固態(tài)繼電器應(yīng)用電路圖大全

■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)下為最大。另外， 由于其最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」。
〈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=75A、
????????????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)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
4.8以上	30	60	——	-205□	-205□	——
1.9～4.7	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
1.3～1.8	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
0.65～1.2	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.36～0.64	400	800	——	——	——	-2075□
0.16～0.35	900	1,800	——	——	——	-2150□

負(fù)載電源電壓110V時(shí)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
5.2以上	30	60	——	-205□	-205□	——
2.1～5.1	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
1.5～2.0	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
0.71～1.4	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.39～0.70	400	800	——	——	——	-2075□
0.18～0.38	900	1,800	——	——	——	-2150□

負(fù)載電源電壓120V時(shí)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
5.7以上	30	60	——	-205□	-205□	——
2.3～5.6	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
1.6～2.2	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
0.78～1.5	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.43～0.77	400	800	——	——	——	-2075□
0.19～0.42	900	1,800	——	——	——	-2150□

負(fù)載電源電壓200V時(shí)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
9.5以上	30	60	——	-205□	-205□	——
3.8～9.4	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
2.6～3.7	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
1.3～2.5	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.71～1.2	400	800	——	——	——	-2075□
0.32～0.70	900	1,800	——	——	——	-2150□

負(fù)載電源電壓220V時(shí)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
10.4以上	30	60	——	-205□	-205□	——
4.2～10.3	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
2.9～4.1	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
1.5～2.8	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.78～1.4	400	800	——	——	——	-2075□
0.35～0.77	900	1,800	——	——	——	-2150□

負(fù)載電源電壓240V時(shí)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
11.4以上	30	60	——	-205□	-205□	——
4.6～11.3	75	150	-210□ -215□	-210□	-210□	——
3.1～4.5	110	220	-220□ -225□	-220□	-220□	——
1.6～3.0	220	440	-235□ -240□ -245□ -260□	-240□	——	——
0.85～1.5	400	800	——	——	——	-2075□
0.38～0.84	900	1,800	——	——	——	-2150□

負(fù)載電源電壓400V時(shí)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
7.6以上	75	150	——	-410□	——	——
5.2～7.5	110	220	-420□ -430□	-420□	——	——
2.6～5.1	220	440	-435□ -445□	——	——	——
1.5～2.5	400	800	——	——	——	-4075□
0.63～1.4	900	1,800	——	——	——	-4075□

負(fù)載電源電壓440V時(shí)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
8.3以上	75	150	——	-410□	——	——
5.7～8.2	110	220	-420□ -430□	-420□	——	——
2.9～5.6	220	440	-435□ -445□	——	——	——
1.6～2.8	400	800	——	——	——	-4075□
0.70～1.5	900	1,800	——	——	——	-4075□

負(fù)載電源電壓480V時(shí)

變壓器一 次側(cè)的直 流電阻(Ω)	沖擊電流 (A)	SSR的浪 涌接通電 流容量(A)	適用SSR
			G3P□	G3NA	G3NE	G3NH
9.1以上	75	150	——	-410□	——	——
6.2～9.0	110	220	-420□ -430□	-420□	——	——
3.1～6.1	220	440	-450□	——	——	——

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0.5A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5A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小（如1.5℃/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)熱不能完全散熱， 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)是要確保控制設(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)扇等完全沒(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)最高冷卻能力的同時(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)， 最終使用時(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)定最終通電中的環(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)的溫度作為最高的通電條件， 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，并以溫度最高的地方為基準(zhǔn)。
???但是， 測(cè)定條件達(dá)不到上述要求時(shí)，請(qǐng)另外咨詢。

環(huán)境溫度的定義 SSR以通過(guò)自然對(duì)流形成散熱為基本。為此， 將SSR進(jìn)行散熱的空氣溫度作為環(huán)境溫度。