Bảng dữ liệu SSR cho biết điện áp và dòng điện tối đa trong các điều kiện thử nghiệm đã nêu. Tủ điều khiển bổ sung các điều kiện thường quyết định thiết bị có đáng tin cậy hay không: dòng khởi động động cơ, xung nạp tụ điện, nhiệt bị giữ bên trong vỏ tủ, các thiết bị công suất đặt gần nhau và các quá độ không bao giờ xuất hiện trong định mức tải danh định.
Đó là lý do tại sao việc chọn rơ le bán dẫn (SSR) không chỉ đơn thuần là chọn theo mã số trong danh mục. Một lựa chọn đáng tin cậy phải trả lời được bốn câu hỏi kỹ thuật:
| Quyết định | Những gì cần được xác định |
|---|---|
| 1. SSR có tương thích về điện không? | Đầu ra AC hoặc DC, dải đầu vào điều khiển, cực tính, điện áp, tần số, bố trí pha và chế độ đóng cắt |
| 2. Nó có thể chịu được tải không? | Dòng điện RMS liên tục, độ lớn và thời gian dòng khởi động, hệ số công suất, tần số đóng cắt và điện áp quá độ |
| 3. Hệ thống lắp đặt có thể tản nhiệt được không? | Tổn hao dẫn nhiệt, nhiệt độ môi trường tủ điện cục bộ, đường cong giảm tải, giao diện nhiệt, bộ tản nhiệt, nhóm thiết bị và lưu lượng không khí |
| 4. Điều gì xảy ra khi có sự cố? | Dòng điện rò, phối hợp cầu chì bán dẫn, triệt tiêu xung điện áp, phản ứng quá nhiệt và ngắt an toàn sau khi xảy ra lỗi ngắn mạch đầu ra |
Hãy tuân thủ bốn quyết định đó theo thứ tự. Không được bù đắp cho dữ liệu tải hoặc dữ liệu nhiệt bị thiếu bằng cách áp dụng hệ số nhân dòng điện chung.
Hướng dẫn này giả định ứng dụng cho tủ điều khiển công nghiệp hoặc OEM. Các thông số định mức của sản phẩm, hệ thống dây điện, phối hợp bảo vệ và thiết kế nhiệt phải được xác minh dựa trên bảng dữ liệu SSR chính xác và tiêu chuẩn thiết bị áp dụng.
Những điểm chính
- Một SSR đầu ra AC thường không thể đóng cắt DC, vì đầu ra triac hoặc thyristor dựa vào điểm không của dòng điện để ngắt. SSR đầu ra DC thường sử dụng MOSFET và phải được lựa chọn dựa trên cực tính và điện áp DC.
- Dòng điện SSR được in trên nhãn là giá trị tối đa có điều kiện, không phải là dòng điện sử dụng thực tế được đảm bảo cho tủ điện. Dòng điện cho phép có thể giảm mạnh khi nhiệt độ môi trường tăng hoặc hiệu suất của bộ tản nhiệt kém đi.
- Dòng điện tải thuần trở là chưa đủ đối với các loại tải động cơ, máy biến áp, đèn, cuộn dây điện từ hoặc tải điện dung. Dòng điện khởi động và thời gian duy trì dòng xung kích của chúng thường quyết định việc lựa chọn thiết bị.
- Việc lựa chọn bộ tản nhiệt nên dựa trên tổn hao công suất và nhiệt độ mối nối, không phải dựa trên quy tắc chung chung như “sử dụng gấp đôi dòng điện tải”.”
- Trạng thái ngắt không có nghĩa là cách ly hở mạch. SSR có dòng điện rò và có thể bị hỏng ở trạng thái ngắn mạch, vì vậy không nên sử dụng chúng làm thiết bị duy nhất để ngắt bảo trì hoặc cách ly an toàn.
- Máy cắt điện nhánh có thể bảo vệ cáp mà không bảo vệ được linh kiện bán dẫn. Cần kiểm tra riêng sự phối hợp với cầu chì bán dẫn tốc độ cao khi có yêu cầu.
Những điểm chính khi lựa chọn SSR
| Mục lựa chọn | Những điều cần xác định | Tại sao nó quan trọng |
|---|---|---|
| Loại đầu ra | Kiến trúc AC, DC, hoặc hỗ trợ cả AC/DC | Thiết bị đầu ra không phù hợp có thể không tắt được hoặc bị hư hỏng ngay lập tức |
| Đầu vào điều khiển | Dải điện áp đầu vào, nhu cầu dòng điện, cực tính | Đầu ra PLC 24 V danh định phải điều khiển SSR một cách tin cậy trong các điều kiện sụt áp thực tế |
| Loại tải | Bộ gia nhiệt, động cơ, máy biến áp, đèn, cuộn dây điện từ, bộ điều khiển LED, ngân hàng tụ điện | Mỗi loại tải tạo ra dòng khởi động, hệ số công suất và ứng suất đóng cắt khác nhau |
| Điện áp hoạt động | Bình thường, tối đa, quá độ và tần số | SSR phải chịu được cả điện áp ổn định và các nhiễu loạn lặp lại |
| Dòng điện liên tục | Dòng điện RMS tại điểm vận hành xấu nhất | Thiết lập điểm bắt đầu cho việc lựa chọn nhiệt |
| Dòng điện xung | Giá trị đỉnh, dạng sóng và thời gian duy trì | Xác định xem chip đầu ra có chịu được các quá độ khi khởi động và sự cố hay không |
| Chế độ đóng cắt | Đóng cắt tại điểm không (zero-cross), đóng cắt ngẫu nhiên, hoặc điều khiển tỷ lệ | Ảnh hưởng đến EMI, đặc tính dòng điện khởi động và phương pháp điều khiển |
| Thiết kế nhiệt | Tổn hao công suất, nhiệt độ môi trường, các giá trị R-theta, lưu lượng không khí | Nhiệt độ mối nối quá cao là nguyên nhân chính gây hỏng SSR sớm |
| Trạng thái khi ngắt (off-state) | Dòng điện rò, dv/dt, tải tối thiểu | Các tải nhỏ có thể phát sáng, rung kêu hoặc có vẻ như vẫn được cấp điện |
| Sự bảo vệ | Cầu chì bán dẫn, MOV, mạch dập hồ quang (snubber), TVS, ngắt khi quá nhiệt | Các thành phần khác nhau giải quyết các cơ chế lỗi khác nhau |
Nếu trước tiên bạn cần biết cấu trúc bên trong cơ bản và nguyên lý hoạt động, hãy đọc Tìm hiểu về Rơ-le bán dẫn (Solid State Relays). Trang này tập trung vào việc định cỡ và thông số kỹ thuật thay vì lặp lại định nghĩa chung.
