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固态继电器与普通继电器的区别

文章出处:ope体育app 发表时间:2020-03-31 人气:

一、固态继电器

  是一种全电子电路组合的元件,它依靠半导体器件和电子元件的电磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能。固态继电器与传统的电磁继电器相比,是一种没有机械,不含运动零部件的继电器,但具有与电磁继电器本质上相同的功能。

  被广泛应用于工业自动化控制,如电炉加热系统,熟控机械,遥控机械,电机,电磁阀以及信号灯,闪烁器,舞台灯光控制系统,医疗器械,复印机,洗衣机,消防保安系统等都有大量应用。工作可靠,无触点、无火花、寿命长、无噪声,无电磁干扰,开关速度快,以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载的目的。

固态继电器

固态继电器原理

  SSR按使用场合可以分成交流型和直流型两大类,它们分别在交流或直流电源上做负载的开关,不能混用。下面以交流型的SSR为例来说明它的工作原理,图1是它的工作原理框图,图1中的部件①~④构成交流SSR的主体,从整体上看,SSR只有两个输入端(A和B)及两个输出端(C和D),是一种四端器件。

  工作时只要在A、B上加上一定的控制信号,就可以控制C、D两端之间的“通”和“断”,实现“开关”的功能,其中耦合电路的功能是为A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道,但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的(电)联系,以防止输出端对输入端的影响,耦合电路用的元件是“光耦合器”,它动作灵敏、响应速度高、输入/输出端间的绝缘(耐压)等级高;由于输入端的负载是发光二极管,这使SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配,在使用时可直接与计算机输出接口相接,即受“1”与“0”的逻辑电平控制。触发电路的功能是产生合乎要求的触发信号,驱动开关电路④工作,但由于开关电路在不加特殊控制电路时,将产生射频干扰并以高次谐波或尖峰等污染电网,为此特设“过零控制电路”。

  所谓“过零”是指,当加入控制信号,交流电压过零时,SSR即为通态;而当断开控制信号后,SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点(零电位)时,SSR才为断态。这种设计能防止高次谐波的干扰和对电网的污染。吸收电路是为防止从电源中传来的尖峰、浪涌(电压)对开关器件双向可控硅管的冲击和干扰(甚至误动作)而设计的,一般是用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻器)。

优点

  (1)高寿命,高可靠:固态继电器没有机械零部件,由固体器件完成触点功能,由于没有运动的零部件,因此能在高冲击,振动的环境下工作,由于组成固态继电器的元器件的固有特性,决定了固态继电器的寿命长,可靠性高。

  (2)灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好:固态继电器的输入电压范围较宽,驱动功率低,可与大多数逻辑集成电路兼容不需加缓冲器或驱动器。

  (3)快速转换:固态继电器因为采用固体器件,所以切换速度可从几毫秒至几微秒。

  (4)电磁干扰小:固态继电器没有输入“线圈”,没有触点燃弧和回跳,因而减少了电磁干扰。大多数交流输出固态继电器是一个零电压开关,在零电压处导通,零电流处关断,减少了电流波形的突然中断,从而减少了开关瞬态效应。

缺点

  (1)导通后的管压降大,可控硅或双向控硅的正向降压可达1~2V,大功率晶体管的饱和压降也在1~2V之间,一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。

  (2)半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流,因此不能实现理想的电隔离。

  (3)由于管压降大,导通后的功耗和发热量也大,大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器,成本也较高。

  (4)电子元器件的温度特性和电子线路的抗干扰能力较差,耐辐射能力也较差,如不采取有效措施,则工作可靠性低。

  (5)固态继电器对过载有较大的敏感性,必须用快速熔断器或RC阻尼电路对其进行过载保护。固态继电器的负载与环境温度明显有关,温度升高,负载能力将迅速下降。

  (6)主要不足是存在通态压降(需相应散热措施),有断态漏电流,交直流不能通用,触点组数少,另外过电流、过电压及电压上升率、电流上升率等指标差。

固态继电器

二、普通继电器

  一般是由继电器线圈和动静触点组成。动触点通过继电器线圈的电磁吸引力来动作,从而实现线路的接通与断开。所以存在机械运动。在电流达到一定程度时,触点会有火花。价格便宜且结构简单,但动作时的火花和机械运动会对它的寿命有一定影响。

  传统继电器优点是:驱动简单,隔离好,短时过载忍耐性好。

  传统继电器缺点是:体积较大(笨重),响应速度慢(达ms级),驱动继电器的功耗较大。

三、固态继电器与普通继电器的区别

  传统继电器与固态继电器的对比,由于涉及种类较多,下面以电磁继电器与相应固态继电器比较说明它们的区别:

  1、结构区别:电磁继电器利用输入电路内电路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的;固体继电器用电子元件履行其功能而无机械运动构件,输入和输出是隔离的。

  2、工作方式区别:电磁继电器是利用电磁感应的原理,通过电磁铁的力量来控制电路通断,因此,用直流电接线圈,触点可以通交、直流电;固态继电器依靠半导体器件和电子元件的电、磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能,因此,分直流输入-交流输出型、直流输入-支流输出型、交流输入-交流输出型、交流输入-直流输出型。

  3、工作状态区别:电磁继电器利用衔铁间产生的吸力作用,通、断电路,因此,动作反应慢、有噪声、寿命有限;固态继电器响应快,运行无噪音,寿命长。

  4、使用环境:温度、湿度、大气压力(海拔高度)、砂尘污染、化学气体和电磁干扰等要素影响中,电磁继电器普遍不如固态继电器。

  5、电气性能区别:电磁继电器与相应固态继电器比较,前者驱动简单,但功耗大,隔离好,短时过载耐受性好,控制大电流、大功率场合不如后者,控制动作濒繁的电路时,寿命不如后者长。

  总之,传统继电器与固态继电器的对比各有千秋,后者因其工作可靠,无触点、无火花、寿命长、无噪声,无电磁干扰,开关速度快,越来越受到欢迎。

                                                                                                                                                          www.qwifm.com

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