Relay bán dẫn SSR: Ưu nhược điểm và ứng dụng

Rơ le trạng thái rắn (SSR) là một giải pháp hiện đại thay thế cho việc sử dụng công tắc cổ điển trong việc bật hoặc tắt mạch. SSR được kích hoạt bởi điện áp bên ngoài tác động lên bộ phận điều khiển của nó. Với thiết kế không có bộ phận chuyển động, SSR có thể hoạt động nhanh hơn và tuổi thọ kéo dài hơn nhiều so với công tắc truyền thống.

SSR là gì? Cấu tạo relay bán dẫn SSR

Rơ le trạng thái rắn, hay SSR, có thể được coi là phiên bản hiện đại ở thế kỷ 21 của công tắc điện cơ (EMR). SSR bao gồm một cảm biến, một thiết bị chuyển mạch điện tử và một cơ cấu khớp nối. Với sử dụng chất bán dẫn, SSR bật và tắt khi có điện áp nhỏ tác động lên mạch điều khiển của nó.

Bạn đang xem: Relay bán dẫn SSR: Ưu nhược điểm và ứng dụng

SSR là gì?

SSR có cấu tạo bao gồm ba mạch:

• Mạch đầu vào
• Mạch điều khiển
• Mạch đầu ra

Mạch đầu vào có chức năng tương tự như cuộn dây trên rơ le điện cơ. Mạch được kích hoạt khi điện áp đầu vào cao hơn điện áp đóng của rơ le, và dừng hoạt động khi điện áp đầu vào nhỏ hơn điện áp tối thiểu của rơ le.

Mạch điều khiển xác định khi nào thành phần đầu ra được cung cấp năng lượng hoặc không có năng lượng. Nó hoạt động như cơ chế ghép nối giữa các mạch đầu vào và đầu ra.

Mạch đầu ra chuyển tải sẽ được thực hiện bởi các tiếp điểm trên SSR.

Ví dụ về các ứng dụng rơ le trạng thái rắn bao gồm thiết bị y tế, hệ thống HVAC, thiết bị thực phẩm chuyên nghiệp, điều khiển ánh sáng sân khấu và máy móc công nghiệp.

Nguyên lý hoạt động của relay SSR

Các đầu vào điều khiển được kết nối bên trong với một đèn LED chiếu sáng qua khe hở không khí tới các cảm biến ánh sáng. Cảm biến ánh sáng kết nối với các bóng bán dẫn mở hoặc đóng, cung cấp điện cho tải của rơ le.

Khi một bóng bán dẫn đóng, dòng điện sẽ chạy tự do qua rơ le, làm cho tải và nguồn điện được kết nối.

Nguyên lý SSR

Khi một bóng bán dẫn mở, hầu như tất cả dòng điện bị chặn, làm cho tải bị ngắt khỏi nguồn điện.

Cách ghép nối đèn LED với cảm biến ánh sáng được gọi là bộ ghép quang, và là một kỹ thuật phổ biến để liên kết hai phần của mạch điện mà không cần kết nối điện trực tiếp.

Xem thêm : Nguyên lý hoạt động của quang điện trở là gì và ứng dụng

Điều khiển SSR rất đơn giản. Chúng chỉ cần bật và tắt đèn LED bằng cách cấp hoặc ngắt nguồn. Khả năng chuyển tải của SSR rất giống với rơ le cơ học hoặc một công tắc điện on/off đơn giản. Bằng cách bật và tắt nguồn cấp cho rơ le bán dẫn, bạn kiểm tra xem tải có được kết nối với nguồn điện hay không.

Nhưng đừng lo lắng! Điều quan trọng là chọn một loại SSR phù hợp cho ứng dụng của bạn. Vì không có một loại SSR duy nhất hoàn hảo cho tất cả các ứng dụng. Hãy tham khảo thêm nội dung hướng dẫn chọn SSR để tìm hiểu cách chọn SSR cho ứng dụng cụ thể của bạn.

Ưu nhược điểm của relay SSR

SSR thực hiện công việc tương tự như rơ le điện cơ, nhưng có những ưu điểm sau:

• SSR tạo ra ít nhiễu điện từ hơn so với rơ le điện cơ trong quá trình hoạt động. Điều này chủ yếu là do SSR không có hiện tượng phóng điện hồ quang tiếp xúc chỉ xuất hiện trong rơ le điện cơ, nơi các tiếp điểm vật lý của rơ le có xu hướng phát tia lửa bên trong khi chuyển mạch. Sự giảm nhiễu cũng có thể là do SSR không sử dụng nam châm điện để chuyển mạch.

Rơ le trạng thái rắn SSR

• Các tiếp điểm chuyển mạch của rơ le điện cơ sẽ bị hao mòn dần do phóng điện hồ quang. SSR sẽ có tuổi thọ cao hơn vì bên trong của nó hoàn toàn là linh kiện kỹ thuật số. Được sử dụng đúng cách, SSR sẽ hoạt động liên tục trong hàng triệu chu kỳ đóng-mở.
• SSR bật và tắt nhanh hơn so với rơ le điện cơ (1ms so với 10ms).
• SSR ít bị rung động vật lý hơn so với rơ le điện cơ.
• Vì công tắc bên trong SSR không phải là công tắc cơ học, nó không bị dội lại tiếp xúc và hoạt động rất im lặng.

