وبلاگ

راهنمای جامع انتخاب بهترین رله SSR

بهمن 8, 1403
10 دقیقه
بهترین رله SSR

فهرست مطالب

رله‌های حالت جامد (SSR) تغذیه‌ دستگاه‌های الکتریکی را به روشی مشابه با یک سوئیچ الکترومکانیکی روشن یا خاموش می‌کنند. البته برخلاف سوئیچ‌های الکترومکانیکی که از طریق یک سری کنتاکت مکانیکی کار قطع و وصل را انجام می‌دهند، رله‌های SSR به صورت الکترونیکی سوئیچ می‌شوند. با استفاده از SSR، می‌توان دستگاه‌های با جریان بالا مانند چراغ‌ها یا لوازم خانگی را با سیگنال‌های جریان پایین، مانند یک سیگنال DC استاندارد از یک خروجی دیجیتال، کنترل کرد. معمولاً SSR‌ها با ولتاژ ۳ ولت یا بالاتر روشن می‌شوند. این ویژگی، آن‌ها را به گزینه ایده‌آلی برای خروجی تجهیزات دیجیتال، مانند PLC و دیگر کنترل‌کننده‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند.

انواع رله SSR
شکل ۱- انواع رله SSR

در دوره برق صنعتی ماهر نحوه استفاده از همه تجهیزات الکتریکی صنعتی از جمله رله SSR را به صورت عملی و مطابق با استانداردهای طراحی بین‌المللی فرا می‌گیرید.

مزایای استفاده از رله SSR

عملکرد SSR‌ها مانند رله‌های مکانیکی است و استفاده از آن‌ها مزایای زیر را به‌همراه دارد:

  • رله‌های SSR در حین کار، تداخل الکترومغناطیسی (EMI) کمتری نسبت به رله‌های مکانیکی تولید می‌کنند. این موضوع عمدتاً به دلیل عدم وجود پدیده‌ای به نام «قوس‌ کنتاکت‌ها» (Contact Arcing) است که فقط در رله‌های مکانیکی وجود دارد. کاهش تداخل، همچنین می‌تواند به این دلیل باشد که SSR‌ها از قطع و وصل کنتاکت‌ها برای سوئیچ کردن استفاده نمی‌کنند.
  • کنتاکت‌های سوئیچ یک رله مکانیکی در نهایت به دلیل جرقه ناشی از قوس‌زنی فرسوده می‌شوند. یک SSR در قیاس با رله مکانیکی عمر طولانی‌تری خواهد داشت؛ زیرا اجزای داخلی آن کاملاً دیجیتالی هستند. در صورت استفاده صحیح، رله‌های SSR می‌توانند میلیون‌ها بار قطع و وصل کنند.
  • رله‌های SSR سریع‌تر از رله‌های الکترومکانیکی قطع و وصل می‌شوند (۱ میلی‌ثانیه در مقایسه با ۱۰ میلی‌ثانیه).
  • رله‌های SSR در مقایسه با رله‌های الکترومکانیکی کمتر تحت تأثیر لرزش‌ها و تنش‌های مکانیکی قرار می‌گیرند.
  • از آن‌جایی که سوئیچ درون SSR یک سوئیچ مکانیکی نیست، مشکل «اثر بانس» (Contact Bounce) در آن‌ها وجود ندارد و بی‌صدا کار می‌کند.

با این حال،  SSR‌ها در مقایسه با رله‌های مکانیکی،گران‌تر هستند و گرمای بیشتری از خود ساطع می‌کنند.

یک نمونه رله SSR
شکل ۲- یک نمونه رله SSR

ورودی‌های کنترل SSR به صورت داخلی به یک LED متصل هستند که نور آن از طریق یک فاصله هوایی به سنسورهای نوری می‌تابد. سنسور نوری به ترانزیستوری متصل است که مانند یک کلید، مسیر جریان را باز و بسته می‌کنند. وجود این ترکیب که در شکل ۳ هم نشان داده شده باعث نوعی ایزولاسیون بین ورودی و خروجی شده و ایمنی را در SSR بالا می‌برد. هنگامی که ترانزیستور به حالت روشن (وصل) برود، جریان الکتریکی می‌تواند بین دو پل خروجی جاری شود. هنگامی که ترانزیستور خاموش (قطع) باشد، باعث قطع اتصال الکتریکی بار از منبع تغذیه می‌شود. ترکیب یک LED با سنسورهای نوری، «اُپتوکوپلر» (Optocoupler) نامیده می‌شود و چنان‌که اشاره شد، یک تکنیک رایج برای اتصال دو بخش از یک مدار بدون اتصال الکتریکی مستقیم است.

