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固態(tài)繼電器·概要
閱讀：1927 發(fā)布時(shí)間：2014-4-4
| 固態(tài)繼電器·概要 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| ■固態(tài)·繼電器(SSR)的定義 ●SSR和有接點(diǎn)繼電器的不同 所謂SSR， 是固態(tài)繼電器（Solid State Relay） 的簡(jiǎn)稱， 是無(wú)可動(dòng) 接點(diǎn)部分的繼電器（無(wú)接點(diǎn)繼電器）。在動(dòng)作上與有接點(diǎn)繼電器 相同， 但是該繼電器使用半導(dǎo)體閘流管、晶閘管開(kāi)關(guān)元件、二極 管、晶體管等半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。另外也使用名為光電耦合器的光 半導(dǎo)體， 使其輸入輸出絕緣。光電耦合器的特點(diǎn)是用光的信號(hào)在 絕緣空間中進(jìn)行傳送， 所以絕緣性更好， 傳送速度也更快。 SSR是用無(wú)接點(diǎn)的電子零件制造的， 比有接點(diǎn)的有很多優(yōu)點(diǎn)。其 中zui大的優(yōu)點(diǎn)是， 不會(huì)像有接點(diǎn)繼電器一樣因開(kāi)關(guān)而損耗接點(diǎn)。 特別是： ●可以對(duì)應(yīng)高速、高頻率開(kāi)關(guān) ●沒(méi)有接觸不良 ●發(fā)生干擾小 ●沒(méi)有動(dòng)作音 等， 適用于廣泛的領(lǐng)域。 固態(tài)繼電器(SSR)的構(gòu)成  固態(tài)繼電器(SSR) （交流負(fù)載開(kāi)關(guān)的代表示例）  電磁繼電器(EMR:Electro Magnetic Relay) 向線圈施加輸入電壓， 使其發(fā)生電磁力， 移動(dòng)可動(dòng)鐵片， 從而切 換接點(diǎn)。不僅可在控制柜上使用， 還可用于其他范圍。而且原理 簡(jiǎn)單可低成本加工。 
 ●MOS FET繼電器的構(gòu)成和動(dòng)作原理 MOS FET繼電器是在輸出元件中使用功率MOS FET的SSR。為使 功率MOS FET動(dòng)作， 光電二極管陣列作為受光元件使用。輸入端 子中有電流流過(guò)時(shí)， LED會(huì)發(fā)光。這個(gè)光使光電二極管陣列中發(fā) 生光電流， 這使柵極電壓使功率MOS FET置于ON。用源共通連 接2個(gè)功率MOS FET， 可控制AC負(fù)載。DC的類型中有帶1個(gè) 電源 MOS FET的類型。  信號(hào)用MOS FET繼電器G3VM不含變阻器。 ●MOS FET繼電器的名稱 該商品為新型商品， 在各個(gè)公司有各種名稱、商標(biāo)。下表表示信 號(hào)用（相當(dāng)于G3VM） 的示例。
■SSR的內(nèi)部電路構(gòu)成例
固態(tài)繼電器 用語(yǔ)說(shuō)明 ■SSR用語(yǔ)集
■使用SSR前 ①實(shí)際使用SSR時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生預(yù)想不到的事故。為此，必須盡可 能地進(jìn)行測(cè)試。例如，考慮SSR特性時(shí)，經(jīng)常必須考慮到各產(chǎn)品 的差異。 ②有關(guān)目錄中記載的各額定性能值，如果沒(méi)有特別指明，則所有值 都是在JIS C5442標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)狀態(tài)（溫度15～30℃、相對(duì)濕度25～ 85%RH、氣壓86～106kPa）下的值。確認(rèn)實(shí)際設(shè)備時(shí)，除了負(fù) 載條件以外，還必須在和實(shí)際使用狀態(tài)相同的條件下確認(rèn)使用 環(huán)境。 ■關(guān)于輸入電路 ●關(guān)于輸入側(cè)的接線 SSR的輸入阻抗有一定參差， 應(yīng)避免若干個(gè)輸入的串聯(lián)連接， 否 則容易造成誤動(dòng)作。 ●關(guān)于輸入噪聲 SSR 動(dòng)作時(shí)間及動(dòng)作所需的功率極小， 因此必須控制影響到 INPUT端子的噪聲。如果噪聲施加到端子， 會(huì)引起誤動(dòng)作。 以下是針對(duì)脈沖性噪聲和感應(yīng)性噪聲的對(duì)策舉例。 ①脈沖性噪聲 利用C、R吸收噪聲非常有效。下圖是針對(duì)光電耦合器方式的 SSR選擇C、R的實(shí)例。  為滿足SSR的輸入電壓， 在R和電源電壓E的關(guān)系上確定R的上 限。 C變大時(shí)，由于C的放電復(fù)位時(shí)間將變長(zhǎng)。 請(qǐng)注意上述2點(diǎn)，確定C、R。  ②感應(yīng)噪聲 請(qǐng)不要將輸入線路和動(dòng)力線并排設(shè)置。感應(yīng)噪聲可能導(dǎo)致SSR 誤動(dòng)作。