1. Thu thập dữ liệu tải trước khi chọn SSR
Không thể chọn đúng SSR chỉ dựa trên thông số “230 V, 10 A”. Hãy xây dựng hồ sơ tải với ít nhất các thông tin sau:
- Nguồn AC hoặc DC, bao gồm tần số và cực tính
- Mạch một pha hoặc ba pha
- Điện áp nguồn bình thường tối đa, không chỉ là điện áp danh định
- Công suất tải hoặc dòng điện RMS trạng thái ổn định được đo lường
- Hệ số công suất và hiệu suất nếu có
- Dòng điện khởi động, dòng điện nạp, dòng điện từ hóa hoặc dòng điện khởi động dây tóc nguội
- Thời gian duy trì xung và tần số đóng cắt
- Chu kỳ làm việc và số lần khởi động dự kiến mỗi giờ
- Nhiệt độ không khí cục bộ bên trong vỏ tủ điện
- Hướng lắp đặt, thông gió và khoảng cách với các nguồn nhiệt lân cận
- Phương pháp điều khiển yêu cầu: bật/tắt đơn giản, điều khiển theo chu kỳ (burst firing), điều khiển góc pha hoặc đóng cắt nhanh
- Hậu quả khi SSR bị hỏng ở trạng thái ngắn mạch
Đối với thiết bị hiện có, dòng điện đo được và dạng sóng dòng điện khởi động thường hữu ích hơn so với chỉ dựa vào nhãn công suất. Đối với thiết kế mới, hãy lấy dữ liệu về dòng điện tối đa và dòng điện khởi động từ nhà sản xuất tải thay vì dựa vào các hệ số nhân chung chung.
Ước tính dòng điện tải bình thường
Đối với tải một pha:
Công thức tính dòng điện tải một pha
Iload = P ÷ (V × PF × η)
Nơi:
- Iload: Dòng điện tải (A)
- P: Công suất (W)
- V: Điện áp (V)
- PF: Hệ số công suất
- η: Hiệu suất
Đối với tải ba pha cân bằng:
Công thức tính dòng điện tải ba pha
Iload = P ÷ (√3 × VLL × PF × η)
Nơi:
- Iload: Dòng điện tải (A)
- P: Công suất (W)
- VLL: Điện áp dây-dây (V)
- PF: Hệ số công suất
- η: Hiệu suất
Đối với bộ gia nhiệt điện trở, hệ số công suất và hiệu suất thường gần bằng 1. Đối với động cơ, hãy sử dụng dòng điện trên nhãn thiết bị nếu có. Nếu công suất được nêu là công suất đầu ra cơ học, thì phải bao gồm cả hiệu suất.
2. Chọn công nghệ đầu ra chính xác: AC SSR hoặc DC SSR
Nguồn cấp tải quyết định tầng đầu ra. Điện áp bộ điều khiển không quyết định điều này.
Ví dụ, một rơ le được mô tả là DC sang AC thường chấp nhận tín hiệu điều khiển 3-32 V DC nhưng đóng cắt tải AC. Thuật ngữ đầu tiên mô tả đầu vào; thuật ngữ thứ hai mô tả đầu ra.
| Đầu ra SSR | Bán dẫn điển hình | Nguồn cấp tải phù hợp | Hạn chế quan trọng |
|---|---|---|---|
| Đầu ra AC | Triac hoặc các SCR đấu song song ngược | Tải AC | Thường ngắt khi dòng điện tải đi qua điểm không; không phù hợp cho việc đóng cắt DC thông thường |
| Đầu ra một chiều (DC) | MOSFET, đôi khi là IGBT trong các thiết kế chuyên dụng | Tải DC | Tuân thủ cực tính trừ khi đầu ra được thiết kế rõ ràng là hai chiều |
| Đầu ra DC hai chiều | Các MOSFET đấu lưng đối lưng | DC trong trường hợp yêu cầu chặn ngược | Tổn hao dẫn điện cao hơn có thể là kết quả từ các thiết bị nối tiếp |
| Đầu ra AC ba pha | Ba cực đầu ra AC có điều khiển | Tải AC ba pha | Đặc tính nhiệt và mất pha phải được đánh giá cho tất cả các cực |
Không sử dụng mô tả đầu vào để suy luận khả năng tương thích đầu ra. Hãy đọc đầy đủ ký hiệu, sơ đồ đầu nối và thông số kỹ thuật đầu ra.
SSR AC có thể đóng cắt DC không?
Thông thường là không. Triac hoặc bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon (SCR) vẫn duy trì trạng thái dẫn khi dòng điện duy trì trên ngưỡng dòng giữ. DC không có điểm không dòng điện tự nhiên, vì vậy thiết bị có thể vẫn ở trạng thái bật sau khi tín hiệu đầu vào bị ngắt.
SSR DC có thể đóng cắt AC không?
Chỉ khi đầu ra của nó được thiết kế đặc biệt cho dòng điện hai chiều. Đầu ra MOSFET phân cực thông thường không thể thay thế cho SSR AC.
3. Phù hợp hóa đầu vào điều khiển với PLC, bộ điều khiển hoặc cảm biến
Một đầu vào SSR phổ biến được đánh dấu 3-32 V DC bao gồm một đèn LED và mạng hạn chế dòng điện. Nhãn rộng đó vẫn không chứng minh được khả năng tương thích với mọi bộ điều khiển.
Xác minh:
- điện áp bật đảm bảo và điện áp tắt đảm bảo
- dòng điện đầu vào trên toàn dải điện áp
- cực tính đầu vào
- loại đầu ra của bộ điều khiển: nguồn (sourcing), nhận (sinking), rơ le, triac hoặc transistor
- dòng điện đầu ra PLC khả dụng trên mỗi kênh và trên mỗi nhóm COM
- dòng điện dư hoặc dòng điện rò từ bộ điều khiển khi ở trạng thái “off”
- sụt áp trong hệ thống dây điều khiển dài
- yêu cầu cách điện giữa các kênh và các mạch
Đối với SSR đầu vào AC, hãy xác minh tần số đầu vào, dải điện áp tác động, điện áp nhả và dòng điện đầu vào. PLC đầu ra AC hoặc cảm biến hai dây có thể rò rỉ đủ dòng điện để giữ cho đầu vào SSR nhạy luôn ở trạng thái hoạt động; có thể cần một mạch xả hoặc rơ le trung gian được thiết kế phù hợp.
