固态继电器
电路开关部位使用半导体元件,为无接点化的半导体控制零部件。
使用注意事项
1. 输入侧的注意事项
(1) SSR的输入电压
请注意驱动SSR的输入电压在上升时的上升速度及颤动。请在各机种的性能项目中记载的输入电压范围内施加相应的电压。
(2) 输入的开合速度
如果开合速度过快,可能会产生故障或无法控制ON/OFF,因此请参照以下开合速度。
直流负载开合的场合 | 交流负载开合的场合 |
---|---|
100Hz以下 | 10Hz以下 |
(3) 输入电压发生变化时
输入电压发生变化时,如果为开启状态,则将输入电压切实调整至输入电压范围的上限和下限内,如果为关闭状态,则将输入电压调整至返回电压VD以下的低水平内。
(4) DC输入用SSR的输入电压包含波动的场合
如果整流电源的输入电压中包含波动,则需要将波动的谷值电压设置在输入电压范围的下限电压以上或将峰值电压设置在输入电压范围的上限电压以下
(5) DC输入用SSR的输入电压超过最大额定输入电压的场合
DC输入用SSR的输入电压超过最大额定输入电压时,请在外部插入串联电阻,以防施加的电压超过最大额定输出电压。
(6) 噪声对策
如果输入侧出现噪声,可能会产生故障。为应对这种情况,请缩短输入线路的布线或将输入线路的布线与高压线路和电流线路隔离开。
- 1) 感性噪声
输入线路为线缆时,为了防止电磁感应和静电感应现象,可以采用双绞线或屏蔽线。 - 2) 脉冲性噪声
电压上升过快产生的电压噪声可能会引起故障,可以采用外接基于C,R等的噪声吸收电路的方式避免这种现象的产生。
(7) 逆向连接至输入端子(DC输入类型)
SSR中显示有极性。如果极性连接错误,不仅无法工作,还可能造成SSR破损。因此在将信号线连接至输入端子时,请务必注意不要将极性接反。
(8) 输入和输出的错误连接
如果将输入和输出连接错误,可能会导致SSR破损,务必注意。
(9) 输入电流
根据SSR机种的不同,输入电路的电阻(阻抗)也会有所不同。请留意驱动侧的电流容量。此外,有些机种是利用电流进行控制的类型,因此需要留意输入侧的规格。
2. 输出侧的注意事项
(1) 过电压
- 1) 如果向输出侧施加超过重复峰值断态电压(VDRM),不仅会引起故障,还可能造成内部元件损毁。此外还需要留意瞬时过电压。
- 2) 请勿施加超过负载电压范围的持续性电压。
- 3) 由于线路之间重叠的噪声和浪涌(接点开合浪涌、电压变动、感性负载的反电动势等)的作用,可能会在瞬间施加过大的电压,这种情况下,建议在浪涌产生的源头采取相应的防治措施,同时在SSR的输出端子之间连接压敏电阻等浪涌吸收元件。(推荐但不限于压敏电阻内置型SSR。)
【参照】
- 4) 采用压敏电阻内置型SSR或连接压敏电阻时,如果施加的电压和电流超过压敏电阻的额定电压电流,可能会造成压敏电阻破损。
- 5) 对于上升过快的过电压,可以考虑连接高速运转型过电压限制元件。
- 6) SSR输出端子之间的临界断态电压上升率dV/dt〔与电源重叠的噪声等〕、电流转换时的临界断态电压上升率(dV/dt) c 〔SSR输出端子之间如果出现电压电流相位差,SSR关闭时会发生这种情况〕过大的话,可能会引起故障及停止运转的情况,因此请充分确认工作状态。
应对这种情况,可以采用调整缓冲常数、更换电流容量大的SSR等方法。
(2) 过电流
- 1) 由于负载短路或其他原因出现超出额定浪涌电流(参照各机种性能表)的电流流向输出侧的情况时,可能会造成SSR内部元件破损。为了保护内部元件,推荐使用快速熔断器或断路器。(SSR的额定浪涌电流表示的是元件抵抗突发浪涌电流的抗性,并不适用于重复浪涌电流。)
