Rơ le trạng thái rắn (SSR) là một thay thế cho các công tắc điện từ như rơ le. Chúng đã được giới thiệu để giảm thiểu những nhược điểm vốn có của rơle tiếp điểm đa năng (rơle điện từ).
SSR có sẵn cho cả hệ thống DC và AC.
Dựa trên loại chuyển mạch đầu ra, có hai loại SSR chính, không qua, và băng qua ngẫu nhiên. Trong bài viết này, chúng ta hãy thảo luận về rơle trạng thái rắn không vượt qua để hiểu hoạt động của chúng và cách sử dụng chúng.
Rơ le trạng thái rắn không vượt qua là gì?
SSR giao nhau bằng không là SSR để điều khiển thiết bị xoay chiều bật khi điện áp tải gần hoặc bằng không. Giống như mọi SSR khác, SSR không giao nhau cũng không có bất kỳ tiếp điểm cơ học nào và hoàn toàn được xây dựng xung quanh các linh kiện bán dẫn.
Trước khi đi sâu vào chi tiết, chúng ta hãy thảo luận về những gì không qua nghĩa là gì và tại sao nó lại quan trọng đối với một số tải nhất định.
Tầm quan trọng của Zero-Crossing
Trong các ứng dụng thực tế như môi trường công nghiệp, chúng ta bắt gặp hai loại tải chính: điện trở và quy nạp. Thiết bị có cuộn dây như động cơ và máy biến áp là tải cảm và các thiết bị như lò sưởi, bóng đèn sợi đốt là điện trở.
Vì chúng tôi đang chuyển đổi nguồn AC, không có gì đảm bảo rằng công tắc sẽ bật ở điểm nào của dạng sóng. Do đó điện áp tải có thể từ 0V đến 345V cực đại đối với hệ thống 230V khi được bật nguồn.
Thời điểm này có thể gây ra sự cố trong thiết bị được cấp nguồn. Ví dụ, tải điện trở như lò sưởi được ưu tiên cung cấp với 0V và tăng dần để giảm nguy cơ làm hỏng bộ phận làm nóng.
Nếu không, xâm nhập hiện tại có thể đốt cháy phần tử. Vì điện áp là AC, chúng ta chỉ cần điều khiển chính xác điểm mà công tắc bật.
Điểm tại đó dạng sóng hình sin AC ở 0V (nơi dạng sóng thay đổi hướng) được gọi là điểm giao nhau bằng không. Và đây là thời điểm hoàn hảo để bật thiết bị.
Chức năng SSR không vượt qua
Khi tín hiệu điều khiển được áp dụng, đầu ra không được bật ngay lập tức.
Thay vào đó, nó quan sát dạng sóng và đợi nửa chu kỳ hiện tại hoàn thành. Khi nửa chu kỳ hiện tại hoàn thành và điện áp đạt đến 0V (điểm vượt XNUMX), đầu ra được nối với tải.
Điều này cho phép tải tuân theo dạng sóng điện áp. Nếu tải là bóng đèn sợi đốt thì hiệu điện thế tải tăng dần từ 0V cho phép dây tóc nóng lên và tăng điện trở. Điều này đảm bảo tuổi thọ sử dụng được lâu hơn của bóng đèn.
Sự khác biệt giữa Zero Cross và Random Cross là gì?
Khi tín hiệu điều khiển được áp dụng, các thiết bị giao nhau không đợi nửa chu kỳ hiện tại hoàn thành trước khi bật đầu ra. Điều này luôn đảm bảo rằng tải nhận được một dạng sóng hình sin sạch để làm việc.
Các thiết bị chéo ngẫu nhiên được bật ngay lập tức. Điều này có thể khiến dòng điện cực lớn chạy vào thiết bị và có thể gây hư hỏng cho chúng. Nếu thiết bị đang được điều khiển nhạy cảm với các xung điện áp cao, việc chuyển đổi chéo ngẫu nhiên có thể làm hỏng chúng rất dễ dàng.
Ngoài ra, thiết bị chéo XNUMX không tắt ngay lập tức khi tín hiệu điều khiển bị loại bỏ. Tương tự như khi bật, chúng vẫn dẫn điện cho đến khi hoàn tất nửa chu kỳ hiện tại.
Rơle không chéo so với Rơle không chéo
Ngoài sự khác biệt cơ bản của chúng về thời gian chuyển mạch, rơle giao nhau không và không giao nhau gần như giống hệt nhau. Rơ le không giao nhau có một vài thành phần bổ sung trong mạch của chúng để cho phép phát hiện giao cắt không.
Rơle chéo không thích hợp hơn để chuyển mạch điện trở trong khi rơle chéo ngẫu nhiên là rơle thích hợp nhất để điều khiển tải cảm ứng như động cơ và quạt.
Đối với các ứng dụng nâng cao như điều khiển góc pha / điều khiển bắn theo pha, rơle chéo ngẫu nhiên được sử dụng do đặc tính bật tức thì của chúng.
Các SSR không giao nhau cũng có tổn thất chuyển mạch rất thấp. Điều này cho phép sử dụng các thành phần có xếp hạng thấp hơn có nghĩa là các SSR chéo bằng không có thể rẻ hơn các SSR chéo ngẫu nhiên. Để xử lý dòng khởi động cao và
Mạch chuyển tiếp trạng thái rắn không vượt qua
Một mạch rơ le trạng thái rắn 4 đầu nối không giao nhau điển hình có mạch sau bên trong vỏ của nó. Sơ đồ dưới đây cũng cho thấy một tải 600W (một bộ phận làm nóng) và một nguồn 120V được kết nối.
Khi bộ vi điều khiển gửi mức logic CAO đến SSR, đèn LED bên trong bộ cách ly quang sẽ sáng. Bộ cách ly quang MOC3041 chứa một bộ dò vạch ngang tích hợp sẵn. Đèn LED bật mạch phát hiện vạch không.
Mạch giao nhau số không đợi cho đến khi nửa chu kỳ hiện tại hoàn tất. Tại điểm giao nhau không, nó sẽ gửi một tín hiệu kích hoạt để kích hoạt triac ảnh bên trong bộ cách ly quang.
Điều này làm cho triac hình ảnh bên trong bắt đầu dẫn từ chân 6 đến chân 4. Xung này bật triac bên ngoài, công suất cao, sau đó bắt đầu cung cấp dòng điện cho tải được gắn.
Diode D1 bảo vệ phân cực ngược làm hỏng rơ le. Điện trở R3 được đặt để buộc chân cổng của thử nghiệm với MT1 để đảm bảo rằng triac tắt hoàn toàn.
Kết luận
Trong bài viết này, chúng tôi đã thảo luận về các rơle trạng thái rắn không cắt và nguyên lý hoạt động của chúng. Mặc dù chúng vượt trội hơn so với các đối tác rơle tiếp điểm, nhưng cần lưu ý rằng có những trường hợp rơle tiếp điểm truyền thống có thể là lựa chọn tốt hơn.
Do đó, phân tích loại tải, điện áp tải tối đa, giá trị dòng điện tăng và trung bình dự kiến chắc chắn sẽ hữu ích trong việc lựa chọn SSR / rơle phù hợp cho ứng dụng của bạn.
