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    單相交流固態(tài)繼電器

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                                                  單相交流固態(tài)繼電器

    ㈠ 概述
            龍科交流固態(tài)繼電器(英文名稱(chēng)為L(cháng)oncont  Solid-State  Relay,簡(jiǎn)稱(chēng)LSR)。它為單刀單擲常開(kāi)式結構, 用LED顯示工作狀態(tài)。它是用現代微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件。它可以實(shí)現用微弱的控制信號(幾毫安到幾十毫安)控制0.1A直至幾百A電流負載,進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)接通或分斷。它為四端有源器件,兩個(gè)輸入控制端,兩個(gè)負載輸出端,輸出端與負載、電源串聯(lián),輸入輸出之間為光電隔離,內置RC吸收回路,輸入端加上直流或脈沖信號,輸出端就能從斷態(tài)轉變成通態(tài)。整個(gè)器件沒(méi)有任何可動(dòng)部件或觸點(diǎn),實(shí)現了相當于電磁繼電器的功能。固態(tài)繼電器工作可靠,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,抗干擾能力強,且體積小,耐振動(dòng)、耐沖擊,防爆、防潮、防腐蝕,能與TTL、DTL、HTL等邏輯電路兼容,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)繼電器目前已廣泛應用于計算機外圍接口裝置,烘箱烘道加溫控溫恒溫系統;數控機械、遙控系統、工業(yè)自動(dòng)化裝置;信號燈、交通燈、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統;儀器儀表、醫療器械、印染、塑料加工、辦公設備;自動(dòng)消防,保安系統等等。另外在化工、煤礦、鋼鐵和軍用等一些要求特殊的裝置和惡劣的工作環(huán)境中,以及要求工作高可靠的場(chǎng)合中,LSR都比傳統的繼電器有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。
          

               交流固態(tài)繼電器工作原理: LSR實(shí)際是一個(gè)受控的電力電子開(kāi)關(guān),其等效電路如圖1。 


    圖2 普通型交流LSR內部結構框圖
    一般情況下,萬(wàn)用表不能判別LSR的好壞,正確的方法采用圖3的測試電路:當輸入電流為零時(shí),電壓表測出的電壓為電網(wǎng)電壓,電燈不亮(燈泡功率須25W以上);當輸入電流達到一定值以后,電燈亮,電壓表測出的電壓為L(cháng)SR導通壓降(在2V以下)。因LSR內部有RC回路而帶來(lái)漏電流,因此不能等同于普通觸點(diǎn)式的繼電器、接觸器,不能作隔離開(kāi)關(guān)用。

                                    圖3  LSR測試電路
    ㈡ LSR特點(diǎn)
                交流固態(tài)繼電器與通常的電磁繼電器不同:無(wú)觸點(diǎn)、輸入電路與輸出電路之間光(電)隔離、由分立元件.半導體微電子電路芯片和電力電子器件組裝而成,以阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂為原料,采用灌封技術(shù)持其封閉在外殼中、使與外界隔離,具有良好的耐壓、防腐、防潮抗震動(dòng)性能。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,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。
     ㈢ LSR的分類(lèi)
                交流固體繼電器按開(kāi)關(guān)方式分有電壓過(guò)零導通型(簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)零型)和隨機導通型(簡(jiǎn)稱(chēng)隨機型);按輸出開(kāi)關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型(普通型)和單向可控硅反并聯(lián)型(增強型);按安裝方式分有印刷線(xiàn)路板上用的針插式(自然冷卻,不必帶散熱器)和固定在金屬底板上的裝置式(靠散熱器冷卻);另外輸入端①直流恒流控制型(D3),電壓為3-36Vdc寬范圍,驅動(dòng)電流為5-15mA;②直流抗干擾控制型(D2),電壓為18-30Vdc;③串電阻限流型(D1),電壓為4-8Vdc,專(zhuān)用于隨機型LSR;④交流控制型(A3),電壓為90-430Vac寬范圍。
     
    ⑴過(guò)零型(Z型)與隨機型(P型)LSR的區別
              由于觸發(fā)信號方式不同,過(guò)零型和隨機型之間的區別主要在于負載交流電流導通的條件不同。當輸入端施加有效的控制信號時(shí),隨機型LSR負載輸出端立即導通(速度為微秒級),而過(guò)零型LSR則要等到負載電壓過(guò)零區域(約±15V)時(shí)才開(kāi)啟導通。當輸入端撤消控制信號后,過(guò)零型和隨機型LSR均在小于維持電流時(shí)關(guān)斷,這兩種類(lèi)型的關(guān)斷條件相同。雖然過(guò)零型LSR有可能造成最大半個(gè)周期的延時(shí),但卻減少了對負載的沖擊和產(chǎn)生的射頻干擾,在負載上可以得到一個(gè)完整的正弦波形,成為理想的開(kāi)關(guān)器件,在“單刀單擲”的開(kāi)關(guān)場(chǎng)合中應用最為廣泛。 隨機型LSR的特點(diǎn)是反應速度快,它可以用控制移相觸發(fā)脈沖來(lái)方便地改變負載的交流工作電壓,從而應用于精確地調溫、調光等阻性負載及部分感性負載場(chǎng)合。

