Introdução aos relés de estado sólido (SSR) por Electronicslovers

O que são SSRs de relés de estado sólido?

Relés de estado sólido (SSRs) atuam como uma chave sem contato que liga ou desliga quando uma pequena tensão externa é aplicada em seus terminais de controle. O dispositivo eletrônico é composto por um elemento elétrico de estado sólido. Pode ligar e desligar sem contato e sem faísca. A falta de partes móveis nos SSRs permite que eles comutem muito mais rápido que os relés eletromecânicos. Por esse mesmo motivo, eles duram mais e exigem menos manutenção.

Vantagens dos SSRs sobre os relés eletromagnéticos:

Relés de estado sólido, conforme mencionado anteriormente, exigem menos manutenção devido à falta de peças móveis que teriam causado desgaste do dispositivo. Os SSRs também mostram maior confiabilidade, têm uma vida útil mais longa, mostram velocidades de comutação mais rápidas e são menores em tamanho.

Usos de relés de estado sólido:

Relés de estado sólido têm vários usos. Por exemplo, eles são amplamente utilizados em máquinas CNC (Máquinas de Controle Numérico Computadorizado), em sistemas de controle remoto e em dispositivos industriais automatizados. Estes incluem todos os tipos de indústrias, ou seja, Química, Médica, Alimentos e Bebidas, Plásticos, Embalagens, Iluminação, etc. Eles também são usados ​​em dispositivos de controle de movimento.

Como funcionam os relés de estado sólido?

Aqui discutiremos o princípio básico de funcionamento dos relés de estado sólido. Podemos, em primeiro lugar, dividir os SSRs em dois tipos com base em sua aplicação:SSRs AC e SSRs DC.

Vamos entender o princípio de funcionamento por trás dos SSRs tomando um AC SSR como exemplo. O corpo principal do SSR consiste em um circuito de acoplamento, um circuito de disparo, um circuito de controle de cruzamento zero e um circuito de comutação. O próprio SSR tem apenas dois terminais de entrada e dois terminais de saída.

Com apenas uma pequena tensão no terminal de entrada, o SSR pode controlar o estado ligado e desligado do terminal de saída. O circuito de acoplamento fornece um canal entre os terminais de entrada e saída, mas corta a conexão elétrica entre os terminais de entrada e saída para impedir que a saída afete a entrada. Os acopladores ópticos são usados ​​nos circuitos de acoplamento que têm boa sensibilidade de ação e alta velocidade de resposta e podem suportar altas tensões de entrada e saída. Um diodo emissor de luz é usado como carga no terminal de entrada. Ele pode ser conectado diretamente à interface de saída do computador e, portanto, pode ser controlado pelos níveis lógicos “1” e “0”.

Em seguida, o circuito de disparo é usado para gerar o sinal de disparo desejado para acionar o circuito de comutação. Um circuito de controle de cruzamento zero é usado para controlar qualquer interferência de radiofrequência que possa ter sido gerada. Também evita a interferência de harmônicos mais altos e a poluição da rede elétrica.

Em seguida, temos um circuito snubber que é usado para evitar o impacto e a interferência no componente de comutação Triac dos surtos e picos da fonte de alimentação. Agora, se falarmos sobre DC SSRs, eles não fazem uso de um circuito de controle de cruzamento zero e circuito snubber dentro e um transistor de grande potência é geralmente usado para o componente de comutação. Seus princípios de trabalho são, no entanto, os mesmos.

Como selecionar o melhor SSR para sua aplicação:

1:Tipo de carregamento

Primeiro, determine seu tipo de carga. Um tipo de carga resistiva transforma energia elétrica em calor e luz (como em elementos de aquecimento e lâmpadas). Este tipo de carga é melhor comutado com um SSR de cruzamento zero no qual a saída é ativada nos primeiros cruzamentos zero da onda senoidal de tensão, muitas vezes em menos de 8,33 ms. Podem ser usadas cargas indutivas que são aquelas que resistem a mudanças de corrente, como solenóides, bobinas, bombas, etc. Os SSRs instantâneos são ativados imediatamente após a aplicação de uma tensão de controle, geralmente inferior a 0,35 ms. Os tipos de carga indutiva mais pesada, como transformadores, devem ser comutados com SSRs de comutação de pico. Nesses SSRs, o primeiro pico da tensão de linha do SSR ativa a saída. Agora, se falamos de cargas capacitivas menos comuns, elas resistem a mudanças de tensão e são parcialmente encontradas em situações de carga e descarga rápida, como as de flashes.

2:número de pólos 

Em seguida, determine o número de pólos ou linhas de tensão que estão conectados à carga. Se você estiver usando uma carga CC, precisará de um SSR VCC de um pólo. Para uma carga CA monofásica, por outro lado, você precisará de um SSR VAC de um pólo. E se você estiver usando cargas CA trifásicas, considere se deseja alternar dois ou três pólos de sua tensão CA por meio de um relé de estado sólido de dois ou três pólos.

3:tensão e corrente de carga 

Em seguida, você terá que determinar a tensão e corrente AC ou DC máximas para sua carga. Você pode encontrá-los nas especificações do seu motor, aquecedor ou outros dispositivos. Os SSRs geralmente alternam uma fase a 120 ou 240 VCA — ou 208, 240, 480 ou 600 VCA para aplicações trifásicas para cargas CA.

4:tensão de controle ou sinal de entrada 

Agora você precisa determinar a tensão de controle que é necessária para energizar sua carga e desligar a tensão, abaixo dessa tensão a carga será desenergizada. Essas voltagens controlarão seu SSR. Os SSRs não possuem uma tensão de controlador fixa; em vez disso, eles têm faixas de entrada que incluem VAC, VDC ou dual VAC, VDC. Se você precisar controlar proporcionalmente sua carga, precisará de algumas especificações adicionais para escolher o relé de estado sólido correto. Isso é feito através de um sinal de controle de 0-10 VCC ou 4-20 mA. Você também deve determinar o tipo de comutação de saída ideal para sua carga e aplicação.

5:temperatura ambiente 

Em seguida, determine sua temperatura ambiente. A classificação de corrente máxima do seu SSR depende da temperatura ambiente quando ele é montado. Temperaturas mais altas podem reduzir a classificação atual do SSR. Um dissipador de calor geralmente é necessário com muitos SSRs para garantir o desempenho ideal. Para especificar o tipo certo de dissipador de calor, você deve conhecer a temperatura ambiente, bem como a orientação de montagem.

6:escolha um tipo de montagem 

SSRs estão disponíveis em várias configurações de montagem. Os SSRs de montagem em PCB usam tamanho de carga limitado devido a menos espaço e restrições de dissipação de calor. Os SSRs montados no chassi exigirão um dissipador de calor para atingir a classificação de corrente do SSR. O SSR pode ser montado normalmente sem um dissipador de calor se a carga for inferior a 5A ou 8A se a superfície de montagem for do tipo metal.

Você também pode escolher um modelo de montagem em trilho DIN se não quiser lidar com dimensionamento e montagem. Os modelos de montagem em trilho DIN se encaixam diretamente no trilho DIN e estão prontos para serem conectados e usados. Alguns dos SSRs de tipo mais avançado estão disponíveis na categoria e design.