當(dāng)感應(yīng)噪聲在SSR的輸入端子處感生電壓時(shí)，必須通過(guò) 絞合線（電磁感應(yīng)）、屏蔽線（靜電感應(yīng)）將影響SSR輸入端 子的感應(yīng)噪聲引起的感應(yīng)電壓控制在SSR的復(fù)位電壓以下。 此外，對(duì)高頻設(shè)備發(fā)出的噪聲，請(qǐng)附加C、R濾波器。  ●關(guān)于輸入條件 ①關(guān)于輸入電壓的紋波 輸入電壓中有紋波的場(chǎng)合， 請(qǐng)將峰值電壓設(shè)定在使用電壓的zui 大值以下， 谷值電壓設(shè)定在使用電壓zui小值以上后使用。  ②漏電流對(duì)策 通過(guò)晶體管輸出驅(qū)動(dòng)SSR的場(chǎng)合， 有時(shí)會(huì)由于斷開(kāi)時(shí)晶體管的 漏電流導(dǎo)致復(fù)位不良。作為對(duì)策， 請(qǐng)如下圖所示， 連接泄放電 阻R， 設(shè)置加在泄放電阻R兩端的電壓E在SSR復(fù)位電壓的1/2以 下。  利用下列公式計(jì)算泄放電阻R。 R≤ E/(IL－I) E ： 加在泄放電阻R兩端的電壓=SSR復(fù)位電壓的1/2 IL ： 晶體管的漏電流 I ： SSR的復(fù)位電流 目錄中沒(méi)有記載SSR復(fù)位電流值， 因此要按以下公式計(jì)算。 SSR的復(fù)位電流＝復(fù)位電壓的zui小值/輸入阻抗 恒定電流輸入電路的SSR（G3NA、G3PA、G3PB等）以0.1mA 計(jì)算。 下面以G3M-202P DC24為例進(jìn)行計(jì)算。 復(fù)位電流 I＝1V/1.6kΩ ＝0.625mA 泄放電阻值 R＝ (1V×1/2)/(IL－0.625mA) ③開(kāi)關(guān)頻率 如果是交流負(fù)載開(kāi)關(guān)， 請(qǐng)將開(kāi)關(guān)頻率控制在10Hz下使用， 如果 是直流負(fù)載開(kāi)關(guān)， 請(qǐng)將開(kāi)關(guān)頻率控制在100Hz以下使用。 如果超出上述開(kāi)關(guān)頻率使用， 則可能導(dǎo)致SSR的輸出跟不上。 ④輸入阻抗 在輸入電壓有一定寬度的SSR （如G3F、G3H） 中， 有些機(jī)種 的輸入阻抗會(huì)隨著輸入電壓發(fā)生變化， 輸入電流也隨之發(fā)生變 化。用半導(dǎo)體等驅(qū)動(dòng)SSR的場(chǎng)合， 電壓會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體故障， 請(qǐng) 對(duì)設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)后使用。 下面是代表例。  ■關(guān)于輸出電路 ●關(guān)于交流開(kāi)關(guān)型SSR輸出處的噪聲、浪涌 ·SSR 使用的交流電源中疊加有能量較大的浪涌電壓的場(chǎng)合， 由 于插入SSR的LOAD端子之間的C、R緩沖電路（內(nèi)置在SSR 中） 的抑制能力不足， 會(huì)超出SSR瞬態(tài)峰值電壓， 導(dǎo)致SSR的 過(guò)電壓破壞。 要測(cè)定浪涌在很多情況下都是比較困難的， 基本上都是采用增 加變阻器。zui終使用階段可確認(rèn)沒(méi)有浪涌的場(chǎng)合除外。 ·G3NA、G3S、G3PA、G3PB、G3PC、G3NE、G3J、G3NH、 G9H、G3DZ、G3RZ、G3FM以外的機(jī)種中沒(méi)有內(nèi)置浪涌吸收 用可變電阻。請(qǐng)務(wù)必在開(kāi)關(guān)感性負(fù)載時(shí)實(shí)施附加浪涌吸收元件 等浪涌對(duì)策。 ·下面是附加了浪涌電壓吸收元件時(shí)的對(duì)策舉例。 本公司是在以下條件下通過(guò)耐沖擊電壓試驗(yàn)， 來(lái)確認(rèn)SSR輸出 側(cè)耐量的。 
●關(guān)于輸出側(cè)的連接 請(qǐng)避免SSR輸出側(cè)的并聯(lián)。SSR的場(chǎng)合， 不可能出現(xiàn)輸出側(cè)兩頭 都為ON的情況， 因此負(fù)載電流不會(huì)增加。 ●關(guān)于直流開(kāi)關(guān)型SSR的輸出處的噪聲·浪涌 連接螺線管、電磁閥等負(fù)載時(shí)， 請(qǐng)連接防止反電動(dòng)勢(shì)的二極管。 施加超出SSR輸出元件耐壓的反電動(dòng)勢(shì)時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致SSR輸出元件 的破壞。作為相應(yīng)措施，可以將表1的元件和負(fù)載并聯(lián)插入。（參 照下圖）  吸收元件中， 二極管方式是抑制反電動(dòng)勢(shì)效果的。但螺線 管、電磁閥的復(fù)位時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。請(qǐng)?jiān)趯?shí)際使用電路上確認(rèn)后使 用。另外， 可以使用二極管和齊納二極管縮短復(fù)位時(shí)間。