4. Lựa chọn theo loại tải, không chỉ dựa vào dòng điện vận hành
Cùng một dòng điện vận hành 10 A có thể gây ra ứng suất rất khác nhau tùy thuộc vào loại tải.
| Loại tải | Ứng suất điện chính | Tập trung lựa chọn | Phương pháp đóng cắt điển hình |
|---|---|---|---|
| Bộ gia nhiệt điện trở | Dòng điện liên tục và nhiệt độ tủ điện | Dòng điện RMS, chu kỳ làm việc, bộ tản nhiệt | Zero-cross thường được sử dụng cho điều khiển bật/tắt hoặc điều khiển theo cụm |
| Động cơ hoặc máy nén | Dòng điện khởi động và dòng điện rô-to bị khóa, chu kỳ đóng cắt thường xuyên | Dữ liệu định mức động cơ, thời gian khởi động, bảo vệ khi kẹt động cơ, biên độ nhiệt | Tuân theo hướng dẫn về tải động cơ của nhà sản xuất SSR |
| Máy biến áp | Dòng điện từ hóa phụ thuộc vào góc đóng cắt và từ dư | Đường cong quá áp đặc thù của máy biến áp và phương pháp đóng cắt | Sử dụng giải pháp được thiết kế chuyên dụng; đừng mặc định rằng đóng cắt tại điểm không (zero-cross) luôn là tốt nhất |
| Cuộn dây điện từ hoặc van | Điện áp ngắt tải cảm kháng | Yêu cầu về triệt tiêu xung điện áp và thời gian nhả | Đầu ra AC hoặc DC phù hợp với cuộn dây; thêm thiết bị triệt tiêu thích hợp |
| Đèn sợi đốt hoặc đèn hồng ngoại | Dòng khởi động của dây tóc nguội | Điện trở nguội và khả năng chịu xung lặp lại | Đóng cắt tại điểm không (zero-cross) thường làm giảm nhiễu, tùy thuộc vào dữ liệu ứng dụng |
| Bộ điều khiển LED hoặc đầu vào điện dung | Xung nạp tụ điện, hệ số đỉnh cao, dòng điện ổn định nhỏ | Dòng điện đỉnh, thời gian xung, tải tối thiểu, dòng điện rò | Sử dụng dữ liệu tải điện dung; chỉ riêng công suất ghi trên nhãn thiết bị là không đủ |
Tải sưởi điện trở
Tải nhiệt thường là ứng dụng SSR đơn giản nhất, nhưng chúng có thể hoạt động ở chu kỳ làm việc cao trong thời gian dài. Điều này làm cho tổn hao dẫn điện và nhiệt độ vỏ thiết bị trở nên quan trọng hơn dòng điện khởi động. Hãy sử dụng dòng điện trạng thái nóng tối đa và điện áp nguồn xấu nhất có thể xảy ra.
Động cơ và máy nén
Không được chọn kích thước SSR cho động cơ chỉ dựa trên dòng điện đầy tải. Hãy kiểm tra dòng điện khởi động, thời gian tăng tốc, số lần khởi động mỗi giờ, bảo vệ khi rô-to bị kẹt, mất pha và liệu có yêu cầu đảo chiều hoặc hãm hay không. Định mức ampe của SSR đa năng không tương đương với định mức sử dụng cho động cơ.
Đối với các ứng dụng yêu cầu khởi động mềm, giới hạn dòng điện hoặc tăng tốc có kiểm soát, bộ điều khiển động cơ bán dẫn hoặc bộ khởi động mềm có thể phù hợp hơn so với SSR đóng-ngắt đơn thuần. Tiêu chuẩn IEC 60947-4-2 bao gồm các bộ điều khiển động cơ bán dẫn, bộ khởi động và bộ khởi động mềm trong phạm vi áp dụng của nó.
Máy biến áp
Dòng điện từ hóa khởi động của máy biến áp bị ảnh hưởng mạnh bởi góc đóng, từ thông dư, trở kháng nguồn và thiết kế máy biến áp. Việc đóng mạch chính xác tại thời điểm điện áp bằng không có thể tạo ra sự bất đối xứng từ thông nghiêm trọng trong một số ứng dụng máy biến áp. Hãy chọn SSR hoặc bộ điều khiển có hướng dẫn cụ thể cho tải máy biến áp và có biểu đồ dòng điện xung kích đã được kiểm chứng.
Bộ điều khiển LED và tải điện dung
Bộ nguồn LED có thể chỉ tiêu thụ một phần nhỏ của một ampe sau khi khởi động nhưng lại tạo ra xung sạc ngắn cao hơn gấp nhiều lần. Hãy so sánh độ lớn dòng khởi động và độ rộng xung của bộ điều khiển với dữ liệu dòng tăng vọt lặp lại và không lặp lại của SSR. Ngoài ra, hãy kiểm tra dòng rò ở trạng thái ngắt, vì nó có thể nạp điện cho tụ điện đầu vào và gây ra hiện tượng nhấp nháy.
5. Kiểm tra điện áp đầu ra và biên độ quá độ
Định mức điện áp đầu ra của SSR phải vượt quá điện áp trạng thái ổn định cao nhất có thể xuất hiện trên đầu ra hở. Nó cũng phải chịu được các nhiễu loạn đường dây, đóng cắt cảm ứng và các quá độ lặp lại.
Xem xét:
- điện áp nguồn liên tục danh định và tối đa
- định mức AC RMS so với điện áp chặn đỉnh
- Điện áp vận hành tối đa của DC
- điện áp trạng thái ngắt đỉnh lặp lại
- dv/dt tĩnh và chuyển mạch
- môi trường xung và bảo vệ thượng nguồn
- định mức cách điện giữa mạch điều khiển và mạch tải
Không áp dụng một tỷ lệ biên độ điện áp chung cho mọi công nghệ SSR. Hãy sử dụng đường cong ứng dụng của nhà sản xuất và phối hợp SSR với thiết bị chống sét lan truyền (MOV), thiết bị triệt xung điện áp (TVS) hoặc thiết bị chống sét lan truyền (SPD) đã chọn.
6. Xác định kích thước dòng điện SSR từ đường cong giảm tải
Dòng điện được in trên SSR thường được thiết lập trong các điều kiện nhiệt cụ thể. Các điều kiện đó có thể bao gồm nhiệt độ vỏ, bộ tản nhiệt, lưu lượng khí, hướng lắp đặt hoặc nhiệt độ môi trường cụ thể. Do đó, một SSR “40 A” có thể không tải được 40 A liên tục bên trong tủ điều khiển kín và ấm.
Sử dụng hệ số dòng điện cho phép từ đường cong trong bảng dữ liệu chính xác:
Công thức chọn dòng điện định mức SSR
ISSR,rated ≥ Iload ÷ Fallowable
Nơi:
- Iload: Dòng điện tải liên tục tối đa
- Fallowable: Hệ số dòng điện cho phép
ở những nơi:
- I_{load} là dòng điện tải RMS liên tục tối đa;
- F_{allowable} là phần phân số có thể sử dụng của dòng điện định mức trên nhãn thiết bị trong điều kiện môi trường và lắp đặt thực tế.
Nếu bảng dữ liệu chỉ cho phép 50% định mức danh định tại điều kiện thiết kế, tải liên tục 18 A yêu cầu một SSR có định mức ít nhất 36 A trước khi kiểm tra dòng xung và loại tải. Đây không phải là quy tắc giảm tải 50% phổ quát; đây là ví dụ về cách áp dụng đường cong của nhà sản xuất.
