RELÉS DE ESTADO SÓLIDO DE TRES FASES

Curso gratuito sobre: Relés de estado sólido de tres fases.

​Primera Parte: Tipos de Relés de Estado Sólido

Los relés de estado sólido (SSR) son dispositivos de conmutación electrónica que funcionan de manera similar a un relé electromecánico, pero sin partes móviles. Existen varios tipos de SSR en el mercado, cada uno con sus propias características y aplicaciones. Algunos de los productos que podemos encontrar en el mercado son G3RV-ST, G3R-I / -O, G3F / G3FD, G3H / G3HD, G3NA, G3NE, G3PA, G3PJ, G3PE, G3PH, G3PF, G3PW, G3ZA2.

  • G3RV-ST: Este SSR es compacto y se utiliza en aplicaciones de control de carga pequeña. Tiene una capacidad de carga de hasta 2 A y una tensión de control de 5 VDC.
  • G3R-I / -O: Estos SSRs son versátiles y se utilizan en aplicaciones industriales. El modelo G3R-I es de entrada de corriente, mientras que el G3R-O es de salida de corriente. Ambos pueden manejar cargas de hasta 5 A.
  • G3F / G3FD: Estos SSRs son adecuados para aplicaciones de alta frecuencia. Tienen una capacidad de carga de hasta 2 A y ofrecen una respuesta rápida.
  • G3H / G3HD: Estos SSRs son robustos y diseñados para cargas pesadas. Pueden manejar corrientes de hasta 25 A y tienen una alta resistencia a sobretensiones.
  • G3NA: Este SSR tiene una capacidad de carga de hasta 25 A y es ideal para aplicaciones de calefacción y control de temperatura.
  • G3NE: Similar al G3NA, pero con una capacidad de carga de hasta 40 A.
  • G3PA: Este SSR tiene una capacidad de carga de hasta 90 A y se utiliza en aplicaciones de alta potencia.
  • G3PJ: Diseñado para aplicaciones trifásicas, el G3PJ puede manejar corrientes de hasta 40 A por fase.
  • G3PE: Este SSR tiene una capacidad de carga de hasta 25 A por fase y ofrece una función de paso por cero para reducir el ruido.
  • G3PH: Similar al G3PE, pero con una capacidad de carga de hasta 50 A por fase.
  • G3PF: Diseñado para aplicaciones trifásicas, el G3PF puede manejar corrientes de hasta 40 A por fase.
  • G3PW: Este SSR es resistente al agua y se utiliza en entornos húmedos o al aire libre.
  • G3ZA2: Ideal para aplicaciones de control de motor, el G3ZA2 puede manejar corrientes de hasta 20 A.

La principal diferencia entre ellos radica en sus especificaciones técnicas, como la corriente y la tensión de carga, así como en las características adicionales como la presencia de un indicador LED de funcionamiento, la capacidad de paso por cero, la presencia de una tapa protectora, entre otros.

Segunda Parte: Características de los Relés de Estado Sólido


Las características de los SSR se pueden dividir en eléctricas, mecánicas, termodinámicas y de montaje:

1. Características eléctricas: Estas incluyen la tensión y la corriente de carga. Por ejemplo, algunos SSR pueden manejar tensiones de carga de 24 a 240 VCA o de 4 a 48 VCC, y corrientes de hasta 150 A. 

En cuanto a las tensiones y corrientes de carga, algunos SSR pueden manejar tensiones de 24 a 240 VCA o de 4 a 48 VCC, y corrientes de hasta 150 A. Además, estos relés son silenciosos, compactos y no generan rebotes ni ruidos eléctricos.

2. Características mecánicas: Los SSR no tienen partes móviles, lo que reduce el desgaste y aumenta la vida útil del dispositivo.