在這種 情況下， 齊納二極管的齊納電壓（Vz） 越高復(fù)位時(shí)間越短。 表1 吸收元件例  （參考） ①二極管的選擇方法 耐電壓＝VRM≥電源電壓×2 正向電流＝IF≥負(fù)載電流 ②齊納二極管的選擇方法 齊納電壓＝VZ＜SSR的集電極發(fā)射極之間電壓 － （電源電壓＋2V） 齊納浪涌功率＝PRSM＞VZ×負(fù)載電流×安全率（2～3） ＊如果齊納電壓（Vz） 增高， 則齊納二極管的容量（PRSM） 將變大。 ●關(guān)于DC輸出型中的AND電路 在以下電路中，請(qǐng)使用G3DZ、G3RZ。在一般情況下， SSR也可 能出現(xiàn)復(fù)位不良。  ●關(guān)于自保持電路 要使用自保持電路時(shí)， 請(qǐng)利用有接點(diǎn)繼電器構(gòu)成電路。 （SSR中不能組成自保持電路）。 ●關(guān)于各負(fù)載的SSR的選擇 下面顯示各負(fù)載中浪涌電流的實(shí)例。  ①加熱器（阻性負(fù)載） 沒(méi)有浪涌電流的負(fù)載。一般和電壓輸出的溫度控制器組合用于 開(kāi)關(guān)加熱器。還可以使用帶過(guò)零觸發(fā)功能的SSR， 大幅抑制噪 聲的產(chǎn)生。 但是， 該種負(fù)載不包括純金屬類、陶瓷類的加熱器。純金屬 類、陶瓷類的加熱器在常溫下電阻值較低， 因此SSR中流過(guò)過(guò) 載電流， 可能導(dǎo)致SSR破壞。 開(kāi)關(guān)純金屬類、陶瓷類的加熱器時(shí)， 請(qǐng)選擇電力調(diào)整器 （G3PX） 的長(zhǎng)時(shí)間軟啟動(dòng)類型或恒定電流類型。  ②燈負(fù)載 白熾燈、鹵素?zé)舻冉油娏骱艽?。（額定電流的約10～15倍） 請(qǐng)選擇SSR， 使得該接通電流的峰值在SSR接通電流耐量的1/2 以下。（參照下圖的重復(fù)曲線＜虛線＞） 重復(fù)施加超出接通電流耐量1/2的接通電流， 會(huì)導(dǎo)致SSR輸出元 件的電流破壞。  ③馬達(dá)負(fù)載 馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)有相當(dāng)于額定電流5～10倍的接通電流流過(guò)。另 外， 接通電流流通的時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)。因此， 測(cè)定實(shí)際使用狀態(tài) 下的接通電流及啟動(dòng)時(shí)間后， 選擇SSR使得接通電流的峰值在 SSR接通電流耐量1/2以下。SSR關(guān)閉時(shí)由于馬達(dá)發(fā)出的反電動(dòng) 勢(shì)可能會(huì)導(dǎo)致SSR的破壞， 請(qǐng)實(shí)行過(guò)電壓保護(hù)。 ④變壓器負(fù)載 SSR關(guān)閉瞬間， 10～500ms之內(nèi)會(huì)有10～20倍的勵(lì)磁電流流過(guò) SSR。如果次級(jí)無(wú)負(fù)載， 勵(lì)磁電流zui大。請(qǐng)選擇SSR使得該勵(lì) 磁電流在SSR接通電流耐量1/2以下。 ⑤半波整流電路 有些交流用電磁計(jì)數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管， 半波整流。該 負(fù)載中只加有SSR的輸出電壓的半波。為此， 在帶過(guò)零觸發(fā)功 能的SSR中， 可能導(dǎo)致無(wú)法關(guān)閉。對(duì)此， 可以采取以下兩種方 法解決。 1. 連接流過(guò)SSR負(fù)載電流約20%的電流的泄放電阻。  2. 使用無(wú)過(guò)零觸發(fā)功能的SSR。 但半波整流的制動(dòng)器線圈的開(kāi)關(guān)則不受此限制， 請(qǐng)另行商談。 ⑥全波整流負(fù)載 有些交流用電磁計(jì)數(shù)器及螺線管內(nèi)置有二極管， 全波整流。這 種負(fù)載中的負(fù)載電流會(huì)如下圖所示， 變?yōu)榻咏诰匦尾ǖ牟?形。  因此， 交流用SSR在輸出元件中使用晶閘管開(kāi)關(guān)（電路電流不 為0， 元件不斷開(kāi)） ， 如果負(fù)載電流波形為矩形波， 可能導(dǎo)致 SSR復(fù)位不良。 開(kāi)關(guān)全波整流的負(fù)載時(shí)， 請(qǐng)選擇-V型或功率MOSFET繼電器。 （-V型SSR） （-V型SSR） G3F-203SL-V、G3H-203SL-V （功率MOS FET繼電器） G3DZ、G3RZ、G3FM ⑦小容量負(fù)載 SSR中沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)， 輸出（LOAD） 處會(huì)流過(guò)數(shù)mA的漏 電流IL。為此， 如果該漏電流大于負(fù)載的復(fù)位電流， 會(huì)引起復(fù) 位不良。請(qǐng)?jiān)黾覵SR開(kāi)關(guān)電流的泄放電阻R和負(fù)載并聯(lián)，以解決 問(wèn)題。  ⑧變頻器負(fù)載 請(qǐng)不要將變頻器控制的電源作為SSR的負(fù)載電源使用。