Việc sàng lọc dòng điện chưa hoàn tất quá trình lựa chọn. Ứng viên vẫn phải vượt qua các bước kiểm tra về dòng xung, nhiệt, tần số đóng cắt và phối hợp bảo vệ.
Công cụ tính toán lựa chọn khởi động từ bán dẫn và bộ tản nhiệt
Sử dụng Công cụ tính toán lựa chọn khởi động từ bán dẫn và bộ tản nhiệt VIOX để ước tính định mức dòng điện SSR cần thiết, tổn hao dẫn điện, điện trở nhiệt của bộ tản nhiệt, nhiệt độ mối nối, biên độ dòng xung, dòng rò trạng thái ngắt và phối hợp I^2t sơ bộ cho cầu chì bán dẫn.
Nhập công nghệ đầu ra thực tế, loại tải, điện áp hệ thống, công suất hoặc dòng điện đo được, hệ số công suất, chu kỳ làm việc, nhiệt độ môi trường và các thông số nhiệt từ bảng dữ liệu SSR ứng viên.
[Chèn Công cụ tính toán tản nhiệt và lựa chọn Rơ le bán dẫn VIOX tại đây]
Chỉ là lựa chọn sơ bộ: Kết quả này không thay thế đường cong giảm tải chính xác của nhà sản xuất, định mức loại tải, đường cong dòng điện xung, hướng dẫn lắp đặt, yêu cầu về giao diện nhiệt hoặc bảng phối hợp cầu chì bán dẫn đã được phê duyệt.
Mở Công cụ tính toán tản nhiệt và lựa chọn Rơ le bán dẫn đầy đủ
7. SSR loại Zero-Cross so với Random Turn-On
Lựa chọn này chủ yếu áp dụng cho các SSR đầu ra AC.
Đóng cắt tại điểm không (Zero-cross switching)
SSR loại zero-cross chờ cho đến khi điện áp AC gần bằng không trước khi bật. Loại này được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng gia nhiệt điện trở và điều khiển theo chu kỳ (burst-fire) vì nó có thể giảm nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ so với phương pháp đóng cắt ở góc bất kỳ.
Nó không phải là lựa chọn tốt nhất trong mọi trường hợp. Đặc tính từ hóa của máy biến áp, khởi động động cơ và các phương pháp điều khiển chuyên dụng đòi hỏi phải xem xét tùy theo ứng dụng cụ thể.
Đóng cắt ngẫu nhiên (Random turn-on)
SSR loại random turn-on bắt đầu dẫn điện ngay khi lệnh đầu vào và các điều kiện bán dẫn cho phép. Loại này là bắt buộc đối với điều khiển công suất theo góc pha và các ứng dụng mà bộ điều khiển phải chọn góc kích dẫn.
| Ứng dụng | Điểm khởi đầu thông thường | Kiểm tra trước khi phê duyệt |
|---|---|---|
| Bộ gia nhiệt điện trở, bật/tắt đơn giản | Zero-cross | Chu kỳ đóng cắt, tải nhiệt, yêu cầu về EMI |
| Bộ gia nhiệt, điều khiển góc pha | Đóng ngẫu nhiên | Khả năng tương thích của bộ điều khiển, sóng hài, lọc EMC |
| Máy biến áp | SSR/bộ điều khiển được định mức theo mục đích sử dụng | Dòng điện từ hóa khởi động, từ dư, chiến lược kích dẫn |
| Động cơ/máy nén | SSR định mức cho động cơ | Dòng điện khởi động/dừng, chế độ đóng cắt, số lần khởi động mỗi giờ |
| Tải DC | SSR đầu ra DC | Thuật ngữ đóng cắt tại điểm không (zero-cross) không áp dụng |
8. SSR một pha so với ba pha
Một SSR một pha đóng cắt một đường dẫn dòng điện được điều khiển. Một hệ thống ba pha có thể sử dụng:
- một SSR ba pha tích hợp;
- ba SSR một pha được điều khiển cùng nhau; hoặc
- hai cực được điều khiển trong mạch ba dây khi thiết kế áp dụng cho phép điều đó.
Một thiết bị tích hợp giúp đơn giản hóa việc lắp đặt và điều khiển phối hợp, nhưng nhiệt lượng kết hợp của nó có thể rất đáng kể. Các SSR riêng biệt có thể phân tán nhiệt và đơn giản hóa việc thay thế, nhưng thiết kế phải quản lý được các lệnh đồng thời, phát hiện mất pha, làm mát không đồng đều và nhiệt độ bộ tản nhiệt dùng chung.
Đối với động cơ, không được coi ba SSR đa năng độc lập là một bộ khởi động động cơ hoàn chỉnh. Bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch, đặc tính mất pha, logic khởi động lại và cách ly vẫn đòi hỏi một thiết kế phối hợp.
9. Tính toán tổn hao công suất SSR và yêu cầu bộ tản nhiệt
Tổn hao dẫn điện của AC SSR
Để ước tính sơ bộ bằng cách sử dụng sụt áp trạng thái bật:
Công thức tính tổn hao dẫn điện của AC SSR
Ppole ≈ VON × IRMS × D
Nơi:
- VON: Độ sụt áp ở trạng thái dẫn
- IRMS: Dòng điện RMS
- D: Tỷ số chu kỳ làm việc
trong đó D là tỷ số chu kỳ làm việc. Nếu nhà sản xuất cung cấp đường cong tổn hao công suất, hãy sử dụng đường cong đó vì độ sụt áp không hoàn toàn không đổi.
Tổn hao dẫn điện của SSR MOSFET DC
Đối với đầu ra MOSFET:
Công thức tính tổn hao của SSR MOSFET DC
Ppole ≈ IRMS² × RDS(on) × D
Nơi:
- RDS(on): Điện trở dẫn của MOSFET
- D: Tỷ số chu kỳ làm việc
Sử dụng R_{DS(on)} tại nhiệt độ tiếp giáp dự kiến, không chỉ giá trị tiêu đề ở nhiệt độ thấp. Điện trở MOSFET thường tăng theo nhiệt độ.
Điện trở nhiệt của bộ tản nhiệt
Đối với một SSR trên một bộ tản nhiệt:
Công thức tính điện trở nhiệt của bộ tản nhiệt
RθSA,max = (TJ,target − TA) ÷ P − RθJC − RθCS
Nơi:
- TJ,target: Nhiệt độ tiếp giáp mục tiêu
- TA: Nhiệt độ môi trường
- P: Tổn hao công suất SSR
ở những nơi:
- T_{J,target} là giới hạn nhiệt độ mối nối thiết kế, được giữ dưới mức tối đa tuyệt đối;
- T_A là nhiệt độ không khí cục bộ xung quanh bộ tản nhiệt;
- P là tổn hao công suất SSR;
- R_{\theta JC} là điện trở nhiệt từ mối nối đến vỏ;
- R_{\theta CS} là điện trở nhiệt từ vỏ đến bộ tản nhiệt;
- R_{\theta SA} là điện trở nhiệt yêu cầu từ bộ tản nhiệt ra môi trường tính bằng độ C trên mỗi watt.
