单相固态继电器

免费课程：单相固态继电器。 

第 1 部分：单相固态继电器的类型

固态继电器有多种类型。一些最常见的是：

1. 零开关 SSR （ZS）

零开关 SSR，也称为“零传递连接”，是工业应用中常用的固态继电器类型。

操作:

• 当交变信号 （AC） 通过过零点时，ZS 被激活。这意味着，当交变信号的波形从正变为负时，输出电压被激活，反之亦然。
• 通过同步激活和过零，将系统中的电气噪声和干扰降至最低。这在敏感应用或需要精确开关的情况下尤其重要。

优势：

• 降噪：通过在过零时激活，ZS 可防止突然的瞬变并降低电磁噪声。
• 使用寿命更长：平稳开关延长了继电器的使用寿命，减少了磨损。
• 干扰更少：通过避免突然切换，最大限度地减少了对其他电路元件的干扰。

应用：

• 电阻负载控制（例如，加热器、灯）。
• 交流电机的控制。
• 供暖、通风和空调 （HVAC） 系统。
• 照明设备和电器。

考虑：

• ZS 不适用于电感或电容负载，因为它可能会导致开关问题。
• 选择合适的 SSR 应基于电流、电压和特定应用。

2. Instant ON SSR/IO（即时连接）

固态继电器 （SSR），也称为固态继电器，是一种电子设备，其工作原理类似于传统的机电继电器，但没有移动部件。与使用电枢和触点来改变状态的传统继电器不同，SSR 采用半导体来实现相同的功能。

SSR 的特点和优势：

• 低输入电流：SSR 需要毫安级的输入电流，与机电继电器相比，其效率更高。
• 使用寿命更长：由于没有活动部件，SSR 的使用寿命更长，磨损更少。
• 无电流跳跃：当状态改变时，机电继电器的触点会产生电流跳跃。在 SSR 中，由于基于半导体的设计，因此不存在这个问题。
• Instant Trigger：这种类型的 SSR 在施加控制信号的同一时刻将电压施加到负载上。此外，它保持激活状态，直到控制信号消失后的下一个过零点。 Esto permite un control más preciso y rápido en aplicaciones específicas.

简而言之，与传统机电继电器相比，SSR 具有耐用性更高、功耗更低、响应速度更快的等优势。

3. 峰值切换 SSR/PS

峰值开关 SSR（带峰值电压连接的固态继电器）是一种在施加控制信号后，在为其供电的第一个电压峰值处向负载施加电压的装置。以下是有关此类 SSR 的更多详细信息：

• 作：当控制信号在输入端子上被激活时，SSR 在功率信号的第一个峰值处向负载施加电压。然后它保持开启状态，直到控制信号消失后的下一个过零点。
• 优势：
  • 精度：峰值切换 SSR 允许在电源信号周期内的最佳时间施加电压，从而实现更精确的控制。
  • 浪涌电流降低：当在第一个电压尖峰时激活时，它有助于限制流入负载的初始电流（浪涌电流）。

这种类型的继电器在需要快速准确响应的应用中特别有用。例如，在温度控制系统、照明或电动机中。

4. 模拟开关 SSR/AS（模拟连接）

模拟连接 （AS） 固态继电器 （SSR） 是一种电子设备，与使用数字开关工作的固态继电器相比，它提供更精确和成比例的开关形式。以下是有关此类 SSR 的更多详细信息：

• 作：带模拟连接的 SSR 具有一个内部同步器电路，用于进行相位或角度控制。这允许 SSR 的输出与输入电压或电流成正比。换句话说，SSR 根据施加的模拟信号调整其驾驶状态。
• 优势：
  • 比例精度：带模拟连接的 SSR 非常适合需要成比例和精确响应的应用。例如，在温度控制系统、照明或电动机中。
  • 软启动：这种类型的 SSR 可用于逐渐启动低电压负载，避免初始电流尖峰（浪涌电流）。
  • 初始电流限制：带模拟连接的 SSR 还有助于限制打开时流入负载的初始电流。

简而言之，带模拟连接的 SSR 用途广泛，非常适合需要比例和受控响应的应用

第 2 部分：单相固态继电器的特性

1. 固态继电器具有多种电气、机械和热力学特性：

固态继电器 （SSR） 是一种无需使用移动部件即可控制电流流动的电子设备。

SSR 功能：

• 电路之间的独立性：固态继电器的主要特点之一是控制电路的电流和电源电路的电流之间没有连接点或干扰点。这对于保持两个电路独立至关重要。​Por ejemplo, los terminales de control pueden trabajar con una tensión de 24 voltios en corriente continua, mientras que los terminales de potencia pueden manejar una tensión de 230 voltios en corriente alterna1.
• 低输入电流：SSR 需要非常低的输入电流，大约为毫安级。这在能源效率方面是有利的。
• 使用寿命更长：由于没有机械部件，SSR 不会发生内部劣化，与机电继电器相比，使用寿命更长。
• 安静紧凑：SSR 不会产生噪声或电气反弹，使其成为噪声敏感型应用的理想选择。
• 速度：由于没有移动部件，SSR 通常比机械继电器更快。没有触点弹跳，释放时间大大缩短。