變頻器 控制的波形會(huì)變?yōu)榫匦尾ǎ?因此dV/dt非常大， 會(huì)引起SSR誤啟 動(dòng)， 導(dǎo)致復(fù)位不良。 在輸入處使用變頻器控制的電源的場(chǎng)合， 只要電源的有效值在 SSR的使用電壓范圍內(nèi)， 就可以使用。  ⑨電容性負(fù)載 SSR關(guān)閉時(shí)， 電源電壓+電容器的電荷電勢(shì)施加到SSR的兩端， 因此請(qǐng)選擇SSR使得可使用電壓在電源電壓的2倍以上， 同時(shí)使 得充電電流在SSR接通電流耐量1/2以下。 ■關(guān)于使用負(fù)載電源 1. 關(guān)于整流的電源 通過(guò)全波整流或半波整流將交流電源作為直流負(fù)載電源使用時(shí)， 請(qǐng)?jiān)O(shè)定負(fù)載電源的峰值電源不超出SSR使用負(fù)載電源的zui大值。 在這樣的情況下， 會(huì)變成過(guò)電壓， 導(dǎo)致SSR輸出元件破壞。  2. 關(guān)于交流負(fù)載電源的使用頻率 關(guān)于交流負(fù)載電源的使用頻率， 請(qǐng)控制在47～63Hz。 3. 關(guān)于交流低電壓負(fù)載 在SSR的使用負(fù)載電壓范圍的zui小值以下使用負(fù)載電源時(shí)， 施加 到負(fù)載上的電壓的損失時(shí)間比在SSR使用電壓范圍內(nèi)使用負(fù)載電 源時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)。 下圖是負(fù)載例。（損失時(shí)間A
固體電路·繼電器 Q&A Q1: 欲檢查SSR的故障， 是否可以用測(cè)試器確認(rèn)SSR的導(dǎo)通？ A1: 不能確認(rèn)導(dǎo)通。 測(cè)試器的導(dǎo)通檢查中， 由于測(cè)試器的內(nèi)部電路電壓、 電流較低，無(wú)法確認(rèn)SSR內(nèi)部所使用的半導(dǎo)體元件（三 端雙向可控硅開(kāi)關(guān)、晶閘管） 的動(dòng)作。 另外， 如下述方法所示， 連接負(fù)載后， 即可進(jìn)行故障 檢查。 ●測(cè)定方法 負(fù)載和電源連接的狀態(tài)下， 將輸入置于ON· OFF時(shí)測(cè)定LOAD端 子的電壓。 SSR置于OFF時(shí)可以輸出接近電源電壓值的電壓、置于ON時(shí)可以 輸出1V左右的電壓。 另外，若使用100W左右的燈泡作為模擬負(fù)載，即可較為容易地確 認(rèn)動(dòng)作 。 （但是， 請(qǐng)使用容量在SSR的額定范圍內(nèi)的燈泡）  Q2: 請(qǐng)教有關(guān)功率 MOS FET繼電器的用途例。 A2: (1) 不清楚連接繼電器的負(fù)載是交流還是直流的用途 （使用例） 機(jī)器人控制器的警報(bào)輸出 (2) 內(nèi)部進(jìn)行過(guò)全波整流的電磁閥等的負(fù)載， 通過(guò)高 頻率開(kāi)閉， 頻繁更換繼電器（例： G2R） 的用途 與繼電器相比， 為延長(zhǎng)其壽命， 更換頻率越少越好。 G3RZ和G2R-1A-S的端子兼容， 故可更換。 注. 請(qǐng)注意輸入電壓、極性及輸出的容量。 (3) DC高電壓的負(fù)載用途 為將DC100V1A電阻負(fù)載通過(guò)繼電器進(jìn)行開(kāi)閉，必 須配備相當(dāng)于MM2XP的繼電器。 但是，功率 MOS FET繼電器G3RZ可以用這一尺寸 進(jìn)行開(kāi)閉。 (4) 采用泄流電阻、使用SSR的用途 對(duì)于功率 MOS FET， 由于其漏電流10 · A較微 小， 因此無(wú)需泄流電阻。 Q3: 請(qǐng)教有關(guān)晶閘管和三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)的不同點(diǎn)。 A3: 在電阻負(fù)載方面是相同的 但在感應(yīng)負(fù)載中， 晶閘管的反并聯(lián)更為有利。 SSR中的開(kāi)關(guān)元件若使用三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)時(shí)，則會(huì) 有使用晶閘管的反并聯(lián)連接的情況。  在急劇上升、下降時(shí)元件可否跟蹤的特性方面， 晶閘 管和三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)存在不同點(diǎn)。 這一特性以dv/dtμ （單位V/μs） 表示。這一值為晶閘 管>三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)。 在3.7kW級(jí)的電機(jī)中， 即使是感應(yīng)負(fù)載， 也可以用三端 雙向可控硅開(kāi)關(guān)進(jìn)行充分開(kāi)閉。以三端雙向可控硅開(kāi) 關(guān)1個(gè)元件與晶閘管的反并聯(lián)具有同等的功能， 所以對(duì) SSR的小型化也做出了貢獻(xiàn)。 