R_{\theta SA} thấp hơn có nghĩa là bộ tản nhiệt hiệu quả hơn.
Ví dụ minh họa
Giả sử một SSR AC mang dòng điện 18 A liên tục, có độ sụt áp trạng thái bật là 1.6 V và được lắp đặt tại nơi nhiệt độ môi trường cục bộ có thể đạt 45 độ C.
P = 1.6 \times 18 = 28.8\ W
Nếu thiết kế nhắm tới nhiệt độ mối nối là 100 độ C, R_{\theta JC}=0.5 độ C/W, và R_{\theta CS}=0.2 độ C/W:
R_{\theta SA,max} = ÷{100-45}{28.8} – 0.5 – 0.2 \approx 1.21\ ^\circ C/W
Bộ tản nhiệt được chọn phải cung cấp 1.21 độ C/W hoặc thấp hơn theo hướng lắp đặt thực tế, lưu lượng không khí trong vỏ tủ, độ cao và điều kiện lắp đặt. Ví dụ này chỉ mang tính minh họa; hãy sử dụng dữ liệu tổn hao SSR và điện trở nhiệt chính xác.
Nhiều SSR trên một bộ tản nhiệt
Khi nhiều mô-đun dùng chung một bộ tản nhiệt, tổng nhiệt lượng sẽ làm tăng nhiệt độ bộ tản nhiệt trong khi mỗi mô-đun vẫn duy trì đường dẫn nhiệt từ tiếp giáp đến vỏ riêng của nó:
Công thức tính nhiệt độ tiếp giáp SSR
TJ = TA + Ptotal × RθSA + Pmodule × (RθJC + RθCS)
Nơi:
- TJ: Nhiệt độ tiếp giáp
- TA: Nhiệt độ môi trường
Đừng tính toán mỗi SSR như thể nó sở hữu toàn bộ bộ tản nhiệt cho riêng mình.
10. Tính đến nhiệt độ tủ điện, việc nhóm thiết bị và cách lắp đặt
Nhiệt độ phòng không phải là nhiệt độ môi trường thiết kế. Hãy đo hoặc ước tính nhiệt độ không khí gần SSR và cửa hút gió của bộ tản nhiệt sau khi tủ điện đạt trạng thái cân bằng nhiệt.
Các nguyên nhân phổ biến dẫn đến việc đánh giá thấp nhiệt độ SSR bao gồm:
- các tủ điện kín tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời;
- bộ tản nhiệt được lắp đặt tại nơi bị cản trở đối lưu tự nhiên;
- nhiều SSR, khởi động từ hoặc bộ nguồn được đặt gần nhau;
- các cánh tản nhiệt nằm ngang không thể tạo ra đường dẫn luồng khí hướng lên trên;
- độ cao lớn, bộ lọc bụi, hoặc hiệu suất làm mát bằng không khí cưỡng bức bị giảm;
- sử dụng quá nhiều hoặc bôi keo tản nhiệt không đúng cách.;
- áp lực lắp đặt không đều hoặc bề mặt bộ tản nhiệt bị cong vênh.
Sử dụng các hướng dẫn của nhà sản xuất SSR về lực siết, độ phẳng, tấm đệm nhiệt và cách lắp đặt. Không phải cứ dùng nhiều hợp chất tản nhiệt là tốt hơn; vật liệu tiếp xúc nên lấp đầy các lỗ hổng siêu nhỏ mà không tạo ra một lớp cách nhiệt dày.
Bộ tản nhiệt tích hợp hay bộ tản nhiệt rời?
SSR có bộ tản nhiệt tích hợp thanh ray DIN có thể giảm số lượng linh kiện và thời gian lắp ráp, trong khi bộ tản nhiệt rời mang lại cho người thiết kế sự tự do hơn trong việc quản lý các tổn thất lớn hơn, tải nhiệt chia sẻ, luồng không khí và việc thay thế. Không có cấu trúc nào là tốt hơn về bản chất.
| Cấu hình | Ưu điểm chính | Hạn chế chính | Phương pháp đánh giá tốt nhất |
|---|---|---|---|
| Bộ tản nhiệt tích hợp | Lắp ráp nhỏ gọn và đơn giản hóa việc lắp đặt | Khả năng làm mát cố định và có thể gây chật chội bên trong khu vực thanh ray DIN | Xác minh dòng điện cho phép tại nhiệt độ môi trường và khoảng cách thực tế của tủ điện |
| Bộ tản nhiệt riêng | Nhiều lựa chọn hơn về điện trở nhiệt, kích thước và lưu lượng khí | Tốn nhiều công lắp đặt hơn và phụ thuộc nhiều hơn vào chất lượng bề mặt tiếp xúc | Tính toán toàn bộ đường dẫn nhiệt và xác nhận nhiệt độ vỏ thiết bị |
| Bộ tản nhiệt chung | Có thể giảm không gian tủ điện cho một số SSR | Nhiệt lượng từ mỗi mô-đun làm tăng nhiệt độ của bộ tản nhiệt chung | Sử dụng tổng tổn thất nhiệt cộng với đường dẫn tiếp giáp riêng lẻ của từng mô-đun |
Đừng chỉ chọn giữa các tùy chọn này dựa trên dòng tải. Hãy so sánh biên độ nhiệt độ tiếp giáp thu được trong cùng điều kiện vỏ tủ điện.
11. Hiểu về dòng rò ở trạng thái tắt và tải tối thiểu
SSR không hoạt động giống như một khe hở không khí cơ học. Chất bán dẫn đầu ra và bất kỳ mạch dập tia lửa điện (snubber) bên trong nào của nó vẫn cho một dòng điện nhỏ đi qua khi ở trạng thái tắt.
Dòng rò này có thể gây ra:
- Đèn LED bị sáng mờ hoặc nhấp nháy;
- Đồng hồ đo trở kháng cao hiển thị điện áp “ảo”;
- Các cuộn dây điện từ nhỏ bị kêu o o hoặc không thể nhả ra;
- các bộ nguồn điện tử để sạc và khởi động lại định kỳ;
- một tải xuất hiện trạng thái có điện trong quá trình xử lý sự cố.
So sánh dòng rò trạng thái tắt tối đa của SSR với dòng điện nhả và dòng điện vận hành tối thiểu của tải. Một điện trở xả được nhà sản xuất phê duyệt có thể giải quyết một số vấn đề về tải nhỏ, nhưng nó làm tăng nhiệt và phải được định mức cho điện áp liên tục và xả an toàn. Một mạch dập RC bên ngoài cũng có thể làm tăng dòng rò.