مدار داخلی رله SSR
شکل ۳- مدار داخلی رله SSR

برای آشنایی با انواع سوئیچ‌های الکترونیک قدرت می‌توانید مقاله زیر را بخوانید.

کاربرد کلی

کنترل یک SSR چندان پیچیده‌تر از روشن و خاموش کردن یک LED نیست و به سادگی می‌توانید آن را قطع و وصل کنید. توانایی یک SSR برای سوئیچ کردن یک بار الکتریکی بسیار شبیه به یک رله مکانیکی یا یک سوئیچ ساده است. با روشن و خاموش کردن خروجی دیجیتالی که رله را کنترل می‌کند، تعیین می‌کنید که آیا بار به منبع تغذیه خود متصل بشود یا نه. چالش اصلی، انتخاب نوع مناسب SSR برای کاربرد مورد نظر شماست. هیچ SSR مشخصی وجود ندارد که برای همه کاربردها مناسب باشد.

ایمنی

از آن‌جایی که رله‌ها جریان‌ها و ولتاژهای با دامنه بالا را سوئیچ می‌کنند، اقدامات ایمنی استاندارد برق باید اعمال شود. به هیچ عنوان هنگام روشن بودن رله، ترمینال‌ها را لمس نکنید. از SSR‌هایی که مجهز به یک پوشش پلاستیکی هستند، استفاده کنید. حتی زمانی که SSR خاموش است، مقدار بسیار کمی جریان از آن می‌گذرد.

هنگام قرار دادن رله در یک مدار، همیشه بهتر است آن را بین منبع تغذیه و بار قرار دهید؛ به‌ویژه زمانی که از ولتاژهای بالاتر استفاده می‌کنید. اگر رله به جای این‌کار بین بار و نول قرار گیرد، مدار به درستی کار خواهد کرد؛ اما در این حالت، حتی وقتی رله باز است، بار همچنان مستقیماً به منبع تغذیه متصل است. این امر می‌تواند ایمنی مدار را به خطر بیندازد، زیرا ممکن است فردی با این گمان که دستگاه خاموش است ترمینال‌های روی بار را لمس کند و دچار برق‌گرفتگی شود. اگر رله بین منبع تغذیه و بار قرار گیرد، خطر برق‌گرفتگی تنها در صورت لمس ترمینال زنده (فاز) روی رله وجود خواهد داشت. باز هم تأکید می‌شود که ترمینال‌های رله همیشه باید به‌درستی پوشانده شوند تا از خطر برق‌گرفتگی جلوگیری شود.

هنگامی که SSR دچار خرابی شود، اغلب به‌صورت دائمی در حالت بسته باقی می‌ماند؛ به این دلیل که وقتی ترانزیستور داخل SSR به دلیل جریان یا گرمای بیش از حد خراب می‌شود، معمولاً اتصال کوتاه می‌کند. یعنی تا زمانی که منبع تغذیه روشن باشد، بار همچنان برق خواهد داشت و ممکن است باعث ایجاد خطر آتش‌سوزی یا مشکلات ایمنی شود.

سیم‌بندی درست و نادرست رله SSR
شکل ۴- سیم‌بندی درست و نادرست رله SSR

نحوه انتخاب بهترین رله SSR مناسب

انتخاب‌ SSR مناسب برای کاربردهای مختلف طبق معیارهای مشخصی انجام می‌شود. در ادامه، نکاتی که در هنگام انتخاب SSR برای یک مدار الکتریکی، باید در نظر گرفت را معرفی می‌کنیم.

