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固態(tài)繼電器工作原理
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一、固態(tài)繼電器簡介
固態(tài)繼電器也稱作固態(tài)開關(guān).是一種由固態(tài)電子組成的新型電子開關(guān)器件,集光電藕合,大功率雙向晶閘管,及觸發(fā)電路,阻容吸收回路于一體.用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁式繼電器.實(shí)現(xiàn)對單相或者三相電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,或者其它控制.無觸點(diǎn)無動(dòng)作噪音.開關(guān)速度快無火花干擾和可靠性高等優(yōu)點(diǎn).
按負(fù)載電源的類型不同.固態(tài)繼電器分交流和直流兩種,按觸發(fā)類型又分為過零觸發(fā)型
固態(tài)繼電器與傳統(tǒng)的電磁繼電器(EMR)相比，是一種沒有機(jī)械、不含運(yùn)動(dòng)零部件的繼電器，但具有與電磁繼電器本質(zhì)上相同功能。固態(tài)繼電器按其工作性質(zhì)分直流輸入基本的固態(tài)繼電器就是一個(gè)發(fā)光器件和一個(gè)光敏器件及三極管或可控硅的組合。
二、固態(tài)繼電器工作原理
過零觸發(fā)型AC—SSR為四端器件，其內(nèi)部電路如圖1所示。
1、2為輸入端，3、4為輸出端。R0為限流電阻，光耦合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開，V1構(gòu)成反相器，R4、R5、V2和晶閘管V3組成過零檢測電路，UR為雙向整流橋，由V3和UR用以獲得使雙向晶閘管V4開啟的雙向觸發(fā)脈沖，R3、R7為分流電阻，分別用來保護(hù)V3和V4，R8和C組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾。
要指出的是所謂“過零”并非真的必須是電源電壓波形的零處，而一般是指在10～25V或-(10～25)V區(qū)域內(nèi)進(jìn)行觸發(fā)，如圖2所示。圖中交流電壓分三個(gè)區(qū)域，Ⅰ區(qū)為-10V～+10V范圍，稱為死區(qū)，在此區(qū)域中加入輸入信號時(shí)不能使SSR導(dǎo)通。Ⅱ區(qū)為10～25V和-(10～25)V范圍，稱為響應(yīng)區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)只要加入輸入信號，SSR立即導(dǎo)通。Ⅲ區(qū)為幅值大于25V的范圍，稱為抑制區(qū)在此區(qū)域內(nèi)加入輸入信號，SSR的導(dǎo)通被抑制。
當(dāng)輸入端未加電壓信號時(shí)，光耦合器的光敏晶體管因未接收光而截止，V1飽和，V3和V4因無觸發(fā)電壓而截止，此時(shí)SSR關(guān)閉。當(dāng)加入輸入信號時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏晶體管飽和，使V1截止。此時(shí)若V3兩端電壓在-(10～25)V或10～25V范圍內(nèi)時(shí)，只要適當(dāng)選擇分壓電阻R4和R5，就可使V2截止，這樣使V3觸發(fā)導(dǎo)通，從而使V4的控制極上得到從R6→UR→V3→UR→R7或反方向的觸發(fā)脈沖，而使V4導(dǎo)通，使負(fù)載接通交流電源。而若交流電壓波形在圖2中的Ⅲ區(qū)內(nèi)時(shí)，則因V2飽和而抑制V3和V4的導(dǎo)通，而使SSR被抑制，從而實(shí)現(xiàn)了過零觸發(fā)控制。由于10～25V幅值與電源電壓幅值相比可近似看作“零”。因此，一般就將過零電壓粗略地定義為0～±25V，即認(rèn)為在此區(qū)域內(nèi)，只要加入輸入信號，過零觸發(fā)型AC—SSR都能導(dǎo)通。
當(dāng)輸入端電壓信號撤除后，光耦合器中的光敏晶體管截止，V1飽和，V3截止，但此時(shí)V4仍保持導(dǎo)通，直到負(fù)載電流隨電源電壓減小到小于雙向晶閘管的維持電流時(shí)，SSR才轉(zhuǎn)為截止。
SSR的輸出端器件可分為雙向晶閘管和兩只單向晶閘管反并聯(lián)形式。若負(fù)載為電動(dòng)機(jī)一類的感性負(fù)載，則其靜態(tài)電壓上升率dv/dt是一個(gè)重要參數(shù)。由于單向晶閘管靜態(tài)電壓上升率(200V/μs)大大高于雙向晶閘管的換向指標(biāo)(10V/μs)，因此若采用兩只大功率單向晶閘管反并聯(lián)代替雙向晶閘管，一方面可提高輸出功率;另一方面也可提高耐浪涌電流的沖擊能力，這種SSR稱為增強(qiáng)型SSR。
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