Luôn cách ly và xác minh không còn điện áp trước khi bảo trì. Lệnh tắt của SSR không phải là phương pháp cách ly an toàn.
12. Phối hợp bảo vệ xung quanh SSR
Không có thành phần bảo vệ đơn lẻ nào giải quyết được mọi ứng suất của SSR.
| Biện pháp bảo vệ | Mục đích chính | Lưu ý khi lựa chọn |
|---|---|---|
| Máy cắt điện nhánh hoặc cầu chì tổng | Bảo vệ cáp và mạch điện | Có thể quá chậm để bảo vệ mối nối bán dẫn |
| Cầu chì bán dẫn tốc độ cao | Giới hạn năng lượng sự cố qua SSR | Sử dụng bảng phối hợp của nhà sản xuất SSR hoặc so sánh trên cơ sở kiểm tra chung hợp lệ |
| MOV | Kẹp điện áp quá mức lặp lại hoặc không thường xuyên | Phối hợp MCOV, mức kẹp, năng lượng, sự lão hóa và dòng điện tiếp theo |
| Snubber RC | Giới hạn dv/dt và hiện tượng dao động trên các mạch điện cảm AC | Gia tăng dòng rò ở trạng thái tắt và nhiệt lượng |
| Diode flyback | Triệt tiêu xung điện cảm của cuộn dây DC | Làm chậm quá trình nhả cuộn dây và yêu cầu phải đúng cực tính |
| Điốt TVS | Ghim các quá độ DC ở mức điện áp cao hơn | Tốc độ nhả tải nhanh hơn nhưng ứng suất cao hơn so với diode dập xung ngược |
| Công tắc nhiệt hoặc cảm biến nhiệt | Phát hiện quá nhiệt bộ tản nhiệt | Đặt nó tại vị trí đại diện cho đường dẫn nhiệt tới hạn |
| Khởi động từ/thiết bị ngắt cơ khí | Cung cấp khả năng cách ly hoặc ngắt dự phòng | Phải được phối hợp để đảm bảo trình tự và khả năng chịu lỗi |
Phối hợp cầu chì bán dẫn
Một MCCB hoặc MCB có thể ngắt lỗi trong khi vẫn cho phép đủ năng lượng để phá hủy SSR. Khi yêu cầu bảo vệ bán dẫn, hãy sử dụng cầu chì siêu nhanh được nhà sản xuất SSR khuyến nghị.
Việc so sánh năng lượng xung sơ bộ có thể sử dụng:
Ước tính năng lượng xung
I²t ≈ Ipeak² × tpulse
Nơi:
- Ipeak: Dòng điện đỉnh
- tpulse: Thời gian xung
Tuy nhiên, giá trị I^2t cắt tổng của cầu chì và I^2t chịu đựng của SSR chỉ có ý nghĩa khi dạng sóng, thời gian, nhiệt độ ban đầu, điện áp hệ thống và các điều kiện thử nghiệm của chúng tương thích với nhau. Bảng phối hợp được phê duyệt là bằng chứng xác thực hơn so với việc so sánh riêng lẻ các mã số danh mục.
Lựa chọn MOV và mạch dập (snubber)
Điện áp vận hành liên tục tối đa của MOV phải luôn cao hơn điện áp đường dây bình thường cao nhất, trong khi mức bảo vệ của nó phải thấp hơn khả năng chịu đựng quá độ liên quan của SSR. Các hiện tượng quá độ lặp lại, trở kháng nguồn và đặc tính cuối vòng đời của MOV cũng rất quan trọng.
Mạch dập RC hữu ích trong trường hợp dv/dt quá mức hoặc dao động cảm ứng gây nguy cơ tự kích hoạt sai hoặc gây ứng suất cho thiết bị. Nó nên được thiết kế như một phần của mạch điện, không nên tự động thêm vào vì nó làm tăng dòng điện ở trạng thái ngắt.
Sử dụng xu hướng nhiệt độ, không chỉ dựa vào một điểm tác động cố định
Trong các thiết bị vận hành liên tục hoặc có tầm quan trọng cao, cảm biến nhiệt độ bộ tản nhiệt có thể cung cấp nhiều chức năng hơn là chỉ ngắt khẩn cấp. Việc theo dõi xu hướng nhiệt độ cùng với dòng điện tải và nhiệt độ môi trường xung quanh tủ điện có thể giúp phát hiện đường dẫn khí bị tắc, quạt bị hỏng, bộ tản nhiệt bị nhiễm bẩn, giao diện nhiệt bị lỏng hoặc chu kỳ làm việc tăng lên trước khi SSR đạt đến ngưỡng ngắt.
Nhiệt độ bộ tản nhiệt tăng không phải là bằng chứng cho thấy bản thân SSR bị lỗi. Hãy so sánh các kết quả đọc ở điều kiện tải và môi trường tương tự, đồng thời kiểm tra toàn bộ đường dẫn nhiệt. Một công tắc nhiệt chỉ được kết nối với đầu vào điều khiển cũng không thể ngắt tải sau khi SSR đã bị hỏng ở trạng thái ngắn mạch; cần có một thiết bị đóng cắt cơ khí hoặc thiết bị cách ly riêng biệt khi đánh giá rủi ro yêu cầu phải ngắt điện một cách chắc chắn.
13. Thiết kế cho các chế độ hỏng hóc phổ biến của SSR
Các linh kiện bán dẫn công suất thường bị hỏng ở trạng thái ngắn mạch, đặc biệt là sau khi bị quá nhiệt, dòng điện xung, quá áp hoặc giới hạn năng lượng sự cố không đầy đủ. Tải có thể vẫn được cấp điện ngay cả khi đầu vào điều khiển đã tắt.