ولتاژ کاری

ابتدا مشخص کنید که نیاز به سوئیچ کردن ولتاژ AC دارید یا ولتاژ DC. شبکه برق و پریزهای برق، ولتاژ AC تأمین می‌کند، در حالی که باتری‌ها و بیشتر منابع تغذیه کوچک، برق DC به شما تحویل می‌دهند. در مرحله بعد، باید تعیین کنید که حداکثر ولتاژی که قصد سوئیچ کردن آن‌ها را دارید، چقدر است. اگر می‌خواهید برق DC را سوئیچ کنید (به‌ویژه اگر از باتری‌ برای تغذیه استفاده می‌کنید)، ولتاژ مورد نیاز را حداقل ۲۵٪ بیشتر از ولتاژ نامی باتری در نظر بگیرید. میزان نوسانات در برق AC بیشتر است؛ اما SSRهای AC برای تحمل این جهش‌ها (Surge) طراحی شده‌اند. دامنه ولتاژ AC در کشورهای مختلف متفاوت و معمولاً ۱۱۰ یا ۲۳۰ ولت است. اگر از تغذیه برق شبکه  استفاده می‌کنید، پیش از انتخاب رله SSR دامنه ولتاژ تغذیه AC را در نظر بگیرید.

جریان کاری

جریان کشیده‌شده توسط بار هنگام روشن شدن، بر اندازه SSR مورد نیاز و میزان گرمای آن در هنگام استفاده تأثیر می‌گذارد. اگر می‌دانید که بار به طور متوسط چقدر جریان می‌کشد، این همان چیزی است که ما آن را «جریان بار متوسط» می‌نامیم. اگر جریان متوسط را نمی‌دانید، اما توان نامی (وات) بار خود را می‌دانید، می‌توانید جریان بار متوسط را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنید:

متوسط جریان کاری = ولتاژ کاری ÷ توان موتور بر‌حسب وات

سپس، باید مشخص کنید بار شما هنگام روشن شدن، در لحظات اول چقدر جریان می‌کشد. بسیاری از بارها در لحظه روشن شدن، جریان اولیه بسیار بالایی نیاز دارند. این موضوع فشار قابل توجهی بر روی قطعات الکترونیکی داخل SSR وارد می‌کند. همان‌طور که برای حرکت دادن یک جسم سنگین از حالت سکون نیروی زیادی لازم است، برای راه‌اندازی یک فن یا لامپ رشته‌ای نیز در ابتدا جریان زیادی نیاز است. اندازه‌گیری خود جریان راه‌اندازی بسیار دشوار است؛ بنابراین، برای محاسبه این جریان از یک ضریب بر اساس نوع دستگاه مصرف‌کننده استفاده می‌شود. جریان راه‌اندازی به عنوان جریان هجومی (Inrush Current) نیز شناخته می‌شود.

کاربرد

ضریب

لامپ‌های رشته‌ای

۶

موتور

۶

LED

۱

دستگاه‌های الکترونیکی پیچیده

۶

لامپ‌های فلورسنت

۱۰

ترانس‌ها

۲۰

هیتر (المنت)

۱

جدول ۱- ضرایب محاسبه جریان راه‌اندازی برای وسایل الکتریکی مختلف

متوسط جریان بار خود را در ضریب مربوط به نوع دستگاه ضرب کنید تا جریان راه‌اندازی محاسبه شود.

نوع بار (سلفی و مقاومتی)

اگر بار سلفی (القایی) باشد، باید یک رله وصل سریع (Random Turn-on) انتخاب کنید. اگر بار شما مقاومتی باشد، یک رله گذر از صفر (Zero-cross Turn-on) انتخاب کنید.

بارهای الکتریکی که در آن‌ها از موتور الکتریکی یا ترانس استفاده شده است، بارهای سلفی هستند. بعضی وسایل الکتریکی مانند سشوار و توستر که دارای المنت هستند یا حتی لامپ‌های رشته‌ای که انرژی الکتریکی را به نور و گرما تبدیل می‌کنند، با وجود داشتن سیم‌پیچ بیشتر خاصیت مقاومتی دارند. حلقه‌های سیم‌پیچ در این بارها بسیار کمتر از بارهای سلفی است. به‌طورکلی، هیچ باری کاملاً مقاومتی نیست؛ اما خاصیت سلفی بار باید خیلی زیاد باشد تا بتواند در عملکرد رله SSR اختلال ایجاد کند.

