آنچه باید درباره رله حالت جامد یا SSR بدانید

رله-حالت-جامد-یاSSR

در این مقاله در مورد آنچه باید درباره رله حالت جامد یا SSR بدانید ، شامل ساختمان آن ها، عملکرد و انواع رله های SSR بر اساس نوع ورودی و خروجی و همچنین مزایا و معایب رله های اس اس آر در مقایسه با رله های مکانیکی (SSR) نکاتی را خواهیم آموخت.

 

رله حالت جامد  یا SSR چیست؟

رله حالت جامد Solid State Relay یک سوئیچ الکترونیکی است که قادر به سوئیچ کردن بارهای AC و DC (بسته به مدل SSR) در خروجی خود با یک سیگنال الکتریکی با ولتاژ پایین در ورودی می باشد. در رله های الکترومغناطیسی (EMR) یک سیم پیچ (COIL) و مجموعه ای از تیغه های هادی (کنتاکت) وجود دارد، در حالی که در یک SSR به جای کنتاکت های رله، از یک المان الکترونیکی که شامل ترایاک(Triac) و یا ترانزیستور های(Mosfet) استفاده شده است، به جای coil از یک اپتو کوپلر(Opto coupler) استفاده می گردد.

در واقع در رله های SSR ، کنتاکت فیریکی جای خود را به یک المان سوئیچ الکترونیکی داده است که این موضوع باعث ایجاد مزایا و معایبی در رله های SSR شده که در ادامه به آن اشاره خواهد شد.

 

اپتوکوپلر چیست؟

اپتوکوپلر یک المان الکترونیکی است که جهت سوئیچینگ استفاده می شود. ساختمان داخلی اپتوکوپلر از یک دیود نوری به همراه یک اپتوترایاک (Opto Triac) یا اپتوترانزیستور(Opto transistor) که (المان سوئیچ کننده اپتوکوپلر می باشند) تشکیل شده است.

ارتباط بین دیود نوری و المان سوئیچ کننده از طریق نوری بوده و مدار ورودی و خروجی کاملا از هم ایزوله هستند. لازم به ذکر است که اپتوکوپلرها قادر به سوئیچ کردن بارهای با آمپراژ بالا نبوده و از آنها برای دادن فرمان استفاده می شود.

اپتوکوپلر
اپتوکوپلر

 

ساختمان رله حالت جامد یا SSR

بخش اصلی یک رله SSR، همان اپتوکوپلر شکل بالا می باشد. همانطور که در شکل پایین مشاهده می شود به دلیل اینکه خروجی  اپتوکوپلر همانطور که توضیح داده شد قادر به عبور جریان های بالا از خود نمی باشد، از آن به عنوان فرمان به المان سوئیچ کننده نهایی استفاده می شود. عضو نهایی سوئیچ کننده برلی SSR های نوع خروجی AC ترایاک (TRIAC) و برای SSR های با خروجی DC ماسفت (Mosfet) می باشد.

 

ساختمان DCبهAC
ساختمان رله اس اس آر DC به AC

 

همانطور که در شکل 1 ملاحظه می شود یک SSR دارای دو ترمینال ورودی و دو ترمینال (SSR نوع DC یا AC تک فاز) خروجی می باشد. زمانی که یک ولتاژ کوچک (معمولا بین 4 الی 32 ولت DC) به ترمینال های ورودی اعمال کرده اپتوکوپلر داخلی فعال شده و فرمان تحریک ترایاک را صادر کرده و بار متصل به خروجی را راه اندازی می نماید.

 

خرید انواع رله SSR در وبسایت یوتاب صنعت.

 

انواع مختلف رله حالت جامد یا SSR از نظر نوع ورودی و خروجی

1-رله حالت جامد یا SSR با ورودی DC و خروجی AC: در این نوع از SSR فرمان ورودی از نوع DC بوده و خروجی SSR قادر به سوئیچ کردن بارهای AC می باشد. شکل پایین نمونه ای از این نوع رله حالت جامد یا SSR را نشان می دهد.

 

ساختمان DCبهAC
ساختمان رله اس اس آر DC به AC

 

2-رله حالت جامد یا SSR با ورودی AC و خروجی AC: این نوع رله SSR دارای فرمان AC بوده و ولتاژ سوئیچ شده در خروجی آن نیز AC بوده و بنابراین بار متصل به خروجی نیز باید AC باشد. از نظر ساختمان شبیه نوع اول بوده تنها یک مدار یکسوساز (Rectifier) در ورودی آن اضافه شده است.