  • Sin partes móviles: Los SSR no tienen componentes mecánicos móviles, a diferencia de los relés electromecánicos tradicionales. Esto tiene varias ventajas:
    • Mayor vida útil: Al no haber partes que se desgasten por movimiento, los SSR suelen tener una vida útil más larga.
    • Menos mantenimiento: No es necesario lubricar ni ajustar partes móviles, lo que reduce los costos de mantenimiento.
    • Mayor fiabilidad: La ausencia de piezas móviles disminuye la probabilidad de fallos mecánicos.
  • Conmutación rápida: Los SSR pueden cambiar de estado (encendido/apagado) mucho más rápido que los relés electromecánicos. Esto es útil en aplicaciones donde se requiere una respuesta rápida, como en sistemas de control de temperatura o en máquinas de soldadura.
  • Silenciosos: Al no tener partes móviles que golpeen o vibren, los SSR no generan ruido mecánico durante la conmutación. Esto es especialmente importante en entornos sensibles al ruido.
  • Aislamiento galvánico: Los SSR proporcionan un aislamiento eléctrico entre la entrada de control y la carga de salida. Esto significa que no hay conexión eléctrica directa entre ambos lados, lo que puede ser crucial para evitar interferencias o daños en equipos sensibles.
  • Tamaño compacto: Los SSR son más pequeños y ligeros que los relés electromecánicos equivalentes, lo que facilita su integración en diseños de circuitos y tableros eléctricos.

En resumen, los SSR son una excelente opción cuando se necesita una conmutación rápida, alta fiabilidad y aislamiento eléctrico.

3. Características termodinámicas: Algunos SSR incluyen un disipador térmico para manejar el calor generado durante la operación.

  • Disipador térmico:
    • Los SSR pueden generar calor durante su funcionamiento debido a la resistencia interna y la conmutación de corriente.
    • Para manejar este calor, algunos SSR incorporan un disipador térmico. Este componente ayuda a transferir el calor generado hacia el ambiente circundante.
    • El disipador térmico suele estar hecho de aluminio o cobre y tiene aletas para aumentar la superficie de disipación.
    • La eficiencia del disipador depende de su diseño, tamaño y la cantidad de calor que debe disipar.
  • Capacidad de corriente y temperatura:
    • La capacidad de corriente nominal de un SSR determina la máxima corriente que puede conmutar de manera segura.
    • La temperatura ambiente también afecta el rendimiento del SSR. A temperaturas más altas, la capacidad de corriente puede reducirse.
    • Al seleccionar un SSR, es importante considerar tanto la carga eléctrica como la temperatura ambiente para garantizar un funcionamiento seguro y confiable.
  • Tiempo de respuesta:
    • Los SSR tienen un tiempo de respuesta más rápido que los relés electromecánicos.
    • Esto es beneficioso en aplicaciones donde se requiere una conmutación rápida, como en sistemas de control de temperatura o en aplicaciones de automatización industrial.
  • Aislamiento galvánico:
    • Los SSR proporcionan aislamiento galvánico entre la entrada de control y la salida de carga.
    • Esto significa que no hay conexión eléctrica directa entre ambos circuitos, lo que mejora la seguridad y evita problemas como el ruido eléctrico o la interferencia.

En resumen, los SSR son una excelente opción para aplicaciones donde se necesita una conmutación rápida, aislamiento galvánico y una vida útil prolongada. El uso de un disipador térmico adecuado garantiza un funcionamiento seguro y confiable incluso en condiciones de alta carga y temperatura. 

4. Características de montaje: Los SSR pueden tener diferentes tipos de terminales, como de tornillo o de pestaña.

  • Baja corriente de entrada: Los SSR requieren solo unos pocos miliamperios de corriente para activarse1. Esto los hace adecuados para aplicaciones de bajo consumo.
  • Mayor tiempo de vida: Debido a su diseño sin partes móviles, los SSR tienen una vida útil más larga en comparación con los relés electromecánicos (EMR). No sufren desgaste mecánico como los contactos de los relés tradicionales.
  • Montaje flexible: Los SSR pueden funcionar en cualquier posición, lo que permite una mejor utilización del espacio disponible. Son ideales para aplicaciones con restricciones de espacio.
  • Inmunidad a choques y vibraciones: Los SSR no se ven afectados por golpes o vibraciones, lo que garantiza un rendimiento confiable en entornos industriales.