Tuy nhiên, SSR cũng có nhược điểm so với rơ le điện cơ:

• Chi phí đầu tư thiết bị đắt hơn.
• Tiêu tán nhiều năng lượng hơn dưới dạng nhiệt (khoảng 1-2% năng lượng dự định cung cấp cho tải).

Cách chọn relay bán dẫn SSR

Ở phần này, chúng tôi sẽ chia sẻ cách chọn relay bán dẫn SSR để bạn có thể tìm loại relay phù hợp nhất cho mạch điều khiển bơm của bạn.

Xác định điện áp của bạn

Đầu tiên, xác định xem bạn cần chuyển đổi điện áp AC hay DC.

Tiếp theo, xác định giá trị điện áp tối đa mà bạn muốn chuyển đổi. Nếu bạn đang chuyển đổi nguồn điện một chiều, đặc biệt là từ pin, hãy đảm bảo điện áp bạn chọn cao hơn ít nhất 25% so với mức điện áp của pin.

Xác định dòng điện của bạn

Dòng điện tạo ra bởi tải khi bật sẽ ảnh hưởng đến độ lớn của SSR bạn cần và mức độ nhiệt của nó khi sử dụng.

Rơ le điện cơ so với rơ le trạng thái rắn

Khi lựa chọn giữa rơ le điện cơ (EMR) và rơ le trạng thái rắn, hãy xem xét các yêu cầu về điện, hạn chế chi phí và tuổi thọ của ứng dụng. EMR lý tưởng cho các môi trường có tải trọng nặng và có khả năng hoạt động ở dòng điện AC hoặc DC. Chúng cũng là một lựa chọn kinh tế hơn nếu có hạn chế về chi phí.

Tuy nhiên, nếu bạn muốn đầu tư vào một rơ le trạng thái rắn chất lượng cao, đó là một quyết định thông minh hơn so với việc phải thường xuyên chi tiền cho các bộ phận thay thế của rơ le điện cơ. Dưới đây là ba lý do để chuyển sang rơ le trạng thái rắn:

So sánh SSR với EMR

Xem thêm : Bộ lọc thông thấp: Lý thuyết và ứng dụng

SSR nhanh và tiết kiệm năng lượng

Sự khác biệt chính giữa rơ le trạng thái rắn (SSR Relay) và rơ le điện cơ (EMR) là SSR không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào. Tính năng này tạo ra một số lợi thế lớn khi sử dụng loại rơ le này. Vì rơ le không cần cấp điện cho cuộn dây và các tiếp điểm đóng mở vật lý, nên SSR tiêu thụ ít điện năng hơn 75% so với EMR. Điều này cũng có nghĩa là SSR chuyển mạch với tốc độ nhanh hơn nhiều. Trong khi EMR trung bình cần từ 5-15ms để chuyển đổi, SSR chỉ cần khoảng 0,5-1ms.

SSR hoạt động tĩnh lặng, nhỏ gọn và mạnh mẽ

SSR không gây tiếng ồn, nhỏ gọn và mạnh mẽ.

Không có bộ phận chuyển động, công tắc SSR là thiết bị điện hoàn toàn im lặng. Rơ le trạng thái rắn không có nam châm điện lớn gắn vào chúng, do đó chúng rất nhỏ gọn. Kích thước nhỏ giúp tiết kiệm không gian lắp đặt. Tuy nhiên, kích thước nhỏ không làm giảm sức mạnh so với rơ le điện cơ. Thực tế, vì kết nối quang cách ly hoàn toàn các mạch của rơ le, bạn không phải lo lắng về vấn đề rơ le bị nóng bởi điện áp cao.

SSR có tuổi thọ cao

SSR có tuổi thọ vô hạn

Một nhược điểm của rơ le trạng thái rắn là khi chúng bị hỏng, bạn phải thay thế toàn bộ bộ phận. Với rơ le điện cơ, các tiếp điểm có thể được thay thế riêng lẻ. Tuy nhiên, một SSR sẽ tồn tại lâu hơn rất nhiều năm so với EMR.

Một lần nữa, vì không có tiếp điểm có thể di chuyển được, không có bộ phận nào bị hao mòn và carbon không tích tụ. EMR có tuổi thọ trung bình là một triệu chu kỳ, trong khi SSR có tuổi thọ gấp khoảng 100 lần.

Lưu ý cần có tản nhiệt khi sử dụng SSR để giải toả nhiệt dư phát sinh trong quá trình hoạt động. Nếu không có tản nhiệt, tuổi thọ của SSR có thể giảm đáng kể. Hãy cân nhắc mua một bộ tản nhiệt và SSR cùng nhau.

Ứng dụng của relay SSR

SSR được sử dụng rộng rãi trong nhiều mạch điện điều khiển cả trong gia đình lẫn trong các xí nghiệp.

Ứng dụng SSR trong mạch điều khiển máy bơm

Đặc biệt, SSR thường được sử dụng trong các tủ điều khiển bơm để điều khiển các máy bơm ly tâm trong xử lý nước cấp sản xuất. Rơ le bán dẫn đóng vai trò là thiết bị trung gian đóng cắt mạch nguồn cho các máy bơm hoạt động, từ tín hiệu điều khiển của biến tần hay PLC.

Thái Khương chuyên cung cấp các giải pháp điều khiển thiết bị bơm trọn gói. Hãy liên hệ ngay với Thái Khương để nhận được những hỗ trợ tốt nhất cho ứng dụng của bạn!

Nguồn: https://cite.edu.vn
Danh mục: Học tập