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§8。如何选择固态继电器

以下是根据实际需求选择适当的固态继电器时要考虑的选项：
1）负载电压 -交流或直流
2）负载电流 -最大电流和最小电流
3）负载类型 -电阻，电感或电容
4）输入控制信号 -交流或直流
5）安装方法 -PCB，面板或DIN导轨安装
6）环境温度-用于计算降额因数和散热器的尺寸
7）国际认证 – 保险商实验室（UL），加拿大标准协会（CSA），英国电信批准委员会（BABT），Verband Deutscher Elektrotechniker（VDE），Technischen Uberwachungs Vereine（TUV），Conformite Europeene（CE）或其他。

负载电压
首先要考虑的是负载电压是AC还是DC，以确定是否选择AC-SSR或DC-SSR。其次，应考虑负载电源的电压，该电压不能大于输出额定电压且小于固态继电器的最小电压。然后考虑负载电压的大小和瞬态电压。负载电压是指稳态电压瞬态电压是指SSR继电器的输出端子可以承受的最大电压。当交流感性负载，单相电动机负载或三相电动机负载被切换或通电时，SSR开关输出端的电压可能是电源峰值电压的两倍，并且该电压不能大于瞬态电压SSR的接地，以防止过高的冲击电压损坏电子开关。因此，在选择SSR时，最好为输出电压留有余量，并选择带有RC电路的SSR继电器以保护固态继电器并优化dv / dt。

RC电路
RC电路，也称为RC滤波器，RC缓冲器或RC网络，是由电阻器和电容器组成的电路。建议选择带有压敏电阻吸收电路和RC缓冲电路的固态继电器。RC电路阻止某些频率通过，并允许其他频率信号通过以滤除干扰信号。此外，RC电路还可用于降低输出电压的上升速率（dv / dt），吸收浪涌电压，抑制过多的瞬态电压/电流，并防止固态继电器因过电压而损坏。 。
负载电流：
固态继电器的输出电流值是流过SSR输出端子的稳态电流，通常等于连接到SSR输出端子的负载的电流。由于SSR开关的开关元件对温度非常敏感，并且过电流会产生大量热量，因此SSR的过载能力很弱。因此，SSR继电器的输出电流不得超过其额定输出电流，并且浪涌电流不应超过过载能力，尤其是对于容易产生浪涌电流的电感性/电容性负载以及由其产生的浪涌电流。电源本身。
输出电流需要一定的裕量，以避免过多的涌入电流，这会缩短固态继电器的寿命。对于一般的电阻负载，可以基于标称值的60％选择额定有效工作电流值。此外，可以考虑使用快速熔断器和空气开关来保护输出回路，或者在继电器的输出端增加一个RC漏电回路和一个压敏电阻（MOV）。压敏电阻的选择规格是：对于220VAC SSR，选择500V〜600V MOV；对于380VAC SSR，选择800V〜900V MOV。

浪涌电流：
接通时，几乎所有受控负载都会产生较大的浪涌电流。例如：
1）电加热装置，如白炽灯和电炉等。它们是纯电阻性负载，具有正的稳定系数，但在低温下电阻很小，因此启动时的电流将超过电阻的几倍。稳态电流。
2）某些类型的灯在烧毁时具有低阻抗。
3）电动机打开，转子锁定并关闭时，会产生较大的浪涌电流和电压。在锁定转子是其中电动机仍然当速度为0时的转速，在此期间将扭矩输出，所述的情况的功率因数的电机将是非常低的，并且电流可高达额定电流的7倍。
4）如果中间继电器或电磁阀不能可靠关闭并弹跳，也会产生较大的浪涌电流。
5）切换电容器组或电容器电源时，会引起类似的短路情况，并产生很大的电流。
6）当电容器换向型电动机反转时，电容器电压和电源电压叠加在SSR的输出端子上，SSR将承受两倍于电源电压的浪涌电压。
过量的浪涌电流会损坏SSR内部的半导体开关。因此，在选择继电器时，应首先分析受控负载的浪涌特性，以使继电器在保证稳态工作的同时能够承受浪涌电流。固态继电器的额定电流应根据实际要求降低额定功率。如果所选继电器需要在频繁操作，寿命长，可靠性高的地方工作，则应根据已知的降额因数将额定电流除以0.6 ，以确保操作的可靠性。此外，电阻器或电感器可以串联连接到输出环路，以进一步限制电流。
注意：请勿使用SSR浪涌电流值作为选择负载启动电流的基础。因为SSR继电器的浪涌电流值基于电子开关的浪涌电流，但前提是电源周期为一半（或一个），即10ms或20ms。
负载类型：
根据电阻抗可以将负载分为三种类型：电阻负载类型（或纯电阻负载），电感负载类型和电容负载类型。在普通的电器中，没有纯的电感性负载和纯的电容性负载，因为这两种类型的负载都不提供有功功率。在串联-并联电路中，如果容抗大于感抗，则电路为容性负载。反之亦然。