【快速熔断器的选定】- ・请选择串联在输出侧,在低于SSR的单个周期峰值额定通态浪涌电流ISURGE,且在负载的浪涌电流IR以下熔断的、具有IFF熔断特性的快速熔断器。
保护协调条件:ISURGE > IFF > IR - ・此外,还可以通过比较电流的热累积(I2t)来选择合适的熔断器。
SSR: (I2t) > Fuse: (I2t)
SSR: (I2t) = ∫0th(ISURGE/√2)2dt
ISURGE:SSR的单个周期峰值额定通态浪涌电流
th:使用频率的半个周期时间 - ・Fuse: (I2t) = 请参照熔断器生产厂家的规定值。
《例》 ISURGE以50Hz的正弦波使用225A的SSR的场合
(225/√2)2×0.01 ≒ 253(A2SEC)
选择(I2t)比253(A2SEC)小的熔断器。
上述选定方法为代表性的选定方法。在实际使用过程中,推荐以计算公式为基础,根据实际负载进行充分的验证。
- ・请选择串联在输出侧,在低于SSR的单个周期峰值额定通态浪涌电流ISURGE,且在负载的浪涌电流IR以下熔断的、具有IFF熔断特性的快速熔断器。
- 2) 某些负载在初始工作时会有额定负载的10~40倍甚至更高的浪涌电流流过,因此在选择SSR时需要确认负载的浪涌电流及持续时间,留足余地。
为避免浪涌电流超出SSR的额定浪涌电流,可以采用在负载中串联插入串联保护电阻RS或串联保护电感LS的方法。
串联保护电阻RS > √2×負荷電圧/单个周期额定浪涌电流
串联保护电阻RS的瓦数 > (负载电流)2串联电阻值RS
串联保护电感LS = 100~500μH上述选定方法为代表性的选定方法。在实际使用过程中,推荐以计算公式为基础,根据实际负载进行充分的验证。
(3) 漏电流
- 1) 即使未向SSR中施加输入电压,漏电流也会通过CR缓冲电路在输出侧流过。
有关运转过程中的注意事项请参照3.(4)小电流负载的注意事项。 - 2) ①的现象,在进行SSR的布线和更换作业时,无论是在输入侧还是输出侧,务必切断电源避免触电,确保作业安全。
(4) 关于交流低电压负荷
如果在SSR的负载电压范围的最小值以下使用负载电源,施加在负载中的电压的损失时间会变长。在实际使用过程中,请确认该损失时间会不会造成影响,再进行使用。同时,如果负载电压低于负载电压范围,会造成SSR无法开启,因此请将负载电压是定在负载电压范围内。
(5) 周围温度
SSR中流过的电流会根据周围温度的变化而发生变化,因此请务必在相应产品的负载电流性能曲线范围内使用该产品。
3. 负载种类的注意事项
(1) 阻性负载
- 1) 电灯负载中会流过很大的浪涌电流。请确认电流值和持续时间不要超过SSR的额定值。(尤其是水银灯等电灯中会有数分钟大电流流过。)
- 2) 有些加热器负载的电阻值会根据温度的变化而变化。请确认流过SSR的电流不要超过额定电流。
(2) 感性负载
- 1) 电机、电磁继电器、螺线管、电磁阀等感性高的负载在负载关闭时反电动势会变成过电压,从而引起故障或元件破损。
并用二极管或压敏电阻等过电压抑制元件可以有效预防上述情况的发生。但是在使用压敏电阻时需要符合以下条件。VOMAX > EO+EZ VOMAX: SSR的最大负载电压 EO: 电源电压 EZ: 压敏电阻电压 - 2) 感性负载中可能会流过很大的浪涌电流,因此在选择机种时,请选择电流容量大的机种。
- 3) 在电压电流相位差较大的负载中,如果选择带有过零功能的SSR,电流转换时的临界断态电压上升率(dV/dt)c超过40V/200μsec时可能会引起故障,因此推荐选择没有过零功能的SSR。
(3) 容性负载