Q4: SSR的輸出側(cè)是否可以串聯(lián)連接？ A4: 可串聯(lián)連接。 主要用于短路模式故障的補(bǔ)償。 另外，浪涌電壓分擔(dān)各自的SSR，對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行分壓， 減輕了SSR的負(fù)擔(dān)。 但是， 進(jìn)行串聯(lián)連接時(shí)， 無(wú)法提高使用電壓。 由于動(dòng)作時(shí)間、復(fù)位時(shí)間的差，開(kāi)閉時(shí)不能分擔(dān)負(fù)載電 壓。  Q5: 直流負(fù)載用SSR的浪涌吸收電路 怎么樣會(huì)比較好？ A5: 關(guān)于直流負(fù)載開(kāi)閉型SSR的輸出側(cè)干擾、浪涌對(duì)策。 連接螺線管、電磁閥等的L負(fù)載時(shí)，請(qǐng)連接避免產(chǎn)生反 向電壓的二極管。 施加超出SSR輸出元件耐電壓的反向電壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致SSR 的輸出元件損壞。 作為對(duì)策， 請(qǐng)將表1的元件與負(fù)載并聯(lián)接入。  吸收元件中， 二極管方式抑制反向電壓的效果*。 但是螺線管、電磁閥的復(fù)位時(shí)間較長(zhǎng)。實(shí)際使用電路 時(shí)請(qǐng)先確認(rèn)后再使用。 另外，作為縮短復(fù)位時(shí)間的對(duì)策，可以使用二極管和穩(wěn) 壓二極管。此時(shí)， 穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓（Vz） 越 高， 其復(fù)位時(shí)間就越短。  參考 ① 二極管的選擇方法 耐電壓＝VRM≧電源電壓×2 順電流＝IF≧負(fù)載電流 ② 穩(wěn)壓二極管的選擇方法 穩(wěn)壓電壓=Vz< （SSR的集電極-發(fā)射極間電壓） — （電源電壓＋2V） 穩(wěn)壓· 浪涌電力＝PRSM>Vz×負(fù)載電流×安全率（2-3） 注. 若穩(wěn)壓電壓（Vz） 較高， 則穩(wěn)壓二極管的容量（PRSM） 也將變大。 固態(tài)繼電器 施工·保養(yǎng)·檢查 ■故障安全防護(hù)方法 1. 關(guān)于故障模式 必須進(jìn)行高頻率開(kāi)閉、高速開(kāi)閉時(shí)， SSR是*的繼電器， 但 是， 若使用條件、操作錯(cuò)誤， 可能會(huì)導(dǎo)致元件破壞等問(wèn)題。 SSR是由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的繼電器， 浪涌電壓、過(guò)電流等會(huì)導(dǎo)致 元件破損等故障。此時(shí)， 元件的故障模式基本上是短路故障， 會(huì) 導(dǎo)致負(fù)載不能切斷。 因此， 在使用了SSR的控制電路中， 考慮故障安全防護(hù)方法時(shí)， 不是僅通過(guò)SSR切斷負(fù)載電源的電路， 請(qǐng)通過(guò)設(shè)置于負(fù)載電源側(cè) 的接點(diǎn)、斷路器， 設(shè)為在SSR異常時(shí)切斷負(fù)載的電路。 例如， AC電機(jī)作為負(fù)載的電路中， SSR發(fā)生半波故障時(shí)， 變?yōu)?DC勵(lì)磁的過(guò)電流流向電機(jī)， 電機(jī)可能會(huì)燒壞。這種情況下， 請(qǐng) 通過(guò)斷路器， 切斷通向電機(jī)的電流電路。
2. 關(guān)于過(guò)電流保護(hù) SSR的負(fù)載（LOAD） 側(cè)流入短路電流或過(guò)電流時(shí)， 會(huì)損壞SSR 的輸出元件。 作為短路保護(hù)的對(duì)策例， 請(qǐng)?zhí)砑优c負(fù)載串聯(lián)的速斷保險(xiǎn)絲。 作為速斷保險(xiǎn)絲的保護(hù)協(xié)調(diào)條件， SSR的浪涌容量（Is）、速斷 保險(xiǎn)絲的限流特性（If） 、負(fù)載的沖擊電流（IL） 均需設(shè)計(jì)為 滿足如下圖所示關(guān)系的電路。 
對(duì)于過(guò)電流保護(hù)， 請(qǐng)根據(jù)每臺(tái)使用設(shè)備選擇合適的NF斷路器等的保護(hù)對(duì)策。 3. 關(guān)于動(dòng)作顯示燈 如下圖所示， 動(dòng)作顯示燈所顯示的是輸入電路的通電， 并不顯示 輸出元件的接通。  4. 關(guān)于SSR的耐久性 SSR沒(méi)有機(jī)械磨損。 因此， SSR的耐久性以所使用的內(nèi)置零件的故障率表示。例 如， G3M-202P時(shí)， 內(nèi)置零件的故障率為321Fit （1Fit=10-9=λ （故障/時(shí)間））。 根據(jù)這一值計(jì)算出的MTTF如下所示。 MTTF＝321/λ60＝3.12×106 （時(shí)間） 關(guān)于SSR的耐久性錫焊、熱應(yīng)力， 也必須考慮其綜合耐久性。 也有可能因熱應(yīng)力導(dǎo)致錫焊老化等各種問(wèn)題。 