SSR‌ها به دو صورت طراحی می‌شوند: یا بلافاصله پس از فرمان، روشن می‌شوند (Random Turn-on) یا تا «تناوب بعدی» که ولتاژ از سطح صفر می‌گذرد، صبر می‌کنند (Zero-cross Turn-on). رله‌های SSR گذر از صفر هنگام روشن‌شدن، «نویز» الکترومغناطیسی کمتری ایجاد می‌کنند. این رله‌ها بهترین گزینه برای بارهای مقاومتی هستند، ولی قادر به خاموش‌کردن برخی بارهای سلفی نیستند. تشخیص اینکه کدام بارهای سلفی باعث ایجاد مشکل می‌شوند، بسیار دشوار است و در حوصله این بحث نمی‌گنجد. اگر بار شما سلفی است، توصیه می‌کنیم SSRهای (Random Turn-on) را استفاده کنید.

تفاوت عملکرد رله Random و رله Zero-crossing
شکل ۵- تفاوت عملکرد رله Random و رله Zero-crossing

نمودارهای شکل ۵ تفاوت بین عبور از صفر (Zero-crossing) و دلخواه (Random) را نشان می‌دهد. خط آبی نشان‌دهنده ولتاژ متناوب یک بار است و مناطق سایه‌دار نشان‌دهنده بخش‌هایی هستند که رله روشن شده و اجازه عبور جریان را می‌دهد. همان‌طور که مشاهده می‌کنید، SSR دلخواه (Random) بلافاصله پس از فعال‌شدن باز می‌شود، در حالی که SSR عبور از صفر تا زمانی که ولتاژ از صفر عبور کند، صبر می‌کند و سپس باز می‌شود.

کاربرد

نوع بار

لامپ‌های رشته‌ای

مقاومتی

لامپ‌های فلورسنت

سلفی/ مقاومتی*

موتورها

سلفی

ترانس‌ها

سلفی

هیتر (المنت)

مقاومتی

کامپیوترها / وسایل الکترونیکی

مقاومتی

منابع تغذیه DC و AC (از نوع ترانس‌دار)

سلفی

منابع تغذیه DC و AC (از نوع سوئیچینگ الکترونیکی)

مقاومتی

جدول ۲- نوع بار وسایل الکتریکی مختلف

* لامپ‌های فلورسنت قدیمی از نوع «بالاست مغناطیسی» ممکن است سلفی باشند و مدل‌های جدیدتر مقاومتی هستند.

انتخاب بهترین رله SSR برای برق AC

حالا که ولتاژ کاری، جریان متوسط و جریان هجومی و نوع بار خود (سلفی یا مقاومتی) را تعیین کرده‌اید، می‌توانید یک لیست کوتاه از رله‌هایی تهیه کنید که:

  • حداکثر ولتاژ بار آن‌ها بیشتر یا مساوی ولتاژ کاری مدار باشد.
  • حداکثر جریان هجومی آن‌ها بیشتر یا مساوی جریان هجومی مدار باشد.
  • نوع بار الکتریکی با انتخابی که برای روشن‌شدن (Random یا Zero-cross) کرده‌اید، مطابقت داشته باشد.

در این مرحله، شما می‌دانید کدام SSR برای کاربرد مورد نظرتان مناسب‌ است. اگر به جای روشن/خاموش کردن ساده بار، می‌خواهید توان آن را به تدریج کم و زیاد کنید، می‌توانید از SSR مجهز به کنترل تناسبی (Proportional Control SSR) استفاده کنید. این SSR‌ها قادرند توان متوسط تحویلی به بار را به تدریج و متناسب با شدت سیگنال ورودی کاهش دهند.

حفاظت SSR جریان متناوب (AC)

برخی SSR‌های AC همراه با یک قطعه دیسکی شکل با دو‌پایه عرضه می‌شوند. این قطعه یک وریستور اکسید-فلزی (Metal-oxide Varistor/MOV) است و باید در سر ترمینال‌های بار SSR (ترمینال‌های بزرگ‌تر) نصب شود. MOV‌ها از رایج‌ترین حفاظت‌های ضد نوسان برق هستند. این المان یک قطعه ارزان‌قیمت است که اسپایک‌های ولتاژ بالا را جذب می‌کند. اسپایک‌های ولتاژ بالا توسط بارهای سلفی هنگام خاموش‌شدن ایجاد می‌شوند و همچنین به‌طور مکرر در شبکه برق، هنگام کارکرد دستگاه‌های مجاور رخ می‌دهند. حتی اگر بار شما مقاومتی هم باشد، توصیه می‌شود از MOV برای محافظت از SSR استفاده کنید.

