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皮爾茲pilz固態(tài)繼電器防護(hù)闡述
固態(tài)繼電器，是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。除了額定電流1—直接安裝在印刷線路板上的固態(tài)繼電器以外，其余都應(yīng)配置適當(dāng)?shù)纳崞?，而且固態(tài)繼電器底板與散熱器之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，兩者緊密接觸，需用螺絲擰緊。
為了讓固態(tài)繼電器在工作時(shí)能夠更好的工作，相關(guān)的技術(shù)專家們進(jìn)行了深度剖析，對(duì)此總結(jié)了關(guān)于保護(hù)固態(tài)繼電器的多種方法。
A、過流保護(hù)。固態(tài)繼電器是半導(dǎo)體功率器件，對(duì)溫度變化極為敏感，過流會(huì)使固態(tài)繼電器損壞，通常使用快速熔斷器。但要了解它的保護(hù)特性，知道其熔斷電流與時(shí)間的關(guān)系，正確選擇與固態(tài)繼電器標(biāo)稱電流相適應(yīng)的快熔。
B、加RC吸收回路。加RC回路不但有防止過電壓的作用，而且對(duì)改善dv/dt有好處。建議R為20—100Ω，功率為2—5W，C為0.1—0.47uf,耐壓為250—630v.固態(tài)繼電器標(biāo)稱電流小R取上限100Ω，C取下限0.1uf,反之，R取小值，C取大值。
C、過熱保護(hù)
固態(tài)繼電器過熱，特性下降，輕則失控重則造成嚴(yán)重?fù)p壞，建議在靠近固態(tài)繼電器底板處加裝溫控開關(guān)，溫控點(diǎn)在75到80℃.
D、在電感負(fù)載中串接電感L。在感應(yīng)負(fù)載里，通常因電流變化率di/dt高而使固態(tài)繼電器損壞。L電感量多大，這要根據(jù)體積大小和成本高低而定。
對(duì)此，在固態(tài)保護(hù)器起到更好的保護(hù)措施下，專家們還為人們固態(tài)繼電器對(duì)于型號(hào)規(guī)格的選擇疑惑做出解答。
固態(tài)保護(hù)器主要是選取適當(dāng)?shù)念~定電流的固態(tài)繼電器除特別說明以外，整流、可控等功率模塊亦然。根據(jù)不同的負(fù)載類型來選用固態(tài)繼電器的額定電流。阻性負(fù)載、感性負(fù)載和容性負(fù)載在剛起動(dòng)時(shí)瞬時(shí)電流較大。即使是純阻性，由于具有正溫度系數(shù)，冷態(tài)時(shí)電阻值較小，因而有較大的起動(dòng)電流。電爐剛接通時(shí)電流為穩(wěn)定時(shí)的1.3—1.4倍。白熾燈接通時(shí)電流為穩(wěn)態(tài)10倍。有些金屬鹵化物燈不但開啟時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10分鐘，而且有高達(dá)100倍穩(wěn)態(tài)時(shí)的脈沖電流。
異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為額定值的5—7倍，直流電機(jī)起動(dòng)電流還要大。不但如此，感性負(fù)載還具有較高的反電勢(shì)。這是一個(gè)不定值，隨L和di/dt的不同而不同。通常為電源電壓的1—2倍，這樣和電源電壓疊加。有高達(dá)三倍的電源電壓。
容性負(fù)載具有更大的危險(xiǎn)性，因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)，由于電容器兩端的電壓不能突變，電容器（負(fù)載）相當(dāng)于短路。這種負(fù)載在選型時(shí)更要特別注意。
需要特別指出的是，不要將固態(tài)繼電器的浪涌電流值作為選擇負(fù)載起動(dòng)電流的依據(jù)固態(tài)繼電器的浪涌電流值是以晶閘管浪涌電流為標(biāo)準(zhǔn)的。它的前提條件是半個(gè)（或一個(gè)）電源周波。即10或20ms。而前述啟動(dòng)過程，少則幾百毫秒、幾分鐘，多則高達(dá)10分鐘。這點(diǎn)務(wù)必敬請(qǐng)高度注意。
多元化的科技時(shí)代里，工業(yè)儀表儀器也隨科技的進(jìn)步，產(chǎn)品種類也是呈網(wǎng)狀分布，變得多元化。固態(tài)繼電器產(chǎn)品種類的復(fù)雜化與多元化，也使得人們?cè)谶x擇HAWE哈威固態(tài)繼電器的型號(hào)也是眼花繚亂，不知所措。于是，相關(guān)的技術(shù)專家們?yōu)榱耸构虘B(tài)繼電器能夠更好的發(fā)揮其作用，針對(duì)人們的這種疑惑做了無數(shù)次的試驗(yàn)，得出：
1.在選用小電流規(guī)格印刷電路板使用的固態(tài)繼電器時(shí)，因引線端子為高導(dǎo)熱材料制成,焊接時(shí)應(yīng)在溫度小于250℃、時(shí)間小于10S的條件下進(jìn)行，如考慮周圍溫度的原因，必要時(shí)可考慮降額使用，一般將負(fù)載電流控制在額定值的1/2以內(nèi)使用。
2.各種負(fù)載浪涌特性對(duì)固態(tài)繼電器的選擇
被控負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞,所以用戶在選用繼電器時(shí)應(yīng)對(duì)被控負(fù)載的浪涌特性進(jìn)行分析,然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個(gè)浪涌電流。