本公司已在下述條件的加熱器循環(huán)試驗(yàn)中進(jìn)行了可靠性評(píng)價(jià)。 條件： －30～＋100℃、200循環(huán) ■應(yīng)用電路圖 1. 與傳感器的連接 SSR可直接連接接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等傳感器。  2. 白熾燈的閃爍控制  3.電氣爐的溫度控制  4. 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)  注1. SR1、SSR2其中一個(gè)為斷開(kāi)側(cè)SSR的LOAD端子間電壓， 由于通過(guò) LC結(jié)合， 電壓約為電源電壓的2倍， 請(qǐng)務(wù)必使用具備電源電壓2倍以上的輸出額定電壓的SSR （例） 電源電壓交流100Ｖ的單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)， 應(yīng)使用有 交流200Ｖ以上輸出電壓的SSR 注2. 切換SW1和SW2時(shí)， 請(qǐng)務(wù)必確保有30ms以上的時(shí)滯。 5. 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的接通、斷開(kāi)控制  6. 三相電機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn) SSR三相電機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 請(qǐng)注意SSR的輸入信號(hào)。如右上圖所 示， 同時(shí)切換SW1和SW2時(shí)， 負(fù)載側(cè)發(fā)生相間短路， 會(huì)損壞SSR 的輸出元件。這是由于即使沒(méi)有至SSR輸入端子的輸入信號(hào)， 輸 出元件（三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)） 仍處于導(dǎo)通狀態(tài)， 直至負(fù)載電流 為0。因此， 切換SW1和SW2時(shí)， 請(qǐng)務(wù)必設(shè)定30ms以上的時(shí)滯。 另外， 由于至SSR輸入電路的干擾等導(dǎo)致的SSR誤動(dòng)作， 也會(huì)導(dǎo) 致相間短路、SSR損壞。作為此時(shí)的對(duì)策例， 在電路中接入防止 產(chǎn)生短路事故的保護(hù)電阻R。對(duì)于保護(hù)電阻R， 請(qǐng)根據(jù)SSR的浪涌 接通電流容量確定。例如， G3NA-220B的浪涌接通電流容量為 220Apeak， 因此為R>220V×√2/220A＝1.4Ω。另外， 考慮到電 路電流、通電時(shí)間等， 請(qǐng)插到消耗功率較小的一側(cè)。 另外， 對(duì)于電阻的功率， 請(qǐng)根據(jù)P＝I2R×安全率進(jìn)行計(jì)算。 （I＝負(fù)載電流、R＝保護(hù)電阻、安全率3～5）  7. 變壓器負(fù)載的沖擊電流 變壓器負(fù)載時(shí)的沖擊電流，在電抗不運(yùn)作的2次側(cè)開(kāi)放狀態(tài)下為zui 大。另外， 由于其zui大電流是電源頻率的1/2周， 若不用示波器 將很難進(jìn)行測(cè)定。為此， 應(yīng)測(cè)定變壓器一次側(cè)的直流電阻， 據(jù)此 預(yù)測(cè)沖擊電流。（實(shí)際上， 由于固有電抗運(yùn)作， 其結(jié)果比該計(jì)算 值還少）。 I peak＝V peak/R＝(√2×V)/R 假設(shè)在負(fù)載電源電壓220V 使用一次側(cè)的直流電阻3 歐姆的變壓 器， 則此時(shí)的沖擊電流為， I peak＝(1.414×220)/3＝103.7A 本公司規(guī)定SSR的浪涌接通電流容量為非反復(fù)（1天1-2次）， 請(qǐng) 選擇能反復(fù)使用具備該I peak的2倍的浪涌接通電流容量的SSR。 此時(shí)， 請(qǐng)選擇具備207.4A以上浪涌接通電流容量、G3□□-220□ 以上的SSR。 另外， 若對(duì)此進(jìn)行逆運(yùn)算， 即可算出滿足SSR的變壓器一次側(cè)的 直流電阻值。 R＝V peak/I peak＝(√2×V)/I peak 有關(guān)變壓器一次側(cè)的直流電阻值適用SSR的一覽表， 請(qǐng)參考附 件。 另外，該一覽表表示「滿足沖擊電流的SSR」，還必須結(jié)合「變 壓器的穩(wěn)定電流滿足各SSR的額定電流」。 G3□□-240□ 下劃線2位的數(shù)字顯示穩(wěn)定電流。（此時(shí)為40A） 僅G3NH時(shí) ： G3NH-□075B=7、 G3NH-□150B=150A 條件1 ： SSR的環(huán)境溫度（=柜內(nèi)溫度） 應(yīng)在各SSR 的額定溫度以內(nèi)。 條件2 ： 應(yīng)為安裝正規(guī)散熱器的狀態(tài)。 負(fù)載電源電壓100V時(shí)
負(fù)載電源電壓110V時(shí)
負(fù)載電源電壓120V時(shí)