انواع وریستور برای نصب در ترمینال SSR
شکل ۶ : انواع وریستور برای نصب در ترمینال SSR

تطبیق مشخصات فنی MOV با SSR کار آسانی نیست به همین دلیل برخی تولیدکنندگان یک MOV را همراه با SSR به شما ارائه می‌دهند. اگر MOV برای اسپایک ولتاژ خیلی پایین انتخاب شود، به سرعت فرسوده می‌شود. اگر برای اسپایک ولتاژ خیلی بالا انتخاب شود، به‌طور کافی از SSR حفاظت نمی‌کند. برای تعادل بین محافظت SSR و عمر MOV، باید از SSRهای ساخته‌شده برای ۲۴۰ ولت AC در کاربردهای ۱۲۰ ولت AC و از SSRهای ساخته‌شده برای ۴۸۰ ولت AC در کاربردهای ۲۴۰ ولت AC استفاده شود.

MOV‌ها به مرور زمان، نسبت به اسپایک‌های ولتاژ عادی حساس‌تر شده و سریع‌تر فرسوده می‌شوند. وقتی کاملاً از کار بیفتند، اتصال کوتاه شده و ممکن است خطر آتش‌سوزی ایجاد کنند. MOV همراه SSR دارای یک فیوز داخلی است که در صورت اتصال کوتاه شدن MOV، آن را غیرفعال می‌کند. برای ایمنی بیشتر، توصیه می‌شود از نصب رله SSR در نزدیکی مواد قابل اشتعال خودداری کنید.

در مقاله زیر می‌توانید با انواع کلید‌های برق صنعتی آشنا شوید.

SSR کنترل تناسبی

رله‌های کنترل تناسبی (که اغلب «رله‌های کنترل» نامیده می‌شوند) SSR‌هایی هستند که می‌توانید از آن‌ها برای کنترل میزان توان تحویلی به بار استفاده کنید. SSR کنترل تناسبی به جای کاهش ولتاژ یا محدود کردن جریان که راه‌حل‌های بسیار پرهزینه‌ای هستند، با روشن/خاموش کردن سریع بار و تحویل توان کامل در پالس‌های کوتاه، توان را تنظیم می‌کند.

یک نمونه رله SSR کنترل تناسبی
شکل ۷- یک نمونه رله SSR کنترل تناسبی
بهترین رله ssr
مدار رله SSR جریان متناوب (AC) به همراه وریستور (MOV)

برای مطالعه بیشتر در رابطه با رله SSR چیست؟ (عملکرد، انواع و مزایا) مقاله زیر را مطالعه کنید

انتخاب بهترین رله SSR برای برق DC

حالا که ولتاژ کاری، جریان متوسط و جریان راه‌اندازی خود را مشخص کرده‌اید، می‌توانید یک لیست کوتاه از رله‌ها تهیه کنید که:

  • حداکثر ولتاژ بار آن‌ها بیشتر یا مساوی ولتاژ کاری شما باشد.
  • حداکثر جریان هجومی آن‌ها بیشتر یا مساوی جریان راه‌اندازی مورد نیاز باشد.
  • حداکثر جریان متوسط آن‌ها بیشتر یا مساوی جریان متوسط مورد نیاز باشد.

حالا مقدار حداکثر جریان بار بدون هیت‌سینک را برای SSRهای موجود در لیست خود با جریان متوسط بار خود مقایسه کنید. اگر جریان متوسط بار شما بیشتر باشد، ممکن است برای خنک کردن SSR به هیت‌سینک نیاز داشته باشید.

رله SSR به همراه هیت‌سینک
شکل ۹- رله SSR به همراه هیت‌سینک

حفاظت DC SSR

SSR‌های DC همراه با یک دیود عرضه می‌شوند. این دیود باید به شکل موازی با بار الکتریکی نصب شود، به طوری که کاتد آن به سمت ترمینال مثبت منبع تغذیه قرار گیرد (مطابق شکل ۱۰).