电阻负载：
简而言之，仅由电阻类型的组件运行的负载称为电阻负载。但是，某些负载在低温下电阻较低，这会导致较大的启动电流。例如，刚打开电炉时，电流是稳定电流的1.3-1.4倍。当白炽灯打开时，电流比稳定电流大10倍。
Q1：阻性负载的特性是什么（工作时）？
A1：在直流电路中，电流和电压之间的关系符合基本欧姆定律，I = U / R; 在交流电路中，电流相位与电压相位（与电源相比）相同。
问题2：哪些是电阻性负载？
A2：通过电阻加热的加热装置（如电阻炉，烤箱，电热水器，热油等），以及依靠电阻丝发光的灯（如碘钨灯，白炽灯等） 。
感性负载：
一般而言，感应负载是指应用电磁感应原理（带有电感参数）的负载，例如大功率电气产品（如冰箱，空调等）。感性负载将增加电路的功率因数，并且流经感性负载的电流不会突然变化。在启动时，感性负载需要的启动电流要比维持正常运行所需的电流大得多（约为3-7倍）。例如，异步电动机的启动电流是额定值的5到7倍，直流电动机的启动电流略大于交流电动机的启动电流; 一些金属卤化物灯的开启时间最长为10分钟，其脉冲电流高达稳态电流的100倍。
此外，当打开或关闭电源时，感性负载将产生反电动势（通常是电源电压的1-2倍），并且反电动势（简称为反电动势或简称为CEMF）将与电动势叠加。电源电压，最终电压高达电源电压的三倍。因此，当负载类型为感性负载时，固态继电器的输出端子应连接压敏电阻，其耐压为负载电压的1.6-1.9倍。反电动势是一个不确定的值，它随L和di / dt的变化而变化，并且如果当前变化率（di / dt）太高，SSR将被损坏。在实际应用中，CEMF可以通过串联电感L减小，L电感的大小取决于尺寸和成本。
Q3：感性负载（工作时）的特征是什么？
A3：感性负载滞后（电流滞后电压）。在直流电路中，电感性负载使电流流过，能量存储在电感器中，并且电流滞后于电压。在交流电路中，电流相位滞后于电压相位（与电源相比），并且该相位最大滞后四分之一周期（或90度）。
Q4：哪些是感性负载？
A4：依靠通电的气体发光的灯（例如日光灯），高压钠灯或HPS灯，水银灯，金属卤化物灯等）以及大功率电气设备（例如基于电机的设备，压缩机，继电器等）。
电容负载：
通常，具有电容参数的负载称为电容负载，而电容负载会降低电路的功率因数。在充电或放电期间，电容性负载相当于短路，因为电容器两端的电压不能突然改变。
Q5：感性负载（工作时）的特征是什么？
A5：电容性负载超前（电流引线电压）。在直流电路中，容性负载阻止电流流动，但可以存储能量。在交流电路中，电流相领先于电压相（与电源相比），并且该相最多可以领先四分之一周期（或90度）。
Q6：哪些是感性负载？
A6：带电容器的设备，例如补偿电容器。以及电源控制设备，例如开关电源，IT设备等。

如何根据负载类型选择固态继电器
1）对于感性和电容性负载，如果在交流固态继电器开启期间对继电器输出端子施加的dv / dt（电压指数上升率）较大，则建议使用dv / dt较高的固态继电器/关闭。
2）对于交流阻性负载和大多数交流感性负载，可使用零交叉继电器来延长负载和继电器的寿命，并减少其自身的射频干扰。
3）作为相位输出控制器，应使用随机型固态继电器。
*功率因数：
在电气工程中，功率因数的交流电源系统的被定义为的比率实际功率流至负载的视在功率电路中的，并且是无量纲数在-1闭区间1。如果它未指定一般产品的负载功率是视在功率（包括有功功率和无功功率））。但是，感性负载的一般规格通常会给出有功功率的大小。例如，尽管荧光灯标有15至40瓦（其有功功率），但其镇流器消耗的功率约为8瓦，因此应将15W至40w加8W来计算总功率。可以从给定的功率因数中计算出产品的感性部分（即无功功率的量）。
输入控制信号：
1）输入控制电压：输入控制电压范围为3〜32V。
2）输入控制电流：DC SSR和AC单相SSR的输入电流通常在10mA左右，AC三相SSR的输入电流通常在30mA左右，也可以定制为小于15mA。
3）控制频率：交流固态继电器的控制工作频率一般不超过10HZ，直流固态继电器的控制信号周期应大于继电器“接通时间”与“断开时间”之和的五倍。
安装方式：

在许多情况下，负载功率会限制SSR是安装在PCB，面板还是DIN导轨上。
环境温度：
当继电器处于导通状态时，它将承受P = V（导通状态电压降 s）×I（负载电流）的耗散功率，并且SSR的负载容量受环境温度及其影响很大。自己的温度。如果环境温度过高，SSR的负载能力将不可避免地降低，此外，SSR开关可能会失控，甚至永久损坏。因此，有必要根据实际工作环境设置一定的裕度，并选择合适的散热器尺寸以保证散热条件。对于大于5A的负载电流，应安装一个散热器。对于100A以上的电流，散热器和风扇应配备强冷装置。如果SSR继电器长时间在高温（40°C〜80°C）下运行，则可以根据制造商提供的最大输出电流和环境温度曲线来减小负载电流，以确保正常运行，并且负载电流通常控制在额定值的1/2以内。
*降额因素：
下表显示了在室温下应用于各种负载的固态继电器的额定输出电流的建议降额系数（已考虑了过载能力和负载浪涌电流）。

有两种使用降额因数的方法：
1）可以根据不同环境和不同负载类型的降额系数选择固态继电器的额定电流值。SSR继电器的额定电流等于负载的连续电流值除以降额系数。
2）如果选择了固态继电器并且负载类型或环境发生变化，则应在特定环境下根据负载曲线和降额因数来调整负载电流。调整后的电流乘以降额因数必须低于固态继电器的额定值。
此外，在需要更频繁操作，更长寿命和更稳定可靠性性能的应用中运行SSR时，需要根据表中的数据将降额系数进一步乘以0.6。但是，负载电流应不低于固态继电器的最小输出电流，否则继电器将不会导通或输出状态异常。