負(fù)載電源電壓200V時(shí)
負(fù)載電源電壓220V時(shí)
負(fù)載電源電壓240V時(shí)
負(fù)載電源電壓400V時(shí)
負(fù)載電源電壓440V時(shí)
負(fù)載電源電壓480V時(shí)
8. 變壓器的分接頭轉(zhuǎn)換 通過(guò)SSR切換變壓器的分接頭時(shí)， 請(qǐng)注意感應(yīng)OFF側(cè)SSR的電壓。 感應(yīng)電壓與卷數(shù)（ 分接頭電壓） 成比例。 下圖中，電源電壓200V， N1＝100次、N2＝100次，若SSR2置于 ON， 則會(huì)在SSR1兩端施加電源電壓2倍的電壓400V， 因此， 對(duì) 于SSR1， 務(wù)必使用400V的SSR。  ■SSR的使用方法 ●散熱設(shè)計(jì) ①SSR的發(fā)熱量 作為輸出半導(dǎo)體用于SSR的三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)、晶閘管、功 率晶體管， 即使在接通時(shí)， 半導(dǎo)體內(nèi)部仍有殘留電壓。這是輸 出接通電壓下降。為此， 流入負(fù)載電流時(shí)SSR會(huì)產(chǎn)生焦耳熱。 此時(shí)的發(fā)熱量Ｐ如下計(jì)算： 發(fā)熱量Ｐ （W）=輸出接通電壓下降（V）×通電電流（A） 例如， 使用G3NA-210B通負(fù)載電流8A的話為： P＝1.6V×8A＝12.8W 功率MOS FET在輸出半導(dǎo)體上使用的MOS FET繼電器， 不是殘 留電壓， 用ON電阻計(jì)算發(fā)熱量。 發(fā)熱量Ｐ （W） 如下計(jì)算： Ｐ （W） ＝負(fù)載電流2 （A） ×ON電阻（Ω） 用G3RZ負(fù)載電流為0.時(shí)， 為 P(W)＝0.52A×2.4Ω＝0.6W 電源MOS FET有根據(jù)溫度上升ON電阻的特性。因此， 通電中 ON電阻是變化的。負(fù)載電流為額定的80％以上時(shí)，簡(jiǎn)易算法為 用ON電阻的1.5倍來(lái)計(jì)算。 P(W)＝12A×2.4Ω×1.5＝3.6W SSR一般到程度沒(méi)有散熱器也可以， 但超過(guò)的話就一定要有 散熱器。隨著負(fù)載電流的變大， 需要更大型的散熱器。與有接 點(diǎn)的繼電器相比10A以上含散熱器的尺寸差很顯著， 小型化的 特點(diǎn)會(huì)變得不利。 ②散熱器的選擇 另行安裝散熱器的SSR （G3NA、G3NE、G3PB （三相）等） 中備有標(biāo)準(zhǔn)散熱器， 請(qǐng)從商品樣本上選擇符合負(fù)載電流的標(biāo)準(zhǔn) 散熱器。 例如， G3NA-220B: Y92B-N100 G3NE-210T(L): Y92B-N50 G3PB-235B-3H-VD: Y92B-P200 使用市場(chǎng)上銷售的散熱器時(shí)， 請(qǐng)選用熱電阻小于本公司標(biāo)準(zhǔn)散 熱器的散熱器。 例如、Y92B-N100 的熱電阻值為 Y92B-N100的熱電阻值=1.631℃/W 如果散熱器的熱電阻值比該值更?。ㄈ?.5℃/W）， 則可在額 定的條件下使用G3NA-220B。 熱電阻值表示每單位熱量（W） 的溫度上升， 該值越小則散熱 性越好。 ③散熱板面積的計(jì)算方法 將另行安裝散熱器的SSR直接安裝在控制柜等框架上使用時(shí)， 必須注意下列事項(xiàng)。 ·將用于一般柜上的鐵材料作為散熱板使用時(shí)， 請(qǐng)盡量避免10A以上的連續(xù)通電。 這是因?yàn)椋?與鋁材相比， 鐵的熱傳導(dǎo)率較低。熱傳導(dǎo)率（單位：W·m· ℃） 根據(jù)材料不同，如下所示。 鐵材料＝20～50 鋁材料＝150～220 推薦使用鋁板作為直接安裝SSR的散熱板。必要的散熱面積 請(qǐng)參見(jiàn)樣本中各機(jī)種的數(shù)據(jù)。 ·在SSR的安裝面（全部） 和散熱板之間， 請(qǐng)務(wù)必涂敷散熱用的硅酮潤(rùn)滑脂 （東芝硅酮YG6260、信越硅酮G746等） 及熱傳導(dǎo)薄板。若僅將SSR安裝在散熱板上， 會(huì)留有空隙， 來(lái)自SSR的發(fā)熱不能*散熱， 可能會(huì)導(dǎo)致SSR的過(guò)熱破壞及熱老化。 ④控制柜的散熱設(shè)計(jì) 不僅SSR， 使用半導(dǎo)體的控制設(shè)備均會(huì)自我發(fā)熱。一旦環(huán)境溫 度上升， 半導(dǎo)體的故障率就會(huì)大幅增加， 若溫度上升10℃， 則 故障率會(huì)增加至2倍（阿倫紐斯模型） 因此， 要抑制控制柜內(nèi)的溫度上升， 很重要的一點(diǎn)是要確?？?制設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。 控制柜內(nèi)存在著各種發(fā)熱設(shè)備， 因此必須考慮局部的溫度上 升。表示作為控制柜整體的散熱設(shè)計(jì)的思路。 假設(shè)固體墻兩側(cè)的高溫流體和低溫流體的溫度分別為th、tc，傳 熱面積為Ａ?xí)r， 通過(guò)固體墻移動(dòng)的傳熱量Q可表示為下式。 