سیم‌بندی مدار DC SSR به‌همراه دیود محافظ
شکل ۱۰- سیم‌بندی مدار DC SSR به‌همراه دیود محافظ

اگر دیود به صورت معکوس نصب شود، به محض روشن شدن SSR، بار اتصال کوتاه خواهد شد و احتمالاً دیود، SSR یا منبع تغذیه شما آسیب خواهد دید. همیشه استفاده از یک فیوز برای محافظت از منبع تغذیه ایده خوبی است. می‌توانید فیوز را بین ترمینال مثبت منبع تغذیه و ترمینال مثبت سمت بار SSR قرار دهید.

این دیود از SSR در برابر جریان‌های باقی‌مانده قوی پس از خاموش شدن SSR محافظت می‌کند. هنگامی که بار شما در حال کار است، سیم‌پیچ‌ها میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌کنند. هر بار الکتریکی مقداری خاصیت القایی دارد، و هنگامی که SSR خاموش می‌شود، میدان‌های مغناطیسی جریان را به سمت SSR که اکنون باز است هدایت می‌کنند و به راحتی به آن آسیب می‌زنند. دیود به این جریان‌ها اجازه می‌دهد تا در بار گردش کنند و انرژی خود را از دست بدهند.

ایزولاسیون الکتریکی موجود در SSRهای DC به آن‌ها این امکان را می‌دهد که مانند یک سوئیچ در مدار قرار گیرند. از آن‌جایی که این قطعه ایزوله است، نیازی نیست نگران اتصال زمین یا آفست ولتاژ باشید.

در مورد SSRهای DC، همیشه مطمئن شوید که ترمینال مثبت بار (که با علامت + مشخص شده است) به سمت ترمینال مثبت منبع تغذیه قرار گیرد. اگر ترمینال‌های بار جابه‌جا باشند، بار بلافاصله روشن خواهد شد. درون SSR یک دیود وجود دارد که در صورت اتصال نادرست SSR، اجازه می‌دهد جریان به راحتی از آن عبور کند. این ویژگی به این دلیل طراحی شده است که اگر چنین اشتباهی در سیم‌کشی رخ دهد، ترانزیستور داخل SSR DC نسوزد.

SSR DC را می‌توان در هر دو طرف بار نصب کرد و به درستی کار خواهد کرد؛ اما نصب SSR بین منبع تغذیه و بار یک مزیت دارد. اگر بار مستقیماً به منبع تغذیه متصل باشد، حتی در زمانی که در حال کار نیست، همیشه یک ولتاژ بالقوه خطرناک روی آن وجود خواهد داشت.

استفاده از دیود محافظ در کنار رله SSR

شکل‌های ۱۱ نمونه ای از نحوه استقرار SSR در یک مدار الکتریکی را نشان می‌دهد. برای بارهای القایی که ذاتاً مایل به ادامه جریان هستند و نمی‌توان جریان مدار آنها را ناگهان قطع کرد، گاهی از یک دیود بای‌پس به صورت موازی با بار استفاده می‌کنند. این حالت در شکل ۱۲ آمده است. مسیر بای‌پس توسط اسن دیود فراهم می‌شود. 

یک نمونه مدار رله SSR
شکل ۱۱- یک نمونه مدار رله SSR
یک نمونه مدار رله SSR به همراه دیود محافظ
شکل ۱۲- یک نمونه مدار رله SSR به همراه دیود محافظ

استفاده از هیت‌سینک برای SSR

SSR‌ها در صورتی قابلیت اطمینان و طول عمر بالا خواهند داشت که خنک نگه داشته شوند. البته خنک بودن نسبی است؛ اما یک قاعده کلی این است که دمای پایه فلزی SSR در کمتر از ۸۵ درجه سانتیگراد (۱۸۵ درجه فارنهایت) نگه داشته شود. برای اندازه‌گیری دقیق دمای پایه فلزی می‌توان از یک ترموکوپل استفاده کرد.

گرمای بیش از حد معمولاً ناشی از جریان زیاد و خنک‌سازی ناکافی است. همچنین، روشن و خاموش کردن مکرر رله می‌تواند گرمای زیادی ایجاد کند. اگر قرار است رله برای بازه‌های زمانی کوتاه روشن بماند، ممکن است به هیت‌سینک بزرگ نیاز نداشته باشید.