如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場(chǎng)合工作時(shí)，一般在選用時(shí)遵循上述原則，在低電壓要求信號(hào)失真小可選用采用場(chǎng)效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼器；如對(duì)交流阻性負(fù)載和多數(shù)感性負(fù)載，可選用過零型繼電器，這樣可延長(zhǎng)負(fù)載和繼電器壽命，也可減小自身的射頻干擾。如作為相位輸出控制時(shí)，應(yīng)選用隨機(jī)型固態(tài)繼電器。
3.使用環(huán)境溫度的影響
固態(tài)繼電器的負(fù)載能力受環(huán)境溫度和自身溫升的影響較大，在安裝使用過程中,應(yīng)保證其有良好的散熱條件，額定工作電流在10A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器，100A以上的產(chǎn)品應(yīng)配散熱器加風(fēng)扇強(qiáng)冷。在安裝時(shí)應(yīng)注意繼電器底部與散熱器的良好接觸，并考慮涂適量導(dǎo)熱硅脂以達(dá)到更好的散熱效果。
如繼電器長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下(40℃~80℃)時(shí)，用戶可根據(jù)廠家提供的大輸出電流與環(huán)境溫度曲線數(shù)據(jù)，考慮降額使用來保證正常工作。
4.過流、過壓保護(hù)措施
在繼電器使用時(shí)，因過流和負(fù)載短路會(huì)造成固態(tài)繼電器內(nèi)部輸出可控硅損壞,可考慮在控制回路中增加快速熔斷器和空氣開關(guān)予以保護(hù)型(選擇繼電器應(yīng)選擇產(chǎn)品輸出保護(hù),內(nèi)置壓敏電阻吸收回路和RC緩沖器,可吸收浪涌電壓和提高dv/dt耐量）；也可在繼電器輸出端并接RC吸收回路和壓敏電阻(MOV)來實(shí)現(xiàn)輸出保護(hù)。選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時(shí)可選用800V-900V壓敏電阻。
5.繼電器輸入回路信號(hào)
在使用時(shí)因輸入電壓過高或輸入電流過大超出其規(guī)定的額定參數(shù)時(shí),可考慮在輸入端串接分壓電阻或在輸入端口并接分流電阻,以使輸入信號(hào)不超過其額定參數(shù)值。
6在具體使用時(shí),控制信號(hào)和負(fù)載電源要求穩(wěn)定，波動(dòng)不應(yīng)大于10%，否則應(yīng)采取穩(wěn)壓措施。
7.在安裝使用時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離電磁干擾,射頻干擾源，以防繼電器誤動(dòng)失控。
8.固態(tài)繼電器開路且負(fù)載端有電壓時(shí),輸出端會(huì)有一定的漏電流，在使用或設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意。
9.固態(tài)繼電器失效更換時(shí),應(yīng)盡量選用原型號(hào)或技術(shù)參數(shù)*相同的產(chǎn)品，以便與原應(yīng)用線路匹配，保證系統(tǒng)的可靠工作。
負(fù)載與固態(tài)繼電器的選擇
固態(tài)繼電器對(duì)一般的負(fù)載應(yīng)是沒有問題的，但也必須考慮一些特殊的負(fù)載條件，以避免過大的沖擊電流和過電壓，對(duì)器件性能造成不必要的損壞。白熾燈、電爐等類的“冷阻”特性，造成開通瞬間的浪涌電流，超過額定工作電流值數(shù)倍。一般普通型固態(tài)繼電器，可按電流值的2/3選用。增強(qiáng)型固態(tài)繼電器，可按廠商提供的參數(shù)選用。在惡劣條件下的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，建議留有足夠的電壓、電流余量。
某些類型的燈，在燒斷瞬間會(huì)出現(xiàn)低阻抗。氣化和放電通道以及容性負(fù)載，如切換電容器組或電容器電源，會(huì)造成類似短路狀態(tài)?？稍诰€路中進(jìn)一步串聯(lián)電阻或電感，作為限流措施。電機(jī)的開啟和關(guān)閉，也會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流和電壓。中間繼電器、電磁閥吸合不可靠時(shí)引起的抖動(dòng)，以及電容換向式電機(jī)換向時(shí)，電容電壓和電源電壓的疊加會(huì)在固態(tài)繼電器兩端產(chǎn)生二倍電源的浪涌電壓。
控制變壓器初級(jí)時(shí)，也應(yīng)考慮次級(jí)線路上的瞬態(tài)電壓對(duì)初級(jí)的影響。此外，變壓器也有可能因?yàn)閮蓚€(gè)方向電流不對(duì)稱，造成飽和引起的浪涌電流異?，F(xiàn)象。上述情況，使固態(tài)繼電器在特殊負(fù)載的應(yīng)用，多少變得有點(diǎn)復(fù)雜。可行的辦法，就是通過示波器去測(cè)量可能引起的浪涌電流和電壓，從而選用合適的SSR和保護(hù)措施。
被控負(fù)載在接通瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，由于熱量來不及散發(fā)，很可能使SSR內(nèi)部可控硅損壞，所以用戶在選用繼電器時(shí)應(yīng)對(duì)被控負(fù)載的浪涌特性進(jìn)行分析，然后再選擇繼電器。使繼電器在保證穩(wěn)態(tài)工作前提下能夠承受這個(gè)浪涌電流，選擇時(shí)可參考表2各種負(fù)載時(shí)的降額系數(shù)（常溫下）。
如所選用的繼電器需在工作較頻繁、壽命以及可靠性要求較高的場(chǎng)合工作時(shí)，則應(yīng)在表2的基礎(chǔ)上再乘以0.6以確保工作可靠。
一般在選用時(shí)遵循上述原則，在低電壓要求信號(hào)失真小可選用采用場(chǎng)效應(yīng)管作輸出器件的直流固態(tài)繼電器；如對(duì)交流阻
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