| Triệu chứng | Nguyên nhân có thể xảy ra | Phản ứng kỹ thuật |
|---|---|---|
| Tải vẫn bật hoàn toàn | Bán dẫn đầu ra bị hỏng do ngắn mạch; đấu tắt dây dẫn | Cách ly nguồn điện, xác minh điện trở đầu ra theo phương pháp kiểm tra của nhà sản xuất, thay thế SSR, điều tra các nguyên nhân do nhiệt và xung điện |
| Tải không bật | Đầu ra hở mạch, tín hiệu điều khiển đầu vào không đủ, đứt cầu chì, lỗi tải | Đo tín hiệu điều khiển đầu vào, điện áp đầu ra, độ thông mạch của cầu chì và dòng điện tải một cách an toàn |
| Hoạt động khi nguội, lỗi khi nóng | Tản nhiệt không đủ, bề mặt tiếp xúc kém, nhiệt độ môi trường quá cao, tín hiệu đầu vào ở ngưỡng giới hạn | Ghi lại nhiệt độ vỏ/tản nhiệt và dòng điện sau khi đã ổn định nhiệt |
| Cầu chì tác động sai | Dòng điện khởi động tải bị đánh giá thấp, sai cầu chì, xung đột biến lặp lại | Ghi lại dạng sóng dòng điện khởi động và xem xét sự phối hợp giữa cầu chì/SSR |
| Tự động bật sai | dv/dt quá mức, nhiễu điều khiển, ghép nối dây dẫn | Cải thiện việc đi dây, triệt nhiễu, che chắn và biên độ nhiễu đầu vào |
| Tải nhỏ bị sáng mờ hoặc kêu lạch cạch khi đang tắt | Dòng điện rò hoặc dòng điện mạch dập tia lửa (snubber) | Kiểm tra dòng điện rò tối đa so với đặc tính nhả tải; sử dụng mạng xả (bleed network) đã được phê duyệt hoặc cấu trúc đầu ra khác |
Trong trường hợp việc tiếp tục cấp điện có thể gây ra nguy cơ cháy nổ, chuyển động, áp suất hoặc nguy hiểm trong quá trình vận hành, không nên chỉ dựa vào một SSR để đảm bảo trạng thái an toàn. Hãy sử dụng thiết bị ngắt kết nối cơ học phù hợp hoặc kiến trúc đạt chuẩn an toàn, bảo vệ chống quá nhiệt độc lập và giám sát lỗi theo yêu cầu của đánh giá rủi ro.
14. Đặc tính kỹ thuật mua sắm SSR
Mô tả mua hàng như “40 A SSR, đầu vào 24 V” là chưa đầy đủ. Hãy sử dụng bảng đặc tính kỹ thuật cho phép nhà cung cấp và đơn vị lắp đặt tủ điện đánh giá đúng ứng dụng thực tế.
| Trường thông số kỹ thuật | Thông tin cần yêu cầu hoặc cung cấp |
|---|---|
| Ứng dụng | Thiết bị tải, mục đích đóng cắt, chu kỳ làm việc, số lần khởi động/chu kỳ mỗi giờ |
| Đầu vào | Danh định/phạm vi, dòng điện đầu vào, mức tác động/nhả, cực tính, loại đầu ra PLC |
| Công nghệ đầu ra | AC triac/SCR, DC MOSFET, DC hai chiều, hoặc tích hợp ba pha |
| Nguồn cấp tải | Điện áp danh định và tối đa, tần số, cách bố trí pha |
| Dữ liệu tải | Dòng điện RMS, hệ số công suất, hiệu suất, dạng sóng dòng điện khởi động, thời gian xung đột biến |
| Chế độ đóng cắt | Khả năng tương thích với bộ điều khiển điểm không, bật ngẫu nhiên hoặc tỷ lệ |
| Khả năng chịu dòng điện | Dòng điện liên tục tại điều kiện môi trường và lắp đặt được chỉ định |
| Dữ liệu nhiệt | Đường cong tổn hao công suất, V_{ON} hoặc R_{DS(on)}, R_{\theta JC}, yêu cầu giao diện, đường cong giảm tải |
| Dữ liệu trạng thái ngắt | Dòng điện rò, tải tối thiểu, điện áp chặn, dv/dt tĩnh và chuyển mạch |
| Dữ liệu xung điện áp | Dòng điện đỉnh, dạng sóng, thời lượng xung, giới hạn lặp lại, cơ sở I^2t |
| Sự bảo vệ | Cầu chì bán dẫn được phê duyệt, hướng dẫn về MOV/mạch dập, tùy chọn quá nhiệt |
| Cơ khí | Vỏ thiết bị, đầu nối, lắp đặt, bộ tản nhiệt, mô-men xoắn, bảo vệ chống chạm |
| Tài liệu | Phiên bản bảng dữ liệu, báo cáo thử nghiệm, khả năng truy xuất nguồn gốc, bằng chứng chứng nhận áp dụng |
15. Danh mục kiểm tra đánh giá nhà cung cấp cho các dự án OEM và tủ điện
Trước khi phê duyệt một dòng SSR, hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp:
- các đường cong suy giảm dòng điện theo nhiệt độ môi trường cho cách bố trí lắp đặt cụ thể;
- dữ liệu tổn hao công suất trong phạm vi dòng điện dự kiến;
- điện trở nhiệt từ điểm nối đến vỏ và hướng dẫn về bề mặt tiếp xúc;
- các đường cong dòng điện xung với dạng sóng và thời gian được quy định;
- các mẫu cầu chì tác động nhanh được khuyến nghị hoặc phương pháp phối hợp đã được tài liệu hóa;
- dòng điện rò tối đa và tải tối thiểu ở nhiệt độ vận hành;
- dữ liệu dv/dt và điện áp quá độ;
- mô-men xoắn đầu nối và các yêu cầu về dây dẫn;
- quy trình truy xuất nguồn gốc lô hàng và kiểm soát thay đổi;
- dữ liệu lô sản xuất cho các đặc tính quan trọng như dòng rò trạng thái tắt, sụt áp trạng thái bật, điện áp chặn và điện áp kích đầu vào nơi áp dụng kiểm soát quy trình thống kê;
- bằng chứng cho bất kỳ chứng nhận hoặc sự tuân thủ tiêu chuẩn nào được công bố;
- các mẫu để xác nhận độ tăng nhiệt, dòng khởi động, dòng rò và phản ứng sự cố trong cụm lắp ráp thực tế.
Đối với việc tìm nguồn cung ứng OEM số lượng lớn, dữ liệu năng lực thống kê có thể giúp xác định liệu một thông số có được kiểm soát nhất quán hay không thay vì chỉ đạt ở các giới hạn đặc tả. Nếu nhà cung cấp báo cáo chỉ số năng lực quy trình như Cpk, hãy xác nhận đặc tính được đo lường, kích thước mẫu, giới hạn kiểm soát, nhiệt độ thử nghiệm và thời kỳ lô hàng. Giá trị Cpk mà không có ngữ cảnh đó không phải là bằng chứng có ý nghĩa về độ tin cậy của SSR.
IEC 62314:2022 giải quyết các yêu cầu đối với rơ le bán dẫn loại tất cả hoặc không có gì trong phạm vi của nó. Các bộ điều khiển bán dẫn AC và khởi động từ cho tải không phải động cơ thuộc phạm vi IEC 60947-4-3, trong khi các bộ điều khiển và bộ khởi động động cơ bán dẫn được giải quyết bởi IEC 60947-4-2. Các yêu cầu về sản phẩm và lắp ráp áp dụng phụ thuộc vào cách SSR được cung cấp và tích hợp; một chứng chỉ linh kiện tự nó không chứng nhận cho bảng điện đã hoàn thiện.
16. Những sai lầm phổ biến khi chọn SSR
Coi dòng điện trên nhãn thiết bị là dòng điện có thể sử dụng của bảng điện
Giải pháp khắc phục là sử dụng đường cong giảm tải chính xác và xác minh nhiệt độ mối nối trong điều kiện môi trường khắc nghiệt nhất.