总之，固态继电器提供快速、高效和可靠的开关，在需要高度电流隔离和耐用性的应用中特别有用

机械式：与机电继电器不同，固态继电器没有活动部件，因此磨损更少，使用寿命更长。

机电继电器：

固态继电器：

• 无活动部件：SSR 没有会随着时间的推移而磨损的机械部件。这意味着没有可佩戴或粘贴的触点，从而延长了它们的使用寿命。
• 快速切换：SSR 可以比机电继电器更快地切换状态（开/关）。这在需要快速响应的应用程序中非常有用。
• 安静： 由于没有移动部件，SSR 在切换过程中不会产生机械噪声。这在噪声敏感型应用中尤为重要。
• 无火花：与机电继电器不同，SSR 在切换时不会产生火花。这在处理感性负载或爆炸性环境中的应用非常有用。
• 电流隔离：SSR 在控制输入和输出负载之间提供高水平的电气隔离。这有助于防止损坏电路的其他组件。
• 耐用性： 由于其没有移动部件的设计，SSR 对振动和恶劣环境条件的抵抗力更强。
• 微控制器和数字逻辑支持：SSR 可以直接通过低功耗信号进行控制，例如由微控制器或数字逻辑电路生成的信号。
• 使用寿命长：一般来说，SSR 的使用寿命比机电继电器长

热力学：固态继电器会因电阻而发热，这意味着损耗。

散热：与任何电子元件一样，SSR 会因内部电阻而产生热量。这种散热是使用 SSR 的应用程序设计中的一个重要考虑因素。一些关键点：

• 电阻损耗：当 SSR 被激活（导电）时，由于其内阻，会有电压降通过它。这种阻力会产生热量。流经 SSR 的电流越高，散热就越大。
• 散热器：在大电流应用中，建议使用散热器将 SSR 的温度保持在安全范围内。散热器有助于将产生的热量传递到环境中。
• 环境温度：环境温度也会影响散热。在炎热的环境中，重要的是要考虑 SSR 的冷却能力。

热力学优势：

• 无移动部件：与机电继电器不同，SSR 不会因机械运动而产生热量。这减少了与移动触点相关的磨损和发热。
• 快速响应：SSR 可以快速改变状态，从而最大限度地减少产生热量的时间。
• 电流隔离：控制输入和输出负载之间的电气隔离也有助于防止不必要的热传递。

总之，尽管 SSR 会因电阻而产生热量，但它们在耐用性、开关速度和电绝缘方面的优势在许多应用中仍然是有益的。

安装：固态继电器更紧凑，并允许使用更多可自动化元件。

紧凑的尺寸：SSR 是紧凑型电子设备，与机电继电器相比，占用的空间更小。这在空间有限或需要更高效设计的应用中特别有用。

自动化：SSR 由于其电子特性而具有高度自动化性。与自动化相关的一些优势是：

• 精确控制：可以使用控制信号精确打开和关闭 SSR，例如由微控制器或 PLC（可编程逻辑控制器）生成的信号。
• 与数字逻辑集成：SSR 可以直接连接到数字电路，从而轻松实现开/关序列的自动化和编程。
• 与控制系统的兼容性：SSR 常用于工业自动化系统，如温度控制器、照明系统、焊机等。

其他优势：

• 可靠性：由于没有移动部件，SSR 在振动或冲击可能影响机电继电器的环境中更加可靠。
• 使用寿命长： 没有机械磨损，使用寿命长。
• 静音：SSR 在开关过程中不会产生机械噪声，这在声音敏感应用中非常有用。

第 3 部分：选择固态继电器时的问题和注意事项

选择固态继电器时，重要的是要考虑以下几个因素：

1. 过流和过压：

选择固态继电器时，必须考虑以下与过流和过压相关的方面：

过电流：

• 过流继电器（或过流监控继电器）用于保护电路和设备免受过电流的不利影响。
• 当电流超过预定义的阈值时，它会检测到并自动断开电路或发送信号以采取保护措施。
• 防止电缆过热、熔化或损坏敏感电子设备。
• 常见应用包括输电和配电网络

电压：

• 浪涌可以是外部的（例如电力线上的雷击），也可以是内部产生的（由电机启动器或焊接设备）。
• 固态继电器 （SSR） 也会受到浪涌的影响。​
• Es importante considerar la tensión de entrada y salida al seleccionar un SSR23.

