Wat zijn Solid State Relais (SSR's)?

Een Solid State Relais (SSR) fungeert als een contactloze schakelaar die in- of uitschakelt wanneer een kleine externe spanning over de besturingsklemmen wordt aangelegd. Het elektronische apparaat bestaat uit een vastestatisch elektrisch element. Het kan in- en uitschakelen zonder contact en zonder vonk. Het ontbreken van bewegende delen in SSR's laat ze veel sneller schakelen dan elektromechanische relais. Vanwege dezelfde reden duren ze langer en vereisen ze minder onderhoud.

Voordelen van SSR's ten Opzichte van Elektromagnetische Relais

Solid State Relais duren langer en vereisen minder onderhoud door het ontbreken van bewegende delen die slijtage zouden veroorzaken. SSR's tonen ook hogere betrouwbaarheid, hebben een langere levensduur, schakelen sneller, en zijn kleiner in afmetingen.

Toepassingen van Solid State Relais:

SSR's hebben talloze toepassingen. Bijvoorbeeld: breed gebruikt in CNC-machines (Computer Numerical Control), in op afstand bestuurde systemen, en in geautomatiseerde industriële apparaten. Dit omvat alle industrieën: Chemisch, Medisch, Voedings- en Drankenindustrie, Kunststof, Verpakking, Verlichting, enz. Ze worden ook gebruikt in beweegbesturingsapparaten.

Hoe Werken Solid State Relais?

Hier bespreken we het basiswerkingsprincipe. We kunnen SSR's eerst indelen in twee typen op basis van toepassing: AC SSR's en DC SSR's.

We begrijpen het principe aan de hand van een AC SSR. De hoofdbestaande delen van de SSR zijn: een koppelcircuit, een triggercircuit, een nuldoorgangregelcircuit, en een schakelcircuit. De SSR zelf heeft slechts twee ingangsklemmen en twee uitgangsklemmen.

Met slechts een kleine spanning aan de ingangsklem, kan de SSR de aan- en uitstaat van de uitgangsklem regelen. Het koppelcircuit biedt een kanaal tussen in- en uitgang, maar snijdt de elektrische verbinding tussen in- en uitgang af om te voorkomen dat de uitgang de ingang beïnvloedt. Optische koppelaars (optocouplers) worden in koppelcircuits gebruikt, die een goede gevoeligheid en hoge responssnelheid hebben en hoge in- en uitgangsspanningen kunnen weerstaan. Een lichtgevende diode wordt als last aan de ingangsklem gebruikt. Hij kan direct aan de computeruitgang worden aangesloten en dus door logische niveaus „1” en „0” worden bestuurd.

Vervolgens genereert het triggercircuit het gewenste triggersignaal om het schakelcircuit aan te sturen. Een nuldoorgangregelcircuit regelt eventuele radiofrequentie-interferentie die gegenereerd kan zijn. Het voorkomt ook interferentie van hogere harmonischen en vervuiling van het energienet.

Vervolgens hebben we een snubbercircuit dat de impact en interferentie op het schakelcomponent (Triac) van piekspanningen en piekstroom uit de voeding voorkommt. Bij DC SSR's wordt geen nuldoorgangregelcircuit en snubbercircuit gebruikt, en wordt meestal een grote vermogenstransistor als schakelcomponent gebruikt. Hun werkingsprincipes zijn echter hetzelfde.

Hoe de Beste SSR voor Je Toepassing te Selecteren

1: Lasttype

Bepaal eerst je lasttype. Een resistieve last zet elektrische energie om in warmte en licht (zoals in verwarmingselementen en gloeilampen). Dit type last wordt best geschakeld met een nuldoorgangs-SSR, waarbij de uitgang geactiveerd wordt bij de eerste nuldoorgang van de spanningssinusgolf, vaak in minder dan 8,33 msec. Inductieve lasten weerstaan veranderingen in stroom, zoals solenoidspoelen, pompen, enz. Directe-aan SSR's worden direct geactiveerd na aanleggen van een besturingsspanning, vaak minder dan 0,35 msec. Zwaardere inductieve lasten zoals transformatoren moeten worden geschakeld met piekschakel-SSR's. Bij deze SSR's activeert de eerste piek van de lijngolfspanning de uitgang. Minder voorkomende capacitieve lasten weerstaan spanningsveranderingen en komen voor in snelle lading/ontlading situaties zoals flitslampen.

2: Aantal Polus

Bepaal het aantal polen of spanningslijnen die met de last verbonden zijn. Bij een DC-last heb je een 1-polus VDC SSR nodig. Voor een enkelvoudige AC-last heb je een 1-polus VAC SSR nodig. Bij driefazige AC-lasten overweeg of je twee of drie polen van je AC-spanning wilt schakelen via een 2- of 3-polus SSR.

3: Lastspanning en -stroom

Bepaal de maximale AC of DC spanning en stroom voor je last. Deze vind je op de specificaties van je motor, verwarmingsapparaat, of ander apparaat. SSR's schakelen doorgaans één fase op 120 of 240 VAC — of 208, 240, 480, of 600 VAC voor driefazige toepassingen bij AC-lasten.

4: Besturingsspanning of Ingangssignaal

Bepaal de besturingsspanning die nodig is om je last te activeren en de afvalspanning, onder welke de last gedeactiveerd wordt. Deze spanningen regelen je SSR. SSR's hebben geen vaste besturingsspanning; ze hebben invoerbereiken waaronder VAC, VDC of dubbele VAC/VDC. Als je je last proportioneel wilt regelen, heb je extra specificaties nodig voor de juiste SSR. Dit gebeurt via een 0-10 VDC of 4-20 mA regelsignaal. Je moet ook het optimale uitgangsschakeltype voor je last en toepassing bepalen.

5: Omgevingstemperatuur

Bepaal je omgevingstemperatuur. De maximale stroomwaarde van je SSR hangt af van de omgevingstemperatuur wanneer gemonteerd. Hogere temperaturen kunnen de stroomwaarde van de SSR verlagen. Een koelplaat (heatsink) is meestal vereist met veel SSR's voor optimale prestaties. Om de juiste koelplaat te specificeren, moet je de omgevingstemperatuur en montageoriëntatie kennen.

6: Montagetype Kiezen

SSR's zijn beschikbaar in diverse montageconfiguraties. PCB-mount SSR's gebruiken beperkte lastgrootte door ruimte- en warmteafvoerbeperkingen. Chassis-mount SSR's vereisen een koelplaat om de SSR-stroomwaarde te halen. De SSR kan typisch zonder koelplaat worden gemonteerd als de last onder 5A of 8A is bij metaalmontageoppervlak.

Je kunt ook een DIN-rail mount model kiezen als je niet met dimensionering en montage wilt omgaan. DIN-rail modellen klikken direct op de DIN-rail en zijn klaar om te bedraden en te gebruiken. Sommige geavanceerdere SSR's zijn in deze categorie en ontwerp beschikbaar.