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固態(tài)繼電器與普通繼電器的區別

2021-10-15 16:50:59 aoyidq 645

 一、固態(tài)繼電器

  是一種全電子電路組合的元件,它依靠半導體器件和電子元件的電磁和光特性來(lái)完成其隔離和繼電切換功能。固態(tài)繼電器與傳統的電磁繼電器相比,是一種沒(méi)有機械,不含運動(dòng)零部件的繼電器,但具有與電磁繼電器本質(zhì)上相同的功能。


  被廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化控制,如電爐加熱系統,熟控機械,遙控機械,電機,電磁閥以及信號燈,閃爍器,舞臺燈光控制系統,醫療器械,復印機,洗衣機,消防保安系統等都有大量應用。工作可靠,無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、壽命長(cháng)、無(wú)噪聲,無(wú)電磁干擾,開(kāi)關(guān)速度快,以微小的控制信號達到直接驅動(dòng)大電流負載的目的。




  固態(tài)繼電器原理


  SSR按使用場(chǎng)合可以分成交流型和直流型兩大類(lèi),它們分別在交流或直流電源上做負載的開(kāi)關(guān),不能混用。下面以交流型的SSR為例來(lái)說(shuō)明它的工作原理,圖1是它的工作原理框圖,圖1中的部件①~④構成交流SSR的主體,從整體上看,SSR只有兩個(gè)輸入端(A和B)及兩個(gè)輸出端(C和D),是一種四端器件。


  工作時(shí)只要在A(yíng)、B上加上一定的控制信號,就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”,實(shí)現“開(kāi)關(guān)”的功能,其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個(gè)輸入/輸出端之間的通道,但又在電氣上斷開(kāi)SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系,以防止輸出端對輸入端的影響,耦合電路用的元件是“光耦合器”,它動(dòng)作靈敏、響應速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高;由于輸入端的負載是發(fā)光二極管,這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配,在使用時(shí)可直接與計算機輸出接口相接,即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號,驅動(dòng)開(kāi)關(guān)電路④工作,但由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí),將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng),為此特設“過(guò)零控制電路”。


  所謂“過(guò)零”是指,當加入控制信號,交流電壓過(guò)零時(shí),SSR即為通態(tài);而當斷開(kāi)控制信號后,SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí),SSR才為斷態(tài)。這種設計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌(電壓)對開(kāi)關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設計的,一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線(xiàn)性電阻(壓敏電阻器)。

aoyi,奧儀

  固態(tài)繼電器與普通繼電器的區別


  優(yōu)點(diǎn)


  (1)高壽命,高可靠:固態(tài)繼電器沒(méi)有機械零部件,由固體器件完成觸點(diǎn)功能,由于沒(méi)有運動(dòng)的零部件,因此能在高沖擊,振動(dòng)的環(huán)境下工作,由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性,決定了固態(tài)繼電器的壽命長(cháng),可靠性高。


  (2)靈敏度高,控制功率小,電磁兼容性好:固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬,驅動(dòng)功率低,可與大多數邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅動(dòng)器。


  (3)快速轉換:固態(tài)繼電器因為采用固體器件,所以切換速度可從幾毫秒至幾微秒。


  (4)電磁干擾?。汗虘B(tài)繼電器沒(méi)有輸入“線(xiàn)圈”,沒(méi)有觸點(diǎn)燃弧和回跳,因而減少了電磁干擾。大多數交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開(kāi)關(guān),在零電壓處導通,零電流處關(guān)斷,減少了電流波形的突然中斷,從而減少了開(kāi)關(guān)瞬態(tài)效應。




  缺點(diǎn)


  (1)導通后的管壓降大,可控硅或雙向控硅的正向降壓可達1~2V,大功率晶體管的飽和壓降也在1~2V之間,一般功率場(chǎng)效應管的導通電阻也較機械觸點(diǎn)的接觸電阻大。