قبل از خرید هیت‌سینک، چک کنید که آیا واقعاً به آن نیاز دارید یا خیر. اگر در دمای اتاق از SSR‌ استفاده می‌کنید و جریان متوسط شما کمتر از مشخصات حداکثر جریان بار بدون هیت‌سینک SSR است، به هیت‌سینک نیاز ندارید. همچنین، اگر پروژه شما روی یک شاسی فلزی نصب شده است که SSR می‌تواند به آن پیچ شود، می‌توانید از آن به عنوان هیت‌سینک استفاده کنید.

هر SSR که قابلیت به‌کارگیری هیت‌سینک داشته باشد، شامل مشخصاتی است که نشان می‌دهد با هر اندازه هیت‌سینک، چه مقدار جریان را می‌تواند سوئیچ کند. این مشخصات بر اساس فرض جریان هوای روی هیت‌سینک و دمای هوای محیط (دمای اتاق) ارائه شده است. 

سیم‌بندی SSR بلوکی (Hockey puck)

هنگام سیم‌کشی بار خود به SSR، سیم به صورت ساعتگرد دور ترمینال حلقه می‌شود، به طوری که وقتی پیچ سفت می‌شود، سیم محکم‌تر گردد. توصیه می‌شود از سیم‌هایی با سایز حداکثر ۱۰ استفاده کنید برای سیم‌های بزرگتر می‌توانید از کابلشو استفاده کنید. کابلشو زیر پیچ SSR قرار گرفته و سیم به آن متصل می‌شود.

شل بودن اتصال سیم می‌توانند گرمای زیادی ایجاد کند. هنگام بستن سیم‌های بار، از پیچ‌گوشتی مناسب استفاده کنید تا مطمئن شوید که پیچ‌ها به اندازه کافی محکم بسته شده‌اند.

در مقاله زیر ضمن آشنایی با نحوه کاربرد SSR در کنترل دمای اکسترودر با نحوه عملکرد و اجزای اکسترودر به عنوان یک ماشین پرکاربرد در صنعت آشنا شوید.

نکات تکمیلی

  • SSRهای AC (که اغلب برای ولتاژ تغذیه اصلی استفاده می‌شوند) نمی‌توانند جریان DC را سوئیچ کنند و با جریان DC دائماً روشن می‌مانند. SSRهای AC در هر سیکل تناوب دو بار با عبور سیگنال از ولتاژ صفر، به طور لحظه‌ای صفر می‌شوند. در ایران که فرکانس برق AC برابر با ۵۰ هرتز است، SSRها در هر ثانیه ۱۲۰ بار خاموش می‌شوند (SSR تنها در صورتی خاموش باقی می‌ماند که سیگنال کنترل در وضعیت خاموش (Off/Low) باشد). اگر از SSR‌های AC برای سوئیچ جریان DC به کار روند، مدار به طور مداوم وصل خواهد بود و بار خاموش نخواهد شد؛ حتی زمانی که سیگنال کنترل SSR در حالت خاموش باشد.

 

  • SSR‌های AC هر بار که جریان بار به صفر می‌رسد، به طور خودکار خاموش می‌شو‌د. اگر سیگنال کنترل در وضعیت روشن (On/High) باشد، SSR تقریباً بلافاصله دوباره روشن می‌شود. یک SSR AC در واقع، مقداری جریان بسیار کم و غیر‌صفر دارد که آن را به عنوان «صفر» در نظر می‌گیرد. این مشخصه معمولاً در برگه مشخصات فنی SSR با عنوان «حداقل جریان بار» (Minimum Load Current) ذکر می‌شود. اگر بار به جریانی کمتر از این حداقل نیاز داشته باشد، SSR یا اصلاً روشن نمی‌شود، یا به‌شکل مطمئنی کار نمی‌کند. ساده‌ترین راه‌حل برای این مشکل، اتصال یک بار دیگر به صورت موازی با بار اول است تا جریان مورد نیاز بار افزایش یابد.

 

  • تولیدکنندگان ‌SSRها یک مدار ساده به نام «اسنابر» (Snubber) درون SSRهای AC تعبیه کرده‌اند که موازی با ترمینال‌های بار قرار می‌گیرد. اسنابر تغییرات بسیار سریع الکتریکی که در حالت عادی ممکن است باعث روشن شدن تصادفی SSR AC شوند را جذب می‌کند. هنگامی که SSR AC روشن است، اختلاف ولتاژ کمی بین ترمینال‌ها وجود دارد؛ بنابراین، اسنابر تأثیر بسیار کمی دارد. اما وقتی SSR AC خاموش است، اسنابر به طور فعال از SSR محافظت می‌کند.