Bỏ qua dòng điện khởi động của tải
Đo hoặc lấy dạng sóng dòng điện khởi động. Giá trị dòng điện đỉnh mà không có thời gian xung là không đủ.
Giả định rằng đóng cắt tại điểm không (zero-cross) luôn tốt hơn
Đóng cắt tại điểm không là thiết lập mặc định hiệu quả cho nhiều ứng dụng gia nhiệt điện trở, nhưng không phải là quy tắc chung cho máy biến áp, động cơ hoặc điều khiển góc pha.
Chọn bộ tản nhiệt dựa trên định mức dòng điện của SSR
Tính toán tổn hao bán dẫn thực tế và toàn bộ đường dẫn nhiệt. Hai SSR có cùng nhãn dòng điện có thể có độ sụt áp và yêu cầu nhiệt khác nhau.
Dựa vào máy cắt điện thông thường để bảo vệ SSR
Bảo vệ dây dẫn và bảo vệ các tiếp giáp bán dẫn là các nhiệm vụ phối hợp riêng biệt.
Coi trạng thái “off” là trạng thái cách ly
Tính đến dòng điện rò và sự cố ngắn mạch. Cung cấp khả năng cách ly an toàn và đường dẫn ngắt điện phù hợp với rủi ro.
Thay thế một EMR mà không xem xét hành vi của mạch điện
Một SSR làm thay đổi dòng điện rò, nhiệt độ, chế độ hư hỏng, sụt áp và hành vi quá độ. Nếu vẫn đang cân nhắc giữa các công nghệ, hãy xem xét Rơ le cơ điện so với Rơ le bán dẫn trước khi hoàn thiện thiết kế.
Những Câu Hỏi Thường
Định mức dòng điện SSR lớn hơn có luôn an toàn hơn không?
Không tự động. Cấp dòng điện cao hơn thường cung cấp nhiều diện tích chip hoặc biên độ nhiệt hơn, nhưng lợi ích phụ thuộc vào thiết kế bên trong, bộ tản nhiệt, nhiệt độ môi trường, đầu nối, định mức xung và khả năng bảo vệ. Việc tăng kích thước quá mức không thể bù đắp cho công nghệ đầu ra sai hoặc lắp đặt nhiệt không đầy đủ.
Có thể kết nối song song hai SSR để chia sẻ dòng điện không?
Không được mắc song song các đầu ra SSR thông thường trừ khi nhà sản xuất hỗ trợ rõ ràng. Những khác biệt nhỏ về điện áp trạng thái bật, nhiệt độ và trở kháng dây dẫn có thể khiến một thiết bị mang dòng điện không cân xứng, gây ra hiện tượng quá nhiệt mất kiểm soát. Hãy sử dụng một SSR có định mức chính xác hoặc một cụm song song được nhà sản xuất phê duyệt.
Nhiều SSR có thể dùng chung một bộ tản nhiệt không?
Có, nếu khoảng cách cách điện, cách ly, hướng dẫn lắp đặt và tính toán nhiệt kết hợp cho phép. Sử dụng tổng tổn hao của mô-đun để tính toán nhiệt độ bộ tản nhiệt, sau đó cộng thêm mức tăng nhiệt độ từ mối nối đến vỏ và từ vỏ đến bộ tản nhiệt của từng SSR.
Tại sao điện áp lại được đo tại tải khi SSR đang tắt?
Dòng điện rò ở trạng thái tắt thông qua chất bán dẫn hoặc mạch dập tia lửa điện bên trong có thể tạo ra kết quả đọc trên đồng hồ đo, đặc biệt là với đồng hồ kỹ thuật số có trở kháng cao. Hãy xác định xem đó là điện áp ảo vô hại hay là dòng điện đủ để vận hành tải. Không bao giờ được cho rằng mạch điện an toàn khi chạm vào chỉ dựa trên lệnh điều khiển.
SSR loại zero-cross có luôn là lựa chọn tốt nhất cho tải AC không?
Không. Nó thường được ưu tiên cho việc đóng cắt bộ gia nhiệt điện trở và điều khiển theo cụm, nhưng điều khiển góc pha đòi hỏi chế độ bật ngẫu nhiên. Các ứng dụng máy biến áp và động cơ đòi hỏi hướng dẫn cụ thể theo tải vì góc đóng cắt có thể làm thay đổi dòng khởi động và ứng suất điện từ.
Tại sao phải sử dụng cầu chì bán dẫn nếu mạch điện đã có máy cắt điện?
Máy cắt điện chủ yếu bảo vệ hệ thống dây dẫn và loại bỏ các sự cố mạch điện. Tiếp giáp bán dẫn có thể bị hỏng trước khi máy cắt điện tiêu chuẩn kịp ngắt. Một cầu chì siêu nhanh được phối hợp sẽ giới hạn năng lượng cho qua ở mức mà SSR có thể chịu đựng được.
Nhiệt độ bao nhiêu là quá nóng đối với một SSR?
Không có quy tắc nhiệt độ chạm tay đáng tin cậy nào. Hãy sử dụng nhiệt độ vỏ hoặc nhiệt độ tiếp giáp tối đa của nhà sản xuất, sau đó thiết kế ở mức mục tiêu thấp hơn để đảm bảo biên độ vận hành. Xác nhận nhiệt độ môi trường cục bộ, nhiệt độ vỏ, nhiệt độ bộ tản nhiệt và dòng điện sau khi tủ điện đạt trạng thái ổn định.
Quy tắc lựa chọn cuối cùng
Một SSR đáng tin cậy được lựa chọn từ tải ngược lại, không phải từ dòng điện trong danh mục. Trước tiên, hãy khớp công nghệ đầu ra AC hoặc DC và đầu vào điều khiển. Sau đó, đánh giá thiết bị dựa trên dòng khởi động của tải, hệ số giảm tải trong bảng dữ liệu, phương pháp đóng cắt, tổn hao dẫn điện, nhiệt độ tiếp giáp, đặc tính dòng rò, bảo vệ quá áp quá độ và phản ứng khi có sự cố.
Hồ sơ mua sắm tốt nhất không chỉ đơn giản là “SSR, 40 A.” Đó phải là một điểm vận hành được ghi chép lại, thể hiện tải thực tế, nhiệt độ môi trường, bộ tản nhiệt, đặc tính dòng xung, các thiết bị bảo vệ và phản ứng an toàn nếu đầu ra bị hỏng ở trạng thái ngắn mạch.
Tài liệu tham khảo kỹ thuật
- IEC 62314:2022 – Rơ le bán dẫn
- IEC 60947-4-2:2020+AMD1:2024 – Bộ điều khiển động cơ bán dẫn, bộ khởi động và bộ khởi động mềm
- IEC 60947-4-3:2020 – Bộ điều khiển và khởi động từ bán dẫn AC cho các tải không phải động cơ