瞬时过载容限：与机电继电器相比，固态继电器对瞬时过载的容忍度较低。

固态继电器 （SSR） 的优势：

• 无过零功能连接：可以在不检测负载电压过零的情况下连接 SSR。这允许在应用程序中提供更大的灵活性。
• I=0 时断开连接：当电流等于零时，可以断开 SSR，防止电弧和弹跳。
• 抗冲击和抗振动： 由于没有活动部件，SSR 在有振动或冲击的环境中更加坚固。
• 最佳使用寿命：无机械磨损延长了 SSR 的使用寿命。
• 高开关频率：SSR 可以快速更改状态，甚至可以在几毫秒内更改。
• 安静运行：它们在切换时不会产生噪音或火花。
• 低电压控制：它们与 TTL/CMOS 信号兼容。

固态继电器的缺点：

• 干扰敏感性：SSR 的输入电路对电气干扰敏感。
• 需要外部保护元件： 它们可能需要散热器和保护网。
• 温度敏感性和浪涌：SSR 更容易受到这些因素的影响。
• 技术和概念复杂性：它们需要比机电继电器更抽象的理解。

电流通过阻力：在活动状态下，固态继电器对电流通过具有更高的阻力。

• 活动状态下的电阻：SSR 在激活时对电流通过具有更高的电阻。与机电继电器不同，它们没有活动部件。这意味着没有机械触点会磨损，但这也意味着它们的强度相比之下更高。
• 瞬时过载容限：SSR 对瞬时过载的容忍度低于机电继电器。因此，在应用 SSR 时，我们必须考虑此限制。
• 耦合：控制信号通过电流隔离耦合到控制电路。大多数 SSR 使用光耦合，其中内部 LED 由控制信号激活，从而允许控制电路与负载电气隔离。

总之，SSR 非常适合在没有移动部件的情况下切换高速电流，但我们需要考虑它们的电阻和过载容限。

第 4 部分：使用单相固态继电器的示例

固态继电器用于各种应用：

1. Control de motores: Se pueden usar para controlar motores de CA y CC, desde motores pequeños en electrodomésticos hasta motores industriales grandes.

• 作：SSR 由响应控制信号（输入）的传感器、切换充电电路的固态电子开关和耦合机构组成。A diferencia de los relés electromecánicos, los SSR no tienen partes móviles y utilizan semiconductores de potencia como tiristores y transistores para conmutar corrientes de hasta más de 100 amperios1.
• 优势：
  • 快速切换：SSR 可以在几毫秒内改变状态，比机电继电器快得多。
  • 更长的使用寿命： 由于它们没有机械部件，因此不会遭受内部磨损。
  • 电流隔离：控制电路与负载电气隔离，防止干扰。
  • 感性负载的理想选择：它们可以毫无问题地处理感性负载，例如电机。​
  • Arranque suave y limitación de corriente inicial: Útiles para evitar picos de corriente al encender cargas2.

在电机控制方面，SSR 非常适合需要快速可靠开关的应用。它们可用于交流电机和直流电机。此外，它们的设计没有移动部件，使其成为工业环境和家用电器的理想选择。

照明控制：固态继电器用于切换灯泡和 LED 阵列等负载。

• 照明控制：固态继电器还用于切换灯泡和 LED 阵列等负载。它们提供快速的切换速度，这对于某些灯光效果很重要。此外，不存在电弧或火花的风险，这在照明应用中可能很危险。它们还可以防止触点弹跳，这可能会导致指示灯闪烁.
  

简而言之，SSR 允许小输入信号控制更大的负载，并且其没有移动部件的设计使其成为注重耐用性和速度的应用的理想选择

加热器控制：固态继电器用于控制电加热器。

加热器控制：

• 固态继电器广泛用于控制电加热器。一些主要优势包括：
  • 耐用性： 由于没有移动部件，SSR 不会受到机械磨损。
  • 速度：SSR 可以快速切换，这对于保持供暖系统的恒定温度至关重要。
  • 安全性：没有电弧或火花的风险，这在加热应用中可能很危险
• 此外，SSR 可以设计为在交流电源达到峰值时改变负载，防止浪涌电流损坏加热器。

医疗设备：

• 在关键医疗设备中，SSR 用于控制电源。一些优点是：
  • 可靠的切换：SSR 提供快速高效的切换。
  • 无活动部件：这确保了更长的使用寿命并防止内部磨损。
  • 宽电压范围：可处理 4 至 32 VDC 的电压差和 90 至 480 VAC 的电流
  • 安全性：无需移动触点，消除了电弧或火花的风险，这在医疗环境中至关重要。