Halbleiterrelais (SSRs) werden zunehmend in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter Kunststoffe, Verpackungen, Lebensmittel und Getränke, HVAC, Halbleiter, erneuerbare und traditionelle Energien, Öl und Gas, Transport, Druck, Labore, Brennöfen, Beleuchtung, Medizin und Bewegungssteuerung. SSRs werden oft als Ersatz für elektromagnetische Relais (EMRs) verwendet, da sie keine beweglichen Teile haben und eine lange Lebensdauer haben. Darüber hinaus unterliegen sie keiner Kontakterosion und elektrischen Störungen aufgrund von Lichtbögen auf der Kontaktoberfläche.
Aufgrund der vielfältigen Konfigurationen von Halbleiterrelais, die verschiedene Arten von Lasten unterstützen können, müssen Entwickler wissen, wie sie Halbleiterrelais entsprechend ihrem Verwendungszweck auswählen. Dies zeigt sich besonders deutlich bei industriellen Anwendungen wie der Steuerung induktiver Lasten wie Motoren, Wasserpumpen und Lüftern, die andere Arten von Relais erfordern als Heizungs- und Beleuchtungsanwendungen, da es sich um ohmsche Lasten handelt.
In diesem Artikel wird kurz erläutert, warum SSR eine ausgezeichnete Wahl für die Industrie- und Fabrikautomation ist. Anschließend wurden am Beispiel der Geräte von Carlo Gavazzi der Zweck, die Eigenschaften und die Auswahl dieser Geräte für Anwendungen vorgestellt.
Warum SSR verwenden?
Industrie- und Fabrikautomatisierungssysteme erfordern Schaltanlagen mit den folgenden Eigenschaften, um die Anforderungen zu erfüllen: niedrige Kosten, hohe Zuverlässigkeit, schnelle Betätigungszeit und keine Kontaktvibrationen oder Lichtbögen, minimale elektromagnetische Störungen (EMI), Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen Umgebungen und hohe Beständigkeit gegenüber mechanischen Stößen und Vibrationen. SSR verwendet Halbleiterbauelemente, um den Anker und die Kontakte mechanischer Relais bei Schaltvorgängen zu ersetzen und so diese Anforderungen zu erfüllen. Aufgrund seiner vollständig geschlossenen Beschaffenheit weist SSR außerdem die Eigenschaften Schockfestigkeit, Vibrationsfestigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, chemische Korrosionsbeständigkeit und Staubbeständigkeit auf. Daher verfügt das Gerät über eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit.
Daher ist es bei der Auswahl eines Halbleiterrelais für eine Anwendung erforderlich, die gesteuerte Last und die grundlegenden Eigenschaften des Halbleiterrelais zu verstehen, um die Anwendungsanforderungen mit den Relaisspezifikationen in Einklang zu bringen.
SSR-Steuerung und Lastspezifikationen
SSR kann mit AC- oder DC-Steuerspannung gesteuert werden. Gleichstromsteuerungen verwenden Niederspannung, typischerweise 4 V bis 32 V. Sie können auch 4 mA bis 20 mA Stromschleifen oder 1 VDC bis 10 VDC Analogeingänge verwenden. Der für die Kommunikationssteuerung verwendete Spannungsbereich beträgt 24 VAC bis 275 VAC.
SSR-Lasten können Wechselstrom oder Gleichstrom sein. Die maximale AC-Lastspannung des SSR beträgt bis zu 690 VAC bei einem Nennwechselstrom von 125 A. Der DC-Nennwert beträgt 500 VDC und 100 A.
Elektrischer Lasttyp
Elektrische Verbraucher werden nach ihren wichtigsten elektrischen Eigenschaften klassifiziert. Motoren, Lüfter und Pumpen sind alle induktive Lasten. Laststrom und Spannung sind nicht synchronisiert und der Strom hinkt der Spannung hinterher. Induktive Lasten wirken Änderungen ihres Laststroms entgegen, indem sie ein Gegenspannungspotential erzeugen, das als elektromotorische Gegenkraft (EMF) bezeichnet wird. Halbleiterrelais, die mit induktiven Lasten verwendet werden, müssen diesen Spannungen standhalten.
Geräte wie Heizungen, Öfen, Elektroherde, Trockner und Beleuchtungskörper gehören zu den ohmschen Lasten. Spannung und Strom ohmscher Lasten sind phasengleich.
Kapazitive Lasten können Änderungen der Lastspannung standhalten. Strom und Spannung in kapazitiven Lasten sind nicht synchronisiert, wobei der Strom der Spannung vorauseilt. Die meisten Schaltnetzteile und einige medizinische Geräte (z. B. Defibrillatoren) verfügen über kapazitive Lasten. Wenn an eine kapazitive Last zum ersten Mal Spannung angelegt wird, ist ihre Impedanz sehr niedrig, was zu einem großen Stoßstrom führt.
Die Eigenschaften jeder Last bestimmen den Typ des SSR, der zur Steuerung der Last erforderlich ist.