En resumen, los SSR son una excelente opción para aplicaciones donde se requiere un cambio seguro y duradero entre señales de control de bajo nivel y cargas de corriente alterna o continua.

Tercera Parte: Selección de un Relé de Estado Sólido

La selección del SSR adecuado depende de varias consideraciones, incluyendo las necesidades eléctricas, mecánicas y termodinámicas del sistema, así como las dimensiones físicas del SSR. Es importante tener en cuenta la tensión y la corriente de carga que el SSR necesita manejar, así como las condiciones ambientales en las que se utilizará. También es importante considerar las características adicionales que pueden ser útiles, como un indicador LED de funcionamiento o un disipador térmico.

  • Principio de Funcionamiento:
    • Un SSR consta de un sensor que responde a una señal de control (entrada) y un interruptor electrónico de estado sólido que conmuta el circuito de carga (salida).
    • No hay partes mecánicas en un SSR, lo que significa que no hay contactos que se desgasten.
    • Puede conmutar tanto corriente alterna (CA) como corriente continua (CC).
  • Acoplamiento:
    • La señal de control se acopla eléctricamente al circuito de control mediante un aislamiento galvánico. Esto se logra a menudo mediante acoplamiento óptico.
    • En el acoplamiento óptico, un LED interno se ilumina cuando se aplica el voltaje de control, activando un diodo fotosensible (fotovoltaico). Este diodo, a su vez, activa un tiristor, SCR o MOSFET para conmutar la carga.
  • Ventajas de los SSR:
    • Sin partes móviles: No hay armadura ni contactos que se desgasten.
    • Alta velocidad de conmutación: Pueden cambiar de estado en milisegundos.
    • Aislamiento eléctrico: El circuito de control está aislado de la carga.
    • Resistencia a choques y vibraciones: Ideal para aplicaciones industriales.
    • No generan arcos ni rebotes: No hay chispas al conmutar.
    • Vida útil prolongada: Sin desgaste mecánico.
  • Consideraciones para la Selección:
    • Especificaciones eléctricas: Tensión y corriente de entrada.
    • Tipo de carga: Resistiva, inductiva o capacitiva.
    • Tensión y corriente de la carga: Determinan la capacidad del SSR.
    • Temperatura ambiente y vibraciones: Afectan el rendimiento.
    • Características adicionales: Indicadores LED, disipadores térmicos, etc.

En resumen, al elegir un SSR, considera las especificaciones eléctricas, el tipo de carga y las condiciones ambientales. Los SSR son ideales para aplicaciones donde se requiere alta velocidad de conmutación y aislamiento eléctrico.

Parte Final: Aplicaciones de los Relés de Estado Sólido

Los SSR se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo el control de motores, la conmutación de luces y la regulación de la temperatura. Por ejemplo, un cliente que fabrica hornos industriales podría utilizar un SSR para controlar la temperatura del horno. Otro cliente que fabrica sistemas de iluminación podría utilizar un SSR para conmutar las luces de manera eficiente.

  • Control de Motores: Los SSR se utilizan para controlar motores de corriente alterna (CA) y corriente continua (CC). Desde motores pequeños en electrodomésticos hasta motores industriales grandes, la falta de contactos móviles en los SSR reduce el desgaste y prolonga la vida útil del motor. Además, pueden cambiar la carga cuando la fuente de alimentación de CA está en su punto máximo, evitando daños al motor por la corriente de irrupción.

 



  • Control de Calentadores: Los SSR son ideales para conmutar cargas resistivas, como calentadores. Su capacidad para manejar una amplia variedad de tipos de carga los hace útiles en sistemas de calefacción y aire acondicionado.


  • Automatización Industrial: En sistemas de control de procesos, equipos de telecomunicaciones y dispositivos médicos, los SSR ofrecen una alternativa confiable a los relés mecánicos.


En resumen, los SSR permiten que pequeñas señales de entrada controlen cargas mucho más grandes, y su durabilidad y eficiencia los hacen valiosos en diversas aplicaciones


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