 

ساختمان ACبه AC SSR
ساختمان رله اس اس آر AC به AC

 

3-رله حالت جامد یا SSR با ورودی DC و خروجی DC: در این نوع SSR فرمان ورودی ولتاژ DC و ولتاژ سوئیچ شده خروجی نیز DC بوده و در نتیجه بار متصل به خروجی نیز DC می باشد. در این نوع SSR در بخش خروجی از المان IGBT و ماسفت (Mosfet) استفاده می گردد.

 

ساختمان DC به DC
ساختمان رله اس اس آر DC به DC

 

انواع رله SSR از نظر ویژگی سوئیچینگ:

1-رله SSR سوئیچ کننده آنی(Instant on SSR) : در این نوع از SSR در هر زمان که فرمان ورودی SSR بیاید ، خروجی آن وصل شده و بار متصل به آن روشن می گردد. در شکل پایین تایمینگ بین ورودی و خروجی نشان داده شده است.

 

رله SSRسوئیچ کننده آنی
رله SSR سوئیچ کننده آنی

 

2-رله SSR سوئیچ کننده در صفر (Zero On SSR) : در این نوع رله SSR توسط رله ویژه آشکار ساز عبور از صفر (Zero Crossing Detector) در زمانی که ورودی صادر می شود خروجی در لحظه ای که موج سینوسی از نقطه صفر عبور می کند روشن خواهد شد.

مزیت این نوع SSR این است که در خروجی خود نویز کمتری ایجاد می نماید. شکل پایین ساختمان داخلی این نوع را نشان می دهد.

 

SSR سوئیچ کننده در صفر
SSR سوئیچ کننده در صفر

 

3-رله SSR سوئیچ کننده در پیک ورودی (Peak on SSR) : در این نوع رله SSR زمانی که SSR خروجی را فعال می کند که اولا فرمان ورودی آمده باشد و ثانیا ولتاژ ورودی در نقطه حداکثر یا پیک خود باشد. این ویژگی در سوئیچ توسط مدار آشکارساز حداکثر ولتاژ حاصل می شود.

 

SSR سوئیچ کننده در پیک ورودی
SSR سوئیچ کننده در پیک ورودی

 

مزایا و معایب رله های SSR در مقایسه با رله های مکانیکی(EMR)

الف: مزایا

1-زمان سوئیچینگ بسیار سریع تر از رله های مکانیکی است.

2-فاقد کنتاکت های فیزیکی است.

3-مشکل جرقه و خال زدن کنتاکت های رله های EMR را ندارند.

4-نویز الکتریکی کمتری تولید می نماید.

5-سرو صدای رله های EMR را ندارند.

6-ارتعاش تاثیری روی کارکرد آنها ندارد.

 

ب: معایب

1-نسبت به رله های EMR دارای ساختار پیچیده تری هستند.

2-افت ولتاژ در خروجی خود دارند.

3-در زمان خاموش بودن جریان نشستی دارند.

4-در زمان کار تولید حرارت کرده و نیازمند به هیت سینک (Heat Sink) جهت دفع حرارت هستند.

5-برخلاف رله های EMR قادر به سوئیچ کردن ولتاژ های پایین نیستند.

 

نکاتی که هنگام خرید رله حالت جامد یا SSR باید به آن توجه داشت:

1-نوع فرمان ورودی DC یا AC و مقادیر ولتاژ فرمان

2-نوع خروجی از لحاظ AC یا DC بودن

3-مقدار ولتاژ خروجی که SSR باید آن را سوئیچ کند

4-جریان مجاز SSR

5-تعداد فازهای SSR (تک فاز و سه فاز)

 

چگونگی نصب و راه اندازی SRR

همانطور که گفته شد چون SSR تولید حرارت می کند (به خصوص در آمپرهای بالا) لذا دارای یک هیت سینک (Heat Sink) می باشند. جهت نصب بهتر است که روی یک فلز بدون رنگ نصب شده و کف SSR (محل هیت سینک) را آغشته به خمیر سیلیکون نموده تا مقاومت حرارتی پایین آمده و عمل دفع حرارت بهتر انجام شود.

نویسنده: محمدرضا

دیدگاهتان را بنویسید

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