 

  • SSR‌های AC در ساختار خود از ترانزیستورهای BJT استفاده می‌کند این ترانزیستورها فن‌آوری قدیمی دارند و در مدارهای دیجیتال مدرن با ترانزیستورهای CMOS جایگزین شده‌اند. با این حال، ترانزیستورهای BJT هنوز هم برای مدیریت ولتاژهای بالا مناسب هستند. ترانزیستورهای BJT و ترانزیستورهای پیچیده‌تری که از آن‌ها ساخته می‌شوند، هنگام عبور جریان، یک ولتاژ ثابت مصرف می‌کنند. مجموعه ترانزیستورهای داخل SSR حدود ۱.۷ ولت مصرف می‌کنند؛ بنابراین، در یک سیستم ۱۲۰ ولت AC، حدود ۱.۵٪ انرژی صرف SSR می‌شود. این انرژی به صورت گرما درون SSR تبدیل شده و گرمای ناشی از این ترانزیستورها به‌کارگیری هیت‌سینک برای SSR‌ها را ضروری می‌کند.

 

  • SSR‌ها و به طور کلی نیمه‌هادی‌ها، معمولاً هنگام خراب شدن اتصال کوتاه می‌شوند. اتصال کوتاه به این معنی است که بخش‌های داخلی مدار آسیب دیده‌اند و جریان می‌تواند به راحتی از آن‌ها عبور کند. این یعنی بار احتمالاً تا زمانی که منبع تغذیه را قطع کنید، به طور دائم روشن خواهد ماند. بنابراین، مطمئن شوید که این موضوع باعث ایجاد خطر ایمنی نشود. به عنوان مثال، بخاری‌های سونا یک سیستم خاموشی مکانیکی ساده دارند که با حرارت فعال می‌شود تا در صورت خرابی مدار کنترلی الکترونیکی، از آن‌ها محافظت کند.

 

  • SSRهای DC از ترانزیستورهای MOSFET استفاده می‌کنند. MOSFETها ولتاژ ثابتی مصرف نمی‌کنند؛ بلکه وقتی روشن می‌شوند، به عنوان یک مقاومت بسیار کوچک در برابر جریان عمل می‌کنند. در جریان‌های کم، این مقاومت بسیار ناچیز است و توان بسیار کمی هدر می‌رود؛ از این رو، بازدهی بالایی دارند و اغلب به هیت‌سینک نیاز ندارند. اما با افزایش جریان، این بازدهی کاهش می‌یابد به طوری که با دو برابر شدن جریان، تولید گرما چهار برابر می‌شود.

 

  • به طور معمول، یک MOSFET فقط می‌تواند جریان را در یک جهت مسدود کند به محض اینکه ولتاژ معکوس شود، جریان از طریق دیودی که به موازات MOSFET قرار دارد، عبور می‌کند. اگر از MOSFET برای سوئیچ کردن AC استفاده شود، بار نصف زمانی که باید، روشن خواهد بود. یک راه‌حل رایج استفاده از دو MOSFET به صورت پشت به پشت است که در ساخت SSR از این روش استفاده می‌شود.

جمع‌بندی

رله‌ SSR یکی از تجهیزات پرکاربرد در مدارهای برق صنعتی است. از SSR برای قطع و وصل جریان برق استفاده می‌شود و سرعت قطع و وصل آن از رله‌های الکترومکانیکی بسیار بیشتر است. برای انتخاب رله SSR مناسب باید انواع و معیارهای فنی آن را بشناسید. در این مقاله، مکانیزم عملکرد SSR و کاربردهای مختلف آن را به اختصار توضیح دادیم و نکات فنی لازم برای انتخاب یک رله SSR مناسب را مطرح کردیم. 

اشتراک گذاری
امین عباسی
مقالات مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اشتراک گذاری
سبد خرید
ورود

هنوز حساب کاربری ندارید؟

برای دیدن نوشته هایی که دنبال آن هستید تایپ کنید.