رله SSR چیست؟ آموزش کار با رله SSR

رله SSR نوع خاصی از دستگاه های کنترل است که مدار های الکتریکی را با استفاده از عناصر نیمه هادی بدون قطعات متحرک یا تماس های معمولی سوئیچ می کند. بزرگترین ویژگی رله SSR این است که از کنتاکت های سوئیچینگ که از نظر فیزیکی فرسوده می شوند استفاده نمی کند. به همین دلیل است که اصل کار آن با رله الکترومکانیکی متفاوت است.

پیشنهاد میکنم ابتدا مقاله رله چیست را بخوانید.

رله SSR چیست؟

رله‌ های SSR (رله حالت جامد) معمولاً از یک ورودی جداساز نوری مانند فتوکوپلر یا فوتوتریاک تشکیل می‌شوند. جداساز نوری یک دستگاه سوئیچینگ SSR مانند ترایاک، ترانزیستور ماسفت یا تریستور را فعال می کند.

اگرچه اینها سریعترین عناصر سوئیچینگ در هنگام مقایسه زمان های فعالسازی هستند اما زمان آزادسازی یا خاموشی آنها طولانی است. کنترل AC برای ترایاک ها و تریستورها یک کار معمولی است زیرا زمانی که دستگاه در حین عبور از صفر خاموش می شود زمان خاموشی کاهش می یابد.

همچنین جداسازی آنها توسط جریان های نشتی دستگاه های نیمه هادی محدود می شود و برای سیگنال های سطح پایین اتلاف بالایی دارند. کنترل DC برای ترانزیستورها و ماسفت ها یک کار ساده است.

رله SSR چگونه کار می کند؟

رله‌های SSR مشابه رله‌ های الکترومکانیکی هستند، زیرا هر دو از یک مدار کنترل و یک مدار جداگانه برای تعویض بار استفاده می‌کنند. اما اصل عملکرد آنها متفاوت است.

اصل کار یک رله SSR را می توان به شرح زیر توصیف کرد:

1. هنگامی که ولتاژ به ورودی رله SSR اعمال می شود، رله توسط یک فتوکوپلر یا دستگاه الکترونیکی دیگری (دیود، LED، مقاومت و ترانزیستور) انرژی می گیرد. فتوکوپلر سیگنال‌های الکتریکی را به سیگنال‌های نوری تبدیل می‌کند و سیگنال‌ها را در فضا رله می‌کند، بنابراین بخش ورودی و خروجی را به طور کامل ایزوله می‌کند در حالی که سیگنال‌ها را با سرعت بالا رله می‌کند.

   

2. یک سیگنال الکتریکی به مدار ماشه (Trigger) در مدارهای خروجی منتقل می شود.
3. عنصر سوئیچینگ در مدار خروجی روشن می شود.
4. هنگامی که عنصر کلید روشن می شود، بار جریان می یابد و دستگاه متصل به خروجی فعال میشود.
5. حذف ولتاژ ورودی مدار کنترل را غیرفعال می کند و SSR خاموش می شود.

انواع رله های SSR

با توجه به نحوه سوئیچینگ، رله های SSR را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

• رله های صفرگذر
• رله های تصادفی

رله های صفر گذر

رله با عبور ولتاژ از صفر روشن می شود و با رسیدن جریان به صفر خاموش می شود. این روش سوئیچینگ اجازه می دهد تا جریان های تولید شده در طول عملیات سوئیچینگ را محدود کند. این نوع رله ها برای کاربردهایی که بارهای مقاومتی، خازنی یا اندکی القایی را کنترل می کنند توصیه می شوند.

رله های تصادفی (آنی)

رله بلافاصله پس از ظاهر شدن سیگنال کنترل فعال می شود. در این حالت، ما زمان روشن شدن سریع‌ تری نسبت به زمانی که از سوئیچینگ صفر استفاده می‌کنیم، داریم. این نوع سوئیچینگ برای بارهای القایی در پروژه هایی که نیاز به زمان پاسخ سریع است استفاده می شود.

پارامتر های اصلی رله حالت جامد

تعاریف فنی برای سمت ورودی:

• ولتاژ نامی Rated voltage ولتاژی است که به عنوان مقدار استاندارد برای ولتاژ سیگنال ورودی عمل می کند.
• ولتاژ عملیاتی Operating voltage محدوده ولتاژ مجاز است که در آن یک ولتاژ سیگنال ورودی ممکن است نوسان کند.
• Must operate voltage حداقل ولتاژ ورودی است که با آن وضعیت خروجی از OFF به ON تغییر می کند.
• Must release voltage حداکثر ولتاژ ورودی است که با آن وضعیت خروجی از ON به OFF تغییر می کند.
• جریان ورودی Input current جریانی است که هنگام اعمال ولتاژ نامی از رله SSR عبور می کند.
• امپدانس ورودی Input impedance با ولتاژ ورودی تغییر می‌کند و این باعث می‌شود جریان ورودی تغییر کند.

تعاریف فنی برای سمت خروجی:

• ولتاژ بار Load voltage ولتاژ موثر منبع تغذیه است که در آن بار می توان سوئیچ کرد و SSR را می توان به طور مداوم در زمانی که SSR خاموش است استفاده کرد.
• حداکثر جریان بار Maximum load current مقدار مؤثر حداکثر جریانی است که می تواند به طور مداوم تحت شرایط خنک کننده مشخص (مانند اندازه، مواد و ضخامت هیت سینک و شرایط دمای محیط) به پایانه های خروجی جریان یابد.
• جریان نشتی Leakage current مقدار مؤثر جریانی است که در پایانه‌های خروجی جریان می‌یابد زمانی که یک ولتاژ بار مشخص به SSR با خروجی خاموش اعمال می‌شود.
• افت ولتاژ خروجی روشن Output ON voltage drop مقدار مؤثر ولتاژ AC در سرتاسر پایانه‌های خروجی زمانی است که حداکثر جریان بار از طریق SSR تحت شرایط خنک‌کننده مشخص (مانند اندازه، مواد و ضخامت سینک حرارتی و شرایط دمای محیط) عبور می‌کند.
• حداقل جریان بار Minimum load current حداقل جریان باری است که SSR می تواند به طور معمول در آن کار کند.