- 1) 开关电源和电容连接的电机等电容耦合型负载在SSR关闭时,会出现电容的充电电压与电源电压重叠成为过电压,或充放电电流成为过电流的情况。因此需要充分研究输出侧的过电压与过电流对策。
过电压对策可以采取连接压敏电阻的方式,过电流对策可以选择插入串联保护电阻RS的方式。 - 2) 请选择负载电压范围是电源电压2倍以上、且浪涌电流耐受量是充放电电流的2倍以上的SSR。
(4) 小电流负载
- 1) 请在相应机种的最小负载电流以上范围内使用SSR。如果不是在最小负载电流以下的范围内使用的话,可能会无法开关或引起故障。
- 2) 使用最小负载电流以下范围的负载时,需要在负载上并联泄放电阻(分流电阻)RP以确保电流在最小负载电流以上范围内。
- 3) 有时候小电流负载和敏感度高的负载在SSR关闭时会受漏电流的影响而保持开启状态,即使清除输入电压也不会关闭。这种情况下,需要在负载上并联泄放电阻(分流电阻)RP,以降低流过负载的关闭时的漏电流,避免负载保持工作状态。
RP: 分流电阻 IR: 负载返回电流 ILEK: SSR的关闭时漏电流(实测值) RL: 负载阻抗 E: 交流电流电压 ・ 分流电流RP的值通过以下公式求得。
简单来说与负载阻抗RL的值差不多。.并联分流电阻RP < IR×RL / ILEK-IR
并联分流电阻RP的瓦数P通过以下公式求得。但是在实际应用中请留有余地,选择计算值2倍以上的产品。
并联分流电阻RP的瓦数 < E2 / RP
(5) 特殊负载及使用状态
- 1) 在不适合SSR的特殊负载条件及电源环境下,SSR可能无法稳定工作。
请事先确认好工作状态后再进行使用。尤其是负载电流低于SSR最小工作电流的负载、工作电流波形不是正弦波的负载、自激振荡负载等可能会导致工作不稳定,使用前请仔细观察工作状态及电压电流波形,认真确认后再使用。 - 2) 为提高SSR的耐压而进行的串联以及为提高电流容量而进行的并联不可用。如果有这方面的需要,请务必单独使用满足额定值的SSR。
- 3) 如果负载为带全波整流器的电磁阀,可能会引起还原不良。
- 4) 请勿使用变频器控制的波形以及脉冲波形的负载电源。可能会引起SSR的故障以及无法还原。
4. 关于散热设计的注意事项
SSR的负载开合元件中使用有半导体元件,因此元件的接点温度如果超过容许量的话,会引起SSR的故障、破损以及元件老化,导致SSR的可靠性显著下降。
因此在SSR的使用过程中,散热设计是十分重要的。
(1) 关于散热器
对于需要散热器的机种,请在使用负载电流性能曲线所示的本公司的标准散热器的同时,务必一并使用硅脂,此外还需注意散热接触面不要有毛刺或凹凸,不要附着有污渍,以免影响散热性能。
如果使用本公司标准散热器之外的散热器,需要对散热条件进行充分的研究。
(2) 安全注意事项
- 1) SSR在工作中会处于高温状态,请注意不要触摸SSR本体及散热器。
- 2) 对于安装有散热器的SSR,SSR本体散热部位(铝合金底座部分)必须切实接地。
(3) 关于散热设计
- 1) 考虑到电源电压的变动以及周围温度的上升,请尽量在余量充足的放热条件下使用。如果在封闭的环境中使用或多个SSR紧挨着一起使用时,考虑到通风状态及SSR之间的散热相互影响,需要进行余量更为充分的散热设计。
- 2) 为了获得更高的散热性能,在安装散热器的弯折时,请将安装方向朝着通风性较好的方向进行安装。
5. 操作及其他注意事项
(1) 关于焊接
- 1) 在安装SSR的底板时,助焊剂污染会影响到SSR的可靠性,这点敬请留意。助焊剂请使用无腐蚀性的松香类助焊剂,稀释剂请使用化学作用少的乙醇类稀释剂。
- 2) 焊接时的热应激也会对SSR的可靠性造成影响,敬请留意。