Q=K(th—tc)A 這里的Ｋ為熱通過(guò)系數(shù)（W/m2℃） ,該方式也稱為熱通過(guò)的方 式。  對(duì)于控制柜發(fā)出的傳熱量， 若根據(jù)熱通過(guò)的公式， 控制柜的平均熱通過(guò)率K(W/m2℃)、 控制柜內(nèi)溫度Th （℃） 控制柜外溫度Tc （℃） 控制柜的表面積Ｓ(m2) 則控制柜發(fā)出的熱通過(guò)的傳熱量Q為 Q＝k×(Th—Tc)×S 因此， 控制柜內(nèi)的期望溫度 Th 控制柜風(fēng)的總發(fā)熱量 P1 （W） 所需冷卻能力 P2 （W） 則， 必要冷卻能力根據(jù)下列公式計(jì)算。 P2＝P1—k×(Th—Tc)×S 空氣中的一般固體墻自然對(duì)流時(shí)， 熱通過(guò)率k為4～12 （W/m2℃）。 為通常的控制柜（冷卻風(fēng)扇等*沒(méi)有時(shí)） 時(shí)， 若以4～6 （W/m2℃） 來(lái)計(jì)算， 以經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷， 則與實(shí)際基本一致。 使用該值計(jì)算實(shí)際控制柜的必要冷卻能力， 如下所示。 例 · 控制柜內(nèi)期望設(shè)定溫度 40℃ · 控制柜外溫度 30℃ · 控制柜尺寸 寬2.5m×高2m×深0.5m的 自立型控制柜（底面部應(yīng)從表面積中除去） · SSR G3PA-240B 以30A連續(xù)使用20臺(tái) · SSR以外的控制設(shè)備的總發(fā)熱量500W 控制柜內(nèi)總發(fā)熱量P1 P1＝輸出ON電壓下降1.6V×負(fù)載電流30A×20臺(tái)＋SSR以外的控制設(shè)備的總發(fā)熱量＝960W+500W＝1460W 控制柜發(fā)出的散熱量Q2 Q2＝熱通過(guò)率5×(40℃-30℃)×(2.5m×2m×2+0.5m×2m×2+2.5m×0.5m)=662.5W 因此， 所需冷卻能力P2為 P2＝1460-663＝797W 僅控制柜表面發(fā)出的散熱還不充分，必須采取將797W以上的熱 量排放至控制柜外的措施。 通常應(yīng)設(shè)置必要能力換氣用的風(fēng)扇， 但是。僅通過(guò)風(fēng)扇冷卻能 力仍不足時(shí)， 還應(yīng)設(shè)置控制柜用冷氣。控制柜用冷氣不僅能制 冷、還對(duì)防濕、防塵也很有效， 對(duì)長(zhǎng)期使用控制柜是很有效 的。 軸流風(fēng)扇 歐姆龍制 R87B/F/T系列 控制柜用冷氣 APISTE制 ENC系列 ⑤冷卻裝置的種類 換氣用風(fēng)扇 用于通常的換氣冷卻。 本公司準(zhǔn)備了R87F、R87T等的AC軸流風(fēng)扇系列商品。  熱轉(zhuǎn)換器 將控制柜內(nèi)的熱通過(guò)熱管排放的構(gòu)造， 可以隔離控制柜內(nèi)和柜 外， 因此也可在多灰塵多油污的地方使用。  控制柜用冷氣 可以實(shí)現(xiàn)zui高冷卻能力的同時(shí)， 通過(guò)隔離控制柜內(nèi)、柜外， 具有 防塵及除濕效果。  ■SSR的安裝方法 ●安裝到控制柜 若為密閉柜， 則SSR所產(chǎn)生的熱積聚在內(nèi)部， 由于SSR的通電能 力降低， 還會(huì)對(duì)其他的電子設(shè)備產(chǎn)生不好的影響。使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必 在柜的上部和下部設(shè)置通風(fēng)用的孔。以下以G3PA的推薦例進(jìn)行說(shuō) 明。下述示例僅為標(biāo)準(zhǔn)， zui終使用時(shí)請(qǐng)執(zhí)行④項(xiàng)的「設(shè)置后的確 認(rèn)」。     ④設(shè)置后的確認(rèn) 上述條件是本公司已確認(rèn)過(guò)的代表例。根據(jù)其使用環(huán)境也有不 同的情況， 需測(cè)定zui終通電中的環(huán)境溫度， 并請(qǐng)確認(rèn)滿足各型 號(hào)所規(guī)定的「負(fù)載電流-環(huán)境溫度額定」。 環(huán)境溫度的測(cè)定條件 (1)控制柜內(nèi)的溫度作為zui高的通電條件， 請(qǐng)?jiān)陲柡蜖顟B(tài)下測(cè)定 環(huán)境溫度。 (2)環(huán)境溫度測(cè)定位置請(qǐng)參見(jiàn)圖1。若在測(cè)定100mm距離以內(nèi)有導(dǎo)管或其他設(shè)備時(shí)， 請(qǐng)參見(jiàn)圖2。另外， 無(wú)法測(cè)定側(cè)面溫度時(shí)， 請(qǐng)參見(jiàn)圖3。  (3)在柜內(nèi)2層以上安裝SSR時(shí)，請(qǐng)測(cè)定所有層的環(huán)境溫度，并以溫度zui高的地方為基準(zhǔn)。 但是， 測(cè)定條件達(dá)不到上述要求時(shí)，請(qǐng)另外咨詢。
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