ·將用于一般柜上的鐵材料作為散熱板使用時， 請盡量避免10A以上的連續(xù)通電。 這是因為， 與鋁材相比， 鐵的熱傳導(dǎo)率較低。熱傳導(dǎo)率（單位：W·m· ℃） 根據(jù)材料不同，如下所示。 鐵材料＝20～50 鋁材料＝150～220 推薦使用鋁板作為直接安裝SSR的散熱板。必要的散熱面積 請參見樣本中各機種的數(shù)據(jù)。 ·在SSR的安裝面（全部） 和散熱板之間， 請務(wù)必涂敷散熱用的硅酮潤滑脂 （東芝硅酮YG6260、信越硅酮G746等） 及熱傳導(dǎo)薄板。若僅將SSR安裝在散熱板上， 會留有空隙， 來自SSR的發(fā)熱不能*散熱， 可能會導(dǎo)致SSR的過熱破壞及熱老化。 ④控制柜的散熱設(shè)計 不僅SSR， 使用半導(dǎo)體的控制設(shè)備均會自我發(fā)熱。一旦環(huán)境溫 度上升， 半導(dǎo)體的故障率就會大幅增加， 若溫度上升10℃， 則 故障率會增加至2倍（阿倫紐斯模型） 因此， 要抑制控制柜內(nèi)的溫度上升， 很重要的一點是要確保控 制設(shè)備的長期可靠性。 控制柜內(nèi)存在著各種發(fā)熱設(shè)備， 因此必須考慮局部的溫度上 升。表示作為控制柜整體的散熱設(shè)計的思路。 假設(shè)固體墻兩側(cè)的高溫流體和低溫流體的溫度分別為th、tc，傳 熱面積為Ａ?xí)r， 通過固體墻移動的傳熱量Q可表示為下式。 Q=K(th—tc)A 這里的Ｋ為熱通過系數(shù)（W/m2℃） ,該方式也稱為熱通過的方 式。  對于控制柜發(fā)出的傳熱量， 若根據(jù)熱通過的公式， 控制柜的平均熱通過率K(W/m2℃)、 控制柜內(nèi)溫度Th （℃） 控制柜外溫度Tc （℃） 控制柜的表面積Ｓ(m2) 則控制柜發(fā)出的熱通過的傳熱量Q為 Q＝k×(Th—Tc)×S 因此， 控制柜內(nèi)的期望溫度 Th 控制柜風(fēng)的總發(fā)熱量 P1 （W） 所需冷卻能力 P2 （W） 則， 必要冷卻能力根據(jù)下列公式計算。 P2＝P1—k×(Th—Tc)×S 空氣中的一般固體墻自然對流時， 熱通過率k為4～12 （W/m2℃）。 為通常的控制柜（冷卻風(fēng)扇等*沒有時） 時， 若以4～6 （W/m2℃） 來計算， 以經(jīng)驗來判斷， 則與實際基本一致。 使用該值計算實際控制柜的必要冷卻能力， 如下所示。 例 · 控制柜內(nèi)期望設(shè)定溫度 40℃ · 控制柜外溫度 30℃ · 控制柜尺寸 寬2.5m×高2m×深0.5m的 自立型控制柜（底面部應(yīng)從表面積中除去） · SSR G3PA-240B 以30A連續(xù)使用20臺 · SSR以外的控制設(shè)備的總發(fā)熱量500W 控制柜內(nèi)總發(fā)熱量P1 P1＝輸出ON電壓下降1.6V×負載電流30A×20臺＋SSR以外的控制設(shè)備的總發(fā)熱量＝960W+500W＝1460W 控制柜發(fā)出的散熱量Q2 Q2＝熱通過率5×(40℃-30℃)×(2.5m×2m×2+0.5m×2m×2+2.5m×0.5m)=662.5W 因此， 所需冷卻能力P2為 P2＝1460-663＝797W 僅控制柜表面發(fā)出的散熱還不充分，必須采取將797W以上的熱 量排放至控制柜外的措施。 通常應(yīng)設(shè)置必要能力換氣用的風(fēng)扇， 但是。僅通過風(fēng)扇冷卻能 力仍不足時， 還應(yīng)設(shè)置控制柜用冷氣。控制柜用冷氣不僅能制 冷、還對防濕、防塵也很有效， 對長期使用控制柜是很有效 的。 軸流風(fēng)扇 歐姆龍制 R87B/F/T系列 控制柜用冷氣 APISTE制 ENC系列 ⑤冷卻裝置的種類 換氣用風(fēng)扇 用于通常的換氣冷卻。 本公司準備了R87F、R87T等的AC軸流風(fēng)扇系列商品。  熱轉(zhuǎn)換器 將控制柜內(nèi)的熱通過熱管排放的構(gòu)造， 可以隔離控制柜內(nèi)和柜 外， 因此也可在多灰塵多油污的地方使用。  控制柜用冷氣 可以實現(xiàn)zui高冷卻能力的同時， 通過隔離控制柜內(nèi)、柜外， 具有 防塵及除濕效果。  ■SSR的安裝方法 ●安裝到控制柜 若為密閉柜， 則SSR所產(chǎn)生的熱積聚在內(nèi)部， 由于SSR的通電能 力降低， 還會對其他的電子設(shè)備產(chǎn)生不好的影響。使用時請務(wù)必 在柜的上部和下部設(shè)置通風(fēng)用的孔。以下以G3PA的推薦例進行說 明。下述示例僅為標準， zui終使用時請執(zhí)行④項的「設(shè)置后的確 認」。     ④設(shè)置后的確認 上述條件是本公司已確認過的代表例。根據(jù)其使用環(huán)境也有不 同的情況， 需測定zui終通電中的環(huán)境溫度， 并請確認滿足各型 號所規(guī)定的「負載電流-環(huán)境溫度額定」。 環(huán)境溫度的測定條件 (1)控制柜內(nèi)的溫度作為zui高的通電條件， 請在飽和狀態(tài)下測定 環(huán)境溫度。 (2)環(huán)境溫度測定位置請參見圖1。若在測定100mm距離以內(nèi)有導(dǎo)管或其他設(shè)備時， 請參見圖2。另外， 無法測定側(cè)面溫度時， 請參見圖3。  (3)在柜內(nèi)2層以上安裝SSR時，請測定所有層的環(huán)境溫度，并以溫度zui高的地方為基準。 但是， 測定條件達不到上述要求時，請另外咨詢。
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