焊接端子型SSR的端子部位焊接温度条件为250℃10秒以内。 - 3) 如果想以焊接的方式使用快速端子类型的SSR时,请咨询本公司有关事项。
(2) 关于端子加工
在成型加工印刷电路板安装类型的SSR的导线端子时,请不要向SSR施加应激力。
(3) 关于紧固力矩
- 1) 螺丝端子型SSR的螺丝端子部位的容许紧固力矩如下。
M5螺丝:最大2.0N・m(推荐值1.73~1.94N・m)
M4螺丝:最大1.5N・m(推荐值1.22~1.43N・m)
M3螺丝:最大0.8N・m(推荐值0.66~0.76N・m)
连接电极端子时,请进行合适且充分的连接。如果在不充分的状态下通入电流的话,可能会造成异常发热及起火。 - 2) 在安装SSR本体及散热器时,请务必安装牢固。否则可能会造成散热不充分。
- 3) SSR本体及散热器的安装螺丝的容许紧固力矩如下。
M4螺丝:最大1.5N・m(推荐值1.22~1.43N・m)
M3螺丝:最大0.8N・m(推荐值0.66~0.76N・m)
(4) 关于清洁
- 1) 进行清洁时,某些种类的清洁剂可能会侵蚀包装树脂及外壳,造成标识模糊或消失。
- 2) 请勿进行超声波清洁,可能会影响内部的半导体元件。
(5) 关于冲击、振动和加重
- 1) 在搬运及使用过程中,请勿强烈冲击SSR或让SSR掉落。
如果SSR掉落,请在使用前检查其属性和性能。 - 2) 请勿在SSR上放置重物。否则可能会造成端子弯曲变形,引起故障。
- 3) 请勿对SSR的连接部位以及焊接部位造成过度的冲击和振动,否则可能会引起系统构造上的断线及故障。
(6) 关于保存和使用环境
- 1) 请不要将水滴、对树脂有影响的溶剂以及水蒸气等沾染到SSR本体上。同时在保存和使用过程中需避免结露。
- 2) 避免在对树脂有影响的环境(溶剂的汽化、尘埃、油类飞散等)中使用SSR。
- 3) 请勿在阳光直射和紫外线照射的场所进行保存和使用。
- 4) 端子的腐蚀可能会造成焊接性能下降,在保存时敬请留意。
(7) 关于可用频率范围
交流负载电源的情况下,请在47~63Hz的频率范围内使用。
(8) 触电注意事项
SSR是在危险电压(IEC60950:42.4V peak or 60V DC,是超出电气用品取缔法规定的30V AC or 45V DC的电压)下使用的。在操作SSR时,请注意不要触电。
- 1) 配电时请务必在切断电源的状态下进行作业。
- 2) 通电状态下请勿触摸导线、配线和端子部位。
- 3) 在刚刚关闭电源后不要触摸电力输出部位。SSR中内置的电容内蓄积有一定的电荷,可能会造成触电。
(9) 关于故障
- 1) SSR的元件被过电压或过电流损坏时的故障模式有两种,一种是开路模式,一种是短路模式,但大部分情况为短路模式。哪怕是一瞬间超出各自的额定最大值而引起的SSR故障也应当尽力避免。推荐将SSR保护与故障保险措施(发生故障时的安全对策)组合使用以应对故障。
- 2) SSR出现故障时,可能会导致异常发热。本公司的SSR基本上使用的是阻燃材料(UL规格94V-0),但并非不可燃材料,因此也可能会出现冒烟、燃烧的情况。因此请勿在火焰、发热物、易燃物、引火物附近使用产品。
(10) 关于使用环境
- 1) 电气特性(尤其是输出电流特性)会受到温度的影响,因此在使用过程中请注意温度环境。
- 2) SSR的模型并不是完全密闭的,长期在高湿环境中使用可能会造成SSR内部老化而引起故障。
此外,在高电压环境下使用可能会造成充电部位漏电等故障,因此在使用过程中需要采取一定的防潮处理措施。
(11) 环境问题
为避免对环境造成不良影响,在对SSR产品、附属品以及包装材料等进行废弃处理时,请进行合适的处理。