交流固态继电器的特点、电路结构及保护措施

文/ 发布于2017-11-24 浏览次数:1595

  交流固态继电器是继电器中的一种,很多人对这个产品可能不是特别熟悉。交流固态继电器是一种无触点通断电子开关,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。接下来小编就为大家讲解一下交流固态继电器的特点、电路结构及保护措施。


交流固态继电器


  交流固态继电器的特点


  1、输入控制端采用光电隔离的直流触发控制方式,并有信号接通指示。

  2、内外形结构与标准电力电子模块相同,安装使用方便、安全可靠。

  3、功率范围大。交流工作电流可达240a,工作电压可达660v。

  4、较小的零点交越电压和射频干扰,内部自带rc阻容吸收电路。

  5、无触点、无噪声、无火花、无振动,体积小,使用寿命长。


  交流固态继电器的电路结构


  一个交流固态继电器电路电原理图如图所示。电路由输入恒流控制电路、光耦合隔离电路和输出功率开关电路三部分组成。输出功率开关由两只双向晶闸管BTB41并联担任,负载电流可高达2×40A。


交流固态继电器电路

交流固态继电器电路

  1输入恒流控制电路

  为了扩大输入控制电压的范围,同时又能保证光耦合器件U1能安全可靠地工作,在输入控制端与光耦合器件之间插入一级恒流源电路。图6.3.5中,Q1为恒流放大管,R1和D1、D2构成Q1的偏置电路,由于D1、D2的钳位作用,当输入控制电压在3~32V范围内变动时,Q1的基极电压VB=0.5V×2一0.8V×2=1~1.6V:又由于发射极电阻R2的电流负反馈作用,恒流管Q1的集电极电流IC被限制在5~25mA范围内。D3为LED发光二极管,作为输入电压正常指示器,同时,它与光耦合器件U1相并联,起到分流作用,进一步保证了光耦合器件输入端的安全工作,当输入控制电压在3~32V大范围内变动时,输入光耦合器的电流被控制在5~20rnA范围内。R3为平衡电阻,其作用是在光耦合器U1导通的同时,确保发光二极管D3也发光指示。

  2光耦合器件U1

  光耦合器件U1实现输入控制端和输出端之间的电隔离,隔离电压可达2500~3000V。

  3输出功率开关电路

  输出功率开关电路中采用两只双向晶闸管,两只双向晶闸管VTH1、VTH2同时触发导通,由于它们并联连接,可扩大输出电流。R5、C串联后并联在输出端,用以吸收瞬间过高电压,必要时还可以外接金属氧化物压敏电阻(MOV)。R4为触发限流电阻。


交流固态继电器的特点、电路结构及保护措施


  交流固态继电器的保护措施


  1、固态继电器电压等级的选取及过压保护

  当加在固态继电器交流两端的电压峰值超过交流固态继电器所能承受的最高电压峰值时,固态继电器内的元件便会被电压击穿而造成交流固态继电器损坏,选取合适的电压等级和并联压敏电阻可以较好地保护交流固态继电器。

  a、交流负载为220v的阻性负载时可选取220v电压等级的交流固态继电器。

  b、交流负载为220v的感性负载或交流负载为380v的阻性负载时可选取380v电压等级的交流固态继电器。

  c、交流负载为380v的感性负载时可选取480v电压等级的交流固态继电器(480v等级的交流固态继电器还具有更高的静态dv/dt指标);其他要求特殊、可靠性要求高的场合如电力补偿电容器切换、电动机正反转等均须选取480v电压等级的交流固态继电器。

  d、交流负载的电压小于100vac以下场合时,选择固态继电器最好向我公司咨询定制。交流固态继电器过压的保护:除交流固态继电器内部本身有rc吸收回路保护外,还可以采取并联金属氧化物压敏电阻(mov),mov面积大小决定吸收功率,mov的厚度决定保护电压值。一般220v系列交流固态继电器可选取500v-600v的压敏电阻,380v系列交流固态继电器可选取800v-900v的压敏电阻,480v系列交流固态继电器可选取1000v-1100v的压敏电阻。


交流固态继电器

  2、固态继电器电流等级的选取及过流保护

  过流(最严重的情况为负载短路)是造成交流固态继电器内部输出可控硅永久性损坏的最主要原因。快速熔断器和空气开关是过流保护方法之一,小容量交流固态继电器也可选用保险丝;许多负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流,由于散热不及,浪涌电流与过流一样也是造成交流固态继电器内部输出可控硅损坏的最主要原因之一。因此选取固态继电器时,保证一定的电流余量是极其重要的。

  a、阻性负载时,选取交流固态继电器的电流等级宜大于等于2倍的负载额定电流。

  b、负载为交流电动机时,选取交流固态继电器的电流等级须大于等于6-7倍的电动机额定电流。

  c、交流电磁铁、中间继电器线保、电感线圈等负载时,选取交流固态继电器的电流等级宜大于等于4倍的负载额定电流,变压器时要求大于等于5倍变压器初级额定电流,特种感性、容性负载则应根据实际经验还须放大交流固态继电器的电流余量。

  d、电力补偿电容器类负载时,选取交流固态继电器的电流等级须大于5倍的负载额定电流。

3、交流固态继电器的发热与散热

单相交流固态继电器在导通时的最大发热量按实际工作电流×1.5w/a来计算,在散热设计时,应考虑到环境温度,通风条件(自然冷却、风扇冷却)及交流固态继电器安装密度等因素。固态继电器与散热器安装面间须涂一薄层导热硅脂。


交流固态继电器的特点、电路结构及保护措施


  交流固态继电器产生于70年代,其封装形式也与传统电磁继电器基本相同,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。

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