    ⑵雙向可控硅輸出的普通型與單向可控硅反并聯(lián)輸出的增強型的區別
    在感性負載的場(chǎng)合,當LSR由通態(tài)關(guān)斷時(shí),由于電流、電壓的相位不一致,將產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓上升率dv/dt(換向dv/dt)加在雙向可控硅兩端,如此值超過(guò)雙向可控硅的換向dv/dt指標(典型值為10V/μs)則將導致延時(shí)關(guān)斷,甚至失敗。而單向可控硅為單極性工作狀態(tài),只受靜態(tài)電壓上升率dv/dt(典型值為100V/μs)影響,由兩只單向可控硅反并聯(lián)構成的增強型LSR比由一只雙向可控硅構成的普通型LSR的換向dv/dt有了很大提高,因此在感性或容性負載場(chǎng)合宜選取增強型LSR。
     
     
     
     
    ㈣ 繼電器負載輸出端電流等級及型號如下表:

    電流
    普通型
    2A
    普通型
    4A
    普通型
    8A
    普通型
    16A
    普通型
    25A
    普通型
    40A
    增強型
    15A
    增強型
    35A
    型號
    LSR-3Z02D3
    LSR-3Z02D2
    LSR-3Z02A3
    LSR-3P02D1
    -3Z04D3
    -3Z04D2
    -3Z04A3
    -3P04D1
    -3Z08D3
    -3Z08D2
    -3Z08A3
    -3P08D1
    -3Z16D3
    -3Z16D2
    -3Z16A3
    -3P16D1
    -3Z25D3
    -3Z25D2
    -3Z25A3
    -3P25D1
    -3Z40D3
    -3Z40D2
    -3Z40A3
    -3P40D1
    LSR-H3Z15D3
    LSR-H3Z15D2
    LSR-H3Z15A3
    LSR-H3P15D1
    -H3Z35D3
    -H3Z35D2
    -H3Z35A3
    -H3P35D1
    電流
    增強型
    50A
    增強型70A
    增強型
    90A
    增強型120A
    增強型
    150A
    增強型200A
    增強型
    300A
    增強型
    400A
    型號
    LSR-H3Z50D3
    LSR-H3Z50D2
    LSR-H3Z50A3
    LSR-H3P50D1
    H3Z70D3
    H3Z70D2
    H3Z70A3
    H3P70D1
    H3Z90D3
    H3Z90D2
    H3Z90A3
    H3P90D1
    H3100ZF
    H3Z120D3
    H3Z120D2
    H3Z120A3
    H3P120D1
    H3120ZF
    H3Z150D3
    H3Z150D2
    H3P150D1
    H3150ZE
    H3Z200D3
    H3Z200D2
    H3P200D1
    H3200ZE
     
    H3Z300D3
    H3Z300D2
    H3P300D1
    H3300ZD
    H3Z400D3
    H3Z400D2
    H3P400D1
    H3400Z
     

     


    ㈤ 技術(shù)參數
     
    輸入參數
    輸入電壓范圍
    D3:3-36Vdc,D2:18-30Vdc,A3:90-430Vac,D1:4-8 Vdc
    輸入電流
    5mA-15 mA
    反接保護
    LED指示
     
    輸出參數
    額定工作電壓
    4:48~480Vac,3:36-430Vac,2:24-265Vac,1:12-135Vac
    輸出通態(tài)壓降
    <2Vac
    斷態(tài)峰值截止電壓Vp
    4:≥1100Vpk,3:≥900Vpk,2:≥600Vpk,1:≥400Vpk
    浪涌電流(電網(wǎng)一周)
    800%
    最小負載電流
    100mA
    輸出漏電流
    16A及以下<2mA,16A以上<12mA
    靜態(tài)電壓上升率dVs/dt
    100V/μs(普通型)、200V/μs(增強型)
    換向電壓上升率dVc/dt
    10V/μs(普通型)、200V/μs(增強型)
    開(kāi)啟最大響應時(shí)間
    10ms
    關(guān)斷最大延時(shí)
    10ms
     
    其它參數
    介質(zhì)耐壓 (輸入、輸出及外殼間)
    ≥2000 Vac
    絕緣電阻 (輸入、輸出及外殼間)
    >1000 MΩ(500Vdc)
    最大容抗
    10pf
    使用溫度范圍
     
    -30 ℃ ~ +75 ℃
    電網(wǎng)頻率
    47-63 Hz

     ㈥ 不同電流等級的固體繼電器的外形

    ㈦ LSR的輸入驅動(dòng)電路
    在邏輯電路驅動(dòng)時(shí)應盡可能采用低電平輸出進(jìn)行驅動(dòng),以保證有足夠的帶負載能力和盡可能低的零電平。下圖為正確的灌電流驅動(dòng)的電路圖(一般適合于D3、D2型):
     

     D1型(4-8Vdc)通常與單相或三相LSR移相觸發(fā)器配合使用。
    A3型(90-430Vac)為交流控制交流型,在90-430Vac極寬的范圍內均能可靠觸發(fā)繼電器導通,且輸入與輸出沒(méi)有相位要求:
     

     ㈧ LSR過(guò)壓的保護:除LSR內部本身有RC吸收回路保護外,還可以采取并聯(lián)金屬氧化物壓敏電阻(MOV),MOV面積大小決定吸收功率,MOV的厚度決定保護電壓值。一般220V系列LSR可選取500V-600V的壓敏電阻,380V系列SSR可選取800V-900V的壓敏電阻,480V系列SSR可選取1000V-1100V的壓敏電阻。
    ㈨ LSR的功率擴展:
        本公司生產(chǎn)的2A、8A無(wú)RC吸收回路的LSR可用于任何大電流等級的可控硅觸發(fā),功率擴展后仍具有過(guò)零特性或隨機特性。功率擴展LSR的型號為:LSR-3P02E(D3/D2/D1/A3),LSR-3P08E(D3/D2/D1/A3)。

     

     



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