  (2)半導體器件關(guān)斷后仍可有數微安至數毫安的漏電流,因此不能實(shí)現理想的電隔離。


  (3)由于管壓降大,導通后的功耗和發(fā)熱量也大,大功率固態(tài)繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器,成本也較高。


  (4)電子元器件的溫度特性和電子線(xiàn)路的抗干擾能力較差,耐輻射能力也較差,如不采取有效措施,則工作可靠性低。


  (5)固態(tài)繼電器對過(guò)載有較大的敏感性,必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進(jìn)行過(guò)載保護。固態(tài)繼電器的負載與環(huán)境溫度明顯有關(guān),溫度升高,負載能力將迅速下降。


  (6)主要不足是存在通態(tài)壓降(需相應散熱措施),有斷態(tài)漏電流,交直流不能通用,觸點(diǎn)組數少,另外過(guò)電流、過(guò)電壓及電壓上升率、電流上升率等指標差。




  二、普通繼電器

  一般是由繼電器線(xiàn)圈和動(dòng)靜觸點(diǎn)組成。動(dòng)觸點(diǎn)通過(guò)繼電器線(xiàn)圈的電磁吸引力來(lái)動(dòng)作,從而實(shí)現線(xiàn)路的接通與斷開(kāi)。所以存在機械運動(dòng)。在電流達到一定程度時(shí),觸點(diǎn)會(huì )有火花。價(jià)格便宜且結構簡(jiǎn)單,但動(dòng)作時(shí)的火花和機械運動(dòng)會(huì )對它的壽命有一定影響。


  傳統繼電器優(yōu)點(diǎn)是:驅動(dòng)簡(jiǎn)單,隔離好,短時(shí)過(guò)載忍耐性好。


  傳統繼電器缺點(diǎn)是:體積較大(笨重),響應速度慢(達ms級),驅動(dòng)繼電器的功耗較大。




  三、固態(tài)繼電器與普通繼電器的區別

  傳統繼電器與固態(tài)繼電器的對比,由于涉及種類(lèi)較多,下面以電磁繼電器與相應固態(tài)繼電器比較說(shuō)明它們的區別:


  1、結構區別:電磁繼電器利用輸入電路內電路在電磁鐵鐵芯與銜鐵間產(chǎn)生的吸力作用而工作的;固體繼電器用電子元件履行其功能而無(wú)機械運動(dòng)構件,輸入和輸出是隔離的。


  2、工作方式區別:電磁繼電器是利用電磁感應的原理,通過(guò)電磁鐵的力量來(lái)控制電路通斷,因此,用直流電接線(xiàn)圈,觸點(diǎn)可以通交、直流電;固態(tài)繼電器依靠半導體器件和電子元件的電、磁和光特性來(lái)完成其隔離和繼電切換功能,因此,分直流輸入-交流輸出型、直流輸入-支流輸出型、交流輸入-交流輸出型、交流輸入-直流輸出型。


  3、工作狀態(tài)區別:電磁繼電器利用銜鐵間產(chǎn)生的吸力作用,通、斷電路,因此,動(dòng)作反應慢、有噪聲、壽命有限;固態(tài)繼電器響應快,運行無(wú)噪音,壽命長(cháng)。


  4、使用環(huán)境:溫度、濕度、大氣壓力(海拔高度)、砂塵污染、化學(xué)氣體和電磁干擾等要素影響中,電磁繼電器普遍不如固態(tài)繼電器。


  5、電氣性能區別:電磁繼電器與相應固態(tài)繼電器比較,前者驅動(dòng)簡(jiǎn)單,但功耗大,隔離好,短時(shí)過(guò)載耐受性好,控制大電流、大功率場(chǎng)合不如后者,控制動(dòng)作瀕繁的電路時(shí),壽命不如后者長(cháng)。


  總之,傳統繼電器與固態(tài)繼電器的對比各有千秋,后者因其工作可靠,無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、壽命長(cháng)、無(wú)噪聲,無(wú)電磁干擾,開(kāi)關(guān)速度快,越來(lái)越受到歡迎。


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