交流固态继电器应用在自动控制系统中

本文来源:中国传动网

0 概述
  (SSR)是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的,因此又被称为“无触点开关”。它问世于20世纪70年代。由于它的无触点工作特性,使其在许多领域的电控及计算机控制方面得到日益广范的应用。
1 交流的结构与工作原理
  交流固态继电器可分为过零输出和非过零(随机)输出2种类型,下面以过零输出型为例介绍交流固态继电器的结构与工作原理。
  过零输出型交流固态的内部电路原理图如图1所示。

  固态继电器由三部分组成:输入电路、隔离(耦合)电路和输出电路。在输入电路控制端加入信号后,IC1光电耦合器内光敏三极管呈导通状态,R1串接电阻对输入信号进行限流,以保证光耦合器不致损坏。LED发光二极管指示输入端控制信号,VD1可防止当输入信号正负极性接反时以保护光耦IC1。
  V1在线路中起到交流电压检测作用,使固态继电器在电压过零时开启、负载电流过零时关断。当IC1光敏三极管截止时(控制端无信号输入时),V1通过R2获得基极电流使之饱和导通,从而使SCR可控硅门极触发电压被箝在低电位而处于关断状态,最终导致BTA双向可控硅在门极控制端R6上无触发脉冲而处于关断状态。当IC1光敏三极管导通时(控制端有信号输入时),SCR可控硅的工作状态由交流电压零点检测三极管V1来确定其工作状态。如电源电压经R2与R3分压,A处电压大于过零电压( )时,V1处于饱和导通状态,SCR、BTA可控硅都处于关断状态。如电源电压经R2与R3分压,A处电压小于过零电压()时,V1处于截止状态,SCA可控硅通过R4获得触发信号而导通,从而使BTA在R6上也获得触发信号而呈导通状态,对负载电源进行关断控制。如此时控制端信号关断后,负载电流也随之减小至BTA双向可控硅的维持电流时可自行关断,切断负载电源。
  交流过零型固态继电器,因有其电压过零时开启、负载电流过零时关断的特性,它的{zd0}接通、关断时间是半个电源周期,在负载上可得到一个完整的正弦波形,也相应地减少了对负载的冲击。而在相应的控制回路中产生的射频干扰也大大减少。过零型与随机型的工作波形如图2所示。


2 固态继电器的特点
  (1)输入控制电压低(3~14 V),驱动电流小(3~15 mA),输入控制电压与TTL、DTL、HTL电平兼容,直流或脉冲电压均能作输入控制电压;
  (2)输出与输入之间采用光电隔离,可实现在以弱控强的同时,做到强电与弱电xx隔离,两部分之间的安全绝缘电压大于2 kV,符合国际电气标准;
  (3)输出无触点、无噪音、无火花、开关速度快;
  (4)输出部分内部一般含有RC过压吸收电路,以防止瞬间过压而损坏固态继电器;
  (5)有多种规格可选择:输入有电阻限流直流、恒流直流和交流等类型。输出有直流输出方式和交流输出方式。输出额定电压有(220~380 V)交流电压及(30~180 V)直流电压。交流输出中有过零触发型和非过零触发型(随机型);
  (6)过零触发型固态继电器对外界的干扰非常小;
  (7)采用环氧树脂全灌封装,具有防尘、耐湿、寿命长等优点。

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